CN103823112A - 一种高压电路绝缘电阻检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电路诊断技术领域，具体涉及一种高压电路绝缘电阻检测装置。该检测装置包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一开关、第二开关、感应带和诊断电路，所述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检测装置及其检测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

一种高压电路绝缘电阻检测装置

技术领域

本发明属于电路诊断技术领域，具体涉及一种高压电路绝缘电阻检测装置。

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。

现有的检测高压电路绝缘电阻有两种检测方法，分别为交流法和非绝缘直流法，所述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

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种高压电路绝缘电阻检测装置。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种高压电路绝缘电阻检测装置，所述检测装置包括：第一电阻1、第二电阻2、第三电阻3、第四电阻4、第一开关16、第二开关17、感应带14以及诊断电路22；

待检测的高压线路的正负极之间设置有高压电路负载15，所述第一电阻1和第二电阻2串联在高压线路的正负极之间，与高压电路负载15形成并联电路；所述高压电路负载15两端分别设置所述第一开关16及第二开关17，所述第一开关16及第二开关17用于控制高压电路负载15与高压线路正负极之间的接通和断开；所述第一电阻1和第二电阻2之间接地，且第一电阻1和第二电阻2阻值相等；

所述感应带14缠绕于第一开关1和第二开关2之间的高压线路上，高压电路负载15不被感应带14缠绕包裹上，并在记作感应带A端1401的感应带一端与第一开关16之间设置所述第三电阻3，在记作感应带B端1402的感应带另一端与第二开关17之间设置所述第四电阻4；

所述感应带A端1401与第三电阻3之间设置有第一节点18，所述感应带B端1402与第四电阻4之间设置有第二节点19；

所述诊断电路22包括：诊断信号发生电路23、诊断信号接收电路24以及监测单元12；其中，所述诊断信号发生电路23设置于第一节点18和地之间，所述诊断信号接收电路24设置于第二节点19和地之间，监测单元12设置于诊断信号接收电路24和车载显示器之间。

其中，所述诊断信号发生电路23包括：第五电阻5及信号发生器13，所述第五电阻5和信号发生器13顺次连接在第一节点18与地之间，用于发出诊断信号。

其中，所述诊断信号接收电路24包括：第六电阻6、第七电阻7、第八电阻8、第一稳压二极管9、第二稳压二极管10以及信号接收器11；

所述信号接收器11上设置有接地端、信号输入端、信号输出端和外接电源端四个端口；所述信号输入端接地；所述第二节点19与信号接收器11的信号输入端之间设置所述第六电阻6，所述第六电阻6与信号接收器11的信号输入端之间设置有第三节点20和第四节点21；所述第三节点20与地之间设置所述第八电阻8，所述第三节点20与信号接收器11的外接电源端之间设置所述第七电阻7，且第七电阻7和第八电阻8的阻值相等；所述第四节点21与地之间设置所述第二稳压二极管10，所述第四节点21与信号接收器11的外接电源端之间设置所述第一稳压二极管9；所述信号接收器11的信号输出端与监测单元12相连接。

其中，所述信号发生器13和监测单元12均通过外接电源供电。

其中，所述信号接收器11通过外接电源供电。

其中，所述第一电阻1、第二电阻2、第三电阻3、第四电阻4及第五电阻5的阻值范围为100KΩ～1000KΩ。

其中，所述第六电阻6、第七电阻7以及第八电阻8的阻值范围为100KΩ～1000KΩ。

其中，所述第一稳压二极管9和第二稳压二极管10的型号相同，均为IN4728～IN4757之间的任意一个型号，且第一稳压二极管9和第二稳压二极管10的击穿电压均大于信号发生器13发出的诊断信号的电压最大值。

其中，所述感应带14的材料为金属或金属合金，其厚度范围为0.05mm～2.0mm，宽度范围为20mm～600mm，长度范围为1m～10m，缠绕的匝数范围为20匝～200匝。

其中，所述感应带14为铜带。

（三）有益效果

本发明技术方案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。

与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：

（1）本发明的高压电路绝缘电阻检测装置，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）本发明的高压电路绝缘电阻检测装置结构简单，并且采用非接触式检测方法，对检测的高压线路对象不会产生影响。

附图说明

图1为本发明提供的高压电路绝缘电阻检测装置的结构原理图。

图2为本发明技术方案中信号发生器发出诊断信号的波形图。

图3为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。

图4为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。

图5为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。

图6为检测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为感应带断开时信号接收器接收到的诊断信号的波形图。

