專利名稱：一種動力電池絕緣檢測系統(tǒng)及檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高壓電池系統(tǒng)的安全控制設備，尤其涉及一種動力電池的絕緣檢測系統(tǒng)及檢測方法。
背景技術：
隨著全球對節(jié)能和環(huán)保意識的增強，新能源領域中混合動力汽車的發(fā)展趨勢越來 越大。動力電池組作為混合動力汽車的關鍵部件，其高壓電的安全性必須放在動力電池系 統(tǒng)首要考慮的對象之一，因此在混合動力汽車的研究中，對動力電池組較高的工作電壓系 統(tǒng)與整車之間的絕緣性能提出了較高的要求。在整車上，空氣的潮濕、絕緣介質的老化、動力電池組內部電池單體及外接負載的 不良變化等因素都會導致高壓電池系統(tǒng)與整車之間的絕緣性能下降。絕緣性能的下降，會 導致動力電池系統(tǒng)的正極或負極對整車出現(xiàn)漏電流的現(xiàn)象，這樣會導致動力電池系統(tǒng)的工 作性能降低，情況嚴重還會危及車內人員的安全。在現(xiàn)有的技術中，大部分動力電池的絕緣檢測裝置是周期性地對動力電池的絕緣 性能進行監(jiān)控，不具有動態(tài)實時檢測的特性；并且大部分動力電池的絕緣檢測裝置比較復 雜，體積及成本較高。
發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決以上問題，提出一種動力電池絕緣檢測系統(tǒng)和檢測方法，采用高 壓動力電池的絕緣檢測系統(tǒng)，實時對動力電池與整車之間的絕緣性能進行監(jiān)測，在絕緣性 能不符合要求時及時報出絕緣故障，對保護車輛的正常運行及人車的安全具有重要的意 義。本發(fā)明要解決的技術問題有兩個一是提供一種動力電池絕緣檢測系統(tǒng)，二是提供一種動力電池絕緣檢測方法。本發(fā)明提出的動力電池絕緣檢測系統(tǒng)包括動力電池系統(tǒng)、分壓系統(tǒng)、故障判斷系 統(tǒng)、穩(wěn)壓系統(tǒng)、絕緣故障等效電阻及比較輸出系統(tǒng)。所述動力電池絕緣檢測系統(tǒng)這六個部分 的連接關系為動力電池系統(tǒng)的總正和總負分別與分壓系統(tǒng)的兩端連接；分壓系統(tǒng)的輸出 與故障檢測系統(tǒng)連接；故障檢測系統(tǒng)的輸出端與比較輸出系統(tǒng)相連，同時與穩(wěn)壓系統(tǒng)相連； 穩(wěn)壓系統(tǒng)與絕緣故障等效電阻相連；絕緣故障等效電阻與電池系統(tǒng)的總正或總負相連接。本發(fā)明提出的動力電池絕緣檢測方法包括下列步驟步驟1 動力電池系統(tǒng)分壓；使后續(xù)電路能夠在合適的電壓、電流范圍內工作。步驟2 判斷二極管是否導通；二極管可以通過絕緣故障等效電阻與動力電池系 統(tǒng)構成回路。根據(jù)實時的絕緣狀態(tài)來確定絕緣故障等效電阻的大小，從而判斷二極管是否 導通。步驟3-1 如果二極管導通，動力電池就會對故障檢測系統(tǒng)內部電路產生影響，導 致故障檢測系統(tǒng)內部節(jié)點電位產生變化；
步驟3-2 比較輸出系統(tǒng)對故障檢測系統(tǒng)的內部電位進行比較處理，當故障檢測 系統(tǒng)內部電位發(fā)生變化時，經(jīng)比較輸出系統(tǒng)確認達到絕緣故障條件后立即輸出一個絕緣故
障信號；步驟4-1 如果二級管未導通，動力電池就不會對故障檢測系統(tǒng)內部電路產生影 響，故障檢測系統(tǒng)內部節(jié)點電位就不會受到影響，保持固定值不變化；步驟4-2 比較輸出系統(tǒng)得到故障系統(tǒng)內部節(jié)點電位未發(fā)生變化后，便會立即進 行處理輸出一個絕緣正常信號。本發(fā)明適用于大部分的混合動力汽車，動態(tài)實時的對混合動力汽車高壓系統(tǒng)的絕 緣性能進行檢測，更大程度的保障人車安全。并且本發(fā)明系統(tǒng)簡潔，成本較低。
