一种新能源汽车的高压绝缘检测系统的制作方法

专利2025-05-29  8


本发明属于车辆检测,具体涉及一种新能源汽车的高压绝缘检测系统。


背景技术:

1、新能源汽车的高压平台电压大约为几百伏特,绝缘强度降低可能会导致高压系统对车身漏电流增加,可能会发生火灾或爆炸等安全问题,还可能会对人身造成高压触电风险。在售后维修过程中经常要使用绝缘测试设备进行整车绝缘电阻的检测,以便进行整车绝缘失效问题的分析以及绝缘失效点的判断,从而为最终解决问题提供参考。整车绝缘电阻指的是整个车辆的绝缘电阻,绝缘检测的目的就是计算绝缘电阻,当绝缘电阻低于某个阈值,则很可能会造成电池短路、漏电,威胁人员安全。

2、新能源商用车绝缘电阻应该满足如下要求:在最大工作电压下,直流电路绝缘电阻的最小值应至少不小于100ω/v,交流电路应至少不小于500ω/v。对于新能源商用车,在车辆起动时和行驶过程中,会进行整车绝缘电阻值的检测,如果发现绝缘电阻值偏低,也会进行分级故障处理。因此对整车绝缘电阻的实时准确检测对整车的安全性是至关重要的。

3、直接对动力电池的正极母线和负极母线进行绝缘电阻测量,需要承受极高的电压,这对检测设备的耐压能力和安全性提出了很高的要求。高电压环境下的电磁干扰和噪声可能导致测量结果不准确,影响绝缘检测的可靠性。传统的绝缘检测方法大多基于静态条件下的测量,无法实时反映车辆在行驶或动态工况下的绝缘状态变化。在车辆运行过程中,由于振动、温度变化、线路老化等因素,绝缘电阻可能会发生变化,而传统方法无法及时捕捉这些变化。


技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足,本发明提供一种新能源汽车的高压绝缘检测系统,以解决上述技术问题。

2、一种新能源汽车的高压绝缘检测系统,用于对新能源汽车的动力电池进行绝缘检测,包括绝缘信号检测单元、总压信号检测单元、主控单元和电源单元,绝缘信号检测单元的第一端连接到动力电池的正极绝缘母线和负极绝缘母线,绝缘信号检测单元的第二端连接到主控单元,总压信号检测单元的第一端连接到动力电池的正极绝缘母线和负极绝缘母线,总压信号检测单元的第二端连接到主控单元,电源单元的第一端连接到新能源汽车的低压蓄电池,电源单元的第二端连接到绝缘信号检测单元、总压信号检测单元和主控单元,用于为绝缘信号检测单元、总压信号检测单元和主控单元进行供电;

3、主控单元控制绝缘信号检测单元分别对动力电池的正极母线和负极母线进行绝缘检测,生成第一检测数据;主控单元控制总压信号检测单元对动力电池的总电压进行检测,生成第二检测数据;主控单元根据生成的第一检测数据和第二检测数据分别计算出正极母线和负极母线对应的对地绝缘电阻。

4、本技术方案的进一步改进还有,电源单元包括电源管理电路和电压基准电路,电源管理电路包括电容c1、电容c2、电阻r1、电源管理芯片u1、电阻r2、电阻r3、电阻r4和电容c3,电压基准电路包括电容c4、电容c5、电容c6、电压基准芯片u2和电容c7;

5、电容c1的第一端、电容c2的第一端、电源管理芯片u1的第一引脚和电阻r1的第一端均连接到新能源汽车的低压蓄电池vbat,电容c1的第二端和电容c2的第二端均接地,电阻r1的第二端连接到电源管理芯片u1的第二引脚,电源管理芯片u1的第三引脚连接到电阻r2的第一端,电源管理芯片u1的第四引脚连接到电阻r3的第一端和电阻r4的第一端,电源管理芯片u1的第五引脚、电阻r2的第二端、电阻r3的第二端和电容c1的第二端均连接到电源管理电路的输出端,电阻r4的第二端和电容c3的第二端均接地;

