本發(fā)明涉及電動汽車技術領域，尤其涉及一種電動汽車絕緣電阻的檢測電路及檢測方法。

背景技術：

電動汽車是一個復雜的機電一體化產(chǎn)品，涉及到動力電池、電機、充電機等強電相關的裝置，因此，電動汽車的絕緣監(jiān)測系統(tǒng)對車上駕乘人員的人身安全尤為重要。GB/T 18384.1(2015)中定義了電動汽車的安全要求：對于沒有嵌入在一個完整的電路里的車載可充電儲能系統(tǒng)(REESS)，如果在整個壽命期內(nèi)沒有交流電路，或交流電路有附加防護，其絕緣電阻除以它的最大工作電壓，應不小于100Ω/V；如果包括交流電路且沒有附加防護，則此值應不小于500Ω/V，如果REESS集成在了一個完整的電路里，可能需要一個更高的REESS阻值。

現(xiàn)階段應用于電動汽車絕緣檢測的方法有平衡電橋法、電流傳感法、電阻適配網(wǎng)絡法等。其中，平衡電橋法利用平衡電橋原理檢測動力電池的母線對地等效絕緣電阻，這種方法檢測精度較高，但要求構建電路的精確度很高，同時在正負極絕緣性能同時降低時不能準確及時報警。電流傳感法采用霍爾式電流傳感器檢測母線泄露電流判斷電氣系統(tǒng)絕緣性，但應用這種檢測方法的前提是待測電源必須處于工作狀態(tài)，要有工作電流的流入和流出，它無法在電源系統(tǒng)空載的情況下評價電源對地的絕緣性能。電阻適配網(wǎng)絡法利用電路分壓原理，通過測量分壓電阻的電壓，列方程組求得絕緣電阻值，雖然這種方法廣泛應用于電動汽車絕緣電阻檢測電路中，但電動汽車運行過程中干擾較大，在絕緣電阻測量過程中，有一定的擾動信號，對計算結果影響較大。當前方法雖然可以通過檢測不同參數(shù)判斷系統(tǒng)絕緣性能，但存在不足，檢測精度較高的方法電路結構相對復雜，或者檢測方法對系統(tǒng)的工作狀態(tài)有一定的要求，受外界信號干擾較大，影響測量算精度等。

另外，專利號CN201420813998.2，專利名稱：動力電池的絕緣電阻的檢測裝置，提供了一種動力電池的絕緣電阻的檢測裝置。該專利技術檢測過程繁瑣，采集時間長，需要6個步驟，獲取4個電壓值才能進行計算；此外需要3個開關控制，電路結構復雜；此外如果開關短路或內(nèi)部檢測電路失效，將導致動力電池短路，安全性差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種電動汽車絕緣電阻的檢測電路，所述絕緣電阻檢測電路結構簡單，抗干擾能力強，安全性能高。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種電動汽車絕緣電阻的檢測方法，能夠提高電動汽車絕緣電阻的檢測精度，檢測步驟簡單，檢測時間短。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一方面，本發(fā)明提供一種電動汽車絕緣電阻的檢測電路，包括：正極分壓模塊、負極分壓模塊、電壓采集模塊和處理模塊；

所述正極分壓模塊包括串聯(lián)的第一待測電阻和第一開關，所述負極分壓模塊包括串聯(lián)的第二待測電阻和第二開關；所述正極分壓模塊的一端與動力電池的正極連接，所述負極分壓模塊的一端與動力電池的負極連接，所述正極分壓模塊的另一端與所述負極分壓模塊的另一端連接；所述電壓采集模塊的輸入端分別與所述第一待測電阻和所述第二待測電阻連接，所述處理模塊的輸入端與所述電壓采集模塊的輸出端連接；

所述電壓采集模塊用于獲取所述第一待測電阻的電壓和所述第二待測電阻的電壓；

所述處理模塊包括控制單元和計算單元；所述控制單元用于根據(jù)設定檢測策略分別控制導通所述第一開關和所述第二開關；所述計算單元用于根據(jù)所述第一待測電阻的電壓和所述第二待測電阻的電壓計算得到絕緣電阻阻值。

