CN109100618B - 高压电池绝缘检测***及方法 - Google Patents

高压电池绝缘检测***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高压电池绝缘检测***及方法，所述高压电池绝缘检测***中对绝缘检测电路的结构进行了重新设计，为后续对绝缘检测电路进行故障自检奠定结构基础，提升了高压电池绝缘检测***的性能；此外，通过AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端或待接地端与高压电池包的负极的电压，即绝缘检测电路在高压区的隔离地都参考高压电池包的负极，因此，只需要一套隔离子***即可实现电源隔离和通信隔离，相比现有高压电池绝缘检测***极大地减少了元器件数量，降低了成本。

Description

高压电池绝缘检测***及方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种高压电池绝缘检测***及方法。
背景技术
电动汽车或混合动力汽车在振动、冲击以及动力电池腐蚀性液体泄漏等比较恶劣的环境条件下，车身与动力电池组之间的绝缘容易出现损坏，从而导致绝缘性能下降。通过动力电池的正负母线与车身形成回路，使车身电势升高，不仅会对车内电器的正常工作造成影响，甚至危及乘客的人身安全。因此，实时准确地监测高压电路与车身之间的绝缘性能，对车内电器设备正常工作和车辆安全运行以及保证乘客安全具有重要意义。
现有技术中公开了一种电动汽车直流充电桩绝缘检测***和检测方法，其能通过依次切换正极控制开关和负极控制开关，联立公式计算直流充电桩的正母线对地绝缘电阻RP和负母线对地绝缘电阻RN的值。但是该方法存在以下不足：一是需要采样正母线对车身地、负母线对车身地以及正负母线之间的三个电压，至少需要分别以车身地和负母线为隔离地的两套采样子***，电路成本较高；其次，一个计算过程需要正极控制开关和负极控制开关全部闭合，正极控制开关闭合、负极控制开关断开和正极控制开关断开、负极控制开关闭合三个状态，绝缘检测响应时间较长。
现有技术中还公开了一种电动汽车用动力电池绝缘检测***和方法，其能通过切换一次正极控制开关或负极控制开关，计算动力蓄电池高压正负极分别对车身地的绝缘阻值，实现动力蓄电池高压与车身地的实时绝缘检测。但是该方法存在以下不足：一是需要采样高压电池包正负极对车身地的电压，所提出的正负级电压采样子***通过电阻网络降低了高压回路与低压控制回路的隔离性能；其次，当正负极对车身地绝缘阻抗都较低时，仅切换一次正极控制开关或负极控制开关的绝缘检测精度较差。
综上，现有的绝缘检测方法都是单纯的对绝缘检测，未考虑当绝缘检测电路中器件发生故障对绝缘检测造成的影响，如开关粘连或无法闭合，都会导致绝缘阻值计算错误，从而无法实现绝缘故障报警或导致误报警。针对上述问题，寻找一种新的绝缘检测***以弥补现有技术中绝缘检测方法存在的不足成为当务之急。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压电池绝缘检测***及方法，以弥补现有技术中绝缘检测方法存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明提供一种高压电池绝缘检测***，适用于检测电动汽车或混合动力汽车的高压电池包的正极对车身地的正极等效绝缘电阻和高压电池包的负极对车身地的负极等效绝缘电阻，所述高压电池绝缘检测***包括：高压电池包、绝缘检测电路、AD采样子***、隔离子***、通讯子***、控制子***，所述高压电池包的两端连接所述绝缘检测电路，所述AD采样子***测量所述高压电池包的正极与所述高压电池包的负极之间的电压以及车身地端或待接地端与所述高压电池包的负极之间的电压，并通过所述通讯子***和所述隔离子***输出到所述控制子***；
其中，所述绝缘检测电路包括：并联在所述正极等效绝缘电阻两端的正极辅助电阻，并联在所述负极等效绝缘电阻两端的负极辅助电阻，分别控制正极辅助电阻、负极辅助电阻接入电路的正极控制开关、负极控制开关，启动开关，第一诊断辅助电阻以及第二诊断辅助电阻，所述启动开关的一端与车身地连接，所述启动开关的另一端连接于所述正极控制开关和所述负极控制开关之间，所述第一诊断辅助电阻的一端与所述高压电池包的正极连接，所述第一诊断辅助电阻的另一端与所述启动开关连接；所述第二诊断辅助电阻的一端与所述高压电池包的负极连接，所述第二诊断辅助电阻的另一端与所述启动开关连接，所述待接地端为所述第一诊断辅助电阻与所述第二诊断辅助电阻之间的交点。
可选的，在所述的高压电池绝缘检测***中，还包括故障报警子***，所述故障报警子***与所述控制子***连接，所述故障报警子***包括电路故障报警单元和绝缘故障报警单元。
可选的，在所述的高压电池绝缘检测***中，所述控制子***为MCU。
可选的，在所述的高压电池绝缘检测***中，所述隔离子***包括电源隔离单元和通讯隔离单元。
