一种绝缘检测电路及其控制方法与流程

一种绝缘检测电路及其控制方法
【技术领域】
[0001]
本发明涉及电路检测技术领域，尤其是指一种绝缘检测电路及其控制方法。


背景技术：

[0002]
电动汽车(battery electric vehicle，简称bev)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，如电动大巴车、电动出租车等。相对于传统汽车而言，由于它对环境影响较小，所以其应用前景被广泛看好。
[0003]
储能充电系统用于电动汽车的充放电，其中的绝缘检测电路通常采用平衡电桥法设计。平衡电桥法利用电阻分压原理进行检测，认为储能充电系统对机壳(即保护地)存在等效电阻，即正、负母线对保护地各有一个等效电阻，则在检测时人为的分别在正母线对保护地和负母线对保护地之间增加一个电阻(以下简称为正、负母线绝缘电阻)，换言之，和正、负电源对保护地的绝缘电阻构成一个电桥，通过电压偏差来计算正极或负极对保护地的电阻。此方法的缺陷是在正、负母线绝缘电阻同时下降时检测不准确，而为解决上述问题，通常会增加两个投切桥臂，即正极对保护地和负极对保护地，此时平衡电桥法变为不平衡电桥法。为了尽可能扩大正、负母线绝缘电阻下降时的检测范围，往往需要再额外增加两个阻值较小的桥臂，从而导致绝缘检测电路的结构复杂，电路占地面积大，成本较高。
[0004]
因此，有必要对上述绝缘检测电路的结构进行改进。


技术实现要素：

[0005]
本发明所要解决的技术问题是：提供一种绝缘检测电路及其控制方法，旨在解决现有技术中电路结构复杂、成本较高的问题。
[0006]
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0007]
本发明实施例第一方面提供一种绝缘检测电路，包括：正母线、负母线、桥臂单元及保护地单元，所述桥臂单元及保护地单元分别电连接于正母线与负母线之间，所述桥臂单元电连接于保护地单元；
[0008]
所述桥臂单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、采样电阻及投切开关，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及采样电阻依次串接于正母线与负母线之间，所述第二电阻及第三电阻之间的公共接点电连接于保护地单元，所述投切开关一端电连接于第一电阻与第二电阻之间，另一端电连接于所述第二电阻及第三电阻之间的公共接点与保护地单元之间；
[0009]
所述第一电阻及第二电阻构成第一固定臂，所述第三电阻、第四电阻及采样电阻构成第二固定臂，所述第一电阻、第二电阻及投切开关构成大投切臂，所述第一电阻及投切开关构成小投切臂。
[0010]
在一些实施方案中，所述保护地单元包括：保护地开关、正对地电阻及负对地电阻，所述正对地电阻及负对地电阻依次串接于正母线与负母线之间，所述保护地开关一端电连接于第二电阻及第三电阻之间的公共接点与投切开关之间，另一端电连接于所述正对
地电阻及负对地电阻之间，所述正对地电阻及负对地电阻之间与保护地开关之间接地。
[0011]
在一些实施方案中，所述采样电阻的阻值小于第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻中任一电阻的阻值。
[0012]
本发明实施例第二方面提供另一种绝缘检测电路，包括：正母线、负母线、桥臂单元及保护地单元，所述桥臂单元及保护地单元分别电连接于正母线与负母线之间，所述桥臂单元电连接于保护地单元；
[0013]
所述桥臂单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、采样电阻及投切开关，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及采样电阻依次串接于正母线与负母线之间，所述第二电阻及第三电阻之间的公共接点电连接于保护地单元，所述投切开关一端电连接于第一电阻与第二电阻之间，另一端电连接于所述正母线；
[0014]
所述第一电阻及第二电阻构成第一固定臂，所述第三电阻、第四电阻及采样电阻构成第二固定臂，所述第一电阻、第二电阻及投切开关构成大投切臂，所述第二电阻及投切开关构成小投切臂。
[0015]
在一些实施方案中，所述保护地单元包括：保护地开关、正对地电阻及负对地电阻，所述正对地电阻及负对地电阻依次串接于正母线与负母线之间，所述保护地开关一端电连接于第二电阻及第三电阻之间，另一端电连接于所述正对地电阻及负对地电阻之间，所述正对地电阻及负对地电阻之间与保护地开关之间接地。
[0016]
在一些实施方案中，所述采样电阻的阻值小于第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻中任一电阻的阻值。
[0017]
本发明实施例第三方面提供另一种绝缘检测电路，包括：正母线、负母线、桥臂单元及保护地单元，所述桥臂单元及保护地单元分别电连接于正母线与负母线之间，所述桥臂单元电连接于保护地单元；
[0018]
所述桥臂单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、采样电阻及投切开关，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及采样电阻依次串接于正母线与负母线之间，所述第二电阻及第三电阻之间的公共接点电连接于保护地单元，所述投切开关一端电连接于第三电阻与第四电阻之间，另一端电连接于所述第二电阻及第三电阻之间的公共接点与保护地单元之间；
[0019]
