CN103760455A - 动力电池组漏电检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动力电池组漏电检测系统，为了实现车体与动力电池组绝缘性破坏的瞬间实现报警功能，该系统包括：差分放大电路，动力电池组高压正负极分别通过一个限定电阻连接差分放大电路，限定电阻连接车体和动力电池组高压正极或负极，车体作为动力电池组高压正负极的中间电平；比较电路，差分放大电路运算后输出一个增益倍数定值，经由比较电路处理，车体的中间电平被破坏时，发出报警信号。本发明满足实用性、经济性和可靠性，发明设计动力电池组系统漏电检测电路，在电池组和车体之间绝缘特性破坏的瞬间提供报警信号。
Description
技术领域
本发明涉及机动车辆中的动力电池组的绝缘检测电路。
背景技术
本发明公开了一种可以用于检测动力电池组漏电的电路模块。目前新能源产业发展迅速，基于动力电池组为能量源的新能源汽车是国内外各大主机厂的热门发展方向，都在积极不断开发并努力解决动力电池组应用中的各种问题。动力电池作为核心储能部件，其安全性和可靠性一直是关注的重点。车用的动力电池组的电压值一般在300V以上，且放电能力极大，如果出现电池组与车体件的绝缘失效，且无其它有效的检测和保护措施，极易出现意外短路和人体触电等危险情况的发生，将对驾驶员及乘客都会造成很大伤害。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种动力电池组漏电检测系统，使用一种简易可靠的专用检测电路监控检测电池组与车体之间的绝缘特性，并对绝缘特性做出判断，输出状态信息。
本发明的技术方案是：一种动力电池组漏电检测系统，包括：
差分放大电路，动力电池组高压正负极分别通过一个限定电阻连接差分放大电路，限定电阻连接车体和动力电池组高压正极或负极，车体作为动力电池组高压正负极的中间电平；
比较电路，差分放大电路运算后输出一个增益倍数定值，经由比较电路处理，车体的中间电平被破坏时，发出报警信号。
所述差分放大电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，动力电池组高压正极通过限定电阻和一分压电阻连接第一运算放大器和第二运算放大器的同相输入端。
所述动力电池组高压负极通过限定电阻连接第二运算放大器的反相输入端。
所述比较电路包括第一比较器和第二比较器，第一比较器、第二比较器的输出端通过两个二极管连接在一起；比较器的输出端连接二极管的阴极，通过两个二极管的共阳极节点的电平来进行漏电检测。所述限定电阻为2兆欧。
本发明有如下积极效果：本发明满足实用性、经济性和可靠性，发明设计动力电池组系统漏电检测电路，在电池组和车体之间绝缘特性破坏的瞬间提供报警信号。
附图说明
图1为动力电池组漏电检测系统结构图；
图2为动力电池组漏电检测系统电路图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
正常情况下，电池组高压正极和负极之间存在很大的安全绝缘阻抗，理想状态下应是无穷大的，但实际受绝缘材料特性和环境湿度等因素影响，安全绝缘阻抗根据ISO/DIS 6469.3：2000《电动道路车辆安全要求第3部分：人员触电防护》的要求，Ⅱ类设备的绝缘电阻应达到500R/V。假设电池组电压为300V，则绝缘阻抗应大于150千欧。通过检测动力电池组系统的绝缘电阻是否符合要求，可以判定动力电池组系统是否存在漏电。
在电动车上，为保证人员防触电安全，动力电池与车体是完全隔离的，电池的正极和负极均与车体绝缘保护。虽然受材料和环境等因素影响，无法做到无穷大的绝缘阻抗，但远超过500R/V的标准是容易实现的，一般而言绝缘阻抗较为容易超过10兆欧。因此电池组的正负两级与车体均呈现较好的隔离特性。本发明利用这一特性，通过检测电池组正负两级与车体绝缘阻抗的偏差比较，进行电池组的漏电检测。相比传统电流检测法和阻抗测试法，电路简单可靠，实用性更强，成本更低。
本发明巧妙的利用电池组正极和负极与车体分别存在较高的绝缘阻抗，通过检测两极与车体间阻抗的平衡关系判断绝缘特性是否有效。电池组的正负两极与车体间是完全隔离的，一般而言正常状况下绝缘阻抗可以保证在10兆欧以上，在满足500R/V的标准条件下，通过两个固定电阻器分别连接电池组正极和车体、电池组负极和车体，将电池组与车体间的绝缘阻抗通过两个固定电阻器限定。由于电池组正负两极与车体的绝缘阻抗正常状况大于10兆欧，而固定电阻器可选用2兆欧阻值，这样与10兆欧的车体绝缘阻抗并联，最终电池组两极与车体的绝佳阻抗都被固定在2兆欧左右，同时满足500R/V标准规定。
电池组的正极和负极与车体件的阻抗都被限定为2兆欧，车体实际处于电池组的中间电平，如电池组的正极或负极与车体之间的绝缘特性破坏，这一电极与车体间的绝缘阻抗将明显变小，改变与2M电阻并联后的阻抗值，车体处于电池组中间电平的状态将被破坏，通过检测车体在电池组间所处的电平位置即可判断电池与车体的绝缘特性是否正常。
检测电路通过比较器组合电路判断电池组的正极和负极与车体间的电位关系，如任何一端绝缘特性变化，电阻分压值将被改变，触发比较器输出绝缘失效信号。
如图2，电路包括绝缘限定电阻：2MR电阻（电阻取值需考虑实车状况），运算放大器：LM2904、比较器：TLC3702、二极管。
电路的工作原理是：整车电池组标称电压为300V，此时PACKPOSITIVE高压通过2M和100K电阻分压得到输入电压连接放大器A正相端，和放大器B的方向端。同时PACK Negative也通过2M连接放大器B的反向端。通过2M电阻与车体接地相关联信号经差分放大电路运算后输出的一个增益倍数的定值Vout，Vout通过比较器A和比较器B处理，比较器A输出正极绝缘异常信号，比较器B输出负极绝缘异常信号。如车体处于电池组的中间电平，比较器比较输出高电平，如车体中间电平被破坏，相应比较器被触发输出低电平报警信号，检测电池组处于漏电状态，电池组的绝缘特性被破坏。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种动力电池组漏电检测系统，其特征在于：包括：
差分放大电路，动力电池组高压正负极分别通过一个限定电阻连接差分放大电路，限定电阻连接车体和动力电池组高压正极或负极，车体作为动力电池组高压正负极的中间电平；
比较电路，差分放大电路运算后输出一个增益倍数定值，经由比较电路处理，车体的中间电平被破坏时，发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的动力电池组漏电检测系统，其特征在于：
所述差分放大电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，动力电池组高压正极通过限定电阻和一分压电阻连接第一运算放大器和第二运算放大器的同相输入端。
3.根据权利要求2所述的动力电池组漏电检测系统，其特征在于：
所述动力电池组高压负极通过限定电阻连接第二运算放大器的反相输入端。
4.根据权利要求1所述的动力电池组漏电检测系统，其特征在于：
所述比较电路包括第一比较器和第二比较器，第一比较器、第二比较器的输出端通过两个二极管连接在一起；比较器的输出端连接二极管的阴极，通过两个二极管的共阳极节点的电平来进行漏电检测。
5.根据权利要求1所述的动力电池组漏电检测系统，其特征在于：
所述限定电阻为2兆欧。
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