CN104569597A - 动力电池的绝缘电阻的检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种动力电池的绝缘电阻的检测方法和装置。该装置主要包括：切换开关1、3和5，电阻2、电阻4、正极对地绝缘电阻、负极对地绝缘电阻和偏置电阻；电阻2的一端连接电动汽车的车身地，另一端连接切换开关1，切换开关1和电阻2串联后与正极对地绝缘电阻并联；电阻4的一端连接电动汽车的车身地，另一端连接切换开关3，切换开关3和电阻4串联后与负极对地绝缘电阻并联；偏置电阻的一端连接电动汽车的车身地，另一端连接切换开关5，切换开关5选通连接动力电池的正极或者负极。本发明增大了动力电池的电压采集电路采集电流，增强检测电路的抗干扰能力，能够适应电动汽车复杂的电气环境，提高了检测电路的绝缘检测精度。

Description

动力电池的绝缘电阻的检测方法和装置

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池的绝缘电阻的检测方法和装置。

背景技术

基于纯电动汽车的BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)硬件平台，通过检测动力电池的正负极对车身底盘的电压变化来计算正负极对地绝缘电阻的阻值，进而判断整车当前的绝缘等级。

现有技术中的一种计算动力电池的正负极对地绝缘电阻的方法为：采用单个集成IC(integrated circuit，集成电路)的方式对动力电池的正负极对地电压进行采集，然后，根据正负极对地电压采用国标GB/T 18384中相应的计算方法计算出正负极对地绝缘电阻的阻值。

上述现有技术中的计算动力电池的正负极对地绝缘电阻的方法的缺点为：该方法在动力电池的正负极的一端对地绝缘电阻的阻值较大时(>8M欧左右)，另一端由于采集电流在偏置电阻接入前后都很小，在电动汽车复杂的电气环境中容易收到干扰而产生绝缘阻值的误报。

现有技术中的另一种计算动力电池的正负极对地绝缘电阻的方法为为直接使用电压采集电路来采集动力电池的正负极对地电压。

上述现有技术中的另一种计算动力电池的正负极对地绝缘电阻的方法的缺点为：在绝缘电阻的阻值较大时，电压采集电路的分压电阻往往会与绝缘电阻分流，导致计算出的绝缘阻值的阻值的误差较大。

发明内容

本发明的实施例提供了一种动力电池的绝缘电阻的检测方法和装置，以提高电动汽车的绝缘电阻的检测精度。

根据本发明的一个方面，提供了一种动力电池的绝缘电阻的检测装置，包括：切换开关1、3和5，以及电阻2、电阻4、正极对地绝缘电阻、负极对地绝缘电阻和偏置电阻；

所述电阻2的一端连接电动汽车的车身地，另一端连接所述切换开关1，所述切换开关1的另一端连接动力电池的正极，所述切换开关1和所述电阻2串联后与所述正极对地绝缘电阻并联；

所述电阻4的一端连接电动汽车的车身地，另一端连接所述切换开关3，所述切换开关3的另一端连接动力电池的负极，所述切换开关3和电阻4串联后与所述负极对地绝缘电阻并联；

所述偏置电阻的一端连接电动汽车的车身地，另一端连接切换开关5，所述切换开关5选通连接动力电池的正极或者负极。

优选地，所述切换开关1、3和5还和动力电池的微控制单元MCU连接，该MCU控制切换开关1、3和5的闭合、断开和切换操作。

优选地，所述切换开关1、3和5通过光耦实现。

根据本发明的另一个方面，提供了一种动力电池的绝缘电阻的检测方法，包括：

利用微控制单元MCU分别控制切换开关1、3和5闭合或者断开，通过动力电池的电压采集电路的电流通道分别采集动力电池的正极对地电压V1、正极接入偏置电阻后的对地电压V1Line、负极对地电压V2和负极接入偏置电阻后的对地电压V2Line；

根据所述正极对地电压V1、正极接入偏置电阻后的对地电压V1Line、负极对地电压V2和负极接入偏置电阻后的对地电压V1Line分别计算出正负极对地绝缘电阻的阻值。

优选地，所述MCU控制切换开关1闭合，将电阻2接入高压正极通道，所述MCU控制切换开关5断开，通过动力电池的电压采集电路的电流通道采集电池的正极对地电压V1。

优选地，所述MCU控制切换开关1闭合，将电阻2接入高压正极通道，所述MCU控制切换开关5闭合，将偏置电阻接入高压正极通道，通过动力电池的电压采集电路的电流通道采集电池的正极接入偏置电阻后的对地电压V1Line。

优选地，所述MCU控制切换开关3闭合，将电阻4接入高压负极通道，所述MCU控制切换开关5断开，通过动力电池的电压采集电路的电流通道采集电池的负极对地电压V2。

优选地，所述MCU控制切换开关3闭合，将电阻4接入高压负极通道，所述MCU控制切换开关5闭合，将偏置电阻接入高压负极通道，通过动力电池的电压采集电路的电流通道采集负极接入偏置电阻后的对地电压V2Line。

