CN107607785B - 一种绝缘介质电阻值检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘介质电阻值检测电路，用于检测被测电路中高压电源正负极和接地设备之间第一绝缘介质的电阻值以及第二绝缘介质的电阻值，本发明提供的绝缘介质电阻值检测电路通过电压检测电路在两个所述高压低频激励电压下分别测量出第一检测点、第二检测点、第三检测点和高压低频激励电压的电压值，然后控制电路依据测量出的电压值以及绝缘检测电阻网络的检测电阻值计算出第一绝缘介质的电阻值和第二绝缘介质的电阻值，通过本发明可以准确检测绝缘介质的电阻值，通过绝缘介质的电阻值来准确反应绝缘介质的绝缘性能，当绝缘性能较低时，及时给出提醒或切断电源以保证电动汽车高低压用电器正常工作以及确保驾乘人员的人身安全。

Description

一种绝缘介质电阻值检测电路

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种绝缘介质电阻值检测电路，用于检测电动汽车中的高压电池包正负极与车体外壳之间的绝缘电阻值和用于检测电动汽车控制器测试设备中的高压电源正负极和接地设备之间的绝缘电阻值。

背景技术

电动汽车中的高压电池包与车体外壳之间没有直接的电气连接，即高压电池包的正负极与车体外壳之间是绝缘的。由于电缆等绝缘介质老化或受潮湿环境等因素影响都会导致高压电池包正负极和车体外壳之间的绝缘性能下降，使得高压电池包正极或负极通过老化的绝缘介质和车体外壳之间构成回路，进而车体外壳电位上升，影响高低压用电器正常工作以及危机驾乘人员的人身安全；若绝缘性能继续下降时，高压电池包中的能量将会通过热的方式来释放，若未及时进行提醒或电源切断，严重时会引起火灾。一般电动汽车高压电池包的电压都在300V以上，因此，较高的工作电压对高压电池包和车体外壳之间的绝缘性能提出了更高的要求。另外，随着电动汽车的发展，电动汽车厂商需要一种与电动汽车高压环境相同的设备来测试电动汽车控制器。在对电动汽车控制器的测试阶段，电动汽车控制器测试设备中的高压电源和接地设备之间布置有绝缘介质，该绝缘介质由于老化或受潮湿环境影响时，会对测试结果的准确性以及安全性带来负面的影响。

对于电动汽车中高压电池包与车体外壳之间以及电动汽车控制器测试设备中高压电源和接地设备之间的绝缘性能可以通过绝缘介质的电阻值来反应，电阻值越大说明绝缘性能越好。

目前上述绝缘介质的电阻值的检测方法为母线端电压法和高频信号注入法，但是，母线端电压法无法响应电池内部对地短接故障；而高频信号注入法容易受系统寄生电容的干扰，测得电阻值实际为阻抗，不易标定告警点，可靠性低。

基于以上原因，如何准确检测电动汽车中高压电池包正负极和车体外壳之间绝缘介质的电阻值以及电动汽车控制器测试设备中高压电源正负极和接地设备之间绝缘介质的电阻值，通过电阻值来准确反应绝缘介质的绝缘性能，当电阻值下降到预设标定值，及时给出提醒或切断电源以保证电动汽车高低压用电器正常工作以及确保驾乘人员的人身安全，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种绝缘介质电阻值检测电路，以准确检测绝缘介质的电阻值，通过电阻值来准确反应绝缘介质的绝缘性能，当绝缘性能较低时，及时给出提醒或切断电源以保证电动汽车高低压用电器正常工作以及确保驾乘人员的人身安全。

为达到上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种绝缘介质电阻值检测电路，用于检测被测电路中高压电源正极和接地设备之间第一绝缘介质的电阻值以及所述被测电路中高压电源负极和所述接地设备之间第二绝缘介质的电阻值，所述绝缘介质电阻值检测电路包括：绝缘检测电阻网络、电压检测电路、控制电路、升压电路、激励信号发生电路和对外接口电路，其中：

所述绝缘检测电阻网络包括：第一继电器、第二继电器、第一检测电阻、第二检测电阻、第三检测电阻、第四检测电阻、第五检测电阻和系统地，其中：所述第一继电器的两端分别与所述高压电源正极和所述第一检测电阻的一端相连，所述第二继电器的两端分别与所述高压电源负极和所述第二检测电阻的一端相连，所述第三检测电阻的两端分别与所述第一检测电阻的另一端和所述第五检测电阻的一端相连，所述第四检测电阻的两端分别与所述第二检测电阻的另一端和所述第五检测电阻的一端相连，所述第五检测电阻的另一端与所述系统地连接；所述第一检测电阻和所述第三检测电阻之间设置有第一检测点，所述第二检测电阻和所述第四检测电阻之间设置有第二检测点，所述第四检测电阻和所述第五检测电阻之间设置有第三检测点；

所述电压检测电路的第一输入端与所述第一检测点相连，所述电压检测电路的第二输入端与所述第二检测点相连，所述电压检测电路的第三输入端与所述第三检测点相连，所述电压检测电路的第四输入端同时与所述激励信号发生电路和所述接地设备相连；

所述控制电路包括第一控制端、第二控制端、第三控制端和第四控制端；

所述控制电路的第一控制端与所述激励信号发生电路的第一输入端相连，所述控制电路的第二控制端与所述电压检测电路的控制端相连，所述控制电路的第三控制端与所述电压检测电路的输出端相连，所述控制电路的第四控制端与所述对外接口电路相连；

