CN205880165U - 一种电动汽车电池的绝缘监测模块 - Google Patents
一种电动汽车电池的绝缘监测模块 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205880165U CN205880165U CN201620305200.2U CN201620305200U CN205880165U CN 205880165 U CN205880165 U CN 205880165U CN 201620305200 U CN201620305200 U CN 201620305200U CN 205880165 U CN205880165 U CN 205880165U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resistance
- monitoring module
- bridge
- insulating monitoring
- batteries
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 2
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 claims 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 claims 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
本实用新型提供了一种电动汽车电池的绝缘监测模块,其用于对电动汽车的电池进行绝缘监测,其包括:两组电阻桥,其分别并联于待测电池的正极与接地端形成正桥臂,以及待测电池的负极与接地端之间形成负桥臂,所述电阻桥中分别包括采样电阻、可变电阻和固定电阻,其中,可变电阻和固定电阻相互串联后与采样电阻并联,调节改变可变电阻的阻值,从而改变可变电阻和固定电阻的分压;通过改变监控模块内部的两个桥臂的电阻,使电阻桥进入不平衡状态,再由16位高精度ADC对监控模块内部的两个桥臂进行电压采集,建立电阻桥平衡方程。再通过数学方程组求解出电池组正负极对车身地的绝缘电阻值。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车,特别是指电动汽车电池的绝缘监测模块。
背景技术
低压型的电动车辆由于电压等级低,对人体相对安全,不需要进行绝缘监控。但需要的电流大,要求线缆及接触器的负载能力高。该类车型的能量损耗大,成本较高,适用于小电流、低功率的电动车辆。
高压型的电动车,电压等级较高,需要的电流小,能量损耗减少、线缆成本较低。高压型电动车一般都需要对电池组进行绝缘监控,确保高压电池组对人体是安全的。目前市场上电池组的绝缘监控技术可分为漏电流检测和端电压检测。漏电流检测是采用漏电流传感器通过检测电池组正负极对车身地的漏电电流来实现漏电检测,这种方法简单便捷,但是成本高,测量精度差,容易受车身环境干扰。端电压检测是通过测量电池组正负极对车身地的电压,比较两个电压的不平衡度来实现漏电监控。这种办法只适合用于单端非平衡漏电的情况,且不能准确估算绝缘电阻,局限性很大。
因此需要设计一款成本低,可以精确测量绝缘电阻的绝缘监控设备来保证电池组对人身的安全。
实用新型内容
基于现有技术的不足,本实用新型的主要目的在于提供一种新型的绝缘监控模块,采用电阻桥平衡法来实现绝缘电阻的精确测量。
本实用新型提供了一种电动汽车电池的绝缘监测模块,其用于对电动汽车的电池进行绝缘监测,其包括:两组电阻桥,其分别并联于待测电池的正极与接地端形成正桥臂,以及待测电池的负极与接地端之间形成负桥臂,所述电阻桥中分别包括采样电阻、可变电阻和固定电阻,其中,可变电阻和固定电阻相互串联后与采样电阻并联,调节改变可变电阻的阻值,从而改变可变电阻和固定电阻的分压;
数模转换模块,与电阻桥电连接,用于将待测电池的正极和负极电阻值分别由模拟信号转换成数字信号;
中央处理器,与数模转换模块电连接,用于将待测电池的正负极电阻值与初始电阻值进行比较,若当前电池正负极电阻值小于初始电阻值,则判定待测电池漏电,若当前电池正负极电阻值等于初始电阻值,则判定待测电池没有漏电。
