专利名称：电动汽车绝缘电阻监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车绝缘监测技术领域，特别涉及一种用于电动汽车绝缘电阻实时监测的仪器。
背景技术：
目前在电动汽车上，由于蓄电池动力系统的电压通常都会超过人体能够承受的安全电压，而诸如绝缘老化、涉水、淋雨等客观因素都会使原有绝缘电阻下降，从而在使用或者维修过程中，由于绝缘电阻的下降，容易给使用、维修人员带来触电危险，因此，研制出一种高效、低成本的电动汽车绝缘电阻监测仪器是非常必要的。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种电动汽车绝缘电阻监测仪。在行驶、维修过程中可以实时监控高压动力蓄电池系统正、负极分别对电底盘的绝缘电阻，从而可以保障使用、维修人员的安全性。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的该种电动汽车绝缘电阻监测仪包括隔离型升压稳压电源模块，用于提供检测用电压以及向其他模块供电；绝缘电阻测量模块，用于动力蓄电池系统正极、负极分别对电底盘的绝缘电阻的测量；测量处理模块，用于接收绝缘电阻测量模块输出的测量模拟信号值；结果输出模块，用于向外输出经测量处理模块的判定结果信号。所述隔离型升压稳压电源模块包括电源输入端，用于与车内的低压电源相联接；所述隔离型升压稳压电源模块还包括一对检测用电压输出端V2+和V2-，以及另一对检测用电压输出端V3+和V3-，两对电压输出端输出的电压幅值相等，所述电压输出端V3+串联第一电阻后与动力蓄电池系统的正极相联接，所述电压输出端V3-通过第六电阻接地；所述电压输出端V2+串联第二电阻后与动力蓄电池系统的负极相联接，电压输出端V2-通过第五电阻接地；所述隔离型升压稳压电源模块还包括负电源-V4和正电源+V4，作为绝缘电阻测量模块、测量处理模块和结果输出模块的供电电源。所述绝缘电阻测量模块包括动力蓄电池系统正极对电底盘的测量电路以及动力蓄电池系统负极极对电底盘的测量电路；所述动力蓄电池系统正极对电底盘的测量电路包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻以及第一电容、第一运放和第二运放；所述第一运放的同相端联接至电压输出端V3-，其反相端与输出端相联接，构成电压跟随器；第一运放的输出端通过第七电阻联接至第二运放的反相端，所述第二运放的 同相端通过第八电阻接地，第二运放的反相端通过第九电阻接地，第二运放的输出端与反相端之间通过第十电阻相联接，所述第二运放的输出端通过第十一电阻联接至测量处理模块的正极测量模拟信号输入端，所述第一电容的一端接地，另一端联接于第十一电阻与测量处理模块的公共接点；所述动力蓄电池系统负极对电底盘的测量电路包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻，以及第二电容、第三运放和第四运放；所述第三运放的同相端联接至电压输出端V2-，其反相端与输出端相联接，构成电压跟随器；第三运放的输出端通过第十三电阻联接至第四运放的反相端，所述第四运放的同相端通过第十四电阻接地，第四运放的反相端通过第十六电阻接地，第四运放的输出端与反相端之间通过第十五电阻相联接，所述第四运放的输出端通过第十二电阻联接至测量处理模块的负极测量模拟信号输入端，所述第二电容的一端接地，另一端联接于第十二电阻与测量处理模块的公共接点。所述测量处理模块为由带有至少2路模拟/数字转换的单片机构成，或由2路模拟/数字转换器和不带A/D转换的单片机组成的电路构成。所述结果输出模块包括网络传输接口电路，所述网络传输接口电路由专用协议接口芯片组成。所述结果输出模块还包括声光信号报警电路，所述声光信号报警电路包括第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第一三极管和第二三极管；所述测量处理模块的一路信号输出端口通过第十七电阻联接至第一三极管的基极，第一三极管的发射极接地，第一三极管的基极与发射极之间连接有第十八电阻，当测量处理模块判定动力蓄电池系统正极对电底盘的绝缘电阻超标时，所述第一三极管的集电极作为信号输出端向外输出声光报警触发信号；所述测量处理模块的另一路信号输出端口通过第十九电阻联接至第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的基极与发射极之间连接有第二十电阻，当测量处理模块判定动力蓄电池系统负极对电底盘的绝缘电阻超标时，所述第二三极管的集电极作为信号输出端向外输出声光报警触发信号。本实用新型的有益效果是I.本实用新型车载时可以实时监测动力蓄电池系统正极或者负极对电底盘的绝缘电阻，当发现绝缘电阻不够时，配合其它部件进行声、光提示或其它操作，避免人员触电危险，提高了人、车的安全性；2.本实用新型结构紧凑，既可车载又可专用，使用灵活；3.本实用新型制造成本低，适合推广使用。