所述升压电路与所述激励信号发生电路的第二输入端相连，所述激励信号发生电路的两个输出端分别与所述接地设备和所述系统地相连；

当所述绝缘介质电阻值检测电路上电后，所述第一继电器和所述第二继电器吸合，所述第一绝缘介质和所述第二绝缘介质接入所述绝缘检测电阻网络，当所述控制电路的第四控制端接收到所述对外接口电路输入的使能信号时，所述控制电路控制执行如下步骤：

所述控制电路通过所述控制电路的第一控制端向所述激励电压发生电路发送第一控制信号，以使所述激励电压发生电路根据所述升压电路提供的初始激励电压产生两个高压低频激励电压并将产生的两个所述高压低频激励电压在不同时间注入到所述接地设备和所述系统地之间；

所述控制电路通过所述控制电路的第二控制端向所述电压检测电路发送第二控制信号，以使所述电压检测电路在两个所述高压低频激励电压下分别测量出所述第一检测点、所述第二检测点、所述第三检测点和所述高压低频激励电压的电压值并通过所述电压检测电路的输出端发送给所述控制电路；

所述控制电路根据所述第一检测电阻、所述第二检测电阻、所述第三检测电阻、所述第四检测电阻和所述第五检测电阻的电阻值，以及所述控制电路的第三控制端接收到的两个所述高压低频激励电压下所述第一检测点、所述第二检测点、所述第三检测点、以及所述高压低频激励电压的电压值计算出所述第一绝缘介质的电阻值和所述第二绝缘介质的电阻值。

优选的，所述电压检测电路包括：信号选择电路、量程选择电路、阻抗变换电路和电压测量电路，其中，所述电压检测电路的控制端包括两个端口，所述控制电路的第二控制端包括两个端口，所述第二控制信号包括测量控制信号和量程控制信号；

所述信号选择电路的四个输入端分别作为所述电压检测电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端，所述信号选择电路的控制端作为所述电压检测电路的控制端的一个端口，所述信号选择电路的控制端与所述控制电路的第二控制端的一个端口相连；

所述信号选择电路的输出端与所述量程选择电路的输入端相连，所述量程选择电路的控制端作为所述电压检测电路的控制端的另一个端口，所述量程选择电路的控制端与所述控制电路的第二控制端的另一个端口相连；

所述量程选择电路的输出端与所述阻抗变换电路的输入端相连，所述阻抗变换电路的输出端与所述电压测量电路的输入端相连，所述电压测量电路的输出端作为所述电压检测电路的输出端，所述电压测量电路的输出端与所述控制电路的第三控制端相连；

所述控制电路通过所述控制电路的第二控制端向所述电压检测电路发送第二控制信号，以使所述电压检测电路在两个所述高压低频激励电压下分别测量出所述第一检测点、所述第二检测点、所述第三检测点和所述高压低频激励电压的电压值并通过所述电压检测电路的输出端发送给所述控制电路，包括：

所述控制电路通过所述控制电路的第二控制端的一个端口向所述信号选择电路发送所述测量控制信号，控制所述信号选择电路和所述量程选择电路的信号映射关系，以控制所述信号选择电路选择所述高压低频激励电压、所述第一检测点、所述第二检测点以及所述第三检测点的电压测量次序，并将所述信号选择电路按照所述电压测量次序输出的电压依次映射到所述量程选择电路；

所述控制电路通过所述控制电路的第二控制端的另一个端口向所述量程选择电路发送所述量程控制信号，以控制所述量程选择电路为所述信号选择电路输出的电压选择合适的量程，将所述信号选择电路输出的电压进行比值变换，将比值变换后的电压输出给所述阻抗变换电路；

