CN111381137A - 一种绝缘检测电路及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘检测电路及车辆，包括：第一模拟电阻、第二模拟电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关、第二开关、第四开关、第一电容、第二电容、减法电路、AD检测电路和检测装置；第一模拟电阻分别与第一电容、第一电阻和车载电池包连接，第一模拟电阻连接第二模拟电阻，第一模拟电阻还接地；第二模拟电阻分别连接车载电池包、第二电阻和第二电容；第一电阻连接第一开关；第一开关分别连接第二开关和减法电路；减法电路通过第五电阻与检测装置连接，减法电路还与第三电阻和第四电阻连接；第三电阻接地；第四电阻连接基准电压输入端；减法电路连接AD检测电路。本发明能够滤除干扰，提高系统安全性。

Description

一种绝缘检测电路及车辆

技术领域

本发明涉及电源绝缘检测技术领域，具体涉及一种绝缘检测电路及车辆。

背景技术

随着新能源汽车的普及，新能源车的安全性越来越受到大家的关注。新能源车电池包属于高电压部件，插电式新能源汽车电池包电压大部分在300伏以上，远超人体安全电压。因此电池包体高压部分对车身低压部分需要做好绝缘隔离并保证足够的电气间隙。尽管设计上已经做好绝缘防护，但是要保证车辆全寿命内处于安全状态，防止发生人员触电危险，那么整车就需要高压电池管理系统具有绝缘检测功能，能够获知量化车辆绝缘状态。然而目前切实可靠的检测绝缘状态的方法并不多见。

高压电池管理系统除绝缘检测功能外还需要采集电池输出电流以及电池电压功能，并具有CAN通信和继电器控制功能的主模块等。采集电池输出电流以及电池电压功能在高压侧，而CAN通信和继电器控制功能等在低压侧。在现有技术中第一待测电压点和第二待测电压点采集电压的参考地是车身地，绝缘检测电路位于低压侧，这将导致绝缘检测电路无法跟电流和高压诊断电路集成在一个模块中。由于绝缘检测电路放在低压模块上，而绝缘检测电路会引入高压正极和负极，使得原本完全属于低压产品的主模块变成带高压的产品。生产、测试、维护成本增加。因此亟需提供一种绝缘检测电路技术方案，能够实现采集电路自我诊断，提高系统安全性。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种绝缘检测电路，包括：第一模拟电阻、第二模拟电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关、第二开关、第四开关、第一电容、第二电容、减法电路、AD检测电路和检测装置；

所述第一模拟电阻的一端分别与所述第一电容的一端、所述第一电阻的一端和车载电池包的正极连接，所述第一模拟电阻的另一端连接所述第二模拟电阻的一端，所述第一模拟电阻的另一端还接地；

所述第二模拟电阻的另一端分别连接所述车载电池包的负极、所述第二电阻的一端和所述第二电容的一端；

所述第一电阻的另一端连接所述第一开关的一端；

所述第一开关的另一端分别连接所述第二开关的一端和所述减法电路的输入端；所述第二开关的一端与所述第二电阻的另一端连接；

所述第四开关的一端均与所述第一开关的另一端、所述第二开关的一端和所述第三开关的一端连接，所述第四开关的另一端与所述减法电路的输入端连接；

所述减法电路的基准端通过第五电阻与所述检测装置的控制端连接，所述减法电路的基准端还与所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端连接；所述第三电阻的另一端接地；所述第四电阻的另一端连接基准电压输入端；所述减法电路的另一端连接所述AD检测电路的输入端；

所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端均接地；

所述AD检测电路的输出端连接所述检测装置的输入端。

进一步地、还包括：滤波电路、与所述滤波电路并联的第三开关和第六电阻，所述滤波电路输入端均与所述第四开关的一端连接，所述滤波电路的输出端与所述减法电路的输入端和所述第三开关的另一端连接，所述第三开关的一端还与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端接地。

进一步地、所述滤波电路包括：第三电容、第四电容、第七电阻、第八电阻和放大器；

所述第七电阻的一端连接作为所述滤波电路的输入端均与所述第一开关的另一端、所述第二开关的一端和所述第三开关的一端连接，所述第七电阻的另一端均与所述第三电容的一端和所述第八电阻的一端连接；

