本實用新型涉及電動汽車，特別是指電動汽車電池的絕緣監測模塊。

背景技術：

低壓型的電動車輛由于電壓等級低，對人體相對安全，不需要進行絕緣監控。但需要的電流大，要求線纜及接觸器的負載能力高。該類車型的能量損耗大，成本較高，適用于小電流、低功率的電動車輛。

高壓型的電動車，電壓等級較高，需要的電流小，能量損耗減少、線纜成本較低。高壓型電動車一般都需要對電池組進行絕緣監控，確保高壓電池組對人體是安全的。目前市場上電池組的絕緣監控技術可分為漏電流檢測和端電壓檢測。漏電流檢測是采用漏電流傳感器通過檢測電池組正負極對車身地的漏電電流來實現漏電檢測，這種方法簡單便捷，但是成本高，測量精度差，容易受車身環境干擾。端電壓檢測是通過測量電池組正負極對車身地的電壓，比較兩個電壓的不平衡度來實現漏電監控。這種辦法只適合用于單端非平衡漏電的情況，且不能準確估算絕緣電阻，局限性很大。

因此需要設計一款成本低，可以精確測量絕緣電阻的絕緣監控設備來保證電池組對人身的安全。

技術實現要素：

基于現有技術的不足，本實用新型的主要目的在于提供一種新型的絕緣監控模塊，采用電阻橋平衡法來實現絕緣電阻的精確測量。

本實用新型提供了一種電動汽車電池的絕緣監測模塊，其用于對電動汽車的電池進行絕緣監測，其包括：兩組電阻橋，其分別并聯于待測電池的正極與接地端形成正橋臂，以及待測電池的負極與接地端之間形成負橋臂，所述電阻橋中分別包括采樣電阻、可變電阻和固定電阻，其中，可變電阻和固定電阻相互串聯后與采樣電阻并聯，調節改變可變電阻的阻值，從而改變可變電阻和固定電阻的分壓；

數模轉換模塊，與電阻橋電連接，用于將待測電池的正極和負極電阻值分別由模擬信號轉換成數字信號；

中央處理器，與數模轉換模塊電連接，用于將待測電池的正負極電阻值與初始電阻值進行比較，若當前電池正負極電阻值小于初始電阻值，則判定待測電池漏電，若當前電池正負極電阻值等于初始電阻值，則判定待測電池沒有漏電。

通過調節改變可變電阻的阻值來改變可變電阻和固定電阻的分壓，通過以下計算公式計算獲得可變電阻和固定電阻的電阻值，其中，電阻橋中的固定電阻(Rp1、Rn1)，可變電阻(Rp2、Rn2)，采樣電阻為(Rp3、Rn3)，當可變電阻(Rp2、Rn2)均為2MΩ時，采樣電阻(Rp3、Rn3)的分壓為(Up1、Un1)，當可變電阻(Rp2、Rn2)其中一個改變為0Ω時，采樣電阻(Rp3、Rn3)的分壓為(Up2、Un2)，所述電池組正極對地的絕緣電阻(Rp)和電池組負極對地的(Rn)為：

A、當采樣電阻(Rp3)的分壓(Up1)＝采樣電阻(Rn3)的分壓(Un1)時，改變可變電阻(Rp2)的阻值為0Ω，則

400Up2/(Rp//4)＝600Un2/(Rp//6)，解得Rn＝Rp；

B、當采樣電阻(Rp3)的分壓(Up1)>采樣電阻(Rn3)的分壓(Un1)時，改變可變電阻(Rp2)的阻值為0Ω，則

解得

C、當采樣電阻(Rp3)的分壓(Up1)<采樣電阻(Rn3)的分壓(Un1)時，改變可變電阻(Rp2)的阻值為0Ω，則

解得

所述絕緣監測模塊進一步包括光藕隔離模塊，其與數模轉換模塊電連接，用于將經數模轉換模塊轉換后的數字信號以光信號傳送至中央處理器進行處理分析。

所述絕緣監測模塊進一步包括濾波器，其設置于電阻橋與數模轉換模塊之間，用于濾除電池組沖放電時的脈沖干擾、其他設備的高頻串擾信號和光藕開關時的干擾信號，將采樣電壓信號過濾成穩定的電壓信號。優選地，所述濾波器為有源二階低通濾波器。

