CN111289857A - 一种电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统，该系统包括：处理器、AD采样模块、第一脉冲单元、第二脉冲单元、动力电池模块、车辆状态信息接收与反馈模块、预警指示与断电执行保护模块、CAN通讯模块、供电模块。在AD采样模块中加入分压电路和外接电路，由处理器根据电动汽车的不同运行状态进行归类分别执行各状态下的绝缘检测，根据不同状态下的不同条件提出相应的计算模型，将无源式检测与有源式检测优势互补、相互融合，充分解决了现有技术方法中检测局限性，此外还针对干扰因素做了相应的处理，大大提高了高压电池组正负极绝缘状态检测的可信度，降低了误判率，并能够分别准确判断出高压电池组的正负极绝缘状态。

Description

一种电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统

技术领域

本申请涉及电动汽车的技术领域，具体而言，涉及一种电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统。

背景技术

电动汽车的动力电池，属于电动汽车的重要核心部件，在实际应用中，动力电池具有高电压、大电流的特性。在电动汽车实际驾驶工况中，动力电池及相关高压设备因工作环境相对恶劣，会造成正负母线对地绝缘性能故障，如长期受到高低温环境和不同湿度环境变化而引起绝缘线路材料变硬变脆、汽车行驶与运行振动造成的绝缘线路材料撞击磨损、电池腐蚀性液体附着在绝缘线路材料表面引起氧化老化等。

绝缘性能失效不仅影响整车电气系统，严重时还可能发生漏电、起火等安全事故，导致生命财产损失，所以，动力电池等高压设备的绝缘性能检测至关重要，是电池管理系统安全检测的重要任务。

而现有技术中，电动汽车的车载高压电池组绝缘检测根据是否外接信号源，分为无源式与有源式两大类。一方面，无源式绝缘检测不能在动力电池未工作情况下检测绝缘性能，且无法处理正负极母线的绝缘电阻值同比例下降或对称的绝缘检测情况。另一方面，有源式绝缘检测通常采用的有高压注入法，对电路系统会造成较大的瞬时冲击，加重绝缘安全问题。

并且，现有的绝缘检测技术未考虑电动汽车在行驶状态下的绝缘检测问题，造成了绝缘检测的局限性。

发明内容

本申请的目的在于：实现在电动汽车行驶状态下，对动力电池进行绝缘状态检测，提高绝缘检测的可信度。

本申请的技术方案是：提供了一种电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统，该系统的动力电池模块中等效设置有串联的正极等效电阻RP和负极等效电阻R_N，系统包括：AD采样模块和处理器；AD采样模块包括串联的两个分压电路和串联的两个外接电路，分压电路包括串联的分压电阻和分压开关，两个分压电路分别并联于正极等效电阻R_P和负极等效电阻R_N，外接电路包括串联的外接电阻和外接开关，两个外接电路分别并联于正极等效电阻R_P和负极等效电阻R_N，AD采样模块还包括采样开关S5和采样电阻R_M，采样开关S5的一端连接于采样电阻R_M的一端，采样开关S5的另一端连接于正极等效电阻R_P和负极等效电阻R_N之间，采样电阻R_M的另一端连接于串联的两个分压电路之间，AD采样模块用于采集正极等效电阻R_P和负极等效电阻R_N两端的检测电压，并将采集到的检测电压发送至处理器，其中，检测电压包括正极检测电压和负极检测电压；处理器用于根据检测电压，分别计算动力电池电压的正极绝缘比值、负极绝缘比值，并根据正极绝缘比值、负极绝缘比值，判断动力电池模块的绝缘状态。

上述任一项技术方案中，进一步地，系统还包括：第一脉冲单元和第二脉冲单元；第一脉冲单元连接于处理器和采样电阻R_M，第一脉冲单元用于产生方波信号，并将方波信号发送至处理器和采样电阻R_M，其中，方波信号为正负方波信号和正负零复合方波信号中的一种；第二脉冲单元用于获取方波信号经过采样电阻R_M后的采样信号，并将采样信号发送至处理器。