图I为本实用新型的各模块连接示意图；图2为本实用新型的实施例电路连接图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。如图I所示，本实用新型的电动汽车绝缘电阻监测仪，包括⑴隔离型升压稳压电源模块用于提供检测用电压以及向其他模块供电；(2)绝缘电阻测量模块用于动力蓄电池系统正极、负极分别对电底盘的绝缘电阻的测量；(3)测量处理模块用于接收绝缘电阻测量模块输出的测量模拟信号值；(4)结果输出模块用于向外输出经测量处理模块的判定结果信号。下面将分别阐述本实施例中，各模块采用的具体电路组成结构。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。如图2所示，本实施例中，隔离型升压稳压电源模块包括电源输入端，用于与车内的低压电源相联接；所述隔离型升压稳压电源模块还包括一对检测用电压输出端V2+和V2-,以及另一对检测用电压输出端V3+和V3-，两对电压输出端输出的电压幅值相等，所述电压输出端V3+串联第一电阻Rl后与动力蓄电池系统的正极相联接，所述电压输出端
V3-通过第六电阻R6接地；所述电压输出端V2+串联第二电阻R2后与动力蓄电池系统的负极相联接，电压输出端V2-通过第五电阻R5接地；所述隔离型升压稳压电源模块还包括负电源-V4和正电源+V4，作为绝缘电阻测量模块、测量处理模块和结果输出模块的供电电源。需要说明的是，本实施例中，Rl = R2，R5 = R6，而且为已知阻值的温度特性好的高精度材料电阻。本实施例中，绝缘电阻测量模块包括动力蓄电池系统正极对电底盘的测量电路以及动力蓄电池系统负极极对电底盘的测量电路；所述动力蓄电池系统正极对电底盘的测量电路包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第i^一电阻R11，以及第一电容Cl、第一运放Ul和第二运放U2 ；第一运放Ul的同相端联接至电压输出端V3-，其反相端与输出端相联接，构成电压跟随器；第一运放Ul的输出端通过第七电阻R7联接至第二运放U2的反相端，所述第二运放U2的同相端通过第八电阻R8接地，第二运放U2的反相端通过第九电阻R9接地，第二运放的输出端与反相端之间通过第十电阻RlO相联接，所述第二运放U2的输出端通过第十一电阻Rll联接至测量处理模块的正极测量模拟信号输入端，所述第一电容Cl的一端接地，另一端联接于第十一电阻Rll与测量处理模块的公共接点；动力蓄电池系统负极对电底盘的测量电路包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16，以及第二电容C2、第三运放U3和第四运放U4 ；所述第三运放U3的同相端联接至电压输出端V2-，其反相端与输出端相联接，构成电压跟随器；第三运放U3的输出端通过第十三电阻R13联接至第四运放U4的反相端，所述第四运放U4的同相端通过第十四电阻R14接地，第四运放U4的反相端通过第十六电阻R16接地，第四运放的输出端与反相端之间通过第十五电阻R15相联接，所述第四运放U4的输出端通过第十二电阻R12联接至测量处理模块的负极测量模拟信号输入端，所述第二电容C2的一端接地，另一端联接于第十二电阻R12与测量处理模块的公共接点。本实施例中，所述测量处理模块为由带有至少2路模拟/数字转换的单片机构成，或由2路模拟/数字转换器和不带A/D转换的单片机组成的电路构成。本实施例中，所述结果输出模块包括网络传输接口电路，所述网络传输接口电路由专用协议接口芯片U6组成(如RSXXX系列芯片)。所述结果输出模块还包括声光信号报警电路，所述声光信号报警电路包括第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第一三极管Ql和第二三极管Q2 ；[0038]所述测量处理模块的一路信号输出端口通过第十七电阻R17联接至第一三极管Ql的基极，第一三极管Ql的发射极接地，第一三极管Ql的基极与发射极之间连接有第十八电阻R18，当测量处理模块判定动力蓄电池系统正极对电底盘的绝缘电阻R3超标时，所述第一三极管Ql的集电极作为信号输出端向外输出声光报警触发信号；所述测量处理模块的另一路信号输出端口通过第十九电阻R19联接至第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的基极与发射极之间连接有第二十电阻R20，当测量处理模块判定动力蓄电池系统负极对电底盘的绝缘电阻R4超标时，所述第二三极管Q2的集电极作 为信号输出端向外输出声光报警触发信号。