电池的绝缘电阻检测电路的制作方法
【专利摘要】一种电池的绝缘电阻检测电路，包括：第一电容、第一运算放大器、第二运算放大器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管，第一电阻和第二电阻；所述第一电容的第一端连接所述电池的正端或负端，所述第一电容的第二端连接所述第一电阻的第一端和第二电阻的第一端；所述第一电阻的第二端连接第一二极管的阳极、第二二极管的阴极和第一运算放大器的输出端；所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第一运算放大器的输出端；所述第二电阻的第二端连接第三二极管的阳极、第四二极管的阴极和第二运算放大器的正相输入端；所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第二运算放大器的输出端。
【专利说明】电池的绝缘电阻检测电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及检测电路，尤其涉及一种电池的绝缘电阻检测电路。
【背景技术】
[0002]在能源短缺和环境恶化的双重因素下，以动力电池为主要动力的新能源车发展迅速。采用燃油作为动力源，很少存在高压以及绝缘问题。但是，以动力电池为主的纯电动和混合动力车，为了满足汽车需求，需要动力电池具有强大的功率。目前动力电池采用多节串联的方式，与车身的接触面积大大增加。动力电池的电压一般远超人体安全电压36V，汽车的其他部件，例如电机、充电机等都与动力电池直接相连，所以，车身与电池之间的绝缘显得尤为重要。同时，由于车上工作条件比较恶劣，震动、温度变化、湿度变化等环境因素等，都可能使动力电缆及其绝缘材料迅速老化或损坏，使绝缘强度大大降低，危机人身安全。
[0003]目前纯电动和混合动力车使用的动力电池的绝缘电阻检测大部分是通过改变原有阻值，引入一个比较大的参考电阻来完成绝缘电阻检测。但是，这种检测方式会改变车辆本身的绝缘阻值，也无法实现实时测量。
实用新型内容
[0004]本实用新型解决的问题是现有电池的绝缘电阻检测需要改变原有阻值。
[0005]为解决上述问题，本实用新型提供一种电池的绝缘电阻检测电路，包括:第一电容、第一运算放大器、第二运算放大器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管，第一电阻和第二电阻；
[0006]所述第一电容的第一端连接所述电池的正端或负端，所述第一电容的第二端连接所述第一电阻的第一端和第二电阻的第一端；
[0007]所述第一电阻的第二端连接第一二极管的阳极、第二二极管的阴极和第一运算放大器的输出端；
[0008]所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第一运算放大器的输出端；
[0009]所述第二电阻的第二端连接第三二极管的阳极、第四二极管的阴极和第二运算放大器的正相输入端；
[0010]所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第二运算放大器的输出端。
[0011]可选的，所述第一二极管的阴极和第三二极管的阴极均适于输入第一电压，所述第二二极管的阳极和第四二极管的阳极均适于输入第二电压，所述第一电压大于所述第二电压。
[0012]可选的，所述的电池的绝缘电阻检测电路还包括:第二电容，所述第二电容的第一端连接所述第二运算放大器的正相输入端，所述第二电容的第二端连接所述第四二极管的阳极。
[0013]可选的，所述的电池的绝缘电阻检测电路还包括第三电阻，所述第三电阻的第一端连接所述第一运算放大器的正相输入端。
[0014]可选的，所述的电池的绝缘电阻检测电路还包括第四电阻和第三电容，所述第四电阻的第一端连接所述第三电阻的第二端和第三电容的第一端。
[0015]可选的，所述的电池的绝缘电阻检测电路还包括第五电阻、第六电阻、第四电容、第五电容和第三运算放大器；
[0016]所述第五电阻的第一端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第五电阻的第二端连接第四电容的第一端和第六电阻的第一端；
[0017]所述第六电阻的第二端连接所述第五电容的第一端和第三运算放大器的正相输入端;
[0018]所述第四电容的第二端连接所述第三运算放大器的负相输入端和第三运算放大器的输出端。
[0019]可选的，所述的电池的绝缘电阻检测电路还包括:第七电阻、第八电阻、第六电容、第七电容和第四运算放大器；