所述阻抗变换电路将所述量程选择电路输出的比值变换后的电压进行阻抗变换，以使所述阻抗变换电路的输入电压和输出电压相等；

所述电压测量电路用于测量所述阻抗变换电路输出的阻抗变换后的电压，将阻抗变换后的电压转换为数字电压信号输入至所述控制电路。

优选的，还包括：隔离电路，所述隔离电路包括：第一隔离电路、第二隔离电路和第三隔离电路，其中：

所述第一隔离电路分别与所述控制电路的第二控制端和所述电压检测电路的控制端相连；

所述第二隔离电路分别与所述控制电路的第三控制端和所述电压检测电路的输出端相连；

所述第三隔离电路分别与所述控制电路的第一控制端和所述激励信号发生电路的第一输入端相连。

优选的，所述隔离电路包括隔离芯片和外围隔离电路。

优选的，所述隔离芯片为光耦隔离芯片或磁隔离芯片。

优选的，所述控制电路包括控制器和外围控制电路。

优选的，所述控制器为单片机、FPGA或DSP。

优选的，所述控制电路还用于比较所述第一绝缘介质的电阻值与所述第二绝缘介质的电阻值的大小关系，并将较小的电阻值通过所述对外接口电路输出给上位机。

优选的，所述控制电路还用于根据所述较小的电阻值确定出绝缘等级，根据所述绝缘等级确定出报警信号，并将所述报警信号通过所述对外接口电路输出给报警装置。

优选的，所述控制电路还用于根据所述绝缘等级生成电源切断信号，并将所述电源切断信号通过所述对外接口电路输出给所述被测电路中的控制器，以切断所述被测电路中的高压电源。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种绝缘介质电阻值检测电路，用于检测被测电路中高压电源正极和接地设备之间第一绝缘介质的电阻值以及被测电路中高压电源负极和接地设备之间第二绝缘介质的电阻值，所述绝缘介质电阻值检测电路包括：绝缘检测电阻网络、电压检测电路、控制电路、升压电路、激励信号发生电路和对外接口电路，本发明提供的绝缘介质电阻值检测电路通过电压检测电路在两个所述高压低频激励电压下分别测量出第一检测点、第二检测点、第三检测点和高压低频激励电压的电压值，然后控制电路依据测量出的电压值以及绝缘检测电阻网络的检测电阻值计算出第一绝缘介质的电阻值和第二绝缘介质的电阻值。通过本发明可以准确检测绝缘介质的电阻值，通过绝缘介质的电阻值来准确反应绝缘介质的绝缘性能，当绝缘性能较低时，及时给出提醒或切断电源以保证电动汽车高低压用电器正常工作以及确保驾乘人员的人身安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种绝缘介质电阻值检测电路示意图；

图2为本发明实施例提供的另外一种绝缘介质电阻值检测电路示意图；

图3为本发明实施例提供的另外一种绝缘介质电阻值检测电路示意图；

图4为本发明实施例提供的另外一种绝缘介质电阻值检测电路示意图；

图5为本发明实施例提供的另外一种绝缘介质电阻值检测电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1，图1为本发明实施例提供的一种绝缘介质电阻值检测电路示意图。如图1所示，本发明实施例提供了一种绝缘介质电阻值检测电路，用于检测被测电路1中高压电源正极和接地设备之间第一绝缘介质的电阻值RP以及被测电路1中高压电源负极和接地设备之间第二绝缘介质的电阻值RN，该绝缘介质电阻值检测电路具体包括：绝缘检测电阻网络2、电压检测电路3、控制电路4、对外接口电路5、激励信号发生电路6和升压电路7，其中：

如图1中所示，图1中的虚线框2为绝缘检测电阻网络，虚线框1为被测电路。在被测电路1为电动汽车中的高压电池包和车体外壳之间的电路时，图1中的接地设备为车体外壳，高压电源为高压电池包，RP表示高压电池包的正极与车体外壳之间的绝缘介质的电阻值，RN表示高压电池包的负极与车体外壳之间的绝缘介质的电阻值。在被测电路1为电动汽车控制器测试设备中高压电源和接地设备之间的电路时，RP表示高压电源的正极与接地设备之间的绝缘介质的电阻值，RN表示高压电源的负极与接地设备之间的绝缘介质的电阻值。

如图1所示，绝缘检测电阻网络2包括：第一继电器S1、第二继电器S2、第一检测电阻R1、第二检测电阻R2、第三检测电阻R3、第四检测电阻R4、第五检测电阻R5和系统地。其中：第一继电器S1的两端分别与高压电源正极和第一检测电阻R1的一端相连，第二继电器S2的两端分别与高压电源负极和第二检测电阻R2的一端相连，第三检测电阻R3的两端分别与第一检测电阻R1的另一端和第五检测电阻R5的一端相连，第四检测电阻R4的两端分别与第二检测电阻R2的另一端和第五检测电阻R5的一端相连，第五检测电阻R5的另一端与系统地连接。第一检测电阻R1和第三检测电阻R3之间设置有第一检测点A，第二检测电阻R2和第四检测电阻R4之间设置有第二检测点B，第四检测电阻R4和第五检测电阻R5之间设置有第三检测点C。

电压检测电路3的第一输入端与第一检测点A相连，电压检测电路3的第二输入端与第二检测点B相连，电压检测电路3的第三输入端与第三检测点C相连，电压检测电路3的第四输入端同时与激励信号发生电路6和接地设备相连。

控制电路4包括第一控制端、第二控制端、第三控制端和第四控制端。控制电路4的第一控制端与激励信号发生电路6的第一输入端相连，控制电路4的第二控制端与电压检测电路3的控制端相连，控制电路4的第三控制端与电压检测电路3的输出端相连，控制电路4的第四控制端与对外接口电路5相连。

升压电路7与激励信号发生电路6的第二输入端相连，激励信号发生电路6的两个输出端分别与接地设备和系统地相连。

当绝缘介质电阻值检测电路上电后，第一继电器S1和第二继电器S2吸合，第一绝缘介质和第二绝缘介质接入绝缘检测电阻网络2。当控制电路4的第四控制端接收到对外接口电路5输入的使能信号时，控制电路4控制执行如下步骤：

控制电路4通过控制电路4的第一控制端向激励电压发生电路6发送第一控制信号，以使激励电压发生电路6根据升压电路7提供的初始激励电压产生两个高压低频激励电压并将产生的两个高压低频激励电压在不同时间注入到接地设备和系统地之间。

控制电路4通过控制电路4的第二控制端向电压检测电路3发送第二控制信号，以使电压检测电路3在两个高压低频激励电压下分别测量出第一检测点A、第二检测点B、第三检测点C和高压低频激励电压的电压值并通过电压检测电路3的输出端发送给控制电路4。其中，第一检测点A的电压值由电压检测电路的第一输入端测量、第二检测点B的电压值由电压检测电路的第二输入端测量、第三检测点C的电压值由电压检测电路的第三输入端测量，高压低频激励电压的电压值由电压检测电路的第四输入端测量。

