CN111273183A - 电池绝缘检测电路 - Google Patents

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Abstract

本公开实施例公开了一种电池绝缘检测电路，包括：电池组电压采集分压电路、绝缘检测电压采集分压电路、电池组电压测量电路、绝缘检测电压测量电路、测量数据同步采集电路、处理器、绝缘适配电阻和测量开关。通过电池组电压测量电路和绝缘检测电压测量电路分别测量电池组电压采集分压电路和绝缘检测电压采集分压电路上的电压，然后将测量的电压值同步传输至处理器，处理器根据电池组电压采集分压电路和绝缘检测电压采集分压电路的电阻值和采集的电压值对电池的绝缘性进行检测，检测结果不受电池组电压波动影响，从而达到可用性高、精度高、检测时间短且成本低的目的。

Description

电池绝缘检测电路
技术领域
本公开属于电池检测技术领域，更具体地，涉及一种电池绝缘检测电路。
背景技术
电池组尤其是车用电池组，其高压范围在300V-750V之间，这种等级高压足以对人身安全产生危害，必须要避免出现人触电的危害。电池管理系统作为电池系统的大脑要提前预知风险，因此电池管理系统准确、快速的完成电池系统绝缘阻值的诊断是避免危害的必要措施。目前行业内电池组的绝缘检测方法普遍使用GB/T18384.1-2015推荐的平衡电桥法，标准中明确规定测试期间应保持稳定的电压，该方法应用于处于充放电状态下的电池系统时，存在着精度差、检测时间长、成本高等问题。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供了一种电池绝缘检测电路，至少解决现有技术中精度差、检测时间长且成本高的问题。
第一方面，本公开实施例提供了一种电池绝缘检测电路，包括：
电池组电压采集分压电路、绝缘检测电压采集分压电路、电池组电压测量电路、绝缘检测电压测量电路、测量数据同步采集电路、处理器、绝缘适配电阻和测量开关，
所述电池组电压采集分压电路和绝缘检测电压采集分压电路分别与电池组连接；
所述电池组电压测量电路用于采集电池组电压采集分压电路上的电压，从而得到第一电压值；
所述绝缘检测电压采集分压电路用于采集绝缘检测电压采集分压电路上的电压，从而得到第二电压值；
所述测量数据同步采集电路用于同步采集第一电压值和第二电压值，并将采集的第一电压值和第二电压值传输至处理器；
所述绝缘适配电阻连接在电池的电极和地之间，所述测量开关连接在绝缘检测电压采集分压电路和地之间。
可选的，所述电池组电压采集分压电路，包括多个串联的电阻。
可选的，所述电池组电压采集分压电路，包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1和电阻R2串联。
可选的，所述电池组电压测量电路，包括电阻Ri1、二极管D1、二极管D2和运放器A1，所述电阻Ri1的一端与电阻R1和电阻R2之间的节点连接，所述电阻Ri1的另一端与运放器A1的同相输入端连接，所述二极管D1的阳极与运放器A1的同相输入端连接，所述二极管D1的阴极与电源连接，所述二极管D2和电阻Ri1组成的串联电路与电阻R2并联，所述二极管D2的阴极与运放器A1的同相输入端连接，所述运放器A1的反相输入端与运放器A1的输出端连接，所述运放器A1的输出端与测量数据同步采集电路的输入端连接。
可选的，所述绝缘检测电压采集分压电路，包括多个串联的电阻。
可选的，所述绝缘检测电压采集分压电路，包括电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R3、电阻R4和电阻R5串联。
可选的，所述绝缘检测电压测量电路，包括电阻Ri2、二极管D3、二极管D4和运放器A2，所述电阻Ri2的一端与电阻R4和电阻R5之间的节点连接，所述电阻Ri2的另一端与运放器A2的同相输入端连接，所述二极管D3的阳极与运放器A2的同相输入端连接，所述二极管D3的阴极与电源连接，所述二极管D4和电阻Ri2组成的串联电路与电阻R5并联，所述二极管D4的阴极与运放器A2的同相输入端连接，所述运放器A2的反相输入端与运放器A2的输出端连接，所述运放器A2的输出端与测量数据同步采集电路的输入端连接。
