CN101975907A - 一种电动车高压线路漏电诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动车高压线路漏电检测装置，该诊断装置包括电阻A、电阻B、电阻C、电阻D、开关A、开关B、感应带和诊断电路，所述的诊断电路包括诊断信号发生电路、诊断信号接收电路和监测单元。通过将感应带缠绕在高压线路上，定量检测出高压线路的正极或负极的漏电情况以及高压线路的短路情况，并且在检测漏电过程中，可以通过CAN线向电动车的控制系统或显示系统发出漏电信息，以达到提示或警告的作用。本发明所提供的漏电诊断装置及其诊断方法采用非接触式检测方法，对检测的高压线路不会产生影响。

Description

一种电动车高压线路漏电诊断装置

技术领域

本发明属于电路诊断技术领域，具体涉及一种电动车高压线路漏电诊断装置。

背景技术

现有电动汽车蓄电池的直流电压达到300V以上。如果发生漏电，可能造成用电器损毁、电动车辆自燃、甚至烧伤或击伤人体；如何及时检测到高压线路漏电是电动车推广中必须解决的问题。

现有的检测电动车高压线路漏电有两种检测方法，分别为交流法和非绝缘直流法，所述的交流法通过对车身目标施加信号来检测漏电电阻，采用电容器和变压器使车身与直流电绝缘漏电情况，如申请号为200680025396.9的专利中提供一种采用交流信号检测漏电的方法；而非绝缘直流法不使用电容器和变压器，而是将漏电电阻应用直流来测量漏电情况如申请号为200510073896.7的专利中提供一种测量漏电电阻的方法，但现有的这两种漏电检测方法的缺点在于检测电路同检测对象相连接，对检测对象会产生影响。

发明内容

本发明提供一种电动车高压线路漏电检测装置，该诊断装置能够定量检测出高压线路的正极或负极的漏电情况以及高压线路的短路情况，并且在检测漏电过程中，可以通过CAN线向电动车的控制系统或显示系统发出漏电信息，以达到提示或警告的作用。并且本发明提供的漏电诊断装置采用非接触式检测方法，对检测的高压线路不会产生影响。

所述的诊断装置包括电阻A、电阻B、电阻C、电阻D、开关A、开关B、感应带和诊断电路。

待诊断的高压线路的正负极之间连接有高压线路负载，所述的电阻A和电阻B串联在高压线路的正负极之间，与高压线路负载形成并联电路。高压线路负载的两端设置有开关A和开关B，用于控制高压线路负载与高压线路正负极之间的接通和断开。所述的电阻A和电阻B中间接地，且电阻A和电阻B阻值相等，使高压线路的正负极两端电势绝对值相等，符号相反。电阻A和B均选用大电阻，避免电阻A和电阻B分流对诊断测试产生影响。

所述的感应带缠绕于开关A和开关B之间高压线路上，高压线路负载不被感应带缠绕包裹上，并在感应带A端与开关A之间连接有电阻C，感应带B端与开关B之间连接有电阻D。感应带A端与电阻C之间具有节点A，感应带B端与电阻D之间具有节点B。

所述的诊断电路包括诊断信号发生电路、诊断信号接收电路和监测单元，其中的诊断信号发生电路连接在节点A和地之间，诊断信号接收电路连接在节点B和地之间，监测单元连接在诊断信号接收电路和车载显示器之间。

所述的诊断信号发生电路包括电阻E和信号发生器，顺次连接在节点A与地之间，用于发出诊断信号。

所述的诊断信号接收电路包括：电阻F、电阻G、电阻H、稳压二极管A、稳压二极管B和信号接收器。

所述的信号接收器上具有接地端、信号输入端、信号输出端和外接电源端四个端口，所述的信号输入端接地。所述的节点B与信号接收器的信号输入端之间连接有电阻F，电阻F与信号接收器的信号输入端之间具有节点C和节点D；所述的节点C与地之间连接有电阻H，节点C与信号接收器的外接电源端之间连接有电阻G，且电阻G和电阻H的阻值相等；所述的节点D与地之间连接有稳压二极管B，节点D与信号接收器的外接电源端之间连接有稳压二极管A。

所述的诊断信号接收电路的中的信号接收器的信号输出端与车载显示器之间连接有监测单元，信号接收器将接收到的诊断信号经过内部的模数转换处理后，得到数字信号并传送到监测单元，监测单元通过处理数字信号来监测高压线路的运行状况，并将监测结果通过CAN线传输到车载显示屏，实时得到高压线路的运行状况。

所述的信号发生器、信号接收器和监测单元均通过外接电源供电。所述的稳压二极管A和稳压二极管B为常用的稳压二极管，优选为IN4728～IN4757之间任意一个型号，且稳压二极管A和稳压二极管B的击穿电压大于信号发生器发出诊断信号的电压的最大值。所述的稳压二极管A和稳压二极管B是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件，在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，形成低阻区，在这个低阻区中，电流增加而电压则保持恒定。

