CN104635123B - 对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置和方法。该装置包括：分压电阻电路、比较电路、可编程逻辑器件和单片机。可编程逻辑器件控制闭合分压电阻电路中的一条分压电阻支路，分压电阻电路的输入端连接待检测高压线束，比较电路将分压电阻电路的输出电压和设定的基准电压进行比较，根据比较结果输出高电平、低电平或者零电平；单片机根据比较电路输出的电平值类型和测量量程，以及每条分压电阻支路中的分压电阻值，计算出待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围。本发明将单片机控制和比较器输出的电平类型有效的结合为一体，实现了高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围的测量自动化和智能化。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘性能检测技术领域，尤其涉及一种对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置和方法。
背景技术
绝缘性能测试是电气设备安全要求测试中的一项重要指标，也是有效判断绝缘体是否完整以及绝缘体表面是否被污染的主要参数之一，为了判断出电气设备的绝缘性能的好坏，绝缘电阻测试是一种常用而又非常有效的方法。通过测量电气设备的绝缘电阻值可以及时检测出设备普遍受潮、局部严重受潮和贯穿性等存在的缺陷。
电动汽车的高压线束作为高压控制盒和高压用电器之间的连接桥梁，起到电能传输的作用。由于高压线束连接高压电气部件较多，引脚定义较多，所以检测高压线束电气连接是否存在绝缘问题或绝缘隐患非常有必要。
通常绝缘电阻测试就是通过仪表测量电气设备在高压作用时其中所存在的泄漏电流值，仪表将这一电流值经过计算显示为绝缘电阻值(MΩ)，从而直观的判断被测绝缘电阻的性能好坏。对于质检人员，需要了解绝缘电阻值到底是多少才能满足要求。根据实际测试情况来看，绝缘电阻值不是一个固定不变的数值，该数值随着测试仪器、测试点连接位置、温湿度环境等因素而有差异，但是绝缘电阻值差异不是特别大。从实际设计需求来看，绝缘电阻值只要满足一个范围即满足要求。
由于高压线束的有些引脚为高压互锁信号，其属于低压范围，若出现绝缘问题，会导致整车上不了高压电。因此，对电动汽车的高压线束进行绝缘性能智能检测装置非常重要。
现有技术中的一种对接插件及引脚较多的高压线束的绝缘电阻值进行测量的方法为：利用数字绝缘表或摇表(兆欧表)，采用人工测试方法对高压线束的绝缘电阻值进行检测，采用电压跟随器直接读取待检测高压线束的接插件端子的导电处的电压值，将读取的电压值经A/D(Analog/Digital,模拟/数字)转换器转换后，送给单片机处理，单片机根据电压值估算出高压线束的接插件端子的绝缘电阻值的阻值范围。
上述现有技术中的对接插件及引脚较多的高压线束的绝缘电阻值进行测量的方法的缺点为：由于随外界环境的变化，高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围的变化较大，该方法直接利用电压跟随器、A/D转换器读取待检测高压线束的接插件端子的导电处的电压值，会导致采集结果误差大，难以对高压线束的接插件端子的绝缘性能做出真实判断，不能准确地判断出高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围，测试结果判果不清晰。
发明内容
本发明的实施例提供了一种对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置和方法，以实现对电动汽车的高压线束进行有效的绝缘性能测量。
根据本发明的一个方面，提供了一种对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置，其特征在于，包括：分压电阻电路、比较电路、可编程逻辑器件和单片机，所述比较电路和所述分压电阻电路、单片机电气连接，所述可编程逻辑器件和所述分压电阻电路、单片机电气连接；
所述的可编程逻辑器件，用于根据所述单片机传输的控制指令控制所述分压电阻电路中的每个分压电阻支路中的继电器开关的关断和闭合；
所述的分压电阻电路，用于包括多条分别对应不同测量量程的分压电阻支路，在一次测量过程只闭合多条分压电阻支路中的一条分压电阻支路，所述分压电阻电路的输入端连接待检测高压线束的接插件端子的导电处，所述分压电阻支路的输出电压传输给所述比较电路；
所述的比较电路，用于将所述分压电阻电路的输出电压和设定的基准电压进行比较，根据比较结果输出高电平、低电平或者零电平；
所述的单片机，用于根据所述比较电路输出的电平值类型和所述闭合的分压电阻支路对应的测量量程，以及每条分压电阻支路中的分压电阻值，计算出所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围。
优选地，所述装置还包括：显示器，用于和所述单片机电气连接，显示所述单片机计算出的绝缘电阻的阻值范围。
优选地，所述的比较电路包括：电压跟随器、电压比较器和基准电源，所述基准电源连接所述电压比较器的正输入端，所述电压跟随器连接所述电压比较器的负输入端，所述 电压跟随器采集所述分压电阻支路的输出电压，当所述电压比较器的正输入端电压高于负输入端电压时，所述电压比较器输出为高电平；当所述电压比较器的正输入端电压低于负输入端电压时，所述电压比较器输出为低电平；当所述电压比较器的正输入端电压等于负输入端电压时，所述电压比较器输出为零电平。
优选地，所述的分压电阻电路中的每条分压电阻支路中包括串联连接的继电器开关和分压电阻。
优选地，设所述分压电阻支路的数量为N，第一条分压电阻支路对应所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的最低测量量程，第二条分压电阻支路对应第二低测量量程，第N条分压电阻支路对应最高测量量程；
所述第一条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻和第一继电器开关，所述第二条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻、第二分压电阻和第二继电器开关，依次类推，所述第N条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻和第N继电器开关。
