專利名稱：一種動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
一種動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于高壓電池系統(tǒng)的安全控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種動(dòng)力電池的絕緣檢測(cè)系統(tǒng)及實(shí)時(shí)顯示方法。
背景技術(shù)：
隨著全球?qū)?jié)能和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，新能源領(lǐng)域純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)越來(lái)越大。動(dòng)力電池組作為純電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵部件，其高壓電的安全性必須放在動(dòng)力電池系統(tǒng)首要考慮的對(duì)象之一，因此在純電動(dòng)汽車(chē)的研究中，對(duì)動(dòng)力電池組較高的工作電壓系統(tǒng)與整車(chē)之間的絕緣性能提出了較高的要求。
在整車(chē)上，空氣的潮濕、絕緣介質(zhì)的老化、動(dòng)力電池組內(nèi)部電池單體及外接負(fù)載的不良變化等因素都會(huì)導(dǎo)致高壓電池系統(tǒng)與整車(chē)之間的絕緣性能下降。絕緣性能的下降，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池系統(tǒng)的正極或負(fù)極對(duì)整車(chē)出現(xiàn)漏電流的現(xiàn)象，這樣會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池系統(tǒng)的工作性能降低，情況嚴(yán)重還會(huì)危及車(chē)內(nèi)人員的安全。在現(xiàn)有的技術(shù)中，大部分動(dòng)力電池的絕緣檢測(cè)裝置是周期性的對(duì)動(dòng)力電池的絕緣性能進(jìn)行監(jiān)控，不具有動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)的特性；并且大部分動(dòng)力電池的絕緣檢測(cè)裝置比較復(fù)雜，體積及成本較高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決以上問(wèn)題，提出一種動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)顯示方法，采用高壓動(dòng)力電池的絕緣檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)對(duì)動(dòng)力電池與整車(chē)之間的絕緣性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在絕緣性能不符合要求時(shí)及時(shí)報(bào)出絕緣故障，對(duì)保護(hù)車(chē)輛的正常運(yùn)行及人車(chē)的安全具有重要的眉、ο
本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案。
一種動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括分壓電路、故障判斷電路、穩(wěn)壓電路、絕緣故障等效電阻、比較輸出模塊、電壓檢測(cè)模塊、查表計(jì)算模塊及實(shí)時(shí)顯示模塊；其特征在于動(dòng)力電池系統(tǒng)的正極和負(fù)極分別與所述分壓電路的兩端連接； 分壓電路的輸出端與故障判斷電路的輸入端相連，所述故障判斷電路的輸出端分別與穩(wěn)壓電路一端、絕緣故障等效電阻的一端以及比較輸出模塊的輸入端相連； 其中所述故障檢測(cè)電路為兩路反并聯(lián)連接的二極管；所述穩(wěn)壓電路的另一端與地相連，所述絕緣故障等效電阻的另一端通過(guò)選通開(kāi)關(guān)分別連接至所述動(dòng)力電池的正極和負(fù)極；所述分壓電路的輸出還分別與兩個(gè)電壓檢測(cè)系統(tǒng)的輸入端相連；每一電壓檢測(cè)系統(tǒng)的輸出端與一查表計(jì)算模塊輸入端相連；每一查表計(jì)算的輸出端與一實(shí)時(shí)顯示模塊相連；其中所述查表計(jì)算模塊存儲(chǔ)電壓和絕緣電阻阻值對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，用于計(jì)算對(duì)應(yīng)電壓的絕緣電阻值。
本發(fā)明適用于大部分的純電動(dòng)汽車(chē)，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)高壓系統(tǒng)的絕緣性能進(jìn)行檢測(cè)，更大程度的保障人車(chē)安全。并且本發(fā)明系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，成本較低。