所述的电阻A、电阻B、电阻C、电阻D、电阻E、电阻F、电阻G和电阻H的阻值为100KΩ～1000KΩ之间的电阻。

本发明的优点在于：

1、本发明的电动车高压线路漏电诊断装置，在诊断高压电路出现漏电情况时，感应带产生感应电动势，诊断电路中的信号接收器接收到的诊断信号发生变化，可以根据信号的变化量和漏电量之间的比例关系定量地判断漏电情况。

2、本发明的电动车高压线路漏电诊断装置结构简单，并且采用非接触式检测方法，对检测对象不会产生影响。

附图说明

图1：本发明提供的电动车高压线路漏电诊断装置的原理图；

图2：信号发生器发出诊断信号的波形；

图3：高压线路未漏电时信号接收器接收到的诊断信号的波形；

图4：高压线路正极漏电时信号接收器接收到的诊断信号的波形；

图5：高压线路负极漏电时信号接收器接收到的诊断信号的波形；

图6：诊断装置中的诊断电路对高压线路的正极短路时信号接收器接收到的诊断信号；

图7：感应带断开时信号接收器接收到的诊断信号的波形；

图8：诊断装置中的诊断电路对高压线路负极短路时信号接收器接收到的诊断信号。

1-电阻A；       2-电阻B；       3-电阻C；        4-电阻D；

5-电阻E；       6-电阻F；       7-电阻G；        8-电阻H；

9-稳压二极管A； 10-稳压二极管B；11-信号接收器；  12-监测单元；

13-信号发生器； 14-感应带；     15-高压电路负载；16-开关A；

17-开关B；      18-节点A；      19-节点B；       20-节点C；

21-节点D；      22-诊断电路；   23-信号发生电路；24-诊断信号接收电路；

1401-感应带A端；1402-感应带B端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

本发明提出一种电动车高压线路漏电诊断装置，用于电动车上高压线路的漏电诊断，所述的诊断装置包括电阻A1、电阻B2、电阻C3、电阻D4、开关A16、开关B17、感应带14、诊断电路22，如图1所示。

待诊断的高压线路的正负极之间连接有高压线路负载15，所述的电阻A1和电阻B2串联在高压线路的正负极之间，与高压线路负载15形成并联电路，并在高压线路负载15的两端设置开关A16和开关B17，用于控制高压线路负载15与高压线路正负极之间的接通和断开。所述的电阻A1和电阻B2中间接地，电阻A1和电阻B2阻值相等，使高压线路的正负极两端电势绝对值相等，符号相反。电阻A1和B2均选用大电阻，避免电阻A1和电阻B2分流对诊断测试产生影响。

所述的感应带14缠绕于开关A16和开关B17之间高压线路的外部，高压线路负载15不被感应带14缠绕包裹上，并在感应带A端1401与开关A16之间连接有电阻C3，感应带B端1402与开关B17之间连接有电阻D4。感应带A端1401与电阻C3之间具有节点A18，感应带B端1402与电阻D4之间具有节点B19。

所述的感应带14选择感应性能较好工业常用的带材，感应带14的材料为金属或金属合金，感应带14优选为铜带。感应带14的厚度为0.05～2.0mm，宽度为20～600mm，长度为1m～10m，缠绕的匝数为20～200匝。

所述的诊断电路22包括诊断信号发生电路23、诊断信号接收电路24和监测单元12，其中的诊断信号发生电路22连接在节点A18和地之间，诊断信号接收电路24连接在节点B19和地之间，监测单元12连接在诊断信号接收电路24和车载显示器之间。

所述的诊断信号发生电路23包括电阻E5和信号发生器13，顺次连接在节点A18与地之间，用于发出诊断信号。

所述的诊断信号接收电路24包括电阻F6、电阻G7、电阻H8、稳压二极管A9、稳压二极管B10和信号接收器11。

所述的信号接收器11上具有接地端、信号输入端、信号输出端和外接电源端四个端口，所述的信号输入端接地。所述的节点B19与信号接收器11的信号输入端之间连接有电阻F6，电阻F6与信号接收器的信号输入端之间具有节点C20和节点D21；所述的节点C20与地之间连接有电阻H8，节点C20与信号接收器11的外接电源端之间连接有电阻G7，且电阻G7和电阻H8的阻值相等；所述的节点D21与地之间连接有稳压二极管B10，节点D21与信号接收器11的外接电源端之间连接有稳压二极管A9；所述的信号接收器11的信号输出端与监测单元12相连接。

