本實用新型屬于電動汽車技術(shù)領域，尤其涉及一種電池絕緣電阻檢測設備。

背景技術(shù)：

目前新能源電動汽車發(fā)展迅速，因其可以替代油、氣等不可再生能源和緩解環(huán)境污染的問題，所以得到了越來越多的人的喜愛。但是隨著新能源電動汽車的續(xù)航能力越來越強，電池組的電壓和容量也大大提高，現(xiàn)在電動汽車的電池組電壓可以達到300V以上，遠遠超過了人體的安全電壓，可能會威脅到人身安全，所以電池組和車體之間的絕緣性能是一個重點問題。電動汽車在運行或充電過程中，由于工作環(huán)境比較復雜和惡劣，都可能會導致電池組和車體的絕緣性能降低，對人體造成危害。因此如何快速、準確的監(jiān)測絕緣電阻就非常重要。目前主要的絕緣電阻檢測方法有以下幾種：兆歐表法、無源接地法、輔助電源法、高壓注入法、平衡橋法和交流信號注入法等，現(xiàn)有的檢測絕緣電阻的方法要么檢測絕緣電阻值速度慢，精度低，要么和高壓電池組共地，操作和使用安全性低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型實施例提供了一種電池絕緣電阻檢測設備，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測絕緣電阻速度慢，精度低，操作安全性低的問題。

本實用新型實施例提供了一種電池絕緣電阻檢測設備，其特征在于，所述電池絕緣電阻檢測設備包括：

脈沖信號注入電路、差分放大電路和單片機；

所述脈沖信號注入電路分別與所述單片機、所述差分放大電路、待測絕緣電阻、電池電性連接；

所述差分放大電路與所述單片機電性連接；

所述待測絕緣電阻與所述電池電性連接。

進一步地，所述脈沖信號注入電路包括：

電壓產(chǎn)生器、第一電阻、第二電阻及第三電阻；

所述待測絕緣電阻包括：

并聯(lián)的第一絕緣電阻和第二絕緣電阻；

所述第一絕緣電阻的第一端分別與所述電池的正極、所述第一電阻的第一端電性連接，第二端與所述電壓產(chǎn)生器的第一端電性連接；

所述第二絕緣電阻的第一端分別與所述電池的負極、所述第二電阻的第一端電性連接，第二端與所述電壓產(chǎn)生器的第一端電性連接；

所述電壓產(chǎn)生器的第二端接地；

所述第三電阻的第一端接地，第二端分別與所述第一電阻的第二端、所述第二電阻的第二端、所述差分放大電路電性連接；

所述電壓產(chǎn)生器還與所述單片機電性連接，用于根據(jù)所述單片機發(fā)送的指令產(chǎn)生對應的電壓。

進一步地，所述差分放大電路包括：

第一運算放大器、開關(guān)、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻；

則所述第三電阻的第二端與所述差分放大電路電性連接，包括：

所述第三電阻的第二端與所述第四電阻的第一端電性連接，所述第三電阻的第二端還通過所述開關(guān)與所述第五電阻的第一端電性連接；

所述第四電阻的第一端通過所述第一電容接地，所述第五電阻的第一端通過所述第二電容接地；所述開關(guān)與所述單片機電性連接；

所述第一運算放大器的同向輸入端通過所述第六電阻接地，所述第一運算放大器的同向輸入端還與所述第四電阻的第二端電性連接，所述第一運算放大器的反相輸入端分別與所述第五電阻的第二端、所述第七電阻的第一端、所述第三電容的第一端電性連接，所述第一運算放大器的輸出端分別與所述第七電阻的第二端、所述第三電容的第二端、所述第八電阻的第一端電性連接；