通过调节改变可变电阻的阻值来改变可变电阻和固定电阻的分压,通过以下计算公式计算获得可变电阻和固定电阻的电阻值,其中,电阻桥中的固定电阻(Rp1、Rn1),可变电阻(Rp2、Rn2),采样电阻为(Rp3、Rn3),当可变电阻(Rp2、Rn2)均为2MΩ时,采样电阻(Rp3、Rn3)的分压为(Up1、Un1),当可变电阻(Rp2、Rn2)其中一个改变为0Ω时,采样电阻(Rp3、Rn3)的分压为(Up2、Un2),所述电池组正极对地的绝缘电阻(Rp)和电池组负极对地的(Rn)为:
A、当采样电阻(Rp3)的分压(Up1)=采样电阻(Rn3)的分压(Un1)时,改变可变电阻(Rp2)的阻值为0Ω,则
400Up2/(Rp//4)=600Un2/(Rp//6),解得Rn=Rp;
B、当采样电阻(Rp3)的分压(Up1)>采样电阻(Rn3)的分压(Un1)时,改变可变电阻(Rp2)的阻值为0Ω,则
解得
C、当采样电阻(Rp3)的分压(Up1)<采样电阻(Rn3)的分压(Un1)时,改变可变电阻(Rp2)的阻值为0Ω,则
解得
所述绝缘监测模块进一步包括光藕隔离模块,其与数模转换模块电连接,用于将经数模转换模块转换后的数字信号以光信号传送至中央处理器进行处理分析。
所述绝缘监测模块进一步包括滤波器,其设置于电阻桥与数模转换模块之间,用于滤除电池组冲放电时的脉冲干扰、其他设备的高频串扰信号和光藕开关时的干扰信号,将采样电压信号过滤成稳定的电压信号。优选地,所述滤波器为有源二阶低通滤波器。
所述电阻桥中,可变电阻的阻值范围是0-2MΩ,固定电阻的阻值是4MΩ,采样电阻的阻值为10K。所述检测电压的范围为60~600V。
在所述每个电阻桥中分别设置高压开关,分别控制电阻桥的通断。
一种采用所述绝缘监测模块的漏电检测方法,其特征在于包括以下步骤:
1)电动汽车电池管理***巡检,周期性地启动绝缘监控模块测量电池组正负极对地的绝缘电阻值;
2)启动绝缘监测,打开高压开关,若正桥臂阻值改变,将改变的阻值通过数模转换模块转换成数字信号并记录,若负桥臂阻值改变,将改变的阻值通过数模转换模块转换成数字信号并记录;
3)通过计算得出待测电池的电阻值,若所述待测电池的电阻值小于初始电阻值,则判定待测电池漏电,若待测电池的电阻值等于初始电阻值,则判定待测电池没有漏电。
与现有技术相比,本实用新型电动汽车的电池绝缘监控模块通过高压控制开关引入电池组的高压电以及车身地,监控模块内部设置了由电池正负极分别对地的两个电阻桥臂,每个桥臂都是由一个采样电阻、一个固定电阻和一个可变电阻组成,与外部正极对车身地绝缘电阻、负极对车身地电阻组成一个4臂电阻桥,由BMS控制测量。通过改变监控模块内部的两个桥臂的电阻,使电阻桥进入不平衡状态,再由16位高精度ADC对监控模块内部的两个桥臂进行电压采集,建立电阻桥平衡方程。再通过数学方程组求解出电池组正负极对车身地的绝缘电阻值。监控模块通过改变内置两个电阻桥臂的阻值,通过一个高精度ADC采集电压数据,建立数学方程模型,便可以精确计算出绝缘电阻值。方法简单,成本低,实用性很强。
附图说明
图1为本实用新型一种电动汽车电池的绝缘监测模块的电路图;
图2为本实用新型一种电动汽车电池的绝缘监测模块的电路框图;
图3为本实用新型一种电动汽车电池的绝缘监测模块的绝缘监测流程图。
具体实施方式
参照图1-3所示,本实用新型提供了一种电动汽车电池的绝缘监测模块,其用于对电动汽车的电池进行绝缘监测,其包括:两组电阻桥1,其分别并联于待测电池的正极与接地端形成正桥臂,以及待测电池的负极与接地端之间形成负桥臂,所述电阻桥1中分别包括采样电阻Rp3、Rn3、可变电阻Rp2、Rn2和固定电阻Rp1、Rn1,其中,可变电阻Rp2、Rn2和固定电阻Rp1、Rn1相互串联后与采样电阻Rp3、Rn3并联,调节改变可变电阻Rp2、Rn2的阻值,从而改变可变电阻Rp2、Rn2和固定电阻Rp1、Rn1的分压;
数模转换模块2,与电阻桥1电连接,用于将待测电池的正极和负极电阻值分别由模拟信号转换成数字信号;
中央处理器3,与数模转换模块2电连接,用于将待测电池的正负极电阻值与初始电阻值进行比较,若当前电池正负极电阻值小于初始电阻值,则判定待测电池漏电,若当前电池正负极电阻值等于初始电阻值,则判定待测电池没有漏电。
其中,电阻桥1中,固定电阻Rp1、可变电阻Rp2和采样电阻Rp3相互串联,三者串联后与电池组正极对地的绝缘电阻(Rp)相并联;同样地,固定电阻Rn1、可变电阻Rn2和采样电阻Rn3相互串联,三者串联后与电池组负极对地的电阻(Rn)相并联;通过两个电阻桥分别测定电池组正极和负极分别对地的电阻值。在所述每个电阻桥中分别设置高压开关,分别控制电阻桥的通断。
