CN114152888B - 动力电池绝缘检测方法、***及车辆 - Google Patents

动力电池绝缘检测方法、***及车辆 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种动力电池绝缘检测方法、***及车辆，方法包括基于绝缘检测电路的不同检测工况，计算动力电池绝缘检测***的绝缘电阻，所述绝缘电阻为等效电阻的并联值，所述等效电阻包括所述动力电池各电芯对底盘地的绝缘电阻、动力电池正极母线对所述底盘地的绝缘电阻、动力电池负极母线对所述底盘地的绝缘电阻以及所述负载对所述底盘地的绝缘电阻中的至少两者，基于所述绝缘电阻，判断所述动力电池绝缘检测***的绝缘性能。该方案可以在三相电机、VTOL、交流充电等工况下或动力电池内部发生漏电与否时，均能对绝缘状态进行准确及时地检测。

Description

动力电池绝缘检测方法、***及车辆
技术领域
本发明一般涉及电动车辆技术领域，具体涉及一种动力电池绝缘检测方法、***及车辆。
背景技术
随着传统内燃机车辆对环境造成的污染日益严峻，新能源车辆得到了前所未有的发展。在新能源车辆中，尤其以电动车辆的发展最为显著，电动车辆是以动力电池为动力来源，通过动力电池为电机提供电能来驱动电动车辆运行。由于动力电池具有较高的电压，一般为几百伏，其远远超过了人所能承受的安全电压，因此，在整车中，对动力电池进行绝缘是必不可少的。目前，一般通过平衡电桥法或者直流注入法来进行绝缘检测，例如，平衡电桥法受动力电池母线正/负极对车身地(零电势)的电容影响较大，电容值越大，动力电池母线正/负极与车身地(零电势)之间的电压稳定所需的时间越长，从而需要的检测周期越长，且检测点较多，控制策略复杂。此外，针对三相电机、车辆给负载供电(Vehicle To Load；VTOL)、交流充电等工况下的绝缘状态，动力电池内部若发生漏电，该方法也无法准确及时地检测出来。
发明内容
本发明期望提供一种动力电池绝缘检测方法、***及车辆，用以在三相电机、VTOL、交流充电等工况下或动力电池内部若发生漏电时，均能对绝缘状态进行准确及时地检测。
第一方面，本发明提供一种动力电池绝缘检测方法，应用于动力电池绝缘检测***,所述动力电池绝缘检测***包括动力电池、负载、以及分别连接所述动力电池和所述负载的绝缘检测电路，所述绝缘检测电路至少具有两个不同的检测工况；
所述动力电池绝缘检测方法包括：
基于所述绝缘检测电路的不同检测工况，计算所述动力电池绝缘检测***的绝缘电阻，所述绝缘电阻为等效电阻的并联值，所述等效电阻包括所述动力电池各电芯对底盘地的绝缘电阻、动力电池正极母线对所述底盘地的绝缘电阻、动力电池负极母线对所述底盘地的绝缘电阻以及所述负载对所述底盘地的绝缘电阻中的至少两者；
基于所述绝缘电阻，判断所述动力电池绝缘检测***的绝缘性能。
作为可实现方式，所述绝缘检测电路包括串联设置的第一分压单元、第二分压单元、第三分压单元及第四分压单元；
所述第一分压单元异于与所述第二分压单元连接的接触端，用于连接所述动力电池的正极母线；
所述第四分压单元异于与所述第三分压单元连接的接触端，用于连接所述动力电池的负极母线；
所述第二分压单元与所述第三分压单元相互连接的接触端，用于连接底盘地；
所述第三分压单元与所述第四分压单元相互连接的接触端，设置有电压采集点；
所述第一分压单元与所述第二分压单元相互连接的接触端，与所述动力电池的负极母线可以选择性导通。
作为可实现方式，所述基于所述绝缘检测电路的不同检测工况，计算所述动力电池绝缘检测***的绝缘电阻，包括：
分别在所述第一分压单元与所述第二分压单元相互连接的接触端，与所述动力电池的负极母线断开及导通的两个检测工况下，对应地从所述电压采集点获取第一采集电压和第二采集电压；
分别根据所述第一采集电压和所述第二采集电压，计算在所述两个检测工况下，所述底盘地与所述负极母线之间的第一工作电压和第二工作电压；
基于所述第一分压单元、所述第二分压单元、所述第三分压单元和所述第四分压单元的阻值，以及所述第一工作电压、所述第二工作电压和所述动力电池的电压，计算所述绝缘电阻。
作为可实现方式，所述基于所述第一分压单元、所述第二分压单元、所述第三分压单元和所述第四分压单元的阻值，以及所述第一工作电压、所述第二工作电压和所述动力电池的电压，计算所述绝缘电阻，具体为：
根据以下关系式计算所述绝缘电阻，
Figure BDA0002644336530000031
其中，R并为所述绝缘电阻，R1为所述第一分压单元的阻值，R2为所述第二分压单元的阻值，R3为所述第三分压单元的阻值，R4为所述第四分压单元的阻值，Ubat为所述动力电池的电压，u1为所述第一工作电压，u2为所述第二工作电压。
