一種電動車輛的絕緣監測裝置的製作方法

2023-04-29 21:44:21 2

專利名稱：一種電動車輛的絕緣監測裝置的製作方法
技術領域：
—種電動車輛的絕緣監測裝置技術領域：
本實用新型涉及絕緣監測領域，特別是涉及一種電動車輛的絕緣監測裝置。
背景技術：
觸電對人體的危害程度，主要取決於通過人體電流的大小和通電時間的長短。我國規定安全電壓額定值的等級為42伏、36伏、24伏、12伏、6伏。行業規定安全電壓為36伏，安全電流為10mA，當電氣設備採用的電壓超過安全電壓時，必須按照規定採取防止直接接觸帶電體的保護措施。電動車輛作為一種節能環保的交通工具，在本世紀得到了長足的發展。由於電動車輛所採用的動力部分的驅動電壓大部分都在36VDC (VOLT Direct Current)以上，有的高達500VDC，遠遠超過安全電壓的級別，因此，電動車輛的動力系統需要有非常可靠的絕緣性，以保證電動車輛的正常運行和使用者的安全。一般的，使用不導電的物質將帶電體隔離或包裹起來以提高絕緣性，並防止觸電。良好絕緣性可以保證電氣設備與線路的安全運行。絕緣電阻是電氣設備和電氣線路最基本的絕緣指標。但是，影響絕緣電阻的因素很多，如絕緣層破裂、空氣潮溼、帶有導電性粉塵、加大與帶電體的接觸面積和壓力以及潮溼油汙等情況，均能使電氣部件絕緣性能降低。請參考圖I所示，其為電動車輛動力系統100的電路示意圖。所述電動車輛動力系統100包括電池組Vb、電容C、控制電路110和電機M。所述電池組Vb為車輛的能量來源，一般電壓有48V、60V、72V，甚至400V，因此電動車輛動力系統又稱之為動力高壓系統，該動力高壓系統的電流形成的迴路可以稱之為動力高壓迴路。電容C的一端連接電池組Vb的正極，另一端連接電池組Vb的負極，所述控制電路110通過母線LI和母線L2分別與電池組Vb的正極和負極相連，所述電容C為電機M的運行提供無功電流以降低主接觸器直接吸合時對主觸點的損傷。所述控制電路110作為能量轉換的控制開關，控制電池組Vb提供給電機M的電能。電機M為機電轉換裝置，將電能轉換為機械能。請參考圖2A所示，其為當動力系統絕緣性能處於正常狀態時，動力高壓迴路210與整車低壓迴路220的電路示意圖，其中整車低壓迴路220是指車輛控制系統的電路迴路，其電壓為12V左右的低壓。所述動力高壓迴路210和所述整車低壓迴路220各自形成獨立的電流通道，兩個迴路之間的絕緣電阻足夠大，可以認為兩個迴路處於絕緣狀態。請參考圖2B所示，其為當動力系統絕緣性能處於一種非正常狀態時，所述動力高壓迴路210與整車低壓迴路220的電路示意圖。此時，兩個迴路可能在某一個點上出現了電氣連接，比如節點A與節點A』電性連接，在這種情況下，只要及時處理，一般不會出現器件損壞或者意外事故。請參考圖2C所示，其為當動力系統絕緣性能處於另一種非正常狀態時，所述動力高壓迴路210與整車低壓迴路220的電路示意圖。其表示兩個迴路中有兩處於電氣連接狀態，比如節點A與節點A』電性連接，節點B與節點B』電性連接，此時所述動力高壓迴路210會對所述整車低壓迴路220的器件產生壓降，該壓降會導致所述低壓迴路出現器件損毀或者整車出現意外，比如，如果與人體形成迴路則有可能出現人身安全事故，因此，有必要對電動車輛的動力系統進行絕緣監測。因此，有必要提出一種改進的技術方案來解決上述問題。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種電動車輛的絕緣監測裝置，其可以監測動力系統的絕緣情況，從而保證系統安全。