CN113479062A - 电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车 - Google Patents

电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车 Download PDF

Info

Publication number
CN113479062A
CN113479062A CN202010187031.8A CN202010187031A CN113479062A CN 113479062 A CN113479062 A CN 113479062A CN 202010187031 A CN202010187031 A CN 202010187031A CN 113479062 A CN113479062 A CN 113479062A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
monitoring
relay
voltage
switching device
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
CN202010187031.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113479062B (zh
Inventor
陆珂伟
王林
李骥
赵小巍
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.)
SAIC Motor Corp Ltd
Original Assignee
SAIC Motor Corp 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 SAIC Motor Corp Ltd filed Critical SAIC Motor Corp Ltd
Priority to CN202010187031.8A priority Critical patent/CN113479062B/zh
Publication of CN113479062A publication Critical patent/CN113479062A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113479062B publication Critical patent/CN113479062B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0069Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/025Measuring very high resistances, e.g. isolation resistances, i.e. megohm-meters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3271Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3272Apparatus, systems or circuits therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3271Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3275Fault detection or status indication
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车,在电池高压回路中接入第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、隔离型变换器、接地电阻和监测模块。通过控制第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件的通断,来采集包含绝缘电阻信息和包含接地电阻信息的电信号,通过对电压信号的峰值和波形进行分析,以电压信号的峰值和/或波形周期的变化判断主正继电器和/或主负继电器是否出现粘连故障和是否出现绝缘故障。将绝缘电阻的监测和主正继电器与主负继电器的监测集成于同一个监测装置,达到了监测装置高度集成的目的,且通过同一个监测装置同时实现绝缘电阻的监测和对继电器的监测,节省了硬件成本和提高了监测效率。

Description

电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车
技术领域
本发明涉及车辆领域,尤其涉及一种电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车。
背景技术