所述第八电阻的另一端均与所述第四电容的一端和所述放大器的正输入端连接；

所述第三电容与所述放大器的输出端连接；

所述第四电容的另一端接地；

所述放大器的负输入端与所述放大器的输出端连接，所述放大器的输出端与所述减法电路的输入端连接。

进一步地、还包括：第一中继主开关，所述第一中继主开关的一端连接所述第一电阻的一端，所述第一中继主开关的另一端与所述第一电容的一端连接。

进一步地、还包括：第二中继主开关，所述第二中继主开关的一端连接所述第二电阻的一端，所述第二中继主开关的另一端与所述第二电容的一端连接。

进一步地、还包括：行车电脑，所述行车电脑与所述检测装置的输出端连接。

进一步地、还包括：提示装置，所述提示装置与所述行车电脑连接。

进一步地、所述提示装置为显示屏、灯光报警单元或声音报警单元中的一种或几种。

另一方面、本发明提供一种车辆，所述车辆设置有供电系统，所述供电系统包括上述任一项所述的绝缘检测电路。

实施本发明具有以下有益效果：

本发明提出了一种全新的诊断电路架构以及计算方法，测量电压采用电压参考点为高压负极、更安全。

因为该绝缘检测系统中测量电压的参考地都是高压负极，这和其他高压相关功能参考点是高压负极是相同的，但是本发明提供的绝缘检测电路中，AD采集电路能进行自我诊断，并且滤波电路能够滤除电机和50HZ工频干扰，减少绝缘采集的影响因素，提高系统安全性。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1本发明实施例提供的一种绝缘检测电路的电路结构示意图；

图2本发明实施例提供的另一种绝缘检测电路的电路结构示意图；

图3本发明实施例提供的又一种绝缘检测电路的电路结构示意图；

图4本发明实施例提供的一种滤波电路的电路结构示意图；

其中，1-第一模拟电阻，2-第二模拟电阻，3-第一电阻，4-第二电阻，5-第三电阻，6-第四电阻，7-第五电阻，8-第一开关，9-第二开关，10-第一电容，11-第二电容，12-减法电路，13-AD检测电路，14-检测装置，15-车载电池包，16-滤波电路，17-第三开关，18-第六电阻，161-第三电容，162-第四电容，163-第七电阻，164-第八电阻，165-放大器，19-第四开关，20-第一中继主开关，21-第二中继主开关，22-行车电脑，23-提示装置。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例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例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是电路连接，也可是通信连接。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

图1是现有技术提供的一种绝缘检测电路的电路图，如图1所示，本发明提供一种绝缘检测电路，包括：第一模拟电阻、第二模拟电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关、第二开关、第四开关、第一电容、第二电容、减法电路、AD检测电路和检测装置；

所述第一模拟电阻的一端分别与所述第一电容的一端、所述第一电阻的一端和车载电池包的正极连接，所述第一模拟电阻的另一端连接所述第二模拟电阻的一端，所述第一模拟电阻的另一端还接地；

所述第二模拟电阻的另一端分别连接所述车载电池包的负极、所述第二电阻的一端和所述第二电容的一端；

所述第一电阻的另一端连接所述第一开关的一端；

所述第一开关的另一端分别连接所述第二开关的一端和所述减法电路的输入端；所述第二开关的一端与所述第二电阻的另一端连接；

所述第四开关的一端均与所述第一开关的另一端、所述第二开关的一端和所述第三开关的一端连接，所述第四开关的另一端与所述减法电路的输入端连接；

所述减法电路的基准端通过第五电阻与所述检测装置的控制端连接，所述减法电路的基准端还与所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端连接；所述第三电阻的另一端接地；所述第四电阻的另一端连接基准电压输入端；所述减法电路的另一端连接所述AD检测电路的输入端；

所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端均接地；

所述AD检测电路的输出端连接所述检测装置的输入端。

具体地、检测模块可是微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，检测模块可以用于改变第四电阻的输入电压，还用于计算得到第一模拟电阻和第二模拟电阻的阻值，并通过检测模块的通信接口将检测的电压数据发送给ECU或其他模块，用户可根据第一模拟电阻和第二模拟电阻的阻值判断动力电池包是否漏电。

