CN219224938U - 一种绝缘检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种绝缘检测电路，包括：控制单元、检测单元、采集单元及供电单元，控制单元与电池正极连接，通过控制单元的开启与断开，产生对应的输出阻抗；检测单元连接于电池负极与控制单元之间，基于控制单元的输出阻抗，对负极绝缘电阻两端的电压进行分压；采集单元连接于检测单元的输出端，对检测单元输出的分压进行采集；供电单元连接于电池正极与电池负极之间，对电池电压进行转换，并将转换的电压给采集单元供电。通过将电池本身的电压给采集单元供电，通过采集单元采集不同输出阻抗下的分压，进而精确计算绝缘电阻的阻值，计算过程安全可靠。结构简单，操作简便，具有广泛的适用性。

Description

一种绝缘检测电路

技术领域

本实用新型涉及新能源设计与应用领域，特别是涉及一种绝缘检测电路。

背景技术

电动车中电驱动系统中的绝缘故障是极为严重的危害，轻则导致漏电、浪费电能，重则危害人身安全。在电动车的车载系统中，尤其是电压高于24伏(低于200伏)的高压驱动系统中，对电池包的绝缘检测实现起来较为困难，在电动车使用的过程中，如果能够利用现有的车载系统对电池包的绝缘状况进行实时监测，第一时间获取绝缘故障状态，就能够最大限度地保护人身安全，从而提高电动车的安全性。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种绝缘检测电路，用于解决现有技术中如何在高压驱动系统中，利用现有的车载系统对电池包进行绝缘检测的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种绝缘检测电路，用于对电池的绝缘电阻进行检测，其中，电池的绝缘电阻包括电池正极与参考地之间的正极绝缘电阻及电池负极与参考地之间的负极绝缘电阻，所述绝缘检测装置至少包括：控制单元、检测单元、采集单元及供电单元，其中：

所述控制单元与电池正极连接，通过所述控制单元的开启与断开，产生对应的输出阻抗；

所述检测单元连接于电池负极与所述控制单元之间，基于所述控制单元的输出阻抗，对电池正极与负极之间的电压进行分压；

所述采集单元连接于所述检测单元的输出端，对所述检测单元输出的分压进行采集；

所述供电单元连接于电池正极与电池负极之间，对电池电压进行转换，并将转换的电压给所述采集单元供电。

可选地，所述控制单元包括控制器件及第一电阻，其中，所述控制器件与电池正极连接；所述第一电阻与所述控制器件连接。

可选地，所述控制器件为MOS管，或光耦，或三极管。

可选地，所述检测单元包括第二电阻及第三电阻，其中，所述第二电阻与所述控制单元连接；所述第三电阻与所述第二电阻连接。

可选地，所述采集单元包括模数转换电路，其中，所述模数转换电路的基准端接参考地。

可选地，所述供电单元包括反激式电源电路，或降压型电源电路。

如上所述，本实用新型的一种绝缘检测电路，具有以下有益效果：

1)本实用新型的绝缘检测装置，通过将车辆电池本身的电压给采集单元供电，通过采集单元采集不同输出阻抗下的分压，进而计算绝缘电阻的阻值，计算过程安全可靠。

2)本实用新型的绝缘检测装置，结构简单，操作简便，具有广泛的适用性。

附图说明

图1显示为本实用新型绝缘检测装置的结构示意图。

附图标记说明

1 绝缘检测装置

11 控制单元

12 检测单元

13 采集单元

131 模数转换电路

14 供电单元

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例提供一种绝缘检测电路1，用于对电池的绝缘电阻进行检测，其中，电池的绝缘电阻包括电池正极HV+与参考地之间的正极绝缘电阻Rp及电池负极HV-与参考地之间的负极绝缘电阻Rn，绝缘检测装置1至少包括：控制单元11、检测单元12、采集单元13及供电单元14，其中：

如图1所示，控制单元11与电池正极HV+连接，通过控制单元11的开启与断开，控制单元11产生对应的输出阻抗。

具体地，作为示例，如图1所示，控制单元11包括控制器件Q1及第一电阻R1，其中，控制器件Q1与电池正极HV+连接；第一电阻R1与控制器件Q1连接。更具体地，控制器件Q1为MOS管，或光耦，或三极管，通过控制信号控制控制器件Q1的闭合或断开，控制器件Q1在闭合与断开时，产生的阻抗的大小不等，由于控制器件Q1在闭合与断开时阻抗不等，在控制器件Q1上的分压不等，由于电池的电压及第一电阻R1的数值固定，控制信号通过切换控制器件Q1的闭合或断开状态，进一步调节检测单元12的分压。需要说明的是，控制信号可以通过车载系统中的微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)发出，通过控制信号控制开关单元Q1的开启或断开，其中，MCU可以是单片机，也可以是ARM，也可以是FPGA(Field－Programmable Gate Array，即现场可编程逻辑门阵列)等，具体控制信号的发射机制在这里就不一一赘述。