為了實現上述目的，本實用新型提出一種電動車輛的絕緣監測裝置，其包括電動車輛動力系統，在所述電動車輛動力系統的電路迴路中設置有第一絕緣檢測點和第二絕緣檢測點。所述絕緣監測裝置還包括絕緣監測模塊，所述絕緣監測模塊包括第一電阻、第二電阻、第一檢測控制埠、第二檢測控制埠、第一二極體、第二二極體、第一檢測電源和第二檢測電源。 其中第一檢測控制埠的第一連接端與第一絕緣檢測點相連接，該第一檢測控制埠的第二連接端經由第一電阻連接第一檢測電源的負極，第一檢測電源的正極與第一二極體的正極相連，第一二極體的負極與第一檢測控制埠的第二連接端相連，第二檢測控制埠的第一連接端與第二絕緣檢測點相連，該第二檢測控制埠的第二連接端經由第二電阻連接第二檢測電源的正極，第二檢測電源的負極與第二二極體的負極相連，第二二極體的正極與第二檢測控制埠的第二連接端相連。進一步的，所述電動車輛動力系統包括電池組、電容、控制電路和電機，電池組的正極為第一絕緣檢測點，電池組的負極為第二絕緣檢測點，第一檢測電源的負極接地，第二檢測電源的正極接地。進一步的，第一檢測控制埠和第二檢測控制埠受控制信號的控制在關斷狀態和閉合狀態之間切換，第一檢測電源和第二檢測電源受控制信號的控制在啟動狀態和停止狀態之間切換。進一步的，所述絕緣監測模塊執行下述動作閉合第一檢測控制埠和第二檢測控制埠，停止第一檢測電源和第二檢測電源，檢測第一電阻兩端的電壓以得到第一檢測電壓，檢測第二電阻兩端的電壓以得到第二檢測電壓，閉合第一檢測控制埠，關斷第二檢測控制埠，啟動第一檢測電源，停止第二檢測電源，檢測第一電阻兩端的電壓以得到第三檢測電壓，檢測第一檢測電源的電流以得到第一檢測電流，關斷第一檢測控制埠，閉合第二檢測控制埠，停止第一檢測電源，啟動第二檢測電源，檢測第二電阻兩端的電壓以得到第四檢測電壓，檢測第二檢測電源的電流以得到第二檢測電流。進一步的，所述絕緣監測模塊根據第一檢測電流、第二檢測電流、第一檢測電壓、第二檢測電壓、第三檢測電壓和/或第四檢測電壓得到第一絕緣檢測點對地的第一絕緣電阻和第二絕緣檢測點對地的第二絕緣電阻的電阻值。更進一步的，計算每個絕緣電阻的每伏電阻值，在兩個絕緣電阻中的每伏特電阻值中的一個小於預定閾值時，則絕緣監測裝置報警並切斷電源。進一步的，所述絕緣監測模塊判定第一檢測電壓和第二檢測電壓之和是否等於電池組的電壓，若是，則絕緣檢測結果成立，否則，絕緣檢測結果不成立。與現有技術相比，在本實用新型中通過在電動車輛中設置絕緣監測模塊，該絕緣監測模塊可以檢測車輛的動力高壓迴路中的絕緣檢測點與車身之間的絕緣電阻，從而實現檢測動力系統的絕緣情況，進而保證系統的安全。

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。其中圖I為電動車輛動力系統的電路示意圖；圖2A為當動力系統絕緣性能處於正常狀態時，動力高壓迴路與整車低壓迴路的電路不意圖；圖2B為當動力系統絕緣性能處於一種非正常狀態時，動力高壓迴路與整車低壓迴路的電路不意圖；圖2C為當動力系統絕緣性能處於另一種非正常狀態時，所述動力高壓迴路與整車低壓迴路的電路示意圖；圖3為本實用新型中的電動車輛絕緣監測裝置在一個實施例中的電路圖；圖4A為圖3中的絕緣監測裝置在第一種工作狀態下的檢測迴路示意圖；圖4B為圖3中的絕緣監測裝置在第二種工作狀態下的檢測迴路示意圖；和圖4C為圖3中的絕緣監測裝置在第三種工作狀態下的檢測迴路示意。