其中检测模块可以包含预设的开关程序，预设的开关程序可以用于控制第一预设时间段断开继电器，在第二预设时间段闭合继电器，依次循环。

车载电池包可以由多个电池组串联，需要说明的是每个电池组的电压在可以相同也可以不同，动力电池包可以为车辆提供电能，其工作电压在本说明书中不做具体限定。

第一模拟电阻是需要测量的待测量，高压正极对车身绝缘电阻(寄生电阻)，可以理解为第一模拟电阻可以是动力电池包正极对车身地之间的电阻，在具体是实施例中可以是电池包外侧的绝缘防护。第二模拟电阻是需要测量的待测量，高压负极对车身绝缘电阻(寄生电阻)，可以理解为第二模拟电阻可以是动力电池包负极对车身地之间的电阻，在具体是实施例中可以是电池包外侧的绝缘防护。

第一电容和第二电容用于防止车载电池包短路。

具体的，第四开关用于切换滤波电路是否参与绝缘检测。当然第四开关可以与检测装置连接，检测装置用于控制第四开关的断开或闭合。

在车辆上高压之前，整车需快速检测绝缘，第一开关和第二开关断开，使减法电路一端输入为0V,使能ISO_DIAG_DOH，进行AD诊断电路的诊断，AD诊断电路检测到(5-0.7)×(第五电阻阻值+第三电阻阻值)/第三电阻阻值,确定AD诊断电路是否短路或故障，如过IS0_DIAG_DOH不使能，则确认AD诊断电路无故障，进而进行绝缘电阻检测。

需要说明的是，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关、第二开关、第一电容、第二电容的相关参数在可以根据实际需要进行设置，在本说明书实施例中不做具体限定。

示例地、检测装置通过第三电阻和第五电阻分压，采集第四电阻上的电压来计算获得车载电池包正对负的电压值；

第一开关和第二开关可以控制第一电阻和第二电阻的接入，改变电桥状态，形成不平衡电桥；

当第一开关和第二开关处于断开和闭合一个周期状态时，检测装置可以通过以下计算得出第一模拟电阻和第二模拟电阻的阻值；

当第一电阻等于1.2MΩ，第二电阻等于1.2MΩ，第三电阻等于1188KΩ，第四电阻等于12KΩ时。

本说明书实施例提出了一种全新的诊断电路架构以及计算方法，测量电压采用电压参考点为高压负极。本绝缘检测方案采用AD诊断电路及检测装置共同检测车载电池包的绝缘情况，并且增加AD诊断电路，改变调理电路基准，进行自检。本实施例提供的绝缘检测电路成本低、更安全。

因为该绝缘检测系统中测量电压的参考地都是高压负极。这和其他高压相关功能参考点是高压负极是相同的，所以可以解决绝缘检测功能必须要放在低压主模块上问题，将绝缘检测功能和其他所有高压相关功能集成成一个模块，能够降低生产成本，提高系统安全性。

在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，图2本发明实施例提供的另一种绝缘检测电路的电路结构示意图；如图2所示，还包括：滤波电路、与所述滤波电路并联的第三开关和第六电阻，所述滤波电路输入端均与所述第四开关的一端连接，所述滤波电路的输出端与所述减法电路的输入端和所述第三开关的另一端连接，所述第三开关的一端还与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端接地。

具体地、滤波电路可以把伴有许多干扰信号的直流电通过滤波电路，交流干扰信号大部分将被电感阻止吸收变成磁感和热能，剩下的大部分被电容旁路到地,这就可以抑制干扰信号的作用,在输出端就可以获得比较纯净的直流电流，并将检测的直流电流输入至减法电路的输入端。

需要说明的是，滤波电路在本说明书实施例中不做具体限定，可以根据实际需要进行设置。

本实施例提供的绝缘检测电路，通过设置的滤波电路滤除电机和工频干扰等电动汽车上的干扰，提高绝缘诊断准确性。

在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，如图4所示，图4本发明实施例提供的一种滤波电路的电路结构示意图；所述滤波电路包括：第三电容、第四电容、第七电阻、第八电阻和放大器；

