《一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統》是安徽優旦科技有限公司於2017年10月12日申請的發明專利，該專利申請號為2017109490071，公布號為CN107576900A，專利公布日為2018年1月12日，發明人是王曉東、彭勇俊。
《一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統》屬於電動汽車技術領域，具體涉及一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統，包括絕緣檢測模組以及和主控制器MCU，所述的絕緣檢測模組包括輸出端接入主控制器MCU的電壓感測器，還包括連線在電壓感測器測量電路中、由主控制器MCU控制增益的可程式增益放大器單元。該系統可以在不同的電壓平台通過主控制器MCU切換不同的增益，從‑22dB到20dB，對低電壓平台的信號進行放大，有效的提高了絕緣檢測的測量精度和電壓適應範圍，可以適用於電動汽車的全電壓檢測，極大的方便了電動汽車的生產和管理，降低成本。
2020年7月17日，《一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統》獲得安徽省第七屆專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統
- 公布號：CN107576900A
- 公布日：2018年1月12日
- 申請號：2017109490071
- 申請日：2017年10月12日
- 申請人：安徽優旦科技有限公司
- 地址：安徽省合肥市高新區華億科學園D座308室
- 發明人：王曉東、彭勇俊
- 代理機構：合肥天明專利事務所
- 代理人：金凱
- Int.Cl.：G01R31/12(2006.01)I；G01R31/00(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
電動汽車是一個複雜的電氣系統，其電氣系統分低壓部分和高壓部分，低壓部分為電子設備、燈光、雨刷、音箱等車內低壓電氣供電，一般採用12伏/24伏供電，低壓供電的負極跟車輛底盤是直接相連的；高壓部分為車輛的動力系統（電機控制器、車載DCDC電源轉換器等）供電，乘用電動汽車高壓系統的動力電池工作電壓一般在300伏左右。電動汽車的高壓電系統與底盤之間沒有直接的電氣連線，直流高壓系統的電纜絕緣介質老化或受潮濕環境等因素影響都會導致高壓電氣系統和車輛底盤之間的絕緣性能下降，電源正極或負極引線將通過絕緣層和底盤之間構成漏電迴路，使車輛底盤電位上升，影響低壓電氣和電機控制器的正常工作，危機駕乘人員的人身安全。
截至2017年10月，電動汽車的絕緣檢測，一般採用GB/T18384.1並聯電阻法進行測量，所述GB/T18384.1並聯電阻法的電路架構如圖1所示，Rp是母線正極對地漏電阻值，Rn是母線負極對地漏電阻值，Ra和Rb是輔助電阻，R＝Ra+Rb，是母線正、負極對地漏電阻值的固定阻值的匹配電阻，SW1為母線正極匹配電阻控制開關，SW2為母線負極匹配電阻控制開關，U是電壓平台的電壓值，伏M1用於測量母線正極對地漏電阻值的匹配電阻電壓Up，伏M2用於測量母線負極對地漏電阻值的匹配電阻電壓Un，Rp和Rn的推導過程如下，其中RP//R代表RP與R並聯時的電阻值，RN//R代表RN與R並聯時的電阻值。
當開關SW1和開關SW2同時閉合時，測試到母線正極對地漏電阻值的匹配電阻電壓為Up1，測試到負極對地漏電阻值的匹配電阻電壓為Un1，則滿足：
當開關SW1閉合和開關SW2斷開時，測試到母線正極對地漏電阻值的匹配電阻電壓為Up2，則滿足：
當SW2閉合和SW1斷開時：測試到負極對地漏電阻值的匹配電阻電壓為Un2，則滿足：
聯立上式的1和2求Rn如下
聯立上式的1和3求Rp如下
這種方法的缺點是所測量電池的電壓高低對絕緣電阻的測量解析度影響很大，在Ra和Rb固定的情況下，所測量電池的電壓越高絕緣電阻解析度越高，所測量電池的電壓越低絕緣電阻解析度越低，由於電動汽車動力蓄電池電壓平台跨度大，從72伏到800伏，該方法對應的絕緣檢測設備不能通用，需要修改Ra和Rb的值來適應不同的電壓平台，不方便生產和管理。
發明內容
專利目的
