一种电池系统绝缘检测装置的制作方法

本发明涉及电学领域，尤其涉及一种电池系统绝缘检测装置。

背景技术：

近年来随着人们环保意识的增强，越来越多的电动汽车、储能系统被应用到人们生活当中。电动汽车和储能系统的基础是电池系统，电池系统的安全问题尤为重要，绝缘电阻是一个十分重要的安全参数。当电池系统的绝缘电阻出现故障时(gb/t18384.1-2001电动汽车安全要求第一部分：车载储能装置中规定绝缘电阻应大于500ω/v)，一方面会对人造成触电危险，另一方面会影响电池系统的工作，还会损坏电池系统及与其相连的电器设备。

因此，如何能够快速准确的检出电池系统的绝缘电阻十分重要。目前市场上出现了通过电流传感法、平衡电桥法以及辅助电源法检测绝缘电阻，但是，目前的这些检测方法检测绝缘电阻时所使用的检测电路十分复杂。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种电池系统绝缘检测装置，能够简化电池系统绝缘检测装置的检测电路。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种电池系统绝缘检测装置，包括：电压信号源，用于与电池系统连接，所述电压信号源用于提供第一测量电压和第二测量电压，所述第一测量电压和所述第二测量电压不相等；测量电路，包括正极节点、负极节点、接地节点，所述正极节点用于与所述电池系统的正极相连，所述负极节点用于与所述电池系统的负极相连，所述接地节点用于接地，所述正极节点与所述负极节点之间串联有第一测量电阻和第二测量电阻，所述测量电路还包括输出检测电阻，所述输出检测电阻的一端连接在所述第一测量电阻和所述第二测量电阻之间，另一端与所述接地节点相连；电压测量单元，与所述输出检测电阻的两端相连，用于测量施加到所述输出检测电阻上的目标电压，并将所述目标电压输出给处理单元；处理单元，与所述电压测量单元相连，用于接收所述目标电压，并根据所述第一测量电压、第二测量电压、第一测量电阻的电阻值、第二测量电阻的电阻值、输出检测电阻的电阻值以及所述目标电压计算得到所述电池系统的绝缘电阻值。

可选的，所述电压信号源包括第一信号源和第二信号源，所述第一信号源和所述第二信号源分别用于与所述电池系统连接，所述第一信号源用于提供所述第一测量电压，所述第二信号源用于提供所述第二测量电压。

可选的，所述装置还包括第一开关和第二开关，所述第一开关连接在所述第一信号源与所述电池系统之间，所述第二开关连接在所述第二信号源与所述电池系统之间。

可选的，所述第一开关和所述第二开关的状态包括：第一状态，所述第一开关连通，所述第二开关断开；第二状态，所述第一开关断开，所述第二开关连通。

可选的，当所述第一开关连通，所述第二开关断开时，所述电压测量单元将测得的电压输出为第一目标电压；当所述第一开关断开，所述第二开关连通时，所述电压测量单元将测得的电压输出为第二目标电压。

可选的，所述电池系统包括n个串联的电池模组，其中，n为正整数。

可选的，所述处理单元，还用于根据所述第一测量电压、第二测量电压、第一测量电阻的电阻值、第二测量电阻的电阻值、输出检测电阻的电阻值以及所述目标电压，确定电池系统的负极到漏电位置的电压、以及电池系统的正极到漏点位置的电压。

可选的，所述处理单元，还用于根据所述电池系统的负极到漏电位置的电压、电池系统的正极到漏电位置的电压确定所述电池系统的漏电位置。

可选的，所述装置还包括显示单元，所述显示单元与所述处理单元相连，用于显示所述绝缘电阻值和/或电池系统的漏电位置。

可选的，所述装置还可以包括判断单元和报警单元，所述判断单元一端与所述处理单元相连，另一端与所述报警单元相连；其中，所述处理单元还用于计算所述绝缘电阻值与所述电池系统的总电压的比值，所述判断单元用于判断所述绝缘电阻值与所述电池系统的总电压的比值是否低于预设安全值；所述报警单元用于在所述绝缘电阻值与所述电池系统的总电压的比值低于预设安全值时，进行报警。

本实施例提供的所述电池系统绝缘检测装置，利用输出检测电阻中的电流与绝缘电阻中的电流相等的特点，通过所述电压测量单元测量施加到所述输出检测电阻上的目标电压，并将所述电压信号源向所述电池系统的外壳注入第一测量电压时测得的第一目标电压和所述电压信号源向所述电池系统的外壳注入第二测量电压时测得的第二目标电压发送给处理单元，使处理单元根据所述第一测量电压、第二测量电压、第一测量电阻的电阻值、第二测量电阻的电阻值、输出检测电阻的电阻值以及所述第一目标电压和第二目标电压计算得到所述电池系统的绝缘电阻值。本实施例的电池系统绝缘检测装置，仅通过一个能够的输出两种电压信号的电压信号源、一个包括三个电阻的测量电路、一个电压测量单元以及一个处理单元就能够得到电池系统的绝缘电阻，使得电池系统绝缘检测装置的检测电路更加精简。