具體實施方式為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。本文中的「連接」、「相接」、「接至」等涉及到電性連接的詞均可以表示直接或間接電性連接。此處所稱的「一個實施例」或「實施例」是指可包含於本實用新型至少一個實現方式中的特定特徵、結構或特性。在本說明書中不同地方出現的「在一個實施例中」並非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。本實用新型提供了一種電動車輛的絕緣監測裝置，其通過在電動車輛中設置絕緣監測模塊，該絕緣監測模塊可以檢測車輛的動力高壓迴路中的絕緣檢測點與車身之間的絕緣電阻，從而確定動力高壓系統的絕緣情況，進而保證系統的安全。請參考圖3所示，其為本實用新型中的電動車輛的絕緣監測裝置在一個實施例中的電路圖。所述電動車輛的絕緣監測裝置包括電動車輛動力系統310和絕緣監測模塊320。所述電動車輛動力系統310也包括有電池組Vb、電容C、控制電路110和電機M。所述電池組Vb為車輛的能量來源，一般電壓有48V、60V、72V，甚至400V，因此電動車輛動力系統又稱之為動力高壓系統，該動力高壓系統的電流形成的迴路可以稱之為動力高壓迴路。電容C的一端連接電池組Vb的正極，另一端連接電池組Vb的負極，所述控制電路110通過母線LI和母線L2分別與電池組Vb的正極和負極相連，所述電容C為電機M的運行提供無功電流以降低主接觸器直接吸合時對主觸點的損傷。所述控制電路110作為能量轉換的控制開關，控制電池組Vb提供給電機M的電能。電機M為機電轉換裝置，將電能轉換為機械能。所述絕緣監測模塊320可以檢測電動車輛動力系統形成的動力高壓迴路中的各個絕緣檢測點與車身之間的絕緣電阻，通過該絕緣電阻來判斷該絕緣檢測點相對於車身的絕緣情況。通常絕緣檢測點可以設在電池組部分，比如電池組的正極和負極各設一個絕緣檢測點，也可以設在電機部分，比如電機的兩個電連接端各設一個絕緣檢測點。在圖3所示的實施例中，動力系統310中的節點E (電池組的正極)和節點F(電池組的負極)為兩個絕緣檢測點，所述絕緣監測模塊320可作為獨立的系統掛在動力系統310的兩個絕緣檢測點之間。所述絕緣監測模塊320包括第一電阻ROI、第二電阻R02、第一檢測控制埠 Kl、第二檢測控制埠 K2、第一二極體D1、第二二極體D2、第一檢測電源Tl和第二檢測電源T2。其中第一檢測控制埠 Kl的第一連接端為絕緣監測模塊320的第一檢測端，該第一檢測端與電動車輛動力系統中的一個絕緣檢測點相連，比如節點E,該第一檢測控制埠Kl的第二連接端經由第一電阻ROl連接第一檢測電源Tl的負極，第一檢測電源Tl的正極與第一二極體Dl的正極相連，第一二極體Dl的負極與第一檢測控制埠 Kl的第二連接端相連，第一檢測電源Tl的負極接地。第二檢測控制埠 K2的第一連接端為絕緣監測模塊320的第二檢測端，該第二檢測端與電動車輛動力系統中的另一個絕緣檢測點相連，比如節點F，該第二檢測控制埠K2的第二連接端經由第二電阻R02連接第二檢測電源T2的正極，第二檢測電源T2的負極與第二二極體D2的負極相連，第二二極體D2的正極與第二檢測控制埠 K2的第二連接端相連，第二檢測電源T2的正極接地。第一檢測控制埠 Kl和第二檢測控制埠 K2受控制信號的控制在關斷狀態和閉合狀態之間切換，第一檢測電源Tl和第二檢測電源T2受控制信號的控制在啟動狀態和停止狀態之間切換。