其中，所述電壓采集模塊包括：第一隔離運放單元、第二隔離運放單元和模數(shù)轉換單元；

所述第一隔離運放單元的輸入端與所述第一待測電阻連接，用于獲取第一待測電阻的電壓；

所述第二隔離運放單元的輸入端與所述第二待測電阻連接，用于獲取第二待測電阻的電壓；

所述模數(shù)轉換單元的輸入端分別與所述第一隔離運放單元的輸出端和所述第二隔離運放單元的輸出端連接，所述模數(shù)轉換單元的輸出端與所述處理模塊的輸入端連接，用于將所述第一待測電阻的電壓轉換成電壓數(shù)值ADP1，將第二待測電阻的電壓轉換成電壓數(shù)值ADN1，并輸出到所述處理模塊進行計算。

進一步的，所述檢測電路中：

所述正極分壓模塊還包括第一分壓電阻和第二分壓電阻；第一分壓電阻、第一開關、第二分壓電阻和第一待測電阻串聯(lián)；

所述負極分壓模塊還包括第三分壓電阻和第四分壓電阻；第三分壓電阻、第二開關、第四分壓電阻和第二待測電阻串聯(lián)；

第一分壓電阻的阻值等于第四分壓電阻的阻值；第二分壓電阻的阻值等于第三分壓電阻的阻值；第一待測電阻的阻值等于第二待測電阻的阻值；

第一分壓電阻、第二分壓電阻和第一待測電阻的阻值之和為正極分壓模塊的總電阻值；

第三分壓電阻、第四分壓電阻和第二待測電阻的阻值之和為負極分壓模塊的總電阻值；

所述負極分壓模塊的總電阻值等于所述正極分壓模塊的總電阻值，且不小于2MΩ。

其中，所述處理模塊的計算單元具體用于：

判斷電壓數(shù)值ADP1是否大于或等于電壓數(shù)值ADN1時，若是，計算動力電池的負極對地絕緣電阻阻值；若否，計算動力電池的正極對地絕緣電阻阻值。

進一步的，所述處理模塊的計算單元具體用于：

若ADP1≥k0·ADN1，則計算

若ADP1＜k0·ADN1，通知所述控制單元斷開負極分壓模塊的第二開關，通知所述第一隔離運放單元獲取正極分壓模塊中第一待測電阻的電壓，通知所述模數(shù)轉換單元將所述第一待測電阻的電壓轉換成電壓數(shù)值ADP2，則計算

若ADN1≥k1·ADP1，則計算

若ADN1＜k1·ADP1，通知所述控制單元斷開正極分壓模塊的第一開關，通知所述第二隔離運放單元獲取負極分壓模塊中第二待測電阻的電壓，通知所述模數(shù)轉換單元將所述第二待測電阻的電壓轉換成電壓數(shù)值ADN2，則計算

