CN105572540A - 自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统 - Google Patents

自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105572540A
CN105572540A CN201510759558.2A CN201510759558A CN105572540A CN 105572540 A CN105572540 A CN 105572540A CN 201510759558 A CN201510759558 A CN 201510759558A CN 105572540 A CN105572540 A CN 105572540A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
terminals
fault
output contactor
total
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510759558.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105572540B (zh
Inventor
杨林
羌嘉曦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI 01 POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
SHANGHAI 01 POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI 01 POWER TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SHANGHAI 01 POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201510759558.2A priority Critical patent/CN105572540B/zh
Publication of CN105572540A publication Critical patent/CN105572540A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105572540B publication Critical patent/CN105572540B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

本发明提供了一种自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其包括自适应绝缘故障复合诊断预警定位电路、连接电阻故障诊断预警定位电路和接触器触点粘连故障诊断电路中的至少一个电路和一个电压同步采样电路、一个计算控制单元。本发明能有效解决目前电动汽车高压电安全管理系统中存在的对绝缘故障实现预测和定位的功能性缺失问题，可在绝缘故障发生前提醒驾乘人员针对将要发生的绝缘故障采取有效的防护、使整车控制系统提前启动绝缘故障预防控制策略成为可能，从而避免绝缘故障引起的安全事故；也可帮助维修人员快速维修排除绝缘故障，提高绝缘故障排查效率，节省故障处理的人力、物力和时间。

Description

自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统
技术领域
本发明涉及一种监测系统，具体地，涉及一种自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统。
背景技术
电动汽车已成为全球发展的重点和热点。为满足大功率电驱动的需求，电动汽车一般高压直流电源。高压电安全已成为电动汽车应用中需要首先解决的技术关键，对车辆本身的安全、驾乘人员的安全以及车辆运行环境的安全，均有十分重要的影响。其中，高压电路的绝缘故障、连接电阻故障和接触器触点粘连故障是电动汽车高压电安全管理的重要内容。但现有的电动汽车高压电安全管理系统，存在对绝缘故障、连接故障实现预测和定位的功能性缺失问题，接触器触点粘连故障的诊断也误判频发。缺乏对绝缘故障、连接电阻故障的预警机制，也无法对绝缘薄弱、连接电阻过大处进行可靠定位，导致无法在绝缘故障、连接电阻故障发生前提醒驾乘人员针对将要发生的绝缘故障、连接故障采取有效的防护，也无法帮助维修人员快速维修排除绝缘故障、连接电阻故障和接触器触点粘连故障。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其能有效解决目前电动汽车高压电安全管理系统中存在的对绝缘故障实现预测和定位的功能性缺失问题，可在绝缘故障发生前提醒驾乘人员针对将要发生的绝缘故障采取有效的防护、使整车控制系统提前启动绝缘故障预防控制策略成为可能，从而避免绝缘故障引起的安全事故；也可帮助维修人员快速维修排除绝缘故障，提高绝缘故障排查效率，节省故障处理的人力、物力和时间。
根据本发明的一个方面，提供一种自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其特征在于，所述自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统包括自适应绝缘故障复合诊断预警定位电路、连接电阻故障诊断预警定位电路和接触器触点粘连故障诊断电路中的至少一个电路和一个电压同步采样电路、一个计算控制单元；
