CN101533054A - 电池组外壳绝缘检测装置 - Google Patents
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Abstract
电池组外壳绝缘检测装置，属电路检测仪器技术领域。其目的是提供一种能够连续、自动进行测量，并能实时动态显示测量结果的电池组外壳绝缘检测装置。其技术要点是：由电源电路、电压反转芯片、差分放大电路、单片机和液晶屏组成，差分放大电路的两输入端之间连接有隔离电阻，该隔离电阻的一端与电压反转芯片的负压输出端连接；差分放大电路的输出端与单片机的A/D输入脚连接，单片机的IO输出口与液晶屏连接。不仅实现了对电池组外壳绝缘状况的连续、自动测量和实时动态显示测量结果的目的，还具有不用生成高压即可判断出电池组与外壳是否绝缘、可准确判断出电池组外壳与电池组接触点的具体位置及检测过程简捷、功耗低、便于电路实现等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池组外壳绝缘检测装置，属电路检测仪器技术领域。
背景技术
蓄电池是目前应用最广泛的储能设备，由于单体电池的电压跟容量都较低，所以在实际应用过程中大都需要进行串联或并联成电池组并封装在外壳中。因为电池组的导电部分是内部电池的正负极以及与电池正负极连接的导体，如果电池组外壳与内部的电池间的绝缘性能不好，将会使得电池组外壳带电，轻则出现打火，损坏后级设备，严重时甚至会威胁到人身安全。
电池组外壳绝缘检测装置用于测量电池组的导电部分与电池组外壳之间的隔电能力，传统装置采用的方法是加直流高压到被测物上，通过读取电压电流值得出绝缘电阻值的大小。传统检测装置的核心单元是直流高压产生电路。由于高压产生电路复杂，体积大，功耗大，只适合于离线的手动绝缘检测。而电池组的绝缘检测对实时性、功耗都有很高的要求。所以传统检测装置无法对电池组的外壳进行实时绝缘检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够连续、自动进行测量，并能实时动态显示测量结果的电池组外壳绝缘检测装置。
其技术方案是：一种电池组外壳绝缘检测装置，包括电源电路、电压反转芯片、差分放大电路、单片机和液晶屏，其特征在于：所述差分放大电路的两输入端之间连接有隔离电阻，该隔离电阻的一端与电压反转芯片的负压输出端连接；差分放大电路的输出端与单片机的A/D输入脚连接，单片机的IO输出口与液晶屏连接。
其使用方法是：检测时，将电压反转芯片的输入端分别连接在电池组内电势最低的电池两端，电压反转芯片的负压输出端连接的隔离电阻的另一端接在电池组外壳上即可。
其技术效果是：由电压反转芯片输出一个相对电池组负极的负压，负压输出端通过隔离电阻连接到电池组外壳上。因待检电池组的导电部分是内部电池的正负极以及与电池正负极连接的导体，故电池组内任一导电部分与外壳发生短路时，隔离电阻上都存在一个压降。差分放大电路通过运放将隔离电阻两端的压降转换为对单片机GND的电压输出到单片机A/D口，单片机通过A/D转换结果反推出隔离电阻上的压降值，进而根据该压降值判断电池组外壳的绝缘状况，并将结果送到液晶屏上显示，从而实现了对电池组外壳绝缘状况的连续、自动测量和实时动态显示测量结果的目的。与原有技术相比，本发明还具有不用生成高压即可判断出电池组与外壳是否绝缘、可以准确判断出电池组外壳与电池组接触点的具体位置以及检测过程简捷、功耗低、便于电路实现等特点。
附图说明
图1是本发明的电路原理图；
图2是差分放大电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，电池组外壳绝缘检测装置中的电源电路，直接采用待检的四节磷酸铁锂电池串联的电池组作为输入，经隔离DCDC电源模块U2产生的隔离电源，作为单片机、差分放大电路和液晶屏的工作电源。待检电池组的单体电池电压约为3V，电池组串联总压约为12V。隔离DCDC电源模块可选用任一款功率大于1W，+12V输入，+5V输出的隔离直流—直流电源变换模块，其输入脚Vin+、Vin-分别连接电池组的正负极，其输出脚Vo+、GND产生+5V隔离电源。
差分放大电路U3的两输入端之间连接有隔离电阻R，该隔离电阻的一端与电压反转芯片U1的负压输出端连接。电压反转芯片为Intersil公司生产的ICL7660。差分放大电路的输出端与单片机U4的A/D输入脚连接，单片机为ATmega16，其IO输出口与液晶屏U5连接。
检测时，将电压反转芯片的输入端分别连接在待检电池组内电势最低的电池两端，电压反转芯片的负压输出端连接的隔离电阻R的另一端接在电池组外壳CGND上即可。
其工作原理：电压反转芯片的输入脚BV+、BGND分别与待检电池组内电势最低的电池BT1的正负极连接，BT1的电压为V1，它的负极即为电池组的负极。令BGND电势为0V，V1是BT1正极对BGND的压差，V2是BT2正极对BGND的压差，V3、V4以此类推。电压反转芯片的功能是将输入端电势等于V1(参考电势VBGND)的正压转为电势等于-V1(参考电势VBGND)的负压输出至隔离电阻R的一端(隔离电阻的另一端连接在电池组外壳上)。差分放大电路通过运放将隔离电阻两端的压降VR(见图2)转换为对GND的一个电压Vin输出至单片机的A/D输入脚。通过单片机内部的ADC单元测得Vin电压值。由于Vin值与VR值存在比例关系，故单片机可通过计算得到VR值，进而根据VR值判断电池组外壳的绝缘状况，并将结果通过IO口送到液晶屏上显示。
单片机的具体判断过程如下：如果VR＝0，则外壳与电池组内的任一点电势都没有关系，即完全绝缘。如果VR≠0，则说明外壳与电池组内某节电池(正极或负极)的电势相等或相近，即存在短路的现象。将(VR-V1)与电池组内各点对VBGND的电压值比较，如相等或相近，则该点连接的导电部分与壳体短路。如果VR-V1≈0，则外壳与BGND短路；如果VR-V1≈V1，则外壳与BT1的正极短路；如果VR-V1≈V2，则电池组外壳与BT2的正极短路；如此类推，如果VR-V1≈V4，则电池组外壳与BT4的正极短路。
Claims (3)
1、一种电池组外壳绝缘检测装置，包括电源电路、电压反转芯片、差分放大电路、单片机和液晶屏，其特征在于：所述差分放大电路的两输入端之间连接有隔离电阻，该隔离电阻的一端与电压反转芯片的负压输出端连接；差分放大电路的输出端与单片机的A/D输入脚连接，单片机的IO输出口与液晶屏连接。
2、根据权利要求1所述的电池组外壳绝缘检测装置，其特征在于：所述的电源电路，以待检电池组的正负极作为电源电路的输入。
3、根据权利要求1所述的电池组外壳绝缘检测装置，其特征在于其使用方法是：检测时，将电压反转芯片的输入端分别连接在电池组内电势最低的电池两端，电压反转芯片的负压输出端连接的隔离电阻的另一端接在电池组外壳上即可。
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