所述第八電阻的第二端與所述單片機電性連接，所述第八電阻的第二端還通過所述第四電容接地。

進一步地，所述電池絕緣電阻檢測設備還包括：隔離電路；

則所述脈沖信號注入電路與所述差分放大電路電性連接，包括：

所述脈沖信號注入電路通過所述隔離電路與所述差分放大電路電性連接；

所述隔離電路包括：

第二運算放大器和第九電阻；

則所述第三電阻的第二端與所述第四電阻的第一端電性連接，所述第三電阻的第二端還通過所述開關(guān)與所述第五電阻的第一端電性連接，包括：

所述第三電阻的第二端通過所述第九電阻與所述第二運算放大器的同向輸入端電性連接，所述第二運算放大器的輸出端分別與所述第二運算放大器的反向輸入端、所述第四電阻的第一端電性連接，所述第二運算放大器的輸出端還通過所述開關(guān)與所述第五電阻的第一端電性連接。

進一步地，所述絕緣電阻檢測設備還包括：采樣保護電路；

所述采樣保護電路與所述差分放大電路電性連接；

所述采樣保護電路包括：

第一二極管、第二二極管及電源；

所述第一二極管的輸入端接地，輸出端分別與所述第二二極管的輸入端、所述第八電阻的第二端電性連接；

所述第二二極管的輸出端與所述電源電性連接。

從上述本實用新型實施例可知，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型采用正電壓和零伏脈沖電壓產(chǎn)生并配合差分放大電路的方案，可以濾除電池組的直流偏置電壓，直接采樣到純交流電壓，電路設計簡單、實用，采樣速度快，采樣到的純交流電壓值可以直接參與運算，快速、準確的得到電池的絕緣電阻值。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型第一實施例提供的電池絕緣電阻檢測設備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型第一實施例提供的電池絕緣電阻檢測設備的電路圖；

圖3和圖4是圖2中的脈沖信號注入電路101、待測絕緣電阻及電池組成的電路分解后得到的等效電路圖；

圖5是本實用新型第二實施例提供的電池絕緣電阻檢測設備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實用新型第二實施例提供的電池絕緣電阻檢測設備的電路圖。

具體實施方式

為使得本實用新型實施例的實用新型目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而非全部實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1，圖1是本實用新型第一實施例提供的電池絕緣電阻檢測設備的結(jié)構(gòu)示意圖，為了便于說明，僅示出了與本實用新型實施例相關(guān)的部分。圖1示例的電池絕緣電阻檢測設備1，主要包括：

脈沖信號注入電路101、差分放大電路102和單片機103。

脈沖信號注入電路101分別與單片機103、差分放大電路102、待測絕緣電阻2、電池3電性連接；

差分放大電路102還與單片機103電性連接；

待測絕緣電阻2與電池3電性連接。

圖2是圖1所示第一實施例提供的電池絕緣電阻檢測設備的電路圖。其中，脈沖信號注入電路101包括：

電壓產(chǎn)生器1011、第一電阻R1、第二電阻R2及第三電阻R3。

差分放大電路102包括：

第一運算放大器U1A、開關(guān)SW1、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8。

待測絕緣電阻R_pn包括：

并聯(lián)的第一絕緣電阻R_p和第二絕緣電阻R_n。

第一絕緣電阻R_p的第一端分別與電池的正極、第一電阻R1的第一端電性連接，第二端與電壓產(chǎn)生器1011的第一端電性連接。第二絕緣電阻R_n的第一端分別與電池的負極、第二電阻R2的第一端電性連接，第二端與電壓產(chǎn)生器1011的第一端電性連接。電壓產(chǎn)生器1011的第二端接地，電壓產(chǎn)生器1011還與單片機103電性連接，用于根據(jù)單片機103發(fā)送的指令產(chǎn)生對應的電壓。第三電阻R3的第一端接地，第二端分別與第一電阻R1的第二端、第二電阻R2的第二端、第四電阻R4的第一端電性連接，第三電阻R3的第二端還通過開關(guān)SW1與第五電阻R5的第一端電性連接。第四電阻R4的第一端通過第一電容C1接地，第五電阻R5的第一端通過第二電容C2接地，開關(guān)SW1與單片機103電性連接。第一運算放大器U1A的同向輸入端通過第6電阻R6接地，第一運算放大器U1A的同向輸入端還與第四電阻R4的第二端電性連接，第一運算放大器U1A的反相輸入端分別與第五電阻R5的第二端、第七電阻R7的第一端、第三電容C3的第一端電性連接，第一運算放大器U1A的輸出端分別與第七電阻R7的第二端、第三電容C3的第二端、第八電阻R8的第一端電性連接。第八電阻R8的第二端與單片機103電性連接，第八電阻的第二端還通過第四電容C4接地。