[0020]所述第七电阻的第一端连接所述第三运算放大器的输出端，所述第七电阻的第二端连接所述第六电容的第一端、第七电容的第一端和第八电阻的第一端；
[0021]所述第六电容的第二端连接所述第四运算放大器的输出端；
[0022]所述第八电阻的第二端连接所述第四运算放大器的正相输入端；
[0023]所述第四运算放大器的负相输入端连接所述第四运算放大器的输出端。
[0024]可选的，所述的电池的绝缘电阻检测电路还包括第九电阻，所述第九电阻的第一端连接所述第四运算放大器的输出端。
[0025]可选的，所述的电池的绝缘电阻检测电路还包括第五二极管，所述第五二极管的阴极连接所述第九电阻的第二端。
[0026]可选的，所述第五二极管为齐纳二极管。
[0027]与现有技术相比，本实用新型提供的电池的绝缘电阻检测电路可以接收低频测量信号，根据测量信号的幅值变化情况可以判断电池的绝缘电阻的电阻值。本实用新型的电池的绝缘电阻检测电路无需改变绝缘电阻的电阻值，可以实现实时检测的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本实用新型实施例的一电池的绝缘电阻检测电路的结构示意图；
[0029]图2是本实用新型实施例的另一电池的绝缘电阻检测电路的结构示意图；
[0030]图3是本实用新型实施例的又一电池的绝缘电阻检测电路的结构示意图；
[0031]图4是本实用新型实施例的又一电池的绝缘电阻检测电路的结构示意图；
[0032]图5是本实用新型实施例的测量信号的波形示意图；
[0033]图6至图10是本实用新型实施例的测量信号和采集到的信号的波形示意图。
【具体实施方式】
[0034]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
[0035]如图1所示，本实用新型实施例提供一种电池的绝缘电阻检测电路，包括:第一电容Cl、第一运算放大器0P1、第二运算放大器0P2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4，第一电阻Rl和第二电阻R2。
[0036]所述第一电容Cl的第一端连接所述电池的正端或负端，所述第一电容Cl的第二端连接所述第一电阻Rl的第一端和第二电阻R2的第一端。
[0037]所述第一电阻Rl的第二端连接第一二极管Dl的阳极、第二二极管D2的阴极和第一运算放大器OPl的输出端。
[0038]所述第一运算放大器OPl的反相输入端连接所述第一运算放大器OPl的输出端。
[0039]所述第二电阻R2的第二端连接第三二极管D3的阳极、第四二极管D4的阴极和第二运算放大器0P2的正相输入端。
[0040]所述第二运算放大器0P2的反相输入端连接所述第二运算放大器0P2的输出端。
[0041]所述第一二极管Dl的阴极和第三二极管D3的阴极均适于输入第一电压，所述第二二极管D2的阳极和第四二极管D4的阳极均适于输入第二电压，所述第一电压大于所述第二电压。所述第一电压可以是检测电路的电源电压VCC，例如5V。所述第二电压可以是车身地电压GND，例如0V。本实施例中运算放大器的电源端也可以输入所述第一电压，运算放大器的接地端输入所述第二电压。
[0042]第一二极管Dl的阴极和第三二极管D3连接第一运算放大器OPl的输出端，可以起到钳位作用，避免瞬态脉冲信号损坏第一运算放大器0P1。类似的，第三二极管D3和第四二极管D4连接第二运算放大器0P2的正相输入端，也可以起到钳位作用从而避免瞬态脉冲信号损坏第二运算放大器0P2。
[0043]继续参考图1，本实施例提供的电池的绝缘电阻检测电路还可以包括:第二电容C2。所述第二电容C2的第一端连接所述第二运算放大器0P2的正相输入端，所述第二电容C2的第二端连接所述第四二极管D4的阳极。所述第二电容C2的电容值为4.7nF±10%，耐压值为10V。
[0044]在本实施例中，所述电池可以是纯电动或混合动力车的动力电池，所述电池的正端或负端可以是动力电池母线正或负端。
[0045]如图2所示，所述第一电容Cl可以由第一分电容Cl I和第二分电容C12串联形成。具体的，第一分电容Cll的第一端连接电池，第一分电容Cll的第二端连接第二分电容C12的第一端，第二分电容C12的第二端连接第一电阻Rl的第一端和第二电阻R2的第一端。所述第一分电容Cl I的电容值为500nF± 5 %，耐压值为1000V，第二分电容C12的电容值和耐压值可以与第一分电容Cll相同。由于动力电池的电压较高，所以选择与其连接的电容需要耐压值较高。
[0046]所述第一电阻Rl和第二电阻R2可以在第一电容Cl失效时起到限流作用，从而保护整个电路。第一电阻Rl和第二电阻R2可以选择插件电阻，这样拉大空间距离，保证在高压情况下不被击穿。