上述任一项技术方案中，进一步地，分压电阻依次记作电阻R1、电阻R2，分压开关依次记作开关S1、开关S2，外接电阻依次记作电阻R3、电阻R4，外接开关依次记作开关S3、开关S4，开关S1至开关S4、及采样开关S5的初始状态为断开，系统还包括：车辆状态信息接收与反馈模块；车辆状态信息接收与反馈模块用于获取电动汽车的运行状态，并将运行状态发送至处理器，其中，运行状态包括电源关闭状态、电源开启且静止状态、行驶状态；当运行状态为行驶状态时，处理器还用于在预设时间段内周期性获取正极等效电阻R_P两端的第一正极检测电压、负极等效电阻R_N两端的第一负极检测电压，将第一正极检测电压的均值记作第一正极检测电压均值U_P1，将第一负极检测电压的均值记作第一负极检测电压均值U_N1，当判定第一正极检测电压均值U_P1不等于第一负极检测电压均值U_N1时，控制开关S3、开关S4闭合，重新在预设时间段内周期性获取正极等效电阻R_P两端的第二正极检测电压、负极等效电阻R_N两端的第二负极检测电压，并将第二正极检测电压的均值记作第二正极检测电压均值U′_P1，将第二负极检测电压的均值记作第二负极检测电压均值U′_N1，根据第一正极检测电压均值U_P1、第一负极检测电压均值U_N1、第二正极检测电压均值U′_P1和第二负极检测电压均值U′_N1，计算正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，其中，正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N的计算公式为：

式中，U为动力电池电压，R₃、R₄为外接电阻，R₃＝R₄。

上述任一项技术方案中，进一步地，处理器还用于当判定第一正极检测电压均值U_P1等于第一负极检测电压均值U_N1时，控制开关S1、开关S2和采样开关S5闭合，控制第一脉冲单元产生正负方波信号，并获取正负方波信号和采样信号，根据正负方波信号、采样电阻R_M、采样信号、电阻R1和电阻R2，计算正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，其中，正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N的计算公式为：

式中，U为动力电池电压，U_M为采样信号的采样点压，U_S为正负方波信号的电压值。

上述任一项技术方案中，进一步地，当运行状态为电源开启且静止状态时，处理器还用于获取正极等效电阻R_P两端的第三正极检测电压U_P2、负极等效电阻R_N两端的第三负极检测电压U_N2，当判定第三正极检测电压U_P2不等于第三负极检测电压U_N2时，控制开关S3、开关S4闭合，重新获取正极等效电阻R_P两端的第四正极检测电压U′_P2、负极等效电阻R_N两端的第四负极检测电压U′_N2，根据第三正极检测电压均值U_P2、第三负极检测电压均值U_N2、第四正极检测电压均值U′_P2和第四负极检测电压均值U＇_N2，计算正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N。

上述任一项技术方案中，进一步地，当判定第三正极检测电压U_P2等于第三负极检测电压U_N2时，处理器还用于控制开关S1、开关S2和采样开关S5闭合，控制第一脉冲单元产生正负方波信号，并获取正负方波信号和采样信号，根据正负方波信号、采样电阻R_M、采样信号、电阻R1和电阻R2，计算正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N。

上述任一项技术方案中，进一步地，当运行状态为电源停止状态时，处理器还用于控制开关S1、开关S2和采样开关S5闭合，控制第一脉冲单元产生正负零复合方波信号，并获取正负零复合方波信号和采样信号，根据正负零复合方波信号、采样电阻R_M、采样信号、电阻R1和电阻R2，计算正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，其中，正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N的计算公式为：