可选的，在所述的高压电池绝缘检测***中，所述正极控制开关、所述负极控制开关和所述启动开关为光耦继电器或高压干簧继电器中的一种。
本发明还提供一种高压电池绝缘检测方法，使用上述高压电池绝缘检测***进行高压电池绝缘检测，所述高压电池绝缘检测方法包括步骤如下：
S1：控制子***接收到绝缘检测指令，则先进行绝缘检测电路的故障自检，若通过，则执行步骤S2，反之，则启动电路故障报警单元报警；
S2：将启动开关闭合，正极控制开关和负极控制开关断开，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，并定义一判断阈值，所述判断阈值根据电阻分压关系获得，表示为公式(1)，
公式(1)中，α为判断阈值，UPN，UN分别为启动开关闭合，正极控制开关和负极控制开关断开时，利用AD采样子***测量的高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，RP为正极等效绝缘电阻，RN为负极等效绝缘电阻，RB1为第一诊断辅助电阻，RB2为第二诊断辅助电阻。
S3：根据判断阈值的数值大小选择是闭合正极控制开关还是负极控制开关，并利用AD采样子***测量当前情况下高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，根据电阻分压关系获得与公式(1)联立的公式，以计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻；并将计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻与绝缘故障判断阈值进行数值比较，以判断是否需要启动绝缘故障报警单元报警及绝缘故障报警的类别。
可选的，在所述高压电池绝缘检测方法中，步骤S3包括：
S30：当α>1时，选择闭合正极控制开关，保持负极控制开关断开，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，并根据电阻分压关系获得公式(2)，并联立公式(1)和公式(2)计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻；其中，
公式(2)中，β为定义参数，UPN1，UN1分别为闭合正极控制开关，保持负极控制开关断开时，利用AD采样子***测量的高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，RP为正极等效绝缘电阻，RN为负极等效绝缘电阻，RB1为第一诊断辅助电阻，RB2为第二诊断辅助电阻，RS1为正极辅助电阻；
S31：当比值α≤1时，选择闭合负极控制开关，保持正极控制开关断开，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，并根据电阻分压关系获得公式
(3)，并联立公式(1)和公式(3)计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻；其中，
公式(3)中，γ为定义参数，UPN2，UN2分别为闭合负极控制开关，保持正极控制开关断开时，利用AD采样子***测量的高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，RP为正极等效绝缘电阻，RN为负极等效绝缘电阻，RB1为第一诊断辅助电阻，RB2为第二诊断辅助电阻，RS2为负极辅助电阻；
S32：将步骤S30或步骤S31中计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻与绝缘故障判断阈值进行数值比较，以判断是否启动绝缘故障报警单元报警以及绝缘故障报警的类别，所述绝缘故障报警的类别包括单端绝缘故障报警和双端绝缘故障报警。
可选的，在所述高压电池绝缘检测方法中，在步骤S30中，计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻为公式(4)，
可选的，在所述高压电池绝缘检测方法中，在步骤S31中，计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻为公式(5)，
可选的，在所述高压电池绝缘检测方法中，步骤S32包括：
S320：在步骤S30或步骤S31中，当计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻都大于绝缘故障判断阈值时，则表示高压电池绝缘性能良好，无需启动绝缘故障报警单元报警；
S321：当计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻中的一个小于绝缘故障判断阈值，另一个大于绝缘故障判断阈值时，则表示高压电池包的正负极的单端绝缘性能下降，启动单端绝缘故障报警；