所述第七电阻的一端连接作为所述滤波电路的输入端均与所述第一开关的另一端、所述第二开关的一端和所述第三开关的一端连接，所述第七电阻的另一端均与所述第三电容的一端和所述第八电阻的一端连接；

所述第八电阻的另一端均与所述第四电容的一端和所述放大器的正输入端连接；

所述第三电容与所述放大器的输出端连接；

所述第四电容的另一端接地；

所述放大器的负输入端与所述放大器的输出端连接，所述放大器的输出端与所述减法电路的输入端连接。

具体地、第三电容、第四电容、第七电阻、第八电阻和放大器等具体工作参数在本说明书实施例中不做具体限定。

在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，还包括：第一中继主开关，所述第一中继主开关的一端连接所述第一电阻的一端，所述第一中继主开关的另一端与所述第一电容的一端连接。

在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，还包括：第二中继主开关，所述第二中继主开关的一端连接所述第二电阻的一端，所述第二中继主开关的另一端与所述第二电容的一端连接。

具体的，第一中继主开关和第二中继主开关可以与检测装置连接，检测装置可以用于控制第一中继主开关和第二中继主开关的断开或闭合。

当然，第一中继主开关和第二中继主开关的具体参数在本说明书实施例中不做具体限定。

在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，图3本发明实施例提供的又一种绝缘检测电路的电路结构示意图；如图3所示，还包括：行车电脑，所述行车电脑与所述检测装置的输出端连接。

具体的，行车电脑可以是电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)，ECU一般都具备故障自诊断和保护功能，当系统产生故障时，它还能在RAM中自动记录故障代码并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序来维持发动机的运转。同时这些故障信息会显示在仪表盘上并保持不灭，可以使车主及时发现问题并将汽车能开到修理厂。

行车电脑可以根据检测装置检测的绝缘情况判断是否需要发出提示。

在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，还包括：提示装置，所述提示装置与所述行车电脑连接。

在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，所述提示装置为显示屏、灯光报警单元或声音报警单元中的一种或几种。

示例地、

1、快速绝缘电阻检测模式：

上高压之前，整车需快速检测绝缘，第三开关闭合不使用滤波，第一开关、第二开关和第四开关断开，使减法电路一端输入为0V,使能ISO_DIAG_DOH，进行AD检测电路的诊断，AD检测到(5-0.7)×(R5+R3)/R3,确定AD检测电路没问题，此时IS0_DIAG_DOH不使能，进行绝缘电阻检测，检测方式如下：

首先、闭合第一开关、第二开关和第四开关断开，BMU通过通讯获取车载电池包的电压Vbat_pos，AD采集到电池正与底盘之间电压为Viso_pos,电池负与底盘之间电压为Vbat_pos-Viso_pos，

得到方程1：Viso_pos/Riso_pos+Viso_pos/(R1+R2)＝(Vbat_pos-Viso_pos)/Riso_neg

其次、闭合第一开关、第二开关和第四开关，BMU通过通讯获取车载电池包电压Vbat_pos，AD采集到电池负与底盘之间电压为Viso_neg,电池负与底盘之间电压为Vbat_pos-Viso_neg，

得到方程2：Viso_neg/Riso_neg+Viso_neg/(R1+R2)＝(Vbat_pos-Viso_neg)/Riso_pos

由方程1、方程2可计算出第一模拟电阻和第一模拟电阻的阻值。

2、正常绝缘电阻检测模式：

整车上高压，整车进入正常绝缘检测绝缘，第三开关闭合加入电压性二阶反馈滤波器滤除电机、50HZ工频信号等整车干扰，只允许低于5HZ以下的信号通过，检测方式如下：

首先、闭合第一开关和第四开关，BMU通过通讯获取车载电池包电压Vbat_pos，AD采集到电池正与底盘之间电压为Viso_pos,电池负与底盘之间电压为Vbat_pos-Viso_pos，