式中，

为电压值

正负值间的差值，

为采样点压

正负值间的差值，U为动力电池电压，U_M0为正负零复合方波信号零压值部分在采样电阻R_M处的采样信号电压值。

上述任一项技术方案中，进一步地，两个分压电路中的分压电阻的阻值相等，两个外接电路中的外接电阻的阻值相等。

本申请的有益效果是：

本申请中的技术方案，通过设置两个分压电路、外接电路并联在正极等效电阻和负极等效电阻的两端，并引入采样电阻和第一、第二脉冲单元，分别连接在两个分压电阻和两个等效电阻之间，首先利用第一、第二脉冲单元在电动汽车动力电池未开启时，为检测系统提供脉冲信号(正负零复合方波信号)，解决了动力电池未开启时，有源式绝缘检测对电路系统会造成较大的瞬时冲击，加重绝缘安全问题。其次，还利用第一、第二脉冲单元在动力电池等效电阻绝缘电阻值同比例下降或对称时，向采样电阻施加脉冲信号(正负方波信号)，解决了无源式绝缘检测无法检测的问题。

本申请中的绝缘检测系统，考虑到车辆行驶时动力电池处于接通状态，直接采集等效绝缘电阻的两端电压进行计算，当正负极等效电阻的绝缘电阻值同比例下降或对称时，执行正负方波信号注入检测，不仅能解决无法检测情况，还避免了一直频繁注入的方波信号，降低了电磁干扰和直流电压波纹。

此外，在车辆处于行驶状态时，对交流电带来的信号干扰做均布采集并做均值处理，可以降低交流电对信号的干扰，降低了绝缘检测的误差。

该系统根据车辆的运行状态进行分类，能有效针对车辆的不同状态进行相应的检测计算，使得检测可信度和精度进一步提高，降低误判率，可以满足多种复杂应用场景下的绝缘检测，确保驾乘人员安全出行，对推动电动汽车产业的发展提供有力支撑。

附图说明

本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请的一个实施例的电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统的示意框图；

图2是是根据本申请的一个实施例的电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测过程信号流向图；

图3是根据本申请的一个实施例的AD采样模块的示意图；

图4根据本申请的一个实施例的方波信号的示意图；

图5是根据本申请的一个实施例的电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测过程的示意流程图；

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统，该系统的动力电池模块中等效设置有串联的正极等效电阻R_P和负极等效电阻R_N，系统包括：AD采样模块和处理器；

具体的，正极等效电阻R_P和负极等效电阻R_N为动力电池模块中正、负极对地等效绝缘电阻，其阻值大小由电动汽车动力电池的电压决定，与动力电池电压U的比值不小于100Ω/V，为安全起见，一般情况下设定该值大于500Ω/V。

本实施例中的处理器可以为单片机、CPU芯片、DSP芯片等具有计算、比较等数据处理功能的电子器件，本实施例以单片机中的STM32为例进行说明。

如图3所示，AD采样模块包括串联的两个分压电路和串联的两个外接电路，分压电路包括串联的分压电阻和分压开关，两个分压电路串联后分别并联于正极等效电阻R_P和负极等效电阻R_N，其中，两个分压电路中分压电阻的阻止相等，依次记作电阻R₃和电阻R₄，两个分压开关依次记作开关S3、开关S4。

需要说明的是，当处理器控制开关S3、开关S4闭合后，电阻R₃、电阻R₄并联在正极等效电阻R_P、负极等效电阻R_N的两端，此时，仍需保证电阻并联值与动力电池电压U的比值仍大于500Ω/V。

外接电路包括串联的外接电阻和外接开关，两个外接电路串联后分别并联于正极等效电阻R_P和负极等效电阻R_N，其中，两个外接电路中外接电阻的阻止相等，依次记作电阻R₁、电阻R₂，为桥式分压电阻，两个外接开关依次记作开关S1、开关S2。

AD采样模块还包括采样开关S5和采样电阻R_M，采样开关S5的一端连接于采样电阻R_M的一端，采样开关S5的另一端连接于正极等效电阻R_P和负极等效电阻R_N之间，采样电阻R_M的另一端连接于串联的两个分压电路之间。

