CN101603986B - 车用高压电绝缘电阻测量电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车用高压电绝缘电阻测量电路，包括高压切换单元以及测量单元：所述的高压切换单元包括三个双路光继电器及一滤波器；测量单元包括一差分放大电路测量通道，以及两个跟随电路测量通道。本发明实现了高压系统对地的绝缘电阻数值的测量，通过人机交付界面，能够清晰的知道高压系统绝缘是否良好，以及高压系统的实际绝缘电阻；利用了光电隔离器件，实现了测量时仅短时引入测量系统的内阻加载在被测量的高压系统上，不测量时，通过切断光电隔离器件，实现了测量系统与被测量系统的完全隔离；适用于有安全电压要求的高压系统，尤其是电动汽车的高压电安全管理。

Description

车用高压电绝缘电阻测量电路

技术领域

本发明涉及一种车用高压电绝缘电阻测量电路。 

背景技术

相对于传统的汽油机动力汽车，新兴的新能源汽车能源部件是高压的动力蓄电池组，那么作为一种高压系统，其安全的关键指标就是其绝缘程度的良好；所以高压系统的绝缘电阻测量技术可以判断出当前系统的绝缘状态是否良好，以及绝缘状态的变化情况。而现有技术只能判断出高压系统绝缘状态是否漏电，不能判断出是高压系统的正极漏电还是负极漏电或者是双极同时漏电；而本文中的绝缘电阻测量技术能够清晰的测量出高压系统的正极、负极及双极对车身的绝缘电阻。 

发明内容

本发明的目的是提供了一种车用高压电绝缘电阻测量电路，解决了现有的技术无法判断具体是高压系统那一级漏电的问题。 

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案： 

本发明公开了一种车用高压电绝缘电阻测量电路，包括高压切换单元以及测量单元：所述的高压切换单元包括三个双路光继电器C1、C2、C3，以及一个滤波器；测量单元包括一个差分放大电路测量通道，以及两个跟随电路测量通道。 

被测试系统与所述双路光继电器C1的一路输出相连接，高压信号经过所述双路光继电器C1，再经所述滤波器后分别接所述双路光继电器C2、C3，所述双路光继电器C3的输出与差分放大电路测量通道相连接，所述双路光继电器C2的两路输出分别与所述两个跟随电路测量通道相连接。所述的差分放大电路测量通道由运算放大器U1组成的差分放大电路构成；所述的两个跟随电路测量通道分别由运算放大器U2A组成的差分放大电路以及由运算放大器U2B组成的差分放大电路所构成，其中运算放大器U2A的输入电阻与所述被测量系统正极电阻RP并联，运算放大器U2B的输入 电阻与所述被测量系统负极电阻RN并联。 

所述的双路光继电器C1、C2、C3分别由MCU控制。测量单元的各测量通道的输出经A/D转换后，输出至MCU。 

本发明的优点在于： 

专利的新颖性：本发明实现了高压系统对地的绝缘电阻数值的测量，通过人机交付界面，能够清晰的知道高压系统绝缘是否良好，以及高压系统的实际绝缘电阻； 

专利的创造性：本发明利用光电隔离器件，实现了测量时仅短时引入测量系统的内阻加载在被测量的高压系统上，不测量时，通过切断光电隔离器件，实现了测量系统与被测量系统的完全隔离； 

实用性：本发明适用于有安全电压要求的高压系统，尤其是电动汽车的高压电安全管理。 

附图说明

图1是本发明测量电路的高压切换单元的电路图； 

图2是本发明测量电路的测量单元的电路图。 

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步描述。 

如图1、2所示的一种车用高压电绝缘电阻测量电路，被测试系统与其通过3根线相连接，分别是高压系统正极HighVoltage+，高压系统负极HighVoltage-，大地Earth；其中被测试系统的正极对大地电阻为RP，负极对大地的电阻为RN；测试系统主要分为两大部分，一部分是高压切换电路，由智能MCU控制；另一部分是测量电路，测量模拟信号并转换成数字信号供MCU进行计算。 

该电路实现方法如下： 

1.MCU控制双路光继电器C1和C3全导通，C2关闭；高压信号通过光继电器C1经C4、C5、C6、C7、C15、C16及共模电感L1组成的EMI滤波器和光继电器C3，滤波后高压信号传递到高精度运算放大器U1组成的差分放大电路，产生模拟信号AN1至数模转换，得到被测试系统的总电压U； 

2.MCU控制双路光继电器C1全导通，C2第一路导通，C2第二路和C3关闭； 此时被测量系统正极电阻RP与测量系统的电阻R1(由R10、R11、R12、R16串联组成)并联后，与负极电阻RN组成分压，通过运算放大器U2A组成的跟随电路，产生模拟信号AN2至数模转换，得到被测试系统的正极电压U1； 

由图1可知， 

$U1=U*\frac{\mathrm{RP}*R1}{\mathrm{RP}*R1+(\mathrm{RP}+R1)*\mathrm{RN}};$ 公式1 

3.MCU控制双路光继电器C1全导通，C2第二路导通，C2第一路和C3关闭；此时被测量系统负极电阻RN与测量系统的电阻R2(由R13、R14、R15、R17串联组成)并联后，与正极电阻RP组成分压，通过运算放大器U2B组成的反向器，产生模拟信号AN3至数模转换，得到被测试系统的正极电压U2； 

由图1可知， 

$U2=U*\frac{\mathrm{RN}*R2}{\mathrm{RN}*R2+(\mathrm{RN}+R2)*\mathrm{RP}};$ 公式2 

4.由图1可以看出，R1＝R2，其中R1与R2电阻值的设定为500欧姆/V～1000欧姆/V；所以可以算出RP与RN及对地电阻R，公式如下： 

$\mathrm{RP}=(\frac{U-U1}{U2}-1)*R1;$ 公式3 

$\mathrm{RN}=(\frac{U-U2}{U1}-1)*R1;$ 公式4 

$R=\frac{\mathrm{RP}*\mathrm{RN}}{\mathrm{RP}+\mathrm{RN}};$ 公式5 

计算出的RP、RN、R分别表示被测试系统的正极对地绝缘电阻、负极对的绝缘电阻、系统对地绝缘电阻。 

Claims (4)

1.车用高压电绝缘电阻测量电路，其特征在于：包括高压切换单元以及测量单元；所述的高压切换单元包括三个双路光继电器C1、C2、C3，以及一个滤波器；测量单元包括一个差分放大电路测量通道，以及两个跟随电路测量通道；

被测试系统与所述双路光继电器C1的一路输出相连接，高压信号经过所述双路光继电器C1，再经所述滤波器后分别接所述双路光继电器C2、C3，所述双路光继电器C3的输出与差分放大电路测量通道相连接，所述双路光继电器C2的两路输出分别与所述两个跟随电路测量通道相连接。

2.根据权利要求1所述的车用高压电绝缘电阻测量电路，其特征在于：所述的差分放大电路测量通道由运算放大器U1组成的差分放大电路构成；所述的两个跟随电路测量通道分别由运算放大器U2A组成的差分放大电路以及由运算放大器U2B组成的差分放大电路所构成，其中运算放大器U2A的输入电阻与所述被测量系统正极电阻RP并联，运算放大器U2B的输入电阻与所述被测量系统负极电阻RN并联。

3.根据权利要求1所述的车用高压电绝缘电阻测量电路，其特征在于：所述的双路光继电器C1、C2、C3分别由MCU控制。

4.根据权利要求1所述的车用高压电绝缘电阻测量电路，其特征在于：测量单元的各测量通道的输出经A/D转换后，输出至MCU。 

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