得到方程3：Viso_pos/Riso_pos+Viso_pos/(R1+R2)＝(Vbat_pos-Viso_pos)/Riso_neg

Step4

闭合第二开关和第四开关，BMU通过通讯获取车载电池包电压Vbat_pos，AD采集到电池负与底盘之间电压为Viso_neg,电池负与底盘之间电压为Vbat_pos-Viso_neg，

得到方程4：Viso_neg/Riso_neg+Viso_neg/(R1+R2)＝(Vbat_pos-Viso_neg)/Riso_pos

由方程3、方程4可计算出第一模拟电阻和第一模拟电阻的阻值。

另一方面本发明提供一种车辆，所述车辆设置有供电系统，所述供电系统包括上述任一项所述的绝缘检测电路。由于车辆设置有绝缘检测电路，因此具有绝缘检测电路的效果，不在赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。

Claims (9)

1.一种绝缘检测电路，其特征在于，包括：第一模拟电阻、第二模拟电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关、第二开关、第四开关、第一电容、第二电容、减法电路、AD检测电路和检测装置；

所述第一模拟电阻的一端分别与所述第一电容的一端、所述第一电阻的一端和车载电池包的正极连接，所述第一模拟电阻的另一端连接所述第二模拟电阻的一端，所述第一模拟电阻的另一端还接地；

所述第二模拟电阻的另一端分别连接所述车载电池包的负极、所述第二电阻的一端和所述第二电容的一端；

所述第一电阻的另一端连接所述第一开关的一端；

所述第一开关的另一端分别连接所述第二开关的一端和所述减法电路的输入端；所述第二开关的一端与所述第二电阻的另一端连接；

所述第四开关的一端均与所述第一开关的另一端、所述第二开关的一端和所述第三开关的一端连接，所述第四开关的另一端与所述减法电路的输入端连接；

所述减法电路的基准端通过第五电阻与所述检测装置的控制端连接，所述减法电路的基准端还与所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端连接；所述第三电阻的另一端接地；所述第四电阻的另一端连接基准电压输入端；所述减法电路的另一端连接所述AD检测电路的输入端；

所述第一电容的另一端和所述第二电容的另一端均接地；

所述AD检测电路的输出端连接所述检测装置的输入端。

2.根据权利要求1所述的绝缘检测电路，其特征在于，还包括：滤波电路、与所述滤波电路并联的第三开关和第六电阻，所述滤波电路输入端均与所述第四开关的一端连接，所述滤波电路的输出端与所述减法电路的输入端和所述第三开关的另一端连接，所述第三开关的一端还与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的绝缘检测电路，其特征在于，所述滤波电路包括：第三电容、第四电容、第七电阻、第八电阻和放大器；

所述第七电阻的一端连接作为所述滤波电路的输入端均与所述第一开关的另一端、所述第二开关的一端和所述第三开关的一端连接，所述第七电阻的另一端均与所述第三电容的一端和所述第八电阻的一端连接；

所述第八电阻的另一端均与所述第四电容的一端和所述放大器的正输入端连接；

所述第三电容与所述放大器的输出端连接；

所述第四电容的另一端接地；

所述放大器的负输入端与所述放大器的输出端连接，所述放大器的输出端与所述减法电路的输入端连接。

4.根据权利要求1任一项所述的绝缘检测电路，其特征在于，还包括：第一中继主开关，所述第一中继主开关的一端连接所述第一电阻的一端，所述第一中继主开关的另一端与所述第一电容的一端连接。

5.根据权利要求1任一项所述的绝缘检测电路，其特征在于，还包括：第二中继主开关，所述第二中继主开关的一端连接所述第二电阻的一端，所述第二中继主开关的另一端与所述第二电容的一端连接。

6.根据权利要求1所述的绝缘检测电路，其特征在于，还包括：行车电脑，所述行车电脑与所述检测装置的输出端连接。

7.根据权利要求6所述的绝缘检测电路，其特征在于，还包括：提示装置，所述提示装置与所述行车电脑连接。

8.根据权利要求7所述的绝缘检测电路，其特征在于，所述提示装置为显示屏、灯光报警单元或声音报警单元中的一种或几种。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆设置有供电系统，所述供电系统包括权利要求1-8任一项所述的绝缘检测电路。

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