优选地，所述的可编程逻辑器件和每条分压电阻支路中的继电器开关连接，控制每个继电器开关的关断和闭合。
优选地，所述的可编程逻辑器件包括CPLD译码电路。
根据本发明的另一个方面，提供了一种对电动汽车的高压线束进行绝缘性能检测的方法，应用于所述的装置，所述方法包括：
在一次测量过程，可编程逻辑器件根据单片机传输的控制指令控制闭合分压电阻电路中的一条分压电阻支路，所述分压电阻电路的输入端连接所述待检测高压线束的接插件端子的导电处，所述分压电阻支路的输出电压传输给比较电路；
所述比较电路将所述分压电阻电路的输出电压和设定的基准电压进行比较，根据比较结果输出高电平、低电平或者零电平；
单片机根据所述比较电路输出的电平值类型和所述闭合的分压电阻支路对应的测量量程，以及每条分压电阻支路中的分压电阻值，计算出所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围。
优选地，所述的方法包括：
设所述分压电阻支路的数量为N，第一条分压电阻支路对应所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的最低测量量程，第二条分压电阻支路对应第二低测量量程，第N条分压电阻支路对应最高测量量程；
所述第一条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻和第一继电器开关，所述第二条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻、第二分压电阻和第二继电器开关，依次类推，所述第N条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻和第N继电器开关；
所述第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻的阻值根据预先设定的各个测量量程对应的阻值范围、基准电压和所述高压线束的输入电压，通过设定的多项方程式计算得到。
优选地，所述的第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻的阻值根据预先设定的各个测量量程对应的阻值范围、基准电压和所述高压线束的输入电压，通过设定的多项方程式组计算得到，包括：
设第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻的阻值分别为R1、R2…RN，基准电压为K，输入电压为P，最低测量量程对应的阻值范围为小于Y1，第二低测量量程对应的阻值范围为大于Y1，并且小于Y2，…，最高测量量程对应的阻值范围大于Yn-1，并且小于Yn；
计算所述R1、R2…RN的多项方程式组如下：
方程1
方程2
……
方程N
优选地，所述的单片机根据所述比较电路输出的电平值类型和所述闭合的分压电阻支路对应的测量量程，以及每条分压电阻支路中的分压电阻值，计算出所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围，包括：
在测量开始前，所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送的控制命令，将所有的分压电阻支路中的继电器开关都断开；
在测量开始后，所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送的控制命令，控制所述最低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关闭合，所述最低测量量程对应的分压电阻支路闭合，当所述单片机获取所述比较器输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为小于Y1，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出零 电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于Y1，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出高电平时，进行后续测量；
所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送过来的控制命令，控制所述最低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关断开，所述最二低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关闭合；当所述单片机获取所述比较器输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为大于Y1，并且小于Y2，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于Y2；测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出高电平时，进行后续测量；
依次类推；
当所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送过来的控制命令，控制所述最高测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关闭合，其它低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关都断开；当所述单片机获取所述比较器输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为大于Yn-1，并且小于Yn，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于Yn，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出高电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值为大于Yn，测量结束。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过设置包括多条分别对应不同测量量程的分压电阻支路，并利用可编程逻辑器件根据单片机的控制指令控制每个分压电阻支路的闭合和关断，能够适用随外界环境的变化高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围的变化较大的场景，将单片机控制和比较器输出的电平类型有效的结合为一体，实现了高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围的测量自动化和智能化，可快速、准确、真实判断高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围和绝缘性能。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种待测试的高压辅助电器连接线束的接插件及内部接线示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种高压辅助电器线束的接插件端子对应连接关系示意图；