需要说明的是，开关S1至开关S4、及采样开关S5的初始状态为断开，且在处理器的控制下，可以有断开转换为闭合，或由闭合转换为断开。

AD采样模块用于采集正极等效电阻R_P和负极等效电阻R_N两端的检测电压，并将采集到的检测电压发送至处理器，其中，检测电压包括正极检测电压和负极检测电压。

进一步的，系统还包括：第一脉冲单元和第二脉冲单元；第一脉冲单元连接于处理器和采样电阻R_M，第一脉冲单元用于产生方波信号，并将方波信号发送至处理器和采样电阻R_M，其中，方波信号为正负方波信号和正负零复合方波信号中的一种；

具体的，第一脉冲单元包括第一标记脉冲方波信号发生模块、第一标记脉冲方波信号采集模块、第一标记脉冲方波信号滤波模块和第一标记脉冲方波信号输出模块。由第一标记脉冲方波信号发生模块产生方波信号，由第一标记脉冲方波信号采集模块进行采集，经模数转换器把采集到的模拟信号(方波信号)转换成数字信号后，通过第一标记脉冲方波信号滤波模块进行滤波处理，之后传递给处理器，由处理器获得相应的电压值。同时第一标记脉冲方波信号发生模块产生的方波信号由第一标记脉冲方波信号输出模块从车身注入到采样电阻R_M。

第一标记脉冲方波信号发生模块产生的方波信号为正负方波信号或正负零复合方波信号中的一种。

如图4(a)所示，当动力电池处于供电状态，且动力电池等效电阻R_P、R_N两端的电压相等时，该方波信号为正负方波信号，正负方波信号的注入仅可以直接计算出R_P、R_N并联值，而此时R_P等于R_N，因此可以分别计算出正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N。

如图4(b)所示，当动力电池处于关闭状态时，该方波信号为正负零复合方波信号，此时动力电池等效电阻R_P、R_N两端的电压均为零，无法得到R_P、R_N大小关系，正负零复合方波信号的注入可以分别计算出R_P、R_N具体阻值，故此能分别计算出正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N。

第二脉冲单元用于获取方波信号经过采样电阻R_M后的采样信号，并将采样信号发送至处理器。

同样的，第二脉冲单元包括第二标记脉冲方波信号采集模块和第二标记脉冲方波信号滤波模块，对经过采样电阻R_M的方波信号进行处理，传输至处理器，由处理器获得相应的电压值。

处理器用于根据检测电压，分别计算正极等效电阻R_P、负极等效电阻R_N与动力电池电压的正极绝缘比值K_P、负极绝缘比值K_N，并根据正极绝缘比值、负极绝缘比值，判断动力电池模块的绝缘状态。

具体的，在判断动力电池模块的绝缘状态时，设定两级预警，因此，当正极绝缘比值K_P、负极绝缘比值K_N均＞500Ω/V时，认定此时电动汽车车载高压电池组的绝缘状态良好，可等待下一次绝缘检测周期；当正极绝缘比值K_P(负极绝缘比值K_N)＞100Ω/V，且≤500Ω/V时，认定动力电池模块中正(负)极端存在安全隐患，发生一级警告，提醒驾乘人员及时排查原因；当正极绝缘比值K_P(负极绝缘比值K_N)≤100Ω/V时，认定动力电池模块中正(负)极端发生绝缘故障，发生二级警告，显示安全严重警告，发出声音警报，提示驾乘人员必须排除故障后方可接通动力电池启动行驶。

进一步的，系统还包括：车辆状态信息接收与反馈模块；车辆状态信息接收与反馈模块用于获取电动汽车的运行状态，并将运行状态发送至处理器，其中，运行状态包括电源关闭状态、电源开启且静止状态、行驶状态；

具体的，电动汽车的运行状态由启动开关和挡位信息共同判断，以自动挡电动汽车为例，若启动开关关闭，则为电源关闭状态；若启动开关开启且挡位为驻车挡(P挡)，则为电源开启且静止状态；其余状态(D挡或R挡)则为行驶状态。因此，根据电动汽车的运行状态，在判断电动汽车车载高压电池组的绝缘状态时，需要分为三种情况。

