CN112240955A - 一种绝缘检测电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种绝缘检测电路及方法，所述绝缘检测电路包括待检测高压电源，还包括：第一分压电路，包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2；第二分压电路，包括串联的第三电阻R3和第四电阻R4；第三分压电路，包括串联的第五电阻R5和开关S1；第一电压采集单元，用于采集所述第一电阻R1和第二电阻R2的中间点的对地电压；第二电压采集单元，用于采集所述第三电阻R3和第四电阻R4的中间点的对地电压；处理单元，与第一电压采集单元和第二电压采集单元连接，用于根据第一电压采集单元和第二电压采集单元采集的电压计算所述待检测高压电源正负极的对地绝缘电阻。采用上述技术方案后，可以避免待检测高压电源的电压波动造成绝缘检测计算的误差，同时降低了绝缘检测电路的成本。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘检测技术领域，尤其涉及一种绝缘检测电路及方法。
背景技术
高压电源正负极对地绝缘阻值的测量直接影响着高压系统的安全工作，当所测量获得的绝缘阻值低于一定安全值时，需要及时断开电路保障安全，若绝缘阻值测量值比实际值偏小，则会导致电路误操作断开电路，不利于电路的稳定工作，若绝缘阻值测量值比实际值偏大，则会导致实际绝缘阻值已低于安全值而未及时发现，带来安全隐患。参见附图1，现有绝缘检测的方法为第一电阻R1、第一开关S1、第二电阻R2、第三电阻R3、第二开关S2及第四电阻R4依次串联，连接在待检测高压电源的两端，第二电阻R2与第三电阻R3的中间点接地。为测量高压电源的绝缘阻值，需要开关S1和S2做3个状态，第1状态，闭合开关S1和S2，获得第二电阻R2两端的电压V1和第三电阻R3两端的电压V2；第2状态，闭合S1，断开S2，获得第二电阻R2两端的电压V1_1；第3状态，闭合S2，断开S1，获得第三电阻R3两端的电压V2_1；然后根据所得V1、V2、V1_1、V2_1，可以计算出高压电源正极对地的绝缘阻值Rp和高压电源负极对地的绝缘阻值Rn。例如，在R1＝R4＝R6，R2＝R3＝R5，R1+R2＝R3+R4＝RS时，
Rp＝(-RS*V1-RS*V2-RS*V1_1+RS*V2_1)/V2_1
Rn＝(RS*V1-RS*V2-RS*V1_1+RS*V2_1)/V1_1
现有检测方法存在的问题是无法避免高压电源带负载工作时电压的波动，欲获得准确的绝缘阻值需保证多次开关断开闭合之间电压不能波动。
现有的待检测高压电源，例如电动汽车的高压电池包，在电动汽车静止时，功率负载没有工作(如电机等)，高压电池包电压基本是稳定的，此时可以精确地计算出绝缘阻值；当电动汽车工作时，功率负载正常工作(如电机等)，高压电池包电压会随着功率负载的变化而波动(如电机转速的快慢，急停，急启动等)，及负载工作时引入的噪声电压，对绝缘阻值的测量引入了误差，高压电池包电压波动越大，绝缘阻值测量的误差越大。
因此需要开发一种可以有效地避免电压波动对绝缘检测准确性的影响的绝缘检测电路及方法。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种可以有效地避免电压波动对绝缘检测准确性的影响的绝缘检测电路及方法。
本发明公开了一种绝缘检测电路，包括待检测高压电源，还包括：
第一分压电路，包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的第一端与所述待检测高压电源的正极连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地；
第二分压电路，包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第四电阻R4的第一端与所述待检测高压电源的负极连接，所述第四电阻R4的第二端与所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端接地；
第三分压电路，包括第五电阻R5和开关S1，所述第五电阻R5的第一端与所述待检测高压电源的正极或负极连接，所述第五电阻R5的第二端与所述开关S1的第一端连接，所述开关S1的第二端接地；
第一电压采集单元，用于采集所述第一电阻R1和第二电阻R2的中间点的对地电压；
第二电压采集单元，用于采集所述第三电阻R3和第四电阻R4的中间点的对地电压；
处理单元，与所述第一电压采集单元和所述第二电压采集单元连接，用于根据所述第一电压采集单元和所述第二电压采集单元采集的电压计算所述待检测高压电源正负极的对地绝缘电阻。
优选地，所述第一电阻R1的阻值与所述第四电阻R4的阻值相等；
所述第二电阻R2的阻值与所述第三电阻R3的阻值相等；
所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的阻值之和与所述第五电阻R5的阻值相等。
优选地，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5均为定值电阻。