图3为本发明实施例一提供的一种高压辅助电器线束的接插件的连接关系的绝缘电阻Rx示意图；
图4为本发明实施例一提供的一种对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置的结构框图；
图5为本发明实施例二提供一种对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置的电路连接示意图，图中，分压电阻电路41、比较电路42、单片机43、显示器44和可编程逻辑器件45；
图6为本发明实施例二提供的一种图5所示的装置的具体测量方法的处理流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例一
为解决高压线束的绝缘测试的测量效率低、测试结果判定结果不清晰等问题，本发明实施例设计了基于单片机、分压电阻电路、可编程逻辑器件控制为核心的高压线束绝缘性能智能检测装置，该装置通过可编程逻辑器件控制继电器矩阵，测试时对检测点施加500V或1000V直流高电压，单片机根据采集电路中分压电阻上的电压值进行智能判断绝缘电阻值，通过LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)显示被测设备绝缘性能符合性。
本发明实施例中的高压线束可以为高压控制盒、高压辅助电器的连接线束等，下面以高压辅助电器的连接线束为例来说明本发明实施例。
本发明实施例提供的一种待测试的高压辅助电器连接线束的接插件及内部接线图如图1所示。由图1可知，按照电压等级分类，高压线束的接插件端子可分为两大类：高压正负极端子、高压互锁端子。按照电压极性分类，高压线束的接插件端子又可分为两大类：正极端子、负极端子。由图1可知，高压线束连接器存在26个引脚定义，若接插件之间存在或潜在绝缘问题，会导致电气部件无法正常工作，若不及时发现潜在绝缘问题会带来后期故障排查难的问题。
本发明实施例提供的一种高压线束的接插件端子的对应连接关系如图2所示，相对于高压接插件金属外壳或屏蔽层，J1、J2、J3、J4、J5高压接插件的13个连接关系都存在一个绝缘电阻Rx，该绝缘电阻Rx的示意图如图3所示。由图3可知，绝缘电阻测试对图3中上方接触端子和对图3中下方接插件端子测试效果一样。本发明实施例采取对图3上方的连接端子进行绝缘测试，即对J1-A、J1-B、J1-C、J1-D、J1-E、J1-F、J1-G、J1-H、J1-I、J1-1、J2-1、J3-1、J4-1进行绝缘测试。
本发明实施例提供的一种对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置的结构框图如图4所示。该装置主要包括：分压电阻电路41、比较电路42、单片机43、显示器44和可编程逻辑器件45。所述比较电路42和所述分压电阻电路41、单片机43电气连接，所述可编程逻辑器件45和所述分压电阻电路41、单片机43电气连接,显示器44和单片机43电气连接。
所述的可编程逻辑器件，用于根据所述单片机传输的控制指令控制所述分压电阻电路中的每个分压电阻支路中的继电器开关的关断和闭合；
所述的分压电阻电路，用于包括多条分别对应不同测量量程的分压电阻支路，在一次测量过程只闭合多条分压电阻支路中的一条分压电阻支路，所述分压电阻电路的输入端连接所述待检测高压线束的接插件端子的导电处，所述分压电阻支路的输出电压传输给所述比较电路；
所述的比较电路，用于将所述分压电阻电路的输出电压和设定的基准电压进行比较，根据比较结果输出高电平、低电平或者零电平；
所述的单片机，用于根据所述比较电路输出的电平值类型和所述闭合的分压电阻支路对应的测量量程，以及每条分压电阻支路中的分压电阻值，计算出所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围。
所述显示器，用于和所述单片机电气连接，显示所述单片机计算出的绝缘电阻的阻值范围。
所述的比较电路包括：电压跟随器、电压比较器和基准电源，所述基准电源连接所述电压比较器的正输入端，所述电压跟随器连接所述电压比较器的负输入端，所述电压跟随器采集所述分压电阻支路的输出电压，当所述电压比较器的正输入端电压高于负输入端电压时，所述电压比较器输出为高电平；当所述电压比较器的正输入端电压低于负输入端电压时，所述电压比较器输出为低电平；当所述电压比较器的正输入端电压等于负输入端电压时，所述电压比较器输出为零电平。
所述的分压电阻电路中的每条分压电阻支路中包括串联连接的继电器开关和分压电阻。继电器开关可以采用松下PhotoMOS继电器，其输入元件中采用LED，输出元件中采用MOSFET的光电耦合器的半导体继电器。与传统的机械型继电器最大的区别在于：PhotoMOS是一款“光电耦合器”，触点不进行机械性的开闭。因此，在触点可靠性、寿命、动作声音、动作速度、以及尺寸大小方面具有卓越的特性。
设所述分压电阻支路的数量为N，第一条分压电阻支路对应所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的最低测量量程，第二条分压电阻支路对应第二低测量量程，第N条分压电阻支路对应最高测量量程；
所述第一条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻和第一继电器开关，所述第二条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻、第二分压电阻和第二继电器开关，依次类推，所述第N条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻和第N继电器开关。
