自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种监测系统，具体地，涉及一种自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统。
【背景技术】
[0002]电动汽车已成为全球发展的重点和热点。为满足大功率电驱动的需求，电动汽车一般高压直流电源。高压电安全已成为电动汽车应用中需要首先解决的技术关键，对车辆本身的安全、驾乘人员的安全以及车辆运行环境的安全，均有十分重要的影响。其中，高压电路的绝缘故障、连接电阻故障和接触器触点粘连故障是电动汽车高压电安全管理的重要内容。但现有的电动汽车高压电安全管理系统，存在对绝缘故障、连接故障实现预测和定位的功能性缺失问题，接触器触点粘连故障的诊断也误判频发。缺乏对绝缘故障、连接电阻故障的预警机制，也无法对绝缘薄弱、连接电阻过大处进行可靠定位，导致无法在绝缘故障、连接电阻故障发生前提醒驾乘人员针对将要发生的绝缘故障、连接故障采取有效的防护，也无法帮助维修人员快速维修排除绝缘故障、连接电阻故障和接触器触点粘连故障。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其能有效解决目前电动汽车高压电安全管理系统中存在的对绝缘故障实现预测和定位的功能性缺失问题，可在绝缘故障发生前提醒驾乘人员针对将要发生的绝缘故障采取有效的防护、使整车控制系统提前启动绝缘故障预防控制策略成为可能，从而避免绝缘故障引起的安全事故;也可帮助维修人员快速维修排除绝缘故障，提高绝缘故障排查效率，节省故障处理的人力、物力和时间。
[0004]根据本实用新型的一个方面，提供一种自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统，其特征在于，所述自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统包括自适应绝缘故障复合诊断预警定位电路、连接电阻故障诊断预警定位电路和接触器触点粘连故障诊断电路中的至少一个电路和一个电压同步采样电路、一个计算控制单元；
[0005]所述自适应绝缘故障复合诊断预警定位电路包括第一偏置电阻、第二偏置电阻、第一电子开关、第二电子开关、总正定值电阻、总负定值电阻，其中:第一偏置电阻和第二偏置电阻分别与第一电子开关、第二电子开关串联后再分别与串联电池组的总负接线端和车身地相连接或者与串联电池组的总正接线端和车身地相连接，总正定值电阻、总负定值电阻分别连接在串联电池组的总正接线端和车身地之间和串联电池组的总负接线端和车身地之间，所述电压同步采样电路分别与串联电池组的总负接线端、总正接线端和车身地相连接，所述计算控制单元与电压同步采样电路和两个电子开关相连接；
[0006]所述连接电阻故障诊断预警定位电路包括一个电流传感器和在所述电动汽车的高压电路上的适当位置的电压测点，所述计算控制单元通过所述电压同步采样电路与所述电流传感器和这些电压测点相连接；
[0007]所述接触器触点粘连故障诊断电路包括第一电压测点对、第二电压测点对和第三电压测点对、第四电压测点对，所述第一电压测点对包括所述串联电池组的总负输出接触器的电池侧接线端及与总正输出接触器的非电池测的接线端，所述第二电压测点对包括所述串联电池组的总正输出接触器的电池侧接线端及与总负输出接触器的非电池侧的接线端，所述第三电压测点对包括总正输出接触器的非电池测的接线端与总负输出接触器的非电池侧的接线端，第四电压测点对包括所述串联电池组的总正输出接触器的电池侧接线端及其总负输出接触器的电池侧接线端，所述计算控制单元通过其电压采样电路与所述第一电压测点、第二电压测点对所涉及的测点相连接，并通过电压同步采样电路与所述第三电压测点、第四电压测点对所涉及的测点相连接；
[0008]所述串联电池组的总正接线端和所述总正输出接触器的电池侧接线端、所述串联电池组的总负接线端和所述总负输出接触器的电池侧接线端分别合并为一个接线端。
[0009]优选地，所述自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统还设置有由所述计算控制单元控制的第三电子开关、第四电子开关，第三电子开关、第四电子开关分别与总正定值电阻、总负定值电阻串联。
[0010]与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果:
[0011](I)本实用新型实现了对绝缘故障、连接电阻故障等级的诊断定位和预测以及接触器触点粘连故障的诊断定位，从而使整车控制系统、电池管理系统等根据绝缘、连接劣化情况来进行更科学合理的高压电安全管理成为可能，防止了接触器触点粘连引起的高压电系统控制失效和发热的问题；
[0012](2)本实用新型还有助于在绝缘、连接、接触器触点故障发生后维修人员能快速排除绝缘故障，提高维修作业的效率和降低维修成本，同时也可为相关改进设计提供依据;更使提前排除绝缘、连接故障风险成为了可能;解决了同类技术中绝缘诊断延时过大和对不同车型无法自适应的问题；
