CN110632524A - 电池组绝缘检测系统、电池组系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池组绝缘检测系统、电池组系统及工作方法，本电池组绝缘检测系统包括：处理器模块、与所述处理器模块电性相连的绝缘控制电路、漏电流信号检测电路和CAN隔离模块；所述处理器模块适于控制绝缘控制电路导通，以使电池组和电池组箱体相连形成漏电流信号，所述漏电流信号检测电路适于检测该漏电流信号，并发送至所述处理器模块，即若漏电流信号在绝缘合格阈值内，则判断电池组与电池组箱体绝缘良好；所述处理器模块还适于通过CAN隔离模块将电池组与电池组箱体绝缘状态发送至外接设备；本发明通过监测电池组对电池组箱体的绝缘性能，能迅速定位电池组故障极，方便检修，并通过CAN隔离模块能够进行移植在任何需要绝缘检测设备上进行工作。

Description

电池组绝缘检测系统、电池组系统及工作方法

技术领域

本发明涉及一种电池组绝缘检测领域，尤其涉及一种电池组绝缘检测系统、电池组系统及工作方法。

背景技术

随着电动汽车行业的飞速发展，电池组绝缘性能逐渐成为人们重点考虑的问题，电池组使用的直流高压已远超过人体所能承受的安全电压，为避免触电危险，必须确保电池组的机壳绝缘性能良好，为此引入绝缘性检测，增强电池组对外连接电路的安全性和可靠性。

目前对电池组进行绝缘检测主要是进行绝缘电阻测量，一类是交流信号注入法，另一类是外接电阻法。交流信号注入法是指给电池组正负极之间注入一定频率的低压交流信号，通过测量系统反馈，获得系统的绝缘电阻；外接电阻法是指在电池组正负极之间接入一系列电阻，利用电路设置开关的通断，可以获取两个状态下电阻上的电压值，通过列出电路状态方程，两个方程联立得出电池组正极对地和负极对地的电阻值，由此判断电池组正负极对地绝缘状态。

交流信号注入法中的测试信号在系统中易形成波纹干扰，影响系统正常运行；外接电阻法需测量多组电压电流数据，并联立方程进行求解，整体计算过程较复杂。

因此，亟需开发一种新的电池组绝缘检测系统、电池组系统及工作方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池组绝缘检测系统、电池组系统及工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池组绝缘检测系统，其包括：处理器模块、与所述处理器模块电性相连的绝缘控制电路、漏电流信号检测电路和CAN隔离模块；其中所述绝缘控制电路与电池组电性相连；所述漏电流信号检测电路连接电池组箱体；所述处理器模块适于控制绝缘控制电路导通，以使电池组和电池组箱体相连形成漏电流信号，所述漏电流信号检测电路适于检测该漏电流信号，并发送至所述处理器模块，即若漏电流信号在绝缘合格阈值内，则判断电池组与电池组箱体绝缘良好；以及若漏电流信号超出绝缘合格阈值，则判断电池组与电池组箱体绝缘不合格；所述处理器模块还适于通过CAN隔离模块将电池组与电池组箱体绝缘状态发送至外接设备。

进一步，所述绝缘控制电路包括：连接电池组正极的正极控制电路；所述漏电流信号检测电路包括：连接电池组箱体的正极分压反馈电路；所述处理器模块适于控制正极控制电路导通，以使电池组正极和电池组箱体相连形成漏电流信号，所述正极分压反馈电路适于检测漏电流信号，并发送至所述处理器模块，即若漏电流信号在绝缘合格阈值内，则判断电池组正极与电池组箱体绝缘良好；以及若漏电流信号超出绝缘合格阈值，则判断电池组正极与电池组箱体绝缘不合格。

进一步，所述绝缘控制电路包括：连接电池组负极的负极控制电路；所述漏电流信号检测电路包括：连接电池组箱体的负极分压反馈电路；所述处理器模块适于控制负极控制电路导通，以使电池组负极和电池组箱体相连形成漏电流信号，所述负极分压反馈电路适于检测漏电流信号，并发送至所述处理器模块，即若漏电流信号在绝缘合格阈值内，则判断电池组负极与电池组箱体绝缘良好；以及若漏电流信号超出绝缘合格阈值，则判断电池组负极与电池组箱体绝缘不合格。