圖1為本發(fā)明提出的動力電池絕緣檢測系統(tǒng)的總體結構框2為本發(fā)明提出的動力電池絕緣檢測方法的流程3為本發(fā)明提出的動力電池系統(tǒng)絕緣狀態(tài)良好時的絕緣檢測等效電路4為本發(fā)明提出的動力電池系統(tǒng)正極出現(xiàn)絕緣不良狀態(tài)時的絕緣檢測等效電 路圖。圖5為本發(fā)明提出的動力電池系統(tǒng)負極出現(xiàn)絕緣不良狀態(tài)時的絕緣檢測等效電 路圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。在以下附圖中，a點電壓為Va，b點電壓為Vb。D1和D2為單向導通二極管，分別 與電阻R5和R7連接構成故障判斷系統(tǒng)。D3為穩(wěn)壓二極管。VCC為電路工作電源。Rv為 絕緣故障等效電阻(其阻值大小由實時的絕緣狀態(tài)決定)。比較輸出對Va、Vb進行比較處 理，最終產生實時的絕緣狀態(tài)信號。圖1為動力電池絕緣檢測系統(tǒng)的總體結構框圖，該動力電池絕緣檢測系統(tǒng)包括六 部分動力電池系統(tǒng)、分壓系統(tǒng)、故障判斷系統(tǒng)、穩(wěn)壓系統(tǒng)、絕緣故障等效電阻和比較輸出系 統(tǒng)。當絕緣狀態(tài)超出系統(tǒng)要求時，故障判斷系統(tǒng)輸出的信號經(jīng)比較輸出系統(tǒng)處理后會產生 一個絕緣故障信號。圖2為動力電池絕緣檢測方法的流程圖，該動力電池絕緣檢測方法可以對動力電 池絕緣性能進行動態(tài)實時檢測，利用二極管的單向導通特性，可以動態(tài)實時的檢測動力電 池的高壓系統(tǒng)對故障判斷系統(tǒng)內部節(jié)點電位的影響，從而判斷出動力電池系統(tǒng)正極或負極 與整車之間的絕緣狀態(tài)。當動力電池系統(tǒng)絕緣性能良好時，二極管處于截止狀態(tài)，動力電池 的高壓系統(tǒng)不會對故障判斷系統(tǒng)內部節(jié)點的電位產生影響，經(jīng)比較輸出后得出絕緣良好信 號；當動力電池系統(tǒng)與整車之間沒有可靠分離時，動力電池系統(tǒng)就會與整車地之間存在一 個絕緣故障等效電阻，并且二極管處于導通狀態(tài)，此時動力電池系統(tǒng)通過絕緣故障等效電 阻及二極管與整車之間形成或大或小的漏電流，其漏電流的大小由絕緣故障等效電阻的阻 值決定，該漏電流的產生會影響故障判斷系統(tǒng)內部節(jié)點的電位，從而通過比較輸出處理后 會產生絕緣故障信號。
圖3為動力電池系統(tǒng)絕緣狀態(tài)良好時的絕緣檢測等效電路圖，此時，二極管Dl和 D2都不導通，動力電池與電路地(GNDA)不會形成回路，即絕緣等效電阻Rv足夠大，動力電 池對GNDA的漏電流非常小(可以忽略不計)，因而a點和b點的電位只與穩(wěn)壓管D3的穩(wěn)壓 大小有關，動力電池的高壓系統(tǒng)不會對Va和Vb的大小產生影響，經(jīng)過比較輸出處理后會產 生絕緣狀態(tài)良好信號。當動力電池系統(tǒng)存在絕緣問題時，造成的原因可以分為兩種一是動力電池正極 與電路地之間絕緣不良；另一種是動力電池負極與電路地之間絕緣不良。圖4給出的是動力電池系統(tǒng)正極出現(xiàn)絕緣不良狀態(tài)時的絕緣檢測等效電路圖。此 時，二極管Dl導通，動力電池正極與GNDA之間的絕緣故障等效電阻Rv足夠小(Rv阻值由 此情況下的絕緣狀態(tài)決定)，致使動力電池正極與整車(GNDA)之間有漏電流存在，因此，動 力電池的高壓就會通過&、03、1 5、01、1 3、1 2形成回路。該回路產生的電流將會在R5上產 生一個壓降(壓降的大小由漏電流/電阻Rv確定)，從而改變a點的電位，致使Va降低。 而二極管D2仍處于截止狀態(tài)，不會與動力電池系統(tǒng)構成回路，因此，b點的電位不會受到動 力電池系統(tǒng)的影響，只與D3的穩(wěn)壓大小有關，其大小Vb基本保持不變。Vb不變，當動力電池系統(tǒng)達不到絕緣性能要求時，即Va降低到一定值時，Va、Vb經(jīng) 過比較輸出處理后會產生絕緣故障信號。圖5給出的是動力電池系統(tǒng)負極出現(xiàn)絕緣不良狀態(tài)時的絕緣檢測等效電路圖。此 時，二極管D2導通，動力電池負極與GNDA之間的絕緣故障等效電阻Rv足夠小(Rv阻值由 此情況下的絕緣狀態(tài)決定)，致使動力電池負極與整車(GNDA)之間有漏電流存在。因此，動 力電池的高壓就會通過Rl、R3、D2、R7、D3、Rv形成回路。該回路產生的電流將會在R7上產 生一個壓降(壓降的大小由漏電流/電阻Rv確定)，從而改變b點的電位，致使Vb升高。 而二極管Dl此時處于截止狀態(tài)，不會與動力電池系統(tǒng)構成回路，因而a點的電位不會受到 動力電池系統(tǒng)的影響，只與D3的穩(wěn)壓大小有關，其大小Va基本保持不變。Va不變，當動力電池系統(tǒng)達不到絕緣性能要求時，即Vb升高到一定值時，Va、Vb經(jīng) 過比較輸出處理后會產生絕緣故障信號。