优选地，所述开关S1为开关三极管。
优选地，所述开关三极管为mos管。
优选地，第一电压采集单元和所述第二电压采集单元均包括模数转换器。
优选地，所述处理单元为单片机。
本发明还公开了一种绝缘检测方法，采用上述的绝缘检测电路，检测步骤包括：
S1:断开开关S1，采集所述第一电阻R1和第二电阻R2中间点的对地电压V1_1，采集所述第三电阻R3和第四电阻R4中间点的对地电压V2_1；
S2：闭合开关S1，采集所述第一电阻R1和第二电阻R2中间点的对地电压V1_2，采集所述第三电阻R3和第四电阻R4中间点的对地电压V2_2；
S3:根据电压V1_1、V2_1、V1_2、V2_2计算所述待检测高压电源正负极的对地绝缘阻值。
采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.电压采集单元始终可以采集到待检测高压电源的电压，可以避免电压波动对绝缘检测的准确性造成影响；
2.通过一个开关管可以实现，减少了开关管的数量，降低了成本。
附图说明
图1为现有技术中绝缘检测电路的示意图；
图2为本发明一实施例中绝缘检测电路的示意图。
图3为本发明另一实施例中绝缘检测电路的示意图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。
参见附图2，为本发明一实施例中绝缘检测电路的示意图，所述绝缘检测电路包括待检测高压电源，所述待检测高压电源可以为车辆上的高压电池包，所述车辆可以为电动汽车。所述待检测高压电源通常与负载连接，对负载供电。本申请的绝缘检测电路包括：
-第一分压电路
包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的第一端与所述待检测高压电源的正极连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地。
-第二分压电路
包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第四电阻R4的第一端与所述待检测高压电源的负极连接，所述第四电阻R4的第二端与所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端接地。
-第三分压电路
包括第五电阻R5和开关S1，所述第五电阻R5的第一端与所述待检测高压电源的正极或负极连接，所述第五电阻R5的第二端与所述开关S1的第一端连接，所述开关S1的第二端接地。在本实施例中，所述第五电阻R5的第一端与所述待检测高压电源的正极连接。所述开关S1，优选地，为开关三极管。优选地，所述开关三极管为mos管。
-第一电压采集单元
用于采集所述第一电阻R1和第二电阻R2的中间点的对地电压。优选地，所述第一电压采集单元包括模数转换器，采集所述第一电阻R1和第二电阻R2的中间点的对地电压，即第二电阻R2两端的电压，并转换为数字信号。
-第二电压采集单元
用于采集所述第三电阻R3和第四电阻R4的中间点的对地电压。优选地，所述第二电压采集单元包括模数转换器，采集所述第三电阻R3和第四电阻R4的中间点的对地电压，即第三电阻R3两端的电压，并转换为数字信号。
-处理单元
与所述第一电压采集单元和所述第二电压采集单元连接，用于根据所述第一电压采集单元和所述第二电压采集单元采集的电压计算所述待检测高压电源正负极的对地绝缘电阻。优选地，所述处理单元为单片机。优选地，所述开关S1与处理单元连接，受处理单元控制打开和关闭。在需要测量待检测高压电源正负极的对地绝缘电阻时，处理单元通过控制开关S1打开和关闭，根据第一电压采集单元、第二电压采集单元采集的电压，及第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5的阻值，就可以计算待检测高压电源正负极的对地绝缘电阻。优选地，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5均为定值电阻。
具体地，采用上述绝缘检测电路检测待检测高压电源正负极的对地绝缘电阻的方法包括如下步骤：
S1:断开开关S1，采集所述第一电阻R1和第二电阻R2中间点的对地电压V1_1，采集所述第三电阻R3和第四电阻R4中间点的对地电压V2_1；
S2：闭合开关S1，采集所述第一电阻R1和第二电阻R2中间点的对地电压V1_2，采集所述第三电阻R3和第四电阻R4中间点的对地电压V2_2；
S3:根据电压V1_1、V2_1、V1_2、V2_2计算所述待检测高压电源正负极的对地绝缘阻值。
在步骤S3中，根据电压V1_1、V2_1、V1_2、V2_2计算所述待检测高压电源正负极的对地绝缘阻值Rp、Rn的公式如下：
根据上述公式可解得：
Rp＝
(R1*R5*V1_1*V2_2-R1*R5*V1_2*V2_1+R2*R5*V1_1*V2_2-R2*R5*V1_2*V2_1)/(R1*V1_2*V2_1+R2*V1_2*V2_1-R5*V1_1*V2_2+R5*V1_2*V2_1)
Rn＝