所述自适应绝缘故障复合诊断预警定位电路包括第一偏置电阻、第二偏置电阻、第一电子开关、第二电子开关、总正定值电阻、总负定值电阻，其中：第一偏置电阻和第二偏置电阻分别与第一电子开关、第二电子开关串联后再分别与串联电池组的总负接线端和车身地相连接或者与串联电池组的总正接线端和车身地相连接，总正定值电阻、总负定值电阻分别连接在串联电池组的总正接线端和车身地之间和串联电池组的总负接线端和车身地之间，所述电压同步采样电路分别与串联电池组的总负接线端、总正接线端和车身地相连接，所述计算控制单元与电压同步采样电路和两个电子开关相连接；
所述连接电阻故障诊断预警定位电路包括一个电流传感器和在所述电动汽车的高压电路上的适当位置的电压测点，所述计算控制单元通过所述电压同步采样电路与所述电流传感器和这些电压测点相连接；
所述接触器触点粘连故障诊断电路包括第一电压测点对、第二电压测点对和第三电压测点对、第四电压测点对，所述第一电压测点对包括所述串联电池组的总负输出接触器的电池侧接线端及与总正输出接触器的非电池测的接线端，所述第二电压测点对包括所述串联电池组的总正输出接触器的电池侧接线端及与总负输出接触器的非电池侧的接线端，所述第三电压测点对包括总正输出接触器的非电池测的接线端与总负输出接触器的非电池侧的接线端，第四电压测点对包括所述串联电池组的总正输出接触器的电池侧接线端及其总负输出接触器的电池侧接线端，所述计算控制单元通过其电压采样电路与所述第一电压测点、第二电压测点对所涉及的测点相连接，并通过电压同步采样电路与所述第三电压测点、第四电压测点对所涉及的测点相连接；
所述串联电池组的总正接线端和所述总正输出接触器的电池侧接线端、所述串联电池组的总负接线端和所述总负输出接触器的电池侧接线端分别合并为一个接线端，以简化线束和电路。
优选地，所述计算控制单元通过所述电压同步采样电路采样所述串联电池组的总正接线端和所述车身地之间的电压V+、所述串联电池组的总正接线端和所述车身地之间的电压V-，在该两个电压的差值的绝对值超过预设值时判定所述电动汽车的高压电系统发生了绝缘故障，从而实现对绝缘故障的自适应快速诊断。
优选地，所述计算控制单元通过对第一电子开关插入第一偏置电阻，并同步采样所述串联电池组的端电压Va1和串联电池组总负接线端和车身地之间的电压值Vn1直到Vn1稳定后计算出Vn1nrm＝Vn1Vnrm/Va1(其中，Vnrm为所述串联电池组的标称电压)，再通过对第二电子开关插入第二偏置电阻，并同步采样所述串联电池组的端电压Va2和串联电池组总负接线端和车身地之间的电压值Vn2直到Vn2稳定后计算出Vn2nrm＝Vn2Vnrm/Va2，再计算出所述串联电池组的绝缘电阻R0＝(Vn2nrm-Vn1nrm)Rn1Rn2/(Vn1nrmRn2-Vn2nrmRn1)，进而计算出等效电压U＝Vn1nrm(R0+Rn1)/Rn1或U＝Vn2nrm(R0+Rn2)/Rn2，从可插入偏置电阻端的电池组的另一端开始依次计算各单体电池模块的标称电压的累加和直到该累加和与U的差值的绝对值最小，则判定为最后累加进去的单体电池模组处为绝缘最薄弱处，并在R0大于某预设值时判定为电动汽车的高压电系统发生了该预设值对应级别的绝缘故障，从而实现绝缘故障的各级绝缘故障的自适应诊断定位。
优选地，所述计算控制单元利用在最近一段时间内在线识别出的所述绝缘电阻值R0及相邻次识别R0之间的时间t，在线拟合出t与绝缘电阻值R0的变化曲线t＝f(R0)，利用该变化曲线计算出R0达到某级绝缘故障判定的所述预设值所需的时间，从而实现对各级绝缘故障发生剩余时间的预测。
优选地，所述自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统还设置有由所述计算控制单元控制的第三电子开关、第四电子开关，第三电子开关、第四电子开关分别与总正定值电阻、总负定值电阻串联，用于在所述计算控制单元接通第一电子开关或第二电子开关时断开第三电子开关和第四电子开关，以避免总正定值电阻、总负定值电阻对所述绝缘电阻值R0的干扰，从而进一步提高对绝缘电阻值R0的在线识别的可靠性。
优选地，所述计算控制单元通过所述电压同步采样电路采样所述电流传感器输出的电流信号I、所述串联电池组的总正接线端和总负接线端之间的电压V32、所述总负输出接触器的非电池侧的接线端与串联电池组的总负接线端之间的电压V62、所述总正输出接触器的非电池侧的接线端与总负接线端之间的电压V72、所述总正输出接触器的非电池侧的接线端与总负输出接触器的非电池侧的接线端之间的电压V76，分别利用电流差值的绝对值大于预设值的相邻两时刻的所述电压V32的差值的绝对值除以所述电流I的差值的绝对值、所述电压V62的差值的绝对值除以所述电流I的差值的绝对值、所述电压V72的差值的绝对值除以所述电流I的差值的绝对值、所述电压V76的差值的绝对值除以所述电流I的差值的绝对值计算出四个并联等效连接电阻R32、R62、R72和R76,再由RB＝R32、RL＝R76、R9＝R72-R32、R8＝R62计算出所述串联电池组的总内阻RB、所述总正输出接触器的连接电阻R9、所述总负输出接触器的连接电阻R8、总正输出接触器的非电池侧的接线端与总负输出接触器的非电池侧的接线端经负载的高压电路的总连接电阻RL，并当所述RB、R9、R8、RL大于某预设值时判定为电动汽车的高压电系统在相应部分发生了该预设值对应级别的连接电阻故障，从而实现连接电阻故障的各级连接故障的诊断定位。
优选地，所述计算控制单元利用在最近一段时间内在线识别出的所述连接电阻值RB、R9、R8、RL及相邻次识别之间的时间t，分别在线拟合出t与该四个连接电阻值变化曲线，分别利用该四个连接电阻值变化曲线计算出其达到某级连接电阻故障判定的所述预设值所需的时间，从而实现对各处各级连接电阻故障发生剩余时间的预测。