S322：当计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻都小于绝缘故障判断阈值时，改变正极控制开关和负极控制开关的开关状态，并联立改变正极控制开关和负极控制开关的开关状态前后的两个公式对正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻进行精确计算，若精确计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻仍都小于绝缘故障判断阈值时，则表示高压电池包的正负极的双端绝缘性能下降，启动双端绝缘故障报警。
可选的，在所述高压电池绝缘检测方法中，步骤S322中，改变正极控制开关和负极控制开关的开关状态前后的两个公式为公式(3)和公式(2)。
可选的，在所述高压电池绝缘检测方法中，步骤S322中，精确计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻为公式(6)，
可选的，在所述高压电池绝缘检测方法中，所述绝缘故障判断阈值根据国家标准和高压电池包的工作电压设定。
可选的，在所述高压电池绝缘检测方法中，步骤S1中，利用绝缘检测电路的故障自检方法进行绝缘检测电路的故障自检，所述绝缘检测电路的故障自检方法包括：
S10：将启动开关、正极控制开关和负极控制开关处于断开，设定第一偏差范围，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压和待接地端与高压电池包的负极之间的电压，并计算第一比值，所述第一比值为待接地端与高压电池包的负极之间的电压与高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压的比值；若所述第一比值处于第一偏差范围中，则执行步骤S11，反之，则启动电路故障报警单元报警；
S11：将正极控制开关闭合，保持启动开关和负极控制开关断开，设定第二偏差范围，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压和待接地端与高压电池包的负极之间的电压，并计算第二比值，所述第二比值为待接地端与高压电池包的负极之间的电压与高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压的比值；若所述第二比值处于第二偏差范围中，则执行步骤S12，反之，则启动电路故障报警单元报警；
S12：将负极控制开关闭合，保持启动开关和正极控制开关断开，设定第三偏差范围，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压和待接地端与高压电池包的负极之间的电压，并计算第三比值，所述第三比值为待接地端与高压电池包的负极之间的电压与高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压的比值；若所述第三比值处于第三偏差范围中，则表示通过绝缘检测电路的故障自检，反之，则启动电路故障报警单元报警。
可选的，在所述高压电池绝缘检测方法中，步骤S10中，若所述第一比值处于第一偏差范围之外，表示绝缘检测电路存在的故障为：第一诊断辅助电阻和第二诊断辅助电阻为开路或短路异常，启动开关、正极控制开关或负极控制开关粘连。
可选的，在所述高压电池绝缘检测方法中，步骤S11中，若所述第二比值处于第二偏差范围之外，表示绝缘检测电路存在的故障为：正极辅助电阻为开路或短路异常，或者正极控制开关无法闭合。
可选的，在所述高压电池绝缘检测方法中，步骤S12中，若所述第三比值处于第三偏差范围之外，表示绝缘检测电路存在的故障为：负极辅助电阻为开路或短路异常，或者负极控制开关无法闭合。
可选的，在所述高压电池绝缘检测方法中，所述第一偏差范围、第二偏差范围及第三偏差范围均根据对应步骤中开关的状态，根据绝缘检测电路中各元件自身性能进行最坏情况计算获得。
在本发明所提供的高压电池绝缘检测***及方法中，所述高压电池绝缘检测***中对绝缘检测电路的结构进行了重新设计，为后续对绝缘检测电路进行故障自检奠定结构基础，提升了高压电池绝缘检测***的性能；此外，通过AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端或待接地端与高压电池包的负极之间的电压，即绝缘检测电路在高压区的隔离地都参考高压电池包的负极，因此，只需要一套隔离子***即可实现电源隔离和通信隔离，相比现有高压电池绝缘检测***极大地减少了元器件数量，降低了成本。
在进行高压电池绝缘检测过程中，仅需要通过单个开关的断开、关闭过程即可计算出高压电池包的正负极对车身地的绝缘阻值，响应时间快，且计算复杂度低；在高压电池包的正负极都出现绝缘故障时，通过正负极控制开关的状态两次切换，重新联立公式进一步精确计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻，从而提高了绝缘检测精度。
此外，在进行高压电池绝缘检测过程中，增加了进行绝缘检测电路的故障自检的步骤，从而避免因绝缘检测电路中器件发生故障导致绝缘计算错误甚至误报警的情况，提升了高压电池绝缘检测的精准度。
附图说明
图1是本发明一实施例中高压电池绝缘检测***的结构示意图；