可选的，所述测量数据同步采集电路为模数转换器。
可选的，所述电池组电压采集分压电路，包括包括电阻R1和电阻R2，所述绝缘检测电压采集分压电路，包括电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R1、电阻R3和电阻R4的电阻值相同，所述电阻R2和电阻R5的电阻值相同。
可选的，R1＝R3＝R4＝990KΩ，R2＝R5＝10KΩ，所述绝缘适配电阻的电阻值为100KΩ。
本公开通过电池组电压测量电路和绝缘检测电压测量电路分别测量电池组电压采集分压电路和绝缘检测电压采集分压电路上的电压，然后将测量的电压值同步传输至处理器，处理器根据电池组电压采集分压电路和绝缘检测电压采集分压电路的电阻值和采集的电压值对电池的绝缘性进行检测，检测结果不受电池组电压波动影响，从而达到可用性高、精度高、检测时间短且成本低的目的。
本公开的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本公开的一个实施例的电池绝缘检测电路的原理框图；
图2示出了本公开的一个实施例的电池正极对车身绝缘薄弱时电池绝缘检测电路的电子电路图；
图3示出了本公开的一个实施例的电池正极对车身绝缘薄弱时另一个电池绝缘检测电路的电子电路图；
图4示出了本公开的一个实施例的电池负极对车身绝缘薄弱时电池绝缘检测电路的电子电路图；
图5示出了本公开的一个实施例的电池负极对车身绝缘薄弱时另一个电池绝缘检测电路的电子电路图；
图6示出了本公开的一个实施例的电池绝缘检测电路的工作流程图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然以下描述了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。
如图1所示，一种电池绝缘检测电路，包括：
电池组电压采集分压电路、绝缘检测电压采集分压电路、电池组电压测量电路、绝缘检测电压测量电路、测量数据同步采集电路、处理器、绝缘适配电阻和测量开关，
所述电池组电压采集分压电路和绝缘检测电压采集分压电路分别与电池组连接；
所述电池组电压测量电路用于采集电池组电压采集分压电路上的电压，从而得到第一电压值；
所述绝缘检测电压采集分压电路用于采集绝缘检测电压采集分压电路上的电压，从而得到第二电压值；
所述测量数据同步采集电路用于同步采集第一电压值和第二电压值，并将采集的第一电压值和第二电压值传输至处理器；
测量数据同步采集电路同步采集第一电压值和第二电压值，保证采集同一时间点的电压值，从而提高检测的精确度。
所述绝缘适配电阻连接在电池的电极和地之间，所述测量开关连接在绝缘检测电压采集分压电路和地之间。
可选的，所述电池组电压采集分压电路，包括多个串联的电阻。
可选的，如图2至图5所示，所述电池组电压采集分压电路，包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1和电阻R2串联。
可选的，如图3和图5所示电池组电压测量电路，包括电阻Ri1、二极管D1、二极管D2和运放器A1，所述电阻Ri1的一端与电阻R1和电阻R2之间的节点连接，所述电阻Ri1的另一端与运放器A1的同相输入端连接，所述二极管D1的阳极与运放器A1的同相输入端连接，所述二极管D1的阴极与电源连接，所述二极管D2和电阻Ri1组成的串联电路与电阻R2并联，所述二极管D2的阴极与运放器A1的同相输入端连接，所述运放器A1的反相输入端与运放器A1的输出端连接，所述运放器A1的输出端与测量数据同步采集电路的输入端连接。
可选的，所述绝缘检测电压采集分压电路，包括多个串联的电阻。
可选的，如图2至图5所示，所述绝缘检测电压采集分压电路，包括电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R3、电阻R4和电阻R5串联。