其中，且k0為2以上的正整數(shù)，且k1為2以上的正整數(shù)，R0＝負極分壓模塊的總電阻值＝正極分壓模塊的總電阻值。

另一方面，本發(fā)明提供一種電動汽車絕緣電阻的檢測方法，包括：

采用上述檢測電路來執(zhí)行；

通過所述處理模塊的控制單元，根據(jù)設定檢測策略分別導通所述正極分壓模塊的第一開關和所述負極分壓模塊的第二開關；

通過所述電壓采集模塊獲取正極分壓模塊中第一待測電阻的電壓；

通過所述電壓采集模塊獲取負極分壓模塊中第二待測電阻的電壓；

通過所述處理模塊的計算單元，根據(jù)所述第一待測電阻的電壓和所述第二待測電阻的電壓計算得到絕緣電阻阻值。

其中，所述通過所述電壓采集模塊獲取正極分壓模塊中第一待測電阻的電壓，包括：

通過電壓采集模塊的第一隔離運放單元，獲取正極分壓模塊中第一待測電阻的電壓；

通過電壓采集模塊的模數(shù)轉換單元將所述第一待測電阻的電壓轉換成電壓數(shù)值ADP1；

其中，所述通過所述電壓采集模塊獲取負極分壓模塊中第二待測電阻的電壓，包括：

通過電壓采集模塊的第二隔離運放單元，獲取負極分壓模塊中第二待測電阻的電壓；

通過電壓采集模塊的模數(shù)轉換單元將所述第二待測電阻的電壓轉換成電壓數(shù)值ADN1。

其中，所述通過所述處理模塊的計算單元根據(jù)所述第一待測電阻的電壓和所述第二待測電阻的電壓計算得到絕緣電阻阻值，包括：

通過所述處理模塊的計算單元判斷電壓數(shù)值ADP1是否大于或等于電壓數(shù)值ADN1，若是，計算動力電池的負極對地絕緣電阻阻值；若否，計算動力電池的正極對地絕緣電阻阻值。

進一步的，所述計算動力電池的負極對地絕緣電阻阻值，包括：

若ADP1≥k0·ADN1，則

若ADP1＜k0·ADN1，斷開負極分壓模塊的第二開關，所述第一隔離運放單元獲取正極分壓模塊中第一待測電阻的電壓，所述模數(shù)轉換單元將所述第一待測電阻的電壓轉換成電壓數(shù)值ADP2，則

其中，且k0為2以上的正整數(shù)，R0＝負極分壓模塊的總電阻值＝正極分壓模塊的總電阻值。

進一步的，所述計算動力電池的正極對地絕緣電阻阻值，包括：

若ADN1≥k1·ADP1，

若ADN1＜k1·ADP1，斷開正極分壓模塊的第一開關，所述第二隔離運放單元獲取負極分壓模塊中第二待測電阻的電壓，所述模數(shù)轉換單元將所述第二待測電阻的電壓轉換成電壓數(shù)值ADN2，則

其中，且k1為2以上的正整數(shù)，R0＝負極分壓模塊的總電阻值＝正極分壓模塊的總電阻值。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明通過所述檢測方法設定的檢測策略，控制所述檢測電路中的開關通斷并采集相應的數(shù)據(jù)，用于檢測電動汽車的絕緣電阻，所述檢測電路結構簡單，抗干擾能力強，安全性能高，電源系統(tǒng)空載狀態(tài)下依舊有效；所述檢測方法能夠提高電動汽車絕緣電阻的檢測精度，檢測步驟簡單，檢測時間短。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一提供的電動汽車絕緣電阻的檢測電路的示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例一提供的電動汽車絕緣電阻的檢測方法的流程圖。

圖3是本發(fā)明實施例二提供的電動汽車絕緣電阻的檢測方法的流程圖。

圖4是本發(fā)明實施例二提供的計算動力電池的負極對地絕緣電阻阻值的流程圖。

圖5是本發(fā)明實施例二提供的計算動力電池的正極對地絕緣電阻阻值的流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明解決的技術問題、采用的技術方案和達到的技術效果更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施例的技術方案作進一步的詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。

實施例一

圖1是本發(fā)明實施例一提供的電動汽車絕緣電阻的檢測電路的示意圖。如圖1所示，本實施例提供一種電動汽車絕緣電阻的檢測電路，通過一種電動汽車絕緣電阻的檢測方法，檢測電動汽車的絕緣電阻，以便整車控制器判斷動力電池的絕緣等級，做出相應的安全提示。

電動汽車的動力電池10由多個單體電池串聯(lián)構成；動力電池10的母線正極為ZV+，母線負極為ZV-；EARTH為車身地；RP為動力電池10的正極對車身地EARTH的等效絕緣電阻；RN為動力電池10的負極對車身地EARTH的等效絕緣電阻，所述檢測電路用于檢測RP或RN的阻值。

