| 专利名称： | 一种电动汽车集成安全检测装置 | ||
| 专利名称(英文)： | An electric vehicle integrated safety detecting device | ||
| 专利号： | CN201610153755.4 | 申请时间： | 20160317 |
| 公开号： | CN105774558A | 公开时间： | 20160720 |
| 申请人： | 北京航空航天大学 | ||
| 申请地址： | 100191 北京市海淀区学院路37号 | ||
| 发明人： | 杨世春; 石金蓬; 胡林; 闫啸宇; 李亚伦 | ||
| 分类号： | B60L3/00; B60L3/04 | 主分类号： | B60L3/00 |
| 代理机构： | 北京永创新实专利事务所 11121 | 代理人： | 赵文颖 |
| 摘要： | 本发明公开了一种电动汽车集成安全检测装置，包括高低压电压检测模块、高压互锁检测模块、负载状态检测模块、绝缘检测模块、预充电检测模块；本发明所提供的一种电动汽车集成安全检测装置，针对电动汽车高压电系统布置，对可能面临的各类潜在故障进行了检测，并对检测模块进行了集成；本发明所提供的一种电动汽车集成安全检测装置，对电动汽车绝缘检测、上下电保护、高低压保护、高压回路互锁等主要功能进行集成，提高了电动汽车安全检测整体的可靠性；本发明所提供的一种电动汽车集成安全检测装置，采用有源绝缘检测，提高了电池箱和车体之间的绝缘等级，减小了车辆短路的风险，同时增加了测量的准确性。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses a integrated safety device for testing for electric automobile, comprises a high-low voltage and the voltage-detecting module, high pressure interlock detection module, load state detection module, insulation detection module, pre-charge detection module; the invention offers an electric automobile of the integrated safety detecting device, is high-tension system for electric automobile, the facing may be of various types of potential trouble carrying out the detection, the detection module and integrated; the invention provides an integrated safety device for testing for electric automobile, insulating detecting the electric automobile, upper and lower electric protection, high-low-voltage protection, the main functions of the high-pressure loop interlocking of the integrated, the electric automobile is enhanced the reliability of the overall security detection; the invention provides an integrated safety device for testing for electric automobile, with an active insulation detection, between the battery box and the vehicle body level of insulation, and the like, reduce the risk of a short to the vehicle, at the same time increase the accuracy of the measurement. | ||