[0013](3)本实用新型填补了现有同类技术的技术空白，有效防止了因高压电系统因绝缘、连接故障时产生巨大短路电流、发热量而引起的火灾、发生的设备及人身伤害，对电动汽车的产业化发展具有重要的意义和作用；
[0014](4)本实用新型对混合动力汽车、燃料电池汽车甚至储能系统等都是适用的，对串联电池组、串联电容组等也都是适用的。
[0015](5)经测试表明，本实施例所述绝缘预测定位诊断方法具有绝缘电阻检测误差<2.8%、连接电阻检测误差小于6%、绝缘故障和连接诊断准确、定位和预测准确可靠。
【附图说明】
[0016]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0017]图1为实施本实用新型自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统的结构框图。图中，Vi(i = l，2，3，…，n)串联电池组中单体电池模块i的标称电压。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
[0019]如图1所示，本实用新型自适应的电动汽车高压电安全故障诊断预警定位监测系统包括自适应绝缘故障复合诊断预警定位电路、连接电阻故障诊断预警定位电路和接触器触点粘连故障诊断电路中的至少一个电路和一个电压同步采样电路102、一个计算控制单元101、一个安装这些电路的外壳I。
[0020]所述自适应绝缘故障复合诊断预警定位电路包括两个不同阻值的偏置电阻(第一偏置电阻Rnl、第二偏置电阻Rn2)、两个电子开关(第一电子开关Kl、第二电子开关K2)、两个相同阻值的定值电阻(总正定值电阻R+、总负定值电阻R-)，其中:第一偏置电阻Rnl和第二偏置电阻Rn2分别与第一电子开关Kl、第二电子开关K2串联后再分别与串联电池组的总负接线端2和车身地4相连接或者与串联电池组的总正接线端3和车身地4相连接，总正定值电阻R+、总负定值电阻R-分别连接在串联电池组的总正接线端3和车身地4之间和串联电池组的总负接线端2和车身地4之间，所述电压同步采样电路102分别与串联电池组的总负接线端2、总正接线端3和车身地4相连接，所述计算控制单元101与电压同步采样电路102和第一电子开关K1、第二电子开关K2相连接。
[0021]所述连接电阻故障诊断预警定位电路包括一个电流传感器5和在所述电动汽车的高压电路上的适当位置的电压测点，所述计算控制单元101通过所述电压同步采样电路102与所述电流传感器5和这些电压测点相连接。如所述电压测点包括所述串联电池组的总负接线端2及与其相连接的总负输出接触器8的非电池侧的接线端6、所述串联电池组的总正接线端3及与其相连接的总正输出接触器9的非电池侧的接线端7。
[0022]所述接触器触点粘连故障诊断电路包括第一电压测点对、第二电压测点对和第三电压测点对、第四电压测点对，所述第一电压测点对包括所述串联电池组的总负输出接触器8的电池侧接线端2c及与总正输出接触器9的非电池测的接线端7，所述第二电压测点对包括所述串联电池组的总正输出接触器9的电池侧接线端3c及与总负输出接触器8的非电池侧的接线端6，所述第三电压测点对包括总正输出接触器9的非电池测的接线端7与总负输出接触器8的非电池侧的接线端6，第四电压测点对包括所述串联电池组的总正输出接触器9的电池侧接线端3c及其总负输出接触器8的电池侧接线端2c，所述计算控制单元101通过其电压采样电路与所述第一电压测点、第二电压测点对所涉及的测点相连接，并通过电压同步采样电路102与所述第三电压测点、第四电压测点对所涉及的测点相连接。
[0023]所述计算控制单元101通过所述电压同步采样电路102采样所述串联电池组的总正接线端3和所述车身地4之间的电压V+、所述串联电池组的总正接线端3和所述车身地4之间的电压V-，在该两个电压的差值的绝对值超过预设值时判定所述电动汽车的高压电系统发生了绝缘故障，从而实现对绝缘故障的自适应快速诊断。
[0024]所述计算控制单元101通过对第一电子开关K1插入第一偏置电阻Rnl，并同步采样所述串联电池组的端电压Val和串联电池组总负接线端和车身地之间(或串联电池组总负接线端和车身地之间)的电压值Vnl直到Vnl稳定后计算出Vnlnrm = VnlVnrm/Val(其中，V_为所述串联电池组的标称电压)，再通过对第二电子开关仏插入第二偏置电阻Rn2，并同步采样所述串联电池组的端电压Va2和串联电池组总负接线端和车身地之间(或串联电池组总负接线端和车身地之间)的电压值Vn2直到Vn2稳定后计算出Vn2nrm = Vn2Vnrm/Va2，再计算出所述串联电池组的绝缘电阻Ro = ( Vn2nrm-Vnlnrm ) RnlRn2/( VnlnrmRn2-Vn2nrmRnl )，进而计算出等效电压U =Vnlnrm(R0+Rnl) /Rnl或U = Vn2nrm(Ro+Rn2 ) /Rn2，从可插入偏置电阻端的电池组的另一端开始依次计算各单体电池模块的标称电压的累加