所述檢測電路包括：正極分壓模塊20、負極分壓模塊30、電壓采集模塊40和處理模塊50。

所述正極分壓模塊20包括串聯(lián)的第一待測電阻R3和第一開關K1，所述負極分壓模塊30包括串聯(lián)的第二待測電阻R4和第二開關K2；所述正極分壓模塊20的一端與動力電池10的正極ZV+連接，所述負極分壓模塊30的一端與動力電池10的負極ZV-連接，所述正極分壓模塊20的另一端與所述負極分壓模塊30的另一端連接；所述電壓采集模塊40的輸入端分別與所述第一待測電阻R3和所述第二待測電阻R4連接，所述處理模塊50的輸入端與所述電壓采集模塊40的輸出端連接。

所述電壓采集模塊40用于獲取所述第一待測電阻R3的電壓和所述第二待測電阻R4的電壓。

所述處理模塊50包括控制單元501和計算單元502；所述控制單元501用于根據(jù)設定檢測策略分別控制導通所述第一開關K1和所述第二開關K2；所述計算單元502用于根據(jù)所述第一待測電阻R3的電壓和所述第二待測電阻R4的電壓計算得到絕緣電阻阻值RP或RN。

圖2是本發(fā)明實施例一提供的電動汽車絕緣電阻的檢測方法的流程圖。如圖2所示，所述檢測電路用于實施所述電動汽車絕緣電阻的檢測方法，步驟包括：

S10，通過所述處理模塊的控制單元，根據(jù)設定檢測策略分別導通所述正極分壓模塊的第一開關和所述負極分壓模塊的第二開關。

所述處理模塊50的控制單元501通過發(fā)送控制信號，分別控制第一開關K1和第二開關K2閉合，導通所述正極分壓模塊20和所述負極分壓模塊30。

所述處理模塊50以微處理器(MCU)或者ARM處理器為核心，配置必要的外圍電路；優(yōu)選地，所述處理模塊50為32位的MCU。

所述第一開關K1和所述第二開關K2為光繼電器，或者光耦合器與場效應管的組合。

S11，通過所述電壓采集模塊獲取正極分壓模塊中第一待測電阻的電壓。

通過所述電壓采集模塊40，獲取正極分壓模塊20中第一待測電阻R3兩端的電壓VP1。

S12，通過所述電壓采集模塊獲取負極分壓模塊中第二待測電阻的電壓。

通過所述電壓采集模塊40，獲取負極分壓模塊30中第二待測電阻R4兩端的電壓VN1。

S13，通過所述處理模塊的計算單元，根據(jù)所述第一待測電阻的電壓和所述第二待測電阻的電壓計算得到絕緣電阻阻值。

通過所述處理模塊50的計算單元502，根據(jù)所述第一待測電阻R3的電壓VP1和所述第二待測電阻R4的電壓VN1計算得到絕緣電阻阻值RP或RN。

其中，所述電壓采集模塊40包括：第一隔離運放單元401、第二隔離運放單元402和模數(shù)轉換單元403。

所述第一隔離運放單元401的輸入端與所述第一待測電阻R3連接，用于獲取第一待測電阻R3的電壓；所述第二隔離運放單元402的輸入端與所述第二待測電阻R4連接，用于獲取第二待測電阻R4的電壓。

所述模數(shù)轉換單元403的輸入端分別與所述第一隔離運放單元401的輸出端和所述第二隔離運放單元402的輸出端連接，所述模數(shù)轉換單元403的輸出端與所述處理模塊50的輸入端連接，用于將所述第一待測電阻R3的電壓轉換成電壓數(shù)值ADP1，將第二待測電阻R4的電壓轉換成電壓數(shù)值ADN1，并輸出到所述處理模塊50進行計算。

第一隔離運放單元401和第二隔離運放單元402由AMC1200-Q1或者ACPL-782T等隔離運放芯片和必要的濾波電路組成。

所述模數(shù)轉換單元403可以由16位或24位高分辨率的ADC芯片和必要的濾波電路組成，所述模數(shù)轉換單元403的通信接口通過兩線式串行總線(I2C)或者串行外設接口(SPI)方式與所述處理模塊50通信，以傳輸采集到的數(shù)據(jù)。