圖3中等效電阻R+為絕緣檢測點E (電池組Vb的正極)與車身(對地)的絕緣電阻，其可以稱之為第一絕緣電阻R+，等效電阻R-為絕緣檢測點E (電池組Vb的負極)與車身(對地)的絕緣電阻，第二絕緣電阻R-，此兩絕緣電阻可以通過兆歐表、絕緣檢測儀等專用設備檢測，但是在運行的車輛上，這兩個參數就是需要絕緣監測模塊320實時在線檢測的目標，如果該絕緣電阻低於規定標準或閾值(比如，絕緣電阻的規定值為100歐姆/伏)，則表不電動車輛動力系統絕緣處於故障狀態。在一個實施例中，R01=R02,從而方便之後的檢測或者計算。以下具體介紹所述電動車輛的絕緣監測裝置的工作過程。閉合檢測控制埠 Kl和K2，停止檢測電源Tl和T2，所述絕緣監測裝置處於第一種工作狀態下，此時所述絕緣監測裝置的檢測迴路如圖4A所示。此時，通過檢測第一電阻ROl兩端的電壓，就可以得到此刻的第一絕緣電阻R+兩端的電壓V+(即第一絕緣電阻R+對車身的檢測電壓，可以稱之為第一檢測電壓)，通過檢測第二電阻R02兩端的電壓就可以得到此刻的第二絕緣電阻R-兩端的電壓V-(即第二絕緣電阻R-對車身的檢測電壓，可以稱之為第二檢測電壓)。斷開第二檢測控制埠 K2，閉合第一檢測控制埠 K1，啟動第一檢測電源Tl，停止第二檢測電源T2，所述絕緣監測裝置處於第二工作狀態下，此時所述絕緣監測裝置的檢測迴路如圖4B所示，此圖的檢測迴路中有兩個電壓激勵，分別為電池組Vb、第一檢測電源Tl，檢測第一電阻ROl兩端的電壓，就可以得到此刻的第一絕緣電阻R+兩端的電壓VR+(可以被稱為第三檢測電壓)，檢測得到第一檢測電源Tl上流過的電流In (可以稱之為第一檢測電流)。斷開第一檢測控制埠 K1，閉合第二檢測控制埠 K2，啟動第二檢測電源T2，停止第一檢測電源Tl，所述絕緣監測裝置處於第三工作狀態下，此時所述絕緣監測裝置的檢測迴路如圖4C所示，此圖的檢測迴路中有兩個電壓激勵，分別為電池組Vb、第二檢測電源T2，檢測第二電阻R02兩端的電壓，就可以得到此時的第二絕緣電阻R-兩端的電壓VR-(可以稱之為第四檢測電壓)，檢測得到第二檢測電源T2上流過的電流It2 (第二檢測電流)。根據第一檢測電流、第二檢測電流、第一檢測電壓、第二檢測電壓、第三檢測電壓和/或第四檢測電壓可以得到第一絕緣電阻R+和第二絕緣電阻R-的電阻值以及每伏電阻值(單位為歐姆/伏)，這樣就得到了絕緣檢測結果。所述每伏電阻值為該絕緣電阻每伏特電壓的電阻值，其等於電阻值除以該電阻承受的電壓。在兩個絕緣電阻中的每伏特電阻值·中的任意一個小於規定值(比如100歐姆/伏)時，則系統通過聲光電報警並切斷電源，以保證系統安全。在一個實施例中，判定第一絕緣電阻R+對車身的檢測電壓V+和第二絕緣電阻R-對車身的檢測電壓V-之和是否等於電池組的電壓Vb，若是，則絕緣檢測結果成立，否則，則檢測結果不成立。在一個實施例中，第一電阻ROl和第二電阻R02為已知阻值的電阻，由於第一電阻ROl和第二電阻R02是電路設計時選取的參考絕緣電阻，阻值較大，通常為兆歐級，所以第一電阻ROl和第二電阻R02上的電流非常小，在計算時可以忽略，因此根據圖4A所示的示意電路，可以得到下述方程
「 V+ V-門、——=——(I)
R+ R-、 !根據圖4B所示的示意電路，可以得到如下方程
「 η 「K+ Vb-VR+ , ΛH、----/=012 )
R+ R- Γ1其中由於ROl電阻較大，因此忽略第一電阻ROl上流過的電流。根據圖4C所示的電路，可以理出電路方程
Γ VR- Vh-VR- τ Λ----In =0(3)