使用中，如果动力蓄电池系统正极或者负极对电底盘的绝缘电阻R3、R4因某种原因下降到允许的正常值以下时，监测仪测量到相应绝缘电阻值后，通过CAN总线输出是哪一路的绝缘电阻值下降以及具体绝缘电阻值，从而通过相应控制器或显示器，进行声、光提示或其它操作；当然，也可以通过Ql、Q2实现声、光提示或其它操作。本实用新型的检测原理分述如下(I)动力蓄电池组正极对电底盘的绝缘电阻的检测电压V3+产生的电流13(电流方向如图2)经R1、R3、R6回到V3-，在电流13回路中，有电压方程V3 = I3X (R1+R3+R6) (I)由于R1、R6为已知电阻值，R3为待测电阻，V3为已知电压，如果测得电阻R6上的压降VR6，有13 = VR6 + R6(2)则R3通过上述1、2式可以求出，R6上的压降VR6，经Ul取出后，通过R7送到U2的反相端，经放大后，(改变RlO取值可以得到不同的放大系数)通过Rll在Cl进行积分，该积分信号的值设为Va3 Va3 = KXVR6(3)式中K为放大系数K = RlO+ R9(4)Va3从第I模数输入端Al送入单片机进行模拟信号转换为数字信号，单片机根据该数字信号所对应的Va3电压值，通过对上述1、2、3、4式求解即可得到绝缘电阻值R3，将R3与所要求的绝缘电阻值进行比较，如果超标，通过单片机的输出口 01、02、03及集成电路U6输出动力蓄电池组正极对电底盘的绝缘电阻报警数据，通过04及三极管Ql输出动力蓄电池组正极对电底盘的绝缘电阻报警信号，到相应控制器或显示器，进行声、光提示或其它操作；如果需要绝缘电阻R3实时(间隔)输出，则通过01、02、03及U6输出动力蓄电池组正极对电底盘的绝缘电阻数据给相关接收显示部分；其中01、02为数据输出线,03为U6的选通信号。(2)动力蓄电池组负极对电底盘的绝缘电阻的检测电压V2+产生的电流12(电流方向如图2)经R2、R4、R5回到V2-，在电流12回路中，有电压方程V2 = I2X (R2+R4+R5) (5)由于R2、R5为已知电阻值，R4为待测电阻，V2为已知电压，如果测得电阻R5上的压降VR5，有12 = VR5 + R5(6)[0055]则R4通过上述1、2式可以求出，R5上的压降VR5，经U3取出后，通过R13送到反相放大器U4的反相端，经放大后，(改变R15取值可以得到不同的放大系数)通过R12在C2进行积分，该积分信号的值设为Va2 Va2 = KXVR5(7)式中K为放大系数K = R15 + R16(8)Va2从第2模数输入端A2送入单片机进行模拟信号转换为数字信号，单片机根据该数字信号所对应的Va2电压值，通过对上述5、6、7、8式求解即可得到绝缘电阻值R4，将R4与所要求的绝缘电阻值进行比较，如果超标，通过单片机的输出口 01、02、03及U6输出动力蓄电池组负极对电底盘的绝缘电阻报警数据，通过05及Q2输出动力蓄电池组负极对电底盘的绝缘电阻报警信号，到相应控制器或显示器，进行声、光提示或其它操作；如果需要绝缘电阻R4实时(或间隔)输出，则通过01、02、03及U6输出动力蓄电池组负极对电底盘 的绝缘电阻数据给相关接收显示部分。
权利要求1.电动汽车绝缘电阻监测仪，其特征在于所述电阻监测仪包括 隔离型升压稳压电源模块，用于提供检测用电压以及向其他模块供电； 绝缘电阻測量模块，用于动カ蓄电池系统正极、负极分别对电底盘的绝缘电阻的测量; 测量处理模块，用于接收绝缘电阻測量模块输出的測量模拟信号值； 结果输出模块，用于向外输出经测量处理模块的判定结果信号。
2.根据权利要求I所述的电动汽车绝缘电阻监测仪，其特征在于所述隔离型升压稳压电源模块包括电源输入端，用于与车内的低压电源相联接； 所述隔离型升压稳压电源模块还包括一对检测用电压输出端V2+和V2-，以及另ー对检测用电压输出端V3+和V3-，两对电压输出端输出的电压幅值相等，所述电压输出端V3+串联第一电阻(Rl)后与动カ蓄电池系统的正极相联接，所述电压输出端V3-通过第六电阻(R6)接地；所述电压输出端V2+串联第二电阻(R2)后与动カ蓄电池系统的负极相联接，电压输出端V2-通过第五电阻(R5)接地； 所述隔离型升压稳压电源模块还包括负电源-V4和正电源+V4，作为绝缘电阻测量模块、測量处理模块和结果输出模块的供电电源。
