CN203310920U - 一种电池绝缘检测电路及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池绝缘检测电路及装置，电池绝缘检测电路包括选择开关、采样电路、模数转换电路和微控制器，采样电路通过选择开关择一地连接待测电池的正极和负极，采集所述电池的正极或负极与电池外壳间的泄漏电流对应的电压信息，得到电压采样信号，利用模数转换电路将电压采样信号转换为数字电压信号，提供给微控制器，微控制器依据数字电压信号计算得到待测电池的绝缘电阻，从而得到所述待测电池的绝缘状态。所述电池绝缘检测电路采集电池的正极或负极与电池外壳间的泄漏电流对应的电压信息计算得到电池的绝缘电阻，从而实现了在线检测待测电池，即电池绝缘检测电路能够待测电池处于放电或充电状态时检测待测电池的绝缘状态。

Description

一种电池绝缘检测电路及装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电动汽车的动力电池绝缘检测电路及装置。

背景技术

电动汽车由于其动力能源为可再生的绿色能源——电能，而逐渐走入人们的生活，因此，电动汽车的推广和应用很大程度上依赖于电动汽车的电池的综合性能，因此，需要对电动汽车的电池的性能进行检测。其中，电动汽车的电池的绝缘性能是一项重要的性能参数，通过检测电池的绝缘电阻，随时监控电池的绝缘状态，确保电动汽车所使用的绝缘状态良好的电池，避免了电池的绝缘出现损坏时造成电动汽车故障，甚至引起电动汽车的安全问题。

现有的电池绝缘检测装置，一般采用高压检测方式，其成本高、体积大，不能在被测电池处于工作状态时进行准确测量。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种电池绝缘检测电路及装置，以实现在线检测，即检测处于工作状态的电池的绝缘参数，技术方案如下：

一种电池绝缘检测电路，用于检测电池的绝缘状态，包括：选择开关、采样电路、模数转换电路和微控制器；

所述选择开关的第一不动端连接所述电池的正极，第二不动端连接所述电池的负极，动端连接所述采样电路的输入端；

所述采样电路的输出端连接所述模数转换电路的输入端；

所述模数转换电路的输出端连接所述微控制器的输入端，所述模数转换电路将所述采样电路提供的所述电池的正极或负极与电池外壳之间的泄漏电流对应的电压采样信号转换成数字电压信号后提供给所述微控制器，以使微控制器依据所述电压数字信号计算得到所述电池的绝缘电阻的阻值。

优选的，所述选择开关为单刀双掷继电器，所述单刀双掷继电器的常闭触点为所述第一不动端，常开触点为所述第二不动端，线圈的正极性端连接直流电源，负极性端通过第一开关连接接地端。

优选的，所述采样电路包括：采样分压电路、比较基准电路和放大电路，其中：

所述采样分压电路的输入端为所述采样电路的输入端，输出端连接所述放大电路的第二输入端；

所述比较基准电路的第二输入端输入有基准电压，输出端连接所述放大电路的第二输入端；

所述放大电路的第一输入端通过第一电阻连接接地端，输出端通过反馈电组连接所述第一输入端，且所述输出端为所述采样电路的输出端。

优选的，所述采样分压电路包括第一分压电路和第二分压电路，其中，

所述第一分压电路为多个依次串联的分压电阻构成的串联支路，所述串联支路的一端作为所述采样电路的输入端，另一端连接接地端，所述串联支路的第一公共端连接所述第二分压电路的第二输入端；

所述第二分压电路的第一输入端通过第二电阻连接接地端，输出端通过第二反馈电阻连接所述第一输入端，且所述输出端为所述采样分压电路的输出端。

优选的，所述采样电路还包括：箝位电路、电压跟随器，其中：

所述箝位电路的一端连接所述第一分压电路，另一端连接接地端；

所述电压跟随器的输入端连接所述第二分压电路的输出端，所述电压跟随器的输出端连接所述放大电路的第二输入端。

本申请还提供一种电池绝缘检测装置，包括：上述的电池绝缘检测电路、外壳、外部直流电源引脚、GND引脚、控制器局域网总线的高电平CANH引脚、控制器局域网总线的低电平CANL引脚、电池负极引脚、电池正极引脚和电池外壳引脚；