进一步，所述正极控制电路包括：与所述处理器模块电性相连的正极驱动三极管，和连接电池组正极的正极光控MOS管；所述处理器模块适于控制正极驱动三极管导通，即所述正极光控MOS管被导通，以使电池组正极通过正极光控MOS管向正极分压反馈电路输出电压。

进一步，所述正极分压反馈电路包括：正极调压芯片和与所述处理器模块电性相连的正极光耦；所述正极调压芯片适于连接正极光控MOS管；所述正极调压芯片适于连接电池组箱体；电池组正极的输出电压流向电池组箱体产生漏电流信号，漏电流信号经过正极调压芯片进行调压后通过正极光耦发送至所述处理器模块。

进一步，所述负极控制电路包括：与所述处理器模块电性相连的负极驱动三极管，和连接电池组负极的负极光控MOS管；所述处理器模块适于控制负极驱动三极管导通，即所述负极光控MOS管被导通，以使电池组负极通过负极光控MOS管向负极分压反馈电路输出电压。

进一步，所述负极分压反馈电路包括：负极调压芯片和与所述处理器模块电性相连的负极光耦；所述负极调压芯片适于连接负极光控MOS管；所述负极调压芯片适于连接电池组箱体；电池组负极的输出电压流向电池组箱体产生漏电流信号，漏电流信号经过负极调压芯片进行调压后通过负极光耦发送至所述处理器模块。

进一步，所述处理器模块适于通过CAN隔离模块将电池组与电池组箱体的绝缘状态发送至电池组控制系统。

另一方面，本发明提供一种电池组系统，其包括：如上述的电池组绝缘检测系统进行工作。

第三方面，本发明提供一种电池组绝缘检测系统的工作方法，其包括：处理器模块、与所述处理器模块电性相连的绝缘控制电路、漏电流信号检测电路和CAN隔离模块；其中所述绝缘控制电路与电池组电性相连；所述漏电流信号检测电路连接电池组箱体；由所述处理器模块控制绝缘控制电路导通，以使电池组和电池组箱体相连形成漏电流信号，并通过所述漏电流信号检测电路对漏电流信号进行检测以发送至所述处理器模块，即若漏电流信号在绝缘合格阈值内，则判断电池组与电池组箱体绝缘良好；以及若漏电流信号超出绝缘合格阈值，则判断电池组与电池组箱体绝缘不合格；通过所述处理器模块将电池组与电池组箱体绝缘状态经CAN隔离模块发送至外接设备。

本发明的有益效果是，本发明通过实时监测电池组正极或负极对电池组箱体顶层和底层的绝缘性能，能迅速定位电池组故障极，方便检修。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的电池组绝缘检测系统的电路图。

图中：正极调压芯片U1、负极调压芯片U2、正极光耦U3、负极光耦U4、正极光控MOS管Q1、负极光控MOS管Q2、正极驱动三极管Q3、负极驱动三极管Q4。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

图1是本发明的电池组绝缘检测系统的电路图。

在本实施例中，如图1所示，本实施例提供了一种电池组绝缘检测系统，其包括：处理器模块、与所述处理器模块电性相连的绝缘控制电路、漏电流信号检测电路和CAN隔离模块；其中所述绝缘控制电路与电池组电性相连；所述漏电流信号检测电路连接电池组箱体；所述处理器模块适于控制绝缘控制电路导通，以使电池组和电池组箱体相连形成漏电流信号，所述漏电流信号检测电路适于检测该漏电流信号，并发送至所述处理器模块，即若漏电流信号在绝缘合格阈值内，则判断电池组与电池组箱体绝缘良好；以及若漏电流信号超出绝缘合格阈值，则判断电池组与电池组箱体绝缘不合格；所述处理器模块还适于通过CAN隔离模块将电池组与电池组箱体绝缘状态发送至外接设备。

在本实施例中，外接设备可以是电池组控制系统、绝缘检测装置、需保持绝缘状态进行工作的设备，通过CAN隔离模块可以实现电路移植，增强了兼容性，并且选用CAN隔离模块还加强了系统的抗干扰能力。