所述第一电阻及第二电阻构成第一固定臂，所述第三电阻、第四电阻及采样电阻构成第二固定臂，所述第三电阻、第四电阻、采样电阻及投切开关构成大投切臂，所述第四电阻、采样电阻及投切开关构成小投切臂。
[0020]
在一些实施方案中，所述保护地单元包括：保护地开关、正对地电阻及负对地电阻，所述正对地电阻及负对地电阻依次串接于正母线与负母线之间，所述保护地开关一端电连接于第二电阻及第三电阻之间的公共接点与投切开关之间，另一端电连接于所述正对地电阻及负对地电阻之间，所述正对地电阻及负对地电阻之间与保护地开关之间接地。
[0021]
在一些实施方案中，所述采样电阻的阻值小于第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻中任一电阻的阻值。
[0022]
本发明实施例第四方面提供一种绝缘检测电路的控制方法，应用于如本发明实施例第一方面至第三方面任一方面所述的绝缘检测电路，包括：
[0023]
闭合保护地开关，断开投切开关；
[0024]
检测第四电阻与采样电阻之间的电压v
01
；
[0025]
闭合投切开关；
[0026]
检测第四电阻与采样电阻之间的电压v
02
；
[0027]
根据v
01
及v
02
计算正对地电阻及负对地电阻。
[0028]
从上述描述可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0029]
在桥臂单元中，第一电阻及第二电阻构成第一固定臂，第三电阻、第四电阻及采样电阻构成第二固定臂，第一电阻、第二电阻及投切开关构成大投切臂，第一电阻及投切开关构成小投切臂。简单地认为，本发明对固定臂及投切臂进行融合，有效地减少投切开关的数量(相当于减少故障失效点)，简化设计，在提高电路可靠性及保证绝缘检测精度的同时，降低生产成本及后期维护成本，而且由于物料减少，使得pcb板面积减小，在大批量生产时成本优势更加明显。
【附图说明】
[0030]
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，而不是全部实施例。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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0031]
图1为本发明实施例提供的绝缘检测电路的电路结构图；
[0032]
图2为本发明实施例提供的另一绝缘检测电路的电路结构图；
[0033]
图3为本发明实施例提供的另一绝缘检测电路的电路结构图。
【具体实施方式】
[0034]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明的各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0035]
实施例1
[0036]
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的绝缘检测电路的电路结构图。
[0037]
如图1所示，本发明第一实施例提供一种绝缘检测电路，包括正母线、负母线、桥臂单元及保护地单元，其中，桥臂单元及保护地单元分别电连接于正母线与负母线之间，且桥臂单元电连接于保护地单元。应当说明，桥臂单元包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、采样电阻r5及投切开关k1，其中，第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4及采样电阻r5依次串接于正母线与负母线之间，第二电阻r2及第三电阻r3之间的公共接点电连接于保护地单元，投切开关k1一端电连接于第一电阻r1与第二电阻r2之间，另一端电连接于第二电阻r2及第三电阻r3之间的公共接点与保护地单元之间。还应当说明，第一电阻r1及第二电阻r2构成第一固定臂，第三电阻r3、第四电阻r4及采样电阻r5构成第二固定臂，第一电阻r1、第二电阻r2及投切开关k1构成大投切臂，第一电阻r1及投切开关k1构成小投切臂。可以理解，第一固定臂及第二固定臂共同构成检测臂，在一些实施例中，
检测臂可由多个电阻并联构成(不同于本实施例中的多个电阻串联)，而构成检测臂的电阻的数量也可根据实际应用进行调整，本实施例对此不做限定。
[0038]
进一步的是，保护地单元包括保护地开关k2、正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
，其中，正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
依次串接于正母线与负母线之间，保护地开关k2一端电连接于第二电阻r2及第三电阻r3之间的公共接点与投切开关k1之间，另一端电连接于正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
之间，且正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
之间与保护地开关k2之间接地pe。
[0039]
更进一步的是，采样电阻r5的阻值小于第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3及第四电阻r4中任一电阻的阻值。
[0040]
为清楚地理解本实施例提供的绝缘检测电路，下面对此绝缘检测电路的控制流程进行举例说明，包括如下步骤s1至s6。
[0041]
s1、闭合保护地开关k2，断开投切开关k1；
[0042]
s2、检测第四电阻r4与采样电阻r5之间的电压v
01
，实际上，第四电阻r4与采样电阻r5之间的电压为桥臂采样电压，即负母线电压，可由a/d采集获取；