图2是本发明一实施例中高压电池绝缘检测方法的流程图；
图3是本发明一实施例中绝缘检测电路的故障自检方法的流程图。
图中：
高压电池包1；绝缘检测电路2；AD采样子***3；隔离子***4；通讯子***5；控制子***6。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的高压电池绝缘检测***及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，其为本发明的高压电池绝缘检测***的结构示意图，本发明的高压电池绝缘检测***适用于检测电动汽车或混合动力汽车的高压电池包的正极对车身地的正极等效绝缘电阻和高压电池包的负极对车身地的负极等效绝缘电阻(对应图1中RP和RN)。如图1所示，所述高压电池绝缘检测***包括：高压电池包1、绝缘检测电路2、AD采样子***3、隔离子***4、通讯子***5、控制子***6，所述高压电池包1的两端连接所述绝缘检测电路2，所述AD采样子***3测量所述高压电池包1的正极与所述高压电池包1的负极之间的电压UPN和待接地端与所述高压电池包的负极之间的电压UN(由此可见，绝缘检测电路在高压区的隔离地都参考高压电池包的负极)，并通过所述通讯子***和所述隔离子***输出到所述控制子***。
其中，所述绝缘检测电路2包括：并联在所述正极等效绝缘电阻RP两端的正极辅助电阻RS1，并联在所述负极等效绝缘电阻RN两端的负极辅助电阻RS2，分别控制正极辅助电阻、负极辅助电阻接入电路的正极控制开关S1、负极控制开关S2，启动开关S0，第一诊断辅助电阻RB1以及第二诊断辅助电阻RB2，所述启动开关的一端与车身地连接，所述启动开关的另一端连接于所述正极控制开关和所述负极控制开关之间，所述第一诊断辅助电阻RB1的一端与所述高压电池包的正极连接，所述第一诊断辅助电阻RB1的另一端与所述启动开关连接；所述第二诊断辅助电阻RB2的一端与所述高压电池包的负极连接，所述第二诊断辅助电阻RB2的另一端与所述启动开关S0连接，所述待接地端Q为所述第一诊断辅助电阻RB1与所述第二诊断辅助电阻之间RB2的交点。由于启动开关S0的存在，当S0断开时，有效提升了高压回路与低压回路的隔离性能。
为了较为直观的获知当前高压电池绝缘检测***的工作状态，所述高压电池绝缘检测***还包括故障报警子***，所述故障报警子***与所述控制子***连接，所述故障报警子***包括电路故障报警单元和绝缘故障报警单元，当所述电路故障报警单元启动时，表明绝缘检测电路中器件存在故障；当绝缘故障报警单元启动时，表明存在绝缘故障。
进一步地，所述隔离子***包括电源隔离单元和通讯隔离单元；其中，所述通讯隔离单元用于隔离高压区和低压区(如图1所示)之间的通讯；所述电源隔离单元用于隔离高压区和低压区(如图1所示)的供电，高压区指高压动力电池供电的部分，主要包括高压电池包、绝缘检测电路和AD采样子***；低压区指由低压辅助蓄电池供电的部分，主要包括控制子***、通讯子***和故障报警子***。
优选的，所述控制子***为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)；所述正极控制开关S1、所述负极控制开关S2和所述启动开关S0为光耦继电器或高压干簧继电器中的一种。
相应的，本实施例还提供了一种高压电池绝缘检测方法。下面参考图2及图3详细说明本实施例所述高压电池绝缘检测方法。
首先，执行步骤S1，控制子***接收到绝缘检测指令，则先进行绝缘检测电路的故障自检，若通过，则执行步骤S2，反之，则启动电路故障报警单元报警；
接着，执行步骤S2，将启动开关S0闭合，正极控制开关S1和负极控制开关S2断开，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，并定义一判断阈值α，所述判断阈值根据电阻分压关系获得，表示为公式(1)，
公式(1)中，α为判断阈值，UPN，UN分别为启动开关S0闭合，正极控制开关S1和负极控制开关S2断开时，利用AD采样子***测量的高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，RP为正极等效绝缘电阻，RN为负极等效绝缘电阻，RB1为第一诊断辅助电阻，RB2为第二诊断辅助电阻。
接着，执行步骤S3，根据判断阈值的数值大小选择是闭合正极控制开关S1还是负极控制开关S2，并利用AD采样子***测量当前情况下高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，根据电阻分压关系获得与公式(1)联立的公式，以计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻，并将计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻与绝缘故障判断阈值进行数值比较，以判断是否需要启动绝缘故障报警单元报警及绝缘故障报警的类别。所述绝缘故障判断阈值根据国家标准和高压电池包的工作电压(即高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压)设定，本实施例中绝缘故障判断阈值设定为(500ohm/V×UPN)，其中500ohm/V请参考国家标准《GB/T 18384.1–2015》中5.1.4的要求。