控制电路4根据第一检测电阻R1、第二检测电阻R2、第三检测电阻R3、第四检测电阻R4和第五检测电阻R5的电阻值，以及控制电路4的第三控制端接收到的两个高压低频激励电压下第一检测点A、第二检测点B、第三检测点C以及高压低频激励电压的电压值计算出第一绝缘介质的电阻值RP和第二绝缘介质的电阻值RN。

本发明公开了一种绝缘介质电阻值检测电路，用于检测被测电路中高压电源正极和接地设备之间第一绝缘介质的电阻值以及被测电路中高压电源负极和接地设备之间第二绝缘介质的电阻值，所述绝缘介质电阻值检测电路包括：绝缘检测电阻网络、电压检测电路、控制电路、升压电路、激励信号发生电路和对外接口电路，本发明提供的绝缘介质电阻值检测电路通过电压检测电路在两个所述高压低频激励电压下分别测量出第一检测点、第二检测点、第三检测点和高压低频激励电压的电压值，然后控制电路依据测量出的电压值以及绝缘检测电阻网络的检测电阻值计算出第一绝缘介质的电阻值和第二绝缘介质的电阻值。

为使读者更好地理解本发明，下面通过另外几个实施例对本发明实施例提供的绝缘介质电阻值检测电路做进一步的说明。

请参阅附图2，图2为本发明实施例提供的另外一种绝缘介质电阻值检测电路示意图。如图2所示，在图1的基础上，其中，电压检测电路3包括：信号选择电路8、量程选择电路9、阻抗变换电路10和电压测量电路11。其中，电压检测电路3的控制端包括两个端口，控制电路4的第二控制端包括两个端口，第二控制信号包括测量控制信号和量程控制信号。

如图2所示，信号选择电路8的四个输入端分别作为电压检测电路3的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端；信号选择电路8的控制端作为电压检测电路3的控制端的一个端口，信号选择电路8的控制端与控制电路4的第二控制端的一个端口相连；信号选择电路8的输出端与量程选择电路9的输入端相连。量程选择电路9的控制端作为电压检测电路3的控制端的另一个端口，量程选择电路9的控制端与控制电路4的第二控制端的另一个端口相连；量程选择电路9的输出端与阻抗变换电路10的输入端相连。阻抗变换电路10的输出端与电压测量电路11的输入端相连。电压测量电路11的输出端作为电压检测电路3的输出端，电压测量电路11的输出端与控制电路4的第三控制端相连。

在图2所示绝缘介质电阻值检测电路的具体结构示意图的情形下，控制电路4通过控制电路4的第二控制端向电压检测电路3发送第二控制信号，以使电压检测电路3在两个高压低频激励电压下分别测量出第一检测点A、第二检测点B、第三检测点C和高压低频激励电压的电压值并通过电压检测电路3的输出端发送给控制电路4，包括：

在每个高压低频激励电压下，控制电路4通过控制电路4的第二控制端的一个端口向信号选择电路8发送测量控制信号，控制信号选择电路8和量程选择电路9的信号映射关系，以控制信号选择电路8选择高压低频激励电压、第一检测点A、第二检测点B以及第三检测点C的电压测量次序，并将信号选择电路按照电压测量次序输出的电压依次映射到量程选择电路9；控制电路4通过控制电路4的第二控制端的另一个端口向量程选择电路9发送量程控制信号，以控制量程选择电路9为信号选择电路8输出的电压选择合适的量程，将信号选择电路8输出的电压进行比值变换，将比值变换后的电压输出给阻抗变换电路10；阻抗变换电路10将量程选择电路9输出的比值变换后的电压进行阻抗变换，以使阻抗变换电路10的输入电压和输出电压相等；电压测量电路11用于测量阻抗变换电路10输出的阻抗变换后的电压，将阻抗变换后的电压转换为数字电压信号输入至控制电路4。

具体的，如图2所示，信号选择电路8与绝缘检测电阻网络2的第一检测点A、第二检测点B以及第三检测点C相连，信号选择电路8还与量程选择电路9、控制电路4、接地设备以及激励信号发生电路6相连。控制电路4控制信号选择电路8与量程选择电路9的信号映射关系，以控制信号选择电路8选择高压低频激励电压、第一检测点A、第二检测点B以及第三检测点C的电压测量次序，并将信号选择电路8按照所选择的电压测量次序输出的电压依次映射到量程选择电路9。例如，信号选择电路8选择的电压测量次序依次为第一监测点A的电压、第三检测点C的电压、第二检测点B的电压和高压低频激励电压的电压，则信号选择电路8依次将其输出的第一监测点A的电压、第三检测点C的电压、第二检测点B的电压和高压低频激励电压的电压映射到量程选择电路9。这样，经过后续的比值变换、阻抗变换等过程，电压测量电路11既能依次测量出第一检测点A的电压、第三检测点C的电压、第二检测点B的电压和高压低频激励电压的电压，并最终将测量出的电压转换为数字电压信号输入至控制电路4。

其中，量程选择电路9是一种变换输入和输出信号比值的电路，量程选择电路9可以将被测信号，即高压低频激励电压、第一检测点A、第二检测点B以及第三检测点C的电压幅值变换为合适的大小，在阻抗变换电路10和电压测量电路11能正常测量到输入信号的同时信号精度最高。