计算电池组的正极和负极电阻时,通过调节改变可变电阻的阻值来改变可变电阻和固定电阻的分压,通过以下计算公式计算获得可变电阻和固定电阻的电阻值,其中,电阻桥中的固定电阻(Rp1、Rn1),可变电阻(Rp2、Rn2),采样电阻为(Rp3、Rn3),当可变电阻(Rp2、Rn2)均为2MΩ时,采样电阻(Rp3、Rn3)的分压为(Up1、Un1),当可变电阻(Rp2、Rn2)其中一个改变为0Ω时,采样电阻(Rp3、Rn3)的分压为(Up2、Un2),所述电池组正极对地的绝缘电阻(Rp)和电池组负极对地的(Rn)为:
A、当采样电阻(Rp3)的分压(Up1)=采样电阻(Rn3)的分压(Un1)时,改变可变电阻(Rp2)的阻值为0Ω,则
400Up2/(Rp//4)=600Un2/(Rp//6),解得Rn=Rp;
B、当采样电阻(Rp3)的分压(Up1)>采样电阻(Rn3)的分压(Un1)时,改变可变电阻(Rp2)的阻值为0Ω,则
解得
C、当采样电阻(Rp3)的分压(Up1)<采样电阻(Rn3)的分压(Un1)时,改变可变电阻(Rp2)的阻值为0Ω,则
解得
通过调整可变电阻的阻值,获得采样电阻(Rp3、Rn3)的分压(Up2、Un2),从而计算得出电池组正极对地的绝缘电阻(Rp)和电池组负极对地的(Rn)。所述电阻桥中,可变电阻的阻值范围是0-2MΩ,固定电阻的阻值是4MΩ,采样电阻的阻值为10K。所述检测电压的范围为60~600V。
优选地,所述绝缘监测模块进一步包括光藕隔离模块4,其与数模转换模块4电连接,用于将经数模转换模块4转换后的数字信号以光信号传送至中央处理器3进行处理分析。
优选地,所述绝缘监测模块进一步包括滤波器5,其设置于电阻桥1与数模转换模块2之间,用于滤除电池组冲放电时的脉冲干扰、其他设备的高频串扰信号和光藕开关时的干扰信号,将采样电压信号过滤成稳定的电压信号。优选地,所述滤波器5为有源二阶低通滤波器。
本实用新型还提供了一种采用所述绝缘监测模块的漏电检测方法,其包括以下步骤:
1)电动汽车电池管理***巡检,周期性地启动绝缘监控模块测量电池组正负极对地的绝缘电阻值;
2)启动绝缘监测,打开高压开关,若正桥臂阻值改变,将改变的阻值通过数模转换模块转换成数字信号并记录,若负桥臂阻值改变,将改变的阻值通过数模转换模块转换成数字信号并记录;
3)通过计算得出待测电池的电阻值,若所述待测电池的电阻值小于初始电阻值,则判定待测电池漏电,若待测电池的电阻值等于初始电阻值,则判定待测电池没有漏电。
模块上电后,处于***参数设定的定时检测状态,其它时间处于待机状态。当绝缘检测时间到时,电动汽车电池管理***(BMS)控制绝缘模块的高压开关处于打开状态,引入电池组的高压电,内置两臂电阻桥电阻固定且相等,并能将模拟信号转为数字信号,分别采集内置桥臂上采样电阻的电压Up1、Un1,建立方程式1;根据电压Up1与Un1的值来改变正、负桥臂的阻值,再分别采集采样电阻上的电压Up2及Un2,建立方程式2,通过求解这两个方程得出绝缘电阻值。
Claims (6)
1.一种电动汽车电池的绝缘监测模块,其用于对电动汽车的电池进行绝缘监测,其特征在于包括:
两组电阻桥,其分别并联于待测电池的正极与接地端形成正桥臂,以及待测电池的负极与接地端之间形成负桥臂,所述电阻桥中分别包括采样电阻、可变电阻和固定电阻,其中,可变电阻和固定电阻相互串联后与采样电阻并联,调节改变可变电阻的阻值,从而改变可变电阻和固定电阻的分压;
数模转换模块,与电阻桥电连接,用于将待测电池的正极和负极电阻值分别由模拟信号转换成数字信号;
中央处理器,与数模转换模块电连接,用于将待测电池的正负极电阻值与初始电阻值进行比较,若当前电池正负极电阻值小于初始电阻值,则判定待测电池漏电,若当前电池正负极电阻值等于初始电阻值,则判定待测电池没有漏电。
2.根据权利要求1所述电动汽车电池的绝缘监测模块,其特征在于:所述绝缘监测模块进一步包括光藕隔离模块,其与数模转换模块电连接,用于将经数模转换模块转换后的数字信号以光信号传送至中央处理器进行处理分析。
3.根据权利要求1所述电动汽车电池的绝缘监测模块,其特征在于:所述绝缘监测模块进一步包括滤波器,其设置于电阻桥与数模转换模块之间,用于滤除电池组冲放电时的脉冲干扰、其他设备的高频串扰信号和光藕开关时的干扰信号,将采样电压信号过滤成稳定的电压信号。