随着电动汽车的普及,电动汽车的安全性也受到越来越多的关注,其中,电动汽车的电池高压回路的安全性对于整个电动汽车的安全性起着决定性的作用。电动汽车的高压回路的安全性监测主要是对电动汽车电池系统的高压绝缘电阻的监测和高压继电器的监测,高压绝缘电阻和高压继电器的正常与否是保证电动汽车安全运行的两项重要指标。因此,如何提供一种集成度较高且能对高压绝缘电阻和高压继电器进行高效监测的装置,以对高压绝缘电阻和高压继电器进行监测,进一步保证电动汽车的安全稳定运行是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中对高压绝缘电阻和高压继电器进行监测,以保证电动汽车的安全稳定运行的问题。因此,本发明提供一种电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车,能对高压绝缘电阻和高压继电器进行监测,保证了电动汽车的安全稳定运行。
为解决上述问题,本发明的实施方式公开了一种电池高压回路的监测装置,所述电池高压回路包括电池、绝缘电阻、继电器、整车电容和一对Y电容;所述继电器包括主正继电器、主负继电器和预充电继电器;所述主正继电器和所述预充电继电器的一端分别与所述电池的正极连接,另一端均与一所述Y电容和所述绝缘电阻连接;所述主负继电器接入所述电池的负极与另一所述Y电容之间,所述整车电容接入所述主正继电器和所述主负继电器之间;
所述电池高压回路的监测装置包括:第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、隔离型变换器、接地电阻和监测模块;其中
所述监测模块包括信号发生器、信号采集模块和控制器;
所述第一开关器件接入所述监测模块的一端以导通所述监测模块与地之间的电路回路;所述信号发生器与所述电池的负极、所述第三开关器件和所述主负继电器串接;所述第三开关器件一端与所述主负继电器连接,所述第三开关器件的另一端与所述接地电阻连接;
所述第二开关器件与所述隔离型变换器并联;
所述信号采集模块分别与所述电池的负极和所述控制器连接;其中
在选择闭合所述第一开关器件、闭合所述第二开关器件、断开所述第三开关器件或者选择闭合所述第一开关器件、断开所述第二开关器件、闭合所述第三开关器件时,所述信息采集模块采集所述电池负极的电信号,所述电信号包括所述绝缘电阻的绝缘电阻信息和所述接地电阻处的接地电阻信息,并由所述控制器对所述电信号的峰值和波形进行分析,通过所述电信号的峰值的变化判断所述主正继电器和/或所述主负继电器是否出现粘连故障,和通过所述电信号的波形峰值变化和波形周期的时间常数变化判断所述绝缘电阻的绝缘电阻值是否异常。
采用上述技术方案,在电池高压回路中接入第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、隔离型变换器、接地电阻和监测模块。通过控制第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件的通断,来采集绝缘电阻处的电压信号和接地电阻处的电压信号,通过对电压信号的峰值和波形进行分析,以波形峰值的变化和波形周期的时间常数的变化判断绝缘电阻的绝缘电阻值是否异常或者通过接地电阻处的电压信号的峰值变化判断主正继电器和/或主负继电器是否出现粘连故障。当绝缘电阻出现异常时,采集到的绝缘电阻的电压信号的峰值会超出正常值,波形周期的时间常数也会发生变化,当继电器出现粘连故障时,接地电阻处出现电压信号的峰值也会发生变化。因此,本方案将绝缘电阻的监测和主正继电器与主负继电器的粘连监测集成于同一个监测装置,达到了监测装置高度集成的目的,且能通过同一个监测装置同时实现对绝缘电阻的监测和对继电器的监测,节省了硬件成本和提高了监测效率。
在本发明的一些实施例中,所述电池高压回路的监测装置还包括:调节电路,所述调节电路接入所述监测模块和所述电池的负极之间、并与所述主负继电器并联;
所述调节电路包括调节电阻、隔离电容、第四开关器件、第五开关器件;所述信号发生器的信号输出端与所述第四开关器件的一端连接、所述第四开关器件的另一端和所述调节电阻的一端连接,所述信号采集模块分别与所述调节电阻的另一端和所述隔离电容的一端连接,所述隔离电容的另一端与所述第五开关器件的一端连接,所述第五开关器件的另一端接入所述电池的负极,用于调节所述调节电阻的阻值和所述隔离电容的电容值调节所述电池高压回路的监测装置的时间常数。
在本发明的一些实施例中,所述调节电路包括:
三组调节子电路,所述三个调节子电路互相并联并接入所述监测模块与所述电池的负极之间;其中
每个所述调节子电路均包括一电阻、一隔离电容、一所述第四开关器件和一所述第五开关器件,通过控制每组所述调节子电路中的所述第四开关器件和/或所述第五开关器件的通断来调节接入所述监测模块和所述电池的负极之间的电阻的阻值。
在本发明的一些实施例中,所述信号发生器为脉冲发生器,所述隔离型变换器为隔离型DCDC变换器,所述信号采集模块为AD信号采集模块,所述AD信号采集模块包括电压传感器和模数转换器。
在本发明的一些实施例中,所述第一开关器件和所述第二开关器件均为隔离开关,所述第三开关器件为光电隔离开关。
进一步地,本发明的实施方式公开了一种电池高压回路的监测方法,基于以上任意一种所述的电池高压回路的监测装置,所述电池高压回路的监测方法包括:
控制第一开关器件和第二开关器件闭合,第三开关器件断开,并控制信号发生器向电池的负极注入低压脉冲信号;