量程选择电路9与控制电路4相连，控制电路4通过控制量程选择电路9用于对信号选择电路8输出的电压信号选择相应的量程。量程选择电路9与阻抗变换电路10相连，阻抗变换电路10用于对量程选择电路9输出的电压信号进行阻抗变换，以使的阻抗变换电路10的输入电压和输出电压相等。

阻抗变换电路10与电压测量电路11相连，电压测量电路11用于测量阻抗变换电路10输出的电压值，电压测量电路11的输出与控制电路8相连，控制电路4读取电压测量电路11输出的电压值。其中，阻抗变换电路10是一种将高阻输入转换为低阻输出的电路，信号通过高阻输入的同时还具有驱动能力的输出信号，从而实现信号不失真的信号传递，即保证阻抗变换电路10的输入电压和输出电压相等。电压测量电路11是一种将模拟电压转换为数字信号的电路。

由于图2所示实施例中设置有信号选择电路8和量程选择电路9，所以可通过一个电压测试电路11按照指定顺序测量高压低频激励电压、第一检测点A、第二检测点B以及第三检测点C的电压，节约硬件成本。

请参阅附图3，图3为本发明实施例提供的另外一种绝缘介质电阻值检测电路示意图。如图3所示，在图1的基础上，该绝缘介质电阻值检测电路还包括：隔离电路，该隔离电路包括：第一隔离电路12、第二隔离电路13和第三隔离电路14，其中：

第一隔离电路12分别与控制电路4的第二控制端和电压检测电路3的控制端相连；第二隔离电路13分别与控制电路4的第三控制端和电压检测电路3的输出端相连；第三隔离电路14分别与控制电路4的第一控制端和激励信号发生电路6的第一输入端相连。

请参阅附图4，图4为本发明实施例提供的另外一种绝缘介质电阻值检测电路示意图。如图4所示，在图2的基础上，该绝缘介质电阻值检测电路还包括：隔离电路，该隔离电路包括：第一隔离电路12、第二隔离电路13和第三隔离电路14，其中：

第一隔离电路12分别与控制电路4的第二控制端和信号选择电路8的控制端相连；第二隔离电路13分别与控制电路4的第三控制端和电压测量电路11的输出端相连；第三隔离电路14分别与控制电路4的第一控制端和激励信号发生电路6的第一输入端相连。

在如图3和图4的实施例中，隔离电路是一种将输入和输出进行电气隔离的电路，可以提高绝缘介质电阻值检测电路的可靠性。具体的，隔离电路包括隔离芯片和外围隔离电路，其中，隔离芯片可以为光耦隔离芯片或磁隔离芯片，本发明不对隔离电路中所使用的隔离芯片进行具体的限制。

请参阅附图5，图5为本发明实施例提供的另外一种绝缘介质电阻值检测电路示意图。如图5所示，在图4的基础上，信号选择电路8可有可无，在没有信号选择电路8的情况下，也不需要量程选择电路9。

此时，需要如图5所示的四路包括阻抗变换电路10、电压测量电路11以及第二隔离电路13的电压检测电路3。四个阻抗变换电路10的输入端分别与第一检测点A、第二检测点B、第三检测点C、以及接地设备和激励信号发生电路6的公共端一一对应连接，每一路中阻抗变换电路10、电压测量电路11、第二隔离电路13之间的连接关系与图4相似，这里不再赘述。四个第二隔离电路13和控制电路4的四个端口一一对应连接。控制电路4可以通过控制电路4的第一控制端向激励电压发生电路6发送第一控制信号，以使激励电压发生电路6根据升压电路7提供的初始激励电压产生两个高压低频激励电压并将产生的两个高压低频激励电压在不同时间注入到接地设备和系统地之间。控制电路4可以获取由每一路阻抗变换电路10、电压测量电路11以及第二隔离电路13在两个高压低频激励电压下分别测量出的第一检测点A、第二检测点B、第三检测点C和高压低频激励电压的电压值。

最终，控制电路4根据第一检测电阻R1、第二检测电阻R2、第三检测电阻R3、第四检测电阻R4和第五检测电阻R5的电阻值，以及控制电路4的第三控制端接收到的两个高压低频激励电压下第一检测点A、第二检测点B、第三检测点C以及高压低频激励电压的电压值计算出第一绝缘介质的电阻值RP和第二绝缘介质的电阻值RN。

图5这种方式可以实现对绝缘介质电阻值的测量，但是与图3和图4中的方式来比，虽然省去了信号选择电路8和量程选择电路9，但需要增加四路阻抗变换电路10、电压测量电路11以及第二隔离电路13，其成本要比采用信号选择电路8和量程选择电路9的电路要高，因此，可以不予考虑这种实现方式，但是这种实现方式也属于本发明保护的范围。

具体的，本发明实施例中提及的控制电路4包括控制器和外围控制电路，其中，控制器可以为单片机、FPGA(英文全称：Field-Programmable Gate Array，中文全称：即现场可编程门阵列)或者DSP(英文全称：Digital Signal Processor，中文全称：数字信号处理器)等微控制器，本发明实施例中同样不对控制电路中使用的控制芯片进行具体的限制。

具体的，本发明实施例中提及的激励信号发生电路6为可以产生正负激励电压的方波电路，控制电路4用于控制激励发生电路6产生的高压低频激励电压的方向。即：由是通过控制电路4中的控制程序来控制的，即程序中固定的时间为正方向，固定的时间为反方向，正方向和反方向分别对应一个高压低频激励电压。例如：设定5秒正方向、5秒反方向。

