CN112946508A - 电动汽车的绝缘失效提醒装置、方法及车辆 - Google Patents

电动汽车的绝缘失效提醒装置、方法及车辆 Download PDF

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李东
贾海亮
陈琦琦
姚意
曾羽飞
汪涛
王飞
沙文瀚
倪绍勇
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Abstract

本申请公开了一种电动汽车的绝缘失效提醒装置、方法及车辆，其中，方法包括：第一检测电路，第一检测电路与动力电池的继电器的PCAK端相连，以检测继电器的PACK端的第一绝缘电阻；第二检测电路，第二检测电路与动力电池的继电器的LINK端相连，以检测LINK端的第二绝缘电阻；控制器，用于在继电器处于吸合状态时，控制第一检测电路工作，并在继电器处于断开状态时，控制第一检测电路和第二检测电路均工作，以在第一绝缘电阻和/或第二绝缘电阻满足失效条件时进行绝缘失效提醒。由此，解决了继电器断开后，放电端还存在小电流电能输出，但无法检测到放电回路绝缘电阻，有高压安全风险的问题。

Description

电动汽车的绝缘失效提醒装置、方法及车辆
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种电动汽车的绝缘失效提醒装置、方法及车辆。
背景技术
电动汽车一般采用高压电能作为驱动能源，动力电池作为储能元件，当车辆的绝缘性能发生失效就可能对人员造成触电风险，当前方案是高压导体外都设计有绝缘保护结构，且绝缘阻值设计要求都较高，同时设计有绝缘电阻检测电路，对绝缘电阻进行实时检测，发现绝缘失效会进行安全保护。
相关技术中，绝缘检测电路模块都设计在动力电池内部，当继电器吸合时可以对整车绝缘电阻进行测量，当继电器断开时，只能测量到电池内部的绝缘电阻。
然而，在设计开发时发现高压继电器断开时，MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)及压缩机内电容还会存在部分残余电能，且充电机和DCDC(Direct Current，直流变换器)或其他放电负载集成方式下，充电完成后，由于充电机还需要工作，DCDC不能停止低压供电，否则小电池容易溃电，此时电池会判断充电完成，断开主正负继电器，否则会形成充电机和电池充电放电反复循环问题，高压继电器断开后，放电端还存在小电流电能输出，但无法检测到放电回路绝缘电阻，有高压安全风险，亟待解决。
申请内容
本申请提供一种电动汽车的绝缘失效提醒装置、方法及车辆，解决了继电器断开后，放电端还存在小电流电能输出，但无法检测到放电回路绝缘电阻，有高压安全风险的问题。
本申请第一方面实施例提供一种电动汽车的绝缘失效提醒装置，包括以下步骤：
第一检测电路，所述第一检测电路与动力电池的继电器的PCAK端相连，以检测所述继电器的PACK端的第一绝缘电阻；
第二检测电路，所述第二检测电路与所述动力电池的继电器的LINK端相连，以检测LINK端的第二绝缘电阻；以及
控制器，用于在所述继电器处于吸合状态时，控制所述第一检测电路工作，并在所述继电器处于断开状态时，控制所述第一检测电路和所述第二检测电路均工作，以在所述第一绝缘电阻和/或所述第二绝缘电阻满足失效条件时进行绝缘失效提醒。
可选地，所述控制器还用于在所述继电器由所述断开状态切换为所述吸合状态时，在预设时长后控制所述第二检测电路停止工作。
可选地，所述控制器还用于将所述第一绝缘电阻和/或所述第二绝缘电阻上报至电池管理系统。
可选地，所述第一检测电路和所述第二检测电路均具有光耦继电器。
可选地，所述失效条件为绝缘电阻小于200千欧。
本申请第二方面实施例提供一种电动汽车的绝缘失效提醒方法，采用上述的电动汽车的绝缘失效提醒装置，其中，方法包括以下步骤：
检测所述动力电池的继电器的当前状态；
若所述当前状态为吸合状态，则控制所述第一检测电路工作，并在所述继电器处于断开状态时，控制所述第一检测电路和所述第二检测电路均工作，以在所述第一绝缘电阻和/或所述第二绝缘电阻满足失效条件时进行绝缘失效提醒。
可选地，上述的电动汽车的绝缘失效提醒方法，还包括：
在所述继电器由所述断开状态切换为所述吸合状态时，在预设时长后控制所述第二检测电路停止工作。
可选地，上述的电动汽车的绝缘失效提醒方法，还包括：
将所述第一绝缘电阻和/或所述第二绝缘电阻上报至电池管理系统。
可选地，所述失效条件为绝缘电阻小于200千欧。
本申请第三方面实施例提供一种车辆，其包括上述的电动汽车的绝缘失效提醒装置。
由此，可以同时检测电动汽车高压继电器两端的绝缘电阻，当检测到绝缘电阻低于设定阈值时，能及时上报异常绝缘阻值，并进行绝缘失效报警，解决了继电器断开后，放电端还存在小电流电能输出，但无法检测到放电回路绝缘电阻，有高压安全风险的问题。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的一种电动汽车的绝缘失效提醒装置待放款示意图；
图2为根据本申请一个实施例的电动汽车的绝缘失效提醒装置的系统示意图；
