一种电动汽车电力变换器的检测系统及方法

文档序号:167532 发布日期:2021-10-29 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 一种电动汽车电力变换器的检测系统及方法 (Detection system and method for electric vehicle power converter ) 是由 顾明磊 程诚 许心一 市濑俊彦 罗建武 于 2021-07-16 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种电动汽车电力变换器的检测系统及方法。它通过开关控制单元控制第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元处于不同组合导通状态,电压测量单元的第一测量端口测量第三电阻器单元与第四电阻器单元连接点的多个电压值,计算单元根据多个电压值及多个电阻单元的电阻计算电池与底盘之间的绝缘电阻。本发明设计独特的电路结构,通过控制3个开关单元的开关状态,得到数个电压信号,进行绝缘电阻计算,计算方法简单。本发明可以直接测量电池的直流电压和直流电流,从而减少独立直流电压传感器、独立直流电流传感器的使用,降低系统成本,提高系统可靠性。(The invention discloses a detection system and a detection method for an electric automobile power converter. The first switch unit, the second switch unit and the third switch unit are controlled to be in different combined conduction states through the switch control unit, a first measuring port of the voltage measuring unit measures a plurality of voltage values of a connection point of the third resistor unit and the fourth resistor unit, and the calculating unit calculates insulation resistance between the battery and the chassis according to the voltage values and resistance of the resistor units. The invention designs a unique circuit structure, obtains a plurality of voltage signals by controlling the switching states of 3 switching units, calculates the insulation resistance, and has simple calculation method. The invention can directly measure the direct current voltage and the direct current of the battery, thereby reducing the use of independent direct current voltage sensors and independent direct current sensors, reducing the system cost and improving the system reliability.)

一种电动汽车电力变换器的检测系统及方法

技术领域

本发明属于汽车技术领域,具体涉及一种电动汽车电力变换器的检测系统及方法。

背景技术

汽车动力电池10的检测包含电压检测、电流检测及绝缘电阻检测,目前电压检测、电流检测是通过在电池端设置电压传感器1和电流传感器2实现,如图1所示;绝缘电阻检测通过设置专门的检测电路实现,如专利CN201880004618.1-用于计算绝缘电阻的系统和方法,公开了通过控制3个开关单元的开关状态,得到数个电压信号,这些电压信号进入电压测量单元,储存单元后,传送至控制单元,并进行绝缘电阻计算。现有电压检测、电流检测及绝缘电阻检测分别采用独立设备进行检测,检测系统复杂,成本较高,

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足,提供一种电动汽车电力变换器的检测系统及方法。

本发明采用的技术方案是:一种电动汽车电力变换器的检测系统,包括第一电阻器单元、第二电阻器单元、第三电阻器单元、第四电阻器单元、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、电压测量单元、计算单元和开关控制单元,

所述第一电阻器单元、第二电阻器单元、第三电阻器单元、第四电阻器单元依次串联;

所述第一开关单元一端连接至第一电阻器单元与第二电阻器单元之间,第一开关单元另一端连接电压测量单元的第二测量端口;

所述第二开关单元一端连接至第二电阻器单元与第三电阻器单元之间,第二开关单元另一端连接大地端;

所述第三开关单元一端连接第一电阻器单元的另一端,第一开关单元另一端作为检测系统的输入端连接电池正极;

所述电压测量单元的第一测量端口连接至第三电阻器单元与第四电阻器单元之间,电压测量单元的输出端连接计算单元的输入端;

所述开关控制单元用于分别控制第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元的通断状态。

进一步地,所述第一电阻器单元、第二电阻器单元、第三电阻器单元、第四电阻器单元中的每一单元包括一个或多个电阻器。

进一步地,还包括第五电阻器单元,所述第五电阻器单元一端连接电压测量单元的第二测量端口、另一端作为检测系统的负极连接至电压测量单元的模拟地端和电池负极。

进一步地,所述第五电阻器单元包括一个或多个电阻器。

更进一步地,所述第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元中的每一开关单元包括一个或多个继电器开关。

一种基于上述的电动汽车电力变换器的检测系统的检测方法,通过开关控制单元控制第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元处于不同组合导通状态,电压测量单元的第一测量端口测量第三电阻器单元与第四电阻器单元连接点的多个电压值,计算单元根据多个电压值及多个电阻单元的电阻计算电池与底盘之间的绝缘电阻。

进一步地,通过以下公式计算电池正极端子与底盘之间的绝缘电阻

Rp=Ra+Rb

Yp=1/Rp

p=Rb/Rp

其中,Riso+是电池正极端子与所述底盘之间的绝缘电阻;

Yiso+是电池正极端子与底盘之间的绝缘电阻对应的电导;

Ra是第一电阻器单元的电阻;

Rb是第二电阻器单元的电阻;

Rp是第一电阻器单元和第二电阻器单元相加后的电阻;

Yp是第一电阻器单元和第二电阻器单元相加后的电阻对应的电导;

p是第二电阻器单元的电阻与第一电阻器单元和第二电阻器单元相加后的电阻的比值;

VB1是第一开关单元关断、第二开关单元关断、第三开关单元导通时,电压测量单元的第一测量端口测得的电池电压;

VB2是第一开关单元导通、第二开关单元关断、第三开关单元导通时,电压测量单元的第一测量端口测得的电池电压;

V1是第一开关单元的关断、第二开关单元导通、第三开关单元导通时,电压测量单元的第一测量端口测得的电池电压;

V2是第一开关单元的导通、第二开关单元导通、第三开关单元导通时,电压测量单元的第一测量端口测得的电池电压。

进一步地,通过以下公式计算电池负极端子与底盘之间的绝缘电阻

Rn=Rc+Rd

Yn=1/Rn

n=Rd/Rp

其中,Riso-是电池负极端子与底盘之间的绝缘电阻;

Yiso-是电池负极端子与底盘之间的绝缘电阻对应的电导;

Rc是第三电阻器单元的电阻;

Rd是第四电阻器单元的电阻;

Rn是第三电阻器单元和第四电阻器单元相加后的电阻;

Yn是第三电阻器单元和第四电阻器单元相加后的电阻对应的电导;

n是第四电阻器单元的电阻与第三电阻器单元和第四电阻器单元相加后的电阻的比值。

进一步地,控制第一开关单元关断、第二开关单元关断、第三开关单元导通,电压测量单元测量第四电阻器单元两端的电压值,根据所述第四电阻器单元两端的电压值及第四电阻器单元的电阻计算电池的直流电压大小。

更进一步地,控制第一开关单元关断、第二开关单元关断、第三开关单元导通,电压测量单元测量第五电阻器单元两端的电压值,根据所述第五电阻器单元两端的电压值及第五电阻器单元的电阻计算电池的直流电流大小。

本发明设计独特的电路结构,通过控制3个开关单元的开关状态,得到数个电压信号,进行绝缘电阻计算,计算方法简单。本发明可以直接测量电池的直流电压和直流电流,从而减少独立直流电压传感器、独立直流电流传感器的使用,降低系统成本,提高系统可靠性。

附图说明

图1为现有技术电压、电流检测的示意图。

图2为本发明检测系统的连接示意图。

图3为本发明检测系统的电路结构图。

图4为本发明检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

如图2所示,本发明提供一种用于电力变换器的检测系统,此检测系统4连接到电池10正负极、底盘、电力变换器3的直流侧,采集电压信号,计算电池正极到汽车底盘之间的绝缘电阻、电池负极到汽车底盘之间的绝缘电阻,以及电池直流电压信号、电流信号。

如图3所示,检测系统包括第一电阻器单元101、第二电阻器单元102、第三电阻器单元103、第四电阻器单元104、第五电阻器单元105、第一开关单元201、第二开关单元202、第三开关单元203、电压测量单元301、计算单元302和开关控制单元303,各单元的连接情况如下:

第一电阻器单元101,此第一电阻器单元101的一端连接第三开关单元203的一端,另一端连接第二电阻器单元102的一端和第一开关单元201的一端。

第二电阻器单元102,此第二电阻器单元102的一端连接第一电阻器单元101的一端和第一开关单元201的一端,另一端连接第三电阻器单元103的一端和第二开关单元202的一端。

第三电阻器单元103,此第三电阻器单元103的一端连接第二电阻器单元102的一端和第二开关单元202的一端,另一端连接第四电阻器单元104的一端和电压测量单元301的第一测量端口。

第四电阻器单元104,此第四电阻器单元104的一端连接第三电阻器单元103的一端和电压测量单元301的第一测量端口。另一端连接电压测量单元的第二测量端口12。

第五电阻器单元105,此第五电阻器单元105的一端连接第四电阻器单元104的一端、电压测量单元的第二测量端口、第一开关单元的一端和检测系统的负极端子和电力变换器的直流侧负极。另一端同时连接所述电池的负极端子和电压测量单元的接地端(即模拟地)。

第一开关单元201,此第一开关单元的一端连接第一电阻器单元的一端和第二电阻器单元的一端,另一端连接第四电阻器单元的一端、第五电阻器单元的一端、电压测量单元的第二测量端口。

第二开关单元202,此第二开关单元的一端连接第二电阻器单元的一端和第三电阻器单元的一端,另一端连接大地端20(即底盘)。

第三开关单元203,此第三开关单元的一端连接第一电阻器单元的一端,另一端11连接电池的正极端子和电力变换器的直流侧正极。

开关控制单元303,控制第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元的通断状态。

电压测量单元301,该电压测量单元测量第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元在不同开关状态下,第三电阻器单元和第四电阻器单元连接处的各种电压以及第五电阻器单元的电压。

计算单元302,该计算单元基于电压测量单元测量的各种电压,计算电池正极端子与底盘之间的绝缘电阻、电池的负极端子与底盘之间的绝缘电阻,以及电池电压和电流。

上述第一电阻器单元至所述第五电阻器单元中的每一单元包括一个或多个电阻器。101~105电阻值分别为:101电阻-3.3MΩ,102电阻-3.3MΩ,103电阻-6.5MΩ,104电阻-30kΩ,105电阻-0.01Ω。上述开关单元包括一个或多个开关,开关类型包括但不限于继电器开关。

基于上述的检测系统,本发明还提供一种检测方法,包括绝缘电阻、电压及电流的检测,通过开关控制单元控制第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元处于不同组合导通状态,电压测量单元的第一测量端口测量第三电阻器单元与第四电阻器单元连接点的多个电压值,计算单元根据多个电压值及多个电阻单元的电阻计算电池与底盘之间的绝缘电阻。控制第一开关单元关断、第二开关单元关断、第三开关单元导通时,电压测量单元测量第四电阻器单元两端的电压值,根据所述第四电阻器单元两端的电压值及第四电阻器单元的电阻计算电池的直流电压大小;电压测量单元测量第五电阻器单元两端的电压值,根据所述第五电阻器单元两端的电压值及第五电阻器单元的电阻计算电池的直流电流大小。详细过程如图4所示。

所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第三开关单元,按照预定的时间间隔,依次设置为关断状态和导通状态。

第一电池电压VB1:所述第一开关单元关断,所述第二开关单元关断,所述第三开关单元导通时,所述电压测量单元的第一测量端口的电压信号传送至所述绝缘电阻计算单元里,通过比例换算后得到的电池电压。

第一检测电压V1:所述第一开关单元的关断,所述第二开关单元导通,所述第三开关单元导通时,所述电压测量单元的第一测量端口的电压。

所述第一电池电压的检测在所述第一检测电压的检测开始前或结束后执行。

第二电池电压VB2:所述第一开关单元导通,所述第二开关单元关断,所述第三开关单元导通时,所述电压测量单元的第一测量端口的电压信号传送至所述绝缘电阻计算单元里,通过比例换算后得到的电池电压。

第二检测电压V2:所述第一开关单元的导通,所述第二开关单元导通,所述第三开关单元导通时,所述电压测量单元的第一测量端口的电压。

所述第二电池电压的检测在所述第二检测电压的检测开始前或结束后执行。

所述电压测量单元检测所述第一电池电压、所述第一检测电压,所述第二电池电压、所述第二检测电压,并传送到所述计算单元。

所述计算单元基于所述第一电阻器单元的电阻值、所述第二电阻器单元的电阻值、所述第三电阻器单元的电阻值、所述第四电阻器单元的电阻值、所述电压测量单元传送的所述第一检测电压、所述第二检测电压、所述第一电池电压、所述第二电池电压计算所述电池的正极端子与所述底盘之间的绝缘电阻,以及所述电池的负极端子与所述底盘之间的绝缘电阻。

具体通过以下公式计算电池正极端子与底盘之间的绝缘电阻

Rp=Ra+Rb

Yp=1/Rp

p=Rb/Rp

其中,Riso+是电池正极端子与所述底盘之间的绝缘电阻;

Yiso+是电池正极端子与底盘之间的绝缘电阻对应的电导;

Ra是第一电阻器单元的电阻;

Rb是第二电阻器单元的电阻;

Rp是第一电阻器单元和第二电阻器单元相加后的电阻;

Yp是第一电阻器单元和第二电阻器单元相加后的电阻对应的电导;

p是第二电阻器单元的电阻与第一电阻器单元和第二电阻器单元相加后的电阻的比值;

VB1是第一开关单元关断、第二开关单元关断、第三开关单元导通时,电压测量单元的第一测量端口测得的电池电压;

VB2是第一开关单元导通、第二开关单元关断、第三开关单元导通时,电压测量单元的第一测量端口测得的电池电压;

V1是第一开关单元的关断、第二开关单元导通、第三开关单元导通时,电压测量单元的第一测量端口测得的电池电压;

V2是第一开关单元的导通、第二开关单元导通、第三开关单元导通时,电压测量单元的第一测量端口测得的电池电压。

通过以下公式计算电池负极端子与底盘之间的绝缘电阻

Rn=Rc+Rd

Yn=1/Rn

n=Rd/Rp

其中,Riso-是电池负极端子与底盘之间的绝缘电阻;

Yiso-是电池负极端子与底盘之间的绝缘电阻对应的电导;

Rc是第三电阻器单元的电阻;

Rd是第四电阻器单元的电阻;

Rn是第三电阻器单元和第四电阻器单元相加后的电阻;

Yn是第三电阻器单元和第四电阻器单元相加后的电阻对应的电导;

n是第四电阻器单元的电阻与第三电阻器单元和第四电阻器单元相加后的电阻的比值。

基于第五电阻器单元的电池电流采样原理说明:电池电流经过第五电阻器单元时,会产生电压降ΔV,电压测量单元301的第二检测端口读取此电压,并按以下公式进行电池电流计算。

IB=ΔV/R105

这里,IB为电池电流,R105为105电阻的阻值。

以上仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

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