所述電阻橋中，可變電阻的阻值范圍是0-2MΩ，固定電阻的阻值是4MΩ，采樣電阻的阻值為10K。所述檢測電壓的范圍為60～600V。

在所述每個電阻橋中分別設置高壓開關，分別控制電阻橋的通斷。

一種采用所述絕緣監測模塊的漏電檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

1)電動汽車電池管理系統巡檢，周期性地啟動絕緣監控模塊測量電池組正負極對地的絕緣電阻值；

2)啟動絕緣監測，打開高壓開關，若正橋臂阻值改變，將改變的阻值通過數模轉換模塊轉換成數字信號并記錄，若負橋臂阻值改變，將改變的阻值通過數模轉換模塊轉換成數字信號并記錄；

3)通過計算得出待測電池的電阻值，若所述待測電池的電阻值小于初始電阻值，則判定待測電池漏電，若待測電池的電阻值等于初始電阻值，則判定待測電池沒有漏電。

與現有技術相比，本實用新型電動汽車的電池絕緣監控模塊通過高壓控制開關引入電池組的高壓電以及車身地，監控模塊內部設置了由電池正負極分別對地的兩個電阻橋臂，每個橋臂都是由一個采樣電阻、一個固定電阻和一個可變電阻組成，與外部正極對車身地絕緣電阻、負極對車身地電阻組成一個4臂電阻橋，由BMS控制測量。通過改變監控模塊內部的兩個橋臂的電阻，使電阻橋進入不平衡狀態，再由16位高精度ADC對監控模塊內部的兩個橋臂進行電壓采集，建立電阻橋平衡方程。再通過數學方程組求解出電池組正負極對車身地的絕緣電阻值。監控模塊通過改變內置兩個電阻橋臂的阻值，通過一個高精度ADC采集電壓數據，建立數學方程模型，便可以精確計算出絕緣電阻值。方法簡單，成本低，實用性很強。

附圖說明

圖1為本實用新型一種電動汽車電池的絕緣監測模塊的電路圖；

圖2為本實用新型一種電動汽車電池的絕緣監測模塊的電路框圖；

圖3為本實用新型一種電動汽車電池的絕緣監測模塊的絕緣監測流程圖。

具體實施方式

參照圖1-3所示，本實用新型提供了一種電動汽車電池的絕緣監測模塊，其用于對電動汽車的電池進行絕緣監測，其包括：兩組電阻橋1，其分別并聯于待測電池的正極與接地端形成正橋臂，以及待測電池的負極與接地端之間形成負橋臂，所述電阻橋1中分別包括采樣電阻Rp3、Rn3、可變電阻Rp2、Rn2和固定電阻Rp1、Rn1，其中，可變電阻Rp2、Rn2和固定電阻Rp1、Rn1相互串聯后與采樣電阻Rp3、Rn3并聯，調節改變可變電阻Rp2、Rn2的阻值，從而改變可變電阻Rp2、Rn2和固定電阻Rp1、Rn1的分壓；

數模轉換模塊2，與電阻橋1電連接，用于將待測電池的正極和負極電阻值分別由模擬信號轉換成數字信號；

中央處理器3，與數模轉換模塊2電連接，用于將待測電池的正負極電阻值與初始電阻值進行比較，若當前電池正負極電阻值小于初始電阻值，則判定待測電池漏電，若當前電池正負極電阻值等于初始電阻值，則判定待測電池沒有漏電。

其中，電阻橋1中，固定電阻Rp1、可變電阻Rp2和采樣電阻Rp3相互串聯，三者串聯后與電池組正極對地的絕緣電阻(Rp)相并聯；同樣地，固定電阻Rn1、可變電阻Rn2和采樣電阻Rn3相互串聯，三者串聯后與電池組負極對地的電阻(Rn)相并聯；通過兩個電阻橋分別測定電池組正極和負極分別對地的電阻值。在所述每個電阻橋中分別設置高壓開關，分別控制電阻橋的通斷。

