一種動力電池絕緣檢測系統及工作方法與流程
2023-05-05 06:21:17
本發明涉及電池管理系統領域，特別涉及一種動力電池絕緣檢測系統及工作方法。
背景技術：
隨著社會的發展，使用鋰電池作為動力的應用越來越廣泛，電動汽車、電動摩託、電動旅遊觀光車、後背電源等採用鋰電池作為其動力輸出的產品相繼出現。在眾多的應用中，都需要保證動力電池的安全使用，其中絕緣檢測變的更為重要。
在動力電池使用的過程中，不可避免的會遇到絕緣薄弱甚至短路等問題，這將會引起電池損害甚至火災，危及人身安全。綜觀國內目前現狀，有兩種情況：1.動力電池無絕緣檢測功能。2.動力電池有絕緣模塊，但是絕緣檢測算法計算的阻值跟實際值相差甚遠。
技術實現要素：
發明目的：本發明的目的是為了解決現有技術中的不足，提供一種硬體電路簡單可靠，成本低廉，能準確的計算出絕緣電阻值，保證了動力電池可靠性和安全性的動力電池絕緣檢測系統及工作方法。
技術方案：本發明所述的一種動力電池絕緣檢測系統，包括電池單體採集模塊、絕緣檢測模塊、中央處理器，所述中央處理器分別與電池單體採集模塊、絕緣檢測模塊通信連接；
所述電池單體採集模塊包括動力電池殼體、動力電池總正極、動力電池總負極；
所述絕緣檢測模塊包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容C1、二極體D1、ADC檢測口構成的檢測電路，所述二極體D1、電阻R4、電阻R3、電阻R2依次串聯，所述電阻R2與動力電池總負極連接，所述電阻R3和電阻R4的中間與動力電池殼體連接，所述電阻R1兩端分別與電阻R2、ADC檢測口連接，所述ADC檢測口與動力電池總負極之間並聯電容C1；
所述中央處理器與絕緣檢測模塊的ADC檢測口通過上位機通信連接；
所述動力電池殼體與動力電池總負極之間接有絕緣電阻Riso。
進一步的，所述二極體D1的正極與動力電池總正極連接，負極與電阻R4連接。
進一步的，所述二極體D1為矽二極體且正向管壓降為0.7V。
本發明還公開了一種利用所述的系統進行動力電池絕緣檢測的工作方法，包括如下步驟：
S1、電池單體採集模塊採集電池單體電壓數據並將數據累加，並將數據發送給中央處理器；
S2、絕緣採集模塊通過ADC檢測口將採集到的絕緣檢測數據發送給中央處理器；
S3、中央處理器利用絕緣檢測算法處理採集到的電池單體電壓數據和絕緣檢測數據，然後根據處理的結果發出控制命令及警告信息。
進一步的，所述步驟S3中絕緣檢測算法是首先通過檢測到的電阻R2兩端電壓，計算通過電阻R2和電阻R4的電流及動力電池殼體對動力電池總正極和動力電池總負極的電壓，然後計算電流差，得出絕緣電阻計算值；最後中央處理器輸出準確的絕緣電阻值。
有益效果：本發明通過電池單體採集模塊採集電池單體電壓數據並將數據累加，並將數據發送給中央處理器，絕緣採集模塊通過ADC檢測口將採集到的絕緣檢測數據發送給中央處理器，中央處理器利用絕緣檢測算法處理採集到的電池單體電壓數據和絕緣檢測數據，然後根據處理的結果發出控制命令及警告信息。本發明的電路和軟體相對簡單，功耗較低，可以實現在線檢測，提高了電池管理系統的可靠性及安全性。
本發明的電阻R1與ADC檢測口連接起保護作用；ADC檢測口與動力電池總負極之間並聯電容C1起濾波作用；二極體D1的作用為防止動力電池總正極和動力電池總負極這兩極接反；電阻R2、電阻R3、電阻R4主要實現電壓分壓作用。
應用本發明的動力電池絕緣檢測系統及工作方法，可以準確的計算動力電池絕緣電阻，達到保護電池及人身安全的目的，此算法具有廣闊的應用前景，且硬體電路簡單可靠，成本低廉，能準確的計算出絕緣阻值，保證了電池的可靠性和安全性。
附圖說明
圖1為本發明的系統連接框圖。
圖2為本發明的電池單體採集模塊和絕緣檢測模塊連接結構示意圖。
圖3為本發明的工作流程框圖。