作为可实现方式，所述分别根据所述第一采集电压和所述第二采集电压，计算在所述两个检测工况下，所述底盘地与所述负极母线之间的第一工作电压和第二工作电压包括：
根据以下关系式计算所述第一工作电压和所述第二工作电压：
Figure BDA0002644336530000032
Figure BDA0002644336530000033
其中，u1为所述第一工作电压，u2为所述第二工作电压，R3为所述第三分压单元的阻值，R4为所述第四分压单元的阻值，V1为所述第一采集电压和V2为所述第二采集电压。
作为可实现方式，所述第一分压单元、所述第二分压单元、所述第三分压单元及所述第四分压单元，至少为分压电阻和分压电阻串中的任一种。
第二方面，本发明提供一种动力电池绝缘检测***，包括动力电池、负载、以及分别连接所述动力电池和所述负载的绝缘检测电路，所述绝缘检测电路至少具有两个不同的检测工况；
计算单元，基于所述绝缘检测电路的不同检测工况，计算所述动力电池绝缘检测***的绝缘电阻，所述绝缘电阻为等效电阻的并联值，所述等效电阻包括所述动力电池各电芯对底盘地的绝缘电阻、动力电池正极母线对所述底盘地的绝缘电阻、动力电池负极母线对所述底盘地的绝缘电阻以及所述负载对所述底盘地的绝缘电阻中的至少两者；
判断单元，用于基于所述绝缘电阻，判断所述动力电池绝缘检测***的绝缘性能。
作为可实现方式，所述绝缘检测电路包括串联设置的第一分压单元、第二分压单元、第三分压单元及第四分压单元；
所述第一分压单元异于与所述第二分压单元连接的接触端，用于连接所述动力电池的正极母线；
所述第四分压单元异于与所述第三分压单元连接的接触端，用于连接所述动力电池的负极母线；
所述第二分压单元与所述第三分压单元相互连接的接触端，用于连接底盘地；
所述第三分压单元与所述第四分压单元相互连接的接触端，设置有电压采集点；
所述第一分压单元与所述第二分压单元相互连接的接触端，与所述动力电池的负极母线可以选择性导通。
作为可实现方式，所述绝缘检测电路还包括：
电压采集单元，用于分别在所述第一分压单元与所述第二分压单元相互连接的接触端，与所述动力电池的负极母线断开及导通的两个检测工况下，对应地从所述电压采集点获取第一采集电压和第二采集电压；
所述计算单元，还用于分别根据所述第一采集电压和所述第二采集电压，计算在所述两个状态下，所述底盘地与负极母线之间的第一工作电压和第二工作电压；
所述计算单元，还用于基于所述第一分压单元、所述第二分压单元、所述第三分压单元和所述第四分压单元的阻值，以及所述第一工作电压、所述第二工作电压和所述动力电池的电压，计算所述绝缘电阻。
作为可实现方式，所述基于所述第一分压单元、所述第二分压单元、所述第三分压单元和所述第四分压单元的阻值，以及所述第一工作电压、所述第二工作电压和所述动力电池的电压，计算所述绝缘电阻，具体为：
根据以下关系式计算所述绝缘电阻，
Figure BDA0002644336530000051
其中，R并为所述绝缘电阻，R1为所述第一分压单元的阻值，R2为所述第二分压单元的阻值，R3为所述第三分压单元的阻值，R4为所述第四分压单元的阻值，Ubat为所述动力电池的电压，u1为所述第一工作电压，u2为所述第二工作电压。
作为可实现方式，所述分别根据所述第一采集电压和所述第二采集电压，计算在所述两个检测工况下，所述底盘地与所述负极母线之间的第一工作电压和第二工作电压包括：
根据以下关系式计算所述第一工作电压和所述第二工作电压：
Figure BDA0002644336530000052
/>
Figure BDA0002644336530000053
其中，u1为所述第一工作电压，u2为所述第二工作电压，R3为所述第三分压单元的阻值，R4为所述第四分压单元的阻值，V1为所述第一采集电压和V2为所述第二采集电压。
作为可实现方式，所述第一分压单元、所述第二分压单元、所述第三分压单元及所述第四分压单元，至少为分压电阻和分压电阻串中的任一种。
第三方面，本发明提供一种车辆，包括上述的动力电池绝缘检测***。
