CN111103508A - 一种单点绝缘故障定位计算方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种单点绝缘故障定位计算方法,包括:获得第一电压值和第二电压值值,第一电压值为电池包的高压正极母线与车身地之间连接第一采样电阻的情况下,高压正极母线对车身地的电压值,第二电压值为电池包的高压负极母线与车身地之间连接第二采样电阻的情况下,高压负极母线对车身地的电压值;基于第一电压值、第二电压值、第一采样电阻和第二采样电阻的阻值、电池包的电压、电池包的高压正极母线和高压负极母线对车身地的绝缘阻值,确定电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值;基于电泄露通道的阻值确定电池包的故障发生点的位置。基于本申请公开的方法,能够快速、准确地确定电池包内单点绝缘故障发生点的位置。
Description
技术领域
本申请属于电动汽车技术领域,尤其涉及一种单点绝缘故障定位计算方法及系统。
背景技术
全球能源危机和环境保护促使世界各国都在大力发展电动汽车事业。随着电动汽车的普及,电动汽车的高压安全问题越来越受到重视。
电动汽车的能量来源于车载动力电池,为了达到一定的电压等级,电动汽车中常常将多个电池模组串联使用,所形成的电池包的电压一般在300V以上。为了保障电动汽车的高压用电安全并减少由于绝缘保护失效带来的危害,保证电动汽车的电池包的高压正极母线和高压负极母线对车身地的绝缘安全至关重要。按照国家标准要求,电动汽车的电池包的绝缘阻值不应小于500Ω/V。
目前针对电动汽车的电池包的绝缘检测,通常是:检测电池包的绝缘阻值,根据检测得到的绝缘阻值来判断电池包是否发生绝缘故障。
但是,基于现有的绝缘检测方法,只能获知电动汽车的电池包是否发生绝缘故障,却不能确定电池包中发生绝缘故障的位置点。如果要进一步确定电池包的绝缘故障发生点,就要对电池包中的电池模组逐个进行排查,效率极低。
发明内容
有鉴于此,本申请的目的在于提供一种单点绝缘故障定位计算方法及系统,在电动汽车的电池包发生单点绝缘故障时,能够快速、准确地确定电池包内单点绝缘故障发生点的位置。
为实现上述目的,本申请提供如下技术方案:
本申请提供一种单点绝缘故障定位计算方法,应用于电动汽车中电池包的单点绝缘故障检测,所述方法包括:
获得第一电压值和第二电压值,所述第一电压值为所述电池包的高压正极母线与车身地之间连接有第一采样电阻的情况下,所述电池包的高压正极母线对车身地的电压值,所述第二电压值为所述电池包的高压负极母线与车身地之间连接有第二采样电阻的情况下,所述电池包的高压负极母线对车身地的电压值;
基于所述第一电压值、所述第二电压值、所述第一采样电阻的阻值、所述第二采样电阻的阻值、所述电池包的电压、预先测定的所述电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值、以及预先测定的所述电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值,确定所述电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值;
基于所述电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,确定所述电池包的单点绝缘故障发生点的位置。
其中,Ri为所述电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,Vp1为所述第一电压值,Vn2为所述第二电压值,Rs为所述第一采样电阻和所述第二采样电阻的阻值,VPACK为所述电池包的电压,Rp为预先测定的所述电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值,Rn为预先测定的所述电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值。
可选的,在上述方法中,所述基于所述电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,确定所述电池包的单点绝缘故障发生点的位置,包括:
根据所述比值与所述电池包的全部电池模组数量,确定所述电池包的单点绝缘故障发生点的位置。
另一方面,本申请公开一种单点绝缘故障定位系统,包括:
数据采集装置,用于获得第一电压值、第二电压值、第一采样电阻的阻值、第二采样电阻的阻值、电池包的电压值、所述电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值、以及所述电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值,其中,所述第一电压值为所述电池包的高压正极母线与车身地之间连接有第一采样电阻的情况下,所述电池包的高压正极母线对车身地的电压值,所述第二电压值为所述电池包的高压负极母线与车身地之间连接有第二采样电阻的情况下,所述电池包的高压负极母线对车身地的电压值;
处理器,用于基于所述第一电压值、所述第二电压值、所述第一采样电阻的阻值、所述第二采样电阻的阻值、所述电池包的电压、预先测定的所述电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值、以及预先测定的所述电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值,确定所述电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值;基于所述电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,确定所述电池包的单点绝缘故障发生点的位置。
