一种电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置，包括切换模块、采样电阻网络、电压测量模块、数据运算分析模块。测量绝缘电阻时，通过切换模块将高压引入到采样电阻中，然后送入到电压测量模块进行采样，最后根据数学运算分析模块进行运算，从而得到绝缘电阻值，如发生绝缘电阻低故障，则可通过本装置精确定位绝缘故障在电池系统中的位置。

Measurement of insulation resistance of battery system and fault point positioning device

The invention discloses a device for measuring the insulation resistance of a battery system and a fault point positioning device, which comprises a switching module, a sampling resistance network, a voltage measuring module and a data operation and analysis module. Measuring insulation resistance, high voltage into the sampling resistor by switching module, and then sent to the voltage measurement module is sampled according to the mathematical analysis module of operation, in order to get the value of insulation resistance, such as the occurrence of low insulation resistance failure, can be through the precise positioning of the device in the battery insulation fault location in the system.

【技术实现步骤摘要】
一种电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置
本专利技术涉及一种电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置。
技术介绍
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。电池系统一般由多个模块构成，每个模块由多个单体电池串并联后组成。如果发生电池系统绝缘电阻低故障，如何能快速准确的找出故障点位置进而进行维修是一件十分有意义和必要的事情。
技术实现思路
本专利技术提供一种电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置，其特点是可快速、精确测定绝缘电阻故障及故障位置，可有效解决现有技术中电池系统的无法测量绝缘电阻值及出现绝缘电阻故障时无法准确、快速定位故障位置的问题。本专利技术为了解决其要解决的技术问题所采用的技术方案是：一种电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置，该装置包括：切换模块，依据数据运算分析模块给出的指令向采样电阻网络接入或切断电池系统的高压+和高压-；采样电阻网络，用于连接高压+、高压-和接地线间的电阻网络；电压测量模块，测量采样电阻两端的电压值；和数据运算分析模块，依据采样电阻网络的电阻值、电压测量模块的测量结果，计算绝缘电阻的电阻值和故障点位置，并给出切换模块相关指令的模块。其中，切换模块为继电器、固态继电器、MOSFET或三极管，优选的为固态继电器。电压测量模块包括为运算放大器和高精度A/D转换器。其中，电池系统的电池组由单体电池模块构成，可以有1～999个串联单元。其中，所述单体电池模块是锂离子电池、铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、燃料电池或液硫电池等。所述采样网络包括两个回路，分别从电池高压+或高压-经采样电阻、绝缘电阻、最终回到电池形成回路。上述的电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置的测量方法，其特征在于包括如下步骤：1）由数据运算分析模块给出切换模块指令，切换模块向采样电阻网络接入或切断高压+或高压-；2）电压测量模块测量所述采样电阻网络中接入高压的各回路中采样电阻两端电压值，各回路中采样电阻值相等；3）通过数据运算分析模块根据采样电阻值、测量模块所得采样电阻的电压值计算绝缘电阻值，根据所得绝缘电阻值判断是否存在绝缘电阻故障；4）若存在绝缘电阻故障，数据运算分析模块可直接计算绝缘电阻故障位置。如测得不无绝缘电阻故障，则还需包括如下方法确定故障是否放生在电池系统中间位置：5）若根据步骤1）-4）判断不存在绝缘电阻故障，在采样电阻网络的一个回路中引入新的电阻，使回路中采样电阻值不相等；6）所述电压测量模块测量新回路中采样电阻两端电压值；7）通过所述数据运算分析模块计算绝缘电阻值，以此判断故障是否发生在电池系统中间位置。本专利技术的有益效果是：提供了准确的绝缘电阻值。提供了准确的绝缘故障位置。减少了工作人员的工作量。附图说明图1是本专利技术的电路原理框图。图2是本专利技术的电路原理图。图3是本专利技术的优选补偿方式电路原理图。图4是本专利技术高压+绝缘电阻故障原理图。图5是本专利技术的控制方法流程图。具体实施方式在下文中，通过借助附图可详细描述本专利技术的优选实施方式。如图1所示，电池系统1的绝缘电阻的测量及故障点定位装置，该装置包括：切换模块2，依据数据运算分析模块5给出的指令向采样电阻网络接入或切断电池系统的高压+和高压-；采样电阻网络3，用于连接高压+、高压-和接地线间的电阻网络；电压测量模块4，测量采样电阻两端的电压值；和数据运算分析模块5，依据采样电阻网络3的电阻值、电压测量模块4的电压测量结果，计算绝缘电阻的电阻值和故障点位置，并给出切换模块1相关指令；其中，根据测得的绝缘电阻值判断是否存在绝缘电阻低故障，若存在绝缘电阻低故障则根据采样电阻上的电压值定位故障点在电池系统中的位置。在本专利技术的一个优选方式中，如本专利技术的测量原理图2所示，J1、J2（以及图3中的J3）优选固态继电器作为切换模块控制采样电阻网络。R1、R3、R4、R2（图3中的R5）构成了对GND的采样电阻网络，电池高压通过电阻网络构成回路。V1、V2为电压测量模块，检测采样电阻R3、R4上的电压并被送入到数据运算分析模块中。Rx为等效待测绝缘绝缘电阻，其大小和连接位置是未知的，依据实际工作和故障发生位置决定。测量开始时，由数据运算分析模块给出指令，控制J1闭合，J2打开，在采样电阻R3上会测量到的电压V1，输入数据运算分析模块；然后数据运算分析模块给出指令：打开J1，闭合J2，在采样电阻R4上会测量到电压V2，并输入数据运算分析模块。设电池系统中单只电池电压为A（V），Vbat1由n节单只电池串联组成，Vbat2由m节单只串联组成，成组电池系统共由N节单只电池串联组成。由电路原理图可知：①②n+m＝N由以上式子可得③其中V1、V2为实测参数，A、N为已知参数，这样可以算的Rx的大小。又由式①和②可以得到n、m值。当测出Rx的大小小于规定的标准值时，即存在绝缘电阻低故障时，即可根据所得的n、m值即可定位故障点在电池系统中的位置。通常，为了简化运算，一般可以取R1=R2，R3=R4，这样可得然而此时当绝缘电阻故障发生在电池组中间时，即n≈m时，不论Rx大小，测量得到V1、V2会很接近，进而造成定位误判。为了解决该误判问题，本专利技术的另一种实施方式中（如图3所示），采用引入另一回路，即闭合J3、将R5接入回路，造成网络电阻值不平衡的办法。接入R5后测得V3的大小，依据V3可以准确得到Rx的大小从而消除误判。④依据上述测量和数据运算分析模块的上述运算得到的Rx值的大小，来判断是否存在绝缘电阻故障。通常绝缘电阻大于500Ω/V，我们认为绝缘电阻无故障；若绝缘电阻小于500Ω/V，我们认为绝缘电阻故障。推广到R1≠R2、R3≠R4时，需闭合J3将R5接入回路，从而准确确定Rx的大小。通过原理图还可以发现两个特例，当绝缘电阻故障发生在电池系统高压+和高压-时，如图4高压+绝缘电阻故障原理图。此时电池整组电压都加到了R1、R3、Rx回路中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置，其特征在于：该装置包括切换模块、采样电阻网络、电压测量模块和数据运算分析模块；其中，所述切换模块用于依据所述数据运算分析模块给出的指令向所述采样电阻网络接入或切断电池系统的高压+和高压‑，所述采样电阻网络为连接高压+、高压‑和接地线间的电阻网络，所述电压测量模块用于测量采样电阻两端的电压值，所述数据运算分析模块依据所述采样电阻网络的电阻值、所述电压测量模块的测量结果计算采样绝缘电阻的电阻值和故障点位置，并给出所述切换模块相关指令；其中，若判断不存在绝缘电阻故障时，在采样电阻网络的一个回路中引入新的电阻，使回路中采样电阻值不相等；所述电压测量模块测量新回路中采样电阻两端电压值；通过所述数据运算分析模块计算绝缘电阻值，以此判断故障是否发生在电池系统中间位置。

