一种交流注入绝缘电阻检测电路及方法技术

本发明专利技术提供了电动汽车技术领域的一种交流注入绝缘电阻检测电路及方法，检测电路包括一单片机U3、一AD转换芯片U4、一电压保持电路、一电压泄放电路以及一电压转折点提取电路；所述电压保持电路的输入端与电压转折点提取电路连接，输出端与所述AD转换芯片U4连接；所述单片机U3的输入端与AD转换芯片U4连接，输出端与所述电压转折点提取电路以及电压泄放电路连接；所述电压泄放电路与电压保持电路连接。本发明专利技术的优点在于：极大的提升了绝缘电阻检测的精度以及速度。的精度以及速度。的精度以及速度。

【技术实现步骤摘要】
一种交流注入绝缘电阻检测电路及方法


[0001]本专利技术涉及电动汽车
，特别指一种交流注入绝缘电阻检测电路及方法。

技术介绍

[0002]随着电动汽车的普及，关于电动汽车自燃事件的报道数也在不断增加，人们开始关注电动汽车的安全性，而电动汽车电池的绝缘性是最为重要的一项指标。针对电池的绝缘检测，传统上存在电桥法和低频注入法两种方法。
[0003]方法一：电桥法的测试电路如图8所示，分别闭合K1和K2得到两组等式：
[0004][0005][0006]通过联立上述两组等式即可得到绝缘电阻R
P
和绝缘电阻R
n
的阻值；其中U1表示R1的电压值，U2表示R2的电压值，U表示电池两端的电压值。
[0007]然而，传统的电桥法存在如下缺点：1、不能测试绝缘电阻R
P
和绝缘电阻R
n
同时短路的情况；2、电桥法的检测电路直连电池两端，电池自身的高压会影响检测电路的精度；3、电桥法相当于直接给电池正负极串了一个电阻到车身地，人为地降低了绝缘电阻的阻值，影响了检测的精度。
[0008]方法二：低频注入法的测试电路如图9所示，将充电桩与电池隔离，不影响电池自身的绝缘检测；脉冲发生电路发出一个方波(交流信号)，如图10所示，在方波上升沿的瞬间，认为R1和R
P
(R
n
)之间是短路的，高速采集转折点前后t0～t1时刻内的电压值，通过算法找到转折点，基于转折点以及电阻R1的阻值即可算出R
P
(R
n
)的阻值。
[0009]然而，传统的低频注入法存在如下缺点：1、电路的采样时刻很难把握；2、由于电容存储的电荷在短时间内泄放不了，导致单次绝缘电阻检测的时间较长；3、想要测量大范围的绝缘电阻需要用到位数较多的AD芯片，且对layout和电路抗干扰设计要求严苛，导致成本较高；4、转折点的计算存在偏差，当绝缘阻值较低时，转折点不明显，当阻值较高时，阻值之间的电压差别很小，导致读取的绝缘电阻精度低，如图11所示。
[0010]因此，如何提供一种交流注入绝缘电阻检测电路及方法，实现提升绝缘电阻检测的精度以及速度，成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种交流注入绝缘电阻检测电路及方法，实现提升绝缘电阻检测的精度以及速度。
[0012]第一方面，本专利技术提供了一种交流注入绝缘电阻检测电路，包括一单片机U3、一AD转换芯片U4、一电压保持电路、一电压泄放电路以及一电压转折点提取电路；
[0013]所述电压保持电路的输入端与电压转折点提取电路连接，输出端与所述AD转换芯片U4连接；所述单片机U3的输入端与AD转换芯片U4连接，输出端与所述电压转折点提取电路以及电压泄放电路连接；所述电压泄放电路与电压保持电路连接。
[0014]进一步地，所述电压保持电路包括一运放U1、一运放U2、一二极管D1、一二极管D2、一二极管D3、一电容C4、一电容C5、一电阻R5以及一电阻R6；
[0015]所述运放U1的引脚1与二极管D1的输入端、二极管D3的输出端以及电容C5连接，引脚2与电容C5、二极管D3的输入端以及电阻R6连接，引脚3与电压转折点提取电路连接；
[0016]所述运放U2的引脚1和2均与AD转换芯片U4、电阻R5以及电阻R6连接，引脚3与二极管D2的输出端、电容C4以及电压泄放电路连接；
[0017]所述电容C4接地；所述二极管D1的输出端与电阻R5以及二极管D2的输入端连接。
[0018]进一步地，所述电压泄放电路包括一电阻R4以及一NMOS开关管Q1；
[0019]所述电阻R4的一端与单片机U3连接，另一端与NMOS开关管Q1的G极连接；所述NMOS开关管Q1的D极与电压保持电路连接，S极接地。
[0020]进一步地，所述电压转折点提取电路包括一电阻R1、一电阻R2、一电容C1以及一电容C2；
[0021]所述电阻R1的一端与单片机U3连接，另一端与电容C1以及电压保持电路连接；所述电阻R2的一端与单片机U3以及电阻R1连接，另一端与电容C2连接；所述电容C1与电容C2连接。
[0022]进一步地，所述电容C1与电容C2的电容量相同；所述电阻R1的阻值是电阻R2的阻值的5至10倍。
[0023]第二方面，本专利技术提供了一种交流注入绝缘电阻检测方法，包括如下步骤：