-(R2*R3*R5*V1_1*V2_2-R2*R3*R5*V1_2*V2_1+R2*R4*R5*V1_1*V2_2-R2*R4*R5*V1_2*V2_1)/(R1*R3*V1_1*V1_2+R2*R3*V1_1*V1_2+R2*R5*V1_1*V2_2-R2*R5*V1_2*V2_1)
为简化上述计算过程，优选地，可以令所述第一电阻R1的阻值与所述第四电阻R4的阻值相等；所述第二电阻R2的阻值与所述第三电阻R3的阻值相等；所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的阻值之和与所述第五电阻R5的阻值相等。即，令R1＝R4＝R6，R2＝R3＝R5，R1+R2＝R3+R4＝R5＝RS，在这种情况下，根据上述公式，可解得：
Rp＝(-RS*V1_1*V2_2-RS*V1_2*V2_1)/(V1_1*V2_2-2*V1_2*V2_1)
Rn＝(-RS*V1_1*V2_2-RS*V1_2*V2_1)/(V1_1*V1_1+V1_1*V2_2-V1_2*V2_1)
参见附图3，为本发明另一实施例中绝缘检测电路的示意图，与图二实施例不同的是，在图3的实施例中，第三分压电路(包括串联的第五电阻R5和开关S1)一端与电压负极连接，另一端接地。在R1＝R4＝R6，R2＝R3＝R5，R1+R2＝R3+R4＝R5＝RS时，可计算得：
Rp＝(RS*V1_1*V2_2-RS*V2_1*V1_2)/(V2_1*V1_2-V1_1*V2_2+V2_1*V2_2)
Rn＝(RS*V1_1*V2_2-RS*V2_1*V1_2)/(V2_1*V1_2-2*V1_1*V2_2)
其计算方法与图2实施例类似，这里不详细展开。
本申请的绝缘检测电路及检测方法，因为在检测时始终可以采集到待检测高压电源的电压，不像现有技术会丢失周期，因此可以避免电压波动对绝缘检测的准确性造成影响。同时，本申请只需要一个开关(开关管)，开关动作两次就可以实现检测，减少了开关(开关管)的数量，减少了开关动作的次数，降低了成本，同时简化了动作次数。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种绝缘检测电路，包括待检测高压电源，其特征在于，还包括：
第一分压电路，包括第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的第一端与所述待检测高压电源的正极连接，所述第一电阻R1的第二端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地；
第二分压电路，包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第四电阻R4的第一端与所述待检测高压电源的负极连接，所述第四电阻R4的第二端与所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端接地；
第三分压电路，包括第五电阻R5和开关S1，所述第五电阻R5的第一端与所述待检测高压电源的正极或负极连接，所述第五电阻R5的第二端与所述开关S1的第一端连接，所述开关S1的第二端接地；
第一电压采集单元，用于采集所述第一电阻R1和第二电阻R2的中间点的对地电压；
第二电压采集单元，用于采集所述第三电阻R3和第四电阻R4的中间点的对地电压；
处理单元，与所述第一电压采集单元和所述第二电压采集单元连接，用于根据所述第一电压采集单元和所述第二电压采集单元采集的电压计算所述待检测高压电源正负极的对地绝缘电阻。
2.如权利要求1所述的绝缘检测电路，其特征在于，
所述第一电阻R1的阻值与所述第四电阻R4的阻值相等；
所述第二电阻R2的阻值与所述第三电阻R3的阻值相等；
所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的阻值之和与所述第五电阻R5的阻值相等。
3.如权利要求1所述的绝缘检测电路，其特征在于，
所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5均为定值电阻。
4.如权利要求1所述的绝缘检测电路，其特征在于，
所述开关S1为开关三极管。
5.如权利要求4所述的绝缘检测电路，其特征在于，
所述开关三极管为mos管。
6.如权利要求1所述的绝缘检测电路，其特征在于，
第一电压采集单元和所述第二电压采集单元均包括模数转换器。
7.如权利要求1所述的绝缘检测电路，其特征在于，
所述处理单元为单片机。
8.一种绝缘检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一所述的绝缘检测电路，检测步骤包括：
S1:断开开关S1，采集所述第一电阻R1和第二电阻R2中间点的对地电压V1_1，采集所述第三电阻R3和第四电阻R4中间点的对地电压V2_1；
S2：闭合开关S1，采集所述第一电阻R1和第二电阻R2中间点的对地电压V1_2，采集所述第三电阻R3和第四电阻R4中间点的对地电压V2_2；
S3:根据电压V1_1、V2_1、V1_2、V2_2计算所述待检测高压电源正负极的对地绝缘阻值。
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