所述电池绝缘检测电路的接地端均通过所述电池绝缘检测装置的GND引脚连接直流地；

所述电池绝缘检测电路中的微控制器得到的绝缘电阻的数值通过所述CANH引脚和所述CANL引脚发送；

所述CANH引脚连接监控设备的CAN接口的CANH总线，所述CANL引脚连接所述监控设备的CAN接口的CANL总线；

所述电池负极引脚连接待测电池的负极，所述电池正极引脚连接所述待测电池的正极；

所述电池外壳引脚用于连接所述电池的外壳。

优选的，上述的电池绝缘检测装置，还包括：设置在所述外壳上的第一指示灯和第二指示灯，

所述第一指示灯连接所述电池绝缘检测电路中的微控制器的第一输出端；

所述第二指示灯连接所述微控制的第二输出端。

优选的，所述第一指示灯和所述第二指示灯均为发光二极管灯。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，所述电池绝缘检测电路包括选择开关、采样电路、模数转换电路和微控制器，所述采样电路通过选择开关择一地连接待测电池的正极和负极，采集所述电池的正极或负极与电池外壳间的泄漏电流对应的电压信息，得到电压采样信号，利用模数转换电路将电压采样信号转换为数字电压信号，提供给微控制器，微控制器依据所述数字电压信号计算得到所述待测电池的绝缘电阻，从而得到所述待测电池的绝缘状态。由于本申请提供的电池绝缘检测电路利用待测电池的正极和负极采集到的电压采样信号计算得到所述电池的绝缘电阻，因此，应用该电池绝缘检测电路的电池绝缘检测装置能够实现在线检测待测电池，即所述电池绝缘检测电路能够待测电池处于放电或充电状态时检测待测电池的绝缘状态。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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他的附图。

图1为本申请实施例一种电池绝缘检测电路的结构示意图；

图2为本申请实施例一种电池绝缘检测装置外壳的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

请参见图1，示出了本申请实施例一种电池绝缘检测电路的结构示意图，所述电池绝缘检测电路，用于检测电池的绝缘状态，所述电路包括选择开关100、采样电路200、模数转换电路300和微控制器400。

选择开关100包括两个不动端和一个动端，选择开关100的第一不动端连接待测电池的正极，第二不动端连接待测电池的负极，动端连接采样电路200的输入端。

优选的，如图1所示，选择开关100可以通过单刀双掷继电器K2实现，单刀双掷继电器K2的常闭触点为第一不动端，常开触点为第二不动端，线圈的正极性端连接直流电源，负极性端通过第一开关连接接地端。

优选的，线圈的负极通过二极管D6连接线圈的正极，二极管D6作为K2的续流二极管，提高了K2吸/放的可靠性，减产反复吸合K2产生的干扰，提高了K2的使用寿命，也提高了电池绝缘检测电路的检测速度。

所述第一开关可以通过开关管实现，开关管的第一端连接所述单刀双掷继电器中线圈的负极性端，第二端连接接地端，控制端输入有控制信号，具体的，可以通过三极管Q2实现，所述第一端为集电极，第二端为发射极，控制端为基极。

采样电路200的输出端连接所述模数转换电路300的输入端，用于采集电池的正极或负极与电池外壳（大地）之间的泄漏电流对应的电压信号，获得电压采样信号，并提供给模数转换电路300。

优选的，参见图1，所述采样电路包括采样分压电路、比较基准电路201和放大电路202，其中，所述采样分压电路包括第一分压电路203和第二分压电路204。

第一分压电路203包括多个依次串联的分压电阻构成的串联支路，串联支路的一端作为采样电路200的输入端，另一端连接接地端，串联支路的第一公共端连接第二分压电路204的第二输入端；

