CN116500339A - 一种bms绝缘电阻检测电路及方法、存储介质、电子设备 - Google Patents

一种bms绝缘电阻检测电路及方法、存储介质、电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池管理系统技术领域，提供了一种BMS绝缘电阻检测电路及方法、存储介质、电子设备。BMS绝缘电阻检测方法包括步骤：第一、第二隔离开关断开，读取采样电阻两端的第一采样电压，计算得到电池包总电压；第一隔离开关断开，第二隔离开关闭合，读取采样电阻两端的第二采样电压，计算得到第一比值；第一、第二隔离开关闭合，读取采样电阻两端的第三采样电压，计算得到第二比值；根据电池包总电压、第一比值以及第二比值，计算得到电池包总正对地绝缘电阻值和总负对地绝缘电阻值。本发明提出的方法能够提高绝缘电阻检测精度，适用多种工况，计算简单方便。同时，电路搭建简单方便，节省不必要的器件，节省资源。

Description

一种BMS绝缘电阻检测电路及方法、存储介质、电子设备
技术领域
本发明涉及电池管理系统BMS技术领域，具体涉及电池管理系统BMS中的绝缘电阻检测方法。
背景技术
在电池管理系统BMS的绝缘电阻检测中，要求在电池包所有部件集成完毕的状态下进行绝缘检测，且采用绝缘电阻阻值来衡量绝缘状态，假定没有绝缘故障时，电池包总正对地绝缘电阻值和电池包总负对地绝缘电阻值为无穷大。
现有技术中的平衡桥法是在电池包总正对地绝缘电阻和电池包总负对地绝缘电阻两侧分别并联一个较大的检测电阻，当出现单端绝缘故障时，即单端绝缘电阻变低时，会拉低该侧电压，从而检测出单端绝缘故障，但无法检测出双端绝缘故障，当系统出现双端绝缘故障时，不能直接求解，而是要将电池包总正对地绝缘电阻值和电池包总负对地绝缘电阻值中较大的一个视为无穷大，按单端绝缘故障求解，电池包总正对地绝缘电阻值和电池包总负对地绝缘电阻值越接近，则检测误差越大。
而现有技术中的不平衡桥法比起平衡桥法的改进是，在电池包正极一侧加入了一个开关和一个电阻，在电池包负极一侧加入了一个开关和一个电阻。通过交替切换两侧的开关改变正负两极绝缘电阻两端的电压，从而检测到电池包总正对地绝缘电阻值和电池包总负对地绝缘电阻值，不仅可以检测出单端绝缘故障，还能检测出双端绝缘故障。但是，不平衡桥法电路需要在三个不同的位置进行电压信号的采样，即存在六根采样线，可能存在采样时的误差，会导致绝缘电阻检测时的准确度低，且采样时需要采集三个不同电阻的采样电压，即需要六根采样线，造成资源的浪费。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种BMS绝缘电阻检测电路及方法、存储介质、电子设备，能够提高绝缘电阻检测精度，适用多种工况，同时节省不必要的器件，节省资源。
本发明实施例第一方面提供一种BMS绝缘电阻检测电路，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、采样电阻、第一隔离开关、第二隔离开关，第一电阻、第二电阻、第三电阻、采样电阻依次连接，第一电阻还与电池包总正对地绝缘电阻连接，采样电阻还与电池包总负对地绝缘电阻连接，所述第一隔离开关并联在第二电阻两侧，所述第二电阻、第三电阻的连接处与电池包总正对地绝缘电阻、电池包总负对地绝缘电阻连接处连接有所述第二隔离开关。
作为一种优选的实施方式，所述第一电阻的阻值为采样电阻阻值的五百倍至两千倍，所述第二电阻的阻值为第一电阻阻值的两倍，所述第三电阻的阻值为第一电阻阻值的三倍。
本发明实施例第二方面提供一种BMS绝缘电阻检测方法，采用上述一种BMS绝缘电阻检测电路，包括步骤：
A，状态一，第一隔离开关断开，第二隔离开关断开，读取采样电阻两端的第一采样电压，根据第一采样电压、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及采样电阻，计算得到电池包总电压；
B，状态二，第一隔离开关保持断开，第二隔离开关闭合，读取采样电阻两端的第二采样电压，根据第二采样电压、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及采样电阻，计算得到第一比值；
C，状态三，第一隔离开关闭合，第二隔离开关闭合，读取采样电阻两端的第三采样电压，根据第三采样电压、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及采样电阻，计算得到第二比值；
D，根据电池包总电压、第一比值以及第二比值，计算得到电池包总正对地绝缘电阻值和电池包总负对地绝缘电阻值。