如图5所示，利用车辆状态信息接收与反馈模块，获取电动汽车当前所处的运行状态，由处理器进行状态识别，当运行状态为行驶状态时，此时动力电池与整车电气设备已连接，驱动电机、逆变器等已经工作。因逆变器是把动力电池的直流电转换为交流电来驱动电机的，因而对于动力电池的电压而言，会出现不容忽视的波动，即动力电池因电压不稳，此时，会导致处理器采集到的电压不准，而出现计算偏差较大而引起误判，因此，引入平均值法。

处理器还用于在预设时间段内周期性获取正极等效电阻R_P两端的第一正极检测电压、负极等效电阻R_N两端的第一负极检测电压，如在20ms内均布采集5次电阻R_P、R_N两端的第一检测电压。

将第一正极检测电压的均值记作第一正极检测电压均值U_P1，将第一负极检测电压的均值记作第一负极检测电压均值U_N1，判断第一正极检测电压均值U_P1和第一负极检测电压均值U_N1之间的大小关系。

当判定第一正极检测电压均值U_P1不等于第一负极检测电压均值U_N1时，控制开关S3、开关S4闭合，重新在预设时间段内周期性(20ms内均布采集5次)获取正极等效电阻R_P两端的第二正极检测电压、负极等效电阻R_N两端的第二负极检测电压，

并将第二正极检测电压的均值记作第二正极检测电压均值U′_P1，将第二负极检测电压的均值记作第二负极检测电压均值U＇_N1，

根据第一正极检测电压均值U_P1、第一负极检测电压均值U_N1、第二正极检测电压均值U′_P1和第二负极检测电压均值U＇_N1，计算正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，其中，正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N的计算公式为：

式中，U为动力电池电压，R₃、R₄为外接电阻，R₃＝R₄。

根据计算出的正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，再进行两级预警比较，判断该状态下电动汽车车载高压电池组的绝缘状态，即当正极绝缘比值K_P、负极绝缘比值K_N均＞500Ω/V时，认定此时电动汽车车载高压电池组的绝缘状态良好，可等待下一次绝缘检测周期；当正极绝缘比值K_P(负极绝缘比值K_N)＞100Ω/V，且≤500Ω/V时，认定动力电池模块中正(负)极端存在安全隐患，发生一级警告，提醒驾乘人员及时排查原因；当正极绝缘比值K_P(负极绝缘比值K_N)≤100Ω/V时，认定动力电池模块中正(负)极端发生绝缘故障，发生二级警告，显示安全严重警告，发出声音警报，提示驾乘人员必须排除故障后方可接通动力电池启动行驶。

进一步的，当判定第一正极检测电压均值U_P1等于第一负极检测电压均值U_N1时，可以得出电阻R_P等于电阻R_N，电桥检测失效。因此，处理器还用于控制开关S1、开关S2和采样开关S5闭合，保持开关S3、开关S4断开，控制脉冲信号源产生正负方波信号，通过车身注入该正负方波信号，该正负方波信号经由第一脉冲单元进行数模转换、滤波处理等，发送(采样)至处理器，由处理器获得电压值U_S，并经由电阻R_P、电阻R_N、电阻R₁和电阻R₂后，流回采样电阻R_M，然后由第二脉冲单元采样至处理器，获得采样信号的采样点压U_M。

进而，根据正负方波信号的电压值U_S、采样电阻R_M、采样信号的采样点压U_M、电阻R1和电阻R2，计算正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，其中，正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N的计算公式为：

式中，U为动力电池电压，U_M为采样信号的采样点压，U_S为正负方波信号的电压值。

根据计算出的正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，再进行两级预警比较，判断该状态下电动汽车车载高压电池组的绝缘状态。

进一步的，当运行状态为电源开启且静止状态时，即动力电池与电气设备已连接，但是驱动电机、逆变器等未工作。此时，该系统由动力电池直接供电，因此，可以直接采集正极等效电阻R_P的第三正极检测电压U_P2和负极等效电阻R_N的第三负极检测电压U_N2。