本申请提供的上述方案，在进行绝缘检测时，通过计算等效电阻的并联值来确定是否出现绝缘故障，对于并联电路来说，其并联电阻值接近并略小于相互并联的电阻中阻值最小的那个，若某一支路出现绝缘故障，则计算的动力电池绝缘检测***的绝缘电阻会较小，则可判定为出现了绝缘故障。在绝缘正常的请情况下，动力电池各电芯对底盘地的绝缘电阻、动力电池正极母线对所述底盘地的绝缘电阻、动力电池负极母线对所述底盘地的绝缘电阻以及所述负载对所述底盘地的绝缘电阻均是比较大的，可以认为它们相对于底盘地都是绝缘的，它们的并列电阻值也是比较大的，这种情况下它们是否接入到动力电池正极母线与负极母线间(也即是否处于工作状态)，对动力电池绝缘检测***的绝缘电阻的影响可以忽略不计，也就是说，若接入到动力电池正极母线与负极母线间的各支路处于正常的绝缘状态，各支路例如为三相电机、VTOL、交流充电器等，也即在三相电机、VTOL、交流充电等工况下或动力电池内部均绝缘正常的情况下，无论处于三相电机、VTOL、交流充电等哪种工况下，动力电池绝缘检测***的绝缘电阻可以认为是不变的，只有在某一支路发生绝缘故障时，则动力电池绝缘检测***的绝缘电阻，变得较小并趋近于发生绝缘故障的支路的电阻值，根据动力电池绝缘检测***的绝缘电阻变小即可认为动力电池绝缘检测***出现绝缘故障。综上可知，无论是在三相电机、VTOL、交流充电等工况下或动力电池内部是否发生漏电时，均能对绝缘状态进行准确及时地检测。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的实现本发明动力电池绝缘检测方法的绝缘检测电路原理图；
图2为本发明实施例提供的绝缘检测方法的流程图；
图3为本发明另一实施例提供的绝缘检测方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的实现本发明动力电池绝缘检测方法的绝缘检测电路使用状态图；
图5为本发明实施例提供的实现本发明动力电池绝缘检测方法的绝缘检测电路另一使用状态图；
图6-图8为本发明实施例提供的实现本发明动力电池绝缘检测方法的绝缘检测电路在三相电机使用工况的等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图2所示，本发明实施例提供的一种动力电池绝缘检测方法，应用于动力电池绝缘检测***,所述动力电池绝缘检测***包括动力电池、负载、以及分别连接所述动力电池和所述负载的绝缘检测电路，所述绝缘检测电路至少具有两个不同的检测工况；
所述动力电池绝缘检测方法包括：
S101：基于所述绝缘检测电路的不同检测工况，计算所述动力电池绝缘检测***的绝缘电阻，所述绝缘电阻为等效电阻的并联值，所述等效电阻包括所述动力电池各电芯对底盘地的绝缘电阻、动力电池正极母线对所述底盘地的绝缘电阻、动力电池负极母线对所述底盘地的绝缘电阻以及所述负载对所述底盘地的绝缘电阻中的至少两者；
S102：基于所述绝缘电阻，判断所述动力电池绝缘检测***的绝缘性能。
根据计算出的绝缘电阻与绝缘检测***的绝缘要求进行比较，进而判断绝缘检测***的绝缘检测性能，一般地，计算出的绝缘电阻与绝缘检测***的绝缘要求相同或接近，则说明绝缘性能正常，若计算出的绝缘电阻远远小于绝缘检测***的绝缘要求，那么说明出现绝缘故障。
例如，在进行绝缘检测时，通过计算等效电阻的并联值来确定是否出现绝缘故障，对于并联电路来说，其并联电阻值接近并略小于相互并联的电阻中阻值最小的那个，若某一支路出现绝缘故障，则计算的动力电池绝缘检测***的绝缘电阻会较小，则可判定为出现了绝缘故障。在绝缘正常的请情况下，动力电池各电芯对底盘地的绝缘电阻、动力电池正极母线对所述底盘地的绝缘电阻、动力电池负极母线对所述底盘地的绝缘电阻以及所述负载对所述底盘地的绝缘电阻均是比较大的，可以认为它们相对于底盘地都是绝缘的，它们的并列电阻值也是比较大的，这种情况下它们是否接入到动力电池正极母线与负极母线间(也即是否处于工作状态)，对动力电池绝缘检测***的绝缘电阻的影响可以忽略不计，也就是说，若接入到动力电池正极母线与负极母线间的各支路处于正常的绝缘状态，各支路例如为三相电机、VTOL、交流充电器等，也即在三相电机、VTOL、交流充电等工况下或动力电池内部均绝缘正常的情况下，无论处于三相电机、VTOL、交流充电等哪种工况下，动力电池绝缘检测***的绝缘电阻可以认为是不变的，只有在某一支路发生绝缘故障时，则动力电池绝缘检测***的绝缘电阻，变得较小并趋近于发生绝缘故障的支路的电阻值，根据动力电池绝缘检测***的绝缘电阻变小即可认为动力电池绝缘检测***出现绝缘故障。例如，在动力电池绝缘检测***的绝缘状态正常时，各支路中绝缘电阻最低为10MΩ，则动力电池绝缘检测***的绝缘电阻在10MΩ左右(也即缘检测***的绝缘要求在10MΩ左右)，若其中一条支路发生绝缘故障，则该支路的绝缘电阻会降低到30KΩ，此时动力电池绝缘检测***的绝缘电阻会在29KΩ-30KΩ之间，29KΩ-30KΩ的阻值是远远小于10MΩ的阻值的，也即此时绝缘电阻的阻值下降是很显著的，根据此时动力电池绝缘检测***的绝缘电阻值，就可以判断出动力电池绝缘检测***出现了绝缘故障。综上可知，无论是在三相电机、VTOL、交流充电等工况下或动力电池内部是否发生漏电时，均能对绝缘状态进行准确及时地检测。