圖1為本發(fā)明公開(kāi)的動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明公開(kāi)的動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)方法的流程圖；圖3為本發(fā)明公開(kāi)的絕緣檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)力電池系統(tǒng)絕緣狀態(tài)良好時(shí)的絕緣檢測(cè)等效電路圖；圖4為本發(fā)明提出的動(dòng)力電池系統(tǒng)正極出現(xiàn)絕緣不良狀態(tài)時(shí)的絕緣檢測(cè)等效電路圖； 圖5為本發(fā)明提出的動(dòng)力電池系統(tǒng)負(fù)極出現(xiàn)絕緣不良狀態(tài)時(shí)的絕緣檢測(cè)等效電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
在以下附圖中，a點(diǎn)電壓為Va，b點(diǎn)電壓為Vb。Dl和D2為單向?qū)ǘO管，分別與電阻R5和R7連接構(gòu)成故障判斷系統(tǒng)。D3為穩(wěn)壓二極管。VCC為電路工作電源。Rv為絕緣故障等效電阻(其阻值大小由實(shí)時(shí)的絕緣狀態(tài)決定)。比較輸出對(duì)Va、Vb進(jìn)行比較處理，最終產(chǎn)生實(shí)時(shí)的絕緣狀態(tài)信號(hào)。
圖1為動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括分壓電路、故障判斷電路、穩(wěn)壓電路、絕緣故障等效電阻、比較輸出模塊、電壓檢測(cè)模塊、查表計(jì)算模塊及實(shí)時(shí)顯示模塊。
動(dòng)力電池系統(tǒng)的總正和總負(fù)分別與所述分壓系統(tǒng)電路的兩端連接。
分壓系統(tǒng)電路的輸出端與故障檢測(cè)檢測(cè)電路的輸入端相連，所述故障檢測(cè)電路的輸出端分別與穩(wěn)壓電路一端、絕緣故障等效電阻的一端以及比較輸出模塊的輸入端相連。
其中所述故障檢測(cè)電路為兩路反并聯(lián)連接的二極管。
所述穩(wěn)壓電路的另一端與地相連，所述絕緣故障等效電阻的另一端通過(guò)選通開(kāi)關(guān)分別連接至所述動(dòng)力電池的總正極和總負(fù)極。
所述分壓系統(tǒng)電路的輸出同時(shí)還分別與兩個(gè)電壓檢測(cè)系統(tǒng)的輸入端相連，在本發(fā)明實(shí)施例中，所述電壓檢測(cè)電路優(yōu)選為電壓傳感器，用于對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)的正極和負(fù)極關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行檢測(cè)。
每一電壓檢測(cè)系統(tǒng)的輸出端與一查表計(jì)算模塊輸入端相連。
該查表計(jì)算模塊的輸出端與實(shí)時(shí)顯示模塊相連。其中所述查表計(jì)算模塊存儲(chǔ)電壓和絕緣電阻阻值對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，用于計(jì)算對(duì)應(yīng)電壓的絕緣電阻值。
故障檢測(cè)系統(tǒng)的輸出端與比較輸出相連，同時(shí)與穩(wěn)壓系統(tǒng)相連；穩(wěn)壓系統(tǒng)與絕緣故障等效電阻相連；絕緣故障等效電阻與電池系統(tǒng)的總正或總負(fù)相連接。
圖3為動(dòng)力電池系統(tǒng)絕緣狀態(tài)良好時(shí)的絕緣檢測(cè)等效電路圖，此時(shí)，二極管Dl和 D2都不導(dǎo)通，動(dòng)力電池與電路地(GNDA)不會(huì)形成回路，即絕緣等效電阻Rv足夠大，動(dòng)力電池對(duì)GNDA的漏電流非常小(可以忽略不計(jì))，因而a點(diǎn)和b點(diǎn)的電位只與穩(wěn)壓管D3的穩(wěn)壓大小有關(guān)，動(dòng)力電池的高壓系統(tǒng)不會(huì)對(duì)Va和Vb的大小產(chǎn)生影響，經(jīng)過(guò)比較輸出處理后會(huì)產(chǎn)生絕緣狀態(tài)良好信號(hào)。當(dāng)a點(diǎn)和b點(diǎn)的電位差的絕對(duì)值小于某預(yù)定差值閾值時(shí)，則表述動(dòng)力電池系統(tǒng)絕緣狀態(tài)良好。
當(dāng)動(dòng)力電池系統(tǒng)存在絕緣問(wèn)題時(shí)，造成的原因可以分為兩種一是動(dòng)力電池正極與電路地之間絕緣不良；另一種是動(dòng)力電池負(fù)極與電路地之間絕緣不良。
圖4給出的是動(dòng)力電池系統(tǒng)正極出現(xiàn)絕緣不良狀態(tài)時(shí)的絕緣檢測(cè)等效電路圖。此時(shí)，二極管Dl導(dǎo)通，動(dòng)力電池正極與GNDA之間的絕緣故障等效電阻Rv足夠小(Rv阻值根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)定為150k至200k)，致使動(dòng)力電池正極與整車(chē)(GNDA)之間有漏電流存在，因此，動(dòng)力電池的高壓就會(huì)通過(guò)Rv、D3、R5、Dl、R3、R2形成回路。該回路產(chǎn)生的電流將會(huì)在 R5上產(chǎn)生一個(gè)壓降(壓降的大小由漏電流/電阻Rv確定)，從而改變a點(diǎn)的電位，致使Va降低。而二極管D2仍處于截止?fàn)顟B(tài)，不會(huì)與動(dòng)力電池系統(tǒng)構(gòu)成回路，因此，b點(diǎn)的電位不會(huì)受到動(dòng)力電池系統(tǒng)的影響，只與D3的穩(wěn)壓大小有關(guān)，其大小Vb基本保持不變。