權利要求
一種動力電池絕緣檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠對動力電池的高壓系統(tǒng)與其它低壓系統(tǒng)之間的絕緣性能進行實時的檢測，其特征在于所述動力電池絕緣檢測系統(tǒng)由六個部分構成動力電池系統(tǒng)、分壓系統(tǒng)、故障判斷系統(tǒng)、穩(wěn)壓系統(tǒng)、絕緣故障等效電阻和比較輸出系統(tǒng)；所述動力電池系統(tǒng)的總正和總負分別與分壓系統(tǒng)的兩端連接；分壓系統(tǒng)的輸出與故障檢測系統(tǒng)連接；故障檢測系統(tǒng)的輸出端與比較輸出系統(tǒng)相連，同時與穩(wěn)壓系統(tǒng)相連；穩(wěn)壓系統(tǒng)與絕緣故障等效電阻相連；絕緣故障等效電阻與電池系統(tǒng)的總正或總負相連接；所述分壓系統(tǒng)對動力電池系統(tǒng)的高壓進行分壓處理，以便后續(xù)的電路能夠工作在合適的電壓、電流范圍內；所述故障判斷系統(tǒng)利用二極管的單向導通特性，通過判斷動力電池系統(tǒng)是否對該系統(tǒng)內部節(jié)點電壓產生影響，從而判斷電池系統(tǒng)正極或負極與車身地之間的實時絕緣性能；所述穩(wěn)壓系統(tǒng)運用穩(wěn)壓電路，為故障判斷系統(tǒng)提供參考的穩(wěn)定電壓信號；所述絕緣故障等效電阻為動力電池系統(tǒng)與低壓電路地之間虛擬的等效電阻，其阻值大小由實時狀態(tài)下動力電池系統(tǒng)的絕緣性能所決定，當動力電池系統(tǒng)絕緣性能良好時，該等效阻值無窮大，隨著絕緣性能的下降，其阻值也會隨之下降；所述比較輸出系統(tǒng)對故障判斷系統(tǒng)產生的電位信號進行比較，最終輸出動力電池系統(tǒng)絕緣性能的邏輯電平信號，以供整車系統(tǒng)作出相應的處理方案。
2.一種利用權利要求1所述的系統(tǒng)進行動力電池絕緣檢測的方法，其特征在于所述 的檢測方法包括以下步驟步驟1 動力電池系統(tǒng)分壓； 步驟2 判斷二極管是否導通；步驟3-1 如果二極管導通，動力電池就會對故障檢測系統(tǒng)內部電路產生影響，導致故 障檢測系統(tǒng)內部節(jié)點電位產生變化；步驟3-2 比較輸出系統(tǒng)對故障檢測系統(tǒng)的內部電位進行比較處理，當故障檢測系統(tǒng) 內部電位發(fā)生變化時，經(jīng)比較輸出系統(tǒng)確認達到絕緣故障條件后立即輸出一個絕緣故障信 號；步驟4-1 如果二級管未導通，動力電池就不會對故障檢測系統(tǒng)內部電路產生影響，故 障檢測系統(tǒng)內部節(jié)點電位就不會受到影響，保持固定值不變化；步驟4-2 比較輸出系統(tǒng)得到故障系統(tǒng)內部節(jié)點電位未發(fā)生變化后，便會立即進行處 理輸出一個絕緣正常信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動力電池絕緣檢測系統(tǒng)及檢測方法，能夠實時檢測動力電池系統(tǒng)的絕緣性能，可用于大部分新能源汽車高壓系統(tǒng)的絕緣檢測裝置中。檢測系統(tǒng)包括動力電池系統(tǒng)、分壓系統(tǒng)、故障判斷系統(tǒng)、穩(wěn)壓系統(tǒng)、絕緣故障等效電阻和比較輸出系統(tǒng)。檢測方法為通過檢測故障判斷系統(tǒng)內部節(jié)點電壓的變化，來動態(tài)實時檢測動力電池系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)之間的絕緣狀態(tài)，并通過比較輸出系統(tǒng)輸出動力電池系統(tǒng)的絕緣狀態(tài)信號，以供動力總成控制系統(tǒng)及時作出相應的處理，保障人車安全。
文檔編號G01R31/36GK101806863SQ20101012129
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權日2010年3月10日
發(fā)明者任勇, 劉波, 周安健, 張友群, 樸昌浩, 肖利華, 蘇嶺 申請人:重慶長安汽車股份有限公司