优选地，所述计算控制单元分别通过其电压采样电路采样所述第一电压测点对所涉及测点间的电压V72c和所述第二电压测点对所涉及测点间的电压V3c6，通过所述电压同步采样电路采样第三电压测点对所涉及测点间的电压V76和第四电压测点对所涉及测点间的电压V3c2c；在所述总正输出接触器被控制为断开状态而电压V72c大于一预设值时则判定为所述总正输出接触器发生了触点粘连故障；在所述总负输出接触器被控制为断开状态而电压V3c6大于一预设值时则判定为所述总负输出接触器发生了触点粘连故障；当所述总负输出接触器和所述总正输出接触器均被控制为断开状态而电压V76大于一预设值时则判定为所述总负输出接触器和所述总正输出接触器均发生了触点粘连故障；当所述总负输出接触器和所述总正输出接触器均被控制为接通状态而电压V76与V3c2c的差值的绝对值大于一预设值时则判定为所述总负输出接触器、所述总正输出接触器中至少一个发生了触点粘连故障，并在所述总负输出接触器或总正输出接触器中至少一个被控制为断开状态时再按上述判断进行接触器触点粘连故障的诊断定位；所述计算控制单元还可利用所述总正输出接触器的连接电阻值R9、总负输出接触器的连接电阻值R8，当R9或R8大于预设值时，判定为所述总正输出接触器或所述总正输出接触器发生了触点粘连故障。
优选地，所述接触器触点粘连故障诊断电路的第一电压测点对、第二电压测点对、第三电压测点对和第四电压测点对中的接线端设置在所述电动汽车的高压电路中的不与所述串联电池组直接连接的接触器上，以实现对这些接触器的触点粘连故障的诊断。
优选地，所述第一至第四电子开关均采用光电继电器；所述计算控制单元还设置有CAN通信接口与整车控制器进行CAN总线通信；所述自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统被集成在电池管理系统、高压电安全控制系统或整车控制系统中，形成具有自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测功能的电池管理系统、高压电安全控制系统或整车控制系统。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明实现了对绝缘故障、连接电阻故障等级的诊断定位和预测以及接触器触点粘连故障的诊断定位，从而使整车控制系统、电池管理系统等根据绝缘、连接劣化情况来进行更科学合理的高压电安全管理成为可能，防止了接触器触点粘连引起的高压电系统控制失效和发热的问题；
(2)本发明还有助于在绝缘、连接、接触器触点故障发生后维修人员能快速排除绝缘故障，提高维修作业的效率和降低维修成本，同时也可为相关改进设计提供依据；更使提前排除绝缘、连接故障风险成为了可能；解决了同类技术中绝缘诊断延时过大和对不同车型无法自适应的问题；
(3)本发明填补了现有同类技术的技术空白，有效防止了因高压电系统因绝缘、连接故障时产生巨大短路电流、发热量而引起的火灾、发生的设备及人身伤害，对电动汽车的产业化发展具有重要的意义和作用；
(4)本发明对混合动力汽车、燃料电池汽车甚至储能系统等都是适用的，对串联电池组、串联电容组等也都是适用的。
(5)经测试表明，本实施例所述绝缘预测定位诊断方法具有绝缘电阻检测误差≤2.8％、连接电阻检测误差小于6％、绝缘故障和连接诊断准确、定位和预测准确可靠。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为实施本发明自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统的结构框图。图中，Vi(i＝1,2,3,…,n)串联电池组中单体电池模块i的标称电压。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统包括自适应绝缘故障复合诊断预警定位电路、连接电阻故障诊断预警定位电路和接触器触点粘连故障诊断电路中的至少一个电路和一个电压同步采样电路102、一个计算控制单元101、一个安装这些电路的外壳1。
所述自适应绝缘故障复合诊断预警定位电路包括两个不同阻值的偏置电阻(第一偏置电阻Rn1、第二偏置电阻Rn2)、两个电子开关(第一电子开关K1、第二电子开关K2)、两个相同阻值的定值电阻(总正定值电阻R+、总负定值电阻R-)，其中：第一偏置电阻Rn1和第二偏置电阻Rn2分别与第一电子开关K1、第二电子开关K2串联后再分别与串联电池组的总负接线端2和车身地4相连接或者与串联电池组的总正接线端3和车身地4相连接，总正定值电阻R+、总负定值电阻R-分别连接在串联电池组的总正接线端3和车身地4之间和串联电池组的总负接线端2和车身地4之间，所述电压同步采样电路102分别与串联电池组的总负接线端2、总正接线端3和车身地4相连接，所述计算控制单元101与电压同步采样电路102和第一电子开关K1、第二电子开关K2相连接。
所述连接电阻故障诊断预警定位电路包括一个电流传感器5和在所述电动汽车的高压电路上的适当位置的电压测点，所述计算控制单元101通过所述电压同步采样电路102与所述电流传感器5和这些电压测点相连接。如所述电压测点包括所述串联电池组的总负接线端2及与其相连接的总负输出接触器8的非电池侧的接线端6、所述串联电池组的总正接线端3及与其相连接的总正输出接触器9的非电池侧的接线端7。
所述接触器触点粘连故障诊断电路包括第一电压测点对、第二电压测点对和第三电压测点对、第四电压测点对，所述第一电压测点对包括所述串联电池组的总负输出接触器8的电池侧接线端2c及与总正输出接触器9的非电池测的接线端7，所述第二电压测点对包括所述串联电池组的总正输出接触器9的电池侧接线端3c及与总负输出接触器8的非电池侧的接线端6，所述第三电压测点对包括总正输出接触器9的非电池测的接线端7与总负输出接触器8的非电池侧的接线端6，第四电压测点对包括所述串联电池组的总正输出接触器9的电池侧接线端3c及其总负输出接触器8的电池侧接线端2c，所述计算控制单元101通过其电压采样电路与所述第一电压测点、第二电压测点对所涉及的测点相连接，并通过电压同步采样电路102与所述第三电压测点、第四电压测点对所涉及的测点相连接。
所述计算控制单元101通过所述电压同步采样电路102采样所述串联电池组的总正接线端3和所述车身地4之间的电压V+、所述串联电池组的总正接线端3和所述车身地4之间的电压V-，在该两个电压的差值的绝对值超过预设值时判定所述电动汽车的高压电系统发生了绝缘故障，从而实现对绝缘故障的自适应快速诊断。