作为一种优选的实施方式，步骤B具体包括：
B1，根据第二采样电压、第三电阻、采样电阻以及电池包总电压，计算得到第一电池包正极对地电压和第一电池包负极对地电压；
B2，根据第一电池包正极对地电压以及第一电池包负极对地电压，计算得到第一比值。
作为一种优选的实施方式，所述第一比值，记为a，计算式为：
其中，UP1表示第一电池包正极对地电压，UN1表示第一电池包负极对地电压，RP表示电池包总正对地绝缘电阻值，RN表示电池包总负对地绝缘电阻值，R1表示第一电阻的电阻值，R2表示第二电阻的电阻值，R3表示第三电阻的电阻值，R4表示采样电阻的电阻值。
作为一种优选的实施方式，步骤C具体包括：
C1，根据第三采样电压、第三电阻、采样电阻以及电池包总电压，计算得到第二电池包正极对地电压和第二电池包负极对地电压；
C2，根据第二电池包正极对地电压以及第二电池包负极对地电压，计算得到第二比值。
作为一种优选的实施方式，所述第二比值，记为b，计算式为：
其中，UP2表示第二电池包正极对地电压，UN2表示第二电池包负极对地电压，RP表示电池包总正对地绝缘电阻值，RN表示电池包总负对地绝缘电阻值，R1表示第一电阻的电阻值，R2表示第二电阻的电阻值，R3表示第三电阻的电阻值，R4表示采样电阻的电阻值。
作为一种优选的实施方式，第一电阻、第二电阻、第三电阻、采样电阻的阻值大小与电池包正极相对于电池包负极的电压大小相适配。BMS绝缘电阻检测电路可以用在600V至1500V的储能电池包，也可以用在低压的储能电池包，只是用在低压的储能电池包时，相应的电阻阻值要选小一点，不然采样电阻采样到的电压值很小，会影响检测精度。
本发明实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明实施例第二方面及第二方面任一项所述的一种BMS绝缘电阻检测方法。
本发明实施例第四方面提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如本发明实施例第二方面及第二方面任一项所述的一种BMS绝缘电阻检测方法。
本发明的有益技术效果包括：
1.提出了一种BMS绝缘电阻检测电路，搭建简单方便，相比于现有技术中的不平衡桥法电路，省去了一些不必要的器件，即两个电阻，同时，需要采样的采样电阻只有一个，即需要两根采样线，从两个方面降低了成本。
2.提出了一种BMS绝缘电阻检测方法，相比于现有技术中的不平衡桥法电路需要采集三个不同位置处的电阻两端的采样电压，需要采样的位置只有一个，准确度更高，能够更准确检测出电池包总正对地绝缘电阻值和电池包总负对地绝缘电阻值，同时，不做绝缘检测时，第二隔离开关S2断开，检测电路不会对电池包绝缘性能造成影响，保证了电池包的使用安全。
3.提出了一种BMS绝缘电阻检测方法，相比于现有技术中的平衡桥法，适用的工况更多，可以检测出单端绝缘故障和双端绝缘故障，且计算简单不复杂，计算量少，相应需要的软件程序简单，人工也可以迅速计算出结果，使得绝缘电阻的检测方便快捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明中一种BMS绝缘电阻检测电路示意图；
图2为本发明中一种BMS绝缘电阻检测方法流程图。
具体实施方式
以下通过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露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一：
参照图1，一种BMS绝缘电阻检测电路，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、采样电阻、第一隔离开关、第二隔离开关，第一电阻、第二电阻、第三电阻、采样电阻依次连接，第一电阻还与电池包总正对地绝缘电阻连接，采样电阻还与电池包总负对地绝缘电阻连接，所述第一隔离开关并联在第二电阻两侧，所述第二电阻、第三电阻的连接处与电池包总正对地绝缘电阻、电池包总负对地绝缘电阻连接处连接有所述第二隔离开关。其中，第一电阻的阻值为采样电阻阻值的五百倍至两千倍，第二电阻的阻值为第一电阻阻值的两倍，第三电阻的阻值为第一电阻阻值的三倍。
具体地，第一电阻的阻值为采样电阻阻值的一千倍，第二电阻的阻值为第一电阻阻值的两倍，第三电阻的阻值为第一电阻阻值的三倍。
实施例二：
参照图2，一种BMS绝缘电阻检测方法，采用上述一种BMS绝缘电阻检测电路，包括步骤：
