CN108427057A - 一种双源法绝缘漏电检测电路及其绝缘漏电检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双源法绝缘漏电检测电路及其绝缘漏电检测方法，包括：被测电路，所述该电路包括第一电源正极对地的绝缘电阻Rp、第一电源负极对地的绝缘电阻Rn；检测电路，该电路包括第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元、多个开关；所述第一电阻单元的一端经对应的开关与第一电源正极连接，第一电阻单元的另一端与第二电阻单元一端连接，第二电阻电单元的另一端经第三电阻单元一端连接，第三电阻单元另一端经对应的开关与第一电源负极连接。本发明具有电路简单、绝缘漏电检测操作简单、电路检测稳定、生产成本低的优点，并在绝缘漏电检测技术领域具有广泛的生产及应用价值。

Description

一种双源法绝缘漏电检测电路及其绝缘漏电检测方法

技术领域

本发明涉及绝缘漏电检测技术领域，尤其涉及一种双源法绝缘漏电检测电路及其绝缘漏电检测方法。

背景技术

众所周知，在涉及到高压系统的行业中，尤其是新能源电动车行业；绝缘电阻阻值这个技术指标非常重要，会直接关系到生产、安全等一系列方面问题。绝缘电阻是在高压蓄电池对大地之间客观存在的固有电阻。有的高压蓄电池跟大地之间并无任何之间相连，那么其固有电阻跟其外壳材料、空气湿度等一系列自然因素相关。若该固有的绝缘电阻不满足GBT 18384的100Ω/V则相当于电动车车体与高压蓄电池间的绝缘特性极差，会给车中的人员造成触电等安全事故。的目前行业内大部分产品都是采用GBT 18384的方案，而本专利并不同于GBT 18384中所述的绝缘电阻的检测方案。

在GBT 18384的方案中，会存在一系列的缺点。最终并不能正常反馈出实际的绝缘电阻的真实情况；

传统的绝缘检测方案的基本原理是在直流正负母线和车体打铁之间介入一系列电阻，然后通过简单的电子开关或者继电器切换接入阻值的大小,测量在不同接入电阻情况下正负母线在被测电阻上的分压,最后通过解方程式计算出正负母线对地的绝缘电阻。

目前业内的通用做法，会把整个绝缘电阻检测模块，放到高压侧。从而为了达到高压侧跟低压侧的电气隔离，通常会增加一系列的隔离电源及隔离通讯模块。为整个检测绝缘模块大大增加了生产成本。

发明内容

针对以上所述，本发明提供一种电路简单、绝缘漏电检测操作简单、电路检测稳定、生产成本底的双源法绝缘漏电检测电路及其绝缘漏电检测方法。

本发明的技术方案如下：一种双源法绝缘漏电检测电路，包括：

第一电源；

被测电路，所述该电路包括第一电源正极对地的绝缘电阻Rp、第一电源负极对地的绝缘电阻Rn；

检测电路，该电路包括第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元、多个开关；所述第一电阻单元的一端经对应的开关与第一电源正极连接，第一电阻单元的另一端与第二电阻单元一端连接，第二电阻电单元的另一端经第三电阻单元一端连接，第三电阻单元另一端经对应的开关与第一电源负极连接；所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关；

采集电路，该电路包括第二电源、第四电阻单元、数据采集模块、MCU模块；所述第二电源的正极经第四电阻单元与第二电阻单元的一端连接，第二电源的负极与第二电阻单元的另一端连接，且第二电源的负极经对应的开关与绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的公共接地端连接；所述MCU模块与数据采集模块输出端连接，数据采集模块的输入端分别连接第二电阻单元的两端。

优选地，所述数据采集模块设为A/D转换模块，所述A/D转换模块通过多个开关的闭合或断开，采集第二电阻单元两端上的电压变化，并将变化的电压转换成数字信号输出给MCU模块，MCU模块再通过内部的相应公式运算来确定绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的阻值。

优选地，所述第一电阻单元包括第一电阻、第二电阻；所述第二电阻单元设为第三电阻；所述第三电阻单元包括第四电阻、第五电阻；所述第四电阻单元设为第六电阻。

优选地，所述第一电阻、第二电阻的一端均经对应的第二开关、第四开关与第二电源的正极连接，第一电阻、第二电阻的另一端均与第三电阻一端连接，第三电阻的另一端均与第四电阻、第五电阻的一端连接，第四电阻、第五电阻的另一端分别经第三开关、第五开关与第一电源负极连接。