上述可编程逻辑器件可以为CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程 逻辑器件)译码电路，可编程逻辑器件和每条分压电阻支路中的继电器开关连接，控制每个继电器开关的关断和闭合。
上述显示器可以为LCD(light emitting diode，发光二极管)显示器。
设所述分压电阻支路的数量为N，第一条分压电阻支路对应所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的最低测量量程，第二条分压电阻支路对应第二低测量量程，第N条分压电阻支路对应最高测量量程；
所述第一条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻和第一继电器开关，所述第二条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻、第二分压电阻和第二继电器开关，依次类推，所述第N条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻和第N继电器开关；
所述第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻的阻值根据预先设定的各个测量量程对应的阻值范围、基准电压和所述高压线束的输入电压，通过设定的多项方程式计算得到。
设第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻的阻值分别为R1、R2…RN，基准电压为K，输入电压为P，最低测量量程对应的阻值范围为小于Y1，第二低测量量程对应的阻值范围为大于Y1，并且小于Y2，…，最高测量量程对应的阻值范围大于Yn-1，并且小于Yn；
计算所述R1、R2…RN的多项方程式组如下：
方程1
方程2
… …
方程N
在实际应用中，上述输入电压P可以为1000V或者500V，上述基准电压K可以为2.5V精密基准电源芯片。
应用上述图1所示的装置，对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的方法的处理过程包括：
在一次测量过程，可编程逻辑器件根据单片机传输的控制指令控制闭合分压电阻电路中的一条分压电阻支路，所述分压电阻电路的输入端连接所述待检测高压线束的接插件端 子的导电处，所述分压电阻支路的输出电压传输给比较电路；
所述比较电路将所述分压电阻电路的输出电压和设定的基准电压进行比较，根据比较结果输出高电平、低电平或者零电平；
单片机根据所述比较电路输出的电平值类型和所述闭合的分压电阻支路对应的测量量程，以及每条分压电阻支路中的分压电阻值，计算出所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围。
在测量开始前，所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送的控制命令，将所有的分压电阻支路中的继电器开关都断开。
在测量开始后，所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送的控制命令，控制所述最低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关闭合，所述最低测量量程对应的分压电阻支路闭合，当所述单片机获取所述比较器输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为小于Y1，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于Y1，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出高电平时，进行后续测量；
所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送过来的控制命令，控制所述最低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关断开，所述最二低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关闭合；当所述单片机获取所述比较器输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为大于Y1，并且小于Y2，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于Y2；测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出高电平时，进行后续测量；
依次类推；
当所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送过来的控制命令，控制所述最高测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关闭合，其它低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关都断开；当所述单片机获取所述比较器输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为大于Yn-1，并且小于Yn，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于Yn，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出高电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值为大于Yn，测量结束。
实施例二
以图2中J1-A和J4-B连接线束为例，该实施例提供的对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置的电路连接示意图如图5所示，其中Rx1代表被测物绝缘电阻值，其意义为J1-A和J4-B以及所连接的线束对高压接插件金属壳体或屏蔽层的相对电阻值。所有绝缘电阻测试共用一个分压电阻电路，分压电阻电路由可编程逻辑器件进行自动控制切换，分压电阻电路的输入端与高压线束的接插件金属壳体(或屏蔽层)的导电处连接，分压电阻电路的输出送比较电路，比较电路由U4(电压跟随器)、U2(电压比较器)、U3(精密基准电源)构成，利用U4高输入阻抗、低输出阻抗的特性提高电压采集精度，电压比较器结果送单片机判断处理。当电压比较器”+”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平；当电压比较器”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平。