1.一种电动汽车集成安全检测装置，包括高低压电压检测模块、高压互锁检测模块、负 载状态检测模块、绝缘检测模块、预充电检测模块； 高低压电压检测模块包括三个A/D采样模块，在高压回路接通后，三个A/D采样模块 分别对熔断器前、DC-AC逆变器前与DC-AC逆变器后的高压回路电压值进行实时检测，若 检测到的电压值在规定的范围内，则高压供电回路正常工作，若检测到电压大于最大值或者 小于最小值的时候，表明动力电池组或者蓄电池出现过电压或久压故障，输出故障报警信号， 等待处理； 负载状态检测模块连接驱动电机，实时检测驱动电机的负荷工作状态，并通过CAN通讯 模块与PC相连； 预充电检测模块通过控制预充电继电器K3、高压回路主继电器K1、高压回路主继电器 K2对高压回路的上下电进行安全检测，在绝缘检测模块的绝缘检测通过之后，对高压回路开 始预充电检测，如果高压回路的端电压在最大预充时间内达不到蓄电池电压的10％，判断高 压回路预充电过程失败，断开预充电继电器，同时发出故障报警等待人工处理，如果高压回 路的端电压在最大预充电时间内达到蓄电池组电压的10％，但没有超过90％，判断预充电 过程不充分，等待一段时间后再次闭合预充电继电器进行第二次的预充电，如果依然没有达 到预充电电压要求，判断预充电失败，断开预充电接触器，同时发出故障信息；如果在第一 次预充电最大预充时间内主回回路端电压达到蓄电池组电压的90％，判断预充电步骤完成， 接通高压供电回路接触器，接到正常停机命令之后，首先停止电机转动，检查电机转速直至 降低到规定值，检测动力电池包温度，判断是否需要打开冷却风扇，最后断开高压回路接触 器，进行余电泄放，当发生严重故障时，直接断开高压回路主接触器，切断整个高压回路， 如果主接触器无法正常自动断开，发出主接触器故障报警，提示手动切断回路； 高压互锁检测模块与高压回路相连接，进行高压互锁检测，高压互锁检测模块产生激励 信号输入高压系统回路，然后接收返回的信号，根据返回信号的幅值判断高压系统回路的连 接状况，如果接收不到返回的电压或者返回的电压过低，则表明高压系统回路的连接完整性 没有达到预期要求，则输出系统状态，发出故障报警； 绝缘检测模块进行绝缘检测，采用有源绝缘检测方法，通过隔离变压器分别给正负直流 母线和车身之间注入直流高压，通过绝缘检测模块测量分压电阻的压降，通过分压经的不同 来计算正负直流母线对地绝缘电阻值，当高压回路接通后，通过绝缘检测电路，实时计算正 端对地和负端对地的绝缘电阻值R0，当检测到绝缘电阻值持续过低之后，发出正极或者负极 绝缘故障报警信号，同时判断直注接触器并切断高压回路。
1.一种电动汽车集成安全检测装置，包括高低压电压检测模块、高压互锁检测模块、负 载状态检测模块、绝缘检测模块、预充电检测模块； 高低压电压检测模块包括三个A/D采样模块，在高压回路接通后，三个A/D采样模块 分别对熔断器前、DC-AC逆变器前与DC-AC逆变器后的高压回路电压值进行实时检测，若 检测到的电压值在规定的范围内，则高压供电回路正常工作，若检测到电压大于最大值或者 小于最小值的时候，表明动力电池组或者蓄电池出现过电压或久压故障，输出故障报警信号， 等待处理； 负载状态检测模块连接驱动电机，实时检测驱动电机的负荷工作状态，并通过CAN通讯 模块与PC相连； 预充电检测模块通过控制预充电继电器K3、高压回路主继电器K1、高压回路主继电器 K2对高压回路的上下电进行安全检测，在绝缘检测模块的绝缘检测通过之后，对高压回路开 始预充电检测，如果高压回路的端电压在最大预充时间内达不到蓄电池电压的10％，判断高 压回路预充电过程失败，断开预充电继电器，同时发出故障报警等待人工处理，如果高压回 路的端电压在最大预充电时间内达到蓄电池组电压的10％，但没有超过90％，判断预充电 过程不充分，等待一段时间后再次闭合预充电继电器进行第二次的预充电，如果依然没有达 到预充电电压要求，判断预充电失败，断开预充电接触器，同时发出故障信息；如果在第一 次预充电最大预充时间内主回回路端电压达到蓄电池组电压的90％，判断预充电步骤完成， 接通高压供电回路接触器，接到正常停机命令之后，首先停止电机转动，检查电机转速直至 降低到规定值，检测动力电池包温度，判断是否需要打开冷却风扇，最后断开高压回路接触 器，进行余电泄放，当发生严重故障时，直接断开高压回路主接触器，切断整个高压回路， 如果主接触器无法正常自动断开，发出主接触器故障报警，提示手动切断回路； 高压互锁检测模块与高压回路相连接，进行高压互锁检测，高压互锁检测模块产生激励 信号输入高压系统回路，然后接收返回的信号，根据返回信号的幅值判断高压系统回路的连 接状况，如果接收不到返回的电压或者返回的电压过低，则表明高压系统回路的连接完整性 没有达到预期要求，则输出系统状态，发出故障报警； 绝缘检测模块进行绝缘检测，采用有源绝缘检测方法，通过隔离变压器分别给正负直流 母线和车身之间注入直流高压，通过绝缘检测模块测量分压电阻的压降，通过分压经的不同 来计算正负直流母线对地绝缘电阻值，当高压回路接通后，通过绝缘检测电路，实时计算正 端对地和负端对地的绝缘电阻值R0，当检测到绝缘电阻值持续过低之后，发出正极或者负极 绝缘故障报警信号，同时判断直注接触器并切断高压回路。
翻译：技术领域
本发明属于电动汽车安全领域，涉及一种电动汽车集成安全检测装置，具体涉及一种用 于集成检测电动汽车高压回路安全、上下电安全、绝缘安全的装置。
背景技术
我国新能源汽车经过近十年的研发与示范运行，已经具备产业化基础，电机、电池、电 控等关键技术取得了重大突破。随着十城千辆计划的推进以及各种大型活动的示范运行，纯 电动汽车和插电式混合动力汽车开始规模化投放市场，并逐渐为消费者所接受。