[0024]步骤S10、将电压转折点提取电路与待检测电池连接，单片机U3向电压转折点提取电路发送交流波形信号；
[0025]步骤S20、电压转折点提取电路接收到所述交流波形信号后，对所述交流波形信号产生一个电压转折点；
[0026]步骤S30、电压保持电路对各所述电压转折点的转折电压进行电压保持操作；
[0027]步骤S40、AD转换芯片U4对电压保持电路进行连续n次的电压采样得到电压采样值，并将各所述电压采样值发送给单片机U3；n为大于5的整数；
[0028]步骤S50、单片机U3基于各所述电压采样值、交流波形信号、电阻R1、电阻R2计算绝缘电阻后，通过电压泄放电路对电容C4进行泄放。
[0029]进一步地，所述步骤S10具体为：
[0030]将电压转折点提取电路的电容C1以及电容C2与待检测电池的正极或者负极连接后，单片机U3基于通信芯片U5下发的绝缘检测指令，向电压转折点提取电路发送交流波形信号。
[0031]进一步地，所述步骤S20具体为：
[0032]电压转折点提取电路接收到所述交流波形信号后，电容C1和电容C2瞬间短路，通过电阻R2对电容C2充电后，通过电阻R1以及电容C2同时对电容C1进行充电，让电阻R1和电容C1支路的电压瞬间下降产生电压转折点。
[0033]进一步地，所述步骤S30具体为：
[0034]运放U1对电压转折点提取电路的电压进行采样后，依次经过二极管D1和二极管D2将电荷存储至电容C1，二极管D2反向截止，运放U2通过引脚1输出电容C1两端的电压，完成电压保持操作。
[0035]进一步地，所述步骤S50具体为：
[0036]单片机U3选取各所述电压采样值的平均值为u1、选取所述交流波形信号的最大值为u2，基于所述u1、u2、电阻R1、电阻R2计算绝缘电阻：
[0037][0038]其中R1//R2表示电阻R1和电阻R2并联后的电阻值；R
n
表示绝缘电阻；
[0039]单片机U3通过电阻R4向NMOS开关管Q1输送高电平，进而导通NMOS开关管Q1对电容C4进行泄放。
[0040]本专利技术的优点在于：
[0041]1、通过设置电压转折点提取电路，将曲线拟合求值变为区间内取最大值的采样方案，降低了电压转折点的转折电压的采样难度，极大的提高了采样的准确性；通过设置电压保持电路对电压转折点提取电路产生的转折电压(尖峰电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流注入绝缘电阻检测电路，其特征在于：包括一单片机U3、一AD转换芯片U4、一电压保持电路、一电压泄放电路以及一电压转折点提取电路；所述电压保持电路的输入端与电压转折点提取电路连接，输出端与所述AD转换芯片U4连接；所述单片机U3的输入端与AD转换芯片U4连接，输出端与所述电压转折点提取电路以及电压泄放电路连接；所述电压泄放电路与电压保持电路连接。2.如权利要求1所述的一种交流注入绝缘电阻检测电路，其特征在于：所述电压保持电路包括一运放U1、一运放U2、一二极管D1、一二极管D2、一二极管D3、一电容C4、一电容C5、一电阻R5以及一电阻R6；所述运放U1的引脚1与二极管D1的输入端、二极管D3的输出端以及电容C5连接，引脚2与电容C5、二极管D3的输入端以及电阻R6连接，引脚3与电压转折点提取电路连接；所述运放U2的引脚1和2均与AD转换芯片U4、电阻R5以及电阻R6连接，引脚3与二极管D2的输出端、电容C4以及电压泄放电路连接；所述电容C4接地；所述二极管D1的输出端与电阻R5以及二极管D2的输入端连接。3.如权利要求1所述的一种交流注入绝缘电阻检测电路，其特征在于：所述电压泄放电路包括一电阻R4以及一NMOS开关管Q1；所述电阻R4的一端与单片机U3连接，另一端与NMOS开关管Q1的G极连接；所述NMOS开关管Q1的D极与电压保持电路连接，S极接地。4.如权利要求1所述的一种交流注入绝缘电阻检测电路，其特征在于：所述电压转折点提取电路包括一电阻R1、一电阻R2、一电容C1以及一电容C2；所述电阻R1的一端与单片机U3连接，另一端与电容C1以及电压保持电路连接；所述电阻R2的一端与单片机U3以及电阻R1连接，另一端与电容C2连接；所述电容C1与电容C2连接。5.如权利要求4所述的一种交流注入绝缘电阻检测电路，其特征在于：所述电容C1与电容C2的电容量相同；所述电阻R1的阻值是电阻R2的阻值的5至10倍。6.一种交流注入绝缘电阻检测方法，其特征在于：所述方法需使用如权利要求1至5任一项所述的检测电路，包括如下步骤：步骤S10...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤平，陈木泉，夏章乐，章云区，
申请(专利权)人：福建星云电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：