作为可实现方式，如图1所示，绝缘检测电路包括串联设置的第一分压单元R1、第二分压单元R2、第三分压单元R3及第四分压单元R4；
所述第一分压单元R1异于与所述第二分压单元R2连接的接触端，用于连接所述动力电池的正极母线Pack+；
所述第四分压单元R4异于与所述第三分压单元R3连接的接触端，用于连接所述动力电池的负极母线Pack-；
所述第二分压单元R2与所述第三分压单元R3相互连接的接触端，用于连接底盘地；
所述第三分压单元R3与所述第四分压单元R4相互连接的接触端，设置有电压采集点Viso；
所述第一分压单元R1与所述第二分压单元R2相互连接的接触端，与所述动力电池的负极母线Pack-可以选择性导通。
如图3所示，所述基于所述绝缘检测电路的不同检测工况，计算所述动力电池绝缘检测***的绝缘电阻，包括：
S1：分别在所述第一分压单元R1与所述第二分压单元R2相互连接的接触端，与所述动力电池的负极母线Pack-断开及导通的两个检测工况下，对应地从所述电压采集点Viso获取第一采集电压和第二采集电压；
可以是先获得第一采集电压，然后再获得第二采集电压。也可以是先获得第二采集电压，然后再获得第一采集电压。
S2：分别根据所述第一采集电压和所述第二采集电压，计算在所述两个检测工况下，所述负极母线Pack-相对于地的第一工作电压和第二工作电压；
S3：基于所述第一分压单元R1、所述第二分压单元R2、所述第三分压单元R3和所述第四分压单元R4的阻值，以及所述第一工作电压、所述第二工作电压和所述动力电池的电压，计算所述绝缘电阻。
采用上述方案，在进行绝缘检测时，其基于第一分压单元R1、第二分压单元R2、第三分压单元R3和第四分压单元R4的阻值，以及基于电压采集点Viso采集的第一采集电压、第二采集电压所计算的第一工作电压、第二工作电压和动力电池的电压，计算作为等效电阻并联值的绝缘电阻，对于并联电路来说，其并联电阻值接近并略小于相互并联的电阻中阻值最小的那个，若某一支路出现绝缘故障，则计算的绝缘电阻会较小，则可判定为出现了绝缘故障。例如，假设与动力电池连接的各支路，在绝缘状态正常的情况下各支路的绝缘电阻最低为10MΩ，以动力电池总电压为600V为例，当其中任意一支路处于一般绝缘故障的临界点(500Ω/V)时，该支路的绝缘电阻会降低为30kΩ，那么绝缘电阻会在29～30kΩ之间。另外，由于是基于第一分压单元、第二分压单元、第三分压单元和第四分压单元的阻值，以及第一工作电压、第二工作电压和动力电池的电压，来计算绝缘电阻，若接入到动力电池正极母线与负极母线间的各支路处于正常的绝缘状态，各支路例如为三相电机、VTOL、交流充电器等，也即在三相电机、VTOL、交流充电等工况下或动力电池内部均绝缘正常的情况下，无论处于三相电机、VTOL、交流充电等哪种工况下，绝缘电阻均是不变的，此时，第一采集电压、第二采集电压也是不变的，只有在某一支路发生绝缘故障时，测得的第一采集电压、第二采集电压较绝缘状态正常时会发生较大变化，并基于此时计算的绝缘电阻较小，也即三相电机、VTOL、交流充电等工作与否，只要其绝缘电阻正常，均不会使本方案引入导致绝缘电阻变化的参数，因此，在三相电机、VTOL、交流充电等工况下或动力电池内部是否发生漏电时，均能对绝缘状态进行准确及时地检测。
作为可实现方式，所述第一分压单元R1、所述第二分压单元R2、所述第三分压单元R3及所述第四分压单元R4，至少为分压电阻和分压电阻串中的任一种。在一些实现方式中，第一分压单元R1、第二分压单元R2、第三分压单元R3及第四分压单元R4均为分压电阻。在另外一些实现方式中，第一分压单元R1、第二分压单元R2、第三分压单元R3及第四分压单元R4均为分压电阻串。在其它实现方式中，第一分压单元R1、第二分压单元R2、第三分压单元R3及第四分压单元R4中的一部分为分压电阻，另一部分为分压电阻串。
例如图4所示，为实现本发明提供的动力电池绝缘检测方法的绝缘检测电路其中一种使用状态，在该使用状态下，第一分压单元R1、第二分压单元R2、第三分压单元R3及第四分压单元R4均为分压电阻。具体地，该绝缘检测电路连接在动力电池的正极母线Pack+与负极母线Pack-之间。其中，第一分压单元R1异于与第二分压单元R2连接的接触端，连接动力电池的正极母线Pack+；第四分压单元R4异于与第三分压单元R3连接的接触端，连接动力电池的负极母线Pack-；第二分压单元R2与第三分压单元R3相互连接的接触端接地，该地为底盘地；第三分压单元R3与第四分压单元R4相互连接的接触端设置有电压采集点Viso，在第一分压单元R1与第二分压单元R2相互连接的接触端，与动力电池的负极母线Pack-间连接第三开关M3，该第三开关M3用于选择性导通第一分压单元R1与第二分压单元R2相互连接的接触端，与动力电池的负极母线Pack-。在动力电池正极母线Pack+和负极母线Pack-之间还连接有动力电池电压采集电阻串，该动力电池电压采集电阻串可以具有至少两个电阻，给示例中以三个电阻为了进行说明，该动力电池电压采集电阻串具有电池电压采集点VBAT，动力电池的负极母线Pack-还连接有采样参考地。
