車用電池組動態絕緣電阻檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種車用電池組動態絕緣電阻檢測裝置。
【背景技術】
[0002]新能源汽車的動力主要由電池組提供，基于電池組一般電壓比較高，并且電池組充放電時的電流比較大。因此，在電池組充放電過程中，如果電池組的正極或負極與車身發生短路，極容易對人身安全造成隱患。因此，對電池組安全性的研究具有重要意義，當電池組的正極或負極與車身存在短路隱患時，能夠及時通過絕緣電阻檢測來發現，并作出相應的處理，對減少安全事故的發生具有重要意義。目前，電動汽車電池組絕緣電阻檢測電路的設計一般比較復雜，并且反應速度比較慢，動態響應差，并且容易造成電池管理系統(BMS)的損壞。

【發明內容】

[0003]本發明提供了一種車用電池組動態絕緣電阻檢測裝置，以解決上述問題中的一個。
[0004]車用電池組動態絕緣電阻檢測裝置，包括與電池組負極電連接的基準電路、用于測量基準電路中的電壓的第一測壓電路及第二測壓電路、做為開關元件的三極管以及控制單元，其中，基準電路包括依次串聯的充電端、基準電阻、限流電阻以及高壓電容，高壓電容另一端與電池組的負極電連接;三極管接收控制單元的電平信號，截止或導通，以控制基準電路中高壓電容的充電或放電；第一測壓電路電連接在基準電阻的前端，用于測量基準電阻的前端電壓，并將前端電壓反饋給控制單元;第二測壓電路電連接在基準電阻的后端，用于測量基準電阻的后端電壓，并將后端電壓反饋給控制單元。
[0005]本發明中，基準電阻與限流電阻的阻值均為已知。在控制單元輸出低電平時，三極管截止，充電端的電流依次通過基準電阻與限流電阻給高壓電容充電。此時，可以通過第一測壓電路測出基準電阻的前端電壓VI，通過第二測壓電路測出基準電阻的后端電壓V2。在該充電的過程中，都可以通過歐姆定律即時的得出:(V1-V2)/R1 = (V2-Vc)/(R2-Rx);在控制單元輸出高電平時，三極管導通，高壓電容將會反向放電，此時，同時測出基準電阻前端電壓￥1’及后端電壓￥2’，再由歐姆定律得出:(￥1’-￥2’)/1?1 = (￥2’-￥(3’)/(1?2+1^)，將上述兩式相減可以得出:Rx= AV2*Rl/( AV1-AV2)_R2。
[0006]在一些實施方式中，基準電路還包括二極管Dl及二極管D2，二極管Dl與二極管D2同向串聯連接，二極管DI的陰極與充電端電連接，二極管D2的陽極接地，二極管DI的陽極以及二極管D2的陰極并接在基準電阻的后端。
[0007]由此，當絕緣電阻串接在電池組的正極上時，電池組正極電流依次流經絕緣電阻、二極管D2、限流電阻以及高壓電容再流回電池組負極，從而形成閉合回路，當高壓電容充滿電后，回路中的電流為零，此時可以忽略二極管D2的壓降，則高壓電容的電壓等于電池組的總電壓，因此，高壓電容在正常情況下可以起到將電池組與車身隔離的作用，并且可以平衡當量絕緣電阻非接地端與電池組總負端之間的電壓，使高壓電容的正端與當量絕緣電阻非接地端之間的電壓近似為零，使電池組自身的電壓不能產生附加的電流，使得計算出來的絕緣電阻的數值更加準確。此外，當絕緣電阻快速恢復正常時，高壓電容上的電荷可迅速地通過二極管DI向充電端的電路中釋放。
[0008]在一些實施方式中，三極管的基極通過電阻R3與所述控制單元電連接，三極管的集電極通過拉高電阻并接在基準電阻的前端，三極管的發射極接地。由此，控制單元可以向三級管發出高電平或低電平來使得三極管導通或截止，當三極管導通時，高壓電容的電荷可以通過三極管向低壓電路中釋放，當三極管截止時，充電端通過拉高電阻、基準電阻及限流電阻給高壓電容充電。此時，拉高電阻可以防止三極管被充電端的導通電流擊穿。
[0009]在一些實施方式中，第一測壓電路包括電阻R5、放大器El及電阻R6，電阻R5的一端電連接在充電端與基準電阻之間，另一端與放大器El的正輸入端電連接，放大器El的負輸入端與放大器EI的輸出端短接，電阻R6的一端與放大器EI的輸出端電連接，另一端與控制單元電連接。第二測壓電路包括電阻R7、放大器E2及電阻R8，電阻R7的一端電連接在基準電阻與限流電阻之間，另一端與放大器E2的正輸入端電連接，放大器E2的負輸入端與放大器E2的輸出端短接，電阻R8的一端與放大器E2的輸出端電連接，另一端與控制單元A電連接。