可选的,在上述系统中,所述第一采样电阻和所述第二采样电阻为阻值相同的电阻;
其中,Ri为所述电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,Vp1为所述第一电压值,Vn2为所述第二电压值,Rs为所述第一采样电阻和所述第二采样电阻的阻值,VPACK为所述电池包的电压,Rp为预先测定的所述电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值,Rn为预先测定的所述电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值。
可选的,在上述系统中,所述处理器基于所述电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,确定所述电池包的单点绝缘故障发生点的位置,具体为:
所述处理器根据公式确定所述电池包中位于单点绝缘故障发生点至所述电池包的负极之间的电池模组的数量与所述电池包的全部电池模组数量的比值x;根据所述比值与所述电池包的全部电池模组数量,确定所述电池包的单点绝缘故障发生点的位置。
由此可见,本申请的有益效果为:
本申请公开的单点绝缘故障定位计算方法,获得第一电压值和第二电压值,其中第一电压值为电池包的高压正极母线与车身地之间连接有第一采样电阻的情况下,电池包的高压正极母线对车身地的电压值,第二电压值为电池包的高压负极母线与车身地之间连接有第二采样电阻的情况下,电池包的高压负极母线对车身地的电压值,之后基于第一电压值、第二电压值、第一采样电阻的阻值、第二采样电阻的阻值、电池包的电压、预先测定的电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值、以及预先测定的电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值,确定电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,之后根据单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,确定电池包的单点绝缘故障发生点的位置。基于本申请公开的方法,能够快速、准确地确定电池包内单点绝缘故障发生点的位置,而且能够确定单点绝缘故障发生点的电阻阻值的大小。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请公开的一种单点绝缘故障定位计算方法的流程图;
图2为本申请公开的单点绝缘故障定位计算方法的原理图;
图3为第一开关闭合、第二开关断开情况下的等效电路图;
图4为第一开关断开、第二开关闭合情况下的等效电路图;
图5为本申请公开的一种单点绝缘故障定位系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请公开一种单点绝缘故障定位计算方法及系统。本申请公开的单点绝缘故障定位计算方法和系统应用于电动汽车中电池包的单点绝缘故障检测,在电动汽车的电池包发生单点绝缘故障时,能够快速、准确地确定电池包内单点绝缘故障发生点的位置。
参见图1和图2,图1为本申请公开的一种单点绝缘故障定位计算方法的流程图,图2为本申请公开的单点绝缘故障定位计算方法的原理图。
步骤S101:获得第一电压值Vp1。
其中,第一电压值Vp1为电池包的高压正极母线与车身地之间连接有第一采样电阻的情况下,电池包的高压正极母线对车身地的电压值。
步骤S102:获得第二电压值Vn2。
其中,第二电压值Vn2为电池包的高压负极母线与车身地之间连接有第二采样电阻的情况下,电池包的高压负极母线对车身地的电压值。
步骤S103:基于第一电压值Vp1、第二电压值Vn2、第一采样电阻Rps的阻值、第二采样电阻Rns的阻值、电池包的电压VPACK、预先测定的电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值Rp、以及预先测定的电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值Rn,确定电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值Ri;
步骤S104:基于电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值Ri,确定电池包的单点绝缘故障发生点的位置。
电动汽车的电池包包括多个串联的电池模组。
作为一种实施方式,在对电动汽车的电池包进行绝缘故障定位之前,在电池包的高压正极母线和车身地之间连接第一检测支路,在电池包的高压负极母线和车身地之间连接第二检测支路,其中,第一检测支路包括串联的第一开关Kp和第一采样电阻Rps,第二检测支路包括串联的第二开关Kn和第二采样电阻Rns,如图2所示。通过控制第一开关Kp和第二开关Kn的通断状态,实现在电池包的高压正极母线与车身地之间连接第一采样电阻,或者在电池包的高压负极母线与车身地之间连接第二采样电阻。
具体的:
将第一开关Kp闭合,将第二开关Kn断开,此时,图2所示电路的等效电路如图3所示,电池包的高压正极母线与车身地之间连接有第一采样电阻Rps,检测电池包的高压正极母线对车身地的电压值,将该电压值记为第一电压值Vp1。