图8为检测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。

其中，

1-第一电阻；2-第二电阻；3-第三电阻；4-第四电阻；5-第五电阻；

6-第六电阻；7-第七电阻；8-第八电阻；9-第一稳压二极管；

10-第二稳压二极管；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-第一开关；

17-第二开关；18-第一节点；19-第二节点；20-第三节点；

21-第四节点；22-诊断电路；23-诊断信号发生电路；

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

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决现有技术的问题，本发明提供一种高压电路绝缘电阻检测装置，如图1所示，所述检测装置用于电动车上高压线路的漏电诊断，其包括：第一电阻1、第二电阻2、第三电阻3、第四电阻4、第一开关16、第二开关17、感应带14以及诊断电路22；

待检测的高压线路的正负极之间设置有高压电路负载15，所述第一电阻1和第二电阻2串联在高压线路的正负极之间，与高压电路负载15形成并联电路；所述高压电路负载15两端分别设置所述第一开关16及第二开关17，所述第一开关16及第二开关17用于控制高压电路负载15与高压线路正负极之间的接通和断开；所述第一电阻1和第二电阻2之间接地，且第一电阻1和第二电阻2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；第一电阻1和B2均选用大电阻，避免第一电阻1和第二电阻2分流对诊断测试产生影响。

所述感应带14缠绕于第一开关1和第二开关2之间的高压线路的外部上，高压电路负载15不被感应带14缠绕包裹上，并在记作感应带A端1401的感应带一端与第一开关16之间设置所述第三电阻3，在记作感应带B端1402的感应带另一端与第二开关17之间设置所述第四电阻4；

所述感应带A端1401与第三电阻3之间设置有第一节点18，所述感应带B端1402与第四电阻4之间设置有第二节点19；

所述感应带14的材料选择感应性能较好工业常用的带材，优选为金属或金属合金，更优选为铜带，其厚度范围为0.05mm～2.0mm，宽度范围为20mm～600mm，长度范围为1m～10m，缠绕的匝数范围为20匝～200匝。

所述诊断电路22包括：诊断信号发生电路23、诊断信号接收电路24以及监测单元12；其中，所述诊断信号发生电路23设置于第一节点18和地之间，所述诊断信号接收电路24设置于第二节点19和地之间，监测单元12设置于诊断信号接收电路24和车载显示器之间。

其中，所述诊断信号发生电路23包括：第五电阻5及信号发生器13，所述第五电阻5和信号发生器13顺次连接在第一节点18与地之间，用于发出诊断信号。

其中，所述诊断信号接收电路24包括：第六电阻6、第七电阻7、第八电阻8、第一稳压二极管9、第二稳压二极管10以及信号接收器11；

所述信号接收器11上设置有接地端、信号输入端、信号输出端和外接电源端四个端口；所述信号输入端接地；所述第二节点19与信号接收器11的信号输入端之间设置所述第六电阻6，所述第六电阻6与信号接收器11的信号输入端之间设置有第三节点20和第四节点21；所述第三节点20与地之间设置所述第八电阻8，所述第三节点20与信号接收器11的外接电源端之间设置所述第七电阻7，且第七电阻7和第八电阻8的阻值相等；所述第四节点21与地之间设置所述第二稳压二极管10，所述第四节点21与信号接收器11的外接电源端之间设置所述第一稳压二极管9；所述信号接收器11的信号输出端与监测单元12相连接。

所述信号接收器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。

其中，所述信号发生器13、信号接收器11和监测单元12均通过外接电源供电。

其中，所述第一稳压二极管9和第二稳压二极管10的型号相同，均为常用的稳压二极管，优选IN4728～IN4757之间的型号，且第一稳压二极管9和第二稳压二极管10的击穿电压均大于信号发生器13发出的诊断信号的电压最大值。所述第一稳压二极管9和第二稳压二极管10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。

其中，所述第一电阻1、第二电阻2、第三电阻3、第四电阻4第五电阻5、第六电阻6、第七电阻7以及第八电阻8的阻值范围为100KΩ～1000KΩ。

当需要诊断高压线路的漏电情况时，首先将第一开关16和第二开关17闭合，使高压线路连通，控制信号发生器13发出一定波形的诊断信号，诊断信号经过感应带14缠绕的高压线路部分后，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。

下面结合本发明优选实施例来详细说明本发明技术方案。

实施例

本实施例提出的一种高压电路绝缘电阻检测装置中，第一电阻1、第二电阻2、第三电阻3和第四电阻4均为660kΩ的电阻，第五电阻5、第六电阻6、第七电阻7和第八电阻8均为100kΩ的电阻。所述第一稳压二极管9和第二稳压二极管10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。

将第一开关16和第二开关17接合，使检测装置中的诊断电路22与高压线路连通，如图2所示，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，信号接收器11接收到的诊断信号情况如下：