图3为根据本申请一个实施例的电动汽车的绝缘失效提醒方法的流程图；
图4为根据本申请实施例的电动汽车的绝缘失效提醒方法的流程图；
图5为根据本申请实施例的车辆的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的电动汽车的绝缘失效提醒装置、方法及车辆。针对上述背景技术中心提到的继电器断开后，放电端还存在小电流电能输出，但无法检测到放电回路绝缘电阻，有高压安全风险的问题，本申请提供了一种电动汽车的绝缘失效提醒装置，可以同时检测电动汽车高压继电器两端的绝缘电阻，当检测到绝缘电阻低于设定阈值时，能及时上报异常绝缘阻值，并进行绝缘失效报警，解决了继电器断开后，放电端还存在小电流电能输出，但无法检测到放电回路绝缘电阻，有高压安全风险的问题。
具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种电动汽车的绝缘失效提醒装置的方框示意图。
如图1所示，该电动汽车的绝缘失效提醒装置10包括：第一检测电路100、第二检测电路200和控制器300。
其中，结合图1和图2，第一检测电路100与动力电池的继电器的PCAK端101相连，以检测继电器的PACK端101的第一绝缘电阻。第二检测电路200与动力电池的继电器的LINK端201相连，以检测LINK端201的第二绝缘电阻。控制器300用于在继电器处于吸合状态时，控制第一检测电路100工作，并在继电器处于断开状态时，控制第一检测电路100和第二检测电路200均工作，以在第一绝缘电阻和/或第二绝缘电阻满足失效条件时进行绝缘失效提醒。
应当理解的是，如图2所示，当车辆处于正常工作、故障、充电及充电完成状态下，继电器的状态都有所不同，因此，本申请是实施例可以仅对继电器的状态进行判断，继电器的状态可以包括吸合状态和断开状态。
具体而言，当继电器的状态处于吸合状态时，本申请实施例可以控制第二检测电路100断开，仅通过第一检测电路100检测车辆的第一绝缘电阻；当继电器的状态处于断开状态时，本申请实施例可以控制第一检测电路100检测车辆的第一绝缘电阻，并同时通过第二检测电路200检测车辆的第二绝缘电阻。
可选地，在一些实施例中，失效条件为绝缘电阻小于200千欧。
也就是说，如果第一绝缘电阻小于200千欧，或者第二绝缘电阻小于200千欧，或者第一绝缘电阻和第二绝缘电阻均小于200千欧，则判定车辆发生绝缘失效，上报绝缘故障，以进行绝缘失效提醒。其中，第一绝缘电阻可以为动力电池内的绝缘电阻；第二绝缘电阻可以为动力电池内和放电端绝缘电阻。
其中，在一些实施例中，第一检测电路100和第二检测电路200均具有光耦继电器(如光耦继电器102和光耦继电器202)。
具体而言，光耦继电器就是固态继电器，用光耦驱动可控硅，控制光耦端给合适的电信号，(各个光耦允许加在控制端的两端的电压不一样，正常是1.2V左右，电流4-20mA)，由此，光耦另一端光三极管得信号导通，驱动可控硅导通；
由此，即可通过光耦继电器控制第一检测电路100和第二检测电路200的导通及断开。
可选地，在一些实施例中，控制器300还用于在继电器由断开状态切换为吸合状态时，在预设时长后控制第二检测电路停止工作。
其中，预设时长可以是用户预先设定的时长，可以是通过有限次实验获取的时长，也可以是通过有限次计算机仿真得到的时长，优选地，预设时长为200ms。
具体而言，如图2所示，当继电器的状态由断开状态切换为吸合状态后，BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)及绝缘检测模块监测到继电器的状态变化，会在两个周期内断开副回路电路，周期为100ms。
可选地，在一些实施例中，控制器300还用于将第一绝缘电阻和/或第二绝缘电阻上报至电池管理系统。
也就是说，本申请实施例可以实时将一绝缘电阻，或者第二绝缘电阻，或者第一绝缘电阻和第二绝缘电阻上报至电池管理系统，以便在上报的绝缘阻值不满足失效条件时，判断车辆正常，在上报的绝缘阻值满足失效条件时，判断车辆发生绝缘失效，上报绝缘故障。
进一步地，为使得本领域技术人员进一步了解本申请实施例的电动汽车的绝缘失效提醒装置，下面结合图3进行详细说明。
如图3所示，图3为电动汽车的绝缘失效提醒方法的流程图，包括以下步骤：
S301，车辆上电。
S302，动力电池内绝缘检测模块开始工作。
S303，判断继电器是否闭合，如果是，执行步骤S304，否则，执行步骤S305。
S304，检测动力电池内绝缘电阻，即第一绝缘电阻，并跳转执行步骤S307。
S305，闭合第二检测电路中K1/K2光耦继电器。
S306，检测动力电池内绝缘电阻(第一绝缘电阻)和放电端绝缘电阻(第二绝缘电阻)。
S307，上报第一绝缘电阻和/或第二绝缘电阻。
S308，判断第一绝缘电阻和/或第二绝缘电阻的阻值是否大于200千欧，如果是，执行步骤S309，否则，执行步骤S310。
S309，上报正常状态。
S310，上报绝缘故障。
具体而言，结合图2和图3所示，外部接口回路包括与车辆高压端连接的检测及电信号注入回路，分别有第一检测电路接口与第二检测电路接口，第一检测电路接口包括高压正与高压负电信号注入接口以及高压正及高压负电压采集接口。第二检测电路接口同样包括高压正与高压负电信号注入接口以及高压正及高压负电压采集接口，第一检测电路和第二检测电路还包括接地线束。