将第一开关Kp断开,将第二开关Kn闭合,此时,图2所示电路的等效电路如图4所示,电池包的高压负极母线与车身地之间连接有第二采样电阻Rns,检测电压包的高压负极母线对车身地的电压值,将该电压值记为第二电压值Vn2。
在图2至图4中,Rp为电池包的高压正极母线对车身地的绝缘电阻,其阻值通过进行绝缘检测标定,Rn为电池包的高压负极母线对车身地的绝缘电阻,其阻值通过进行绝缘检测标定。另外,电池包内的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值可以等效为电阻Ri。
在图3中,根据基尔霍夫定律,可以得到:
ip1=ii1+in1 公式(1)
基于公式(1)可以得到:
在图4中,基于基尔霍夫定律,可以得到:
ip2=ii2+in2 公式(3)
基于公式(3)可以得到:
在上述的公式中:
Ri为电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值;
Vp1为第一电压值,即:第一开关Kp闭合并且第二开关Kn断开时,电池包的高压正极母线对车身地的电压值,也就是,电池包的高压正极母线与车身地之间连接有第一采样电阻Rps的情况下,电池包的高压正极母线对车身地的电压值;
Vn2为第二电压值,即:第一开关Kp断开并且第二开关Kn闭合时,电池包的高压负极母线对车身地的电压值,也就是,电池包的高压负极母线与车身地之间连接有第二采样电阻Rns的情况下,电池包的高压负极母线对车身地的电压值;
Rps为第一采样电阻的阻值;
Rns为第二采样电阻的阻值;
VPACK为电池包的电压;
Rp为预先测定的电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值;
Rn为预先测定的电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值;
x为电池包中位于单点绝缘故障发生点至电池包的负极之间的电池模组的数量与电池包的全部电池模组数量的比值。
通过联立上述的公式(2)和公式(4),即可得到Ri的数值。由于Ri的数值大小直接与电池包中单点绝缘故障发生点的位置决定,因此,根据Ri就可以确定电池包中单点绝缘故障发生点的位置。
本申请公开的单点绝缘故障定位计算方法,获得第一电压值和第二电压值,其中第一电压值为电池包的高压正极母线与车身地之间连接有第一采样电阻的情况下,电池包的高压正极母线对车身地的电压值,第二电压值为电池包的高压负极母线与车身地之间连接有第二采样电阻的情况下,电池包的高压负极母线对车身地的电压值,之后基于第一电压值、第二电压值、第一采样电阻的阻值、第二采样电阻的阻值、电池包的电压、预先测定的电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值、以及预先测定的电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值,确定电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,之后根据单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,确定电池包的单点绝缘故障发生点的位置。基于本申请公开的方法,能够快速、准确地确定电池包内单点绝缘故障发生点的位置,而且能够确定单点绝缘故障发生点的电阻阻值的大小。
作为一种优选方案,第一采样电阻和第二采样电阻配置为阻值相同的电阻。
在这种情况下,可以根据公式(5)确定电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值Ri。
在公式(5)中,Rs为第一采样电阻和第二采样电阻的阻值,其他参数所表征的含义请参见前文中的说明。
作为一种实施方式,基于电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值Ri,确定电池包的单点绝缘故障发生点的位置,包括:
根据比值x与电池包的全部电池模组数量,确定电池包的单点绝缘故障发生点的位置。
这里结合一个实例进行说明:
电动汽车的电池包由5个电池模组串联构成,5个电池模组分别记为电池模组1、电池模组2、电池模组3、电池模组4和电池模组5。其中,电池模组1的正极为电池包的正极,电池模组5的负极为电池包的负极。
假如基于上述公式计算出x为0.2,即,电池包中位于单点绝缘故障发生点至电池包的负极之间的电池模组的数量与电池包的全部电池模组数量的比值为0.2,而电池包包括5个串联的电池模组,这表明电池包内的单点绝缘故障发生点位于电池模组5和电池模组4之间。
本申请还公开一种单点绝缘故障定位系统,其结构如图5所示,包括:数据采集装置100和处理器200。
数据采集装置100用于:获得第一电压值、第二电压值、第一采样电阻的阻值、第二采样电阻的阻值、电池包的电压值、电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值、以及电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值。
其中,第一电压值为电池包的高压正极母线与车身地之间连接有第一采样电阻的情况下,电池包的高压正极母线对车身地的电压值。第二电压值为电池包的高压负极母线与车身地之间连接有第二采样电阻的情况下,电池包的高压负极母线对车身地的电压值。