利用信号采集模块通过所述电池的负极采集所述电池的负极的第一电信号;
对所述第一电信号的波形峰值和波形周期进行分析,若所述波形峰值超出所述绝缘电阻的绝缘电阻值为正常绝缘电阻值时的参考范围时和所述波形周期的时间常数改变,则所述绝缘电阻的绝缘电阻值异常;
控制所述第一开关器件和所述第三开关器件闭合,所述第二开关器件断开,并控制所述信号发生器向所述电池的负极注入所述低压脉冲信号;
利用所述信号采集模块通过所述电池的负极采集所述电池的负极的第二电信号;
对所述第二电信号的波形峰值进行分析,若所述波形峰值超出主正继电器和/或主负继电器未发生粘连时的正常电压值的参考范围时,则所述主正继电器和/或所述主负继电器出现粘连故障。
在本发明的一些实施例中,所述电池高压回路的监测方法还包括:
控制调节电路中的第四开关器件和/或第五开关器件的通断以调节接入所述电池的负极与所述第一开关器件之间的电路回路的调节电阻的电阻值和隔离电容的电容值;
通过调节所述调节电阻的电阻值和所述隔离电容的电容值调节所述电池高压回路的监测装置的时间常数,得到多个所述第一电信号和所述第二电信号。
进一步地,本发明的实施方式公开了一种电池,包括:动力蓄电池组,还包括:如以上任意一种所述的电池高压回路的监测装置;
所述电池高压回路的监测装置接入所述动力蓄电池组的电路回路中。
进一步地,本发明的实施方式公开了一种动力系统,包括:驱动电动机,还包括:如以上所述的电池,所述电池与所述驱动电动机连接,用于为所述驱动电动机提供电能。
进一步地,本发明的实施方式公开了一种汽车,包括:如以上所述的动力系统。
本发明实施例公开的一种电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车,具有以下有益效果:
在电池高压回路中接入第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、隔离型变换器、接地电阻和监测模块。通过控制第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件的通断,来采集包含绝缘电阻信息和包含接地电阻信息的电信号,通过对电压信号的峰值和波形进行分析,以电压信号的峰值和/或波形周期的变化判断主正继电器和/或主负继电器是否出现粘连故障和是否出现绝缘故障。将绝缘电阻的监测和主正继电器与主负继电器的监测集成于同一个监测装置,达到了监测装置高度集成的目的,且通过同一个监测装置同时实现绝缘电阻的监测和对继电器的监测,节省了硬件成本和提高了监测效率。
通过调节接入电池的负极与第一开关器件之间的电路回路的调节电阻的电阻值和隔离电容的电容值,来调节本发明实施例提供的监测装置的监测回路中的时间常数,避免Y电容的存在对绝缘电阻的绝缘故障的诊断和主正继电器和主负继电器粘连故障的诊断,提高了诊断精度。
本发明其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明,且应当理解,至少部分有益效果从本发明说明书中的记载变的显而易见。
附图说明
图1为本发明实施例公开的一种电池高压回路的监测装置的结构示意图;
图2(a)为本发明实施例公开的一种电池高压回路的监测方法的流程示意图;
图2(b)为本发明实施例公开的另一种电池高压回路的监测方法的流程示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍,但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反,结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解,以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外,为了避免混乱或模糊本发明的重点,有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是,在本说明书中,相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
随着电动汽车的普及,对车辆高压电气系统安全性要求越来越高。电动汽车电池系统高压绝缘电阻监控和高压继电器粘连诊断,是系统保证车辆安全运行的两项主要功能。传统新能源车的高压绝缘监控和高压继电器粘连诊断是将该两项功能拆分,如此,单独设计检测功能增加了系统和电路设计的复杂性。同时,面对不同汽车的整车Y电容的差异,设计的检测系统的鲁棒性表现较差,容易发生误诊断的情况Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间的电容,一般是成对出现,Y电容是电动汽车高压回路中都存在的,主要用于降低回路中的共模干扰,。如果从高压绝缘监控和高压继电器粘连诊断的电路设计方案出发,在不增加整个硬件电路成本的同时,通过简化电路设计实现高压绝缘监控和高压继电器粘连诊断这两种功能,同时增加整个检测电路本身的抗干扰能力,可以大大提高高压绝缘监控和高压继电器粘连诊断的检测效率,降低成本,提高整个检测系统的集成度,并且进一步保证了高压用电安全。
