一种电动汽车动力电池组绝缘与继电器粘连检测装置的制作方法

1.本实用新型属于电动汽车动力电池技术领域，具体涉及一种电动汽车动力电池组绝缘检测与继电器粘连检测装置。


背景技术：

2.日益加剧的能源枯竭使得新能源技术越来越受到重视，在汽车领域方面有着逐渐电动化的必然趋势，作为电动汽车关键三电系统之一的动力电池管理系统(battery management system，bms)得以快速的发展。由于依靠动力电池管理系统为电动汽车提供动力，电池管理系统在保证整车安全、可靠运行方面发挥着不可替代作用。电池组的绝缘检测和继电器粘连检测功能是bms的主要任务之一。绝缘检测的精度与时效性直接影响电池组的可靠性，而继电器粘连检测进而影响电动汽车整车性能与安全。而现有绝缘检测和继电器粘连检测，是采用单独的检测装置测量，并且进行绝缘检测时是采用模拟放大器放大后进行隔离传输，未进行数字化处理，基于模拟信号传输，存在抗干扰性差、不稳定的问题，以及前级放大器存在飘移和非线性问题，精度差，需要做多级校正，不仅硬件复杂，也增加了软件负担。


技术实现要素：

3.针对上述已有技术存在的不足，本实用新型提供一种电动汽车动力电池组绝缘检测与继电器粘连检测装置。
4.本实用新型是通过以下技术方案实现的。
5.一种电动汽车动力电池组绝缘与继电器粘连检测装置，其特征在于，所述装置包括：采样电路、ad采集数字电路、隔离电路、主控制器处理单元；所述采样电路的输出端与ad采集数字电路的输入端连接，所述ad采集数字电路的输出端与隔离电路的输入端连接，所述隔离电路的输出端与主控制器处理单元的输入端连接；当进行动力电池组绝缘检测时，所述采样电路的采样端与动力电池组连接，当进行继电器粘连检测时，所述采样电路的采样端与继电器的输出端连接。
6.进一步地，所述采样电路是采用非平衡桥电压采集切换电路，包括：绝缘检测电路和粘连检测电路；所述绝缘检测电路包括光耦继电器u12、光耦继电器u21、光耦继电器u16；所述粘连检测电路包括光耦继电器u14、光耦继电器u15、光耦继电器u17、光耦继电器u20。
7.进一步地，所述光耦继电器u12的输出端通过电阻r57与动力电池组正极连接，所述光耦继电器u21的输出端通过电阻r90与动力电池组负极连接，所述光耦继电器u16的输入端通过电阻rs7连接到主控制器处理单元；所述光耦继电器u12的输入端、光耦继电器u21的输入端均通过电阻与主控制器处理单元连接；所述光耦继电器u21与光耦继电器u12之间依次串联电阻r91、r92、r93、r94、r84、r70、r61、r60、r59、r58。
8.进一步地，所述光耦继电器u14、光耦继电器u15并联通过二极管d10与绝缘检测电路连接，所述光耦继电器u17、光耦继电器u20并联通过二极管d12与绝缘检测电路连接；所
述光耦继电器u14的输出端通过串联的电阻r67、r68与第一正控继电器连接，所述光耦继电器u15的输出端通过串联的电阻r72、r73与第二正控继电器连接；所述光耦继电器u17的输出端通过串联的电阻r77、r78与第一负控继电器连接，所述光耦继电器u20的输出端通过串联的电阻r85、r86与第二负控继电器连接；所述光耦继电器u14、光耦继电器u15、光耦继电器u17、光耦继电器u20的输入端均通过电阻与主控制器处理单元连接。
9.进一步地，所述光耦继电器u12、光耦继电器u21、光耦继电器u16、光耦继电器u14、光耦继电器u15、光耦继电器u17、光耦继电器u20均采用型号为aqy216eha的芯片。
10.进一步地，所述ad采集数字电路采用16位的模数转换器，型号为ads1147；所述隔离电路采用型号为si8641的数字隔离器，输出端为spi接口。
11.本实用新型的有益技术效果，本实用新型提供了一种电动汽车动力电池组绝缘与继电器粘连检测装置，采用ad采集数字电路转化成数字信号，容易传输，采样精度很高，将绝缘检测与继电器粘连检测进行集成，能够实现准确实时、稳定的进行动力电池组绝缘性能检测以及继电器粘连检测，对动力电池安全管理、成本节约以及提升电动汽车bms性能等都有着重要意义。
附图说明
12.图1为本实用新型的电路框图；
13.图2为本实用新型的绝缘检测和粘连检测采集切换电路图。
具体实施方式
14.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
15.如图1所示，一种电动汽车动力电池组绝缘与继电器粘连检测装置，包括：采样电路、ad采集数字电路、隔离电路、主控制器处理单元；采样电路的输出端与ad采集数字电路的输入端连接，ad采集数字电路的输出端与隔离电路的输入端连接，隔离电路的输出端与主控制器处理单元的输入端连接；当进行动力电池组绝缘检测时，采样电路的采样端与动力电池组连接，当进行继电器粘连检测时，采样电路的采样端与继电器的输出端连接。