可选的，如图3和图5所示，所述绝缘检测电压测量电路，包括电阻Ri2、二极管D3、二极管D4和运放器A2，所述电阻Ri2的一端与电阻R4和电阻R5之间的节点连接，所述电阻Ri2的另一端与运放器A2的同相输入端连接，所述二极管D3的阳极与运放器A2的同相输入端连接，所述二极管D3的阴极与电源连接，所述二极管D4和电阻Ri2组成的串联电路与电阻R5并联，所述二极管D4的阴极与运放器A2的同相输入端连接，所述运放器A2的反相输入端与运放器A2的输出端连接，所述运放器A2的输出端与测量数据同步采集电路的输入端连接。
可选的，所述测量数据同步采集电路为模数转换器。
可选的，如图2至图5所示，所述电池组电压采集分压电路，包括包括电阻R1和电阻R2，所述绝缘检测电压采集分压电路，包括电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R1、电阻R3和电阻R4的电阻值相同，所述电阻R2和电阻R5的电阻值相同。
可选的，R1＝R3＝R4＝990KΩ，R2＝R5＝10KΩ，所述绝缘适配电阻的电阻值为100KΩ。
处理器可以为单片机、DSP、可编程逻辑器件、CPU等。
利用本实施的电池绝缘检测电路对电池组进行检测的方法为具体如图6所示：
1)电池高压经电池组电压采集分压电路及绝缘检测电压采集分压电路分别送入电池组电压测量电路及绝缘检测电压测量电路；
2)在测量数据同步采集电路同步采集的电池组电压测量电路及绝缘检测电压测量电路，送入处理器；
3)处理器完成电池系统绝缘阻值的准确计算。
测量数据同步采集电路同步采集第一电压和第二电压，即采集同一时间点的第一电压和第二电压后，处理器根据第二电压、电池组电压采集分压电路各个电阻的电阻值和绝缘检测电压采集分压电路各个电阻的电阻值计算出第三电压，将第一电压和第三电压进行比较，根据比较结果判断电池的绝缘性。
由图2可知当电池系统正极出现绝缘薄弱时V2表读数增加，由图4可知当电池系统负极出现绝缘薄弱时V2表读数减少。
当电池系统无绝缘问题时，由电路原理可知：
Figure BDA0002407814220000071
图2中串联电池组B+/B-适配连接到R1/R2、R3/R5，B+/B-经R1/R2分压后入电压采集表V1，B+/B-经R3/R4/R5分压后入电压表V2，绝缘适配电阻Rx为电池系统绝缘阻值适配连接到B+及车身，开关SW为测量开关适配连接到电阻R3与车身。
测量开始时测量开关SW闭合，在采样电阻R2上会测量到电压V1，并输入数据至处理器；在采样电阻R5上会测量到电压V2，并输入数据至处理。
由电路原理图可知：
Figure BDA0002407814220000072
Figure BDA0002407814220000081
Vbat为电池电压。
由式(2)、(3)可得：
Figure BDA0002407814220000082
图4中串联电池组B+/B-适配连接到R1/R2、R3/R5，B+/B-经R1/R2分压后入电压采集表V1，B+/B-经R3/R4/R5分压后入电压表V2，绝缘适配电阻Rx为电池系统绝缘阻值适配连接到B-及车身，开关SW为测量开关适配连接到电阻R3及车身。
测量开始时测量开关SW闭合，在采样电阻R2上会测量到电压V1，并输入数据至处理器；在采样电阻R5上会测量到电压V2，并输入数据至处理器。
由电路原理图可知：
Figure BDA0002407814220000083
Figure BDA0002407814220000084
由式(5)、(6)可得：
Figure BDA0002407814220000085
图2中，电池组B+相对B-为350V，R1＝R3＝R4＝990KΩ、R2＝R5＝10KΩ、Rx＝100KΩ为电池系统正极对车身绝缘阻值。则V1表电压为3.5V，V2表电压为3.20858V，运算模块根据式(1)计算得出V1为6.3850742V，说明V2表读数较电池系统无绝缘问题时的读数增加，得出电池系统正极出现绝缘薄弱，使用式(4)计算得出Rx＝99.999KΩ。
图4中，电池组B+相对B-为350V，R1＝R3＝R4＝990KΩ、R2＝R5＝10KΩ、Rx＝100KΩ为电池系统负极对车身绝缘阻值。则V1表电压为3.5V，V2表电压为0.29436V，运算模块根据式(1)计算得出V1为0.58872V，说明V2表读数较电池系统无绝缘问题时的读数降低，得出电池系统负极出现绝缘薄弱，使用式(7)计算得出Rx＝99.998KΩ。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种电池绝缘检测电路，其特征在于，包括：