下面结合图1、图2(a)和图2(b)对本发明实施例公开的一种电池高压回路的监测装置进行说明,图1为本发明实施例公开的一种电池高压回路的监测装置的结构示意图,图2(a)为本发明实施例公开的一种电池高压回路的监测方法的流程示意图,图2(b)为本发明实施例公开的另一种电池高压回路的监测方法的流程示意图。
如图1所示的,本发明实施例公开的一种电池高压回路的监测装置1包括:电池10、绝缘电阻20、继电器30、整车电容40和一对Y电容50,继电器30包括:主正继电器300、主负继电器301和预充继电器302,主正继电器300和预充电继电器302的一端分别与电池10的正极连接,另一端均与一Y电容50和绝缘电阻20连接,主负继电器301接入电池10的负极与另一Y电容50之间,整车电容40接入主正继电器300和主负继电器301之间,进一步的,在Y电容50和预充继电器302之间还连接有预充电阻303。
电池高压回路的监测装置包括:第一开关器件60,第二开关器件70、第三开关器件80、隔离型变换器90、接地电阻100和监测模块201。
其中,监测模块201包括信号发生器2010、信息采集模块2011和控制器2012。
第一开关器件60接入监测模块201的一端以导通监测模块201与地之间的电路回路;信号发生器2010与电池10的负极、第二开关器件70和主负继电器301串接,第三开关器件80的另一端与接地电阻100连接,信号发生器2010可以为脉冲发生器、信息采集模块2011可以为AD采样器。
第二开关器件70与隔离型变换器90并联。
信号采集模块2011分别与电池10的负极和控制器2012连接,其中,
在选择闭合第一开关器件60、闭合第二开关器件70、断开第三开关器件80或者选择闭合第一开关器件60、断开第二开关器件70、闭合第三开关器件80时,信息采集模块2011采集电池10负极的电信号,电信号包括绝缘电阻20的绝缘电阻信息和接地电阻100处的接地电阻信息,并由控制器2012对电信号的峰值和波形进行分析,通过电信号的峰值的变化判断主正继电器300和/或主负继电器301是否出现粘连故障,和通过电信号的波形峰值和波形周期的时间常数判断绝缘电阻20的绝缘电阻值是否异常。
对于电池10而言,其作为汽车的动力电池可以输出如350V或350V以上的电压,对于隔离型变换器90而言,隔离型变换器90的整车电压输入端可以与电动汽车本身的铅酸电池(图中未示出)连接,隔离型变换器90的输入电压可以由铅酸电池提供的12V的整车电压,经隔离型变换器90的隔离电压输出端输出的隔离电压可以选为5V以为监测模块201进行供电,即隔离型变换器90的整车电压输入端与电动汽车本身的铅酸电池的正极连接,隔离型变换器90的隔离电压输出端与监测模块201连接(图中未示出)以为监测模块201供电,接地端可以包括整车地(整车GND)和隔离地(隔离GND)。
下面结合图2(a)和图2(b)对本发明实施例图1提供的一种电池高压回路监测装置进行详细的说明。
如图2(a)所示的,本发明实施例公开的一种电池高压回路的监测方法包括:
S20:控制第一开关器件和第二开关器件闭合,第三开关器件断开,并控制信号发生器向电池的负极注入低压脉冲信号。
S21:利用信息采集模块通过电池的负极采集电池的负极的第一电信号。
S22:对第一电信号的波形峰值和波形周期进行分析,若波形峰值超出绝缘电阻的绝缘电阻值为正常绝缘电阻值时的参考范围时和波形周期的时间常数改变,则绝缘电阻的绝缘电阻值异常。
S23:控制第一开关器件和第三开关器件闭合,第二开关器件断开,并控制信号发生器向电池的负极注入低压脉冲信号。
S24:利用信号采集模块通过电池的负极采集电池的负极的第二电信号。
S25:对第二电信号的波形峰值进行分析,若波形峰值超出主正继电器和/或主负继电器未发生粘连时的正常电压值的参考范围时,则主正继电器和/或主负继电器出现粘连故障。
在本发明的一些实施例中,本发明实施例公开的一种电池高压回路的监测装置,采用信号发生器2010发生低压脉冲信号,在电池10的高压负极注入低压脉冲信号,当进行绝缘电阻20的检测时,闭合第一开关器件60、闭合第二开关器件70、断开第三开关器件80,此时,信号发生器2010的基准地为相对于整车接地,对于电池10和整车电容40而言,低压脉冲信号可以顺利通过,电池10和整车电容40对于电路中的交流信号可以等效为短路状态,此时,对于高压负极处的电信号利用信息采集模块2011进行回采,当电池10的高压系统中出现绝缘故障时,该回采的电信号的峰值相对于未发生绝缘故障时会发生变化,因此,通过监控信息采集模块2011回采的电信号的峰值变化可以对绝缘故障进行检测。对于绝缘电阻20的绝缘电阻值的计算可以由回采的电压信号的峰值与电池10的额定输出电流的比值计算。
当进行继电器粘连故障检测时,闭合第一开关器件60、断开第二开关器件70、闭合第三开关器件80,此时,信号发生器2010的基准地为相对于隔离端接地,此时本发明实施例公开的监测装置与整车的高压回路和低压低均不发生联系,信号发生器2010发送低压脉冲信号,同时由信息采集模块2011对电池10的负极的电压信号进行回采,如果此时主负继电器301发生粘连,低压脉冲信号会通过接地电阻100接地,信息采集模块2011对电池10的负极的回采的电信号的波形的峰值相对于未发生粘连故障时的电信号的峰值会发生变化,当主正继电器300发生粘连时,低压脉冲信号会经过电池10、主正继电器300、整车电容40和接地电阻100接地,由于整车电容40的存在,从电池10的负极回采的电压信号的波形的时间常数相对于主正继电器300未发生粘连时的电压信号的时间常数会发生改变,以此来判断主正继电器300和主负继电器301是否发生粘连故障。