本实施例中，第一分压电路203包括依次串联的电阻R14、R15和R16，其中R15和R16的公共端为所述第一公共端。

本实施例中，第二分压电路204通过运算放大器U5-A实现，运算放大器U5-A的反相输入端为所述第一输入端，同相输入端为所述第二输入端，运算放大器U5-A的反相输入端通过电阻R26连接接地端，输出端作为第二分压电路204的输出端连接放大电路202，同时，该输出端通过反馈电阻R19连接反相输入端。

比较基准电路201具体可以通过运算放大器U5-D实现，运算放大器U5-D的反相输入端为比较基准电路的第一输入端，同相输入端为比较基准电路的第二输入端。

运算放大器U5-D的同相输入端输入有基准电压，反相输入端连接输出端，输出端连接放大电路202的第二输入端。

具体的，所述基准电压通过分压电路获得，所述分压电路包括串联连接的电阻R24和R25，所述基准电压为电阻R25上的电压。

放大电路202的第一输入端通过电阻R29连接接地端，输出端通过反馈电阻R30连接反相输入端，用于将第二采样电路204输出的电压采样信号与比较基准电路201的基准电压进行比较后，进行放大处理，并将放大后的信号提供给所述模数转换电路300。

具体的，放大电路200通过运算放大器U5-C实现，反相输入端为所述第一输入端，同相输入端为所述第二输入端。

模数转换电路300的输出端连接微控制器400的输入端，模数转换电路300用于将采样电路采集到的电压采样信号转换为数字电压信号，并提供给微控制器400。

微控制器400依据所述数字电压信号计算得电池的绝缘电阻，并将该绝缘电阻与预设的电阻值进行比较，得到电池的绝缘状态信息。

需要说明的是，本申请中的接地端即待测电池的外壳。

由于电池在绝缘状态良好时，电池的正极/负极与电池外壳之间不存在电压，当电池的绝缘破损时，会产生泄漏电流，使得电池正极/负极对电池外壳之间形成一定的电压，因此，通过测量泄漏电流可以获得电池的绝缘状态。

具体的，本实施例提供的电池绝缘检测电路的工作过程如下：

首先检测电池负极与电池外壳之间的泄漏电流，控制三极管Q2导通，从而使继电器K2的线圈得电，使得K2的常开触点闭合，从而使采样电路的输入端连接待测电池的负极，采样电路将电池负极与电池外壳之间的泄漏电流转换为对应的电压采样信号，电压采样信号经过模数转换电路转换为数字电压信号，提供给微控制器，微控制器依据所述数字电压信号，以及电阻R14、R15和R16计算得到电池负极对电池外壳的等效电阻R-，并将该等效电阻R-与预设值进行比较，得到电池的绝缘状态；

检测电池正极与电池外壳之间的泄漏电流，控制三极管Q2关断，继电器K2的线圈失电，K2的常开触点断开，常闭触点闭合，使得采样电路的输入端连接待测电池的正极，采集得到电池正极与电池外壳之间的泄漏电流对应的电压采样信号，电压采样信号经过模数转换电路转换为数字电压信号，提供给微控制器，微控制器依据所述数字电压信号，以及电阻R14、R15和R16计算得到电池正极对电池外壳的等效电阻R+，并将该等效电阻R+与预设值进行比较，得到电池的绝缘状态。

本实施例提供的电池绝缘检测电路，利用采样电路采集到的待测电池的正极或负极与电池的外壳之间的泄漏电流对应的电压采样信号，计算得到所述电池的绝缘电阻，因此，应用该电池绝缘检测电路的电池绝缘检测装置能够实现在线检测待测电池，即所述电池绝缘检测电路能够待测电池处于放电或充电状态时检测待测电池的绝缘状态。