通过电池电压采集点VBAT采集的电压，与动力电池电压采集电阻串电阻值的关系，可以计算动力电池的电压，其中，
Figure BDA0002644336530000111
在第三开关M3断开的情况下，电压采集点Viso所采集到的第四分压单元R4的分压，即第一采集电压为V1，在第三开关M3断开的情况下，电压采集点Viso所采集到的第四分压单元R4的分压，即第二采集电压为V2。分别根据所述第一采集电压V1和所述第二采集电压V2，计算在所述两个检测工况下，所述底盘地与所述负极母线之间的第一工作电压u1和第二工作电压u2包括：根据以下关系式可以获得第一工作电压u1，第二工作电压u2；
Figure BDA0002644336530000112
Figure BDA0002644336530000113
并根据以下关系式计算所述绝缘电阻，
Figure BDA0002644336530000114
其中，R并为所述绝缘电阻，R1为所述第一分压单元的阻值，R2为所述第二分压单元的阻值，R3为所述第三分压单元的阻值，R4为所述第四分压单元的阻值，Ubat为所述动力电池的电压，u1为所述第一工作电压，u2为所述第二工作电压。第三开关M3断开是一种检测工况，第三开关M3闭合是另外一种检测工况。
如图5所示，为实现本发明提供的动力电池绝缘检测方法的绝缘检测电路另外一种使用状态，在该使用状态下，第一分压单元R1、第二分压单元R2、第三分压单元R3及第四分压单元R4均为分压电阻。具体地，第一分压单元R1异于与第二分压单元R2连接的接触端，连接通过第一开关M1连接动力电池的正极母线Pack+，第一开关M1可以但不限于为光耦继电器，该光耦继电器的场效应管连接在正极母线Pack+与第一分压单元R1之间，该光耦继电器的发光二极管的两极分别连接动力电池负极母线Pack-以及通过第八电阻R8连接供电电压Vcc，在非工作状态即不进行动力电池绝缘检测时，第一开关M1处于断开状态，以减少动力电池的能耗；第四分压单元R4异于与第三分压单元R3连接的接触端，连接动力电池的负极母线Pack-，也即采样参考地；第二分压单元R2与第三分压单元R3相互连接的接触端通过第二开关M2接地，该地为底盘地，第二开关M2可以但不限于为光耦继电器，该光耦继电器的场效应管连接在底盘地与第二分压单元R2与第三分压单元R3相互连接的接触端之间，该光耦继电器的发光二极管的两极分别连接IGBT以及通过第九电阻R9连接供电电压Vcc，该IGBT的栅极通过第十电阻R10连接第一通用输入口GPIO1，该IGBT的发射极连接动力电池负极母线Pack-，且第十电阻R10与动力电池负极母线Pack-之间连接第十一电阻R11；第三分压单元R3与第四分压单元R4相互连接的接触端设置有电压采集点Viso，在第一分压单元R1与第二分压单元R2相互连接的接触端，与动力电池的负极母线Pack-间连接第三开关M3，该第三开关M3用于选择性导通第一分压单元R1与第二分压单元R2相互连接的接触端，与动力电池的负极母线Pack-，第三开关M3可以但不限于为光耦继电器，该光耦继电器的场效应管连接在第一分压单元R1与第二分压单元R2相互连接的接触端，与动力电池的负极母线Pack-之间，该光耦继电器的发光二极管的两极分别连接IGBT以及通过第十二电阻R12连接供电电压Vcc，该IGBT的栅极通过第十三电阻R13连接第二通用输入口GPIO2，该IGBT的发射极连接动力电池负极母线Pack-，且第十三电阻R13与动力电池负极母线Pack-之间连接第十四电阻R14。通过第一通用输入口GPIO1，第二通用输入口GPIO2的控制信号来控制第二开关M2、第三开关M3的通断。
在通过电压采集点Viso获得第一采集电压时，第一开关M1和第二开关M2闭合。在通过电压采集点Viso获得第二采集电压时，第一开关M1、第二开关M2及第三开关M3均闭合。
如图6所示，为了更加详细的说明，采用本发明方案的动力电池绝缘检测方法，可以在三相电机、VTOL、交流充电等工况下或动力电池内部发生漏电与否时，均能对绝缘状态进行准确及时地检测。下面以在三相电机工况下予以说明。