《一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統》針對2017年10月之前檢測設備存在的缺陷和不足，提供一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統，對GB/T18384.1所述的絕緣檢測方法進行了改進，增加了單元，對低電壓平台的信號進行放大，不同的電壓平台通過MCU切換不同的增益，從-22dB到20dB有效的提高了絕緣檢測的測量精度和電壓適應範圍，可以適用於電動汽車的全電壓檢測，極大的方便了電動汽車的生產和管理。
技術方案
《一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統》包括絕緣檢測模組以及和主控制器MCU，所述的絕緣檢測模組包括輸出端接入主控制器MCU的電壓感測器，還包括連線在電壓感測器測量電路中、由主控制器MCU控制增益的可程式增益放大器單元。
進一步的，所述可程式增益放大器單元的增益由主控制器MCU根據電動汽車電壓平台電壓值進行控制設定，電動汽車電壓平台電壓值低，可程式增益放大器單元的增益高；電動汽車電壓平台電壓值高，可程式增益放大器單元的增益低。
進一步的，所述電壓感測器包括分別用於電動汽車直流母線正、負極與電底盤之間電壓測量的第一電壓感測器和第二電壓感測器，所述可程式增益放大器單元包括同相輸入端連線電動汽車直流母線正極、輸出端連線第一電壓感測器正極的第一單元，和同相輸入端連線電動汽車直流母線負極、輸出端連線第一電壓感測器正極的第二單元，所述第一單元和第二單元的增益控制模組連線主控制器MCU。
進一步的，所述第一單元和第二單元均有八種增益方式，增益從-22dB到20dB，步進6dB。
進一步的，所述系統還包括連線控制器和控制器雙向通訊的通訊模組，所述通訊模組通過CAN匯流排和主控制器MCU通訊連線。
進一步的，所述系統還包括連線控制器的報警模組。
該系統在對電動汽車進行絕緣檢測室，如果檢測到存在漏電危險，可以通過通訊模組3和/或報警模組4報警。
改善效果
該系統的主控制內設有電動汽車直流母線正、負極與電底盤之間接入的匹配電阻阻值儲存模組以及高速模數轉換器，在使用的時候，主控制器MCU先將可程式增益放大器單元的增益設為最低，將電動汽車直流母線正、負極與電底盤之間分別接入的匹配電阻電路均閉合，主控制器MCU內的高速模數轉換器將此時測到的匹配電阻兩端的電壓進行轉換，並結合匹配電阻的阻值以及此時的增益值計算出電動汽車電壓平台實際電壓，然後計算出的電壓平台電壓值的大小切換可程式增益放大器單元的增益，遵循的是電動汽車電壓平台實際電壓值低，可程式增益放大器單元的增益高；電動汽車電壓平台實際電壓值高，可程式增益放大器單元的增益低。切換增益之後，進行特定電壓平台下的絕緣電阻檢測。通過主控制器MCU實現針對不同電壓平台時的可程式增益放大器單元增益的切換提高了該絕緣檢測模組的實用性，使得該系統可以滿足全電壓平台的檢測，同時，不需要設定不同阻值的匹配電阻，提高了方便性、絕緣檢測的測量精度和電壓適應範圍，可以適用於電動汽車的全電壓檢測，極大的方便了電動汽車的生產和管理，降低成本。
附圖說明
圖1是《一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統》的2017年10月之前的技術電路結構圖示；
圖2是該發明結構示意圖；
圖3是該發明具體實施例結構示意圖。
技術領域
《一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統》屬於電動汽車技術領域，具體涉及一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統。
權利要求
1.《一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統》包括絕緣檢測模組以及和主控制器MCU，所述的絕緣檢測模組包括輸出端接入主控制器MCU的電壓感測器，其特徵在於：還包括連線在電壓感測器測量電路中、由主控制器MCU控制增益的可程式增益放大器單元，主控制MCU內設有電動汽車直流母線正、負極與電底盤之間接入的匹配電阻阻值儲存模組以及高速模數轉換器。
2.根據權利要求1所述的電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統，其特徵在於：所述可程式增益放大器單元的增益由主控制器MCU根據電動汽車電壓平台電壓值進行控制設定，電動汽車電壓平台電壓值低，可程式增益放大器單元的增益高；電動汽車電壓平台電壓值高，可程式增益放大器單元的增益低。