处理器获取正极等效电阻R_P两端的第三正极检测电压U_P2、负极等效电阻R_N两端的第三负极检测电压U_N2，并比较第三正极检测电压U_P2和第三负极检测电压U_N2之间的大小关系。

当判定第三正极检测电压U_P2不等于第三负极检测电压U_N2时，控制开关S3、开关S4闭合，重新获取正极等效电阻R_P两端的第四正极检测电压U′_P2、负极等效电阻R_N两端的第四负极检测电压U＇_N2，根据第三正极检测电压均值U_P2、第三负极检测电压均值U_N2、第四正极检测电压均值U′_P2和第四负极检测电压均值U＇_N2，计算正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，相应的计算公式为：

式中，U为动力电池电压。

根据计算出的正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，再进行两级预警比较，判断该状态下电动汽车车载高压电池组的绝缘状态。

当判定第三正极检测电压U_P2等于第三负极检测电压U_N2时，可以得出，电阻R_P等于电阻R_N，电桥检测失效。因此，处理器控制开关S1、开关S2和采样开关S5闭合，开关S3和开关S4保持断开，控制第一脉冲单元产生正负方波信号，通过车身注入该正负方波信号，该正负方波信号经由第一脉冲单元进行数模转换、滤波处理等，发送(采样)至处理器，由处理器获得电压值U_S，并经由电阻R_P、电阻R_N、电阻R₁和电阻R₂后，流回采样电阻R_M，然后由第二脉冲单元采样至处理器，获得采样信号的采样点压U_M。

进而，根据正负方波信号、采样电阻R_M、采样信号、电阻R1和电阻R2，计算正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，对应的计算公式为：

式中，电阻R₁等于电阻R₂，U为动力电池电压，U_M为采样信号的采样点压，U_S为正负方波信号的电压值。

根据计算出的正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，再进行两级预警比较，判断该状态下电动汽车车载高压电池组的绝缘状态。

当运行状态为电源停止状态时，即此时动力电池与汽车其他电气设备处于断开状态。为了避免在放置期间出现绝缘问题而不能及时发现，导致电动汽车在启动后发生触电事故，该系统中具有独立供电电源，可对系统进行供电，且设定检测周期为每小时一次。

处理器还用于控制开关S1、开关S2和采样开关S5闭合，控制第一脉冲单元产生正负零复合方波信号，通过车身注入该正负零复合方波信号，该正负零复合方波信号经由第一脉冲单元进行数模转换、滤波处理等，发送(采样)至处理器，由处理器获得电压值U_S，并经由电阻R_P、电阻R_N、电阻R₁和电阻R₂后，流回采样电阻R_M，然后由第二脉冲单元采样至处理器，获得采样信号的采样点压U_M。

再由处理器根据正负零复合方波信号的电压值

确定电压值

正负值间的差值

以及采样信号的采样点压

正负值间的差值

零压值部分在采样电阻R_M处的采样信号电压值U_M0，结合采样电阻R_M、电阻R₁和电阻R₂，计算正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，其中，正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N的计算公式为：

式中，

为电压值

正负值间的差值，

为采样点压

正负值间的差值，U为动力电池电压，U_M0为正负零复合方波信号零压值部分在采样电阻R_M处的采样信号电压值。

通过上述过程，计算出电源停止状态时的正极绝缘比值K_P和负极绝缘比值K_N，再进行两级预警比较，判断电动汽车车载高压电池组的绝缘状态。

进一步的，该系统还包括：车载电脑、供电模块、CAN通讯模块和预警指示与断电保护模块，CAN通讯模块用于车载电脑和该系统之间的信息传输，并采集车辆信息和动力电池模块的绝缘状态的判断结果。供电模块是为整个系统的运行提供电能。预警指示与断电保护模块用于当绝缘状态的判断结果为一级警告和二级警告时，发出相应的预警指示或者断电停车的指令。