在其他實施例中，第一隔離運放單元401和第二隔離運放單元402也可以集成在同一個集成電路上；所述模數(shù)轉換單元403也可以是集成在所述處理模塊50的計算單元502中。

進一步的，所述檢測電路中：

所述正極分壓模塊20還包括第一分壓電阻R1和第二分壓電阻R2；第一分壓電阻R1、第一開關K1、第二分壓電阻R2和第一待測電阻R3串聯(lián)。

所述負極分壓模塊30還包括第三分壓電阻R6和第四分壓電阻R5；第三分壓電阻R6、第二開關K2、第四分壓電阻R5和第二待測電阻R4串聯(lián)。

其中，第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2、第三分壓電阻R6和第四分壓電阻R5為大阻值電阻，用于分壓。第一待測電阻R3和第二待測電阻R4為小阻值電阻，即使第一待測電阻R3兩端的電壓和第二待測電阻R4兩端的電壓分別經(jīng)過第一隔離運放單元401和第二隔離運放單元402的放大，也不會超出模數(shù)轉換單元403的處理范圍。

作為一種優(yōu)選的實施方式，R1＝R6，R2＝R5，R3＝R4；R1+R2+R3＝正極分壓模塊的總電阻值＝R6+R5+R4＝負極分壓模塊的總電阻值＝R0，且R0≥2MΩ。

所述檢測電路通過設置隔離運放單元來提高抗干擾能力；與現(xiàn)有技術相比，通過改變開關的位置，有效避免開關電路及電壓采集模塊的電路失效導致動力電池短路現(xiàn)象發(fā)生，提高了系統(tǒng)安全性。

實施例二

圖3是本發(fā)明實施例二提供的電動汽車絕緣電阻的檢測方法的流程圖。如圖3所示，本實施例提供一種電動汽車絕緣電阻的檢測方法，細化上述實施例所述檢測方法的設定檢測策略，采用上述實施例所述的檢測電路，所述檢測電路集成于電動汽車的動力系統(tǒng)中。

所述檢測方法包括如下步驟：

S20，通過所述處理模塊的控制單元，根據(jù)設定檢測策略分別導通所述正極分壓模塊的第一開關和所述負極分壓模塊第二開關。

所述控制單元501，通過與所述第一開關K1和所述第二開關K2分別連接的信號線發(fā)出控制信號，根據(jù)設定檢測策略分別導通所述第一開關K1和所述第二開關K2。

S21，通過電壓采集模塊的第一隔離運放單元，獲取正極分壓模塊中第一待測電阻的電壓。

所述第一隔離運放單元401獲取正極分壓模塊20中第一待測電阻R3的電壓VP1。

S22，通過電壓采集模塊的模數(shù)轉換單元，將所述第一待測電阻的電壓轉換成電壓數(shù)值ADP1。

所述模數(shù)轉換單元403將所述第一待測電阻R3的電壓VP1轉換成電壓數(shù)值ADP1。

S23，通過電壓采集模塊的第二隔離運放單元，獲取負極分壓模塊中第二待測電阻的電壓。

所述第二隔離運放單元402獲取負極分壓模塊30中第二待測電阻R4的電壓VN1。

S24，通過電壓采集模塊的模數(shù)轉換單元將所述第二待測電阻的電壓轉換成電壓數(shù)值ADN1。

所述模數(shù)轉換單元403將所述第二待測電阻R4的電壓VN1轉換成電壓數(shù)值ADN1。

S25，通過所述處理模塊的計算單元，判斷電壓數(shù)值ADP1是否大于或等于電壓數(shù)值ADN1，若是，執(zhí)行步驟S26；否則，執(zhí)行步驟S27。

所述計算單元502判斷電壓數(shù)值ADP1是否大于或等于電壓數(shù)值ADN1，若是，計算動力電池的負極對地絕緣電阻阻值RN；否則，計算動力電池的正極對地絕緣電阻阻值RP。