需要说明的是,对于绝缘电阻20发生绝缘故障时的绝缘电阻值的变化规律、主正继电器300和主负继电器30发生粘连故障时的电信号峰值和波形相对于未发生粘连故障时的电信号峰值和波形的变化规律也可以参见现有技术。
在本发明的一些实施例中,由于整个监测电路中Y电容50的存在,其会对绝缘电阻20的绝缘故障的诊断和主正继电器300和主负继电器301是否发生粘连故障的诊断造成影响,有损诊断精度。
基于此,如图1所示的,本发明实施例公开的一种电池高压回路的监测装置还包括:调节电路102,调节电路102接入监测模块201和电池10的负极之间,并与主负继电器301并联。
调节电路102包括调节电阻1020、隔离电容1021、第四开关器件1022和第五开关器件1023,信号发生器2010的信号输出端与第四开关器件1022的一端连接,第四开关器件1022的另一端和调节电阻1020的一端连接,信息采集模块2011分别与调节电阻1020的另一端和隔离电容1021的一端连接,隔离电容1021的另一端与第五开关器件1023的一端连接,第五开关器件1023的另一端接入电池10的负极,用于调节调节电阻1020的阻值和隔离电容1021的电容值调节电池高压回路的监测装置的时间常数。
更为具体的,在本发明的一些实施例中,调节电路102包括:三个调节子电路,三个调节子电路互相并联并接入监测模块201和电池10的负极之间,其中,每个调节子电路均包括一电阻R、一隔离电容C、一第四开关器件1022和一第五开关器件1023,通过控制每组调节子电路中的第四开关器件1022和/或一第五开关器件1023的通断来调节接入监测模块201和电池10的负极之间的电阻的阻值。
对于图1中的调节电路102,本发明实施例对应提供了图2(b),本发明实施例提供的电池高压回路的监测方法还包括:
S26:控制调节电路的第四开关器件或第五开关器件的通断以调节接入电池的负极与第一开关器件之间的电路回路的调节电阻的电阻值和隔离电容的电容值。
S27:通过调节该调节电阻的电阻值和隔离电容的电容值调节电池高压回路的监测装置的时间常数,得到多个第一电信号和多个第二电信号。
通过本发明实施例公开的调节电路,通过调节接入电池的负极与第一开关器件之间的电路回路的调节电阻的电阻值和隔离电容的电容值,来调节本发明实施例提供的监测装置的监测回路中的时间常数,避免Y电容的存在对绝缘电阻的绝缘故障的诊断和主正继电器和主负继电器粘连故障的诊断,提高了诊断精度。
在本发明的一些实施例中,信号发生器2010为脉冲发生器、隔离型变换器90为隔离型DCDC变换器,信息采集模块2011,更为具体的,信息采集模块2011包括电压传感器和模数转换器。
在本发明的一些实施例中,第一开关器件60、第二开关器件70均为隔离开关,第三开关器件80为光电隔离开关,更为具体的,第四开关器件1022和第五开关器件1023也可以为隔离开关(光耦开关)或者光电隔离开关,此外,第一开关器件60、第二开关器件70、第三开关器件80、第四开关器件1022和第五开关器件1023根据实际需要也可以选为其他类型的开关,本发明实施例在此并不作限定。
在本发明的一些实施例中,本发明实施例还公开了一种电池,包括动力蓄电池组,还包括以上提到的电池高压回路的监测装置。
电池高压回路的监测装置接入动力蓄电池组的电路回路中。
在本发明的一些实施例中,本发明实施例还公开了一种动力系统,包括驱动电动机,还包括如以上提到的电池,电池与驱动电动机连接,用于为驱动电动机提供电能。
在本发明的一些实施例中,本发明实施例还公开了一种汽车,包括以上提到的动力系统。
本发明实施例公开的一种电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车,具有以下有益效果:
在电池高压回路中接入第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、隔离型变换器、接地电阻和监测模块。通过控制第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件的通断,来采集包含绝缘电阻信息和包含接地电阻信息的电信号,通过对电压信号的峰值和波形进行分析,以电压信号的峰值和/或波形周期的变化判断主正继电器和/或主负继电器是否出现粘连故障和是否出现绝缘故障。将绝缘电阻的监测和主正继电器与主负继电器的监测集成于同一个监测装置,达到了监测装置高度集成的目的,且通过同一个监测装置同时实现绝缘电阻的监测和对继电器的监测,节省了硬件成本和提高了监测效率。