优选地，根据所述4个电压值：正极对地电压V1、正极接入偏置电阻后的对地电压V1Line、负极对地电压V2和负极接入偏置电阻后的对地电压V1Line计算出正负极对地绝缘电阻的阻值；

$R1=R0\×(1+\frac{V1}{V2})\×\frac{V2-V2\mathrm{Line}}{V2\mathrm{Line}}$

$R2=R0\×(1+\frac{V2}{V1})\×\frac{V1-V1\mathrm{Line}}{V1\mathrm{Line}}$

R1:正端对地绝缘电阻；R2：负端对地绝缘电阻；R0：偏置电阻；

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过在动力电池的绝缘电阻的检测电路中增加一组可控的并联电阻(非偏置计算电阻)，增大了动力电池的电压采集电路采集电流，从而提高检测电路的绝缘检测精度，增强检测电路的抗干扰能力，能够适应电动汽车复杂的电气环境，结合动力电池的电压采集电路实现了一种高精度、高准确度、抗干扰能力强的电动汽车的绝缘电阻的检测方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种动力电池的绝缘电阻的检测装置的电路结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种MCU控制8pin光耦开关1、3的闭合和断开的电路连接示意图；

图3为本发明实施例提供的一种MCU控制8pin光耦开关1、3、6pin光耦开关5的闭合和断开的电路连接示意图。

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例提供的一种动力电池的绝缘电阻的检测装置的电路结构图如图1所示，图1中，正极对地绝缘电阻、负极对地绝缘电阻和偏置电阻为现有器件，1、3和5为本发明实施例增加的切换开关，2和4为本发明实施例增加的电阻。

电阻2的一端连接电动汽车的车身地，另一端连接切换开关1，切换开关1和电阻2串联，切换开关1控制电阻2的接入和断开，切换开关1的另一端连接动力电池的正极。正极对地绝缘电阻一端连接电动汽车的车身地，另一端连接动力电池的正极，切换开关1和电阻2串联后与正极对地绝缘电阻并联。

电阻4的一端连接电动汽车的车身地，另一端连接切换开关3，切换开关3和电阻4串联，切换开关3控制电阻4的接入和断开，切换开关3的另一端连接动力电池的负极。负极对地绝缘电阻一端连接电动汽车的车身地，另一端连接动力电池的负极，切换开关3和电阻4串联后与负极对地绝缘电阻并联。

偏置电阻的一端连接电动汽车的车身地，另一端连接切换开关5，通过切换开关5的切换可以将偏置电阻分别连接动力电池的正极或者负极。

上述切换开关1、3和5还和动力电池的MCU(Micro Control Unit，微控制单元)连接，该MCU控制切换开关1、3和5的闭合、断开和切换操作。

上述电阻2的阻值根据动力电池的正极对地电压的电压采集电路的电阻范围和正极对地绝缘电阻的阻值，根据实验数据而确定。上述电阻4的阻值根据动力电池的负极对地电压的电压采集电路的电阻范围和负极对地绝缘电阻的阻值，根据实验数据而确定。比如，电阻2、4的阻值可以为2M欧。

在实际应用中，上述切换开关1、3和5可以通过光耦实现，为光耦开关，或者其他开关元件，如电磁继电器、功率晶体管等；

示例性的，下面以切换开关1、3为8pin光耦开关，切换开关5为6pin光耦开关为例，来说明基于图1所示的检测电路来测量动力电池的绝缘电阻的方法的处理过程，该方法的处理过程如下：

1、在系统有绝缘电阻检测需求时，MCU通过相应端口使能光耦开关1、3和5，将电阻2和4并入电池正负端与车身地，MCU控制8pin光耦开关1、3的闭合和断开的电路连接示意图如图2所示，MCU控制8pin光耦开关1、3，以及6pin光耦开关5的闭合和断开的电路连接示意图如图3所示。

2、MCU控制8pin光耦开关1闭合，将电阻2接入高压正极通道，6pin光耦开关5保持断开状态，系统通过动力电池的电压采集电路的电流通道采集电池的正极对地电压V1。动力电池的电压采集电路集成IC(integratedcircuit，集成电路)，包含电流通道和电压通道，两种通道均可用于电压采集。对于电流通道，由于既可以测量正向电流，又可以测量反向电流，所以更适用于绝缘电压的采集(有时是接入正极对地，有时接入负极)。

3、MCU控制8pin光耦开关1闭合，将电阻2接入高压正极通道，控制6pin光耦开关5闭合，将偏置电阻接入高压正极通道，系统通过动力电池的电压采集电路的电流通道采集电池的正极接入偏置电阻后的对地电压V1Line；

4、MCU控制8pin光耦开关3闭合，将电阻4接入高压负极通道，6pin光耦开关5保持断开状态，系统通过动力电池的电压采集电路的电流通道采集电池的负极对地电压V2；