在本实施例中，本实施例通过实时监测电池组正极或负极对电池组箱体顶层和底层的绝缘性能，能迅速定位电池组故障极，方便检修。

在本实施例中，作为一种可选实施方式，通过分别从电池组箱体顶层和底层引出导线以接入漏电流信号检测电路，通过循环控制电池组的正极和负极的接入和断开，来迅速检测电池组箱体外壳的绝缘状态。

在本实施例中，请参阅图1，电池组箱体的顶层和底层分别引出导线连接接口J1和接口J2。

为了判断电池组正极与电池组箱体绝缘性能，所述绝缘控制电路包括：连接电池组正极的正极控制电路；所述漏电流信号检测电路包括：连接电池组箱体的正极分压反馈电路；所述处理器模块适于控制正极控制电路导通，以使电池组正极和电池组箱体相连形成漏电流信号，所述正极分压反馈电路适于检测漏电流信号，并发送至所述处理器模块，即若漏电流信号在绝缘合格阈值内，则判断电池组正极与电池组箱体绝缘良好；以及若漏电流信号超出绝缘合格阈值，则判断电池组正极与电池组箱体绝缘不合格。

为了判断电池组负极与电池组箱体绝缘性能，

所述绝缘控制电路包括：连接电池组负极的负极控制电路；所述漏电流信号检测电路包括：连接电池组箱体的负极分压反馈电路；所述处理器模块适于控制负极控制电路导通，以使电池组负极和电池组箱体相连形成漏电流信号，所述负极分压反馈电路适于检测漏电流信号，并发送至所述处理器模块，即若漏电流信号在绝缘合格阈值内，则判断电池组负极与电池组箱体绝缘良好；以及若漏电流信号超出绝缘合格阈值，则判断电池组负极与电池组箱体绝缘不合格。

为了电池组正极能够向正极分压反馈电路输出电压，所述正极控制电路包括：与所述处理器模块电性相连的正极驱动三极管Q3，和连接电池组正极的正极光控MOS管Q1；所述处理器模块适于控制正极驱动三极管Q3导通，即所述正极光控MOS管Q1被导通，以使电池组正极通过正极光控MOS管Q1向正极分压反馈电路输出电压。

在本实施例中，请参阅图1，作为一种可选实施方式，所述正极控制电路包括：分压电阻R1、分压电阻R2、正极光控MOS管Q1、限流保护电阻R9、限流保护电阻R11、正极驱动三极管Q3；分压电阻R1、分压电阻R2选用功率较大的贴片电阻，即可应对电池组较大电压，又可节省板卡空间；正极光控MOS管Q1可以采用但不限于是 Panasonic生产的AQV258，该芯片I/O隔离电压高达1500V，采用SOP6封装，体积小；限流保护电阻R9和限流保护电阻R11选用小功率贴片电阻，如0603封装100欧姆；正极驱动三极管Q3可以选用但不限于是Philips生产的BCX70，采用SOT23封装。

为了检测电池组箱体顶层漏电流信号，所述正极分压反馈电路包括：正极调压芯片U1和与所述处理器模块电性相连的正极光耦U3；所述正极调压芯片U1适于连接正极光控MOS管Q1；所述正极调压芯片U1适于连接电池组箱体；电池组正极的输出电压流向电池组箱体产生漏电流信号，漏电流信号经过正极调压芯片U1进行调压后通过正极光耦U3发送至所述处理器模块。

在本实施例中，请参阅图1，作为一种可选实施方式，所述正极分压反馈电路包括：调压匹配电阻R3、调压匹配电阻R4、正极调压芯片U1、正极光耦U3、上拉电阻R13；调压匹配电阻R3、调压匹配电阻R4因在主回路中与电池组相连，选用大功率贴片电阻；正极调压芯片U1可以选用但不限于是TI生产的LM431，输出电压调节范围2.5V~36V，SOIC8封装；正极光耦U3可以选用但不限于是TOSHIBA生产的TLP281，电气隔离电压达2500V，SMD4封装；上拉电阻R13是为了使光耦感光侧三极管具备初始高电平，提高驱动能力。