[0047]第一电阻Rl可以由第一分电阻Rll和第二分电阻R12串联形成。具体的，第一分电阻Rll的第一端连接第一电容Cl的第二端，第一分电阻Rll的第二端连接第二分电阻R12的第一端,第二分电阻R12的第二端连接第一运算放大器OPl的输出端。第一分电阻Rll的电阻值可以为250kQ ±1%，功率为2W。第二分电阻R12的电阻值和功率可以与第一分电阻Rll相同。
[0048]第二电阻R2可以由第三分电阻R21和第四分电阻R22串联形成。具体的，第三分电阻R21的第一端连接第一电容Cl的第二端，第三分电阻R21的第二端连接第四分电阻R22的第一端，第四分电阻R22的第二端连接第二运算放大器0P2的正相输入端。第三分电阻R21的电阻值可以为250kQ ±1%，功率为2W。第四分电阻R22的电阻值和功率可以与第三分电阻R21相同。
[0049]如图3所示，本实施例所述电池的绝缘电阻检测电路还可以包括第三电阻R3、第四电阻R4和第三电容C3。
[0050]所述第三电阻R3的第一端连接所述第一运算放大器OPl的正相输入端，所述第四电阻R4的第一端连接所述第三电阻R3的第二端和第三电容C3的第一端。第三电阻R3的电阻值可以为1kQ ±1%，第四电阻R4的电阻值可以为IkQ ±1%，第三电容C3的电容值为100nF±5%，耐压值为10V。所述第三电容C3的第二端适于输入第二电压，如车身地电压 GND。
[0051]所述第四电阻R4第二端适于输入测量信号。所述测量信号可以由汽车中的微控制单元(Micro Control Unit, MCU)控制数模转换电路输出。所述测量信号可以为低频信号，具体的，为一低频正弦信号。所述测量信号可以通过第一电容Cl连接到电池的正端或负端，如果电池对车身有电阻存在，则测量信号通过检测电路后会有所衰减，根据测量信号的幅值变化情况,可以判断电池的绝缘电阻的电阻值。因此,本实施例提供的电池的绝缘电阻检测电路无需改变绝缘电阻的电阻值，并且可以实现实时检测的目的。
[0052]如图4所示，本实施例提供的电池的绝缘电阻检测电路还可以包括滤波电路11，滤波电路11包括两个低通滤波部分。
[0053]第一个低通滤波部分包括:第五电阻R5、第六电阻R6、第四电容C4、第五电容C5和第三运算放大器0P3。
[0054]所述第五电阻R5的第一端连接所述第二运算放大器0P2的输出端，所述第五电阻R5的第二端连接第四电容C4的第一端和第六电阻R6的第一端。
[0055]所述第六电阻R6的第二端连接所述第五电容C5的第一端和第三运算放大器0P3的正相输入端。
[0056]所述第四电容C4的第二端连接所述第三运算放大器0P3的负相输入端和第三运算放大器0P3的输出端。
[0057]第三运算放大器的电源端适于输入第一电压，例如电源电压VCC。第五电容C5的第二端和第三运算放大器的接地端适于输入第二电压，例如车身地电压GND。
[0058]第二个低通滤波部分包括:第七电阻R7、第八电阻R8、第六电容C6、第七电容C7和第四运算放大器0P4。
[0059]所述第七电阻R7的第一端连接所述第三运算放大器0P3的输出端，所述第七电阻R7的第二端连接所述第六电容C6的第一端、第七电容C7的第一端和第八电阻R8的第一端。
[0060]所述第六电容C6的第二端连接所述第四运算放大器0P4的输出端。
[0061]所述第八电阻R8的第二端连接所述第四运算放大器0P4的正相输入端。
[0062]所述第四运算放大器0P4的负相输入端连接所述第四运算放大器0P4的输出端。
[0063]本实施例的滤波电路11合理利用了第三运算放大器0P3和第四运算放大器0P4，通带频率可以设计为10Hz，通带噪声为-ldB，阻带频率为40Hz，阻带噪声为_40dB。
[0064]本实施例的滤波电路11还可以包括第九电阻R9和第五二极管D5。
[0065]所述第九电阻R9的第一端连接所述第四运算放大器0P4的输出端，所述第五二极管D5的阴极连接所述第九电阻R9的第二端。所述第五二极管为齐纳二极管，起到稳压作用。
[0066]所述第七电容C7和第五二极管的阳极适于输入第二电压，如车身地电压GND。
[0067]为了更好的解释本实施例提供的电池的绝缘电阻检测电路的工作原理，下面通过举例来进一步说明。
[0068]假设本实施例所述的电池为纯电动或混合动力车的动力电池，MCU控制数模转换电路输出含有2.5V直流分量的测量信号，测量信号的幅值为1.5V，测量信号的波形如图5所示。
[0069]当动力电池母线的一端和车身地断开时，阻值无穷大，通过模数转换电路采集第九电阻R9第二端的信号，采集到的信号含有2.5V直流分量且幅值为1.5V，采集到的波形如图6中的虚线所示。