5、MCU控制8pin光耦开关3闭合，将电阻4接入高压负极通道，控制6pin光耦保持闭合状态，将偏置电阻接入高压负极通道，系统通过动力电池的电压采集电路的电流通道采集负极接入偏置电阻后的对地电压V2Line；

6、MCU将4个电压值：正极对地电压V1、正极接入偏置电阻后的对地电压V1Line、负极对地电压V2和负极接入偏置电阻后的对地电压V2Line带入GB/T18384的公式中计算分别得出正负极对地绝缘电阻的阻值。

$R1=R0\×(1+\frac{V1}{V2})\×\frac{V2-V2\mathrm{Line}}{V2\mathrm{Line}}$

$R2=R0\×(1+\frac{V2}{V1})\×\frac{V12-V1\mathrm{Line}}{V1\mathrm{Line}}$

R1:正端对地绝缘电阻；R2：负端对地绝缘电阻；R0：偏置电阻；

将正负极对地绝缘电阻的阻值与标定阈值进行比较，根据比较结果得出动力电池的绝缘等级。当R1和/或R2<100Ω/V为严重绝缘故障；R1和/或R2<500Ω/V为一般绝缘故障。

综上所述，本发明实施例通过在动力电池的绝缘电阻的检测电路中增加一组可控的并联电阻(非偏置计算电阻)，增大了动力电池的电压采集电路的采集电流，避免了电压采集电路的分压电阻会与绝缘电阻分流的情况，受外界电磁环境干扰较小，基本杜绝阻值的误报。从而提高检测电路的绝缘检测精度，增强检测电路的抗干扰能力，能够适应电动汽车复杂的电气环境，结合动力电池的电压采集电路实现了一种高精度、高准确度、抗干扰能力强的电动汽车的绝缘电阻的检测方案。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种动力电池的绝缘电阻的检测装置，其特征在于，包括：切换开关1、3和5，以及电阻2、电阻4、正极对地绝缘电阻、负极对地绝缘电阻和偏置电阻；

所述电阻2的一端连接电动汽车的车身地，另一端连接所述切换开关1，所述切换开关1的另一端连接动力电池的正极，所述切换开关1和所述电阻2串联后与所述正极对地绝缘电阻并联；

所述电阻4的一端连接电动汽车的车身地，另一端连接所述切换开关3，所述切换开关3的另一端连接动力电池的负极，所述切换开关3和电阻4串联后与所述负极对地绝缘电阻并联；

所述偏置电阻的一端连接电动汽车的车身地，另一端连接切换开关5，所述切换开关5选通连接动力电池的正极或者负极。

2.根据权利要求1所述的动力电池的绝缘电阻的检测装置，其特征在于，所述切换开关1、3和5还和动力电池的微控制单元MCU连接，该MCU控制切换开关1、3和5的闭合、断开和切换操作。

3.根据权利要求1所述的动力电池的绝缘电阻的检测装置，其特征在于，所述切换开关1、3和5通过光耦实现。

4.一种基于权利要求1至3任一项的动力电池的绝缘电阻的检测方法，其特征在于，包括：

利用微控制单元MCU分别控制切换开关1、3和5闭合或者断开，通过动力电池的电压采集电路的电流通道分别采集动力电池的正极对地电压V1、正极接入偏置电阻后的对地电压V1Line、负极对地电压V2和负极接入偏置电阻后的对地电压V2Line；

根据所述正极对地电压V1、正极接入偏置电阻后的对地电压V1Line、负 极对地电压V2和负极接入偏置电阻后的对地电压V1Line分别计算出正负极对地绝缘电阻的阻值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述MCU控制切换开关1闭合，将电阻2接入高压正极通道，所述MCU控制切换开关5断开，通过动力电池的电压采集电路的电流通道采集电池的正极对地电压V1。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述MCU控制切换开关1闭合，将电阻2接入高压正极通道，所述MCU控制切换开关5闭合，将偏置电阻接入高压正极通道，通过动力电池的电压采集电路的电流通道采集电池的正极接入偏置电阻后的对地电压V1Line。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述MCU控制切换开关3闭合，将电阻4接入高压负极通道，所述MCU控制切换开关5断开，通过动力电池的电压采集电路的电流通道采集电池的负极对地电压V2。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述MCU控制切换开关3闭合，将电阻4接入高压负极通道，所述MCU控制切换开关5闭合，将偏置电阻接入高压负极通道，通过动力电池的电压采集电路的电流通道采集负极接入偏置电阻后的对地电压V2Line。

9.根据权利要求4至8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

根据所述4个电压值：正极对地电压V1、正极接入偏置电阻后的对地电压V1Line、负极对地电压V2和负极接入偏置电阻后的对地电压V1Line计算出正负极对地绝缘电阻的阻值；

R1:正端对地绝缘电阻；R2：负端对地绝缘电阻；R0：偏置电阻。