优选地，所述A/D转换模块的一输入端、第二电源负极、第三电阻的一端均经第一开关与绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的公共接地端连接。

双源法绝缘漏电检测的方法如下：

S1：断开第一开关至第五开关，此时A/D转换模块所采得的电压为0V左右；如果不是，则第一开关至第五开关未为完全断开状态，此时需要重新检查及维护；

S2：仅闭合第二开关、第三开关，第一开关、第四开关、第五开关维持断开状态；此时A/D转换模块测出的U0电压，并通过MCU模块相应公式计算出总电压UT，然后断开所有开关；

S3：闭合第一开关、第二开关、第三开关，第四开关、第五开关维持断开；此时A/D转换模块测出的为U1电压，然后断开所有开关；

S4：闭合第一开关、第四开关、第五开关，第二开关、第三开关断开，此时A/D转换模块测出的为U2电压，然后断开所有开关；

S5：MCU模块根椐A/D转换模块测出的电压值，且MCU模块通过相应的公式核算出绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn。

优选地，在S2步骤中A/D转换模块测出U0电压后，将U0带入MCU中的公式0计算出UT电压；

公式0：

优选地，在S5步骤中判断：

S501：若公式1:或者公式2：则进入下一步；

S502：设阈值a,b；若且则可以直接判定Rp与Rn均≥20M，则计算出绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的阻值，否则进入下一步；

若则显示Rp＝0Ω，若则显示Rn＝0Ω；

S503：将AD转换模块采集到的U1和U2值代入公式3和公式4；即可算出Rp和Rn值；

公式3：

公式4：

其中：

S504：根据计算出的Rp跟Rn值与GBT 18384中的100Ω/V跟500Ω/V进行对比，判断是否满足绝缘故障，如果满足则MCU模块输出相应的参数。

采用上述方案，本发明的有益效果是：

(1)、本发明的检测电路包括第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元、多个开关；所述第一电阻单元的一端经对应的开关与第一电源正极连接，第一电阻单元的另一端与第二电阻单元一端连接，第二电阻电单元的另一端经第三电阻单元一端连接，第三电阻单元另一端经对应的开关与第一电源负极连接；

采集电路包括第二电源、第四电阻单元、数据采集模块、MCU模块；所述第二电源的正极经第四电阻单元与第二电阻单元的一端连接，第二电源的负极与第二电阻单元的另一端连接，且第二电源的负极经对应的开关与绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的公共接地端连接；所述MCU模块与数据采集模块输出端连接，数据采集模块的输入端分别连接第二电阻单元的两端；

(2)本发明双源法绝缘漏电检测的方法通过S1：断开第一开关至第五开关，此时A/D转换模块所采得的电压为0V左右；如果不是，则第一开关至第五开关未为完全断开状态，此时需要重新检查及维护；S2：仅闭合第二开关、第三开关，第一开关、第四开关、第五开关维持断开状态；此时A/D转换模块测出的U0电压，并通过MCU模块相应公式计算出总电压UT，然后断开所有开关；S3：闭合第一开关、第二开关、第三开关，第四开关、第五开关维持断开；此时A/D转换模块测出的为U1电压，然后断开所有开关；S4：闭合第一开关、第四开关、第五开关，第二开关、第三开关断开，此时A/D转换模块测出的为U2电压，然后断开所有开关；S5：MCU模块根椐A/D转换模块测出的电压值，且MCU模块通过相应的公式核算出绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn；这样的设计电路简单、绝缘漏电检测操作简单、电路检测稳定、生产成本底的有益效果。

附图说明

图1为本发明的电路原理图；

图2为本发明的绝缘漏电检测流程原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

参照图1、图2本发明中第一开关J1、第二开关J2、第三开关J3，第四开关J4、第四开关J5可以是电子开关，也可以是继电器等作为开关使用的元件；U1为第一开关J1、第二开关J2、第三开关J3闭合，其它开关断开时，A/D转换模块所测得的电压；U2为第一开关J1、第四开关J4、第四开关J5闭合，其它开关断开时，A/D转换模块所测得的电压；另外a和b均为阈值；第一电阻R1、第二电阻R5、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻均为已知的电阻器；Rp代表第一电源正母线和外壳大地之间的固有绝缘电阻，UT指的是第一电源且为未知量；Rn代表第一电源负母线和外壳大地之间的固有绝缘电阻；