若采用A/D读取电压值，并送单片机处理，这样会导致采集结果误差大，设计复杂，所以本发明实施例创新地提出测试过程中根据比较电压自动切换量程，并做出绝缘性能智能判断，不必考虑求解具体绝缘电阻值，且设计的绝缘测试电路考虑了绝缘电阻为零的极端状态，SN1、SN2、SN3、SN4、SN5根据绝缘情况智能切换，保证R1、R2、R3、R4、R5等产生的分压不破坏采集电路。
图5中R1、R2、R3、R4、R5构成分压电阻电路，R1取值3.63kΩ，R2取值2kΩ，R3取值22.5kΩ，R4取值100KΩ，R5取值1.125MΩ。
R1、R2、R3、R4、R5取值原理如下：
本发明实施例参考电压源U3采用2.5V精密基准电源芯片，当Rx1分别为200kΩ、1MΩ、10MΩ、50MΩ、500MΩ时，并约束此时U4“+”输入端为临界值2.5V，建立5个方程，且分别对应5种状态方程如下所示：
(1000V*R1)/(200k+(R1+R2+R3+R4+R5))＝2.5V；方程①
(1000V*(R1+R2))/(1M+(R1+R2+R3+R4+R5))＝2.5V；方程②
(1000V*(R1+R2+R3))/(10M+(R1+R2+R3+R4+R5))＝2.5V；方程③
(1000V*(R1+R2+R3+R4))/(50M+(R1+R2+R3+R4+R5))＝2.5V；方程④
(1000V*(R1+R2+R3+R4+R5))/(500M+(R1+R2+R3+R4+R5))＝2.5V；方程⑤
由方程①、②、③、④、⑤计算可得，R1＝3.63kΩ，R2＝2kΩ，R3＝22.5kΩ，R4＝100kΩ，R5＝1.125MΩ，且方程①、②、③、④、⑤分别对应SN1、SN2、SN3、SN4、SN5单独闭合状态。
SN1、SN2、SN3、SN4、SN5构成分压电阻切换继电器矩阵，用于控制采样电阻自动切换。本发明实施例中SN1、SN2、SN3、SN4、SN5选择松下AQY211系列PhotoMOS。测试前SN1、SN2、SN3、SN4、SN5均处于断开状态，相关测试端继电器闭合后，绝缘电阻Rx开始采集流程。
本发明实施例中创新提出Rx采集思路，将其分为5个量程：Rx<200kΩ、200kΩ<Rx<1MΩ、1MΩ<Rx<10MΩ、10MΩ<Rx<50MΩ、50MΩ<Rx<500MΩ。其中Rx<200kΩ代表绝缘性能为极差，高压线束中的接插件不能上高压；200kΩ<Rx<1MΩ代表绝缘性能为差；1MΩ<Rx<10MΩ代表绝缘性能为中；10MΩ<Rx<50MΩ代表绝缘性能为良；50MΩ<Rx<500MΩ代表绝缘性能为优。
图5所示的采集电路的绝缘电阻Rx采集流程图如图6所示，具体处理过程包括：
在测量开始前，所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送的控制命令，将所有的分压电阻支路中的继电器开关都断开。
在测量开始后，所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送的控制命令，控制所述最低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关闭合，即控制SN1闭合，所述最低测量量程对应的分压电阻支路闭合。当所述单片机获取所述比较器U2输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为Rx<200kΩ，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于200kΩ，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出高电平时，进行后续测量。
所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送过来的控制命令，控制所述最低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关SN1断开，所述最二低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关SN2闭合；当所述单片机获取所述比较器输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为200kΩ<Rx<1MΩ，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于1MΩ；测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出高电平时，进行后续测量。
所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送过来的控制命令，控制所述最低和第二低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关SN1、SN2断开，所述最三测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关SN3闭合；当所述单片机获取所述比较器输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为1MΩ<Rx<10MΩ，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘 电阻的阻值等于10MΩ；测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出高电平时，进行后续测量。
所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送过来的控制命令，控制所述最低、第二低和第三测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关SN1、SN2、SN3断开，所述最二高测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关SN4闭合；当所述单片机获取所述比较器输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为10MΩ<Rx<50MΩ，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于50MΩ；测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出高电平时，进行后续测量。