所述计算控制单元101通过对第一电子开关K1插入第一偏置电阻Rn1，并同步采样所述串联电池组的端电压Va1和串联电池组总负接线端和车身地之间(或串联电池组总负接线端和车身地之间)的电压值Vn1直到Vn1稳定后计算出Vn1nrm＝Vn1Vnrm/Va1(其中，Vnrm为所述串联电池组的标称电压)，再通过对第二电子开关K2插入第二偏置电阻Rn2，并同步采样所述串联电池组的端电压Va2和串联电池组总负接线端和车身地之间(或串联电池组总负接线端和车身地之间)的电压值Vn2直到Vn2稳定后计算出Vn2nrm＝Vn2Vnrm/Va2，再计算出所述串联电池组的绝缘电阻R0＝(Vn2nrm-Vn1nrm)Rn1Rn2/(Vn1nrmRn2-Vn2nrmRn1)，进而计算出等效电压U＝Vn1nrm(R0+Rn1)/Rn1或U＝Vn2nrm(R0+Rn2)/Rn2，从可插入偏置电阻端的电池组的另一端开始依次计算各单体电池模块的标称电压的累加和直到该累加和与U的差值的绝对值最小，则判定为最后累加进去的单体电池模组处为绝缘最薄弱处，并在R0大于某预设值时判定为电动汽车的高压电系统发生了该预设值对应级别的绝缘故障，从而实现绝缘故障的各级绝缘故障的自适应诊断定位。
所述计算控制单元101利用在最近一段时间内在线识别出的所述绝缘电阻值R0及相邻次识别R0之间的时间t，在线拟合出t与绝缘电阻值R0的变化曲线t＝f(R0)，利用该变化曲线计算出R0达到某级绝缘故障判定的所述预设值所需的时间，从而实现对各级绝缘故障发生剩余时间的预测。
所述自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，还设置有由所述计算控制单元101控制的第三电子开关、第四电子开关，第三电子开关、第四电子开关分别与总正定值电阻R+、总负定值电阻R-串联，用于在所述计算控制单元101接通第一电子开关K1或第二电子开关K2时断开第三电子开关和第四电子开关，以避免总正定值电阻R+、总负定值电阻R-对所述绝缘电阻值R0的干扰，从而进一步提高对绝缘电阻值R0的在线识别的可靠性。
所述计算控制单元101通过所述电压同步采样电路102采样所述电流传感器5输出的电流信号I、所述串联电池组的总正接线端3和总负接线端2之间的电压V32、所述总负输出接触器8的非电池侧的接线端6与串联电池组的总负接线端2之间的电压V62、所述总正输出接触器9的非电池侧的接线端7与总负接线端2之间的电压V72、所述总正输出接触器9的非电池侧的接线端7与总负输出接触器8的非电池侧的接线端6之间的电压V76，分别利用电流差值的绝对值大于预设值的相邻两时刻的所述电压V32的差值的绝对值除以所述电流I的差值的绝对值、所述电压V62的差值的绝对值除以所述电流I的差值的绝对值、所述电压V72的差值的绝对值除以所述电流I的差值的绝对值、所述电压V76的差值的绝对值除以所述电流I的差值的绝对值计算出四个并联等效连接电阻R32、R62、R72和R76,再由RB＝R32、RL＝R76、R9＝R72-R32、R8＝R62计算出所述串联电池组的总内阻RB、所述总正输出接触器9的连接电阻R9、所述总负输出接触器8的连接电阻R8、总正输出接触器9的非电池侧的接线端7与总负输出接触器8的非电池侧的接线端6经负载的高压电路的总连接电阻RL，并当所述RB、R9、R8、RL大于某预设值时判定为电动汽车的高压电系统在相应部分发生了该预设值对应级别的连接电阻故障，从而实现连接电阻故障的各级连接故障的诊断定位。
所述计算控制单元101利用在最近一段时间内在线识别出的所述连接电阻值RB、R9、R8、RL及相邻次识别之间的时间t，分别在线拟合出t与该四个连接电阻值变化曲线，分别利用该四个连接电阻值变化曲线计算出其达到某级连接电阻故障判定的所述预设值所需的时间，从而实现对各处各级连接电阻故障发生剩余时间的预测。
所述计算控制单元101分别通过其电压采样电路采样所述第一电压测点对所涉及测点间的电压V72c和所述第二电压测点对所涉及测点间的电压V3c6，通过所述电压同步采样电路102采样第三电压测点对所涉及测点间的电压V76和第四电压测点对所涉及测点间的电压V3c2c；在所述总正输出接触器9被控制为断开状态而电压V72c大于一预设值时则判定为所述总正输出接触器9发生了触点粘连故障；在所述总负输出接触器8被控制为断开状态而电压V3c6大于一预设值时则判定为所述总负输出接触器8发生了触点粘连故障；当所述总负输出接触器8和所述总正输出接触器9均被控制为断开状态而电压V76大于一预设值时则判定为所述总负输出接触器8和所述总正输出接触器9均发生了触点粘连故障；当所述总负输出接触器8和所述总正输出接触器9均被控制为接通状态而电压V76与V3c2c的差值的绝对值大于一预设值时则判定为所述总负输出接触器8、所述总正输出接触器9中至少一个发生了触点粘连故障，并在所述总负输出接触器8或总正输出接触器9中至少一个被控制为断开状态时再按上述判断进行接触器触点粘连故障的诊断定位。
所述计算控制单元101利用所述总正输出接触器9的连接电阻值R9、总负输出接触器8的连接电阻值R8，当R9或R8大于预设值时，判定为所述总正输出接触器9或所述总正输出接触器8发生了触点粘连故障。
所述串联电池组的总正接线端3和所述总正输出接触器9的电池侧接线端3c、所述串联电池组的总负接线端2和所述总负输出接触器8的电池侧接线端2c分别合并为一个接线端，以简化线束和电路。
所述接触器触点粘连故障诊断电路的第一电压测点对、第二电压测点对、第三电压测点对和第四电压测点对中的接线端7和电池侧接线端3c(或6和2C)设置在所述电动汽车的高压电路中的不与所述串联电池组直接连接的接触器上，以实现对这些接触器的触点粘连故障的诊断。
所述第一至第四电子开关均采用光电继电器。
所述计算控制单元101还设置有CAN通信接口与整车控制器进行CAN总线通信。
所述自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统被集成在电池管理系统、高压电安全控制系统或整车控制系统中，形成具有自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测功能的电池管理系统、高压电安全控制系统或整车控制系统。