信号接收器11将接收到的诊断信号经过内部的模数转换处理后，得到数字信号并经信号接收器11的信号输出端传送到监测单元12，监测单元12通过处理数字信号来监测高压线路的运行状况，并将监测结果通过CAN线传输到车载显示屏上显示，实时得到高压线路的运行状况。

所述的信号发生器13、信号接收器11和监测单元12均通过外接电源供电。所述的稳压二极管A9和稳压二极管B10为常用的稳压二极管，优选为IN4728～IN4757之间的型号，且稳压二极管A9和稳压二极管B10的型号相同，其击穿电压均大于信号发生器13发出诊断信号的电压的最大值。所述的稳压二极管A9和稳压二极管B10是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件，在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，形成低阻区，在这个低阻区中，电流增加而电压则保持恒定。

所述的电阻A1、电阻B2、电阻C3、电阻D4、电阻E5、电阻F6、电阻G7和电阻H8的阻值为100KΩ～1000KΩ的电阻。

当需要诊断高压线路的漏电情况时，首先将开关A16和开关B17闭合，使高压线路连部分后，传递到信号接收器11中，信号接收器11经过内部的模数转换器处理后得到数字信号，数字信号经监测单元12处理后输出到汽车显示屏中。当漏电情况发生时，高压线路上的电流会发生变化，根据电磁感应定律和楞次定律，所述的感应带14上将会产生感应电动势，所产生的感应电动势使感应带14上电流发生变化，产生自感电动势；所产生的感应电动势、自感电动势同信号发生器13发出的诊断信号相叠加，使所述信号接收器11接收到的诊断信号发生变化，进而经监测单元12处理后显示到汽车显示屏中。

信号发生器13发出诊断信号为波峰电压为AV，波谷电压为BV的诊断信号，所述的诊断信号优选为常用诊断信号，如方波、三角波和正弦波等波形信号，且诊断信号的波峰电压AV小于稳压二极管的击穿电压，信号接收器接收的诊断信号类型如下：

(1)当信号接收器11接收到的诊断信号也为波峰电压为AV，波谷电压为BV的电压信号时，则说明高压线路无漏电现象，诊断电路22运行正常。

(2)当信号接收器11接收到的诊断信号为波峰电压大于AV，波谷电压大于BV电压信号时，则说明高压线路的正极端出现泄漏，诊断电路22运行正常。

(3)当信号接收器11接收到的诊断信号为电压波峰小于AV，波谷电压小于BV电压信号时，则说明高压线路的负极端出现泄漏，诊断电路22运行正常。

(4)当信号接收器11接收到的诊断信号始终是直线电压信号，且该直线电压信号的电压为稳压二极管的击穿电压PV时，则说明诊断电路22对高压线路的正极短路。

(5)当信号接收器11接收到的诊断信号始终是直线电压信号，且该直线电压信号的电压为1/2MV，则说明感应带14断开，其中M为信号接收器11的外接电源电压。

(6)当信号接收器11接收到的诊断信号始终是直线电压信号，且该直线电压信号的电压为CV，且其值大小是信号发生器外接电源的电压MV减去稳压二极管击穿电压PV时，即C＝M-P时，则说明诊断电路22对高压线路的负极短路。

实施例

本发明提出的一种电动车高压线路漏电诊断装置中的电阻A1、电阻B2、电阻C3和电阻D4均为660kΩ的电阻，电阻E5、电阻F6、电阻G7和电阻H8均为100kΩ的电阻。所述的稳压二极管A9和稳压二极管B10选择IN4733型号，击穿电压为5.1V，感应带14为H62型号的铜带，其厚度为0.8mm，宽度为30mm，长度为5m，缠绕的匝数为100匝。信号发生器13发出的诊断信号为波谷电压为2V、波峰电压为3V的方波信号，信号发生器13和信号接收器11均采用为5V的外接电源供电带动工作。

将开关A16和开关B17接合，使诊断装置中的诊断电路22与高压线路连通，设置信号发生器13发出连续的波谷为2V、波峰为3V的方波诊断信号，如图2所示，信号接收器11接收到的诊断信号情况如下：

(1)当信号接收器11接收到的诊断信号仍为波谷电压为2V、波峰电压为3V的方波信号，则说明高压线路无漏电现象，诊断电路22运行正常，如图3所示。

(2)当信号接收器11接收到的诊断信号为波谷电压大于2V、波峰电压大于3V的方波信号，即信号接收器11接收到的诊断信号比信号发生器13发出的诊断信号的电压值大，说明高压线路的正极端出现泄漏，诊断电路22运行正常，如图4所示；从图4中还可以发现接收到的诊断信号的波峰与波谷之间的压差变小，接收到的诊断信号的高、低电压差变小，是因为感应带14上同时产生感应电动势和自感电动势且自感电动势方向同感应电动势方向相反。