具體實施方式
以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。
如圖1和圖2所示，一種動力電池絕緣檢測系統，包括電池單體採集模塊、絕緣檢測模塊、中央處理器，中央處理器分別與電池單體採集模塊、絕緣檢測模塊通信連接。
電池單體採集模塊包括動力電池殼體、動力電池總正極、動力電池總負極。
絕緣檢測模塊包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容C1、二極體D1、ADC檢測口構成的檢測電路，二極體D1、電阻R4、電阻R3、電阻R2依次串聯，電阻R2與動力電池總負極連接，電阻R3和電阻R4的中間與動力電池殼體連接，電阻R1兩端分別與電阻R2、ADC檢測口連接，ADC檢測口與動力電池總負極之間並聯電容C1。
中央處理器與絕緣檢測模塊的ADC檢測口通過上位機通信連接。
動力電池殼體與動力電池總負極之間接有絕緣電阻Riso。
作為對本技術方案的進一步優化，二極體D1的正極與動力電池總正極連接，負極與電阻R4連接。二極體D1為矽二極體且正向管壓降為0.7V。
如圖3所示，本發明還公開了一種利用所述的系統進行動力電池絕緣檢測的工作方法，包括如下步驟：
S1、電池單體採集模塊採集電池單體電壓數據並將數據累加，並將數據發送給中央處理器；
S2、絕緣採集模塊通過ADC檢測口將採集到的絕緣檢測數據發送給中央處理器；
S3、中央處理器利用絕緣檢測算法處理採集到的電池單體電壓數據和絕緣檢測數據，然後根據處理的結果發出控制命令及警告信息。
作為優選，步驟S3中絕緣檢測算法是首先通過檢測到的電阻R2兩端電壓，計算通過電阻R2和電阻R4的電流及動力電池殼體對動力電池總正極和動力電池總負極的電壓，然後計算電流差，得出絕緣電阻計算值；最後中央處理器輸出準確的絕緣電阻值。
實施例
在動力電池殼體與動力電池總負極之間接入絕緣電阻Riso，阻值根據實際不定，通過絕緣檢測模塊採集電阻R2兩端的電壓U1，通過公式可以計算動力電池殼體對地電壓U2＝U1/R2*(R2+R3)，通過電阻R2的電流I1＝U1/R2，通過電阻R4的電流I2＝(U總-U2-0.7V)/R4，那麼通過絕緣電阻Riso的電流Iiso＝I2-I1，最後計算絕緣電阻Riso＝U2/Iiso，得到準確的絕緣電阻值。
本實施例中，電阻R1的阻值為1KΩ，電阻R2的阻值為1.5KΩ，電阻R3與電阻R4的阻值為51KΩ，電容C1為1uF，耐壓16V，二極體D1的參數為1A/1KV。二極體D1為矽二極體且正向管壓降為0.7V。
本發明的設計原理是通過電池單體採集模塊採集電池單體電壓數據並將數據累加，並將數據發送給中央處理器，絕緣採集模塊通過ADC檢測口將採集到的絕緣檢測數據發送給中央處理器，中央處理器利用絕緣檢測算法處理採集到的電池單體電壓數據和絕緣檢測數據，然後根據處理的結果發出控制命令及警告信息。本發明的電阻R1與ADC檢測口連接起保護作用；ADC檢測口與動力電池總負極之間並聯電容C1起濾波作用；二極體D1的作用為防止動力電池總正極和動力電池總負極這兩極接反；電阻R2、電阻R3、電阻R4主要實現電壓分壓作用。
本發明的電路和軟體相對簡單，功耗較低，可以實現在線檢測，提高了電池管理系統的可靠性及安全性。
應用本發明的動力電池絕緣檢測系統及工作方法，可以準確的計算動力電池絕緣電阻，達到保護電池及人身安全的目的，此算法具有廣闊的應用前景，且硬體電路簡單可靠，成本低廉，能準確的計算出絕緣阻值，保證了電池的可靠性和安全性。
上述具體實施方式，僅為說明本發明的技術構思和結構特徵，目的在於讓熟悉此項技術的相關人士能夠據以實施，但以上內容並不限制本發明的保護範圍，凡是依據本發明的精神實質所作的任何等效變化或修飾，均應落入本發明的保護範圍之內。