以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一种电动汽车车载高压电池组的绝缘状态在线检测系统，该系统包括：AD采样模块包括串联的两个分压电路和串联的两个外接电路，分别并联于正极等效电阻和负极等效电阻，AD采样模块还包括采样开关和采样电阻，采样开关的一端连接于采样电阻的一端，采样开关的另一端连接于正极等效电阻和负极等效电阻之间，采样电阻的另一端连接于串联的两个分压电路之间，用于采集正极等效电阻和负极等效电阻两端的检测电压，并将采集到的检测电压发送至处理器，处理器用于计算动力电池电压的正极绝缘比值、负极绝缘比值，并判断动力电池模块的绝缘状态。通过本申请中的技术方案，实现了在行驶状态下，对动力电池进行绝缘状态检测，提高绝缘检测的可信度。

本申请中的步骤可根据实际需求进行顺序调整、合并和删减。

本申请装置中的单元可根据实际需求进行合并、划分和删减。

尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (8)

1.一种电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统，其特征在于，该系统的动力电池模块中等效设置有串联的正极等效电阻R_P和负极等效电阻R_N，其特征在于，所述系统包括：AD采样模块和处理器；

所述AD采样模块包括串联的两个分压电路和串联的两个外接电路，

所述分压电路包括串联的分压电阻和分压开关，两个所述分压电路分别并联于所述正极等效电阻R_P和所述负极等效电阻R_N，

所述外接电路包括串联的外接电阻和外接开关，两个所述外接电路分别并联于所述正极等效电阻R_P和所述负极等效电阻R_N，

所述AD采样模块还包括采样开关S5和采样电阻R_M，所述采样开关S5的一端连接于所述采样电阻R_M的一端，所述采样开关S5的另一端连接于所述正极等效电阻R_P和所述负极等效电阻R_N之间，所述采样电阻R_M的另一端连接于所述串联的两个分压电路之间，

所述AD采样模块用于采集所述正极等效电阻R_P和所述负极等效电阻R_N两端的检测电压，并将采集到的所述检测电压发送至所述处理器，

其中，所述检测电压包括正极检测电压和负极检测电压；

所述处理器用于根据所述检测电压，分别计算动力电池电压的正极绝缘比值、负极绝缘比值，并根据所述正极绝缘比值、负极绝缘比值，判断所述动力电池模块的绝缘状态。

2.如权利要求1所述的电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统，其特征在于，所述系统还包括：第一脉冲单元和第二脉冲单元；

所述所述第一脉冲单元连接于所述处理器和所述采样电阻R_M，所述第一脉冲单元用于产生方波信号，并将所述方波信号发送至所述处理器和所述采样电阻R_M，其中，所述方波信号为正负方波信号和正负零复合方波信号中的一种；

所述第二脉冲单元用于获取所述方波信号经过所述采样电阻R_M后的采样信号，并将所述采样信号发送至所述处理器。

3.如权利要求2所述的电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统，其特征在于，所述分压电阻依次记作电阻R1、电阻R2，所述分压开关依次记作开关S1、开关S2，所述外接电阻依次记作电阻R3、电阻R4，所述外接开关依次记作开关S3、开关S4，所述开关S1至开关S4、及所述采样开关S5的初始状态为断开，其特征在于，所述系统还包括：车辆状态信息接收与反馈模块；

所述车辆状态信息接收与反馈模块用于获取电动汽车的运行状态，并将所述运行状态发送至所述处理器，其中，所述运行状态包括电源关闭状态、电源开启且静止状态、行驶状态；

当所述运行状态为行驶状态时，所述处理器还用于在预设时间段内周期性获取所述正极等效电阻R_P两端的第一正极检测电压、所述负极等效电阻R_N两端的第一负极检测电压，

将所述第一正极检测电压的均值记作第一正极检测电压均值U_P1，将所述第一负极检测电压的均值记作第一负极检测电压均值U_N1，

当判定所述第一正极检测电压均值U_P1不等于所述第一负极检测电压均值U_N1时，控制所述开关S3、所述开关S4闭合，重新在预设时间段内周期性获取所述正极等效电阻R_P两端的第二正极检测电压、所述负极等效电阻R_N两端的第二负极检测电压，