Vb不變，當(dāng)動(dòng)力電池系統(tǒng)達(dá)不到絕緣性能要求時(shí)，即Va降低到一定值時(shí)，Va、Vb經(jīng)過(guò)比較輸出處理后會(huì)產(chǎn)生絕緣故障信號(hào)。圖5給出的是動(dòng)力電池系統(tǒng)負(fù)極出現(xiàn)絕緣不良狀態(tài)時(shí)的絕緣檢測(cè)等效電路圖。此時(shí)， 二極管D2導(dǎo)通，動(dòng)力電池負(fù)極與GNDA之間的絕緣故障等效電阻Rv足夠小(Rv阻值根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)定為150k至200k)，致使動(dòng)力電池負(fù)極與整車(chē)(GNDA)之間有漏電流存在。因此， 動(dòng)力電池的高壓就會(huì)通過(guò)Rl、R3、D2、R7、D3、Rv形成回路。該回路產(chǎn)生的電流將會(huì)在R7上產(chǎn)生一個(gè)壓降(壓降的大小由漏電流/電阻Rv確定)，從而改變b點(diǎn)的電位，致使Vb升高。 而二極管Dl此時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)，不會(huì)與動(dòng)力電池系統(tǒng)構(gòu)成回路，因而a點(diǎn)的電位不會(huì)受到動(dòng)力電池系統(tǒng)的影響，只與D3的穩(wěn)壓大小有關(guān)，其大小Va基本保持不變。
Va不變，當(dāng)動(dòng)力電池系統(tǒng)達(dá)不到絕緣性能要求時(shí)，即Vb升高到一定值時(shí)，Va、Vb經(jīng)過(guò)比較輸出處理后會(huì)產(chǎn)生絕緣故障信號(hào)。
由圖4、圖5的分析可知，當(dāng)兩個(gè)二極管輸出端產(chǎn)生的電位信號(hào)差值的絕對(duì)值大于設(shè)定的差值閾值時(shí)，則判斷所述動(dòng)力電池系統(tǒng)發(fā)生絕緣故障，否則判斷所述動(dòng)力電池系統(tǒng)絕緣良好?；谇笆龅膭?dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)，如圖2所示，本發(fā)明還公開(kāi)了一種動(dòng)力電池絕緣實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，包括下列步驟步驟1 通過(guò)電壓檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)電路中的總正總負(fù)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電壓，絕緣檢測(cè)電路是指檢測(cè)總正總負(fù)對(duì)地故障并報(bào)警的電路；電壓檢測(cè)通過(guò)檢測(cè)絕緣檢測(cè)電路輸入端的電壓，查表確定總正總負(fù)對(duì)地絕緣電阻值。
步驟2 電壓檢測(cè)系統(tǒng)有兩個(gè)，分別檢測(cè)絕緣檢測(cè)電路兩輸入端的電壓。當(dāng)動(dòng)力電池系統(tǒng)絕緣性能良好時(shí)，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，動(dòng)力電池的高壓系統(tǒng)不會(huì)對(duì)故障判斷系統(tǒng)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的電位產(chǎn)生影響，經(jīng)比較輸出絕緣檢測(cè)系統(tǒng)輸出低電平時(shí)，絕緣檢測(cè)判斷為正常； 當(dāng)動(dòng)力電池系統(tǒng)與整車(chē)之間沒(méi)有可靠分離時(shí)，動(dòng)力電池系統(tǒng)就會(huì)與整車(chē)地之間存在一個(gè)絕緣故障等效電阻，并且二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)動(dòng)力電池系統(tǒng)通過(guò)絕緣故障等效電阻及二極管與整車(chē)之間形成一定的漏電流，其漏電流的大小由絕緣故障等效電阻的阻值決定， 該漏電流的產(chǎn)生會(huì)影響故障判斷系統(tǒng)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的電位，通過(guò)比較輸出處理后絕緣檢測(cè)系統(tǒng)輸出高電平時(shí)，絕緣檢測(cè)判斷為失敗，會(huì)產(chǎn)生絕緣故障信號(hào)。
步驟3 可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的檢測(cè)動(dòng)力電池的高壓系統(tǒng)對(duì)故障判斷系統(tǒng)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)電位的影響，從而實(shí)時(shí)判斷出動(dòng)力電池系統(tǒng)正極或負(fù)極與整車(chē)之間的絕緣狀態(tài)。
本發(fā)明申請(qǐng)人結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做了詳細(xì)的說(shuō)明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，詳盡的說(shuō)明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神，而并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明發(fā)明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括分壓電路、故障判斷電路、穩(wěn)壓電路、絕緣故障等效電阻、比較輸出模塊、電壓檢測(cè)模塊、查表計(jì)算模塊及實(shí)時(shí)顯示模塊；其特