[0070]当动力电池母线的一端和车身地阻值为1kQ时，通过模数转换电路采集第九电阻R9第二端的信号，采集到的信号含有2.5V直流分量且幅值为0.3V，采集到的波形如图7中的虚线所示。
[0071]当动力电池母线的一端和车身地阻值为10kQ时，通过模数转换电路采集第九电阻R9第二端的信号，采集到的信号含有2.5V直流分量且幅值为0.4V，采集到的波形如图8中的虚线所示。
[0072]当动力电池母线的一端和车身地阻值为1ΜΩ时，通过模数转换电路采集第九电阻R9第二端的信号，采集到的信号含有2.5V直流分量且幅值为1.1V，采集到的波形如图9中的虚线所示。
[0073]当动力电池母线的一端和车身地阻值为10ΜΩ时，通过模数转换电路采集第九电阻R9第二端的信号，采集到的信号含有2.5V直流分量且幅值为1.4V，采集到的波形如图10中的虚线所示。
[0074]通过上述举例可以看出，随着电池对车身地的阻值不断增大，测量信号的幅值不断衰减，只要建立两者之间的关系表，通过测量信号的幅值的衰减值查表即可获得电池的绝缘电阻的电阻值。
[0075]虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种电池的绝缘电阻检测电路,其特征在于,包括:第一电容、第一运算放大器、第二运算放大器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管，第一电阻和第二电阻； 所述第一电容的第一端连接所述电池的正端或负端，所述第一电容的第二端连接所述第一电阻的第一端和第二电阻的第一端； 所述第一电阻的第二端连接第一二极管的阳极、第二二极管的阴极和第一运算放大器的输出端； 所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第一运算放大器的输出端； 所述第二电阻的第二端连接第三二极管的阳极、第四二极管的阴极和第二运算放大器的正相输入端； 所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第二运算放大器的输出端。
2.如权利要求1所述的电池的绝缘电阻检测电路，其特征在于，所述第一二极管的阴极和第三二极管的阴极均适于输入第一电压，所述第二二极管的阳极和第四二极管的阳极均适于输入第二电压，所述第一电压大于所述第二电压。
3.如权利要求1所述的电池的绝缘电阻检测电路，其特征在于，还包括:第二电容，所述第二电容的第一端连接所述第二运算放大器的正相输入端，所述第二电容的第二端连接所述第四二极管的 阳极。
4.如权利要求1所述的电池的绝缘电阻检测电路，其特征在于，还包括:第三电阻，所述第三电阻的第一端连接所述第一运算放大器的正相输入端。
5.如权利要求4所述的电池的绝缘电阻检测电路，其特征在于，还包括:第四电阻和第三电容，所述第四电阻的第一端连接所述第三电阻的第二端和第三电容的第一端。
6.如权利要求1所述的电池的绝缘电阻检测电路，其特征在于，还包括:第五电阻、第六电阻、第四电容、第五电容和第三运算放大器； 所述第五电阻的第一端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第五电阻的第二端连接第四电容的第一端和第六电阻的第一端； 所述第六电阻的第二端连接所述第五电容的第一端和第三运算放大器的正相输入端; 所述第四电容的第二端连接所述第三运算放大器的负相输入端和第三运算放大器的输出端。
7.如权利要求6所述的电池的绝缘电阻检测电路，其特征在于，还包括:第七电阻、第八电阻、第六电容、第七电容和第四运算放大器； 所述第七电阻的第一端连接所述第三运算放大器的输出端，所述第七电阻的第二端连接所述第六电容的第一端、第七电容的第一端和第八电阻的第一端； 所述第六电容的第二端连接所述第四运算放大器的输出端； 所述第八电阻的第二端连接所述第四运算放大器的正相输入端； 所述第四运算放大器的负相输入端连接所述第四运算放大器的输出端。
8.如权利要求7所述的电池的绝缘电阻检测电路，其特征在于，还包括:第九电阻，所述第九电阻的第一端连接所述第四运算放大器的输出端。
9.如权利要求8所述的电池的绝缘电阻检测电路，其特征在于，还包括:第五二极管，所述第五二极管的阴极连接所述第九电阻的第二端。
10.如权利要求9所述的电池的绝缘电阻检测电路，其特征在于，所述第五二极管为齐纳 二极管。
【文档编号】G01R27/14GK203858299SQ201420265774
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】翁志福, 梁伟铭, 李玲, 刘奋 申请人:上海汽车集团股份有限公司