[0043]
s3、闭合投切开关k1；
[0044]
s4、检测第四电阻r4与采样电阻r5之间的电压v
02
；
[0045]
s5、根据v
01
及v
02
计算正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
，具体为根据公式1及公式2计算正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
，其中，公式1为v
01
×
(r
x
×
(r1+r2)/(r
x
+r1+r2)+r
y
×
(r3+r4+r5)/(r
y
+r3+r4+r5))＝u
b
×
r5
×
r
y
×
(r
y
+r3+r4+r5)，公式2为v
02
×
(r
x
×
r1/(r
x
+r1)+r
y
×
(r3+r4+r5)/(r
y
+r3+r4+r5))＝u
b
×
r5
×
r
y
×
(r
y
+r3+r4+r5),前述公式1及公式2中的u
b
为正母线与负母线之间的电压，即高压母线电压，可由a/d采集获取；
[0046]
s6、断开保护地开关k2及投切开关k1。
[0047]
本实施例提供的绝缘检测电路中，桥臂单元内的第一电阻r1及第二电阻r2构成第一固定臂，第三电阻r3、第四电阻r4及采样电阻r5构成第二固定臂，第一电阻r1、第二电阻r2及投切开关k1构成大投切臂，第一电阻r1及投切开关k1构成小投切臂。简单地认为，本实施例对固定臂及投切臂进行融合，有效地减少投切开关的数量(相当于减少故障失效点)，简化设计，在提高电路可靠性及保证绝缘检测精度的同时，降低生产成本及后期维护成本，而且由于物料减少，使得pcb板面积减小，在大批量生产时成本优势更加明显。
[0048]
实施例2
[0049]
请参阅图2，图2为本发明实施例提供的另一绝缘检测电路的电路结构图。
[0050]
与本发明第一实施例提供的绝缘检测电路相比，本发明第二实施例中的投切开关k2具有不同的连接方式。
[0051]
如图2所示，本发明第二实施例提供另一种绝缘检测电路，包括正母线、负母线、桥臂单元及保护地单元，其中，桥臂单元及保护地单元分别电连接于正母线与负母线之间，且桥臂单元电连接于保护地单元。应当说明，桥臂单元包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、采样电阻r5及投切开关k1，其中，第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4及采样电阻r5依次串接于正母线与负母线之间，第二电阻r2及第三电阻r3之间的公共接点电连接于保护地单元，投切开关k1一端电连接于第一电阻r1与第二电阻r2之间，另一端电连接于正母线。还应当说明，第一电阻r1及第二电阻r2构成第一固定臂，第三
电阻r3、第四电阻r4及采样电阻r5构成第二固定臂，第一电阻r1、第二电阻r2及投切开关k1构成大投切臂，第二电阻r2及投切开关k1构成小投切臂。
[0052]
进一步的是，保护地单元包括保护地开关k2、正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
，其中，正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
依次串接于正母线与负母线之间，保护地开关k2一端电连接于第二电阻r2及第三电阻r3之间，另一端电连接于正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
之间，且正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
之间与保护地开关k2之间接地pe。
[0053]
更进一步的是，采样电阻r5的阻值小于第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3及第四电阻r4中任一电阻的阻值。
[0054]
为清楚地理解本实施例提供的绝缘检测电路，下面对此绝缘检测电路的控制流程进行举例说明，包括如下步骤s1至s6。
[0055]
s1、闭合保护地开关k2，断开投切开关k1；
[0056]
s2、检测第四电阻r4与采样电阻r5之间的电压v
01
；
[0057]
s3、闭合投切开关k1；
[0058]
s4、检测第四电阻r4与采样电阻r5之间的电压v
02
；
[0059]
s5、根据v
01
及v
02
计算正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
，具体为根据公式1及公式3计算正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
，其中，公式1为v
01
×
(r
x
×
(r1+r2)/(r
x
+r1+r2)+r
y
×
(r3+r4+r5)/(r
y
+r3+r4+r5))＝u
b
×
r5
×
r
y
×
(r
y
+r3+r4+r5)，公式3为v
02
×
(r
x
×
r2/(r
x
+r2)+r
y
×
(r3+r4+r5)/(r
y
+r3+r4+r5))＝u
b
×
r5
×
r
y
×
(r
y
+r3+r4+r5),前述公式3中的u
b
为正母线与负母线之间的电压；
[0060]
s6、断开保护地开关k2及投切开关k1。
[0061]
本实施例提供的绝缘检测电路中，桥臂单元内的第一电阻r1及第二电阻r2构成第一固定臂，第三电阻r3、第四电阻r4及采样电阻r5构成第二固定臂，第一电阻r1、第二电阻r2及投切开关k1构成大投切臂，第二电阻r2及投切开关k1构成小投切臂。简单地认为，本实施例对固定臂及投切臂进行融合，有效地减少投切开关的数量(相当于减少故障失效点)，简化设计，在提高电路可靠性及保证绝缘检测精度的同时，降低生产成本及后期维护成本，而且由于物料减少，使得pcb板面积减小，在大批量生产时成本优势更加明显。