当所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送过来的控制命令，控制所述最高测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关SN5闭合，其它低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关都断开；当所述单片机获取所述比较器输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为50MΩ<Rx<500MΩ，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于500MΩ，测量结束；当所述单片机获取所述比较器输出高电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值为大于500MΩ，测量结束。
综上所述，本发明实施例通过设置包括多条分别对应不同测量量程的分压电阻支路，并利用可编程逻辑器件根据单片机的控制指令控制每个分压电阻支路的闭合和关断，能够适用随外界环境的变化高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围的变化较大的场景，将单片机控制和比较器输出的电平类型有效的结合为一体，实现了高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围的测量自动化和智能化，从而大大减少了质检人员的工作量，并提高了检测精度、可靠性，可快速、准确、真实判断高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围和绝缘性能，测试结果判果清晰。
本发明实施例的装置设计简单，但性能可靠性高，电子元器件少，成本低，非常实用。能做出绝缘性能智能判断，降低了手工测试带来的误差。
本发明实施例中的继电器矩阵均采用松下PhotoMOS继电器，其为输入元件中采用LED，输出元件中采用MOSFET的光电耦合器的半导体继电器。与传统的机械型继电器最大的区别在于：PhotoMOS是一款“光电耦合器”，触点不进行机械性的开闭。因此，在触点可靠性、寿命、动作声音、动作速度、以及尺寸大小方面具有卓越的特性。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程 并不一定是实施本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置，其特征在于，包括：分压电阻电路、比较电路、可编程逻辑器件和单片机，所述比较电路和所述分压电阻电路、单片机电气连接，所述可编程逻辑器件和所述分压电阻电路、单片机电气连接；
所述的可编程逻辑器件，用于根据所述单片机传输的控制指令控制所述分压电阻电路中的每个分压电阻支路中的继电器开关的关断和闭合；
所述的分压电阻电路，用于包括多条分别对应不同测量量程的分压电阻支路，在一次测量过程只闭合多条分压电阻支路中的一条分压电阻支路，所述分压电阻电路的输入端连接待检测高压线束的接插件端子的导电处，所述分压电阻支路的输出电压传输给所述比较电路；
所述的比较电路，用于将所述分压电阻电路的输出电压和设定的基准电压进行比较，根据比较结果输出高电平、低电平或者零电平；
所述的单片机，用于根据所述比较电路输出的电平值类型和所述闭合的分压电阻支路对应的测量量程，以及每条分压电阻支路中的分压电阻值，计算出所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围。
2.根据权利要求1所述的对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置，其特征在于，所述装置还包括：
显示器，用于和所述单片机电气连接，显示所述单片机计算出的绝缘电阻的阻值范围。
3.根据权利要求1所述的对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置，其特征在于，所述的比较电路包括：电压跟随器、电压比较器和基准电源，所述基准电源连接所述电压比较器的正输入端，所述电压跟随器连接所述电压比较器的负输入端，所述电压跟随器采集所述分压电阻支路的输出电压，当所述电压比较器的正输入端电压高于负输入端电压时，所述电压比较器输出为高电平；当所述电压比较器的正输入端电压低于负输入端电压时，所述电压比较器输出为低电平；当所述电压比较器的正输入端电压等于负输入端电压时，所述电压比较器输出为零电平。
4.根据权利要求1所述的对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置，其特征在于，所述的分压电阻电路中的每条分压电阻支路中包括串联连接的继电器开关和分压电阻。
5.根据权利要求4所述的对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置，其特征在于，设所述分压电阻支路的数量为N，第一条分压电阻支路对应所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的最低测量量程，第二条分压电阻支路对应第二低测量量程，第N条分压电阻支路对应最高测量量程；
所述第一条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻和第一继电器开关，所述第二条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻、第二分压电阻和第二继电器开关，依次类推，所述第N条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻和第N继电器开关。
6.根据权利要求5所述的对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置，其特征在于，所述的可编程逻辑器件和每条分压电阻支路中的继电器开关连接，控制每个继电器开关的关断和闭合。