绝缘检测模块可以根据整车需求进行设计，可以是有源式检测电路也可以是被动式绝缘检测电路，这里绝缘检测电路可以被认为是一个模块电路。
绝缘检测模块集成在动力电池内，通过外部接口回路与整车连接，从而对车辆高压进行绝缘检测，包括第一检测电路接口和第二检测电路接口。第一检测电路接口与继电器前侧的PCAK端连接，可以通过第一检测电路接口检测到PACK端的绝缘阻值，第二检测电路接口与继电器后侧的LINK端连接，可以通过第二检测电路接口检测到负载端的绝缘阻值，第二检测电路接口线路中还包括光耦继电器模块，绝缘检测模块可以通过光耦继电器控制第二检测电路的导通及断开。
也就是说，本申请实施例通过对第一检测电路及第二检测电路的通断控制实现对于动力电池PACK端及负载Link端的绝缘电阻的检测，其主要包括启动阶段、判断阶段、监测阶段及休眠阶段。
具体地，上电阶段：车辆启动或开始充电，通过蓄电池对BMS和绝缘检测模块进行低压供电，BMS及绝缘检测模块都开始唤醒开始工作，BMS系统及绝缘检测模块都会开始自检，以确定模块是否正常，BMS系统及绝缘检测模块自检无问题，绝缘检测模块开始工作，当发现故障后，需及时进行上报。
判断及控制阶段：BMS及绝缘模块自检完成正常工作后，会对高压的继电器状态进行判断，由于车辆处于正常工作、故障、充电及充电完成状态下，高压继电器的状态都有所不同，BMS及绝缘模块不对车辆状态进行判断，而只对继电器的状态进行判断，当继电器处于吸合状态，BMS及绝缘模块只吸合第一检测电路，从而只通过第一检测电路进行绝缘监测；当继电器处于断开状态时，BMS及绝缘模块同时吸合第一检测电路及第二检测电路，同时通过第一检测电路及第二检测电路对整车的绝缘阻值状态进行监测。而当继电器由断开转为吸合后，BMS及绝缘模块监测到继电器的状态变化，会在两个周期内断开副回路电路，周期为100ms。
监测阶段是指绝缘检测模块开始监测整车绝缘电阻，并实时上报绝缘阻值，电池管理系统判断接收到的绝缘阻值是否高于整车设定电阻阈值，即是否满足满足失效条件，如上报的绝缘阻值高于设定阈值，判断车辆正常，继续上报阻值，如上报的绝缘阻值低于设定阈值，判断车辆发生绝缘失效，上报绝缘故障。
休眠阶段：车辆下电或充电枪拔出停止充电，BMS及绝缘模块检测到低压供电开始断开，会逐步断开外部接口外部，停止对车辆阻值进行监测，系统也开始逐步进入休眠状态。
由此，当动力电池电量充满后，可以断开高压继电器，避免充电机和电池充电放电反复循环问题；高压继电器断开后，仍然可以检测到负载端的绝缘电阻阻值，避免负载端的绝缘失效无法检测问题，从而导致人员触电风险。
根据本申请实施例提出的电动汽车的绝缘失效提醒装置，
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的电动汽车的绝缘失效提醒装置。
图4是本申请实施例的电动汽车的绝缘失效提醒方法的方框示意图。
如图4所示，该电动汽车的绝缘失效提醒方法，采用上述的电动汽车的绝缘失效提醒装置，包括：
在步骤S401中，检测动力电池的继电器的当前状态；
在步骤S402中，若当前状态为吸合状态，则控制第一检测电路工作，并在继电器处于断开状态时，控制第一检测电路和第二检测电路均工作，以在第一绝缘电阻和/或第二绝缘电阻满足失效条件时进行绝缘失效提醒。
可选地，上述的电动汽车的绝缘失效提醒方法，还包括：
在继电器由断开状态切换为吸合状态时，在预设时长后控制第二检测电路停止工作。
可选地，上述的电动汽车的绝缘失效提醒方法，还包括：
将第一绝缘电阻和/或第二绝缘电阻上报至电池管理系统。
可选地，失效条件为绝缘电阻小于200千欧。
需要说明的是，前述对电动汽车的绝缘失效提醒装置实施例的解释说明也适用于该实施例的电动汽车的绝缘失效提醒方法，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的电动汽车的绝缘失效提醒方法，可以检测动力电池的继电器的当前状态，在当前状态为吸合状态时，控制第一检测电路工作，并在继电器处于断开状态时，控制第一检测电路和第二检测电路均工作，以在第一绝缘电阻和/或第二绝缘电阻满足失效条件时进行绝缘失效提醒。由此，可以同时检测电动汽车高压继电器两端的绝缘电阻，当检测到绝缘电阻低于设定阈值时，能及时上报异常绝缘阻值，并进行绝缘失效报警，解决了继电器断开后，放电端还存在小电流电能输出，但无法检测到放电回路绝缘电阻，有高压安全风险的问题。
此外，如图5所示，本申请实施例还提出了一种车辆20，该车辆20包括上述的电动汽车的绝缘失效提醒装置10。
根据本申请实施例的车辆，通过上述的电动汽车的绝缘失效提醒装置，可以同时检测电动汽车高压继电器两端的绝缘电阻，当检测到绝缘电阻低于设定阈值时，能及时上报异常绝缘阻值，并进行绝缘失效报警，解决了继电器断开后，放电端还存在小电流电能输出，但无法检测到放电回路绝缘电阻，有高压安全风险的问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