具体的，在上述提供的绝缘介质电阻值检测电路中，控制电路4还用于比较第一绝缘介质的电阻值与第二绝缘介质的电阻值的大小关系，并将较小的电阻值通过对外接口电路5输出给上位机。在本发明实施例具体实施的过程中，也可以将较小电阻值对应的PWM信号占空比值通过对外接口电路输出给上位机。

具体的，控制电路4还用于根据较小的电阻值确定出绝缘等级，根据绝缘等级确定出报警信号，并将报警信号通过对外接口电路5输出给报警装置。

具体的，在控制电路4确定出的绝缘等级较低时，控制电路4还用于根据绝缘等级生成电源切断信号，并将电源切断信号通过对外接口电路5输出给被测电路中的控制器，以切断被测电路1中的高压电源。

本发明实施例中提及的对外接口电路5用于输入使能信号，并在控制电路4的控制下输出第一绝缘介质的电阻值和第二绝缘介质的电阻值中较小的电阻值、报警信号、电源切断信号等，其中：

使能信号是指：控制电路4根据使能信号控制绝缘检测电阻网络是否执行绝缘介质(包括第一绝缘介质和第二绝缘介质)的电阻值的测量。

绝缘等级是指：当前述确定出的较小的电阻值大于等于一级报警电阻值，且小于二级报警电阻值时，绝缘等级为一级，对应一级报警，控制电路4将确定出的报警信号通过对外接口电路5发送给声光报警灯，以控制声光报警灯(图中未画出)报警。当前述确定出的较小的电阻值小于一级报警电阻值时，绝缘等级为二级，对应二级报警。此时，控制电路4将确定出的报警信号通过对外接口电路5发送给声光报警灯，以控制声光报警灯报警。控制电路4还将确定出的绝缘等级信号通过对外接口电路5发送给被测电路1中的控制器，以将被测电路1中的高压电源切断。其中一级报警电阻值和二级报警电阻值可通过编程改变，本发明实施例同样也不对报警电阻值进行限定。

较小的电阻值是指：测量到的绝缘介质的电阻值RP和RN中较小的一个值，也可以是较小电阻值对应的PWM信号占空比值，绝缘介质的电阻值越大对应输出的绝缘电阻值信号PWM值越大。

绝缘介质电阻值检测电路工作原理：

本发明绝缘介质电阻值检测电路用于检测被测电路中高压电源正负极和接地设备之间第一绝缘介质的电阻值RP以及第二绝缘介质的电阻值RN，当绝缘介质电阻值检测电路上电后，第一继电器S1和第二继电器S2吸合，第一绝缘介质和第二绝缘介质接入绝缘检测电阻网络。当控制电路4的第三控制端接收到对外接口电路5输入的使能信号时，控制电路4向激励电压发生电路6发送控制信号，以使激励电压发生电路6根据升压电路7提供的初始激励电压产生两个高压低频激励电压，并将产生的两个高压低频激励电压在不同时间注入到接地设备和系统地之间。控制电路4向电压检测电路3发送第二控制信号，以使电压检测电路3在两个高压低频激励电压下分别测量出第一检测点A、第二检测点B、第三检测点C和高压低频激励电压的电压值，并通过电压检测电路3的输出端发送给控制电路4。控制电路4根据第一检测电阻R1、第二检测电阻R2、第三检测电阻R3、第四检测电阻R4和第五检测电阻R5的电阻值，以及控制电路4的第三控制端接收到的两个高压低频激励电压下第一检测点A、第二检测点B、第三检测点C以及高压低频激励电压的电压值计算出第一绝缘介质的电阻值RP和第二绝缘介质的电阻值RN，通过本发明可以准确检测绝缘介质的电阻值，通过绝缘介质的电阻值来准确反应绝缘介质的绝缘性能，当绝缘性能较低时，及时给出提醒或切断电源以保证电动汽车高低压用电器正常工作以及确保驾乘人员的人身安全。

具体计算绝缘介质电阻值的原理如下：

将产生的两个高压低频激励电压在不同时间注入到接地设备和系统地之间；当高压低频激励电压为VS时，控制电路4通过控制电压检测电路3依次检测第一检测点A、第二检测点B、第三检测点C以及高压低频激励电压的电压值，再发送至控制电路4，控制电路4依次读取到：第一检测点A点电压记为V2、第二检测点B点电压记为V3、第三检测点C点电压记为V1、高压低频激励电压记为VS；同理，当高压低频激励信号为VS’时，控制电路4依次读取到：第一检测点A点电压记为V2’、第二检测点B点电压记为V3’、第三检测点C点电压记为V1’以及高压低频激励电压记为VS’。

如图1-5所示，由于第一检测电阻R1和第三检测电阻R3串联，第二检测电阻R2和第四检测电阻R4串联，故第一检测电阻R1和第三检测电阻R3上的电流相等、第二检测电阻R2和第四检测电阻R4上的电流相等，在本发明实施例中可以根据V1、V1’，V2、V2’即可计算检测点D点和检测点E点的电压值VP/VP’和VN/VN’；然后利用电压检测电路3测量出VS和VS’的值，即可计算出第一绝缘介质的电阻值RP和第二绝缘介质的电阻值RN上的电压值。根据第五检测电阻R5中流过的电流与从车体外壳或接地设备流到由第一绝缘介质的电阻值RP、第二绝缘介质的电阻值RN等所组成回路的电流相等，根据节点流入的电流等于流出的电流，又由VS、VS’下的第一绝缘介质的电阻值RP和第二绝缘介质的电阻值RN上的电压值以及第一检测电阻R1、第二检测电阻R2、第三检测电阻R3、第四检测电阻R4以及第五检测电阻R5的电阻值即可计算得到第一绝缘介质的电阻值RP和第二绝缘介质的电阻值RN。