3.根據權利要求1-2任一項所述電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統，其特徵在於：所述電壓感測器包括分別用於電動汽車直流母線正、負極與電底盤之間電壓測量的第一電壓感測器和第二電壓感測器，所述可程式增益放大器單元包括同相輸入端連線電動汽車直流母線正極、輸出端連線第一電壓感測器正極的第一單元，和同相輸入端連線電動汽車直流母線負極、輸出端連線第一電壓感測器正極的第二單元，所述第一單元和第二單元的增益控制模組連線主控制器MCU。
4.根據權利要求3所述電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統，其特徵在於：所述第一單元和第二單元均有八種增益方式，增益從-22dB到20dB，步進6dB。
5.根據權利要求1-2任一項所述的電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統，其特徵在於：還包括連線控制器和控制器雙向通訊的通訊模組。
6.根據權利要求1-2任一項所述的電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統，其特徵在於：還包括連線控制器的報警模組。
實施方式
如圖2所示的《一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統》包括絕緣檢測模組2以及和主控制器MCU1，所述的絕緣檢測模組2包括輸出端接入主控制器MCU的電壓感測器，還包括連線在電壓感測器測量電路中、由主控制器MCU控制增益的可程式增益放大器單元。 所述可程式增益放大器單元的增益由主控制器MCU根據電動汽車電壓平台電壓值進行控制設定，電動汽車電壓平台電壓值低，可程式增益放大器單元的增益高；電動汽車電壓平台電壓值高，可程式增益放大器單元的增益低。
所述電壓感測器包括分別用於電動汽車直流母線正、負極與電底盤之間電壓測量的第一電壓感測器和第二電壓感測器，所述可程式增益放大器單元包括同相輸入端連線電動汽車直流母線正極、輸出端連線第一電壓感測器正極的第一單元，和同相輸入端連線電動汽車直流母線負極、輸出端連線第一電壓感測器正極的第二單元，所述第一單元和第二單元的增益控制模組連線主控制器MCU。
所述第一單元和第二單元均有八種增益方式，增益從-22dB到20dB，步進6dB，增益的具體情況見下表1；
G2 | G1 | G0 | PGA GAIN（dB） | PGA GAIN（伏/伏） |
|---|---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | -22 | 0.08 |
0 | 0 | 1 | -16 | 0.16 |
0 | 1 | 0 | -10 | 0.32 |
0 | 1 | 1 | -4 | 0.63 |
1 | 0 | 0 | 2 | 1.26 |
1 | 0 | 1 | 8 | 2.52 |
1 | 1 | 0 | 14 | 5.01 |
1 | 1 | 1 | 20 | 10.0 |
所述系統還包括連線主控制器MCU和主控制器MCU雙向通訊的通訊模組3，所述通訊模組3通過CAN匯流排和主控制器。
所述系統還包括連線控制器的報警模組。
該系統在對電動汽車進行絕緣檢測室，如果檢測到存在漏電危險，可以通過通訊模組3和/或報警模組4報警，如圖3所示。
具體實施過程中，主控制器MCU先將可程式增益放大器單元的增益設為最低，將母線正極匹配電阻控制開關SW1和母線負極匹配電阻控制開關SW2同時閉合，得到Up1和Up2，主控制器MCU內的高速模數轉換器將此時測到的匹配電阻兩端的電壓進行轉換，並結合匹配電阻的阻值體積此時的增益值計算出電動汽車電壓平台實際電壓U，然後計算出的電壓平台電壓值U的大小切換可程式增益放大器單元的增益，遵循的是電動汽車電壓平台實際電壓值低，可程式增益放大器單元的增益高；電動汽車電壓平台實際電壓值高，可程式增益放大器單元的增益低，所述可程式增益放大器單元採用THS7001可程式控制晶片，有八種增益方式，增益從-22dB到20dB，步進6dB，見表1；接下來閉合SW1斷開SW2得到Up2；斷開SW1閉合SW2得到Un2，由以以下公式得到正負極漏電阻值：
主控制器MCU計算正負母線漏電電阻後，通過CAN匯流排上報或通過本身的報警電路進行報警。
榮譽表彰
2020年7月17日，《一種電動汽車全電壓平台絕緣檢測系統》獲得安徽省第七屆專利獎優秀獎。