通过调节接入电池的负极与第一开关器件之间的电路回路的调节电阻的电阻值和隔离电容的电容值,来调节本发明实施例提供的监测装置的监测回路中的时间常数,避免Y电容的存在对绝缘电阻的绝缘故障的诊断和主正继电器和主负继电器粘连故障的诊断,提高了诊断精度。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池高压回路的监测装置,其特征在于,所述电池高压回路包括电池、绝缘电阻、继电器、整车电容和一对Y电容;所述继电器包括主正继电器、主负继电器和预充电继电器;所述主正继电器和所述预充电继电器的一端分别与所述电池的正极连接,另一端均与一所述Y电容和所述绝缘电阻连接;所述主负继电器接入所述电池的负极与另一所述Y电容之间,所述整车电容接入所述主正继电器和所述主负继电器之间;
所述电池高压回路的监测装置包括:第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、隔离型变换器、接地电阻和监测模块;其中
所述监测模块包括信号发生器、信号采集模块和控制器;
所述第一开关器件接入所述监测模块的一端以导通所述监测模块与地之间的电路回路;所述信号发生器与所述电池的负极、所述第三开关器件和所述主负继电器串接;所述第三开关器件一端与所述主负继电器连接,所述第三开关器件的另一端与所述接地电阻连接;
所述第二开关器件与所述隔离型变换器并联;
所述信号采集模块分别与所述电池的负极和所述控制器连接;其中
在选择闭合所述第一开关器件、闭合所述第二开关器件、断开所述第三开关器件或者选择闭合所述第一开关器件、断开所述第二开关器件、闭合所述第三开关器件时,所述信息采集模块采集所述电池负极的电信号,所述电信号包括所述绝缘电阻的绝缘电阻信息和所述接地电阻处的接地电阻信息,并由所述控制器对所述电信号的峰值和波形进行分析,通过所述电信号的峰值的变化判断所述主正继电器和/或所述主负继电器是否出现粘连故障,和通过所述电信号的波形峰值变化和波形周期的时间常数变化判断所述绝缘电阻的绝缘电阻值是否异常。
2.如权利要求1所述的电池高压回路的监测装置,其特征在于,所述电池高压回路的监测装置还包括:调节电路,所述调节电路接入所述监测模块和所述电池的负极之间、并与所述主负继电器并联;
所述调节电路包括调节电阻、隔离电容、第四开关器件、第五开关器件;所述信号发生器的信号输出端与所述第四开关器件的一端连接、所述第四开关器件的另一端和所述调节电阻的一端连接,所述信号采集模块分别与所述调节电阻的另一端和所述隔离电容的一端连接,所述隔离电容的另一端与所述第五开关器件的一端连接,所述第五开关器件的另一端接入所述电池的负极,用于调节所述调节电阻的阻值和所述隔离电容的电容值调节所述电池高压回路的监测装置的时间常数。
3.如权利要求2所述的电池高压回路的监测装置,其特征在于,所述调节电路包括:
三组调节子电路,所述三个调节子电路互相并联并接入所述监测模块与所述电池的负极之间;其中
每个所述调节子电路均包括一电阻、一隔离电容、一所述第四开关器件和一所述第五开关器件,通过控制每组所述调节子电路中的所述第四开关器件和/或所述第五开关器件的通断来调节接入所述监测模块和所述电池的负极之间的电阻的阻值。
4.如权利要求1-3任意一项所述的电池高压回路的监测装置,其特征在于,所述信号发生器为脉冲发生器,所述隔离型变换器为隔离型DCDC变换器,所述信号采集模块为AD信号采集模块,所述AD信号采集模块包括电压传感器和模数转换器。
5.如权利要求1-3任意一项所述的电池高压回路的监测装置,其特征在于,所述第一开关器件和所述第二开关器件均为隔离开关,所述第三开关器件为光电隔离开关。
6.一种电池高压回路的监测方法,其特征在于,基于权利要求1-5任意一项所述的电池高压回路的监测装置,所述电池高压回路的监测方法包括:
控制第一开关器件和第二开关器件闭合,第三开关器件断开,并控制信号发生器向电池的负极注入低压脉冲信号;
利用信号采集模块通过所述电池的负极采集所述电池的负极的第一电信号;
对所述第一电信号的波形峰值和波形周期进行分析,若所述波形峰值超出所述绝缘电阻的绝缘电阻值为正常绝缘电阻值时的参考范围时和所述波形周期的时间常数改变,则所述绝缘电阻的绝缘电阻值异常;
控制所述第一开关器件和所述第三开关器件闭合,所述第二开关器件断开,并控制所述信号发生器向所述电池的负极注入所述低压脉冲信号;
利用所述信号采集模块通过所述电池的负极采集所述电池的负极的第二电信号;
对所述第二电信号的波形峰值进行分析,若所述波形峰值超出主正继电器和/或主负继电器未发生粘连时的正常电压值的参考范围时,则所述主正继电器和/或所述主负继电器出现粘连故障。
7.根据权利要求6所述的电池高压回路的监测方法,其特征在于,所述电池高压回路的监测方法还包括:
控制调节电路中的第四开关器件和/或第五开关器件的通断以调节接入所述电池的负极与所述第一开关器件之间的电路回路的调节电阻的电阻值和隔离电容的电容值;
通过调节所述调节电阻的电阻值和所述隔离电容的电容值调节所述电池高压回路的监测装置的时间常数,得到多个所述第一电信号和所述第二电信号。
8.一种电池,包括:动力蓄电池组,其特征在于,还包括:如权利要求1-5任意一项所述的电池高压回路的监测装置;
所述电池高压回路的监测装置接入所述动力蓄电池组的电路回路中。
9.一种动力系统,包括:驱动电动机,其特征在于,还包括:如权利要求8所述的电池,所述电池与所述驱动电动机连接,用于为所述驱动电动机提供电能。
10.一种汽车,其特征在于,包括:如权利要求9所述的动力系统。
