CN101806863A - 一种动力电池绝缘检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池绝缘检测系统及检测方法，能够实时检测动力电池系统的绝缘性能，可用于大部分新能源汽车高压系统的绝缘检测装置中。检测系统包括动力电池系统、分压系统、故障判断系统、稳压系统、绝缘故障等效电阻和比较输出系统。检测方法为：通过检测故障判断系统内部节点电压的变化，来动态实时检测动力电池系统与低压系统之间的绝缘状态，并通过比较输出系统输出动力电池系统的绝缘状态信号，以供动力总成控制系统及时作出相应的处理，保障人车安全。

Description

一种动力电池绝缘检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及高压电池系统的安全控制设备，尤其涉及一种动力电池的绝缘检测系统及检测方法。

背景技术

随着全球对节能和环保意识的增强，新能源领域中混合动力汽车的发展趋势越来越大。动力电池组作为混合动力汽车的关键部件，其高压电的安全性必须放在动力电池系统首要考虑的对象之一，因此在混合动力汽车的研究中，对动力电池组较高的工作电压系统与整车之间的绝缘性能提出了较高的要求。

在整车上，空气的潮湿、绝缘介质的老化、动力电池组内部电池单体及外接负载的不良变化等因素都会导致高压电池系统与整车之间的绝缘性能下降。绝缘性能的下降，会导致动力电池系统的正极或负极对整车出现漏电流的现象，这样会导致动力电池系统的工作性能降低，情况严重还会危及车内人员的安全。

在现有的技术中，大部分动力电池的绝缘检测装置是周期性地对动力电池的绝缘性能进行监控，不具有动态实时检测的特性；并且大部分动力电池的绝缘检测装置比较复杂，体积及成本较高。

发明内容

本发明为了解决以上问题，提出一种动力电池绝缘检测系统和检测方法，采用高压动力电池的绝缘检测系统，实时对动力电池与整车之间的绝缘性能进行监测，在绝缘性能不符合要求时及时报出绝缘故障，对保护车辆的正常运行及人车的安全具有重要的意义。

本发明要解决的技术问题有两个：

一是提供一种动力电池绝缘检测系统，二是提供一种动力电池绝缘检测方法。

本发明提出的动力电池绝缘检测系统包括动力电池系统、分压系统、故障判断系统、稳压系统、绝缘故障等效电阻及比较输出系统。所述动力电池绝缘检测系统这六个部分的连接关系为：动力电池系统的总正和总负分别与分压系统的两端连接；分压系统的输出与故障检测系统连接；故障检测系统的输出端与比较输出系统相连，同时与稳压系统相连；稳压系统与绝缘故障等效电阻相连；绝缘故障等效电阻与电池系统的总正或总负相连接。

本发明提出的动力电池绝缘检测方法包括下列步骤：

步骤1：动力电池系统分压；使后续电路能够在合适的电压、电流范围内工作。

步骤2：判断二极管是否导通；二极管可以通过绝缘故障等效电阻与动力电池系统构成回路。根据实时的绝缘状态来确定绝缘故障等效电阻的大小，从而判断二极管是否导通。

步骤3-1：如果二极管导通，动力电池就会对故障检测系统内部电路产生影响，导致故障检测系统内部节点电位产生变化；

步骤3-2：比较输出系统对故障检测系统的内部电位进行比较处理，当故障检测系统内部电位发生变化时，经比较输出系统确认达到绝缘故障条件后立即输出一个绝缘故障信号；

步骤4-1：如果二级管未导通，动力电池就不会对故障检测系统内部电路产生影响，故障检测系统内部节点电位就不会受到影响，保持固定值不变化；

步骤4-2：比较输出系统得到故障系统内部节点电位未发生变化后，便会立即进行处理输出一个绝缘正常信号。

本发明适用于大部分的混合动力汽车，动态实时的对混合动力汽车高压系统的绝缘性能进行检测，更大程度的保障人车安全。并且本发明系统简洁，成本较低。

附图说明

图1为本发明提出的动力电池绝缘检测系统的总体结构框图

图2为本发明提出的动力电池绝缘检测方法的流程图

图3为本发明提出的动力电池系统绝缘状态良好时的绝缘检测等效电路图

图4为本发明提出的动力电池系统正极出现绝缘不良状态时的绝缘检测等效电路图。

图5为本发明提出的动力电池系统负极出现绝缘不良状态时的绝缘检测等效电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

在以下附图中，a点电压为Va，b点电压为Vb。D1和D2为单向导通二极管，分别与电阻R5和R7连接构成故障判断系统。D3为稳压二极管。VCC为电路工作电源。Rv为绝缘故障等效电阻(其阻值大小由实时的绝缘状态决定)。比较输出对Va、Vb进行比较处理，最终产生实时的绝缘状态信号。

图1为动力电池绝缘检测系统的总体结构框图，该动力电池绝缘检测系统包括六部分：动力电池系统、分压系统、故障判断系统、稳压系统、绝缘故障等效电阻和比较输出系统。当绝缘状态超出系统要求时，故障判断系统输出的信号经比较输出系统处理后会产生一个绝缘故障信号。