处理器300与数据采集装置100连接,用于:基于第一电压值、第二电压值、第一采样电阻的阻值、第二采样电阻的阻值、电池包的电压、预先测定的电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值、以及预先测定的电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值,确定电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值;基于电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,确定电池包的单点绝缘故障发生点的位置。
本申请公开的单点绝缘故障定位系统应用于电动汽车中电池包的单点绝缘故障检测,能够快速、准确地确定电池包内单点绝缘故障发生点的位置,而且能够确定单点绝缘故障发生点的电阻阻值的大小。
作为一种实施方式,在对电动汽车的电池包进行绝缘故障定位之前,在电池包的高压正极母线和车身地之间连接第一检测支路,在电池包的高压负极母线和车身地之间连接第二检测支路,其中,第一检测支路包括串联的第一开关Kp和第一采样电阻Rps,第二检测支路包括串联的第二开关Kn和第二采样电阻Rns,如图2所示。处理器200通过控制第一开关Kp和第二开关Kn的通断状态,实现在电池包的高压正极母线与车身地之间连接第一采样电阻,或者在电池包的高压负极母线与车身地之间连接第二采样电阻。
具体的:
处理器200控制第一开关Kn闭合,控制第二开关Kn断开,使得电池包的高压正极母线与车身地之间连接第一采样电阻Rps,获得电池包的高压正极母线对车身地的第一电压值;处理器200控制第一开关Kn断开,控制第二开关Kn闭合,使得电池包的高压负极母线与车身地之间连接第二采样电阻Rns,获得电池包的高压负极母线对车身地的第二电压值。
作为一种优选方案,第一采样电阻和第二采样电阻为阻值相同的电阻。
其中,Ri为电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,Vp1为第一电压值,Vn2为第二电压值,Rs为第一采样电阻和第二采样电阻的阻值,VPACK为电池包的电压,Rp为预先测定的电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值,Rn为预先测定的电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值。
作为一种实施方式,处理器300基于电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,确定电池包的单点绝缘故障发生点的位置,具体为:
处理器300根据公式确定电池包中位于单点绝缘故障发生点至电池包的负极(电池包的高压零电势位)之间的电池模组的数量与电池包的全部电池模组数量的比值x;根据比值x与电池包的全部电池模组数量,确定电池包的单点绝缘故障发生点的位置。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种单点绝缘故障定位计算方法,其特征在于,应用于电动汽车中电池包的单点绝缘故障检测,所述方法包括:
获得第一电压值和第二电压值,所述第一电压值为所述电池包的高压正极母线与车身地之间连接有第一采样电阻的情况下,所述电池包的高压正极母线对车身地的电压值,所述第二电压值为所述电池包的高压负极母线与车身地之间连接有第二采样电阻的情况下,所述电池包的高压负极母线对车身地的电压值;
基于所述第一电压值、所述第二电压值、所述第一采样电阻的阻值、所述第二采样电阻的阻值、所述电池包的电压、预先测定的所述电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值、以及预先测定的所述电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值,确定所述电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值;
基于所述电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,确定所述电池包的单点绝缘故障发生点的位置。
4.一种单点绝缘故障定位系统,其特征在于,包括:
数据采集装置,用于获得第一电压值、第二电压值、第一采样电阻的阻值、第二采样电阻的阻值、电池包的电压值、所述电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值、以及所述电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值,其中,所述第一电压值为所述电池包的高压正极母线与车身地之间连接有第一采样电阻的情况下,所述电池包的高压正极母线对车身地的电压值,所述第二电压值为所述电池包的高压负极母线与车身地之间连接有第二采样电阻的情况下,所述电池包的高压负极母线对车身地的电压值;
处理器,用于基于所述第一电压值、所述第二电压值、所述第一采样电阻的阻值、所述第二采样电阻的阻值、所述电池包的电压、预先测定的所述电池包的高压正极母线对车身地的绝缘阻值、以及预先测定的所述电池包的高压负极母线对车身地的绝缘阻值,确定所述电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值;基于所述电池包的单点绝缘故障发生点与车身地之间的电泄露通道的阻值,确定所述电池包的单点绝缘故障发生点的位置。
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