計算電池組的正極和負極電阻時，通過調節改變可變電阻的阻值來改變可變電阻和固定電阻的分壓，通過以下計算公式計算獲得可變電阻和固定電阻的電阻值，其中，電阻橋中的固定電阻(Rp1、Rn1)，可變電阻(Rp2、Rn2)，采樣電阻為(Rp3、Rn3)，當可變電阻(Rp2、Rn2)均為2MΩ時，采樣電阻(Rp3、Rn3)的分壓為(Up1、Un1)，當可變電阻(Rp2、Rn2)其中一個改變為0Ω時，采樣電阻(Rp3、Rn3)的分壓為(Up2、Un2)，所述電池組正極對地的絕緣電阻(Rp)和電池組負極對地的(Rn)為：

A、當采樣電阻(Rp3)的分壓(Up1)＝采樣電阻(Rn3)的分壓(Un1)時，改變可變電阻(Rp2)的阻值為0Ω，則

400Up2/(Rp//4)＝600Un2/(Rp//6)，解得Rn＝Rp；

B、當采樣電阻(Rp3)的分壓(Up1)>采樣電阻(Rn3)的分壓(Un1)時，改變可變電阻(Rp2)的阻值為0Ω，則

解得

C、當采樣電阻(Rp3)的分壓(Up1)<采樣電阻(Rn3)的分壓(Un1)時，改變可變電阻(Rp2)的阻值為0Ω，則

解得

通過調整可變電阻的阻值，獲得采樣電阻(Rp3、Rn3)的分壓(Up2、Un2)，從而計算得出電池組正極對地的絕緣電阻(Rp)和電池組負極對地的(Rn)。所述電阻橋中，可變電阻的阻值范圍是0-2MΩ，固定電阻的阻值是4MΩ，采樣電阻的阻值為10K。所述檢測電壓的范圍為60～600V。

優選地，所述絕緣監測模塊進一步包括光藕隔離模塊4，其與數模轉換模塊4電連接，用于將經數模轉換模塊4轉換后的數字信號以光信號傳送至中央處理器3進行處理分析。

優選地，所述絕緣監測模塊進一步包括濾波器5，其設置于電阻橋1與數模轉換模塊2之間，用于濾除電池組沖放電時的脈沖干擾、其他設備的高頻串擾信號和光藕開關時的干擾信號，將采樣電壓信號過濾成穩定的電壓信號。優選地，所述濾波器5為有源二階低通濾波器。

本實用新型還提供了一種采用所述絕緣監測模塊的漏電檢測方法，其包括以下步驟：

1)電動汽車電池管理系統巡檢，周期性地啟動絕緣監控模塊測量電池組正負極對地的絕緣電阻值；

2)啟動絕緣監測，打開高壓開關，若正橋臂阻值改變，將改變的阻值通過數模轉換模塊轉換成數字信號并記錄，若負橋臂阻值改變，將改變的阻值通過數模轉換模塊轉換成數字信號并記錄；

3)通過計算得出待測電池的電阻值，若所述待測電池的電阻值小于初始電阻值，則判定待測電池漏電，若待測電池的電阻值等于初始電阻值，則判定待測電池沒有漏電。

模塊上電后，處于系統參數設定的定時檢測狀態，其它時間處于待機狀態。當絕緣檢測時間到時，電動汽車電池管理系統(BMS)控制絕緣模塊的高壓開關處于打開狀態，引入電池組的高壓電，內置兩臂電阻橋電阻固定且相等，并能將模擬信號轉為數字信號，分別采集內置橋臂上采樣電阻的電壓Up1、Un1，建立方程式1；根據電壓Up1與Un1的值來改變正、負橋臂的阻值，再分別采集采樣電阻上的電壓Up2及Un2，建立方程式2，通過求解這兩個方程得出絕緣電阻值。