4.根据权利要求3所述电动汽车电池的绝缘监测模块,其特征在于:所述滤波器为有源二阶低通滤波器。
5.根据权利要求1所述电动汽车电池的绝缘监测模块,其特征在于:所述电阻桥中,可变电阻的阻值范围是0-2MΩ,固定电阻的阻值是4MΩ,采样电阻的阻值为10K。
6.根据权利要求1所述电动汽车电池的绝缘监测模块,其特征在于:在所述每个电阻桥中分别设置高压开关,分别控制电阻桥的通断。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201620305200.2U CN205880165U (zh) | 2016-04-13 | 2016-04-13 | 一种电动汽车电池的绝缘监测模块 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201620305200.2U CN205880165U (zh) | 2016-04-13 | 2016-04-13 | 一种电动汽车电池的绝缘监测模块 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN205880165U true CN205880165U (zh) | 2017-01-11 |
Family
ID=57686495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201620305200.2U Expired - Fee Related CN205880165U (zh) | 2016-04-13 | 2016-04-13 | 一种电动汽车电池的绝缘监测模块 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN205880165U (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107290671A (zh) * | 2016-04-13 | 2017-10-24 | 江苏陆地方舟新能源电动汽车有限公司 | 一种电动汽车电池的绝缘监测模块 |
CN107643449A (zh) * | 2017-08-18 | 2018-01-30 | 深圳市朗能动力技术有限公司 | 高压对低压的绝缘电阻的检测电路及检测方法 |
CN107861010A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-03-30 | 深圳市超思维电子股份有限公司 | 一种检测线掉线检测电路及方法 |
CN111480085A (zh) * | 2018-08-27 | 2020-07-31 | 株式会社Lg化学 | 诊断电池组与接地之间的绝缘状况的设备和方法及包括该设备的电池组 |
CN111722069A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-29 | 蜂巢能源科技有限公司 | 绝缘检测电路采样电阻的选择方法、装置、介质及设备 |
-
2016
- 2016-04-13 CN CN201620305200.2U patent/CN205880165U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107290671A (zh) * | 2016-04-13 | 2017-10-24 | 江苏陆地方舟新能源电动汽车有限公司 | 一种电动汽车电池的绝缘监测模块 |
CN107643449A (zh) * | 2017-08-18 | 2018-01-30 | 深圳市朗能动力技术有限公司 | 高压对低压的绝缘电阻的检测电路及检测方法 |
CN107861010A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-03-30 | 深圳市超思维电子股份有限公司 | 一种检测线掉线检测电路及方法 |
CN107861010B (zh) * | 2017-09-20 | 2020-01-21 | 深圳市超思维电子股份有限公司 | 一种检测线掉线检测电路及方法 |