电动汽车的一个重要特点就是国内装有保证足够动力性能的高压电源，形成具有高电压、 大电流的动力回路。目前电动汽车所使用的电池组大多由电压在3.6V的单体电池串联而成， 电动汽车高压电气系统的工作电压在300V以上，而且电气传输线路的阻抗很小，高压电气 系统的正常工作电流可能达到数十、甚至数百安培，瞬时短路放电电流更是成倍增加。高压 回路的短路、漏电等故障都对电动汽车的高压用电安全构成了潜在的威胁，当发生高压回路 绝缘失效或者短路等故障时，高电压和大电流会危及车上乘客的人身安全，同时还会影响低 压电气和车辆控制器的正常工作。
现有安全检测技术主要通过独立的绝缘检测模块来进行高压安全监测，以及电池管理系 统来进行动力电池状态判断，如果这些分布式模块与主控制器之间的通讯出现故障，将出现 故障无法及时上报的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种电动汽车集成安全检测装置，其根据电动汽车安 全设计要求，以及高压回路可能故障进行安全检测。本发明对电动汽车高电压动力系统的故 障、失效策略以及绝缘检测进行了集成，通过集成检测模块对车辆状态进行监测，便于提高 电动汽车的可靠性和安全性。
本发明的一种电动汽车集成安全检测装置，包括高低压电压检测模块、高压互锁检测模 块、负载状态检测模块、绝缘检测模块、预充电检测模块。
本发明的优点在于：
(1)本发明所提供的一种电动汽车集成安全检测装置，针对电动汽车高压电系统布置， 对可能面临的各类潜在故障进行了检测，并对检测模块进行了集成；
(2)本发明所提供的一种电动汽车集成安全检测装置，对电动汽车绝缘检测、上下电保 护、高低压保护、高压回路互锁等主要功能进行集成，提高了电动汽车安全检测整体的可靠 性；
(3)本发明所提供的一种电动汽车集成安全检测装置，采用有源绝缘检测，提高了电池 箱和车体之间的绝缘等级，减小了车辆短路的风险，同时增加了测量的准确性。
附图说明
图1：本发明提出的一种电动汽车集成安全检测装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的一种电动汽车集成安全检测装置，如图1所示，包括高低压电压检测(A/D采 样)模块、高压互锁检测模块、负载状态检测模块、绝缘检测模块、预充电检测模块。；
本发明可以针对电动汽车高压系统布置，进行高低回路电压检测、上下电安全检测、系 统负荷检测、高压回路互锁检测和绝缘电阻检测。
高低压电压检测模块由三个A/D采样模块组成，会在高压回路接通后，系统会分别对熔 断器(FUSE)前、DC-AC逆变器前与DC-AC逆变器后的高压回路电压值进行实时检测, 若主芯片检测到的电压值在规定的范围内，则高压供电回路正常工作。一旦检测到电压大于 最大值或者小于最小值的时候，则表明动力电池组或者蓄电池出现了过电压或久压故障，由 安全检测系统主芯片输出故障报警信号，等待人工处理。
负荷状态检测由负载状态检测模块连接驱动电机实时检测驱动电机的负荷工作状态，并 通过CAN通讯模块与PC相连，输出自行分析诊断结果和更为全面的高压系统状态信息、响 应过程和执行情况。
预充电检测模块通过控制一个预充电继电器K3和高压回路主继电器K1K2来控制高压 回路的上下电安全检测。在绝缘检测通过之后，对高压回路开始预充电检测，如果高压回路 的端电压在最大预充时间内达不到蓄电池电压的10％，系统则判断高压回路预充电过程失败， 然后监控系统断开预充电继电器，同时发出故障报警等待人工处理。在得到高压回路的端电 压在最大预充电时间内达到蓄电池组电压的10％，但没有超过90％，那么判断预充电过程 不充分；并在等待一段时间后再次闭合预充电继电器进行第二次的预充电，如果依然没有达 到预充电电压要求，则判断预充电失败，断开预充电接触器，同时发出故障信息。所述上下 电安全检测在第一次预充电最大预充时间内主回回路端电压达到蓄电池组电压的90％，系统 则判断预充电步骤完成，接通高压供电回路接触器。在接到正常停机命令之后，首先停止电 机转动，检查电机转速直至降低到规定值后；进一步检测动力电池包温度，判断是否需要打 开冷却风扇；最后断开高压回路接触器，进行余电泄放。在系统发生严重故障时，会直接断 开高压回路主接触器，切断整个高压回路，如果主接触器无法正常自动断开，检测系统会发 出主接触器故障报警，提示手动切断回路。
高压互锁检测通过与高压回路相连接的高压互锁检测模块产生一个激励信号输入高压系 统回路，然后接收返回的信号，根据返回信号的幅值判断高压系统回路的连接状况。如果系 统主芯片接收不到返回的电压或者返回的电压过低，则表明高压系统回路的连接完整性没有 达到预期要求，并由安全监测系统输出系统状态，发出故障报警。
绝缘检测采用有源绝缘检测方法，通过隔离变压器分别给正负直流母线和车身之间注入 直流高压，通过绝缘检测模块测量分压电阻的压降，通过分压经的不同来计算正负直流母线 对地绝缘电阻值。当高压回路接通后，通过绝缘检测电路，实时计算正端对地和负端对地的 绝缘电阻值R0，当检测到绝缘电阻值持续过低之后，立即发出正极或者负极绝缘故障报警信 号，同时判断直注接触器并切断高压回路。