i 一 R+ n其中由於R02電阻較大，因此忽略第二電阻R02上流過的電流。通過公式(I)、(2)和公式(3)計算也可以得出第一絕緣電阻R+和第二絕緣電阻
R-O當然，也可以根據圖4A、4B、4C的電路原理圖，以及測得的第一檢測電流、第二檢測電流、第一檢測電壓、第二檢測電壓、第三檢測電壓和/或第四檢測電壓，列出其他公式求得R+和R-。綜上所述，本實用新型提供了一種電動車輛動力系統的絕緣監測裝置，其通過在電動車輛中設置絕緣監測模塊，該絕緣監測模塊可以檢測車輛的動力高壓迴路中的絕緣檢測點與車身之間的絕緣電阻，從而確定動力高壓系統的絕緣情況，進而保證系統的安全。[0057]上述說明已經充分揭露了本實用新型的具體實施方式
。需要指出的是，熟悉該領域的技術人員對本實用新型的具體實施方式
所做的任何改動均不脫離本實用新型的權利要求書的範圍。相應地，本實用新型的權利要求的範圍也並不僅僅局限於前述具體實施方式
。
權利要求1.ー種電動車輛的絕緣監測裝置，其包括電動車輛動カ系統，其特徵在於，在所述電動車輛動カ系統的電路迴路中設置有第一絕緣檢測點和第二絕緣檢測點，所述絕緣監測裝置還包括絕緣監測模塊，所述絕緣監測模塊包括第一電阻、第二電阻、第一檢測控制端ロ、第ニ檢測控制端ロ、第一ニ極管、第二ニ極管、第一檢測電源和第二檢測電源， 其中第一檢測控制端ロ的第一連接端與第一絕緣檢測點相連接，該第一檢測控制端ロ的第二連接端經由第一電阻連接第一檢測電源的負極，第一檢測電源的正極與第一ニ極管的正極相連，第一ニ極管的負極與第一檢測控制端ロ的第二連接端相連， 第二檢測控制端ロ的第一連接端與第二絕緣檢測點相連，該第二檢測控制端ロ的第二連接端經由第二電阻連接第二檢測電源的正極，第二檢測電源的負極與第二ニ極管的負極相連，第二ニ極管的正極與第二檢測控制端ロ的第二連接端相連。
2.根據權利要求I所述的絕緣監測裝置，其特徵在於，所述電動車輛動カ系統包括電池組、電容、控制電路和電機，電池組的正極為第一絕緣檢測點，電池組的負極為第二絕緣檢測點，第一檢測電源的負極接地，第ニ檢測電源的正極接地。
3.根據權利要求I或2所述的絕緣監測裝置，其特徵在於，第一檢測控制端ロ和第二檢測控制埠受控制信號的控制在關斷狀態和閉合狀態之間切換，第一檢測電源和第二檢測電源受控制信號的控制在啟動狀態和停止狀態之間切換。
4.根據權利要求3所述的絕緣監測裝置，其特徵在於，所述絕緣監測模塊根據第一檢測電流、第二檢測電流、第一檢測電壓、第二檢測電壓、第三檢測電壓和/或第四檢測電壓得到第一絕緣檢測點對地的第一絕緣電阻和第二絕緣檢測點對地的第二絕緣電阻的電阻值。
5.根據權利要求4所述的絕緣監測裝置，其特徵在於，計算每個絕緣電阻的每伏電阻值，在兩個絕緣電阻中的每伏特電阻值中的ー個小於預定閾值時，則絕緣監測裝置報警並切斷電源。
專利摘要本實用新型提供一種電動車輛的絕緣監測裝置，其包括電動車輛動力系統以及絕緣監測模塊。所述絕緣監測模塊包括第一電阻、第二電阻、第一檢測控制埠、第二檢測控制埠、第一二極體、第二二極體、第一檢測電源和第二檢測電源。在所述電動車輛動力系統的電路迴路中設置有兩個絕緣檢測點，所述絕緣監測模塊檢測所述絕緣檢測點與車身之間的絕緣電阻，從而確定動力高壓系統的絕緣情況，進而保證系統的安全。
文檔編號G01R31/12GK202758038SQ20122025460
公開日2013年2月27日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者丁元章, 袁鋒 申請人:江蘇奧新新能源汽車有限公司