而且，本实施例提供的采样电路，通过第一分压电路将电池的电压降至后级电路能够使用的电压范围内，并利用第二分压电路实现对一个宽输入范围的电压的精确跟踪，利用比较基准电路将电压采样信号与基准电压进行比较，从而消除干扰信号，经过放大电路将电压采样信号与基准电压的比较结果进行放大，然后提供给模数转换电路，本实施例提供的采样电路能够实时重采样，而且能够消除干扰信号，从而为电池绝缘检测电路实现电池进行在线检测提供技术保障。

优选的，如图1所示，上述实施例提供的采样电路还包括：箝位电路205、电压跟随器206；

箝位电路205的一端连接第一分压电路203的输出端，另一端连接接地端，本实施例中，所述箝位电路通过稳压管D9和D10实现。

箝位电路用于将第一分压电路203输出的信号箝位至后级的第二分压电路的电压范围内，起到保护第二分压电路的作用。

所述电压跟随器206的输入端连接第二分压电路204的输出端，所述电压跟随器的输出端连接所述放大电路202的第二输入端，本实施例中，电压跟随器通过运算放大器U5-B实现，运算放大器U5-B的同相输入端为电压跟随器206的输入端，运算放大器U5-B的输出端连接反相输入端，且该输出端为电压跟随器的输出端。

电压跟随器用于提高输入阻抗，降低输出阻抗，起到隔离第二分压电路和放大电路的作用，降低干扰。

本申请还提供一种应用上述实施例提供的电池绝缘检测电路的电池绝缘检测装置，该电池绝缘检测装置包括上述实施例提供的电池绝缘检测电路，用于容纳该电池绝缘检测电路的外壳、外部直流电源引脚、GND引脚、CANH引脚、CANL引脚、电池负极引脚、电池正极引脚和电池外壳引脚。

请参见图2，示出了电池绝缘检测装置的外壳的结构示意图，上述的各个引脚从左至右依次为外部直流电源引脚（图2中的12V+引脚）、GND引脚、CANH引脚、CANL引脚、电池负极引脚（图2中的80V-）、电池外壳引脚（图2中的SH引脚）、电池正极引脚（图2中的80V+），图2中的NC引脚为空脚，悬空不连接。

12V+引脚，用于连接外部直流电源，所述外部直流电源可以是电池充电架或充电仓内部提供的12V直流电源的正极；GND引脚，用于连接外部直流电源的负极，具体可以连接至电池充电架或充电仓内部提供的12V直流电源的负极。通过+12V引脚和GND引脚为电池绝缘检测电路内部的需要供电的元件提供工作电压，且电池绝缘检测电路内的元件的工作电压不为12V的通过电压转换后再提供给所述元件。

CANH引脚，用于连接监控设备的CAN接口的CANH总线，CANL引脚，用于连接监控设备的CAN接口的CANL总线，其中，所述监控设备可以为电池充电架或充电仓上的监控屏，或者具有CAN接口的上位机；通过CANH引脚和CANL引脚将电池绝缘检测电路检测得到的电池的绝缘电阻传输给所述监控设备。

SH引脚，用于连接电池的外壳；80V+引脚，用于连接电池的正极；80V-引脚，用于连接电池的负极。

优选的，所述外壳上还设置有第一指示灯1和第二指示灯2，第一指示灯1连接微控制器的第一输出端，第二指示灯2连接微控制器的第二输出端。

第一指示灯和第二指示灯的发光颜色不同，具体的，第一指示灯1可以为绿色LED灯，第二指示灯2为可以红色LED灯。

具体实施时，当微控制器检测到电池的绝缘电阻大于第一预设值时，表明电池的绝缘处于正常范围，此时，控制绿色LED灯点亮并闪烁；

当微控制器检测到所述电池的绝缘电阻小于所述第一预设值，且大于第二预设值，表明电池的绝缘处于需要维护的状态，此时，控制绿色LED灯和红色LED灯同时点亮且闪烁；

当微控制器检测到所述电池的绝缘电阻小于所述第二预设值时，表明电池的绝缘已被损坏，此时控制红色LED灯点亮且闪烁。

所述第一预设值大于所述第二预设值，两个预设值可以通过上位机设置。

本实施例提供的电池绝缘检测装置，能够利用采样电路采集到的待测电池的正极或负极与电池的外壳之间的泄漏电流对应的电压采样信号，计算得到所述电池的绝缘电阻，实现了在线检测待测电池，即所述电池绝缘检测电路能够待测电池处于放电或充电状态时检测待测电池的绝缘状态。