电池组电压采集分压电路、绝缘检测电压采集分压电路、电池组电压测量电路、绝缘检测电压测量电路、测量数据同步采集电路、处理器、绝缘适配电阻和测量开关，
所述电池组电压采集分压电路和绝缘检测电压采集分压电路分别与电池组连接；
所述电池组电压测量电路用于采集电池组电压采集分压电路上的电压，从而得到第一电压值；
所述绝缘检测电压采集分压电路用于采集绝缘检测电压采集分压电路上的电压，从而得到第二电压值；
所述测量数据同步采集电路用于同步采集第一电压值和第二电压值，并将采集的第一电压值和第二电压值传输至处理器；
所述绝缘适配电阻连接在电池的电极和地之间，所述测量开关连接在绝缘检测电压采集分压电路和地之间。
2.根据权利要求1所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，所述电池组电压采集分压电路，包括多个串联的电阻。
3.根据权利要求2所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，所述电池组电压采集分压电路，包括电阻R1和电阻R2，所述电阻R1和电阻R2串联。
4.根据权利要求3所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，所述电池组电压测量电路，包括电阻Ri1、二极管D1、二极管D2和运放器A1，所述电阻Ri1的一端与电阻R1和电阻R2之间的节点连接，所述电阻Ri1的另一端与运放器A1的同相输入端连接，所述二极管D1的阳极与运放器A1的同相输入端连接，所述二极管D1的阴极与电源连接，所述二极管D2和电阻Ri1组成的串联电路与电阻R2并联，所述二极管D2的阴极与运放器A1的同相输入端连接，所述运放器A1的反相输入端与运放器A1的输出端连接，所述运放器A1的输出端与测量数据同步采集电路的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，所述绝缘检测电压采集分压电路，包括多个串联的电阻。
6.根据权利要求5所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，所述绝缘检测电压采集分压电路，包括电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R3、电阻R4和电阻R5串联。
7.根据权利要求6所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，所述绝缘检测电压测量电路，包括电阻Ri2、二极管D3、二极管D4和运放器A2，所述电阻Ri2的一端与电阻R4和电阻R5之间的节点连接，所述电阻Ri2的另一端与运放器A2的同相输入端连接，所述二极管D3的阳极与运放器A2的同相输入端连接，所述二极管D3的阴极与电源连接，所述二极管D4和电阻Ri2组成的串联电路与电阻R5并联，所述二极管D4的阴极与运放器A2的同相输入端连接，所述运放器A2的反相输入端与运放器A2的输出端连接，所述运放器A2的输出端与测量数据同步采集电路的输入端连接。
8.根据权利要求1所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，所述测量数据同步采集电路为模数转换器。
9.根据权利要求1所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，所述电池组电压采集分压电路，包括包括电阻R1和电阻R2，所述绝缘检测电压采集分压电路，包括电阻R3、电阻R4和电阻R5，所述电阻R1、电阻R3和电阻R4的电阻值相同，所述电阻R2和电阻R5的电阻值相同。
10.根据权利要求9所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，R1＝R3＝R4＝990KΩ，R2＝R5＝10KΩ，所述绝缘适配电阻的电阻值为100KΩ。
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