本实施例实现了对绝缘故障、连接电阻故障等级的诊断定位和预测以及接触器触点粘连故障的诊断定位，从而使整车控制系统、电池管理系统等根据绝缘、连接劣化情况来进行更科学合理的高压电安全管理成为可能，防止了接触器触点粘连引起的高压电系统控制失效和发热的问题；还有助于在绝缘、连接、接触器触点故障发生后维修人员能快速排除绝缘故障，提高维修作业的效率和降低维修成本，同时也可为相关改进设计提供依据；更使提前排除绝缘、连接故障风险成为了可能；解决了同类技术中绝缘诊断延时过大和对不同车型无法自适应的问题；填补了现有同类技术的技术空白，有效防止了因高压电系统因绝缘、连接故障时产生巨大短路电流、发热量而引起的火灾、发生的设备及人身伤害，对电动汽车的产业化发展具有重要的意义和作用；对混合动力汽车、燃料电池汽车甚至储能系统等都是适用的，对串联电池组、串联电容组等也都是适用的。经测试表明，本实施例所述绝缘预测定位诊断方法具有绝缘电阻检测误差≤2.8％、连接电阻检测误差小于6％、绝缘故障和连接诊断准确、定位和预测准确可靠。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其特征在于，所述自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统包括自适应绝缘故障复合诊断预警定位电路、连接电阻故障诊断预警定位电路和接触器触点粘连故障诊断电路中的至少一个电路和一个电压同步采样电路、一个计算控制单元；
所述自适应绝缘故障复合诊断预警定位电路包括第一偏置电阻、第二偏置电阻、第一电子开关、第二电子开关、总正定值电阻、总负定值电阻，其中：第一偏置电阻和第二偏置电阻分别与第一电子开关、第二电子开关串联后再分别与串联电池组的总负接线端和车身地相连接或者与串联电池组的总正接线端和车身地相连接，总正定值电阻、总负定值电阻分别连接在串联电池组的总正接线端和车身地之间和串联电池组的总负接线端和车身地之间，所述电压同步采样电路分别与串联电池组的总负接线端、总正接线端和车身地相连接，所述计算控制单元与电压同步采样电路和两个电子开关相连接；
所述连接电阻故障诊断预警定位电路包括一个电流传感器和在所述电动汽车的高压电路上的适当位置的电压测点，所述计算控制单元通过所述电压同步采样电路与所述电流传感器和这些电压测点相连接；
所述接触器触点粘连故障诊断电路包括第一电压测点对、第二电压测点对和第三电压测点对、第四电压测点对，所述第一电压测点对包括所述串联电池组的总负输出接触器的电池侧接线端及与总正输出接触器的非电池测的接线端，所述第二电压测点对包括所述串联电池组的总正输出接触器的电池侧接线端及与总负输出接触器的非电池侧的接线端，所述第三电压测点对包括总正输出接触器的非电池测的接线端与总负输出接触器的非电池侧的接线端，第四电压测点对包括所述串联电池组的总正输出接触器的电池侧接线端及其总负输出接触器的电池侧接线端，所述计算控制单元通过其电压采样电路与所述第一电压测点、第二电压测点对所涉及的测点相连接，并通过电压同步采样电路与所述第三电压测点、第四电压测点对所涉及的测点相连接；
所述串联电池组的总正接线端和所述总正输出接触器的电池侧接线端、所述串联电池组的总负接线端和所述总负输出接触器的电池侧接线端分别合并为一个接线端，以简化线束和电路。
2.根据权利要求1所述的自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其特征在于，所述计算控制单元通过所述电压同步采样电路采样所述串联电池组的总正接线端和所述车身地之间的电压V+、所述串联电池组的总正接线端和所述车身地之间的电压V-，在该两个电压的差值的绝对值超过预设值时判定所述电动汽车的高压电系统发生了绝缘故障，从而实现对绝缘故障的自适应快速诊断。
3.根据权利要求1所述的自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其特征在于，所述计算控制单元通过对第一电子开关插入第一偏置电阻，并同步采样所述串联电池组的端电压Va1和串联电池组总负接线端和车身地之间的电压值Vn1直到Vn1稳定后计算出Vn1nrm＝Vn1Vnrm/Va1(其中，Vnrm为所述串联电池组的标称电压)，再通过对第二电子开关插入第二偏置电阻，并同步采样所述串联电池组的端电压Va2和串联电池组总负接线端和车身地之间的电压值Vn2直到Vn2稳定后计算出Vn2nrm＝Vn2Vnrm/Va2，再计算出所述串联电池组的绝缘电阻R0＝(Vn2nrm-Vn1nrm)Rn1Rn2/(Vn1nrmRn2-Vn2nrmRn1)，进而计算出等效电压U＝Vn1nrm(R0+Rn1)/Rn1或U＝Vn2nrm(R0+Rn2)/Rn2，从可插入偏置电阻端的电池组的另一端开始依次计算各单体电池模块的标称电压的累加和直到该累加和与U的差值的绝对值最小，则判定为最后累加进去的单体电池模组处为绝缘最薄弱处，并在R0大于某预设值时判定为电动汽车的高压电系统发生了该预设值对应级别的绝缘故障，从而实现绝缘故障的各级绝缘故障的自适应诊断定位。
4.根据权利要求1所述的自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其特征在于，所述计算控制单元利用在最近一段时间内在线识别出的所述绝缘电阻值R0及相邻次识别R0之间的时间t，在线拟合出t与绝缘电阻值R0的变化曲线t＝f(R0)，利用该变化曲线计算出R0达到某级绝缘故障判定的所述预设值所需的时间，从而实现对各级绝缘故障发生剩余时间的预测。