需要说明的是，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。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种电池绝缘检测电路，用于检测电池的绝缘状态，其特征在于，包括：选择开关、采样电路、模数转换电路和微控制器；

所述选择开关的第一不动端连接所述电池的正极，第二不动端连接所述电池的负极，动端连接所述采样电路的输入端；

所述采样电路的输出端连接所述模数转换电路的输入端；

所述模数转换电路的输出端连接所述微控制器的输入端，所述模数转换电路将所述采样电路提供的所述电池的正极或负极与电池外壳之间的泄漏电流对应的电压采样信号转换成数字电压信号后提供给所述微控制器，以使微控制器依据所述电压数字信号计算得到所述电池的绝缘电阻的阻值。

2.根据权利要求1所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，所述选择开关为单刀双掷继电器，所述单刀双掷继电器的常闭触点为所述第一不动端，常开触点为所述第二不动端，线圈的正极性端连接直流电源，负极性端通过第一开关连接接地端。

3.根据权利要求1所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，所述采样电路包括：采样分压电路、比较基准电路和放大电路，其中：

所述采样分压电路的输入端为所述采样电路的输入端，输出端连接所述放大电路的第二输入端；

所述比较基准电路的第二输入端输入有基准电压，输出端连接所述放大电路的第二输入端；

所述放大电路的第一输入端通过第一电阻连接接地端，输出端通过反馈电组连接所述第一输入端，且所述输出端为所述采样电路的输出端。

4.根据权利要求3所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，所述采样分压电路包括第一分压电路和第二分压电路，其中，

所述第一分压电路为多个依次串联的分压电阻构成的串联支路，所述串联支路的一端作为所述采样电路的输入端，另一端连接接地端，所述串联支路的第一公共端连接所述第二分压电路的第二输入端；

所述第二分压电路的第一输入端通过第二电阻连接接地端，输出端通过第二反馈电阻连接所述第一输入端，且所述输出端为所述采样分压电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的电池绝缘检测电路，其特征在于，所述采样电路还包括：箝位电路、电压跟随器，其中：

所述箝位电路的一端连接所述第一分压电路，另一端连接接地端；

所述电压跟随器的输入端连接所述第二分压电路的输出端，所述电压跟随器的输出端连接所述放大电路的第二输入端。

6.一种电池绝缘检测装置，其特征在于，包括：权利要求1-5任一项所述的电池绝缘检测电路、外壳、外部直流电源引脚、GND引脚、控制器局域网总线的高电平CANH引脚、控制器局域网总线低电平CANL引脚、电池负极引脚、电池正极引脚和电池外壳引脚；

所述电池绝缘检测电路的接地端均通过所述电池绝缘检测装置的GND引脚连接直流地；

所述电池绝缘检测电路中的微控制器得到的绝缘电阻的数值通过所述CANH引脚和所述CANL引脚发送；

所述CANH引脚连接监控设备的CAN接口的CANH总线，所述CANL引脚连接所述监控设备的CAN接口的CANL总线；

所述电池负极引脚连接待测电池的负极，所述电池正极引脚连接所述待测电池的正极；

所述电池外壳引脚用于连接所述电池的外壳。

7.根据权利要求6所述的电池绝缘检测装置，其特征在于，还包括：设置在所述外壳上的第一指示灯和第二指示灯，

所述第一指示灯连接所述电池绝缘检测电路中的微控制器的第一输出端；

所述第二指示灯连接所述微控制的第二输出端。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一指示灯和所述第二指示灯均为发光二极管灯。

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