图2为动力电池绝缘检测方法的流程图，该动力电池绝缘检测方法可以对动力电池绝缘性能进行动态实时检测，利用二极管的单向导通特性，可以动态实时的检测动力电池的高压系统对故障判断系统内部节点电位的影响，从而判断出动力电池系统正极或负极与整车之间的绝缘状态。当动力电池系统绝缘性能良好时，二极管处于截止状态，动力电池的高压系统不会对故障判断系统内部节点的电位产生影响，经比较输出后得出绝缘良好信号；当动力电池系统与整车之间没有可靠分离时，动力电池系统就会与整车地之间存在一个绝缘故障等效电阻，并且二极管处于导通状态，此时动力电池系统通过绝缘故障等效电阻及二极管与整车之间形成或大或小的漏电流，其漏电流的大小由绝缘故障等效电阻的阻值决定，该漏电流的产生会影响故障判断系统内部节点的电位，从而通过比较输出处理后会产生绝缘故障信号。

图3为动力电池系统绝缘状态良好时的绝缘检测等效电路图，此时，二极管D1和D2都不导通，动力电池与电路地(GNDA)不会形成回路，即绝缘等效电阻Rv足够大，动力电池对GNDA的漏电流非常小(可以忽略不计)，因而a点和b点的电位只与稳压管D3的稳压大小有关，动力电池的高压系统不会对Va和Vb的大小产生影响，经过比较输出处理后会产生绝缘状态良好信号。

当动力电池系统存在绝缘问题时，造成的原因可以分为两种：一是动力电池正极与电路地之间绝缘不良；另一种是动力电池负极与电路地之间绝缘不良。

图4给出的是动力电池系统正极出现绝缘不良状态时的绝缘检测等效电路图。此时，二极管D1导通，动力电池正极与GNDA之间的绝缘故障等效电阻Rv足够小(Rv阻值由此情况下的绝缘状态决定)，致使动力电池正极与整车(GNDA)之间有漏电流存在，因此，动力电池的高压就会通过Rv、D3、R5、D1、R3、R2形成回路。该回路产生的电流将会在R5上产生一个压降(压降的大小由漏电流/电阻Rv确定)，从而改变a点的电位，致使Va降低。而二极管D2仍处于截止状态，不会与动力电池系统构成回路，因此，b点的电位不会受到动力电池系统的影响，只与D3的稳压大小有关，其大小Vb基本保持不变。

Vb不变，当动力电池系统达不到绝缘性能要求时，即Va降低到一定值时，Va、Vb经过比较输出处理后会产生绝缘故障信号。

图5给出的是动力电池系统负极出现绝缘不良状态时的绝缘检测等效电路图。此时，二极管D2导通，动力电池负极与GNDA之间的绝缘故障等效电阻Rv足够小(Rv阻值由此情况下的绝缘状态决定)，致使动力电池负极与整车(GNDA)之间有漏电流存在。因此，动力电池的高压就会通过R1、R3、D2、R7、D3、Rv形成回路。该回路产生的电流将会在R7上产生一个压降(压降的大小由漏电流/电阻Rv确定)，从而改变b点的电位，致使Vb升高。而二极管D1此时处于截止状态，不会与动力电池系统构成回路，因而a点的电位不会受到动力电池系统的影响，只与D3的稳压大小有关，其大小Va基本保持不变。

Va不变，当动力电池系统达不到绝缘性能要求时，即Vb升高到一定值时，Va、Vb经过比较输出处理后会产生绝缘故障信号。

Claims (2)

1.一种动力电池绝缘检测系统，该系统能够对动力电池的高压系统与其它低压系统之间的绝缘性能进行实时的检测，其特征在于：

所述动力电池绝缘检测系统由六个部分构成：动力电池系统、分压系统、故障判断系统、稳压系统、绝缘故障等效电阻和比较输出系统；

所述动力电池系统的总正和总负分别与分压系统的两端连接；分压系统的输出与故障检测系统连接；故障检测系统的输出端与比较输出系统相连，同时与稳压系统相连；稳压系统与绝缘故障等效电阻相连；绝缘故障等效电阻与电池系统的总正或总负相连接；

所述分压系统对动力电池系统的高压进行分压处理，以便后续的电路能够工作在合适的电压、电流范围内；

所述故障判断系统利用二极管的单向导通特性，通过判断动力电池系统是否对该系统内部节点电压产生影响，从而判断电池系统正极或负极与车身地之间的实时绝缘性能；

所述稳压系统运用稳压电路，为故障判断系统提供参考的稳定电压信号；

所述绝缘故障等效电阻为动力电池系统与低压电路地之间虚拟的等效电阻，其阻值大小由实时状态下动力电池系统的绝缘性能所决定，当动力电池系统绝缘性能良好时，该等效阻值无穷大，随着绝缘性能的下降，其阻值也会随之下降；

所述比较输出系统对故障判断系统产生的电位信号进行比较，最终输出动力电池系统绝缘性能的逻辑电平信号，以供整车系统作出相应的处理方案。

2.一种利用权利要求1所述的系统进行动力电池绝缘检测的方法，其特征在于：所述的检测方法包括以下步骤：

步骤1：动力电池系统分压；

步骤2：判断二极管是否导通；

步骤3-1：如果二极管导通，动力电池就会对故障检测系统内部电路产生影响，导致故障检测系统内部节点电位产生变化；

步骤3-2：比较输出系统对故障检测系统的内部电位进行比较处理，当故障检测系统内部电位发生变化时，经比较输出系统确认达到绝缘故障条件后立即输出一个绝缘故障信号；

步骤4-1：如果二级管未导通，动力电池就不会对故障检测系统内部电路产生影响，故障检测系统内部节点电位就不会受到影响，保持固定值不变化；

步骤4-2：比较输出系统得到故障系统内部节点电位未发生变化后，便会立即进行处理输出一个绝缘正常信号。

Images