UL指的是第二个电源，一般可以是低压12V铅酸蓄电池的电，也可以是5VMCU供电电源等一系列额外的低压DC电源指的是电池包总电压；U0为开关第二开关J2、第三开关J3闭合，其它开关断开时，A/D转换模块所测得的电压；A/D转换模块可以使集成IC，也可以是分立元件等一切作为模数转换功能的模块；包括MCU内部集成的A/D模块；MCU指的是微控制器，一般为了增强整个电路回路的抗干扰性，建议其回路电流最低控制在1mA左右；本发明为便于更直观的分析；假设：R1＝460kΩ，R5＝90kΩ,R2＝R4＝1kΩ,R3＝90kΩ,R6＝460kΩ。(电阻阻值可以根据具体需要随意更改，代入公式即可。)

公式中“S”所代表的含义为，仅仅是便于最终Rn和Rp计算的一个中间变量，该变量的自变量为Ut，UL，U2均为已知量。仅仅是为了简化Rn和Rp的公式而特地设置的一个中间变量，不具有任何物理意义。

实施例1：

参照图1、图2所示，本发明提供一种双源法绝缘漏电检测电路，包括：

第一电源1；

被测电路2，所述该电路包括第一电源正极对地的绝缘电阻Rp、第一电源负极对地的绝缘电阻Rn；

检测电路3，该电路包括第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元、多个开关；所述第一电阻单元的一端经对应的开关与第一电源正极连接，第一电阻单元的另一端与第二电阻单元一端连接，第二电阻电单元的另一端经第三电阻单元一端连接，第三电阻单元另一端经对应的开关与第一电源负极连接；所述多个开关包括第一开关J1、第二开关J2、第三开关J3、第四开关J4、第五开关J5；

采集电路4，该电路包括第二电源、第四电阻单元、数据采集模块、MCU模块；所述第二电源的正极经第四电阻单元与第二电阻单元的一端连接，第二电源的负极与第二电阻单元的另一端连接，且第二电源的负极经对应的开关与绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的公共接地端连接；所述MCU模块与数据采集模块输出端连接，数据采集模块的输入端分别连接第二电阻单元的两端。

所述数据采集模块设为A/D转换模块，所述A/D转换模块通过多个开关的闭合或断开，采集第二电阻单元两端上的电压变化，并将变化的电压转换成数字信号输出给MCU模块，MCU模块再通过内部的相应公式运算来确定绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的阻值。

所述第一电阻R1单元包括第一电阻R1、第二电阻R5；所述第二电阻R5单元设为第二电阻R2；所述第三电阻R2单元包括第四电阻R3、第五电阻R6；所述第四电阻R3单元设为第六电阻。

所述第一电阻R1、第二电阻R5的一端均经对应的第二开关J2、第四开关J4与第二电源的正极连接，第一电阻R1、第二电阻R5的另一端均与第三电阻R2一端连接，第三电阻R2的另一端均与第四电阻R3、第五电阻R6的一端连接，第四电阻R3、第五电阻R6的另一端分别经第三开关J3、第四开关J5与第一电源负极连接。

所述A/D转换模块的一输入端、第二电源负极、第三电阻R2的一端均经第一开关J1与绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的公共接地端连接。

实施例2：

参照图1、图2所示，双源法绝缘漏电检测的方法如下：

S1：断开第一开关J1至第四开关J5，此时A/D转换模块所采得的电压为0V左右；如果不是，则第一开关J1至第四开关J5未为完全断开状态，此时需要重新检查及维护；

S2：仅闭合第二开关J2、第三开关J3，第一开关J1、第四开关J4、第四开关J5维持断开状态；此时A/D转换模块测出的U0电压，并通过MCU模块相应公式计算出总电压UT，然后断开所有开关；

S3：闭合第一开关J1、第二开关J2、第三开关J3，第四开关J4、第四开关J5维持断开；此时A/D转换模块测出的为U1电压，然后断开所有开关；

S4：闭合第一开关J1、第四开关J4、第四开关J5，第二开关J2、第三开关J3断开，此时A/D转换模块测出的为U2电压，然后断开所有开关；

S5：MCU模块根椐A/D转换模块测出的电压值，且MCU模块通过相应的公式核算出绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn。

在S2步骤中A/D转换模块测出U0电压后，将U0带入MCU中的公式0计算出UT电压；

公式0：

在S5步骤中：

S501：若公式1:或者公式2：则进入下一步；

S502：设阈值a,b若：且则可以直接判定Rp与Rn均≥20M，则计算出绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的阻值，否则进入下一步；