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它的附图。

图1为本发明的实施例的电池系统绝缘检测装置与电池系统的连接关系示意图；

图2为本发明实施例的测量电路、电压测量单元和处理单元的连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1和图2为本发明实施例提供的一种电池系统绝缘检测装置，如图1和图2所示，该装置包括：电压信号源11，用于与电池系统2连接，所述电压信号源11用于提供第一测量电压和第二测量电压，所述第一测量电压和所述第二测量电压不相等；测量电路12，包括正极节点、负极节点、接地节点，所述正极节点用于与所述电池系统2的正极相连，所述负极节点用于与所述电池系统2的负极相连，所述接地节点用于接地，所述正极节点与所述负极节点之间串联有第一测量电阻rm1和第二测量电阻rm2，所述测量电路还包括输出检测电阻ro，所述输出检测电阻ro的一端连接在所述第一测量电阻rm1和所述第二测量电阻rm2之间，另一端与所述接地节点相连；电压测量单元13，与所述输出检测电阻ro的两端相连，用于测量施加到所述输出检测电阻ro上的目标电压，并将所述目标电压输出给处理单元14；处理单元14，与所述电压测量单元13相连，用于接收所述目标电压，并根据所述第一测量电压、第二测量电压、第一测量电阻rm1的电阻值、第二测量电阻rm2的电阻值、输出检测电阻ro的电阻值以及所述目标电压计算得到所述电池系统2的绝缘电阻值rx。

本实施例中，应当理解的是，目前的电池系统在实际使用过程中，可能会遇到形如水分渗透到电池系统内、电池系统遭受酸碱气体的腐蚀等恶劣的环境条件，尤其是在电池系统遭受到水分的渗透后，极易发生绝缘破坏而导致漏电的情况；这时，在该漏电的路径中形成的电阻称为绝缘电阻。为便于理解本发明实施例提供的电池系统绝缘检测装置的测量原理，在图1中所示的电池系统2中描绘出了虚拟的绝缘电阻rx，所述绝缘电阻rx的一端与电池系统的漏电位置连接，另一端与所述电池系统的外壳(即车体)连接(即所述绝缘电阻实际上为电池系统的漏电位置与电池系统的外壳之间的电阻)。

如图1所示，可选的，所述电压信号源11可以包括第一信号源和第二信号源，所述第一信号源和所述第二信号源分别用于与所述电池系统2连接，所述第一信号源用于提供所述第一测量电压va1，所述第二信号源用于提供所述第二测量电压va2。

如图1所示，作为上述实施例的一可选实施方式，所述装置还可以包括第一开关s1和第二开关s2，所述第一开关s1连接在所述第一信号源与所述电池系统2之间，所述第二开关s2连接在所述第二信号源与所述电池系统2之间。

本实施例中，所述第一开关和所述第二开关的状态可以包括：第一状态，所述第一开关连通，所述第二开关断开，这时，所述第一信号源向所述电池系统的外壳vgnd注入第一测量电压；第二状态，所述第一开关断开，所述第二开关连通，这时，所述第二信号源向所述电池系统的外壳vgnd注入第二测量电压。

可选的，当所述第一开关连通，所述第二开关断开时(即所述第一信号源向所述电池系统的外壳vgnd注入第一测量电压时)，所述电压测量单元将测得的电压输出为第一目标电压；当所述第一开关断开，所述第二开关连通时(即所述第二信号源向所述电池系统的外壳vgnd注入第二测量电压时)，所述电压测量单元将测得的电压输出为第二目标电压。

具体的，对图1所示的电路的测量原理进行分析可以得出如下方程组：

ix＝(va-vx)/rx；

ix＝(vx+v1-vo)/rm1+(vx-v2-vo)/rm2；

ix＝vo/ro，ix＝io；

vb＝v1+v2；

其中，ix为所述绝缘电阻rx中的电流，vx电池系统漏电位置的电压，va为电压信号源注入电池外壳的电压，v1为电池系统漏电位置到电池系统正极之间的电压，v2为电池系统漏电位置到电池系统负极之间的电压，vo为施加到输出检测电阻ro上的电压，io为所述输出检测电阻ro中的电流，vb为所述电池系统的总电压。

通过开关s1向电池系统外壳vgnd注入第一测量电压va1后，可以得到以下方程组：

ix1＝(va1-vx1)/rx；

ix1＝(vx1+v1-vo1)/rm1+(vx1-v2-vo1)/rm2；

ix1＝vo1/ro；

vb＝v1+v2；

通过开关s2向电池系统外壳vgnd注入第一测量电压va2后，可以得到以下方程组：

ix2＝(va2-vx2)/rx；

ix2＝(vx2+v1-vo2)/rm1+(vx2-v2-vo2)/rm2；

ix2＝vo2/ro；

vb＝v1+v2；

以上七个方程组中的rm1、rm2、ro、va1、va2、vo1、vo2、vb为已知变量，rx、v1、v2、ix1、vx1、ix2、vx2为未知变量，解方程组可得：

rx＝(rm1*ro*va1-rm1*ro*va2+rm2*ro*va1-rm2*ro*va2-rm1*rm2*vo1+rm1*rm2*vo2-rm1*ro*vo1+rm1*ro*vo2-rm2*ro*vo1+rm2*ro*vo2)/(rm1*vo1-rm1*vo2+rm2*vo1-rm2*vo2)；

可见，可以由上式可解算出电池系统的绝缘电阻值rx。

因此，所述电池系统绝缘检测装置的处理单元可以根据上述计算rx的公式，计算得到所述绝缘电阻rx的阻值。

可选的，根据上述七个方程组，也可以得到电池系统漏电位置到电池系统正极之间的电压：

v1＝(rm1*va1*vo2-rm1*va2*vo1+rm2*va1*vo2-rm2*va2*vo1+rm1*vb*vo1-rm1*vb*vo2)/((rm1+rm2)*(vo1-vo2))；

以及电池系统漏电位置到电池系统负极之间的电压：

v2＝-(rm1*va1*vo2-rm1*va2*vo1+rm2*va1*vo2-rm2*va2*vo1-rm2*vb*vo1+rm2*vb*vo2)/((rm1+rm2)*(vo1-vo2))；

这时，所述电池系统绝缘检测装置的处理单元可以根据上述公式，计算得到电池系统漏电位置到电池系统正极之间的电压v1、以及电池系统漏电位置到电池系统负极之间的电压v2，以便确定电池系统的漏电点位置。

可选的，所述第一测量电阻rm1和所述第二测量电阻rm2的阻值可以相等，例如：rm1＝rm2＝rm，这时：

rx＝(2*ro*va1-2*ro*va2-rm*vo1+rm*vo2-2*ro*vo1+2*ro*vo2)/(2*(vo1-vo2))；

v1＝(2*va1*vo2-2*va2*vo1+vb*vo1-vb*vo2)/(2*vo1-2*vo2)；

v2＝-(2*va1*vo2-2*va2*vo1-vb*vo1+vb*vo2)/(2*(vo1-vo2))；

这时，所述处理单元可以分别根据上述三个公式计算出电池系统的绝缘电阻值rx、漏电位置与电池系统正极之间的电压v1、漏电位置与电池系统负极之间的电压v2。

作为上述实施例的一可选实施方式，所述电池系统可以包括n个串联的电池模组，其中，n为正整数。

这时，所述处理单元可以根据电池系统漏电位置到电池系统正极之间的电压v1、以及电池系统漏电位置到电池系统负极之间的电压v2，确定出电池系统的漏电点位置。具体的，所述处理单元可以根据公式p＝n*v1/(v1+v2)，确定所述电池系统的漏电位置，例如：当p为正整数时，则由电池系统的正极数起，第p节电池与第p+1节电池的连接处发生漏电；当p为小数时，取小数p的整数部分m，则由电池系统的正极数起，所述电池系统的第m+1节电池发生漏电。本实施例提供的电池系统绝缘检测装置，能够快速准确的找出串联电池系统的漏电点位置，无需对串联电池系统的每一电池模组逐一进行故障排查，能够提高维修效率。

可选的，所述装置还可以包括显示单元，所述显示单元与所述处理单元相连，用于显示所述绝缘电阻值和/或电池系统的漏电位置。本实施例，所述处理单元计算出所述绝缘电阻值和/或电池系统的漏电位置之后，可以通过所述显示单元对所述绝缘电阻值和/或电池系统的漏电位置进行显示，提高了所述电池系统绝缘检测装置的使用体验。

可选的，所述装置还可以包括判断单元和报警单元，所述判断单元一端与所述处理单元相连，另一端与所述报警单元相连；其中，所述处理单元还可以用于计算所述绝缘电阻值与所述电池系统的总电压的比值，所述判断单元用于判断所述绝缘电阻值与所述电池系统的总电压的比值是否低于预设安全值；所述报警单元用于在所述绝缘电阻值与所述电池系统的总电压的比值低于预设安全值时，进行报警。

本实施例，所述预设安全值可以为500ω/v，当所述电池系统的绝缘电阻值小于预设安全值时，所述报警单元能够进行报警，这样，一方面可以减少电池系统漏电时人员发生触电危险，另一方面还可以及时通知维修人员对电池系统进行维修，减少电池系统及与其相连的电器设备的损坏。

本实施例提供的所述电池系统绝缘检测装置，利用输出检测电阻中的电流与绝缘电阻中的电流相等的特点，通过所述电压测量单元测量施加到所述输出检测电阻上的目标电压，并将所述电压信号源向所述电池系统的外壳注入第一测量电压时测得的第一目标电压和所述电压信号源向所述电池系统的外壳vgnd注入第二测量电压时测得的第二目标电压发送给处理单元，使处理单元根据所述第一测量电压、第二测量电压、第一测量电阻的电阻值、第二测量电阻的电阻值、输出检测电阻的电阻值以及所述第一目标电压和第二目标电压计算得到所述电池系统的绝缘电阻值。本实施例的电池系统绝缘检测装置，仅通过一个能够的输出两种电压信号的电压信号源、一个包括三个电阻的测量电路、一个电压测量单元以及一个处理单元就能够得到电池系统的绝缘电阻，使得电池系统绝缘检测装置的检测电路更加精简。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。