CN111480085A (zh) * | 2018-08-27 | 2020-07-31 | 株式会社Lg化学 | 诊断电池组与接地之间的绝缘状况的设备和方法及包括该设备的电池组 |
EP3709038A4 (en) * | 2018-08-27 | 2020-12-16 | Lg Chem, Ltd. | APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING AN INSULATION STATE BETWEEN A BATTERY PACK AND A GROUND, AND BATTERY PACK INCLUDING THIS APPARATUS |
US11581590B2 (en) | 2018-08-27 | 2023-02-14 | Lg Energy Solution, Ltd. | Apparatus and method for diagnosing insulation condition between battery pack and ground, and battery pack including the apparatus |
CN111722069A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-29 | 蜂巢能源科技有限公司 | 绝缘检测电路采样电阻的选择方法、装置、介质及设备 |
CN111722069B (zh) * | 2020-06-30 | 2023-09-22 | 蜂巢能源科技股份有限公司 | 绝缘检测电路采样电阻的选择方法、装置、介质及设备 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107290671A (zh) | 一种电动汽车电池的绝缘监测模块 | |
CN205880165U (zh) | 一种电动汽车电池的绝缘监测模块 | |
CN108459278B (zh) | 一种锂离子电池内阻与荷电状态同步估算方法 | |
CN109633276B (zh) | 基于全桥绝缘检测电路的绝缘电阻检测方法和装置 | |
CN107991625A (zh) | 动力蓄电池***绝缘电阻检测电路与检测方法 | |
CN210051820U (zh) | 一种绝缘检测装置及电池管理*** | |
CN102798761B (zh) | 一种对地绝缘阻抗检测方法、电路及具有该电路的设备 | |
CN106093583B (zh) | 一种车载蓄电池组电池单体阻抗测量装置及方法 | |
CN106054081A (zh) | 一种用于电动汽车动力电池soc估计的锂电池建模方法 | |
CN106093739A (zh) | 一种特殊电桥法设计的充电桩绝缘监测装置 | |
CN103323646B (zh) | 一种电动汽车用电流传感器及其检测方法 | |
CN106125000A (zh) | 一种基于双脉冲电流的锂电池欧姆内阻的测试方法 | |
CN102981041B (zh) | 一种单体电池监控*** | |
CN104360167A (zh) | 一种高精度的绝缘阻抗检测方法 | |
CN207601183U (zh) | 高压对低压的绝缘电阻的检测电路 | |
CN106990275B (zh) | 对地绝缘电阻电压采样方法及装置 | |
CN213780273U (zh) | 电池绝缘检测电路和电动汽车 | |
CN109950659A (zh) | 一种适用于动力电池组的内部加热方法 | |
CN105092971A (zh) | 一种纯电动高压绝缘电阻实时在线检测方法 | |
CN111722069A (zh) | 绝缘检测电路采样电阻的选择方法、装置、介质及设备 | |
CN111562439A (zh) | 一种利用不平衡电桥测量储能***绝缘阻抗的电路*** | |
CN102759696A (zh) | 太阳能电池i-v特性调节和取样装置 | |
CN106291282A (zh) | 一种动力***的绝缘监测装置及方法 | |
CN201145709Y (zh) | 一种电池内阻测试装置 | |
CN202710661U (zh) | 一种应用于光伏逆变***的直流接地电阻检测电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170111 |