为了电池组负极能够向负极分压反馈电路输出电压，所述负极控制电路包括：与所述处理器模块电性相连的负极驱动三极管Q4，和连接电池组负极的负极光控MOS管Q2；所述处理器模块适于控制负极驱动三极管Q4导通，即所述负极光控MOS管Q2被导通，以使电池组负极通过负极光控MOS管Q2向负极分压反馈电路输出电压。

在本实施例中，请参阅图1，作为一种可选实施方式，所述负极控制电路包括：分压电阻R7、分压电阻R8、负极光控MOS管Q2、限流保护电阻R10、限流保护电阻R12、负极驱动三极管Q4。

为了检测电池组箱体底层漏电流信号，所述负极分压反馈电路包括：负极调压芯片U2和与所述处理器模块电性相连的负极光耦U4；所述负极调压芯片U2适于连接负极光控MOS管Q2；所述负极调压芯片U2适于连接电池组箱体；电池组负极的输出电压流向电池组箱体产生漏电流信号，漏电流信号经过负极调压芯片U2进行调压后通过负极光耦U4发送至所述处理器模块。

在本实施例中，请参阅图1，作为一种可选实施方式，所述负极分压反馈电路包括：调压匹配电阻R5、调压匹配电阻R6、负极调压芯片U2、负极光耦U4、上拉电阻R14。

在本实施例中，请参阅图1，作为一种可选实施方式，将电池组正极接到正极控制电路的分压电阻R1的一侧，电池组负极接到负极控制电路的分压电阻R8的一侧，从电池组箱体顶层和底层分别引出一根导线接到正极分压反馈电路、负极分压反馈电路的对接点。

在本实施例中，请参阅图1，作为一种可选实施方式，处理器模块的IO脚A给出高电平控制正极驱动三极管Q3导通，从而使正极光控MOS管Q1的光敏二极管处于工作状态，正极光控MOS管Q1的感光MOS管导通，正极控制电路接通电池组正极，即处理器模块的IO脚D给出低电平，使负极驱动三极管Q4截止，电路不接通电池组负极。

在本实施例中，请参阅图1，作为一种可选实施方式，当电池组正极与电池组箱体顶层和底层的绝缘性能良好时，电路中无电流，正极调压芯片U1不工作，则正极光耦U3的光敏二极管不工作，正极光耦U3不工作，正极光耦U3的感光三极管的4脚接上拉电阻，则处理器模块的IO脚B得到高电平，处理器模块判定此时电池组正极与电池组箱体顶层和底层的绝缘性能良好。

在本实施例中，请参阅图1，作为一种可选实施方式，当电池组正极与电池组箱体顶层或底层的存在漏电流时，正极调压芯片U1的ANODE引脚相当于接地，设定电池组总电压为U，则整个正极控制电路中的总电流：I≈U/(R1+R2+R3+R4)，通过调节分压电阻R1和分压电阻R2，使正极调压芯片U1处于正常工作状态，此时正极调压芯片U1的REF引脚输出参考电压2.5V，CATHODE引脚输出的电压U=2.5×(1+R3/R4)，通过调压匹配电阻R4的分电流I1≈2.5/R4，则流过正极光耦U3光敏二极管的电流为I2≈I-I1。当电流I2超过光敏二极管的导通电流，则正极光耦U3开始工作，感光三极管导通，则处理器模块的IO脚B得到低电平，处理器模块判定此时电池组正极与电池箱体顶层或底层的绝缘不合格，此时处理器模块的IO脚A立即给出低电平，使正极驱动三极管Q3截止，从而使正极光控MOS管Q1不导通，正极控制电路迅速断开电池组正极。

在本实施例中，请参阅图1，作为一种可选实施方式，处理器模块的IO脚D给出高电平使负极驱动三极管Q4导通，从而使负极光控MOS管Q2的光敏二极管处于工作状态，促使负极光控MOS管Q2的感光MOS管导通，负极控制电路接通电池组负极；此时处理器模块的IO脚A给出低电平，使正极驱动三极管Q3截止，电路不接通电池组正极。