若则显示Rp＝0Ω，若则显示Rn＝0Ω；

S503：将AD转换模块采集到的U1和U2值代入公式3和公式4；即可算出Rp和Rn值；

公式3：

公式4：

其中：

S504：根据计算出的Rp跟Rn值与GBT 18384中的100Ω/V跟500Ω/V进行对比，判断是否满足绝缘故障，如果满足则MCU模块输出相应的参数。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双源法绝缘漏电检测电路，其特征在于，包括：

第一电源；

被测电路，所述该电路包括第一电源正极对地的绝缘电阻Rp、第一电源负极对地的绝缘电阻Rn；

检测电路，该电路包括第一电阻单元、第二电阻单元、第三电阻单元、多个开关；所述第一电阻单元的一端经对应的开关与第一电源正极连接，第一电阻单元的另一端与第二电阻单元一端连接，第二电阻电单元的另一端经第三电阻单元一端连接，第三电阻单元另一端经对应的开关与第一电源负极连接；所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关；

采集电路，该电路包括第二电源、第四电阻单元、数据采集模块、MCU模块；所述第二电源的正极经第四电阻单元与第二电阻单元的一端连接，第二电源的负极与第二电阻单元的另一端连接，且第二电源的负极经对应的开关与绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的公共接地端连接；所述MCU模块与数据采集模块输出端连接，数据采集模块的输入端分别连接第二电阻单元的两端。

2.根据权利要求1所述的双源法绝缘漏电检测电路，其特征在于，所述数据采集模块设为A/D转换模块，所述A/D转换模块通过多个开关的闭合或断开，采集第二电阻单元两端上的电压变化，并将变化的电压转换成数字信号输出给MCU模块，MCU模块再通过内部的相应公式运算来确定绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的阻值。

3.根据权利要求2所述的双源法绝缘漏电检测电路，其特征在于，所述第一电阻单元包括第一电阻、第二电阻；所述第二电阻单元设为第三电阻；所述第三电阻单元包括第四电阻、第五电阻；所述第四电阻单元设为第六电阻。

4.根据权利要求3所述的双源法绝缘漏电检测电路，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻的一端均经对应的第二开关、第四开关与第二电源的正极连接，第一电阻、第二电阻的另一端均与第三电阻一端连接，第三电阻的另一端均与第四电阻、第五电阻的一端连接，第四电阻、第五电阻的另一端分别经第三开关、第五开关与第一电源负极连接。

5.根据权利要求4所述的双源法绝缘漏电检测电路，其特征在于，所述A/D转换模块的一输入端、第二电源负极、第三电阻的一端均经第一开关与绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的公共接地端连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的双源法绝缘漏电检测电路的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：断开第一开关至第五开关，此时A/D转换模块所采得的电压为0V左右；如果不是，则第一开关至第五开关未为完全断开状态，此时需要重新检查及维护；

S2：仅闭合第二开关、第三开关，第一开关、第四开关、第五开关维持断开状态；此时A/D转换模块测出的U0电压，并通过MCU模块相应公式计算出总电压UT，然后断开所有开关；

S3：闭合第一开关、第二开关、第三开关，第四开关、第五开关维持断开；此时A/D转换模块测出的为U1电压，然后断开所有开关；

S4：闭合第一开关、第四开关、第五开关，第二开关、第三开关断开，此时A/D转换模块测出的为U2电压，然后断开所有开关；

S5：MCU模块根椐A/D转换模块测出的电压值，且MCU模块通过相应的公式核算出绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn。

7.根据权利要求6所述的双源法绝缘漏电检测的方法，其特征在于，所述S2步骤中A/D转换模块测出U0电压后，将U0带入MCU中的公式0计算出UT电压；

公式0：

8.根据权利要求7所述的双源法绝缘漏电检测的方法，其特征在于，所述S5步骤中：

S501：若公式1:或者公式2：则进入下一步；

S502：设阈值a,b；若且则可以直接判定Rp与Rn均≥20M，则计算出绝缘电阻Rp、绝缘电阻Rn的阻值若则显示Rp＝0Ω，若则显示Rn＝0Ω；

S503：将AD转换模块采集到的U1和U2值代入公式3和公式4；即可算出Rp和Rn值；

公式3：

公式4：

其中：

S504：根据计算出的Rp跟Rn值与GBT 18384中的100Ω/V跟500Ω/V进行对比，判断是否满足绝缘故障，如果满足则MCU模块输出相应的参数。