在动力电池的正极母线Pack+与负极母线Pack-之间还并联有三个支路，每个支路串联两个IGBT，每一支路中两个IGBT之间与三相电机的其中一项相连接，通过三个支路中的IGBT的高频切换，来控制三项电机各相A、B、C在正极母线Pack+与负极母线Pack-间切换。
其中，图6中动力电池电芯对车身地的电压Ub1，Ub2…Ubn，动力电池电芯对车身地的绝缘电阻Rz1，Rz2…Rzn，正极母线Pack+及负极母线Pack-对车身地的绝缘电阻Riso+，Riso-，以及三相电机三相A、B、C对车身地(也称为底盘地)的绝缘电阻Ra，Rb，Rc均为等效电阻，并非是实际外接的电阻。
当三项电机的A端接入正极母线Pack+，B、C端接入负极母线Pack-时，其等效电路图如图7所示，根据电流守恒关系，对于同一个节点(车身地)，流入和流出的电流相等，从而可得以下公式(1)：
Figure BDA0002644336530000131
在图7中的第三开关M3闭合的情况下，根据根据电流守恒关系，对于同一个节点(车身地)，流入和流出的电流相等，从而可得以下公式(2)：
Figure BDA0002644336530000132
通过公式(1)(2)，可得公式(3)：
Figure BDA0002644336530000141
将公式(3)移位化简后可得公式(4)：
Figure BDA0002644336530000142
由并联电阻公式可知，此时动力电池绝缘电阻的并联值R并1与各支路绝缘电阻的关系为：
Figure BDA0002644336530000143
由以上公式(4)及并联电阻公式可知：
Figure BDA0002644336530000144
当三项电机的A、B端接入正极母线Pack+，C端接入负极母线Pack-时，其等效电路图如图8所示，根据电流守恒关系，对于同一个节点(车身地)，流入和流出的电流相等，从而可得以下公式(5)：
Figure BDA0002644336530000145
在图8中的第三开关M3闭合的情况下，根据根据电流守恒关系，对于同一个节点(车身地)，流入和流出的电流相等，从而可得以下公式(6)：
Figure BDA0002644336530000146
与上述R并1相同的求解方式，可得：
Figure BDA0002644336530000147
不难看出，R并1＝R并2，同理，不论三相电机的三端如何变化，计算得出的绝缘电阻的并联值保持不变，也即在三相电机工况下也能对绝缘状态进行准确及时地检测。
此外，在VTOL、交流充电等工况下，相当于各连接于动力电池与底盘地之间的支路的绝缘电阻在正极母线Pack+与负极母线Pack-间不同的变化，但其绝缘电阻的并联值始终只与第一分压单元R1、第二分压单元R2、第三分压单元R3和第四分压单元R4的阻值，以及第一工作电压、第二工作电压和动力电池的电压相关。
还有，对于并联电阻来说，其阻值是趋近于最小阻值的支路，并且小于最小阻值的支路，在某一支路出现绝缘问题时，所求得的并联电阻值会变小，此时即说明出现了绝缘问题，需要进行排查并解决绝缘问题。
第二方面，本发明实施例，提供一种动力电池绝缘检测***，包括动力电池、负载、以及分别连接所述动力电池和所述负载的绝缘检测电路，所述绝缘检测电路至少具有两个不同的检测工况；
计算单元，基于所述绝缘检测电路的不同检测工况，计算所述动力电池绝缘检测***的绝缘电阻，所述绝缘电阻为等效电阻的并联值，所述等效电阻包括所述动力电池各电芯对底盘地的绝缘电阻、动力电池正极母线对所述底盘地的绝缘电阻、动力电池负极母线对所述底盘地的绝缘电阻以及所述负载对所述底盘地的绝缘电阻中的至少两者；
判断单元，用于基于所述绝缘电阻，判断所述动力电池绝缘检测***的绝缘性能。
该动力电池绝缘检测***用于实现上述动力电池绝缘检测方法，其工作原理及效果参见上述方法实施例，这里不再赘述。
作为可实现方式，绝缘检测电路包括串联设置的第一分压单元R1、第二分压单元R2、第三分压单元R3及第四分压单元R4；
所述第一分压单元R1异于与所述第二分压单元R2连接的接触端，用于连接所述动力电池的正极母线Pack+；
所述第四分压单元R4异于与所述第三分压单元R3连接的接触端，用于连接所述动力电池的负极母线Pack-；
所述第二分压单元R2与所述第三分压单元R3相互连接的接触端，用于连接底盘地(也可称为车身地)；
所述第三分压单元R3与所述第四分压单元R4相互连接的接触端，设置有电压采集点Viso；
所述第一分压单元R1与所述第二分压单元R2相互连接的接触端，与所述动力电池的负极母线Pack-可以选择性导通.
