CN102495373A

CN102495373A - 一种动力电池绝缘检测系统及检测方法

Info

Publication number: CN102495373A
Application number: CN2011103892416A
Authority: CN
Inventors: 肖利华; 童斌; 朴昌浩; 张友群; 李宗华; 苏岭; 周安健; 任勇
Original assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd; Chongqing Changan New Energy Automobile Co Ltd
Current assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd; Chongqing Changan New Energy Automobile Co Ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明公开了一种动力电池绝缘检测系统及实时显示方法，所述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、比较输出系统、电压检测系统、查表计算、实时显示。本发明的检测方法为：通过检测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故障状态，并通过比较输出系统输出动力电池系统的绝缘状态报警信号，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。此外，还可通过检测绝缘检测电路的关键节点电压来查表计算当前的绝缘电阻值，并实时显示。

Description

一种动力电池绝缘检测系统及检测方法

技术领域

本发明属于高压电池系统的安全控制技术领域，尤其涉及一种动力电池的绝缘检测系统及实时显示方法。

背景技术

随着全球对节能和环保意识的增强，新能源领域纯电动汽车的发展趋势越来越大。动力电池组作为纯电动汽车的关键部件，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，因此在纯电动汽车的研究中，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的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实时显示方法，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。

本发明具体采用以下技术方案。

一种动力电池绝缘检测系统，所述检测系统包括分压电路、故障判断电路、稳压电路、绝缘故障等效电阻、比较输出模块、电压检测模块、查表计算模块及实时显示模块；其特征在于：

动力电池系统的正极和负极分别与所述分压电路的两端连接；

分压电路的输出端与故障判断电路的输入端相连，所述故障判断电路的输出端分别与稳压电路一端、绝缘故障等效电阻的一端以及比较输出模块的输入端相连；

其中所述故障检测电路为两路反并联连接的二极管；

所述稳压电路的另一端与地相连，所述绝缘故障等效电阻的另一端通过选通开关分别连接至所述动力电池的正极和负极；

所述分压电路的输出还分别与两个电压检测系统的输入端相连；每一电压检测系统的输出端与一查表计算模块输入端相连；每一查表计算的输出端与一实时显示模块相连；

其中所述查表计算模块存储电压和绝缘电阻阻值对应关系数据，用于计算对应电压的绝缘电阻值。

本发明适用于大部分的纯电动汽车，动态实时的对纯电动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为本发明公开的动力电池绝缘检测系统的总体结构框图；

图2为本发明公开的动力电池绝缘检测方法的流程图；

图3为本发明公开的绝缘检测系统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，所述检测系统包括分压电路、故障判断电路、稳压电路、绝缘故障等效电阻、比较输出模块、电压检测模块、查表计算模块及实时显示模块。

动力电池系统的总正和总负分别与所述分压系统电路的两端连接。

分压系统电路的输出端与故障检测检测电路的输入端相连，所述故障检测电路的输出端分别与稳压电路一端、绝缘故障等效电阻的一端以及比较输出模块的输入端相连。

其中所述故障检测电路为两路反并联连接的二极管。

所述稳压电路的另一端与地相连，所述绝缘故障等效电阻的另一端通过选通开关分别连接至所述动力电池的总正极和总负极。

所述分压系统电路的输出同时还分别与两个电压检测系统的输入端相连，在本发明实施例中，所述电压检测电路优选为电压传感器，用于对动力电池系统的正极和负极关键节点电压进行检测。

每一电压检测系统的输出端与一查表计算模块输入端相连。

该查表计算模块的输出端与实时显示模块相连。其中所述查表计算模块存储电压和绝缘电阻阻值对应关系数据，用于计算对应电压的绝缘电阻值。

故障检测系统的输出端与比较输出相连，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。

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a点和b点的电位差的绝对值小于某预定差值阈值时，则表述动力电池系统绝缘状态良好。

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阻值根据不同系统设定为150k至200k)，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阻值根据不同系统设定为150k至200k)，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。

由图4、图5的分析可知，当两个二极管输出端产生的电位信号差值的绝对值大于设定的差值阈值时，则判断所述动力电池系统发生绝缘故障，否则判断所述动力电池系统绝缘良好。基于前述的动力电池绝缘检测系统，如图2所示，本发明还公开了一种动力电池绝缘实时检测方法，包括下列步骤：步骤1：通过电压检测系统检测电路中的总正总负关键节点电压，绝缘检测电路是指检测总正总负对地故障并报警的电路；电压检测通过检测绝缘检测电路输入端的电压，查表确定总正总负对地绝缘电阻值。

步骤2：电压检测系统有两个，分别检测绝缘检测电路两输入端的电压。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，经比较输出绝缘检测系统输出低电平时，绝缘检测判断为正常；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一定的漏电流，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，通过比较输出处理后绝缘检测系统输出高电平时，绝缘检测判断为失败，会产生绝缘故障信号。

步骤3：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，从而实时判断出动力电池系统正极或负极与整车之间的绝缘状态。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种动力电池绝缘检测系统，所述检测系统包括分压电路、故障判断电路、稳压电路、绝缘故障等效电阻、比较输出模块、电压检测模块、查表计算模块及实时显示模块；其特征在于：

其中所述故障检测电路为两路反并联连接的二极管；

2.根据权利要求1所述的动力电池绝缘检测系统，其特征在于：通过所述分压系统，对动力电池系统的高压进行分压处理。

3.根据权利要求2所述的动力电池绝缘检测系统，其特征在于：所述稳压电路为故障判断电路与所述绝缘故障等效电阻相连端提供参考的稳定电压信号。

4.根据权利要求3所述的动力电池绝缘检测系统，其特征在于：

所述稳压电路为稳压管D3，其正极与地相连，负极连接所述故障判断电路与所述绝缘故障等效电阻相连端。

5.根据权利要求1所述的动力电池绝缘检测系统，其特征在于：绝缘故障等效电阻通过选通电路分别连接到动力电池总正和总负，其电阻值为根据不同的动力电池系统设定为150k至200k之间。

6.根据权利要求1或5所述的动力电池绝缘检测系统，其特征在于：所述比较输出模块对故障判断电路中的两个二极管输出端产生的电位信号进行比较，当两个二极管输出端产生的电位信号差值的绝对值大于设定的差值阈值时，则判断所述动力电池系统发生绝缘故障，否则判断所述动力电池系统绝缘良好。

7.根据权利要求1所述的动力电池绝缘检测系统，其特征在于：所述电压检测电路为电压传感器，对动力电池系统的正极和负极关键节点电压进行检测。

8.根据权利要求7所述的动力电池绝缘检测系统，其特征在通过所述实时显示模块对查表得出的绝缘电阻进行实时显示。