征在于動(dòng)力電池系統(tǒng)的正極和負(fù)極分別與所述分壓電路的兩端連接；分壓電路的輸出端與故障判斷電路的輸入端相連，所述故障判斷電路的輸出端分別與穩(wěn)壓電路一端、絕緣故障等效電阻的一端以及比較輸出模塊的輸入端相連；其中所述故障檢測(cè)電路為兩路反并聯(lián)連接的二極管；所述穩(wěn)壓電路的另一端與地相連，所述絕緣故障等效電阻的另一端通過(guò)選通開(kāi)關(guān)分別連接至所述動(dòng)力電池的正極和負(fù)極；所述分壓電路的輸出還分別與兩個(gè)電壓檢測(cè)系統(tǒng)的輸入端相連；每一電壓檢測(cè)系統(tǒng)的輸出端與一查表計(jì)算模塊輸入端相連；每一查表計(jì)算的輸出端與一實(shí)時(shí)顯示模塊相連；其中所述查表計(jì)算模塊存儲(chǔ)電壓和絕緣電阻阻值對(duì)應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)，用于計(jì)算對(duì)應(yīng)電壓的絕緣電阻值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于通過(guò)所述分壓系統(tǒng)，對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)的高壓進(jìn)行分壓處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述穩(wěn)壓電路為故障判斷電路與所述絕緣故障等效電阻相連端提供參考的穩(wěn)定電壓信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述穩(wěn)壓電路為穩(wěn)壓管D3，其正極與地相連，負(fù)極連接所述故障判斷電路與所述絕緣故障等效電阻相連端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于絕緣故障等效電阻通過(guò)選通電路分別連接到動(dòng)力電池總正和總負(fù)，其電阻值為根據(jù)不同的動(dòng)力電池系統(tǒng)設(shè)定為 150k至200k之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述比較輸出模塊對(duì)故障判斷電路中的兩個(gè)二極管輸出端產(chǎn)生的電位信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)兩個(gè)二極管輸出端產(chǎn)生的電位信號(hào)差值的絕對(duì)值大于設(shè)定的差值閾值時(shí)，則判斷所述動(dòng)力電池系統(tǒng)發(fā)生絕緣故障，否則判斷所述動(dòng)力電池系統(tǒng)絕緣良好。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述電壓檢測(cè)電路為電壓傳感器，對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)的正極和負(fù)極關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行檢測(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在通過(guò)所述實(shí)時(shí)顯示模塊對(duì)查表得出的絕緣電阻進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種動(dòng)力電池絕緣檢測(cè)系統(tǒng)及實(shí)時(shí)顯示方法，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括動(dòng)力電池系統(tǒng)、分壓系統(tǒng)、故障判斷系統(tǒng)、穩(wěn)壓系統(tǒng)、絕緣故障等效電阻、比較輸出系統(tǒng)、電壓檢測(cè)系統(tǒng)、查表計(jì)算、實(shí)時(shí)顯示。本發(fā)明的檢測(cè)方法為通過(guò)檢測(cè)判斷系統(tǒng)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)電壓的變化，來(lái)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)動(dòng)力電池系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)之間的絕緣故障狀態(tài)，并通過(guò)比較輸出系統(tǒng)輸出動(dòng)力電池系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)報(bào)警信號(hào)，以供動(dòng)力總成控制系統(tǒng)及時(shí)作出相應(yīng)的處理，保障人車(chē)安全。此外，還可通過(guò)檢測(cè)絕緣檢測(cè)電路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)電壓來(lái)查表計(jì)算當(dāng)前的絕緣電阻值，并實(shí)時(shí)顯示。
文檔編號(hào)G01R27/02GK102495373SQ20111038924
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者任勇, 周安健, 張友群, 樸昌浩, 李宗華, 童斌, 肖利華, 蘇嶺 申請(qǐng)人:重慶長(zhǎng)安新能源汽車(chē)有限公司, 重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司