具体的，步骤S3包括S30～S32。
S30：当α>1时，选择闭合正极控制开关S1，保持负极控制开关S2断开，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，并根据电阻分压关系获得公式(2)，并联立公式(1)和公式(2)计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻；其中，
公式(2)中，β为定义参数，UPN1，UN1分别为闭合正极控制开关S1，保持负极控制开关S2断开时，利用AD采样子***测量的高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，RP为正极等效绝缘电阻，RN为负极等效绝缘电阻，RB1为第一诊断辅助电阻，RB2为第二诊断辅助电阻，RS1为正极辅助电阻；
其中，联立公式(1)和公式(2)获得的计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻为公式(4)，
S31：当比值α≤1时，选择闭合负极控制开关S2，保持正极控制开关S1断开，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，并根据电阻分压关系获得公式(3)，并联立公式(1)和公式(3)计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻；其中，
公式(3)中，γ为定义参数，UPN2，UN2分别为闭合负极控制开关S2，保持正极控制开关S1断开时，利用AD采样子***测量的高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，RP为正极等效绝缘电阻，RN为负极等效绝缘电阻，RB1为第一诊断辅助电阻，RB2为第二诊断辅助电阻，RS2为负极辅助电阻；
其中，联立公式(1)和公式(3)获得的计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻为公式(5)，
S32：将步骤S30或步骤S31中计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻与绝缘故障判断阈值进行数值比较，以判断是否启动绝缘故障报警单元报警以及绝缘故障报警的类别，所述绝缘故障报警的类别包括单端绝缘故障报警和双端绝缘故障报警。
步骤S32具体包括如下几种情况：
S320：在步骤S30或步骤S31中，当计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻都大于绝缘故障判断阈值时，则表示高压电池绝缘性能良好，无需启动绝缘故障报警单元报警；
S321：当计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻中的一个小于绝缘故障判断阈值，另一个大于绝缘故障判断阈值时，则表示高压电池包的正负极的单端绝缘性能下降，启动单端绝缘故障报警；
S322：当计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻都小于绝缘故障判断阈值时，改变正极控制开关S1和负极控制开关S2的开关状态，并联立改变正极控制开关S1和负极控制开关S2的开关状态前后的两个公式对正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻进行精确计算，若精确计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻仍都小于绝缘故障判断阈值时，则表示高压电池包的正负极的双端绝缘性能下降，启动双端绝缘故障报警。
步骤S322中，改变正极控制开关S1和负极控制开关S2的开关状态前后的两个公式为公式(3)和公式(2)，例如若改变正极控制开关S1和负极控制开关S2的开关状态前的状态为步骤S30(S1闭合，S2断开)中的状态，则改变正极控制开关S1和负极控制开关S2的开关状态前后的状态与步骤S31(S2闭合，S1断开)中的开工的状态相同；反之，若改变正极控制开关S1和负极控制开关S2的开关状态前的状态为步骤S31(S2闭合，S1断开)中的状态，则则改变正极控制开关S1和负极控制开关S2的开关状态前后的状态与步骤S30(S1闭合，S2断开)中的开工的状态相同，从而实现对之前计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻的数值的校验确认。
精确计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻为公式(6)，