16.如图2，进一步地，采样电路是采用非平衡桥电压采集切换电路，包括：用于动力电池组的绝缘检测电路和用于继电器的粘连检测电路；绝缘检测电路包括光耦继电器u12、光耦继电器u21、光耦继电器u16；粘连检测电路包括光耦继电器u14、光耦继电器u15、光耦继电器u17、光耦继电器u20。
17.进一步地，光耦继电器u12的输出端通过电阻r57与动力电池组正极连接，光耦继电器u21的输出端通过电阻r90与动力电池组负极连接，光耦继电器u16的输入端通过电阻rs7连接到主控制器处理单元，光耦继电器u16的输出端连接到电阻r70与r84之间；光耦继电器u12的输入端通过电阻rs1与主控制器处理单元连接、光耦继电器u21的输入端通过电阻rs6与主控制器处理单元连接；光耦继电器u21与光耦继电器u12之间依次串联电阻r91、r92、r93、r94、r84、r70、r61、r60、r59、r58。
18.进一步地，光耦继电器u14、光耦继电器u15并联通过二极管d10与绝缘检测电路连接(连接节点位于电阻r58和r59之间)，光耦继电器u17、光耦继电器u20并联通过二极管d12与绝缘检测电路连接(连接节点位于电阻r91和r92之间)；光耦继电器u14的输出端通过串
联的电阻r67、r68与第一正控继电器连接，光耦继电器u15的输出端通过串联的电阻r72、r73与第二正控继电器连接；光耦继电器u17的输出端通过串联的电阻r77、r78与第一负控继电器连接，光耦继电器u20的输出端通过串联的电阻r85、r86与第二负控继电器连接；光耦继电器u14的输入端通过电阻rs2与主控制器处理单元连接、光耦继电器u15的输入端通过电阻rs3与主控制器处理单元连接、光耦继电器u17的输入端通过电阻rs4与主控制器处理单元连接、光耦继电器u20的输入端通过电阻rs5与主控制器处理单元连接。
19.进一步地，光耦继电器u12、光耦继电器u21、光耦继电器u16、光耦继电器u14、光耦继电器u15、光耦继电器u17、光耦继电器u20均采用型号为aqy216eha的芯片。
20.进一步地，ad采集数字电路采用16位的模数转换器，型号为ads1147；隔离电路采用型号为si8641的数字隔离器，输出端为spi接口(串行外设接口)。
21.继电器为正控继电器、负控继电器、总压继电器、充电继电器或者其它如预充类继电器。
22.采样电路用于电压采样，ad采集数字电路用于高精度采集采样电路的电压并数字化输出，经隔离电路隔离后，传输给主控制器处理单元做处理，主控制器处理单元处理接收的数据，根据要求切断继电器或者发出报警。
23.主控制器处理单元采用单片机，该单片机采用freescale公司xep100作为mcu，具有对外部电路的控制功能，数据分析、处理、存储功能，通讯功能，80mhz运算速度，满足运算需求。主控制器处理单元通过引脚使能非平衡桥电压采集切换电路工作，通过io控制光继电器通道的导通/截止，切换非平衡桥电压采集电路多路高压的输入信号。集中在一个采集电阻端，将该低电压模拟信号转为数字信号，通过内部运算公式，计算出动力电池组正、负极对地电阻值，判断电池组绝缘状态，根据要求切换电路，计算出各高压部分电压值，做出继电器状态判断。
24.非平衡桥电压采集切换电路如图2包括光耦继电器u12，光耦继电器u21，光耦继电器u16；动力电池组正极bat+输入端(pack+)通过电阻r57与光耦继电器u12连接，动力电池组负极bat
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输入端(pack
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)与电阻r90相接，动力电池组通过u12、u21、r91、r92、r93、r94、r84、r70、r61、r60、r59、r58形成回路，在r70上形成采集电压，供后级ad采集数字电路采集，为整个电路的公共采集点。
25.k1,k2,k3与主控制器处理单元相应的io控制口连接，通过电阻r57，r90，rs7作光藕相应输入限流用，根据非平衡原理，开启光藕继电器u12、u21，关闭光藕继电器u16，测出电阻r70两端电压u1，计算出pack总压，再分别开启光藕继电器u12、u16，测出r70电压u2，和开启光藕继电器u21、u16，测出r70电压u3，根据非平衡量公式即可算出绝缘电阻值的大小。
26.粘连检测在于：可以复用采样接点，简化电路结构，增强安全可靠性，hv1,hv2为正控继电器粘连检测，hv3和hv4为负控继电器粘连检测，以hv1检测为例，hv1通过电阻r67、r68、光藕继电u14、二极管d10接入绝缘检测电路，共用绝缘检测电路。当需检测hv1时，开启光藕继电器u14和光藕继电器u21，关闭其它光藕继电器，此时，即可测出r70两端电压，根据此电压来判断hv1继电器触点当前状态，即可判断粘连与否。其它继电器粘连判断原理类似。
27.以上所述的仅是本实用新型的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可
以实现本实用新型的目的，都应视为本实用新型的保护范围。