一種電動汽車高壓絕緣故障定位裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電動汽車高壓絕緣故障定位裝置，包括低頻脈沖信號發(fā)生器、高頻脈沖信號發(fā)生器、第一運算放大器、選擇開關、第二運算放大器和采樣電路；采樣電路包括第一支路、第二支路和第五電阻，第一支路的一端連接于電動汽車高壓電池的一電極，第二支路的一端連接于所述高壓電池的另一電極，第一支路和第二支路的另一端并聯(lián)連接后連接第五電阻的一端；第一運算放大器的一輸入端通過選擇開關連接于高壓電池的正極或負極，第二運算放大器的一輸入端連接于第一支路與第二支路的并聯(lián)連接點。本電動汽車高壓絕緣故障定位裝置結構簡單，可檢測電動汽車的絕緣電阻以及對絕緣故障定位。
【專利說明】
一種電動汽車高壓絕緣故障定位裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及電動汽車安全檢測領域，特別是涉及一種電動汽車高壓絕緣故障 定位裝置。
【背景技術】
[0002] 目前，市面上常見的電動汽車絕緣監(jiān)測設備主要用母線端電壓法和低頻信號注入 法兩種。專利〇呢034224221]、0附011587014、0附016039864均公開了一種基于母線端電壓法 的高壓系統(tǒng)絕緣電阻的監(jiān)測系統(tǒng)，利用電橋法，通過高壓正負兩邊的繼電器開關，的閉合關 斷的3種組合狀態(tài)測量正負絕緣電阻值，母線端電壓法通過測量并入標準電阻前、后直流母 線與電底盤之間的電壓，可計算得到系統(tǒng)的絕緣電阻值，但工作比較不可靠，對高壓系統(tǒng)要 求較高(包括電壓值，穩(wěn)定性等），不能響應高壓電池內部對地短接故障。專利CN102749562A 公開了采用低頻信號法的測量方式，利用低頻信號測試并聯(lián)絕緣電阻值，低頻信號注入法 在系統(tǒng)直流母線與底盤之間注入低頻交流信號，低頻信號可以自動適應系統(tǒng)漏電容和絕緣 電阻的大小，測量精度較高，可靠性較高，對高壓系統(tǒng)要求低，但是存在只能測試并聯(lián)絕緣 電阻值，不能測試高壓電壓，無法定位故障點等問題。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型要解決的技術問題，提供一種便于檢測絕緣電阻以及確定高壓絕緣故 障位置的電動汽車高壓絕緣故障定位裝置。
[0004] 本實用新型是這樣實現(xiàn)的：
[0005] -種電動汽車高壓絕緣故障定位裝置，包括低頻脈沖信號發(fā)生器、高頻脈沖信號 發(fā)生器、第一運算放大器、選擇開關、第二運算放大器、采樣電路和處理器單元；
[0006] 所述低頻脈沖信號發(fā)生器用于對汽車車殼注入低頻脈沖信號；
[0007] 所述高頻脈沖信號發(fā)生器用于對汽車車殼注入高頻脈沖信號；
[0008] 所述采樣電路包括由第一電阻和第二電阻串聯(lián)而成的第一支路、由第三電阻和第 四電阻串聯(lián)而成的第二支路和第五電阻，所述第一支路的一端連接于電動汽車高壓電池的 一電極，第二支路的一端連接于所述高壓電池的另一電極，第一支路和第二支路的另一端 并聯(lián)連接后連接第五電阻的一端，第五電阻的另一端接地；
[0009] 所述第一運算放大器的一輸入端通過所述選擇開關連接于高壓電池的正極或連 接于高壓電池的負極，所述第二運算放大器的一輸入端連接于第一支路與第二支路的并聯(lián) 連接點；
[0010]所述第一運算放大器和第二運算放大器的輸出端分別連接于所述處理器單元。
[0011] 進一步的，所述處理器單元為ARM處理器或DSP處理器。
[0012] 進一步的，所述第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻的阻值相等。
[0013] 進一步的，所述低頻脈沖信號發(fā)生器的輸出電壓為±40V頻率為0.1Hz。