请结合图3，理解步骤S1中，进行绝缘检测电路的故障自检的方法，本实施例中将该方法称为绝缘检测电路的故障自检方法，所述绝缘检测电路的故障自检方法包括如下步骤：
S10：将启动开关S0、正极控制开关S1和负极控制开关S2处于断开，设定第一偏差范围，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压U’PN和待接地端Q对高压电池包的负极之间的电压U’N0，并计算第一比值(即)，所述第一比值为待接地端Q对高压电池包的负极之间的电压与高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压的比值；若所述第一比值处于第一偏差范围中，则执行步骤S11，反之，则启动电路故障报警单元报警；若所述第一比值处于第一偏差范围之外，表示绝缘检测电路存在的故障为：第一诊断辅助电阻RB1和第二诊断辅助电阻RB2)为开路或短路异常，启动开关S0、正极控制开关S1或负极控制开关S2粘连。
S11：将正极控制开关S1闭合，保持启动开关S0和负极控制开关S2断开，设定第二偏差范围，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压U’PN1和待接地端Q与高压电池包的负极之间的电压U’N1，并计算第二比值(即)，所述第二比值为待接地端Q与高压电池包的负极之间的电压与高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压的比值；若所述第二比值处于第二偏差范围中，则执行步骤S12，反之，则启动电路故障报警单元报警；若所述第二比值处于第二偏差范围之外，表示绝缘检测电路存在的故障为：正极辅助电阻RS1为开路或短路异常，或者正极控制开关S1无法闭合。
S12：将负极控制开关S2闭合，保持启动开关S0和正极控制开关S1断开，设定第三偏差范围，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压U’PN2和待接地端Q与高压电池包的负极之间的电压U’N2，并计算第三比值(即)，所述第三比值为待接地端Q与高压电池包的负极之间的电压与正极与高压电池包的负极之间的电压的比值；若所述第三比值处于第三偏差范围中，则表示通过绝缘检测电路的故障自检，反之，则启动电路故障报警单元报警；若所述第三比值处于第三偏差范围之外，表示绝缘检测电路存在的故障为：负极辅助电阻RS2为开路或短路异常，或者负极控制开关S2无法闭合。
所述第一偏差范围、第二偏差范围及第三偏差范围均根据对应步骤中开关的状态，根据绝缘检测电路中各元件自身性能进行最坏情况计算获得。例如，将绝缘检测电路中各个阻值选择为符合RB1＝RB2＝5×RS1＝5×RS2关系时，考虑各个电阻精度和AD采样子***的误差等因素的影响，此时，第一偏差范围为[0.45，0.55]，第二偏差范围为[0.8，0.9]，第三偏差范围为[0.1，0.2]。
综上，在本发明所提供的高压电池绝缘检测***及方法中，所述高压电池绝缘检测***中对绝缘检测电路的结构进行了重新设计，为后续对绝缘检测电路进行故障自检奠定结构基础，提升了高压电池绝缘检测***的性能；此外，通过AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端或待接地端与高压电池包的负极之间的电压，即绝缘检测电路在高压区的隔离地都参考高压电池包的负极，因此，只需要一套隔离子***即可实现电源隔离和通信隔离，相比现有高压电池绝缘检测***极大地减少了元器件数量，降低了成本。
在进行高压电池绝缘检测过程中，仅需要通过单个开关的断开、关闭过程即可计算出高压电池包的正负极对车身地的绝缘阻值，响应时间快，且计算复杂度低；在高压电池包的正负极都出现绝缘故障时，通过正负极控制开关的状态两次切换，重新联立公式进一步精确计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻，从而提高了绝缘检测精度。
此外，在进行高压电池绝缘检测过程中，增加了进行绝缘检测电路的故障自检的步骤，从而避免因绝缘检测电路中器件发生故障导致绝缘计算错误甚至误报警的情况，提升了高压电池绝缘检测的精准度。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (15)

1.一种高压电池绝缘检测***，适用于检测电动汽车或混合动力汽车的高压电池包的正极对车身地的正极等效绝缘电阻和高压电池包的负极对车身地的负极等效绝缘电阻，其特征在于，所述高压电池绝缘检测***包括：高压电池包、绝缘检测电路、AD采样子***、隔离子***、通讯子***、控制子***，所述高压电池包的两端连接所述绝缘检测电路，所述AD采样子***测量所述高压电池包的正极与所述高压电池包的负极之间的电压以及车身地端或待接地端与所述高压电池包的负极之间的电压，并通过所述通讯子***和所述隔离子***输出到所述控制子***；所述隔离子***包括电源隔离单元和通讯隔离单元；