需要說明的是，單片機103分別與電壓產(chǎn)生器1011、開關(guān)SW1及第八電阻R8的第二端電性連接(在圖中未示出)，用于控制電壓產(chǎn)生器1011產(chǎn)生正電壓Vin或0V電壓，其中Vin可取50V，還用于控制開關(guān)SW1的通斷，還用于采集第四電容C4兩端的電壓。

由疊加原理可知，圖2中的脈沖信號注入電路101、待測絕緣電阻及電池組成的電路圖可以分解為圖3和圖4，即圖3和圖4是圖2中的脈沖信號注入電路101、待測絕緣電阻及電池組成的電路分解后得到的等效電路圖。

圖3中包括電壓產(chǎn)生器1011、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一絕緣電阻R_p及第二絕緣電阻R_n。第一絕緣電阻R_p的第一端分別與第一電阻R1的第一端、第二電阻R2的第一端、第二絕緣電阻R_n的第一端電性連接，第一絕緣電阻R_p的第二端分別與電壓產(chǎn)生器1011的第一端、第二絕緣電阻R_n的第二端電性連接。電壓產(chǎn)生器1011的第二端接地。第三電阻R3的第一端接地，第二端分別與第一電阻R1的第二端、第二電阻R2的第二端電性連接。

圖4中包括電池3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一絕緣電阻R_p及第二絕緣電阻R_n。第一絕緣電阻R_p的第一端分別與第三電阻R3的第一端、第二絕緣電阻R_n的第一端電性連接，第二端與電池3的正極電性連接。第一電阻R1的第一端分別與第三電阻R3的第二端、第二電阻R2的第一端電性連接，第二端與電池3的正極電性連接。電池3的負極分別與第二絕緣電阻R_n的第二端、第二電阻R2的第二端電性連接。

設圖2中第三電阻R3兩端電壓為V1，圖3中第三電阻R3兩端電壓為V2，圖4中第三電阻R3兩端電壓為V3，則V1＝V2+V3。其中，V2為純交流電壓，V3為直流偏置電壓。由圖3可知，當電壓產(chǎn)生器1011輸出電壓為正電壓Vin時，其中R12為第一電阻R1和第二電阻R2的并聯(lián)電阻，即可得待測絕緣電阻由于Vin、R1、R2、R3的值均為已知，則如果知道V2的值就可以求出電池絕緣電阻R_pn的值。

當單片機103控制開關(guān)SW1閉合，且控制電壓產(chǎn)生器1011產(chǎn)生0V電壓時，第一電容C1兩端電壓V4等于第二電容C2兩端電壓V5等于直流偏置電壓V3，即V4＝V5＝V3，由于此時第一運算放大器U1A同向輸入端和反向輸入端電位相同，則單片機103采集的第四電容C4兩端的電壓值為零，即V_采樣＝0。