5.根据权利要求1所述的自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其特征在于，所述自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统还设置有由所述计算控制单元控制的第三电子开关、第四电子开关，第三电子开关、第四电子开关分别与总正定值电阻、总负定值电阻串联，用于在所述计算控制单元接通第一电子开关或第二电子开关时断开第三电子开关和第四电子开关，以避免总正定值电阻、总负定值电阻对所述绝缘电阻值的干扰，从而进一步提高对绝缘电阻值R0的在线识别的可靠性。
6.根据权利要求5所述的自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其特征在于，所述计算控制单元通过所述电压同步采样电路采样所述电流传感器输出的电流信号I、所述串联电池组的总正接线端和总负接线端之间的电压V32、所述总负输出接触器的非电池侧的接线端与串联电池组的总负接线端之间的电压V62、所述总正输出接触器的非电池侧的接线端与总负接线端之间的电压V72、所述总正输出接触器的非电池侧的接线端与总负输出接触器的非电池侧的接线端之间的电压V76，分别利用电流差值的绝对值大于预设值的相邻两时刻的所述电压V32的差值的绝对值除以所述电流I的差值的绝对值、所述电压V62的差值的绝对值除以所述电流I的差值的绝对值、所述电压V72的差值的绝对值除以所述电流I的差值的绝对值、所述电压V76的差值的绝对值除以所述电流I的差值的绝对值计算出四个并联等效连接电阻R32、R62、R72和R76,再由RB＝R32、RL＝R76、R9＝R72-R32、R8＝R62计算出所述串联电池组的总内阻RB、所述总正输出接触器的连接电阻R9、所述总负输出接触器的连接电阻R8、总正输出接触器的非电池侧的接线端与总负输出接触器的非电池侧的接线端经负载的高压电路的总连接电阻RL，并当所述RB、R9、R8、RL大于某预设值时判定为电动汽车的高压电系统在相应部分发生了该预设值对应级别的连接电阻故障，从而实现连接电阻故障的各级连接故障的诊断定位。
7.根据权利要求6所述的自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其特征在于，所述计算控制单元利用在最近一段时间内在线识别出的所述连接电阻值RB、R9、R8、RL及相邻次识别之间的时间t，分别在线拟合出t与该四个连接电阻值变化曲线，分别利用该四个连接电阻值变化曲线计算出其达到某级连接电阻故障判定的所述预设值所需的时间，从而实现对各处各级连接电阻故障发生剩余时间的预测。
8.根据权利要求7所述的自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其特征在于，所述计算控制单元分别通过其电压采样电路采样所述第一电压测点对所涉及测点间的电压V72c和所述第二电压测点对所涉及测点间的电压V3c6，通过所述电压同步采样电路采样第三电压测点对所涉及测点间的电压V76和第四电压测点对所涉及测点间的电压V3c2c；在所述总正输出接触器被控制为断开状态而电压V72c大于一预设值时则判定为所述总正输出接触器发生了触点粘连故障；在所述总负输出接触器被控制为断开状态而电压V3c6大于一预设值时则判定为所述总负输出接触器发生了触点粘连故障；当所述总负输出接触器和所述总正输出接触器均被控制为断开状态而电压V76大于一预设值时则判定为所述总负输出接触器和所述总正输出接触器均发生了触点粘连故障；当所述总负输出接触器和所述总正输出接触器均被控制为接通状态而电压V76与V3c2c的差值的绝对值大于一预设值时则判定为所述总负输出接触器、所述总正输出接触器中至少一个发生了触点粘连故障，并在所述总负输出接触器或总正输出接触器中至少一个被控制为断开状态时再按上述判断进行接触器触点粘连故障的诊断定位；所述计算控制单元还可利用所述总正输出接触器的连接电阻值R9、总负输出接触器的连接电阻值R8，当R9或R8大于预设值时，判定为所述总正输出接触器或所述总正输出接触器发生了触点粘连故障。
9.根据权利要求8所述的自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其特征在于，所述接触器触点粘连故障诊断电路的第一电压测点对、第二电压测点对、第三电压测点对和第四电压测点对中的接线端设置在所述电动汽车的高压电路中的不与所述串联电池组直接连接的接触器上，以实现对这些接触器的触点粘连故障的诊断。
10.根据权利要求9所述的自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其特征在于，所述第一至第四电子开关均采用光电继电器；所述计算控制单元还设置有CAN通信接口与整车控制器进行CAN总线通信；所述自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统被集成在电池管理系统、高压电安全控制系统或整车控制系统中，形成具有自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测功能的电池管理系统、高压电安全控制系统或整车控制系统。
CN201510759558.2A 2015-11-09 2015-11-09 自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统 Active CN105572540B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510759558.2A CN105572540B (zh) 2015-11-09 2015-11-09 自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510759558.2A CN105572540B (zh) 2015-11-09 2015-11-09 自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105572540A true CN105572540A (zh) 2016-05-11