步骤A，状态一，第一隔离开关S1断开，第二隔离开关S2断开，读取采样电阻R4两端的第一采样电压Ui1，根据第一采样电压Ui1、第一电阻的阻值R1、第二电阻的阻值R2、第三电阻的阻值R3以及采样电阻的阻值R4，计算得到UBAT：
其中，UBAT表示电池包总电压。
步骤B，状态二，第一隔离开关S1保持断开，第二隔离开关S2闭合，读取采样电阻R4两端的第二采样电压Ui2，根据第二采样电压Ui2、第一电阻的阻值R1、第二电阻的阻值R2、第三电阻的阻值R3以及采样电阻的阻值R4，计算得到第一比值。
进一步地，每一次切换开关后，检测电路需要等待预设时间达到稳态后，再采集电压信号，其中，预设时间为3秒。
具体地，步骤B具体包括：
步骤B1，根据第二采样电压Ui2、第三电阻R3、采样电阻R4以及电池包总电压UBAT，计算得到UP1和UN1：
Up1＝UBAT-UN1
其中，UP1表示第一电池包正极对地电压，UN1表示第一电池包负极对地电压。
步骤B2，根据第一电池包正极对地电压UP1、第一电池包负极对地电压UN1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，计算得到第一比值，记为a，计算式为：
在本实施例中，第二电阻的阻值为第一电阻的两倍，第三电阻的阻值为第一电阻的三倍，第一电阻的阻值为采样电阻的一千倍。具体地，第一电阻的阻值为r，第二电阻的阻值为2r，第三电阻的阻值为3r，阻值为MΩ级别，采样电阻的阻值为r/1000，阻值为KΩ级别，上述a的计算式中，由于采样电阻的阻值较小，可以忽略掉。
进一步地，第一电阻、第二电阻、第三电阻、采样电阻的阻值大小与电池包正极相对于电池包负极的电压大小相适配。BMS绝缘电阻检测电路可以用在600V至1500V的储能电池包，也可以用在低压的储能电池包，只是用在低压的储能电池包时，相应的电阻阻值要选小一点，不然采样电阻采样到的电压值很小，会影响检测精度。
步骤C，状态三，第一隔离开关S1闭合，第二隔离开关S2闭合，读取采样电阻R4两端的第三采样电压Ui3，根据第三采样电压Ui3、第一电阻的阻值R1、第二电阻的阻值R2、第三电阻的阻值R3以及采样电阻的阻值R4，计算得到第二比值。
具体地，步骤C具体包括：
步骤C1，根据第三采样电压Ui3、第三电阻R3、采样电阻R4以及电池包总电压UBAT，计算得到UP2和UN2：
Up2＝UBAT-UN2
其中，UP2表示第二电池包正极对地电压，UN2表示第二电池包负极对地电压。
步骤C2，根据第二电池包正极对地电压UP2、第二电池包负极对地电压UN2、第一电阻R1以及第二电阻R2，计算得到b：
其中，b表示第二比值。
步骤D，根据第一比值a和第二比值b，计算得到RP和RN：
其中，RP表示电池包总正对地绝缘电阻值，RN表示电池包总负对地绝缘电阻值。本发明通过两个开关的断开与闭合，得到检测电路的三个不同工作状态，从而得到三个不同状态下采样电阻两端不同的采样电压值，通过计算得到电池包总正对地绝缘电阻值和电池包总负对地绝缘电阻值。
进一步地，不做绝缘检测时，第二隔离开关S2断开，检测电路的参数不会对电池包绝缘性能造成影响。
进一步地，用ADC采样芯片检测采样电阻两端电压，发送到单片机中，把计算式写入软件程序中，通过软件程序就可以迅速得到电池包总正对地绝缘电阻值和电池包总负对地绝缘电阻值，更加高效。
实施例三：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述实施例二中的一种BMS绝缘电阻检测方法。本领域技术人员可以理解，实现上述实施例二方法中的全部或部分步骤，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述实施例二的步骤。
其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read－Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid－State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
实施例四：
一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，可以通过总线或者其他方式连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行上述的BMS绝缘电阻检测方法。