6、电容c4的第一端、电容c5的第一端和电压基准芯片u2的第一引脚、第二引脚均连接到电源管理电路的输出端,电容c4的第二端和电容c5的第二端均接地,电压基准芯片u2的第三引脚通过电容c6接地,电压基准芯片u2的第四引脚和第五引脚均连接到电压基准电路的输出端,电压基准电路的输出端通过电容c7接地。

7、本技术方案的进一步改进还有,电源管理芯片u1采用型号为ldh40的电源管理芯片,电压基准芯片u2采用型号为max6079的电压基准芯片。

8、本技术方案的进一步改进还有,绝缘信号检测单元包括绝缘检测控制电路、绝缘检测隔离电路和绝缘检测放大电路,绝缘检测控制电路的第一端连接到动力电池的正极母线和负极母线,绝缘检测控制电路的第二端依次通过绝缘检测隔离电路和绝缘检测放大电路连接到主控单元的输入端。

9、本技术方案的进一步改进还有,绝缘检测控制电路包括高压隔离控制开关芯片u3、电阻r5至电阻r14、电容c8、电阻r15、高压隔离控制开关芯片u4、电阻r16至电阻r25、电容c9、电阻r26和电阻r27;

10、电阻r5的第一端连接到动力电池的正极母线,电阻r5的第二端依次通过电阻r6至电阻r14连接到高压隔离控制开关芯片u3的第一开关引脚,高压隔离控制开关芯片u3的第二开关引脚连接到绝缘检测隔离电路,高压隔离控制开关芯片u3的电源引脚连接到电源管理电路的输出端并通过电容c8接地,高压隔离控制开关芯片u3的使能引脚通过电阻r15连接到主控单元的输出端;

11、电阻r16的第一端连接到动力电池的负极母线,电阻r16的第二端依次通过电阻r17至电阻r25连接到高压隔离控制开关芯片u4的第一开关引脚,高压隔离控制开关芯片u4的第二开关引脚连接到绝缘检测隔离电路,高压隔离控制开关芯片u4的电源引脚连接到电源管理电路的输出端并通过电容c9接地,高压隔离控制开关芯片u4的使能引脚通过电阻r26连接到主控单元的输出端;

12、高压隔离控制开关芯片u3的第二开关引脚和高压隔离控制开关芯片u4的第二开关引脚均通过电阻r27接地。

13、本技术方案的进一步改进还有,绝缘检测隔离电路包括电阻r28、隔离芯片u5以及电容c10至电容c18;

14、电阻r28的第一端连接到高压隔离控制开关芯片u3的第二开关引脚和高压隔离控制开关芯片u4的第二开关引脚,电阻r28的第二端连接到隔离芯片u5的第一引脚,并通过电容c10接地,隔离芯片u5的第二引脚、第三引脚和第四引脚均接地,隔离芯片u5的第二引脚和第三引脚之间并联有电容c11和电容c12,隔离芯片u5的第三引脚和第四引脚之间连接有电容c13,隔离芯片u5的第五引脚通过并联的电容c14和电容c15接地,隔离芯片u5的第六引脚和第七引脚通过电容c16接地,隔离芯片u5的第八引脚连接到电源管理电路的输出端,并通过并联的电容c17和电容c18接地,隔离芯片u5的第九引脚和第十引脚连接到绝缘检测放大电路。

15、本技术方案的进一步改进还有,绝缘检测放大电路包括电阻r29、运算放大器u6、电阻r30、电容c19、电阻r31、电阻r32、电容c20、电阻r33、电容c21和电容c22;