【技术特征摘要】
1.一种电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置，其特征在于：该装置包括切换模块、采样电阻网络、电压测量模块和数据运算分析模块；其中，所述切换模块用于依据所述数据运算分析模块给出的指令向所述采样电阻网络接入或切断电池系统的高压+和高压-，所述采样电阻网络为连接高压+、高压-和接地线间的电阻网络，所述电压测量模块用于测量采样电阻两端的电压值，所述数据运算分析模块依据所述采样电阻网络的电阻值、所述电压测量模块的测量结果计算采样绝缘电阻的电阻值和故障点位置，并给出所述切换模块相关指令；其中，若判断不存在绝缘电阻故障时，在采样电阻网络的一个回路中引入新的电阻，使回路中采样电阻值不相等；所述电压测量模块测量新回路中采样电阻两端电压值；通过所述数据运算分析模块计算绝缘电阻值，以此判断故障是否发生在电池系统中间位置。2.如权利要求1所述的电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置，其特征在于：所述切换模块为继电器、MOSFET或三极管。3.如权利要求2所述的电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置，其特征在于：所述继电器为固态继电器。4.如权利要求1所述的电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置，其特征在于：所述电压测量模块包括运算放大器和高精度A/D转换器。5.如权利要求1所述的电池系统绝缘电阻的测量及故障点定位装置，其特征在于：所述电池系统的电池组由单体电池模块构成，有1～999个串联单元。6.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭长新，毛永志，王海星，王晓敏，王瑞军，赵晓彬，张溪，
申请(专利权)人：中信国安盟固利动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11