當單片機103控制開關(guān)SW1斷開，且控制電壓產(chǎn)生器1011產(chǎn)生電壓值為Vin的正電壓時，第一電容C1兩端電壓V4等于電壓的交流量V2與電池組直流偏置電壓V3之和，即V4＝V2+V3，第二電容C2兩端電壓V5等于電池組直流偏置電壓V3，即V5＝V3。經(jīng)過第一運算放大器U1A的差分運算，此時第四電容C4兩端的電壓V_采樣為第一電容C1兩端電壓V4與第二電容C2兩端電壓V5之差，即V_采樣＝V4-V5＝V2+V3-V3＝V2。因此，當單片機103控制開關(guān)SW1斷開，且控制電壓產(chǎn)生器1011產(chǎn)生電壓值為Vin的正電壓時，單片機103采集的第四電容C4兩端的電壓值V_采樣等于電壓的交流量V2。根據(jù)此時單片機103采集的第四電容C4兩端的電壓值V_采樣、此時的V_采樣＝V2以及公式求得待測絕緣電阻R_pn的值。

本實用新型實施例提供的電池絕緣電阻檢測設備，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型采用正電壓和零伏脈沖電壓產(chǎn)生并配合差分放大電路的方案，可以濾除電池組的直流偏置電壓，直接采樣到純交流電壓，電路設計簡單、實用，采樣速度快，采樣到的純交流電壓值可以直接參與運算，快速、準確的得到電池的絕緣電阻值。

請參閱圖5，圖5是在圖1實施例提供的電池絕緣電阻檢測設備的結(jié)構(gòu)示意圖的基礎上，增加了隔離電路104和采樣保護電路105，圖5示例的電池絕緣電阻檢測設備1，主要包括：

脈沖信號注入電路101、差分放大電路102、單片機103、隔離電路104及采樣保護電路105。

脈沖信號注入電路101分別與單片機103、待測絕緣電阻2、電池3電性連接，脈沖信號注入電路101還通過隔離電路104與差分放大電路102電性連接。

差分放大電路102還與單片機103及采樣保護電路105電性連接；

待測絕緣電阻2與電池3電性連接。

圖6是圖5所示第二實施例提供的電池絕緣電阻檢測設備的電路圖，即在圖2提供的電池絕緣電阻檢測設備的電路圖的基礎上增加了第二運算放大器U2A、第九電阻R9、第一二極管D1、第二二極管D2及電源VCC。其中，第二運算放大器U2A和第九電阻R9構(gòu)成了圖5中的隔離電路104，第一二極管D1、第二二極管D2及電源VCC構(gòu)成了圖5中的采樣保護電路105。

本實施例將第一實施例的電路圖中的第三電阻R3的第二端與第四電阻R4的第一端電性連接，第三電阻R3的第二端還通過開關(guān)SW1與第五電阻R5的第一端電性連接，替換為：

第三電阻R3的第二端通過第九電阻R9與第二運算放大器U2A的同向輸入端電性連接，第二運算放大器U2A的輸出端分別與第二運算放大器U2A的反向輸入端、第四電阻R4的第一端電性連接，第二運算放大器U2A的輸出端還通過開關(guān)SW1與第五電阻R5的第一端電性連接。

隔離電路104，用于隔離脈沖信號注入電路101和差分放大電路102，防止產(chǎn)生等效電阻，影響檢測結(jié)果。

相較于第一實施例提供的電池絕緣電阻檢測設備的電路圖，本實施例還包括：

第一二極管D1的輸入端接地，輸出端分別與第二二極管D2的輸入端、第八電阻R8的第二端電性連接，第二二極管D2的輸出端與電源VCC電性連接。

采樣保護電路105，用于保護采集第四電容C4兩端電壓的單片機103在采集電壓時的安全性。

本實用新型實施例提供的電池絕緣電阻檢測設備，相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型采用正電壓和零伏脈沖電壓產(chǎn)生并配合差分放大電路的方案，可以濾除電池組的直流偏置電壓，直接采樣到純交流電壓，電路設計簡單、實用，采樣速度快，采樣到的純交流電壓值可以直接參與運算，快速、準確的得到電池的絕緣電阻值。

在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側(cè)重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其它實施例的相關(guān)描述。

以上為對本實用新型所提供的電池絕緣電阻檢測設備的描述，對于本領域的技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型實施例的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。