处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例三中对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例二中的一种BMS绝缘电阻检测方法。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器中，当被所述处理器执行时，执行实施例二中所述的一种BMS绝缘电阻检测方法。
上述电子设备具体细节可以对应参阅实施例二中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种BMS绝缘电阻检测电路，其特征在于，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、采样电阻、第一隔离开关、第二隔离开关，第一电阻、第二电阻、第三电阻、采样电阻依次连接，第一电阻还与电池包总正对地绝缘电阻连接，采样电阻还与电池包总负对地绝缘电阻连接，所述第一隔离开关并联在第二电阻两侧，所述第二电阻、第三电阻的连接处与电池包总正对地绝缘电阻、电池包总负对地绝缘电阻连接处连接有所述第二隔离开关。
2.根据权利要求1所述的一种BMS绝缘电阻检测电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值为采样电阻阻值的五百倍至两千倍，所述第二电阻的阻值为第一电阻阻值的两倍，所述第三电阻的阻值为第一电阻阻值的三倍。
3.一种BMS绝缘电阻检测方法，其特征在于，采用权利要求1至2任一项所述的一种BMS绝缘电阻检测电路，包括步骤：
A，状态一，第一隔离开关断开，第二隔离开关断开，读取采样电阻两端的第一采样电压，根据第一采样电压、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及采样电阻，计算得到电池包总电压；
B，状态二，第一隔离开关保持断开，第二隔离开关闭合，读取采样电阻两端的第二采样电压，根据第二采样电压、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及采样电阻，计算得到第一比值；
C，状态三，第一隔离开关闭合，第二隔离开关闭合，读取采样电阻两端的第三采样电压，根据第三采样电压、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及采样电阻，计算得到第二比值；
D，根据电池包总电压、第一比值以及第二比值，计算得到电池包总正对地绝缘电阻值和电池包总负对地绝缘电阻值。
4.根据权利要求3所述的一种BMS绝缘电阻检测方法，其特征在于，步骤B具体包括：
B1，根据第二采样电压、第三电阻、采样电阻以及电池包总电压，计算得到第一电池包正极对地电压和第一电池包负极对地电压；
B2，根据第一电池包正极对地电压以及第一电池包负极对地电压，计算得到第一比值。
5.根据权利要求4所述的一种BMS绝缘电阻检测方法，其特征在于，所述第一比值，记为a，计算式为：
其中，UP1表示第一电池包正极对地电压，UN1表示第一电池包负极对地电压，RP表示电池包总正对地绝缘电阻值，RN表示电池包总负对地绝缘电阻值，R1表示第一电阻的电阻值，R2表示第二电阻的电阻值，R3表示第三电阻的电阻值，R4表示采样电阻的电阻值。
6.根据权利要求3所述的一种BMS绝缘电阻检测方法，其特征在于，步骤C具体包括：
C1，根据第三采样电压、第三电阻、采样电阻以及电池包总电压，计算得到第二电池包正极对地电压和第二电池包负极对地电压；
C2，根据第二电池包正极对地电压以及第二电池包负极对地电压，计算得到第二比值。
7.根据权利要求6所述的一种BMS绝缘电阻检测方法，其特征在于，所述第二比值，记为b，计算式为：
其中，UP2表示第二电池包正极对地电压，UN2表示第二电池包负极对地电压，RP表示电池包总正对地绝缘电阻值，RN表示电池包总负对地绝缘电阻值，R1表示第一电阻的电阻值，R2表示第二电阻的电阻值，R3表示第三电阻的电阻值，R4表示采样电阻的电阻值。
8.根据权利要求3所述的一种BMS绝缘电阻检测方法，其特征在于，第一电阻、第二电阻、第三电阻、采样电阻的阻值大小与电池包正极相对于电池包负极的电压大小相适配。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如权利要求3至8任一项所述的一种BMS绝缘电阻检测方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求3至8任一项所述的一种BMS绝缘电阻检测方法。
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