CN105572540B CN105572540B (zh) 2019-07-05

Family

ID=55882897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510759558.2A Active CN105572540B (zh) 2015-11-09 2015-11-09 自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105572540B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106443545A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 西安电子科技大学 一种纯电动汽车电池管理系统故障诊断与定位系统及方法
CN106546916A (zh) * 2016-10-28 2017-03-29 深圳市科列技术股份有限公司 一种动力电池高压继电器故障诊断电路及诊断方法
CN109661588A (zh) * 2016-08-30 2019-04-19 松下知识产权经营株式会社 管理装置以及蓄电系统
CN110696619A (zh) * 2018-07-09 2020-01-17 宝沃汽车（中国）有限公司 混合动力电车的绝缘监测方法、装置以及混合动力电车
CN111026008A (zh) * 2019-12-16 2020-04-17 上海宏力达信息技术股份有限公司 一种基于蚁群算法的智能开关抢修方法及系统
CN113306397A (zh) * 2020-02-26 2021-08-27 郑州宇通客车股份有限公司 一种电池系统的绝缘失效定位方法、系统及新能源汽车
CN113408899A (zh) * 2017-12-05 2021-09-17 北京绪水互联科技有限公司 设备的剩余应急维修时间的预警点检测方法、预警方法、及预警系统
CN114035108A (zh) * 2021-10-25 2022-02-11 深圳市道通科技股份有限公司 一种漏电诊断装置及方法
CN116494769A (zh) * 2023-06-29 2023-07-28 岚图汽车科技有限公司 一种车辆绝缘异常预测方法、装置、设备和介质

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101794998A (zh) * 2010-02-05 2010-08-04 湖南大学 基于多机电力系统单一发电机电磁功率简洁表达方式的暂态稳定在线分析方法
CN101799365A (zh) * 2008-12-23 2010-08-11 巴西航空有限公司 飞行器气动控制阀的性能监测和预报
CN102426319A (zh) * 2011-09-16 2012-04-25 天津市松正电动汽车技术股份有限公司 直流供电系统接触器粘连检测装置、方法及电动车辆
CN102508038A (zh) * 2011-10-18 2012-06-20 上海恒动汽车电池有限公司 一种电动汽车用动力电池绝缘检测系统和方法
KR101211118B1 (ko) * 2012-09-24 2012-12-11 주식회사프로컴시스템 전력계통 상태 감시장치 관리 시스템 및 방법
CN102890237A (zh) * 2012-09-27 2013-01-23 潍柴动力股份有限公司 一种高压直流接触器主触点故障的检测方法及装置
KR101265548B1 (ko) * 2011-06-14 2013-05-20 (주)엠파워 전력 케이블 감시 및 관리 시스템
CN203805713U (zh) * 2014-02-27 2014-09-03 长城汽车股份有限公司 电动汽车碰撞紧急切断系统
CN104848885A (zh) * 2015-06-04 2015-08-19 北京金控自动化技术有限公司 一种对设备未来故障时间点进行预测的方法
CN205229379U (zh) * 2015-11-09 2016-05-11 上海凌翼动力科技有限公司 自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101799365A (zh) * 2008-12-23 2010-08-11 巴西航空有限公司 飞行器气动控制阀的性能监测和预报
CN101794998A (zh) * 2010-02-05 2010-08-04 湖南大学 基于多机电力系统单一发电机电磁功率简洁表达方式的暂态稳定在线分析方法
KR101265548B1 (ko) * 2011-06-14 2013-05-20 (주)엠파워 전력 케이블 감시 및 관리 시스템
CN102426319A (zh) * 2011-09-16 2012-04-25 天津市松正电动汽车技术股份有限公司 直流供电系统接触器粘连检测装置、方法及电动车辆
CN102508038A (zh) * 2011-10-18 2012-06-20 上海恒动汽车电池有限公司 一种电动汽车用动力电池绝缘检测系统和方法
KR101211118B1 (ko) * 2012-09-24 2012-12-11 주식회사프로컴시스템 전력계통 상태 감시장치 관리 시스템 및 방법
CN102890237A (zh) * 2012-09-27 2013-01-23 潍柴动力股份有限公司 一种高压直流接触器主触点故障的检测方法及装置
CN203805713U (zh) * 2014-02-27 2014-09-03 长城汽车股份有限公司 电动汽车碰撞紧急切断系统
CN104848885A (zh) * 2015-06-04 2015-08-19 北京金控自动化技术有限公司 一种对设备未来故障时间点进行预测的方法