[0062]
实施例3
[0063]
请参阅图3，图3为本发明实施例提供的另一绝缘检测电路的电路结构图。
[0064]
与本发明第一实施例和/或第二实施例提供的绝缘检测电路相比，本发明第三实施例中的投切开关k2具有不同的连接方式。
[0065]
如图3所示，本发明第三实施例提供另一种绝缘检测电路，包括正母线、负母线、桥臂单元及保护地单元，其中，桥臂单元及保护地单元分别电连接于正母线与负母线之间，且桥臂单元电连接于保护地单元。应当说明，桥臂单元包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、采样电阻r5及投切开关k1，其中，第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4及采样电阻r5依次串接于正母线与负母线之间，第二电阻r2及第三电阻r3之间的公共接点电连接于保护地单元，投切开关k1一端电连接于第三电阻r3与第四电阻r4之间，另一端电连接于第二电阻r2及第三电阻r3之间的公共接点与保护地单元之间。还应当说明，第一电阻r1及第二电阻r2构成第一固定臂，第三电阻r3、第四电阻r4及采样电阻r5构成第二固定臂，第三电阻r3、第四电阻r4、采样电阻r5及投切开关k1构成大投切臂，第四电
阻r4、采样电阻r5及投切开关k1构成小投切臂。
[0066]
进一步的是，保护地单元包括保护地开关k2、正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
，其中，正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
依次串接于正母线与负母线之间，保护地开关k2一端电连接于第二电阻r2及第三电阻r3之间的公共接点与投切开关k1之间，另一端电连接于正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
之间，且正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
之间与保护地开关k2之间接地pe。
[0067]
更进一步的是，采样电阻r5的阻值小于第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3及第四电阻r4中任一电阻的阻值。
[0068]
为清楚地理解本实施例提供的绝缘检测电路，下面对此绝缘检测电路的控制流程进行举例说明，包括如下步骤s1至s6。
[0069]
s1、闭合保护地开关k2，断开投切开关k1；
[0070]
s2、检测第四电阻r4与采样电阻r5之间的电压v
01
；
[0071]
s3、闭合投切开关k1；
[0072]
s4、检测第四电阻r4与采样电阻r5之间的电压v
02
；
[0073]
s5、根据v
01
及v
02
计算正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
，具体为根据公式1及公式4计算正对地电阻r
x
及负对地电阻r
y
，其中，公式1为v
01
×
(r
x
×
(r1+r2)/(r
x
+r1+r2)+r
y
×
(r3+r4+r5)/(r
y
+r3+r4+r5))＝u
b
×
r5
×
r
y
×
(r
y
+r3+r4+r5)，公式4为v
02
×
(r
x
×
(r1+r2)/(r
x
+r1+r2)+r
y
×
(r4+r5)/(r
y
+r4+r5))＝u
b
×
r5
×
r
y
×
(r
y
+r4+r5),前述公式4中的u
b
为正母线与负母线之间的电压；
[0074]
s6、断开保护地开关k2及投切开关k1。
[0075]
本实施例提供的绝缘检测电路中，桥臂单元内的第一电阻r1及第二电阻r2构成第一固定臂，第三电阻r3、第四电阻r4及采样电阻r5构成第二固定臂，第三电阻r3、第四电阻r4、采样电阻r5及投切开关k1构成大投切臂，第四电阻r4、采样电阻r5及投切开关k1构成小投切臂。简单地认为，本实施例对固定臂及投切臂进行融合，有效地减少投切开关的数量(相当于减少故障失效点)，简化设计，在提高电路可靠性及保证绝缘检测精度的同时，降低生产成本及后期维护成本，而且由于物料减少，使得pcb板面积减小，在大批量生产时成本优势更加明显。
[0076]
需要说明的是，本发明内容中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0077]
还需要说明的是，在本发明内容中，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。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0078]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明内容。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本发明内容
中所定义的一般原理可以在不脱离本发明内容的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明内容将不会被限制于本发明内容所示的这些实施例，而是要符合与本发明内容所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。