其中，所述绝缘检测电路包括：并联在所述正极等效绝缘电阻两端的正极辅助电阻，并联在所述负极等效绝缘电阻两端的负极辅助电阻，分别控制正极辅助电阻、负极辅助电阻接入电路的正极控制开关、负极控制开关，启动开关，第一诊断辅助电阻以及第二诊断辅助电阻，所述启动开关的一端与车身地连接，所述启动开关的另一端连接于所述正极控制开关和所述负极控制开关之间，所述第一诊断辅助电阻的一端与所述高压电池包的正极连接，所述第一诊断辅助电阻的另一端与所述启动开关连接；所述第二诊断辅助电阻的一端与所述高压电池包的负极连接，所述第二诊断辅助电阻的另一端与所述启动开关连接，所述待接地端为所述第一诊断辅助电阻与所述第二诊断辅助电阻之间的交点；
所述高压电池绝缘检测***还包括故障报警子***，所述故障报警子***与所述控制子***连接，所述故障报警子***包括电路故障报警单元和绝缘故障报警单元。
2.如权利要求1所述的高压电池绝缘检测***，其特征在于，所述控制子***为MCU。
3.如权利要求1所述的高压电池绝缘检测***，其特征在于，所述正极控制开关、所述负极控制开关和所述启动开关为光耦继电器或高压干簧继电器中的一种。
4.一种高压电池绝缘检测方法，使用如权利要求1～3中任一项所述高压电池绝缘检测***进行高压电池绝缘检测，其特征在于，所述高压电池绝缘检测方法包括步骤如下：
S1：控制子***接收到绝缘检测指令，则先进行绝缘检测电路的故障自检，若通过，则执行步骤S2，反之，则启动电路故障报警单元报警；
S2：将启动开关闭合，正极控制开关和负极控制开关断开，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，并定义一判断阈值，所述判断阈值根据电阻分压关系获得，表示为公式(1)，
公式(1)中，α为判断阈值，UPN，UN分别为启动开关闭合，正极控制开关和负极控制开关断开时，利用AD采样子***测量的高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，RP为正极等效绝缘电阻，RN为负极等效绝缘电阻，RB1为第一诊断辅助电阻，RB2为第二诊断辅助电阻；
S3：根据判断阈值的数值大小选择是闭合正极控制开关还是负极控制开关，并利用AD采样子***测量当前情况下高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，根据电阻分压关系获得与公式(1)联立的公式，以计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻；并将计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻与绝缘故障判断阈值进行数值比较，以判断是否需要启动绝缘故障报警单元报警及绝缘故障报警的类别。
5.如权利要求4所述的高压电池绝缘检测方法，其特征在于，步骤S3包括：
S30：当α>1时，选择闭合正极控制开关，保持负极控制开关断开，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，并根据电阻分压关系获得公式(2)，并联立公式(1)和公式(2)计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻；其中，
公式(2)中，β为定义参数，UPN1，UN1分别为闭合正极控制开关，保持负极控制开关断开时，利用AD采样子***测量的高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，RP为正极等效绝缘电阻，RN为负极等效绝缘电阻，RB1为第一诊断辅助电阻，RB2为第二诊断辅助电阻，RS1为正极辅助电阻；
S31：当比值α≤1时，选择闭合负极控制开关，保持正极控制开关断开，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，并根据电阻分压关系获得公式(3)，并联立公式(1)和公式(3)计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻；其中，
公式(3)中，γ为定义参数，UPN2，UN2分别为闭合负极控制开关，保持正极控制开关断开时，利用AD采样子***测量的高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压以及车身地端与高压电池包的负极之间的电压，RP为正极等效绝缘电阻，RN为负极等效绝缘电阻，RB1为第一诊断辅助电阻，RB2为第二诊断辅助电阻，RS2为负极辅助电阻；
S32：将步骤S30或步骤S31中计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻与绝缘故障判断阈值进行数值比较，以判断是否启动绝缘故障报警单元报警以及绝缘故障报警的类别，所述绝缘故障报警的类别包括单端绝缘故障报警和双端绝缘故障报警。