CN205229379U (zh) * 2015-11-09 2016-05-11 上海凌翼动力科技有限公司 自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109661588A (zh) * 2016-08-30 2019-04-19 松下知识产权经营株式会社 管理装置以及蓄电系统
CN106443545A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 西安电子科技大学 一种纯电动汽车电池管理系统故障诊断与定位系统及方法
CN106443545B (zh) * 2016-10-14 2021-07-23 西安电子科技大学 一种纯电动汽车电池管理系统故障诊断与定位系统及方法
CN106546916A (zh) * 2016-10-28 2017-03-29 深圳市科列技术股份有限公司 一种动力电池高压继电器故障诊断电路及诊断方法
CN106546916B (zh) * 2016-10-28 2023-09-15 深圳市科列技术股份有限公司 一种动力电池高压继电器故障诊断电路及诊断方法
CN113408899A (zh) * 2017-12-05 2021-09-17 北京绪水互联科技有限公司 设备的剩余应急维修时间的预警点检测方法、预警方法、及预警系统
CN110696619A (zh) * 2018-07-09 2020-01-17 宝沃汽车（中国）有限公司 混合动力电车的绝缘监测方法、装置以及混合动力电车
CN111026008A (zh) * 2019-12-16 2020-04-17 上海宏力达信息技术股份有限公司 一种基于蚁群算法的智能开关抢修方法及系统
CN113306397A (zh) * 2020-02-26 2021-08-27 郑州宇通客车股份有限公司 一种电池系统的绝缘失效定位方法、系统及新能源汽车
CN113306397B (zh) * 2020-02-26 2023-04-07 宇通客车股份有限公司 一种电池系统的绝缘失效定位方法、系统及新能源汽车
CN114035108A (zh) * 2021-10-25 2022-02-11 深圳市道通科技股份有限公司 一种漏电诊断装置及方法
CN116494769A (zh) * 2023-06-29 2023-07-28 岚图汽车科技有限公司 一种车辆绝缘异常预测方法、装置、设备和介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN105572540B (zh) 2019-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN205229379U (zh) 自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统
CN105572540A (zh) 自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统
CN101025436B (zh) 用于电动汽车的高压电安全监测装置
US11085960B2 (en) Insulation detection method
US11091039B2 (en) Bus leakage resistance estimation for electrical isolation testing and diagnostics
CN105717404B (zh) 动力电池系统绝缘故障检测方法及装置
CN105137336B (zh) 检测电动汽车高压继电器故障的诊断方法
CN102511009B (zh) 用于诊断切断和连接电池和车载电力网的设备操作的方法
US9217765B2 (en) Method and system for isolating voltage sensor and contactor faults in an electrical system
CN104391241A (zh) 一种动力电池高压继电器状态检测电路及其方法
US20140339892A1 (en) Disconnection unit for disconnecting a battery from a power system and a motor vehicle having a lithium-ion battery
CN204956144U (zh) 一种燃料电池大巴车的高压动力配电系统
CN105196877A (zh) 电动汽车高压电系统健康状态诊断预警电路及方法
CN205632165U (zh) 一种动力电池的增程系统
DE102014202504A1 (de) Trenneinheit zur galvanischen Trennung des Leistungsstromkreises zwischen einer Spannungsquelle und einer Verbrauchereinrichtung sowie Batteriesystem mit einer solchen Trenneinheit
CN109917186A (zh) 一种车辆高压直流系统绝缘监测装置及监测方法
CN110488167A (zh) 一种带接触器粘连判断的纯电动汽车绝缘检测系统及方法
CN108199099A (zh) 一种电池保护装置及其控制方法
CN105329190A (zh) 一种电动汽车高压配电盒
CN207481815U (zh) 电动汽车高压上下电系统
CN107490767A (zh) 电池包的绝缘检测方法、系统及车辆
CN204462334U (zh) 一种应用于高压电池接触器的故障检测设备
CN110763990A (zh) 一种新能源汽车中继电器的诊断方法
CN105137194A (zh) 汽车高压电路连接电阻故障预测定位诊断电路及方法
CN205038293U (zh) 一种电动汽车绝缘监测系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant