《一种电池组高压状态复合检测装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种电池组高压状态复合检测装置.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103353581 A (43)申请公布日 2013.10.16 CN 103353581 A *CN103353581A* (21)申请号 201310256438.1 (22)申请日 2013.06.25 G01R 31/36(2006.01) G01R 31/327(2006.01) H02J 7/00(2006.01) (71)申请人 安徽力高新能源技术有限公司 地址 230088 安徽省合肥市高新区望江西路 800 号合肥国家大学科技园 C2 楼 1-4 层 (72)发明人 徐明 杨志华 许诺 史玲玲 盛龙 (74)专利代理机构 安徽合肥华信知识产权代理 有。
2、限公司 34112 代理人 方琦 (54) 发明名称 一种电池组高压状态复合检测装置 (57) 摘要 本发明公开了一种电池组高压状态复合检测 装置及检测方法， 通过检测电池组 Battery 正极 对电池组 Battery 负极的总电压 Ua， 电阻 R5 两端 端电压 Ur 和 Ur， 计算得到电池组 Battery 正、 负极分别对地的绝缘阻抗值 Rx、 Ry， 从而获得电 池组 Battery 绝缘性能状况。本发明通过在原绝 缘检测电路的基础上的改进、 完善， 实现了对电池 组绝缘状态的更好监控， 同时可实现对预充电的 有效控制、 对主回路继电器状态的可靠判断。 该电 路简单实效， 较好。
3、的实现了对电池组系统中相关 高压状态的检测管理。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103353581 A CN 103353581 A *CN103353581A* 1/1 页 2 1. 一种电池组高压状态复合检测装置， 所述电池组 Battery 正负极与一个电机控制器 Motor两端连接构成回路， 其中电池组Battery正极与电机控制器Motor对应端之间接入有 主回路继电器 S1， 所述主回路继电器 S1 上并联有预充回路。
4、， 所述预充回路由预充电继电器 S2 和功率电阻 R0 串联构成， 其中预充电继电器 S2 靠近电池组 Battery 正极， 功率电阻 R0 靠近电机控制器 Motor， 其特征在于 ： 在电池组 Battery 正负极之间接入绝缘检测电路， 绝 缘检测电路由依次串联的开关 S7、 电阻 R4、 电阻 R5、 电阻 R6、 开关 S8 构成， 其中开关 S7 靠 近电池组 Battery 正极， 开关 S8 靠近电池组 Battery 负极 ； 在电池组 Battery 的正极与地 之间接入由开关 S9、 电阻 R7 串联构成的串联支路一， 其中开关 S9 靠近电池组 Battery 正 极。
5、， 电阻 R7 靠近地 ； 在主回路继电器 S1 上与功率电阻 R0 连接的负载端悬空接入串联支路 二， 所述串联支路二由开关 S4 和电阻 R2 串联构成， 其中开关 S4 靠近主回路继电器 S1 负载 端， 电阻 R2 靠近悬空端 ； 在主回路继电器 S1 与预充电继电器 S2 连接的电池组总正极端悬 空接入串联支路三， 所述串联支路三由开关 S3、 电阻 R1 串联构成， 其中开关 S3 靠近主回路 继电器 S1， 电阻 R1 靠近与 R2 连接的悬空端 ； 还包括单片机 MCU， 所述单片机 MCU 有两路输 入， 单片机MCU一路输入检测电池组Battery正极对电池组Battery。
6、负极的总电压Ua， 同时 分时检测主回路继电器 S1 负载端对电池组 Battery 负极的总电压 Ua， 单片机 MCU 另一 路输入检测电阻 R5 两端端电压， 即 S9 断开时的电阻 R5 两端端电压 Ur 或 S9 闭合时的电阻 R5 两端端电压 Ur。 权 利 要 求 书 CN 103353581 A 2 1/3 页 3 一种电池组高压状态复合检测装置 技术领域 0001 本发明涉及电动车及储能电池组检测领域， 具体为一种电池组高压状态复合检测 装置。 背景技术 0002 当前电池组在电动车及储能领域的应用越来越广泛， 这些电池组电压经常高达几 百伏， 在其应用中存在多种高压安全状态。
7、需进行完备的监控、 管理， 以确保人身安全及设备 的可靠工作。 0003 由于电池组对地的漏电状态关系到人身的安全， 绝缘状态检测是高压电池组安全 监控的首要方面， 当前的接地电压检测法是绝缘检测采用的主要方法， 如图 2 所示， 通过在 开关 S9 断开和闭合时 R5 两端电压值 Ur 和 Ur 的检测， 以及电池组总电压 Ua 的检测， 通 过基尔霍夫定理便可计算出电池组总正极、 总负极分别的对地电阻， 从而计算出电池组绝 缘性能的状况。 0004 该方法简单实用， 但也存在一些不足， 如由于在电池组总正极、 总负极与地之间连 接了电阻， 降低了整车的绝缘性能， 同时该电路也使得电池组一直。
8、通过电阻自放电， 长时间 不充电会明显降低电池组的容量。 0005 电池组与电机等容性负载形成的回路中， 在主继电器闭合前， 需对负载的电容进 行预充电， 以预防主继电器闭合时回路中形成瞬间大电流， 损坏继电器或电池组。 当前预充 电回路主要是通过在主继电器旁并联一个功率电阻并增加控制开关的方式实现， 预充电时 先通过功率电阻对电容进行小电流充电， 由于电容大小不同， 预充电时间不同， 当前主要采 用固定延时时间的方式进行预充电。但此方式也存在几个缺点， 首先是预充电时间的设置 不方便设定， 太长会影响系统的正常启动时间， 较短又会引起预充电不足， 产生瞬间电流 ； 其次是若负载出现短路等故障。
9、， 长时间持续恒定大电流的预充电会烧坏功率电阻， 同时主 继电器闭合后也会烧坏主继电器或负载。 0006 大电流回路中主继电器在经过长时间的保护动作后， 容易发生烧结短路或不吸合 的现象， 无法对电池组进行合理的保护与管理， 因此必需对主继电器的实时工作状态提供 预警管理， 实时监控主继电器的工作状态是否与控制状态一致。当前采用 MCU 直接检测带 触点反馈的继电器的输出信号， 实现较为简单， 但对继电器功能要求较强， 实现成本较高。 发明内容 0007 针对现有技术存在的问题， 本发明提供了一种电池组高压状态复合检测装置， 以 解决现有技术绝缘检测电路中存在的问题， 并完善直流高压回路中的预。
10、充电判断与继电器 状态检测功能， 更优化、 更全面的实现了直流高压回路中的相关安全状态管理。 0008 本发明所采用的技术方案为 ： 0009 1、 一种电池组高压状态复合检测装置， 所述电池组 Battery 正负极与一个电机控 制器 Motor 两端连接构成回路， 其中电池组 Battery 正极与电机控制器 Motor 对应端之间 说 明 书 CN 103353581 A 3 2/3 页 4 接入有主回路继电器 S1， 所述主回路继电器 S1 上并联有预充回路， 所述预充回路由预充电 继电器S2和功率电阻R0串联构成， 其中预充电继电器S2靠近电池组Battery正极， 功率电 阻 R0。
11、 靠近电机控制器 Motor， 其特征在于 ： 在电池组 Battery 正负极之间接入绝缘检测电 路， 绝缘检测电路由依次串联的开关 S7、 电阻 R4、 电阻 R5、 电阻 R6、 开关 S8 构成， 其中开关 S7 靠近电池组 Battery 正极， 开关 S8 靠近电池组 Battery 负极 ； 在电池组 Battery 的正极 与地之间接入由开关 S9、 电阻 R7 串联构成的串联支路一， 其中开关 S9 靠近电池组 Battery 正极， 电阻 R7 靠近地 ； 在主回路继电器 S1 上与功率电阻 R0 连接的负载端悬空接入串联支 路二， 所述串联支路二由开关 S4 和电阻 R2。
12、 串联构成， 其中开关 S4 靠近主回路继电器 S1 负 载端， 电阻 R2 靠近悬空端 ； 在主回路继电器 S1 与预充电继电器 S2 连接的电池组总正极端 悬空接入串联支路三， 所述串联支路三由开关 S3、 电阻 R1 串联构成， 其中开关 S3 靠近主回 路继电器 S1， 电阻 R1 靠近与 R2 连接的悬空端 ； 还包括单片机 MCU， 所述单片机 MCU 有两路 输入， 单片机MCU一路输入检测电池组Battery正极对电池组Battery负极的总电压Ua， 同 时分时检测主回路继电器S1负载端对电池组Battery负极的总电压Ua， 单片机MCU另一 路输入检测电阻 R5 两端端电。
13、压， 即 S9 断开时的电阻 R5 两端端电压 Ur 或 S9 闭合时的电阻 R5 两端端电压 Ur。 0010 本发明通过在原绝缘检测电路的基础上的改进、 完善， 实现了对电池组绝缘状态 的更好监控， 同时可实现对预充电的有效控制、 对主回路继电器状态的可靠判断。 该电路简 单实效， 较好的实现了对电池组系统中相关高压状态的检测管理。 附图说明 0011 图 1 为本发明电路原理图。 0012 图 2 为现有技术绝缘检测电路原理图。 具体实施方式 0013 如图 1 所示。1、 一种电池组高压状态复合检测装置， 电池组 Battery 正负极与一 个电机控制器 Motor 两端连接构成回路，。
14、 其中电池组 Battery 正极与电机控制器 Motor 对 应端之间接入有主回路继电器 S1， 主回路继电器 S1 上并联有预充回路， 预充回路由预充电 继电器 S2 和功率电阻 R0 串联构成， 其中预充电继电器 S2 靠近电池组 Battery 正极， 功率 电阻 R0 靠近电机控制器 Motor， 在电池组 Battery 正负极之间接入绝缘检测电路， 绝缘检 测电路由依次串联的开关 S7、 电阻 R4、 电阻 R5、 电阻 R6、 开关 S8 构成， 其中开关 S7 靠近电 池组 Battery 正极， 开关 S8 靠近电池组 Battery 负极 ； 在电池组 Battery 的。
15、正极与地之间 接入由开关 S9、 电阻 R7 串联构成的串联支路一， 其中开关 S9 靠近电池组 Battery 正极， 电 阻 R7 靠近地 ； 在主回路继电器 S1 上与功率电阻 R0 连接的负载端悬空接入串联支路二， 所 述串联支路二由开关 S4 和电阻 R2 串联构成， 其中开关 S4 靠近主回路继电器 S1 负载端， 电 阻R2靠近悬空端 ； 在主回路继电器S1与预充电继电器S2连接的电池组总正极端悬空接入 串联支路三， 所述串联支路三由开关 S3、 电阻 R1 串联构成， 其中开关 S3 靠近主回路继电器 S1， 电阻 R1 靠近与 R2 连接的悬空端 ； 还包括单片机 MCU， 。
16、所述单片机 MCU 有两路输入， 单片 机 MCU 一路输入检测电池组 Battery 正极对电池组 Battery 负极的总电压 Ua， 同时分时检 测主回路继电器S1负载端对电池组Battery负极的总电压Ua， 单片机MCU另一路输入检 说 明 书 CN 103353581 A 4 3/3 页 5 测电阻 R5 两端端电压， 即 S9 断开时的电阻 R5 两端端电压 Ur 或 S9 闭合时的电阻 R5 两端 端电压 Ur。 0014 首先闭合开关 S7、 S8， 断开开关 S3、 S4， 当开关 S9 断开时， 单片机 MCU 检测到电阻 R5 两端端电压 Ur， 当开关 S9 闭合时，。
17、 单片机 MCU 检测到电阻 R5 两端端电压 Ur ； 然后断 开开关 S3、 S4、 S9， 当开关 S3 闭合而开关 S4 断开时， 单片机 MCU 检测到电池组 Battery 正 极对电池组 Battery 负极的总电压 Ua ； 最后通过开关 S9 断开时电阻 R5 两端端电压 Ur、 通 过开关 S9 闭合时电阻 R5 两端端电压 Ur， 以及总电压 Ua 计算出电池组 Battery 正、 负极 分别对地的绝缘阻抗值 Rx、 Ry， 获得电池组 Battery 绝缘性能状况。该方法可有效的避免 由于电池组总正负极串入电阻导致电池组绝缘阻抗减低现象， 并消除了串入的电阻对电池 组。
18、的自放电影响。 0015 检测出 Ur、 Ur 和 Ua 后， 计算电池组总正负极对地的 2 个绝缘电阻值未知量 Rx 和 Ry 的方程组为 ： 0016 S9 断开 ： 0017 S9 闭合 ： 0018 其中 Ry/R6 表示 Ry 与 R6 的并联电阻值。 0019 断开开关 S3、 S4、 S9， 当开关 S3 断开而开关 S4 闭合时， 单片机 MCU 检测到主回路 继电器 S1 负载端对电池组电池组 Battery 负极的总电压 Ua， 预充电时， 单片机 MCU 通过 对总电压 Ua 和总电压 Ua 的实时分时检测与对比分析， 当总电压 Ua 和总电压 Ua 之间 差值 Ua-U。
19、a 小于设定的差值范围时， 如小于回路最大可承受额定电流与回路额定内阻之 乘积， 单片机 MCU 闭合主回路继电器 S1 ； 当总电压 Ua 和总电压 Ua 之间差值 Ua-Ua 在 一定时间内仍大于设定的差值范围， 则需停止预充电， 并进行相应的报警动作。 该方法在结 合绝缘检测回路的电路基础上， 可有效的对预充电过程进行管理， 在尽量缩短预充电时间 的同时， 保证了系统的工作可靠性。 0020 主回路继电器 S1 断开或闭合后， 单片机 MCU 通过对总电压 Ua 和总电压 Ua 的实 时分时检测与对比分析， 计算总电压 Ua 和总电压 Ua 之间差值 Ua-Ua， 当该差值等于或 接近于零时， 主回路继电器 S1 为导通状态， 当该差值等于或接近于电池组总压时， 主回路 继电器S1为关断状态， 由此可判断主回路继电器S1的实际断开或闭合状态， 进而判断继电 器的实际工作性能。 说 明 书 CN 103353581 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103353581 A 6 。