[0014] 進一步的，所述高頻脈沖信號發(fā)生器的輸出電壓為0-20V頻率為1MHz。
[0015] 本實用新型具有如下優(yōu)點:本實用新型電動汽車高壓絕緣故障定位裝置包括低頻 脈沖信號發(fā)生器、高頻脈沖信號發(fā)生器、第一運算放大器、第二運算放大器、采樣電路和處 理器單元，根據所述第一運算放大器和第二運算放大器的輸出電壓不僅可得到電動汽車車 殼對高壓電池正負極絕緣電阻，并且，電波在線纜中的傳播速度，和反射波的時間，還可對 絕緣故障點進行計算定位，提高了故障排除與維修的效率。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型實施方式電動汽車高壓絕緣故障定位裝置的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017] 為詳細說明本實用新型的技術內容、構造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結合實施 方式并配合附圖詳予說明。
[0018] 請參閱圖1，為本實用新型實施方式電動汽車高壓絕緣故障定位裝置的電路原理 圖。該電動汽車高壓絕緣故障定位裝置，包括低頻脈沖信號發(fā)生器（圖1中的低頻信號）、高 頻脈沖信號發(fā)生器（圖1中的高頻信號）、第一運算放大器U1、第二運算放大器U2、二選一選 擇開關S1、采樣電路（圖1中的R1~R4)和處理器單元（圖1中未體現(xiàn)出）。其中，Rv為虛擬電阻 即為絕緣電阻。
[0019] 所述低頻脈沖信號發(fā)生器用于對汽車車殼注入低頻脈沖信號，低頻脈沖信號發(fā)生 器的輸出電壓為± 40V頻率為0.1Hz;所述高頻脈沖信號發(fā)生器用于產生高頻信號并注入至 汽車車殼上，高頻脈沖信號發(fā)生器的輸出電壓為0-20V頻率為1MHz，圖1中的箭頭方向為低 頻信號流動方向。
[0020] 所述采樣電路包括由第一電阻R1和第二電阻R2串聯(lián)而成的第一支路，由第三電阻 R3和第四電阻R4串聯(lián)而成的第二支路和第五電阻Rh，所述第一支路的一端連接于電動汽車 高壓電池的正極，第二支路的一端連接于所述高壓電池的負極，第一支路和第二支路的另 一端并聯(lián)連接后連接第五電阻Rh。
[0021 ]所述第一運算放大器U1的一輸入端連接于二選一選擇開關S1的固定輸出端，選擇 開關S1-選擇輸入端連接于高壓電池的正極，另一選擇輸入端連接于高壓電池的負極，通 過所述選擇開關S1可選擇第一運算放大器U1的輸入端是連接于高壓電池的正極或負極;所 述第二運算放大器U2的一輸入端連接于第一支路與第二支路的并聯(lián)連接點。
[0022]所述第一運算放大器U1和第二運算放大器U2的輸出端分別連接于所述處理器單 元。其中，所述處理器單元用于對第一運算放大器U1和第二運算放大器U2的輸出信號進行 分析處理。在本實施方式中，所述處理器單元為ARM處理器，在其他實施方式中，所述處理器 單元可以是單片機或DSP。優(yōu)選的，所述第一運算放大器U1和第二運算放大器U2使用TI公司 0ΡΑ系列精密運算放大器。
[0023] 在本實施方式中，所述第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻的阻值相等，并 且所述第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻為允許誤差為1%的高精度電阻。
[0024] 本實用新型電動汽車高壓絕緣故障定位裝置所采用的技術方案是一種基于低頻 脈沖信號注入的絕緣檢測方法，其采用低頻脈沖信號注入檢測整車絕緣性能，當脈沖信號 注入時開始絕緣監(jiān)測，通過采集回路的電壓變化可以計算出高壓正負對車殼地的絕緣電阻 以及高壓正負極之間是否發(fā)生短路故障的檢測。