在本实施例中，请参阅图1，作为一种可选实施方式，当电池组负极与电池组箱体顶层和底层的绝缘性能良好时，电路中无电流，负极调压芯片U2不工作，则负极光耦U4的光敏二极管不工作，负极光耦U4不工作，则负极光耦U4的感光三极管的4脚接上拉电阻，则处理器模块的IO脚C得到高电平，处理器模块判定此时电池组负极与箱体顶层和底层的绝缘性能良好。

在本实施例中，请参阅图1，作为一种可选实施方式，当电池组负极与电池组箱体顶层或底层的存在漏电流时，负极光耦U4的光敏二极管的A引脚相当于接地，设定电池组总电压为U，则整个负极控制电路中的总电流：I≈U/(R5+R6+R7+R8)，通过调节分压电阻R7和分压电阻R8，使负极调压芯片U2处于正常工作状态，此时匹配电阻R5两端电压为2.5V，CATHODE引脚输出的电压U=2.5×(1+R5/R6)，通过匹配电阻R5的分电流I1≈2.5/R5，则流过负极光耦U4光敏二极管的电流为I2≈I-I1。当电流I2超过光敏二极管的导通电流，则负极光耦U4开始工作，感光三极管导通，则处理器模块的IO脚C得到低电平，处理器判定此时电池组负极与电池组箱体顶层或底层的绝缘不合格，此时处理器模块的IO脚D立即给出低电平，使负极驱动三极管Q4截止，从而使负极光控MOS管Q2不导通，负极控制电路迅速断开电池组负极。

在本实施例中，请参阅图1，作为一种可选实施方式，处理器模块通过循环控制正极驱动三极管Q3和负极驱动三极管Q4的导通和截止来实现电池组正极和负极的接入和断开，并将绝缘状态通过CAN隔离模块发送给电池组控制系统。当绝缘不良故障消除时，电池组控制系统通过CAN隔离模块下发指令给处理器模块，控制处理器模块正常进入工作状态。

为了将电池组与电池组箱体的绝缘状态发送至电池组控制系统，所述处理器模块适于通过CAN隔离模块将电池组与电池组箱体的绝缘状态发送至电池组控制系统。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提供一种电池组系统，其包括：如实施例1所提供的电池组绝缘检测系统，和电池组控制系统；所述电池组绝缘检测系统适于检测电池组和电池组箱体之间的绝缘状态并发送至电池组控制系统。

在本实施例中，电池组绝缘检测系统已在上述实施例中阐述清楚。

实施例3

在上述实施例的基础上，本实施例提供一种电池组绝缘检测系统的工作方法，其包括：如实施例1所提供的电池组绝缘检测系统进行工作。

由所述处理器模块控制绝缘控制电路导通，以使电池组和电池组箱体相连形成漏电流信号，并通过所述漏电流信号检测电路对漏电流信号进行检测以发送至所述处理器模块，即若漏电流信号在绝缘合格阈值内，则判断电池组与电池组箱体绝缘良好；以及若漏电流信号超出绝缘合格阈值，则判断电池组与电池组箱体绝缘不合格；通过所述处理器模块将电池组与电池组箱体绝缘状态经CAN隔离模块发送至外接设备。

综上所述，本发明通过实时监测电池组正极或负极对电池组箱体顶层和底层的绝缘性能，能迅速定位电池组故障极，方便检修；本电池组绝缘检测系统对外电路均采用了光耦或隔离模块，能够最大限度工作在可靠运行状态，极大提高抗干扰能力，当发生绝缘不良时，仍然可正常工作，不会引入干扰源导致芯片烧坏等现象的发生；电池组系统具备电池组控制系统，处理器模块可将电池组绝缘状态通过CAN隔离模块发送到电池组控制系统，且可接收电池组控制系统下达的指令，比如当绝缘故障消除后，电池组控制系统可下达指令使处理器模块开始正常工作；处理器模块具备CAN通信功能，可移植到其他具备CAN通信功能的控制系统中。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种电池组绝缘检测系统，其特征在于，包括：