CN202010187031.8A 2020-03-17 2020-03-17 电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车 Active CN113479062B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010187031.8A CN113479062B (zh) 2020-03-17 2020-03-17 电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010187031.8A CN113479062B (zh) 2020-03-17 2020-03-17 电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113479062A true CN113479062A (zh) 2021-10-08
CN113479062B CN113479062B (zh) 2022-12-20

Family

ID=77932632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010187031.8A Active CN113479062B (zh) 2020-03-17 2020-03-17 电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113479062B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114019360A (zh) * 2021-10-27 2022-02-08 智新控制系统有限公司 多路继电器诊断系统及方法
CN114217134A (zh) * 2021-11-01 2022-03-22 通富微电子股份有限公司 接地电阻监控器以及接地电阻监控系统
CN117175531A (zh) * 2023-11-03 2023-12-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池管理系统

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001031394A (ja) * 1999-07-23 2001-02-06 Nippon Yusoki Co Ltd コンタクタ制御方法
CN102320251A (zh) * 2011-06-29 2012-01-18 奇瑞汽车股份有限公司 一种电动车电池组高压系统管理的方法及装置
CN103434408A (zh) * 2013-08-07 2013-12-11 扬州亚星客车股份有限公司 一种电动汽车的高压安全控制系统
CN106908719A (zh) * 2017-02-13 2017-06-30 上海蔚来汽车有限公司 车辆直流充电继电器的诊断系统
CN107284246A (zh) * 2017-07-04 2017-10-24 无锡英捷汽车科技有限公司 一种电动汽车主接触器故障检测装置
DE102016005732A1 (de) * 2016-05-10 2017-11-16 Man Truck & Bus Ag Verfahren zur Isolationsüberwachung eines Hochvolt-Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs
CN207380140U (zh) * 2017-10-18 2018-05-18 上海汽车集团股份有限公司 动力电池绝缘电阻检测电路
CN109212385A (zh) * 2017-06-29 2019-01-15 宝沃汽车(中国)有限公司 电动汽车的整车电路绝缘检测方法和装置
US20190118668A1 (en) * 2017-10-23 2019-04-25 Contemporary Amperex Technology Co., Limited High-voltage detection circuit, detector, battery device and vehicle
CN209842004U (zh) * 2019-01-15 2019-12-24 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种汽车电池绝缘监测系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001031394A (ja) * 1999-07-23 2001-02-06 Nippon Yusoki Co Ltd コンタクタ制御方法
CN102320251A (zh) * 2011-06-29 2012-01-18 奇瑞汽车股份有限公司 一种电动车电池组高压系统管理的方法及装置
CN103434408A (zh) * 2013-08-07 2013-12-11 扬州亚星客车股份有限公司 一种电动汽车的高压安全控制系统