Claims (10)

1.一种电动汽车的绝缘失效提醒装置，其特征在于，包括：
第一检测电路，所述第一检测电路与动力电池的继电器的PCAK端相连，以检测所述继电器的PACK端的第一绝缘电阻；
第二检测电路，所述第二检测电路与所述动力电池的继电器的LINK端相连，以检测LINK端的第二绝缘电阻；以及
控制器，用于在所述继电器处于吸合状态时，控制所述第一检测电路工作，并在所述继电器处于断开状态时，控制所述第一检测电路和所述第二检测电路均工作，以在所述第一绝缘电阻和/或所述第二绝缘电阻满足失效条件时进行绝缘失效提醒。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于在所述继电器由所述断开状态切换为所述吸合状态时，在预设时长后控制所述第二检测电路停止工作。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于将所述第一绝缘电阻和/或所述第二绝缘电阻上报至电池管理系统。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一检测电路和所述第二检测电路均具有光耦继电器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述失效条件为绝缘电阻小于200千欧。
6.一种电动汽车的绝缘失效提醒方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的电动汽车的绝缘失效提醒装置，其中，方法包括以下步骤：
检测所述动力电池的继电器的当前状态；
若所述当前状态为吸合状态，则控制所述第一检测电路工作，并在所述继电器处于断开状态时，控制所述第一检测电路和所述第二检测电路均工作，以在所述第一绝缘电阻和/或所述第二绝缘电阻满足失效条件时进行绝缘失效提醒。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述继电器由所述断开状态切换为所述吸合状态时，在预设时长后控制所述第二检测电路停止工作。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述第一绝缘电阻和/或所述第二绝缘电阻上报至电池管理系统。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述失效条件为绝缘电阻小于200千欧。
10.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一项所述的电动汽车的绝缘失效提醒装置。
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