处理器模块、与所述处理器模块电性相连的绝缘控制电路、漏电流信号检测电路和CAN隔离模块；其中

所述绝缘控制电路与电池组电性相连；

所述漏电流信号检测电路连接电池组箱体；

所述处理器模块适于控制绝缘控制电路导通，以使电池组和电池组箱体相连形成漏电流信号，所述漏电流信号检测电路适于检测该漏电流信号，并发送至所述处理器模块，即

若漏电流信号在绝缘合格阈值内，则判断电池组与电池组箱体绝缘良好；以及

若漏电流信号超出绝缘合格阈值，则判断电池组与电池组箱体绝缘不合格；

所述处理器模块还适于通过CAN隔离模块将电池组与电池组箱体绝缘状态发送至外接设备。

2.如权利要求1所述的电池组绝缘检测系统，其特征在于，

所述绝缘控制电路包括：连接电池组正极的正极控制电路；

所述漏电流信号检测电路包括：连接电池组箱体的正极分压反馈电路；

所述处理器模块适于控制正极控制电路导通，以使电池组正极和电池组箱体相连形成漏电流信号，所述正极分压反馈电路适于检测漏电流信号，并发送至所述处理器模块，即

若漏电流信号在绝缘合格阈值内，则判断电池组正极与电池组箱体绝缘良好；以及

若漏电流信号超出绝缘合格阈值，则判断电池组正极与电池组箱体绝缘不合格。

3.如权利要求1或2所述的电池组绝缘检测系统，其特征在于，

所述绝缘控制电路包括：连接电池组负极的负极控制电路；

所述漏电流信号检测电路包括：连接电池组箱体的负极分压反馈电路；

所述处理器模块适于控制负极控制电路导通，以使电池组负极和电池组箱体相连形成漏电流信号，所述负极分压反馈电路适于检测漏电流信号，并发送至所述处理器模块，即

若漏电流信号在绝缘合格阈值内，则判断电池组负极与电池组箱体绝缘良好；以及

若漏电流信号超出绝缘合格阈值，则判断电池组负极与电池组箱体绝缘不合格。

4.如权利要求2所述的电池组绝缘检测系统，其特征在于，

所述正极控制电路包括：与所述处理器模块电性相连的正极驱动三极管，和连接电池组正极的正极光控MOS管；

所述处理器模块适于控制正极驱动三极管导通，即

所述正极光控MOS管被导通，以使电池组正极通过正极光控MOS管向正极分压反馈电路输出电压。

5.如权利要求4所述的电池组绝缘检测系统，其特征在于，

所述正极分压反馈电路包括：正极调压芯片和与所述处理器模块电性相连的正极光耦；

所述正极调压芯片适于连接正极光控MOS管；

所述正极调压芯片适于连接电池组箱体；

电池组正极的输出电压流向电池组箱体产生漏电流信号，漏电流信号经过正极调压芯片进行调压后通过正极光耦发送至所述处理器模块。

6.如权利要求3所述的电池组绝缘检测系统，其特征在于，

所述负极控制电路包括：与所述处理器模块电性相连的负极驱动三极管，和连接电池组负极的负极光控MOS管；

所述处理器模块适于控制负极驱动三极管导通，即

所述负极光控MOS管被导通，以使电池组负极通过负极光控MOS管向负极分压反馈电路输出电压。

7.如权利要求6所述的电池组绝缘检测系统，其特征在于，

所述负极分压反馈电路包括：负极调压芯片和与所述处理器模块电性相连的负极光耦；

所述负极调压芯片适于连接负极光控MOS管；

所述负极调压芯片适于连接电池组箱体；

电池组负极的输出电压流向电池组箱体产生漏电流信号，漏电流信号经过负极调压芯片进行调压后通过负极光耦发送至所述处理器模块。

8.如权利要求1所述的电池组绝缘检测系统，其特征在于，

所述处理器模块适于通过CAN隔离模块将电池组与电池组箱体的绝缘状态发送至电池组控制系统。

9.一种电池组系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的电池组绝缘检测系统，和电池组控制系统；

所述电池组绝缘检测系统适于检测电池组和电池组箱体之间的绝缘状态并发送至电池组控制系统。

10.一种电池组绝缘检测系统的工作方法，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的电池组绝缘检测系统进行工作。

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