一种电动汽车高压直流母线电压检测电路制造技术

本发明专利技术涉及新能源电控技术领域，针对目前通常采用电阻分压法来检测高压直流母线电压所存在的缺陷，提出了一种电动汽车高压直流母线电压检测电路，摒弃了利用串联电阻进行分压采样的电路结构及方法，使用线性光电耦合器HCNR200来实现高压直流母线电压的精确检测，以及实现整车高压部分和低压部分的电气隔离，有效降低了高压强电对低压弱电的电磁干扰，同时，因为HCNR200中间传输的是电流信号而非电压信号，消除了大部分电压噪声的影响，极大地提高了电压采样精度，并通过选择“轨到轨”输出型运放，进一步拓宽了直流母线电压的检测范围。与现有技术相比，本发明专利技术的电路简单，线性度好，可靠性高，实用性强，能够很好地满足高压直流母线电压检测的需求。流母线电压检测的需求。流母线电压检测的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车高压直流母线电压检测电路


[0001]本专利技术涉及新能源电控
，特别涉及一种电动汽车高压直流母线电压检测电路。

技术介绍

[0002]电动汽车具有高效节能、零排放等突出特点，多国积极出台相关产业政策和法规，完善电动汽车产业链，加速推广电动汽车，促进低碳环保出行。据IEA预测，2030年全球电动车销量将达到2300万辆，在降低能耗、应对气候变化等多重因素驱动下，许多国家将推动电动汽车产业发展、实现绿色转型视为拉动经济持续复苏的新增长点。
[0003]电动汽车不同于传统的燃油汽车，它是由动力电池组提供能量和驱动力，其工作电压平台一般在200Vdc～750Vdc之间，与动力电池组相关的电气总成包括电池管理系统(BMS)、车载充电机(OBC)、整车控制器(VCU)、直流转换器(DC/DC)、电机控制器(MCU)、绝缘监测仪(IMD)等，这些车载电气总成的直流部分共同构成了电动汽车的高压直流母线，而在电动汽车的运行过程中，高压直流母线的电压需要实时监测，车上的多种控制器会根据检测到的电压值进行运算处理和逻辑保护判断。比如：BMS会根据高压直流母线电压进行预充电动作及总压过压保护判断，IMD会根据高压直流母线电压进行正、负直流母线绝缘电阻计算，OBC会根据高压直流母线电压调整充电电流输出，VCU、DC/DC及MCU会根据高压直流母线电压进行输入电压越限告警判断等等。
[0004]因此可以说，高压直流母线电压的检测是车载控制器的一个重要工作环节，事关电动汽车的运行安全，不可忽视。
[0005]目前，在新能源电动汽车领域，通常采用电阻分压法来检测高压直流母线电压，如专利CN202256484U、专利CN205229272U以及专利CN207625279U均是采用这种通用性的检测方法，其代表电路如图1所示，通过在高压正、负直流母线Vbus+和Vbus
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之间串接多个分压电阻R1～R5，并将其中某个分压电阻R3设定为采样电阻，且采样电阻一端需要和检测电路低压部分共地，正负直流母线之间的高电压经过分压电阻后转换为采样电阻R3上的低电压信号，该低电压信号经过后端信号调理电路后进入A/D转换器或CPU的A/D管脚进行进一步的运算处理。
[0006]采用电阻分压法来检测高压直流母线电压，虽然具有电路结构简单、成本低的优势，然而，这种检测方法在实际应用中却存在着明显的缺陷：其一，动力电池组的高压部分与车载控制器的低压部分无法做到电气绝缘隔离，高压部分和低压部分之间因为人为的串接有分压电阻，导致产生漏电流，且漏电流大小为max[(Vbus+)/(R1+R2+R3)，(Vbus
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)/(R4+R5)]，该漏电流会影响整车绝缘性能，甚至导致IMD绝缘检测失败；其二，整车高压部分EMI可能会沿着采样电阻传导至低压电路部分，从而引起EMC问题；其三，采样电阻存在温度漂移特性，而电动汽车工作环境较为恶劣，温差变化幅度较大，会严重影响直流母线电压采样精度。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的是提出一种电动汽车高压直流母线电压检测电路，旨在使强电和弱电完全隔离、绝缘，减小高压部分对低压部分的电磁干扰，提高直流母线电压采样精度。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提出的电动汽车高压直流母线电压检测电路，包括运放U1～U3、线性光电耦合器U4、电阻R1～R10、电容C1～C7、TVS管VD1、高压直流母线正极Vbus+、高压直流母线负极Vbus
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、电压检测电路输出正极Vout+以及电压检测电路输出负极Vout
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，所述线性光电耦合器U4包括发光二极管D1、反馈光电二极管D2以及输出光电二极管D3，所述高压直流母线正极Vbus+、电阻R2、电阻R4以及电阻R6依次与所述运放U1的反相输入端串联电连接，所述电阻R1、电阻R3以及电阻R5分别与所述电阻R2、电阻R4以及电阻R6并联电连接，所述高压直流母线负极Vbus
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与所述运放U1的同相输入端电连接，所述电容C2的两端分别与所述运放U1的反相输入端和输出端电连接，所述运放U1的反相输入端与所述反馈光电二极管D2的负极电连接，所述发光二极管D1的负极与所述运放U1的输出端电连接，所述输出光电二极管D3的负极与所述运放U2的反相输入端电连接，所述电阻R8和电容C3的两端均分别与所述运放U2的反相输入端和输出端电连接，所述运放U2的输出端、电阻R9以及运放U3的同相输入端依次串联电连接，所述运放U3的反相输入端与输出端电连接，所述运放U3的输出端、电阻R10以及电压检测电路输出正极Vout+依次串联电连接，所述电容C5与所述运放U2的输出端电连接，所述电容C7和TVS管VD1的两端均分别与所述电压检测电路输出正极Vout+和电压检测电路输出负极Vout
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电连接，所述运放U1分别与模拟电源A12Vdc和模拟电源地AGND电连接，所述电容C1与模拟电源A12Vdc电连接，所述发光二极管D1的正极、电阻R7以及模拟电源A12Vdc依次串联电连接，所述高压直流母线负极Vbus
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、电容C1以及反馈光电二极管D2的正极均分别与模拟电源地AGND电连接，所述运放U2和运放U3分别与数字电源D12Vdc和数字电源地GND电连接，所述电容C4和C6的一端分别与所述数字电源D12Vdc电连接，所述输出光电二极管D3的正极、运放U2的同相输入端、电容C4、电容C5、电容C6以及电压检测电路输出负极Vout
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均分别与数字电源地GND电连接。
[0009]优选地，所述线性光电耦合器U4采用HCNR200芯片。
[0010]优选地，所述运放U1～U3均采用LMV358AM8X芯片。
[0011]优选地，所述电阻R1～R6的阻值、功率以及精度均分别为10MΩ、1W以及1％。
[0012]优选地，所述电阻R7的阻值、功率以及精度分别为1KΩ、0.25W以及5％。
[0013]优选地，所述电阻R8的阻值、功率以及精度分别为64.9KΩ、0.1W以及1％。
[0014]优选地，所述电容C1、C4～C7的电容值和精度均分别为0.1μF和5％。
[0015]优选地，所述电容C2和C3均为NPO电容器，所述电容C2和C3的电容值分别为47pF和33pF，所述电容C2和C3的精度均为5％。
[0016]优选地，所述TVS管VD1采用ESD5Z3.3T1型号的晶体管。
[0017]采用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：
[0018]1、本专利技术提出的高压直流母线电压检测电路可以实现动力电池组的高压部分与车载控制器的低压部分完全电气隔离，不会产生漏电流而影响整车绝缘；
[0019]2、本专利技术提出的高压直流母线电压检测电路利用线性光电耦合器HCNR200中间传输的是电流信号而非电压信号的特性，消除了大部分电压噪声的干扰，极大地提高了电压
采样精度，同时选择“轨到轨”输出型运放，进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车高压直流母线电压检测电路，其特征在于，包括运放U1～U3、线性光电耦合器U4、电阻R1～R10、电容C1～C7、TVS管VD1、高压直流母线正极Vbus+、高压直流母线负极Vbus
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、电压检测电路输出正极Vout+以及电压检测电路输出负极Vout
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，所述线性光电耦合器U4包括发光二极管D1、反馈光电二极管D2以及输出光电二极管D3，所述高压直流母线正极Vbus+、电阻R2、电阻R4以及电阻R6依次与所述运放U1的反相输入端串联电连接，所述电阻R1、电阻R3以及电阻R5分别与所述电阻R2、电阻R4以及电阻R6并联电连接，所述高压直流母线负极Vbus
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与所述运放U1的同相输入端电连接，所述电容C2的两端分别与所述运放U1的反相输入端和输出端电连接，所述运放U1的反相输入端与所述反馈光电二极管D2的负极电连接，所述发光二极管D1的负极与所述运放U1的输出端电连接，所述输出光电二极管D3的负极与所述运放U2的反相输入端电连接，所述电阻R8和电容C3的两端均分别与所述运放U2的反相输入端和输出端电连接，所述运放U2的输出端、电阻R9以及运放U3的同相输入端依次串联电连接，所述运放U3的反相输入端与输出端电连接，所述运放U3的输出端、电阻R10以及电压检测电路输出正极Vout+依次串联电连接，所述电容C5与所述运放U2的输出端电连接，所述电容C7和TVS管VD1的两端均分别与所述电压检测电路输出正极Vout+和电压检测电路输出负极Vout
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电连接，所述运放U1分别与模拟电源A12Vdc和模拟电源地AGND电连接，所述电容C1与模拟电源A12Vdc电连接，所述发光二极管D1的正极、电阻R7以及模拟电源A12Vdc依次串联电连...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭建华，潘继雄，周幼华，
申请(专利权)人：深圳市誉娇诚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：