作为示例，当控制器件Q1为光耦时，光耦闭合时的阻抗介于100欧姆至500欧姆之间，光耦断开时的阻抗介于100M欧姆至1000M欧姆之间，控制信号通过切换光耦的闭合与断开状态，使控制器件Q1呈现不同的阻抗值。进一步地，当控制器件Q1为MOS管，或三极管时，所起的作用与光耦相同，在这里就不一一赘述。需要补充说明的是，控制器件Q1包括但不限于MOS管，或光耦，或三极管，只要能在控制信号控制下，使控制单元12输出不同的阻抗值，进而调节检测单元12的分压，任意控制器件Q1的设置均适用，并不以本实施例为限。

需要进一步补充说明的是，第一电阻R1为单个电阻，或多个电阻串联，或多个电阻并联，或多个电阻串并联相结合，在这里就不一一赘述。

如图1所示，检测单元12连接于电池负极HV-与控制单元11之间，基于控制单元11的输出阻抗，对电池正极HV+与电池正极HV-之间的电压进行分压。

具体地，作为示例，如图1所示，检测单元12包括第二电阻R2及第三电阻R3，其中，第二电阻R2与控制单元11连接，其中，第二电阻R2与控制单元11中第一电阻R1串联；第三电阻R3与第二电阻R2连接，其中，第三电阻R3连接于第二电阻R2与电池负极HV-之间。需要说明的是，基于控制单元11不同的输出阻抗，在电池的电压固定的前提下，检测单元12所呈现的分压值不同，通过第二电阻R2输出给采集单元13的电压，进一步对电池的正极绝缘电阻Rp及负极绝缘电阻Rn进行求解计算。需要进一步说明的是，第二电阻R2及第三电阻R3为单个电阻，或多个电阻串联，或多个电阻并联，或多个电阻串并联相结合，在这里就不一一赘述。

如图1所示，采集单元13连接于检测单元12的输出端，对检测单元12输出的分压进行采集。

具体地，作为示例，如图1所示，采集单元13包括模数转换电路131，其中，模数转换电路131的基准端接参考地GND，即模数转换电路131连接在第二电阻R2的两端，采集第二电阻R2的分压。

如图1所示，供电单元14连接于电池正极HV+与电池负极HV-之间，对电池电压进行转换，并将转换的电压给采集单元13供电。

具体地，作为示例，如图1所示，供电单元14包括反激式电源电路，或降压型电源电路。需要说明的是，反激式电源电路内部包括开关管、变压器等器件，当开关管导通时，能量存储在变压器原边的电感中，当开关管断开时，变压器原边的电感将能量释放到变压器的副边，经副边将能量传递给负载。降压型电源电路是将输入的能量转换成方波，再把方波经过低通滤波器平滑，进而得到比输入电压低的直流信号。在实际的使用场景中，应根据具体的需求选择供电单元14的设置方式。进一步地，高压供电系统，例如在电动摩托车的电驱动系统中，利用供电单元14将高压供电系统的高压电转化为低压电，然后给采集单元13供电，再通过采集单元13对检测单元12输出的分压进行采集，进而获取正极绝缘电阻Rp与负极绝缘电阻Rn的阻值，完成绝缘检测。

具体地，作为示例，如图1所示，当绝缘检测装置1工作时，对电池的正极绝缘电阻Rp与负极绝缘电阻Rn进行监测，判断是否绝缘失效，其中，当正极绝缘电阻Rp与负极绝缘电阻Rn减少时，绝缘失效。进一步地，当绝缘检测装置1利用高压供电系统进行工作时，可以和车辆的工作状态进行结合，当车辆工作时，绝缘检测装置1对电池的绝缘电阻进行监测，第一时间监测到绝缘失效状态，由车载系统中的安全装置对车辆上的人员进行安全保护；当车辆不工作时，绝缘检测装置1可以跟随车辆进入关闭或休眠状态，提高绝缘检测装置1的使用效率，节约能源。