6.如权利要求5所述的高压电池绝缘检测方法，其特征在于，在步骤S30中，计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻为公式(4)，
7.如权利要求5所述的高压电池绝缘检测方法，其特征在于，在步骤S31中，计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻为公式(5)，
8.如权利要求5所述的高压电池绝缘检测方法，其特征在于，步骤S32包括：
S320：在步骤S30或步骤S31中，当计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻都大于绝缘故障判断阈值时，则表示高压电池绝缘性能良好，无需启动绝缘故障报警单元报警；
S321：当计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻中的一个小于绝缘故障判断阈值，另一个大于绝缘故障判断阈值时，则表示高压电池包的正负极的单端绝缘性能下降，启动单端绝缘故障报警；
S322：当计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻都小于绝缘故障判断阈值时，改变正极控制开关和负极控制开关的开关状态，并联立改变正极控制开关和负极控制开关的开关状态前后的两个公式对正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻进行精确计算，若精确计算的正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻仍都小于绝缘故障判断阈值时，则表示高压电池包的正负极的双端绝缘性能下降，启动双端绝缘故障报警。
9.如权利要求8所述的高压电池绝缘检测方法，其特征在于，步骤S322中，改变正极控制开关和负极控制开关的开关状态前后的两个公式为公式(3)和公式(2)。
10.如权利要求9所述的高压电池绝缘检测方法，其特征在于，步骤S322中，精确计算正极等效绝缘电阻和负极等效绝缘电阻为公式(6)，
11.如权利要求4所述的高压电池绝缘检测方法，其特征在于，步骤S1中，利用绝缘检测电路的故障自检方法进行绝缘检测电路的故障自检，所述绝缘检测电路的故障自检方法包括：
S10：将启动开关、正极控制开关和负极控制开关处于断开，设定第一偏差范围，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压和待接地端与高压电池包的负极之间的电压，并计算第一比值，所述第一比值为待接地端与高压电池包的负极之间的电压与高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压的比值；若所述第一比值处于第一偏差范围中，则执行步骤S11，反之，则启动电路故障报警单元报警；
S11：将正极控制开关闭合，保持启动开关和负极控制开关断开，设定第二偏差范围，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压和待接地端与高压电池包的负极之间的电压，并计算第二比值，所述第二比值为待接地端与高压电池包的负极之间的电压与高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压的比值；若所述第二比值处于第二偏差范围中，则执行步骤S12，反之，则启动电路故障报警单元报警；
S12：将负极控制开关闭合，保持启动开关和正极控制开关断开，设定第三偏差范围，利用AD采样子***测量高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压和待接地端与高压电池包的负极之间的电压，并计算第三比值，所述第三比值为待接地端与高压电池包的负极之间的电压与高压电池包的正极与高压电池包的负极之间的电压的比值；若所述第三比值处于第三偏差范围中，则表示通过绝缘检测电路的故障自检，反之，则启动电路故障报警单元报警。
12.如权利要求11所述的高压电池绝缘检测方法，其特征在于，步骤S10中，若所述第一比值处于第一偏差范围之外，表示绝缘检测电路存在的故障为：第一诊断辅助电阻和第二诊断辅助电阻为开路或短路异常，启动开关、正极控制开关或负极控制开关粘连。
13.如权利要求11所述的高压电池绝缘检测方法，其特征在于，步骤S11中，若所述第二比值处于第二偏差范围之外，表示绝缘检测电路存在的故障为：正极辅助电阻为开路或短路异常，或者正极控制开关无法闭合。
14.如权利要求11所述的高压电池绝缘检测方法，其特征在于，步骤S12中，若所述第三比值处于第三偏差范围之外，表示绝缘检测电路存在的故障为：负极辅助电阻为开路或短路异常，或者负极控制开关无法闭合。
15.如权利要求11所述的高压电池绝缘检测方法，其特征在于，所述第一偏差范围、第二偏差范围及第三偏差范围均根据对应步骤中开关的状态，根据绝缘检测电路中各元件自身性能进行最坏情况计算获得。
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