所述绝缘检测电路还包括：
电压采集单元，用于分别在所述第一分压单元与所述第二分压单元相互连接的接触端，与所述动力电池的负极母线断开及导通的两个状态下，对应地从所述电压采集点获取第一采集电压和第二采集电压；
计算单元，用于分别根据所述第一采集电压和所述第二采集电压，计算在所述两个检测工况下，所述底盘地与负极母线之间的第一工作电压和第二工作电压；
所述计算单元，还用于基于所述第一分压单元、所述第二分压单元、所述第三分压单元和所述第四分压单元的阻值，以及所述第一工作电压、所述第二工作电压和所述动力电池的电压，计算绝缘电阻。
作为可实现方式，所述基于所述第一分压单元R1、所述第二分压单元R2、所述第三分压单元R3和所述第四分压单元R4的阻值，以及所述第一工作电压、所述第二工作电压和所述动力电池的电压，计算绝缘电阻，具体为：
根据以下关系式计算所述绝缘电阻，
Figure BDA0002644336530000161
其中，R并为所述绝缘电阻，R1为所述第一分压单元的阻值，R2为所述第二分压单元的阻值，R3为所述第三分压单元的阻值，R4为所述第四分压单元的阻值，Ubat为所述动力电池的电压，u1为所述第一工作电压，u2为所述第二工作电压。
作为可实现方式，根据以下关系式计算所述第一工作电压和所述第二工作电压：
Figure BDA0002644336530000162
Figure BDA0002644336530000163
其中，u1为所述第一工作电压，u2为所述第二工作电压，R3为所述第三分压单元R3的阻值，R4为所述第四分压单元R4的阻值，V1为所述第一采集电压和V2为所述第二采集电压。
第三方面，本发明提供一种车辆，包括上述的动力电池绝缘检测***。该车辆可以是纯电动车辆，也可以是油电混动车辆等。
需要理解的是，上文如有涉及术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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”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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种动力电池绝缘检测方法，其特征在于，应用于动力电池绝缘检测***，所述动力电池绝缘检测***包括动力电池、负载、以及分别连接所述动力电池和所述负载的绝缘检测电路，所述绝缘检测电路至少具有两个不同的检测工况；
所述绝缘检测电路包括串联设置的第一分压单元、第二分压单元、第三分压单元及第四分压单元；
所述第一分压单元异于与所述第二分压单元连接的接触端，用于连接所述动力电池的正极母线；
所述第四分压单元异于与所述第三分压单元连接的接触端，用于连接所述动力电池的负极母线；
所述第二分压单元与所述第三分压单元相互连接的接触端，用于连接底盘地；
所述第三分压单元与所述第四分压单元相互连接的接触端，设置有电压采集点；
所述第一分压单元与所述第二分压单元相互连接的接触端，与所述动力电池的负极母线可以选择性导通；
所述动力电池绝缘检测方法包括：
基于所述绝缘检测电路的不同检测工况，计算所述动力电池绝缘检测***的绝缘电阻，所述绝缘电阻为等效电阻的并联值，所述等效电阻包括所述动力电池各电芯对底盘地的绝缘电阻、动力电池正极母线对所述底盘地的绝缘电阻、动力电池负极母线对所述底盘地的绝缘电阻以及所述负载对所述底盘地的绝缘电阻中的至少两者；
所述基于所述绝缘检测电路的不同检测工况，计算所述动力电池绝缘检测***的绝缘电阻，包括：
分别在所述第一分压单元与所述第二分压单元相互连接的接触端，与所述动力电池的负极母线断开及导通的两个检测工况下，对应地从所述电压采集点获取第一采集电压和第二采集电压；
分别根据所述第一采集电压和所述第二采集电压，计算在所述两个检测工况下，所述底盘地与所述负极母线之间的第一工作电压和第二工作电压；
基于所述第一分压单元、所述第二分压单元、所述第三分压单元和所述第四分压单元的阻值，以及所述第一工作电压、所述第二工作电压和所述动力电池的电压，计算所述绝缘电阻；
基于所述绝缘电阻，判断所述动力电池绝缘检测***的绝缘性能。
2.根据权利要求1所述的动力电池绝缘检测方法，其特征在于，所述基于所述第一分压单元、所述第二分压单元、所述第三分压单元和所述第四分压单元的阻值，以及所述第一工作电压、所述第二工作电压和所述动力电池的电压，计算所述绝缘电阻，具体为：