16、电阻r29的第一端连接到隔离芯片u5的第九引脚,电阻r29的第二端连接到电阻r30的第一端、电容c19的第一端和运算放大器u6的同相输入端,电阻r30的第二端和电容c19的第二端均接地,电阻r31的第一端连接到隔离芯片u5的第十引脚,电阻r31的第二端连接到运算放大器u6的反相输入端,运算放大器u6的电源正端连接到电源管理电路的输出端并通过电容c20接地,运算放大器u6的输出端连接到电阻r32的第一端,并通过并联的电阻r33和电容c21连接到运算放大器u6的反相输入端,电阻r32的第二端连接到电容c22的第一端和主控单元的输入端,电容c22的第二端接地。

17、本技术方案的进一步改进还有,总压信号检测单元包括总压检测隔离电路和总压检测放大电路,总压检测隔离电路的第一端连接到动力电池的正极母线和负极母线,总压检测隔离电路得到第二端通过总压检测放大电路连接到主控单元的输入端。

18、本技术方案的进一步改进还有,总压检测隔离电路包括电阻r34至电阻r43、隔离芯片u7、电阻r44、电阻r45、电容c22至电容c31;

19、电阻r34的第一端连接到动力电池的正极母线,电阻r34的第二端依次通过电阻r35至电阻r42连接到电阻r43的第一端和电阻r44的第一端,电阻r43的第二端连接到隔离芯片u7的第一引脚和电容c22的第一端,电容c22的第二端通过电阻r45连接到电阻r44的第二端和动力电池的负极母线,隔离芯片u7的第二引脚连接到电容c24的第一端、电容c25的第一端、电容c26的第一端和隔离芯片u7的第三引脚,隔离芯片u7的第四引脚连接到电容c24的第二端、电容c25的第二端、电容c26的第二端和电容c22的第二端,隔离芯片u7的第五引脚连接到电容c27的第一端和电容c28的第一端,电容c27的第二端和电容c28的第二端均连接到电容c23的第二端,隔离芯片u7的第六引脚和第七引脚通过电容c29接地,隔离芯片u7的第八引脚连接到电源管理电路的输出端,并通过并联的电容c30和电容c31接地,隔离芯片u7的第九引脚和第十引脚连接到总压检测放大电路。

20、本技术方案的进一步改进还有,总压检测放大电路包括电阻r46、运算放大器u8、电阻r47、电阻r48、电容c32、电阻r49、电阻r50、电容c33、电阻r51、电容c34和电容c35;

21、电阻r46的第一端连接到隔离芯片u7的第九引脚,电阻r46的第二端连接到电阻r47的第一端、电容c32的第一端和运算放大器u8的同相输入端,电阻r47的第二端和电容c32的第二端均通过电阻r48接地,电阻r49的第一端连接到隔离芯片u7的第十引脚,电阻r49的第二端连接到运算放大器u8的反相输入端,运算放大器u8的电源正端连接到电源管理电路的输出端并通过电容c33接地,运算放大器u8的输出端连接到电阻r50的第一端,并通过并联的电阻r51和电容c34连接到运算放大器u8的反相输入端,电阻r50的第二端连接到电容c35的第一端和主控单元的输入端,电容c35的第二端接地。

22、本发明的有益效果在于,本发明通过高压隔离控制开关芯片和串联电阻将动力电池正极母线、负极母线的电压进行降压,降压后的信号经过绝缘检测隔离电路和绝缘检测放大电路转换为低压有效信号,通过采集的低压有效信号和系统的一系列已知电阻以及总压信号检测单元检测出的动力电池电压,计算出动力电池正极母线、负极母线的对地绝缘电阻,进而实现对整车绝缘状态的实时准确检测。

23、此外,本发明设计原理可靠,结构简单,具有非常广泛的应用前景。


技术特征:

1.一种新能源汽车的高压绝缘检测系统,用于对新能源汽车的动力电池进行绝缘检测,其特征在于,包括绝缘信号检测单元、总压信号检测单元、主控单元和电源单元,绝缘信号检测单元的第一端连接到动力电池的正极绝缘母线和负极绝缘母线,绝缘信号检测单元的第二端连接到主控单元,总压信号检测单元的第一端连接到动力电池的正极绝缘母线和负极绝缘母线,总压信号检测单元的第二端连接到主控单元,电源单元的第一端连接到新能源汽车的低压蓄电池,电源单元的第二端连接到绝缘信号检测单元、总压信号检测单元和主控单元,用于为绝缘信号检测单元、总压信号检测单元和主控单元进行供电;

2.根据权利要求1所述的新能源汽车的高压绝缘检测系统,其特征在于,电源单元包括电源管理电路和电压基准电路,电源管理电路包括电容c1、电容c2、电阻r1、电源管理芯片u1、电阻r2、电阻r3、电阻r4和电容c3,电压基准电路包括电容c4、电容c5、电容c6、电压基准芯片u2和电容c7;

3.根据权利要求2所述的新能源汽车的高压绝缘检测系统,其特征在于,电源管理芯片u1采用型号为ldh40的电源管理芯片,电压基准芯片u2采用型号为max6079的电压基准芯片。

4.根据权利要求2所述的新能源汽车的高压绝缘检测系统,其特征在于,绝缘信号检测单元包括绝缘检测控制电路、绝缘检测隔离电路和绝缘检测放大电路,绝缘检测控制电路的第一端连接到动力电池的正极母线和负极母线,绝缘检测控制电路的第二端依次通过绝缘检测隔离电路和绝缘检测放大电路连接到主控单元的输入端。

5.根据权利要求4所述的新能源汽车的高压绝缘检测系统,其特征在于,绝缘检测控制电路包括高压隔离控制开关芯片u3、电阻r5至电阻r14、电容c8、电阻r15、高压隔离控制开关芯片u4、电阻r16至电阻r25、电容c9、电阻r26和电阻r27;

6.根据权利要求4所述的新能源汽车的高压绝缘检测系统,其特征在于,绝缘检测隔离电路包括电阻r28、隔离芯片u5以及电容c10至电容c18;

7.根据权利要求6所述的新能源汽车的高压绝缘检测系统,其特征在于,绝缘检测放大电路包括电阻r29、运算放大器u6、电阻r30、电容c19、电阻r31、电阻r32、电容c20、电阻r33、电容c21和电容c22;

8.根据权利要求2所述的新能源汽车的高压绝缘检测系统,其特征在于,总压信号检测单元包括总压检测隔离电路和总压检测放大电路,总压检测隔离电路的第一端连接到动力电池的正极母线和负极母线,总压检测隔离电路得到第二端通过总压检测放大电路连接到主控单元的输入端。

9.根据权利要求8所述的新能源汽车的高压绝缘检测系统,其特征在于,总压检测隔离电路包括电阻r34至电阻r43、隔离芯片u7、电阻r44、电阻r45、电容c22至电容c31;

10.根据权利要求8所述的新能源汽车的高压绝缘检测系统,其特征在于,总压检测放大电路包括电阻r46、运算放大器u8、电阻r47、电阻r48、电容c32、电阻r49、电阻r50、电容c33、电阻r51、电容c34和电容c35;


技术总结
本发明属于车辆检测技术领域,具体提供一种新能源汽车的高压绝缘检测系统,包括绝缘信号检测单元、总压信号检测单元、主控单元和电源单元;本发明通过高压隔离控制开关芯片和串联电阻将动力电池正极母线、负极母线的电压进行降压,降压后的信号经过绝缘检测隔离电路和绝缘检测放大电路转换为低压有效信号,通过采集的低压有效信号和系统的一系列已知电阻以及总压信号检测单元检测出的动力电池电压,计算出动力电池正极母线、负极母线的对地绝缘电阻,进而实现对整车绝缘状态的实时准确检测。

技术研发人员:徐宝秋,李明强,郎文嵩,王伟臣
受保护的技术使用者:中国重汽集团济南动力有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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