具体地，作为示例，当控制单元11中控制器件Q1闭合时，控制器件Q1与第一电阻R1和第二电阻R2的总阻值为Ron，通过模数转换电路131采集检测单元11中第二电阻R2的电压为U1；

当控制器件Q1断开时，开关单元Q1与第一电阻R1及第二电阻R2的总阻值为Roff，通过模数转换电路131采集第二电阻R2的电压为U2；

为了便于计算，令Yp＝1/Rp，Yn＝1/Rn，Yon＝1/Ron，Yoff＝1/Roff，Y3＝1/R3，其中，Rp为正极绝缘电阻，Rn为负极绝缘电阻，U为电池的总电压，进一步分析：

当控制器件Q1闭合时，可以得到

当控制器件Q1断开时，可以得到

联立上述方程(1)和方程(2)求解得到Yp和Yn满足如下关系式：

进一步对Yp和Yn进行求倒数，得到正极绝缘电阻Rp和负极绝缘电阻Rn的具体阻值，通过方程(1)至方程(4)的分析可以确认：基于绝缘检测装置1的使能状态，通过利用控制信号使控制单元11输出不同的阻抗，调节第二电阻R2两端不同的电压值，并由基于供电单元14供电的采集单元13对第二电阻R2的电压进行采集，进一步得到正极绝缘电阻Rp和负极绝缘电阻Rn的具体阻值，使绝缘检测装置1利用车载系统对电池的绝缘状况实时监测，第一时间监测到绝缘失效状态，进而由车载系统中的安全装置对车辆上的人员进行安全保护，具有广泛的适用性。

综上所述，本实用新型的一种绝缘检测电路，用于对电池的绝缘电阻进行检测，其中，电池的绝缘电阻包括电池正极与参考地之间的正极绝缘电阻及电池负极与参考地之间的负极绝缘电阻，所述绝缘检测装置包括：控制单元、检测单元、采集单元及供电单元，其中：所述控制单元与电池正极连接，通过所述控制单元的开启与断开，产生对应的输出阻抗；所述检测单元连接于电池负极与所述控制单元之间，基于所述控制单元的输出阻抗，对所述负极绝缘电阻两端的电压进行分压；所述采集单元连接于所述检测单元的输出端，对所述检测单元输出的分压进行采集；所述供电单元连接于电池正极与电池负极之间，对电池电压进行转换，并将转换的电压给所述采集单元供电。本实用新型的绝缘检测装置，通过将车辆电池本身的电压给采集单元供电，通过采集单元采集不同输出阻抗下的分压，进而计算绝缘电阻的阻值，计算过程安全可靠。本实用新型的绝缘检测装置，结构简单，操作简便，具有广泛的适用性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种绝缘检测电路，用于对电池的绝缘电阻进行检测，其中，电池的绝缘电阻包括电池正极与参考地之间的正极绝缘电阻及电池负极与参考地之间的负极绝缘电阻，其特征在于，所述绝缘检测电路至少包括：控制单元、检测单元、采集单元及供电单元，其中：

所述控制单元与电池正极连接，通过所述控制单元的开启与断开，所述控制单元产生对应的输出阻抗；

所述检测单元连接于电池负极与所述控制单元之间，基于所述控制单元的输出阻抗，对电池正极与负极之间的电压进行分压；

所述采集单元连接于所述检测单元的输出端，对所述检测单元输出的分压进行采集；

所述供电单元连接于电池正极与电池负极之间，对电池电压进行转换，并将转换的电压为所述采集单元供电。

2.根据权利要求1所述的绝缘检测电路，其特征在于：所述控制单元包括控制器件及第一电阻，其中，所述控制器件与电池正极连接；所述第一电阻与所述控制器件连接。

3.根据权利要求2所述的绝缘检测电路，其特征在于：所述控制器件为MOS管，或光耦，或三极管。

4.根据权利要求1所述的绝缘检测电路，其特征在于：所述检测单元包括第二电阻及第三电阻，其中，所述第二电阻与所述控制单元连接；所述第三电阻与所述第二电阻连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的绝缘检测电路，其特征在于：所述采集单元包括模数转换电路，其中，所述模数转换电路的基准端接参考地。

6.根据权利要求1-4任一项所述的绝缘检测电路，其特征在于：所述供电单元包括反激式电源电路，或降压型电源电路。

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