根据以下关系式计算所述绝缘电阻，
Figure FDA0003940921960000011
其中，R并为所述绝缘电阻，R1为所述第一分压单元的阻值，R2为所述第二分压单元的阻值R3为所述第三分压单元的阻值，R4为所述第四分压单元的阻值，Ubat为所述动力电池的电压，u1为所述第一工作电压，u2为所述第二工作电压。
3.根据权利要求1或2所述的动力电池绝缘检测方法，其特征在于，所述分别根据所述第一采集电压和所述第二采集电压，计算在所述两个检测工况下，所述底盘地与所述负极母线之间的第一工作电压和第二工作电压包括：
根据以下关系式计算所述第一工作电压和所述第二工作电压：
Figure FDA0003940921960000021
Figure FDA0003940921960000022
其中，u1为所述第一工作电压，u2为所述第二工作电压，R3为所述第三分压单元的阻值，R4为所述第四分压单元的阻值，V1为所述第一采集电压和V2为所述第二采集电压。
4.一种动力电池绝缘检测***，其特征在于，包括动力电池、负载、以及分别连接所述动力电池和所述负载的绝缘检测电路，所述绝缘检测电路至少具有两个不同的检测工况；
所述绝缘检测电路包括串联设置的第一分压单元、第二分压单元、第三分压单元及第四分压单元；所述第一分压单元异于与所述第二分压单元连接的接触端，用于连接所述动力电池的正极母线；所述第四分压单元异于与所述第三分压单元连接的接触端，用于连接所述动力电池的负极母线；所述第二分压单元与所述第三分压单元相互连接的接触端，用于连接底盘地；所述第三分压单元与所述第四分压单元相互连接的接触端，设置有电压采集点；所述第一分压单元与所述第二分压单元相互连接的接触端，与所述动力电池的负极母线可以选择性导通；
所述绝缘检测电路，具体用于分别在所述第一分压单元与所述第二分压单元相互连接的接触端，与所述动力电池的负极母线断开及导通的两个检测工况下，对应地从所述电压采集点获取第一采集电压和第二采集电压；分别根据所述第一采集电压和所述第二采集电压，计算在所述两个检测工况下，所述底盘地与所述负极母线之间的第一工作电压和第二工作电压；基于所述第一分压单元、所述第二分压单元、所述第三分压单元和所述第四分压单元的阻值，以及所述第一工作电压、所述第二工作电压和所述动力电池的电压，计算绝缘电阻；所述绝缘电阻为等效电阻的并联值，所述等效电阻包括所述动力电池各电芯对底盘地的绝缘电阻、动力电池正极母线对所述底盘地的绝缘电阻、动力电池负极母线对所述底盘地的绝缘电阻以及所述负载对所述底盘地的绝缘电阻中的至少两者；基于所述绝缘电阻，判断所述动力电池绝缘检测***的绝缘性能。
5.根据权利要求4所述的动力电池绝缘检测***，其特征在于，所述基于所述第一分压单元、所述第二分压单元、所述第三分压单元和所述第四分压单元的阻值，以及所述第一工作电压、所述第二工作电压和所述动力电池的电压，计算所述绝缘电阻，具体为：
根据以下关系式计算所述绝缘电阻，
Figure FDA0003940921960000031
其中，R并为所述绝缘电阻，R1为所述第一分压单元的阻值，R2为所述第二分压单元的阻值R3为所述第三分压单元的阻值，R4为所述第四分压单元的阻值，Ubat为所述动力电池的电压u1为所述第一工作电压，u2为所述第二工作电压。
6.根据权利要求4或5所述的动力电池绝缘检测***，其特征在于，所述分别根据所述第一采集电压和所述第二采集电压，计算在所述两个检测工况下，所述底盘地与所述负极母线之间的第一工作电压和第二工作电压包括：
根据以下关系式计算所述第一工作电压和所述第二工作电压：
Figure FDA0003940921960000032
Figure FDA0003940921960000033
其中，u1为所述第一工作电压，u2为所述第二工作电压，R3为所述第三分压单元的阻值，R4为所述第四分压单元的阻值，V1为所述第一采集电压和V2为所述第二采集电压。
7.根据权利要求4-5任一项所述的动力电池绝缘检测***，其特征在于，所述第一分压单元、所述第二分压单元、所述第三分压单元及所述第四分压单元，至少为分压电阻和分压电阻串中的任一种。
8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求4-7任一项所述的动力电池绝缘检测***。
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