7.根据权利要求6所述的对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的装置，其特征在于，所述的可编程逻辑器件包括CPLD译码电路。
8.一种对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的方法，其特征在于，应用于权利要求1至7所述的装置，所述方法包括：
在一次测量过程，可编程逻辑器件根据单片机传输的控制指令控制闭合分压电阻电路中的一条分压电阻支路，所述分压电阻电路的输入端连接所述待检测高压线束的接插件端子的导电处，所述分压电阻支路的输出电压传输给比较电路；
所述比较电路将所述分压电阻电路的输出电压和设定的基准电压进行比较，根据比较结果输出高电平、低电平或者零电平；
单片机根据所述比较电路输出的电平值类型和所述闭合的分压电阻支路对应的测量量程，以及每条分压电阻支路中的分压电阻值，计算出所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围。
9.根据权利要求8所述的对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的方法，其特征在于，所述的方法包括：
设所述分压电阻支路的数量为N，第一条分压电阻支路对应所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的最低测量量程，第二条分压电阻支路对应第二低测量量程，第N条分压电阻支路对应最高测量量程；
所述第一条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻和第一继电器开关，所述第二条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻、第二分压电阻和第二继电器开关，依次类推，所述第N条分压电阻支路中包括串联连接的第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻和第N继电器开关；
所述第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻的阻值根据预先设定的各个测量量程对应的阻值范围、基准电压和所述高压线束的输入电压，通过设定的多项方程式计算得到。
10.根据权利要求9所述的对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的方法，其特征在于，所述的第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻的阻值根据预先设定的各个测量量程对应的阻值范围、基准电压和所述高压线束的输入电压，通过设定的多项方程式组计算得到，包括：
设第一分压电阻、第二分压电阻…第N分压电阻的阻值分别为R1、R2…RN，基准电压为K，输入电压为P，最低测量量程对应的阻值范围为小于Y1，第二低测量量程对应的阻值范围为大于Y1，并且小于Y2，…，最高测量量程对应的阻值范围大于Yn-1，并且小于Yn；
计算所述R1、R2…RN的多项方程式组如下：
……
11.根据权利要求10所述的对电动汽车的高压线束的绝缘性能进行测量的方法，其特征在于，所述的单片机根据所述比较电路输出的电平值类型和所述闭合的分压电阻支路对应的测量量程，以及每条分压电阻支路中的分压电阻值，计算出所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围，包括：
在测量开始前，所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送的控制命令，将所有的分压电阻支路中的继电器开关都断开；
在测量开始后，所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送的控制命令，控制所述最低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关闭合，所述最低测量量程对应的分压电阻支路闭合，当所述单片机获取所述比较电路输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为小于Y1，测量结束；当所述单片机获取所述比较电路输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于Y1，测量结束；当所述单片机获取所述比较电路输出高电平时，进行后续测量；
所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送过来的控制命令，控制所述最低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关断开，最二低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关闭合；当所述单片机获取所述比较电路输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为大于Y1，并且小于Y2，测量结束；当所述单片机获取所述比较电路输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于Y2；测量结束；当所述单片机获取所述比较电路输出高电平时，进行后续测量；
依次类推；
当所述可编程逻辑器件根据所述单片机发送过来的控制命令，控制所述最高测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关闭合，其它低测量量程对应的分压电阻支路中的继电器开关都断开；当所述单片机获取所述比较电路输出低电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值范围为大于Yn-1，并且小于Yn，测量结束；当所述单片机获取所述比较电路输出零电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值等于Yn，测量结束；当所述单片机获取所述比较电路输出高电平时，则判断所述待检测高压线束的接插件端子的绝缘电阻的阻值为大于Yn，测量结束。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20170929 Termination date: 20211223 |