(3)当信号接收器11接收到的诊断信号为波峰电压小于3V，波谷电压小于2V电压信号时，则说明高压线路的负极端出现泄漏，诊断电路22运行正常，如图5所示；从图5中可以看出信号高、低电压差变小，是因为感应带14上同时产生感应电动势和自感电动势且自感电动势方向同感应电动势方向相反。

(4)当信号接收器11接收到的诊断信号始终为直线电压信号，且直线电压信号的电压为+5.1V(5.1V为所述的稳压二极管A9和稳压二极管B10的击穿电压)，说明诊断电路22对高压线路的正极短路；是因为诊断电路22对高压线路正极短路时，高压电直接加在稳压电路上，稳压二极管B10击穿工作，将电压稳定在+5.1V，如图6所示。

(5)当信号接收器11接收到的诊断信号始终为直线电压信号，且直线电压信号的电压为为信号接收器外接电源5V的一半，即+2.5V，如图7所示，则说明感应带14断开。

(6)当信号接收器11接收到的诊断信号为直线电压信号，且直线电压信号的电压为-0.1V，即(信号接收器11的外接电源的伏值5V减去稳压二极管A9或稳压二极管B10的击穿电压5.1V)，说明诊断电路22对高压线路负极短路，如图8所示，因为诊断电路22对高压线路的负极发生短路，高压电直接加在诊断电路22上，稳压二极管A9击穿工作，将电压稳定在-0.1V，保证稳压二极管两端电压为5.1V。

Claims (8)

1.一种电动车高压线路漏电诊断装置，其特征在于：所述的诊断装置包括电阻A、电阻B、电阻C、电阻D、开关A、开关B、感应带和诊断电路；

待诊断的高压线路的正负极之间连接有高压线路负载，所述的电阻A和电阻B串联在高压线路的正负极之间，与高压线路负载形成并联电路；高压线路负载的两端设置有开关A和开关B，用于控制高压线路负载与高压线路正负极之间的接通和断开；所述的电阻A和电阻B中间接地，且电阻A和电阻B阻值相等；

所述的感应带缠绕于开关A和开关B之间高压线路上，高压线路负载不被感应带缠绕包裹上，并在感应带A端与开关A之间连接有电阻C，感应带B端与开关B之间连接有电阻D；

所述的感应带A端与电阻C之间具有节点A，所述的感应带B端与电阻D之间具有节点B，所述的诊断电路包括诊断信号发生电路、诊断信号接收电路和监测单元，其中的诊断信号发生电路连接在节点A和地之间，诊断信号接收电路连接在节点B和地之间，监测单元连接在诊断信号接收电路和车载显示器之间。

2.根据权利要求1所述的电动车高压线路漏电诊断装置，其特征在于：所述的诊断信号发生电路包括电阻E和信号发生器，顺次连接在节点A与地之间，用于发出诊断信号。

3.根据权利要求1所述的电动车高压线路漏电诊断装置，其特征在于：所述的诊断信号接收电路包括：电阻F、电阻G、电阻H、稳压二极管A、稳压二极管B和信号接收器；

所述的信号接收器上具有接地端、信号输入端、信号输出端和外接电源端四个端口，所述的信号输入端接地；所述的节点B与信号接收器的信号输入端之间连接有电阻F，电阻F与信号接收器的信号输入端之间具有节点C和节点D；所述的节点C与地之间连接有电阻H，节点C与信号接收器的外接电源端之间连接有电阻G，且电阻G和电阻H的阻值相等；所述的节点D与地之间连接有稳压二极管B，节点D与信号接收器的外接电源端之间连接有稳压二极管A；所述的信号接收器的信号输出端与监测单元相连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的电动车高压线路漏电诊断装置，其特征在于：所述的信号发生器、信号接收器和监测单元均通过外接电源供电。

5.根据权利要求1或2或3所述的电动车高压线路漏电诊断装置，其特征在于：所述的电阻A、电阻B、电阻C、电阻D、电阻E、电阻F、电阻G和电阻H的阻值范围为100KΩ～1000KΩ。

6.根据权利要求1或3所述的电动车高压线路漏电诊断装置，其特征在于：所述的稳压二极管A和稳压二极管B的型号相同，均为IN4728～IN4757之间的任意一个型号，且稳压二极管A和稳压二极管B的击穿电压均大于信号发生器发出诊断信号的电压的最大值。

7.根据权利要求1所述的电动车高压线路漏电诊断装置，其特征在于：所述的感应带材料为金属或金属合金，感应带的厚度为0.05～2.0mm，宽度为20～600mm，长度为1m～10m，缠绕的匝数为20～200匝。

8.根据权利要求7所述的电动车高压线路漏电诊断装置，其特征在于：所述的感应带为铜带。

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