并将所述第二正极检测电压的均值记作第二正极检测电压均值U′_P1，将所述第二负极检测电压的均值记作第二负极检测电压均值U′_N1，

根据所述第一正极检测电压均值U_P1、所述第一负极检测电压均值U_N1、所述第二正极检测电压均值U′_P1和所述第二负极检测电压均值U′_N1，计算所述正极绝缘比值K_P和所述负极绝缘比值K_N，其中，所述正极绝缘比值K_P和所述负极绝缘比值K_N的计算公式为：

式中，U为所述动力电池电压，R₃、R₄为外接电阻，R₃＝R₄。

4.如权利要求3所述的电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统，其特征在于，所述处理器还用于当判定所述第一正极检测电压均值U_P1等于所述第一负极检测电压均值U_N1时，控制所述开关S1、所述开关S2和所述采样开关S5闭合，控制所述第一脉冲单元产生所述正负方波信号，并获取所述正负方波信号和所述采样信号，

根据所述正负方波信号、所述采样电阻R_M、所述采样信号、所述电阻R1和所述电阻R2，计算所述正极绝缘比值K_P和所述负极绝缘比值K_N，其中，所述正极绝缘比值K_P和所述负极绝缘比值K_N的计算公式为：

式中，U为所述动力电池电压，U_M为所述采样信号的采样点压，U_S为所述正负方波信号的电压值。

5.如权利要求3所述的电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统，其特征在于，当所述运行状态为电源开启且静止状态时，

所述处理器还用于获取所述正极等效电阻R_P两端的第三正极检测电压U_P2、所述负极等效电阻R_N两端的第三负极检测电压U_N2，

当判定所述第三正极检测电压U_P2不等于所述第三负极检测电压U_N2时，控制所述开关S3、所述开关S4闭合，重新获取所述正极等效电阻R_P两端的第四正极检测电压U＇_P2、所述负极等效电阻R_N两端的第四负极检测电压U′_N2，

根据所述第三正极检测电压均值U_P2、所述第三负极检测电压均值U_N2、所述第四正极检测电压均值U′_P2和所述第四负极检测电压均值U′_N2，计算所述正极绝缘比值K_P和所述负极绝缘比值K_N。

6.如权利要求5所述的电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统，其特征在于，当判定所述第三正极检测电压U_P2等于所述第三负极检测电压U_N2时，所述处理器还用于控制所述开关S1、所述开关S2和所述采样开关S5闭合，控制所述第一脉冲单元产生所述正负方波信号，并获取所述正负方波信号和所述采样信号，

根据所述正负方波信号、所述采样电阻R_M、所述采样信号、所述电阻R1和所述电阻R2，计算所述正极绝缘比值K_P和所述负极绝缘比值K_N。

7.如权利要求3所述的电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统，其特征在于，

当所述运行状态为电源停止状态时，所述处理器还用于控制所述开关S1、所述开关S2和所述采样开关S5闭合，控制所述第一脉冲单元产生所述正负零复合方波信号，并获取所述正负零复合方波信号和所述采样信号，

根据所述正负零复合方波信号、所述采样电阻R_M、所述采样信号、所述电阻R1和所述电阻R2，计算所述正极绝缘比值K_P和所述负极绝缘比值K_N，其中，所述正极绝缘比值K_P和所述负极绝缘比值K_N的计算公式为：

式中，

为所述电压值

正负值间的差值，

为所述采样点压

正负值间的差值，U为所述动力电池电压，U_M0为所述正负零复合方波信号零压值部分在所述采样电阻R_M处的采样信号电压值。

8.如权利要求1所述的电动汽车车载高压电池组绝缘状态在线检测系统，其特征在于，两个所述分压电路中的分压电阻的阻值相等，两个所述外接电路中的外接电阻的阻值相等。

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