需要进一步说明的是，计算绝缘介质的电阻值过程可以简单描述为如下：

由于第一检测电阻R1和第三检测电阻R3串联，第二检测电阻R2和第四检测电阻R4串联，故第一检测电阻R1和第三检测电阻R3上的电流相等、第二检测电阻R2和第四检测电阻R4上的电流相等。在已知第一检测电阻R1、第二检测电阻R2、第三检测电阻R3和第四检测电阻R4的电阻值，以及第一检测点A点的电压、第二检测点B点的电压和第三检测点C点的电压的基础上，由欧姆定律可计算出在高压低频激励电压分别为VS和VS’时，检测点D点和检测点E点的电压值VP/VP’和VN/VN’。然后由节点电流定律可知：在第五检测电阻R5中流过的电流与从车体外壳或者接地设备流到由第一绝缘介质的电阻值RP和第二绝缘介质的电阻值RN等所组成回路的电流相等，在检测点D点和检测点E点的电压值VP/VP’和VN/VN’，以及第五检测电阻R5的电阻值已知的基础上，利用欧姆定律，以及电流相等关系，可计算出第一绝缘介质的电阻值RP和第二绝缘介质的电阻值RN。

本发明公开了一种绝缘介质电阻值检测电路，用于检测被测电路中高压电源正极和接地设备之间第一绝缘介质的电阻值以及被测电路中高压电源负极和接地设备之间第二绝缘介质的电阻值，所述绝缘介质电阻值检测电路包括：绝缘检测电阻网络、电压检测电路、控制电路、升压电路、激励信号发生电路和对外接口电路，本发明提供的绝缘介质电阻值检测电路通过电压检测电路在两个所述高压低频激励电压下分别测量出第一检测点、第二检测点、第三检测点和高压低频激励电压的电压值，然后控制电路依据测量出的电压值以及绝缘检测电阻网络的检测电阻值计算出第一绝缘介质的电阻值和第二绝缘介质的电阻值，通过本发明可以准确检测绝缘介质的电阻值，通过绝缘介质的电阻值来准确反应绝缘介质的绝缘性能，当绝缘性能较低时，及时给出提醒或切断电源以保证电动汽车高低压用电器正常工作以及确保驾乘人员的人身安全。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在文中的“包括”、“包含”等词语解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。文中的绝缘电阻检测电路和原理其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种绝缘介质电阻值检测电路，其特征在于，用于检测被测电路中高压电源正极和接地设备之间第一绝缘介质的电阻值以及所述被测电路中高压电源负极和所述接地设备之间第二绝缘介质的电阻值，所述绝缘介质电阻值检测电路包括：绝缘检测电阻网络、电压检测电路、控制电路、升压电路、激励信号发生电路和对外接口电路，其中：

所述绝缘检测电阻网络包括：第一继电器、第二继电器、第一检测电阻、第二检测电阻、第三检测电阻、第四检测电阻、第五检测电阻和系统地，其中：所述第一继电器的两端分别与所述高压电源正极和所述第一检测电阻的一端相连，所述第二继电器的两端分别与所述高压电源负极和所述第二检测电阻的一端相连，所述第三检测电阻的两端分别与所述第一检测电阻的另一端和所述第五检测电阻的一端相连，所述第四检测电阻的两端分别与所述第二检测电阻的另一端和所述第五检测电阻的一端相连，所述第五检测电阻的另一端与所述系统地连接；所述第一检测电阻和所述第三检测电阻之间设置有第一检测点，所述第二检测电阻和所述第四检测电阻之间设置有第二检测点，所述第四检测电阻和所述第五检测电阻之间设置有第三检测点；

所述电压检测电路的第一输入端与所述第一检测点相连，所述电压检测电路的第二输入端与所述第二检测点相连，所述电压检测电路的第三输入端与所述第三检测点相连，所述电压检测电路的第四输入端同时与所述激励信号发生电路和所述接地设备相连；

所述控制电路包括第一控制端、第二控制端、第三控制端和第四控制端；

所述控制电路的第一控制端与所述激励信号发生电路的第一输入端相连，所述控制电路的第二控制端与所述电压检测电路的控制端相连，所述控制电路的第三控制端与所述电压检测电路的输出端相连，所述控制电路的第四控制端与所述对外接口电路相连；

所述升压电路与所述激励信号发生电路的第二输入端相连，所述激励信号发生电路的两个输出端分别与所述接地设备和所述系统地相连；

当所述绝缘介质电阻值检测电路上电后，所述第一继电器和所述第二继电器吸合，所述第一绝缘介质和所述第二绝缘介质接入所述绝缘检测电阻网络，当所述控制电路的第四控制端接收到所述对外接口电路输入的使能信号时，所述控制电路控制执行如下步骤：