S26，計算動力電池的負極對地絕緣電阻阻值RN。

圖4是本發(fā)明實施例二提供的計算動力電池的負極對地絕緣電阻阻值的流程圖。如圖4所示，步驟S26包括如下步驟：

S261，判斷，若ADP1≥k0·ADN1，執(zhí)行步驟S262；若ADP1＜k0·ADN1，執(zhí)行步驟S263。

所述計算單元502判斷ADP1是否大于或等于k0·ADN1，若是，根據(jù)公式1計算負極對地絕緣電阻阻值RN，否則，執(zhí)行步驟S263及后續(xù)步驟。

S262，根據(jù)公式1計算負極對地絕緣電阻阻值RN。

公式1：

S263，斷開負極分壓模塊的第二開關。

控制單元501根據(jù)步驟S261的判斷結果，若ADP1＜k0·ADN1，發(fā)送控制信號控制所述第二開關K2斷開，即斷開了負極分壓模塊30。

S264，所述第一隔離運放單元獲取正極分壓模塊中第一待測電阻的電壓。

所述第一隔離運放單元401再次獲取第一待測電阻R3的電壓VP2。

S265，所述模數(shù)轉換單元將所述第一待測電阻的電壓轉換成電壓數(shù)值ADP2。

所述模數(shù)轉換單元403將所述第一待測電阻R3的電壓VP2轉換成電壓數(shù)值ADP2。

S267，根據(jù)公式2計算負極對地絕緣電阻阻值RN。

公式2：

上述步驟中，且k0為2以上的正整數(shù)。

S27，計算動力電池的正極對地絕緣電阻阻值RP。

圖5是本發(fā)明實施例二提供的計算動力電池的正極對地絕緣電阻阻值的流程圖。如圖5所示，步驟S27包括如下步驟：

S271，判斷，若ADN1≥k1·ADP1，執(zhí)行步驟S272；若ADN1＜k1·ADP1，執(zhí)行步驟S273。

所述計算模塊502判斷ADN1是否大于或等于k1·ADP1，若是，根據(jù)公式3計算正極對地絕緣電阻阻值RP，否則，執(zhí)行步驟S273及后續(xù)步驟。

S272，根據(jù)公式3計算正極對地絕緣電阻阻值RP。

公式3：

S273，斷開正極分壓模塊的第一開關。

控制單元501根據(jù)步驟S271的判斷結果，若ADN1＜k1·ADP1，發(fā)送控制信號控制所述第一開關K1斷開，即斷開了正極分壓模塊20。

S274，所述第二隔離運放單元獲取負極分壓模塊中第二待測電阻的電壓。

所述第二隔離運放單元402再次獲取所述第二待測電阻R4的電壓VN2。

S275，所述模數(shù)轉換單元將所述第二待測電阻的電壓轉換成電壓數(shù)值ADN2。

所述模數(shù)轉換單元403將所述第二待測電阻R4的電壓VN2轉換成電壓數(shù)值ADN2。

S276，根據(jù)公式4計算正極對地絕緣電阻阻值RP。

公式4：

上述步驟中，且k1為2以上的正整數(shù)。

檢測完成，所述控制單元501斷開所述第一開關K1和所述第二開關K2。

得到RP或RN的阻值后，所述處理模塊50計算絕緣電阻阻值RP或RN與動力電池10的標稱電壓的比值，并將計算結果通過CAN總線傳輸?shù)秸嚳刂破鳎嚳刂破鲄⒄諊覙藴蔊B/T 18384.1中定義的電動汽車的安全要求，在電動汽車絕緣等級不符合要求時，在儀表屏上給予駕駛員相應的提示，以便駕駛員采取相應的措施。

本實施例所述檢測方法可以簡化檢測步驟，縮短采集時間；直接運用數(shù)字ADC值代替模擬電壓值運算，有效避免在多次數(shù)據(jù)運算轉換過程中損失精度，同時采用分段處理方法，比較正負極電壓數(shù)值的大小，自動識別不同絕緣等級，有效提高絕緣檢測的精度。

以上結合具體實施例描述了本發(fā)明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領域的技術人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。