（1）如图3所示，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。

（2）如图4所示，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；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）如图5所示，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；从图5中可以看出信号高、低电压差变小，这是因为感应带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）如图6所示，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，该5.1V为所述第一稳压二极管9和第二稳压二极管10的击穿电压，说明诊断电路22对高压线路的正极短路；这是因为诊断电路22对高压线路正极短路时，高压电直接加在稳压电路上，第二稳压二极管10击穿工作，将电压稳定在+5.1V。

（5）如图7所示，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，则说明感应带14断开。

（6）如图8所示，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减去第一稳压二极管9或第二稳压二极管10的击穿电压5.1V，说明诊断电路22对高压线路负极短路，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，第一稳压二极管9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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高压电路绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述诊断装置包括：第一电阻（1）、第二电阻（2）、第三电阻（3）、第四电阻（4）、第一开关（16）、第二开关（17）、感应带（14）以及诊断电路（22）；

待检测的高压线路的正负极之间设置有高压电路负载（15），所述第一电阻（1）和第二电阻（2）串联在高压线路的正负极之间，与高压电路负载（15）形成并联电路；所述高压电路负载（15）两端分别设置所述第一开关（16）及第二开关（17），所述第一开关（16）及第二开关（17）用于控制高压电路负载（15）与高压线路正负极之间的接通和断开；所述第一电阻（1）和第二电阻（2）之间接地，且第一电阻（1）和第二电阻（2）阻值相等；

所述感应带（14）缠绕于第一开关（1）和第二开关（2）之间的高压线路上，高压电路负载（15）不被感应带（14）缠绕包裹上，并在记作感应带A端（1401）的感应带一端与第一开关（16）之间设置所述第三电阻（3），在记作感应带B端（1402）的感应带另一端与第二开关（17）之间设置所述第四电阻（4）；

所述感应带A端（1401）与第三电阻（3）之间设置有第一节点（18），所述感应带B端（1402）与第四电阻（4）之间设置有第二节点（19）；

所述诊断电路（22）包括：诊断信号发生电路（23）、诊断信号接收电路（24）以及监测单元（12）；其中，所述诊断信号发生电路（23）设置于第一节点（18）和地之间，所述诊断信号接收电路（24）设置于第二节点（19）和地之间，监测单元（12）设置于诊断信号接收电路（24）和车载显示器之间。

2.如权利要求1所述的高压电路绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述诊断信号发生电路（23）包括：第五电阻（5）及信号发生器（13），所述第五电阻（5）和信号发生器（13）顺次连接在第一节点（18）与地之间，用于发出诊断信号。

3.如权利要求1所述的高压电路绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述诊断信号接收电路（24）包括：第六电阻（6）、第七电阻（7）、第八电阻（8）、第一稳压二极管（9）、第二稳压二极管（10）以及信号接收器（11）；

所述信号接收器（11）上设置有接地端、信号输入端、信号输出端和外接电源端四个端口；所述信号输入端接地；所述第二节点（19）与信号接收器（11）的信号输入端之间设置所述第六电阻（6），所述第六电阻（6）与信号接收器（11）的信号输入端之间设置有第三节点（20）和第四节点（21）；所述第三节点（20）与地之间设置所述第八电阻（8），所述第三节点（20）与信号接收器（11）的外接电源端之间设置所述第七电阻（7），且第七电阻（7）和第八电阻（8）的阻值相等；所述第四节点（21）与地之间设置所述第二稳压二极管（10），所述第四节点（21）与信号接收器（11）的外接电源端之间设置所述第一稳压二极管（9）；所述信号接收器（11）的信号输出端与监测单元（12）相连接。

4.如权利要求2所述的高压电路绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述信号发生器（13）和监测单元（12）均通过外接电源供电。

5.如权利要求3所述的高压电路绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述信号接收器（11）通过外接电源供电。

6.如权利要求2所述的高压电路绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述第一电阻（1）、第二电阻（2）、第三电阻（3）、第四电阻（4）及第五电阻（5）的阻值范围为100KΩ～1000KΩ。

7.如权利要求3所述的高压电路绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述第六电阻（6）、第七电阻（7）以及第八电阻（8）的阻值范围为100KΩ～1000KΩ。

8.如权利要求3所述的高压电路绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述第一稳压二极管（9）和第二稳压二极管（10）的型号相同，均为IN4728～IN4757之间的任意一个型号，且第一稳压二极管（9）和第二稳压二极管（10）的击穿电压均大于信号发生器（13）发出的诊断信号的电压最大值。

9.如权利要求1所述的高压电路绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述感应带（14）的材料为金属或金属合金，其厚度范围为0.05mm～2.0mm，宽度范围为20mm～600mm，长度范围为1m～10m，缠绕的匝数范围为20匝～200匝。

10.如权利要求1所述的高压电路绝缘电阻检测装置，其特征在于，所述感应带（14）为铜带。

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