所述控制电路通过所述控制电路的第一控制端向所述激励信号发生电路发送第一控制信号，以使所述激励信号发生电路根据所述升压电路提供的初始激励电压产生两个高压低频激励电压并将产生的两个所述高压低频激励电压在不同时间注入到所述接地设备和所述系统地之间；

所述控制电路通过所述控制电路的第二控制端向所述电压检测电路发送第二控制信号，以使所述电压检测电路在两个所述高压低频激励电压下分别测量出所述第一检测点、所述第二检测点、所述第三检测点和所述高压低频激励电压的电压值并通过所述电压检测电路的输出端发送给所述控制电路；

所述控制电路根据所述第一检测电阻、所述第二检测电阻、所述第三检测电阻、所述第四检测电阻和所述第五检测电阻的电阻值，以及所述控制电路的第三控制端接收到的两个所述高压低频激励电压下所述第一检测点、所述第二检测点、所述第三检测点、以及所述高压低频激励电压的电压值计算出所述第一绝缘介质的电阻值和所述第二绝缘介质的电阻值。

2.根据权利要求1所述的绝缘介质电阻值检测电路，其特征在于，所述电压检测电路包括：信号选择电路、量程选择电路、阻抗变换电路和电压测量电路，其中，所述电压检测电路的控制端包括两个端口，所述控制电路的第二控制端包括两个端口，所述第二控制信号包括测量控制信号和量程控制信号；

所述信号选择电路的四个输入端分别作为所述电压检测电路的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端，所述信号选择电路的控制端作为所述电压检测电路的控制端的一个端口，所述信号选择电路的控制端与所述控制电路的第二控制端的一个端口相连；

所述信号选择电路的输出端与所述量程选择电路的输入端相连，所述量程选择电路的控制端作为所述电压检测电路的控制端的另一个端口，所述量程选择电路的控制端与所述控制电路的第二控制端的另一个端口相连；

所述量程选择电路的输出端与所述阻抗变换电路的输入端相连，所述阻抗变换电路的输出端与所述电压测量电路的输入端相连，所述电压测量电路的输出端作为所述电压检测电路的输出端，所述电压测量电路的输出端与所述控制电路的第三控制端相连；

所述控制电路通过所述控制电路的第二控制端向所述电压检测电路发送第二控制信号，以使所述电压检测电路在两个所述高压低频激励电压下分别测量出所述第一检测点、所述第二检测点、所述第三检测点和所述高压低频激励电压的电压值并通过所述电压检测电路的输出端发送给所述控制电路，包括：

所述控制电路通过所述控制电路的第二控制端的一个端口向所述信号选择电路发送所述测量控制信号，控制所述信号选择电路和所述量程选择电路的信号映射关系，以控制所述信号选择电路选择所述高压低频激励电压、所述第一检测点、所述第二检测点以及所述第三检测点的电压测量次序，并将所述信号选择电路按照所述电压测量次序输出的电压依次映射到所述量程选择电路；

所述控制电路通过所述控制电路的第二控制端的另一个端口向所述量程选择电路发送所述量程控制信号，以控制所述量程选择电路为所述信号选择电路输出的电压选择合适的量程，将所述信号选择电路输出的电压进行比值变换，将比值变换后的电压输出给所述阻抗变换电路；

所述阻抗变换电路将所述量程选择电路输出的比值变换后的电压进行阻抗变换，以使所述阻抗变换电路的输入电压和输出电压相等；

所述电压测量电路用于测量所述阻抗变换电路输出的阻抗变换后的电压，将阻抗变换后的电压转换为数字电压信号输入至所述控制电路。

3.根据权利要求1所述的绝缘介质电阻值检测电路，其特征在于，还包括：隔离电路，所述隔离电路包括：第一隔离电路、第二隔离电路和第三隔离电路，其中：

所述第一隔离电路分别与所述控制电路的第二控制端和所述电压检测电路的控制端相连；

所述第二隔离电路分别与所述控制电路的第三控制端和所述电压检测电路的输出端相连；

所述第三隔离电路分别与所述控制电路的第一控制端和所述激励信号发生电路的第一输入端相连。

4.根据权利要求3所述的绝缘介质电阻值检测电路，其特征在于，所述隔离电路包括隔离芯片和外围隔离电路。

5.根据权利要求4所述的绝缘介质电阻值检测电路，其特征在于，所述隔离芯片为光耦隔离芯片或磁隔离芯片。

6.根据权利要求1所述的绝缘介质电阻值检测电路，其特征在于，所述控制电路包括控制器和外围控制电路。

7.根据权利要求6所述的绝缘介质电阻值检测电路，其特征在于，所述控制器为单片机、FPGA或DSP。

8.根据权利要求1-7任一项所述的绝缘介质电阻值检测电路，其特征在于，所述控制电路还用于比较所述第一绝缘介质的电阻值与所述第二绝缘介质的电阻值的大小关系，并将较小的电阻值通过所述对外接口电路输出给上位机。

9.根据权利要求8所述的绝缘介质电阻值检测电路，其特征在于，所述控制电路还用于根据所述较小的电阻值确定出绝缘等级，根据所述绝缘等级确定出报警信号，并将所述报警信号通过所述对外接口电路输出给报警装置。

10.根据权利要求9所述的绝缘介质电阻值检测电路，其特征在于，所述控制电路还用于根据所述绝缘等级生成电源切断信号，并将所述电源切断信号通过所述对外接口电路输出给所述被测电路中的控制器，以切断所述被测电路中的高压电源。