DE102016005732A1 (de) * 2016-05-10 2017-11-16 Man Truck & Bus Ag Verfahren zur Isolationsüberwachung eines Hochvolt-Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs
CN106908719A (zh) * 2017-02-13 2017-06-30 上海蔚来汽车有限公司 车辆直流充电继电器的诊断系统
CN109212385A (zh) * 2017-06-29 2019-01-15 宝沃汽车(中国)有限公司 电动汽车的整车电路绝缘检测方法和装置
CN107284246A (zh) * 2017-07-04 2017-10-24 无锡英捷汽车科技有限公司 一种电动汽车主接触器故障检测装置
CN207380140U (zh) * 2017-10-18 2018-05-18 上海汽车集团股份有限公司 动力电池绝缘电阻检测电路
US20190118668A1 (en) * 2017-10-23 2019-04-25 Contemporary Amperex Technology Co., Limited High-voltage detection circuit, detector, battery device and vehicle
CN209842004U (zh) * 2019-01-15 2019-12-24 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种汽车电池绝缘监测系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114019360A (zh) * 2021-10-27 2022-02-08 智新控制系统有限公司 多路继电器诊断系统及方法
CN114217134A (zh) * 2021-11-01 2022-03-22 通富微电子股份有限公司 接地电阻监控器以及接地电阻监控系统
CN114217134B (zh) * 2021-11-01 2023-11-17 通富微电子股份有限公司 接地电阻监控器以及接地电阻监控系统
CN117175531A (zh) * 2023-11-03 2023-12-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池管理系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113479062B (zh) 2022-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113479062B (zh) 电池高压回路的监测装置、方法、电池、动力系统及汽车
CN113949111B (zh) 储能系统
CN104620117B (zh) 电源装置
KR101456552B1 (ko) 셀 밸런싱을 이용하는 배터리
EP2372867A1 (en) A parallel device for a battery module and controlling method thereof
JP2014226031A (ja) 直列接続された複数の2次電池の充放電のための能動バランス回路とアルゴリズムを備える2次電池充放電制御装置及び方法
CN108028536B (zh) 电池监视装置
CN104009519A (zh) 微型电动车电池管理系统
CN109245026B (zh) 列车、列车供电系统及其漏电保护装置
CN109188266A (zh) 一种高压负极继电器黏连的检测电路及其检测方法
CN112467841B (zh) 一种充电枪系统控制电路
CN207481815U (zh) 电动汽车高压上下电系统
CN113391199A (zh) 直流充电桩高压继电器的主接触点粘连检测方法
EP2487496A1 (en) Method for isolation measurements using pre-charge and discharge circuitry
CN218995504U (zh) 一种高压电流检测装置
CN108270276B (zh) 特种车辆用高压超级电容
CN108427057B (zh) 一种双源法绝缘漏电检测电路及其绝缘漏电检测方法
CN109103955A (zh) 铅酸蓄电池均衡与监控方法及系统
CN214539920U (zh) 继电器故障检测电路、电池管理系统和车辆
CN114552726A (zh) 一种支持无线通讯的新能源多源输入低压配电系统
CN212134892U (zh) 一种故障检测电路及电动汽车
CN111823950A (zh) 电池管理系统及车辆
CN221633453U (zh) 一种变流器和高压盒一体化装置
CN221926546U (zh) 开关状态检测电路、电池管理系统和电池系统
CN205273198U (zh) 一种用于电动车的电源

Legal Events

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