[0010]由此，基準電阻的前端電壓可以通過第一測壓電路的放大器El進行信號跟隨后反饋給控制單元，基準電阻的后端電壓可以通過第二測壓電路的放大器E2進行信號跟隨后反饋給控制單元。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明一實施例方式電池組在正常情況下時動態絕緣電阻檢測裝置的連接電路原理圖；
[0012]圖2為本發明一實施方式中絕緣電阻發生在電池組負極上時的動態絕緣電阻檢測裝置電路原理圖；
[0013]圖3為絕緣電阻發生在電池組中間某個位置時的動態絕緣的電阻檢測裝置的電路原理圖；
[0014]圖4為絕緣電阻發生在電池組正極上時的動態絕緣電阻檢測裝置電路原理圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。
[0016]圖1至圖4示意性地顯示了本發明的一實施方式的電池組動態絕緣電阻檢測裝置的電路原理。
[0017]如圖1所示，電池組在正常情況下時動態絕緣電阻檢測裝置的電路連接原理圖。充電端Vcc、基準電阻R1、限流電阻R2、高壓電容C以及電池組Vpack的負極依次串聯，形成基準電路I。此時，電池組Vpack與高壓電容C之間不構成回路，高壓電容C上的電壓以及電池組Vpack總負端之間的電壓均為零，因此，高壓電容C在正常情況下(即電池組Vpack的正極或負極沒有被短路的情況下)可以起到將電池組Vpack與車身隔離的作用，防止電池組Vpack的電壓直接加載到車身上，給人身帶來危害。
[0018]結合圖1及圖4所示，為了更好地控制高壓電容C的充放電過程，可以在基準電路I的基準電阻Rl的前端電連接作為開關元件的三極管Q，三極管Q的基極通過電阻R3與控制單元A電連接，三極管Q的發射極接地，三極管Q的集電極并接在基準電阻Rl的前端，此時由于充電端Vcc的電壓首先會分壓至三極管Q上，為了防止三極管Q不會被充電端Vcc的高壓擊穿，在充電端Vcc與三極管Q的集電極之間串接拉高電阻R4，拉高電阻R4可以在充電端Vcc充電過程中，將充電端Vcc的電壓分壓，從而可以很好的保護三極管Q。
[0019]當控制單元A發出低電平電壓信號給三極管Q時，三極管Q截止，充電端Vcc電流依次流經拉高電阻R4、基準電阻Rl以及限流電阻R2給高壓電容C充電；當控制單元A發出高電平電壓信號給三極管Q時，三極管Q導通，高壓電容C的電流流經限流電阻R2以及基準電阻Rl至三極管Q，通過三極管Q的發射極對地放電。
[0020]結合圖1及圖4所示，第一測壓電路2包括電阻R5、放大器El以及電阻R6，其中，電阻R5的一端連接在基準電阻Rl的前端，電阻R5的另一端連接放大器El的正輸入端，放大器El的負輸入端與放大器El的輸出端通過導線連接短路，形成電壓跟隨器，放大器El的輸出端通過電阻R6與控制單元A電連接，基準電阻Rl的前端電壓信號Vl通過放大器El進行電壓跟隨后，反饋給控制單元A;第二測壓電路3包括電阻R7、放大器E2以及電阻R8，其中電阻R7的一端連接在基準電阻Rl的后端，電阻R7的另一端連接放大器E2的正輸入端，放大器E2的負輸入端與放大器E2的輸出端通過導線連接短路，形成電壓跟隨器，放大器E2的輸出端通過電阻R7與控制單元A電連接，基準電阻Rl的后端電壓信號V2通過放大器E2進行電壓跟隨后，反饋給控制單元A。
[0021]本實施例中，控制單元A為單片機，通過單片機的引腳3輸出高電頻或低電頻電壓信號給三極管Q來控制三極管Q的導通或截止;單片機的引腳I接收來自第一測壓電路2反饋的電壓信號，實現基準電阻Rl前端電壓Vl的采集;單片機的引腳2接收來自第二測壓電路3的反饋電壓信號，實現基準電阻Rl后端電壓V2的采集。
[0022]如圖2所示，當電池組Vpack的負極發生短路時(電池組Vpack的負極與車身之間的絕緣電阻Rx不為無窮大時)，絕緣電阻Rx的一端與高壓電容C電連接，另一端接地。此時，高壓電池組Vpack與高壓電容C之間不構成回路，高壓電容C上的電壓、絕緣電阻Rx非接地端以及電池組Vpack總負端之間的電壓均為零，也就是高壓電容C與當量絕緣電阻Rx非接地端之間的電壓為零，以起到將電池組Vpack與車身隔離的作用，防止電池組Vpack的電壓直接加載到車身上，給人身帶來危害。
[0023]如圖2所示，控制單元A給三極管Q輸出低電平，此時三極管Q截止，充電端Vcc的電流流經基準電阻Rl、限流電阻R2以及絕緣電阻Rx給高壓電容C充電，此時，由于基準電阻Rl以及限流電阻R2的阻值為已知，可以通過電連接在基準電阻Rl前端的第一測壓電路2測出基準電阻Rl的前端電壓VI，并將前端電壓Vl的電壓信號反饋給控制單元A，并通過電性連接在基準電阻Rl后端的第二測壓電