[0025]首先從低頻脈沖信號發(fā)生器產生一個低頻信號幅值為VI，通過連接線注入車殼 地，方向為圖1中箭頭表示的電流方向，通過虛擬電阻Rv導入到高壓的正負極上，再經過R1、 R2和R3、R4(此處4個電阻值相等)最后在Rh處進行分壓并采集電壓，通過第二運算放大器U2 運放電路處理后，進入處理器單元(CPU)得到采樣電壓V2。通過公式Rv={(Vl/V2)*Rh-[(Rl +R2)* (R3+R4) ]/ [ (R1+R2) + (R3+R4) ]-Rh}計算得到虛擬電阻Rv的電阻值即為絕緣電阻。當 出現(xiàn)絕緣阻值異常的時候(低于最小閾值或者高于最大閾值），則斷開高壓電池，同時關閉 低頻脈沖信號，并讓高頻脈沖信號發(fā)生器開始工作，通過選擇開關S1選擇對高壓負極母線 或者正極母線進行故障定位，通過第一運算放大器U1進行電壓采樣分析，根據公式:L = 0.5 υ*ΔΤ可以計算得到故障位置，其中u為電波在線纜中的傳播速度，ΔΤ為反射波的時間。又 因為公式：
[0027] 其中C為光速，ε為絕緣材料相對介電常數(shù)，μ為絕緣材料相對磁導率。根據這些可 以得到高壓線束確定以后υ是一個固定值。又根據反射系數(shù)ρ = (ΖΧ-Ζο)/(ΖΧ+Ζο)其中Ζχ為故 障處特征阻抗，Ζ0為無故障處特征阻抗。當故障為短路故障是Ζχ小于Ζο得到反射系數(shù)為-1 到0之間反射波小于入射波，反之當故障為短開路故障是Ζχ大于Ζο得到反射系數(shù)為0到1之 間反射波小大于入射波。根據以上公式可以通過采樣波形數(shù)據得到高壓線束故障類型及故 障位置。
[0028] 以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是 利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效形狀或結構變換，或直接或間接運用在其他 相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【主權項】
1. 一種電動汽車高壓絕緣故障定位裝置，其特征在于，包括低頻脈沖信號發(fā)生器、高頻 脈沖信號發(fā)生器、第一運算放大器、選擇開關、第二運算放大器、采樣電路和處理器單元； 所述低頻脈沖信號發(fā)生器用于對汽車車殼注入低頻脈沖信號； 所述高頻脈沖信號發(fā)生器用于對汽車車殼注入高頻脈沖信號； 所述采樣電路包括由第一電阻和第二電阻串聯(lián)而成的第一支路、由第三電阻和第四電 阻串聯(lián)而成的第二支路和第五電阻，所述第一支路的一端連接于電動汽車高壓電池的一電 極，第二支路的一端連接于所述高壓電池的另一電極，第一支路和第二支路的另一端并聯(lián) 連接后連接第五電阻的一端，第五電阻的另一端接地； 所述第一運算放大器的一輸入端通過所述選擇開關連接于高壓電池的正極或連接于 高壓電池的負極，所述第二運算放大器的一輸入端連接于第一支路與第二支路的并聯(lián)連接 占 . 所述第一運算放大器和第二運算放大器的輸出端分別連接于所述處理器單元。2. 根據權利要求1所述的電動汽車高壓絕緣故障定位裝置，其特征在于，所述處理器單 元為ARM處理器或DSP處理器。3. 根據權利要求1所述的電動汽車高壓絕緣故障定位裝置，其特征在于，所述第一電 阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻的阻值相等。4. 根據權利要求1所述的電動汽車高壓絕緣故障定位裝置，其特征在于，所述低頻脈沖 信號發(fā)生器的輸出電壓為± 40V頻率為0.1Hz。5. 根據權利要求1所述的電動汽車高壓絕緣故障定位裝置，其特征在于，所述高頻脈沖 信號發(fā)生器的輸出電壓為0-20V頻率為1MHz。
【文檔編號】G01R27/02GK205643517SQ201620512045
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】陳華聰, 戴少洪, 雷學國
【申請人】福建萬潤新能源科技有限公司