3.根据权利要求I或2所述的电动汽车绝缘电阻监测仪，其特征在于所述绝缘电阻測量模块包括动カ蓄电池系统正极对电底盘的测量电路以及动カ蓄电池系统负极极对电底盘的测量电路； 所述动カ蓄电池系统正极对电底盘的测量电路包括第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(RlO)、第十一电阻(Rll)，以及第一电容(Cl)、第一运放(Ul)和第ニ运放(U2)； 所述第一运放(Ul)的同相端联接至电压输出端V3-，其反相端与输出端相联接，构成电压跟随器；第一运放(Ul)的输出端通过第七电阻(R7)联接至第二运放(U2)的反相端，所述第二运放(U2)的同相端通过第八电阻(R8)接地，第二运放(U2)的反相端通过第九电阻(R9)接地，第二运放的输出端与反相端之间通过第十电阻(RlO)相联接，所述第二运放(U2)的输出端通过第十一电阻(Rll)联接至测量处理模块的正极测量模拟信号输入端，所述第一电容(Cl)的一端接地，另一端联接于第十一电阻(Rll)与测量处理模块的公共接点； 所述动カ蓄电池系统负极对电底盘的测量电路包括第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第十四电阻(R14)、第十五电阻(R15)、第十六电阻(R16)，以及第二电容(C2)、第三运放(U3)和第四运放(U4)； 所述第三运放(U3)的同相端联接至电压输出端V2-，其反相端与输出端相联接，构成电压跟随器；第三运放(U3)的输出端通过第十三电阻(R13)联接至第四运放(U4)的反相端，所述第四运放(U4)的同相端通过第十四电阻(R14)接地，第四运放(U4)的反相端通过第十六电阻(R16)接地，第四运放的输出端与反相端之间通过第十五电阻(R15)相联接，所述第四运放(U4)的输出端通过第十二电阻(R12)联接至测量处理模块的负极测量模拟信号输入端，所述第二电容(C2)的一端接地，另一端联接于第十二电阻(R12)与測量处理模块的公共接点。
4.根据权利要求3所述的电动汽车绝缘电阻监测仪，其特征在于所述测量处理模块为由带有至少2路模拟/数字转换的单片机构成，或由2路模拟/数字转换器和不带A/D转换的单片机组成的电路构成。
5.根据权利要求4所述的电动汽车绝缘电阻监测仪，其特征在于所述结果输出模块包括网络传输接ロ电路，所述网络传输接ロ电路由专用协议接ロ芯片组成。
6.根据权利要求5所述的电动汽车绝缘电阻监测仪，其特征在于所述结果输出模块还包括声光信号报警电路，所述声光信号报警电路包括第十七电阻(R17)、第十八电阻(R18)、第十九电阻(R19)、第二十电阻(R20)、第一三极管(Ql)和第二三极管(Q2)； 所述测量处理模块的一路信号输出端ロ通过第十七电阻(R17)联接至第一三极管(Ql)的基极，第一三极管(Ql)的发射极接地，第一三极管(Ql)的基极与发射极之间连接有第十八电阻(R18)，当测量处理模块判定动カ蓄电池系统正极对电底盘的绝缘电阻超标时，所述第一三极管(Ql)的集电极作为信号输出端向外输出声光报警触发信号； 所述测量处理模块的另一路信号输出端ロ通过第十九电阻(R19)联接至第二三极管(Q2)的基极，第二三极管(Q2)的发射极接地，第二三极管(Q2)的基极与发射极之间连接有第二十电阻(R20)，当测量处理模块判定动カ蓄电池系统负极对电底盘的绝缘电阻超标时，所述第二三极管(Q2)的集电极作为信号输出端向外输出声光报警触发信号。
专利摘要本实用新型公开了一种电动汽车绝缘电阻监测仪，包括(1)隔离型升压稳压电源模块，用于提供检测用电压以及向其他模块供电；(2)绝缘电阻测量模块，用于动力蓄电池系统正极、负极分别对电底盘的绝缘电阻的测量；(3)测量处理模块，用于接收绝缘电阻测量模块输出的测量模拟信号值；(4)结果输出模块，用于向外输出经测量处理模块的判定结果信号，本实用新型车载时可以实时监测动力蓄电池系统正极或者负极对电底盘的绝缘电阻，当发现绝缘电阻不够时，配合其它部件进行声、光提示或其它操作，避免人员触电危险，提高了人、车的安全性。
文档编号G01R27/02GK202421340SQ201120548690
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者冷全生, 南富乾, 张兴海, 李珩, 梁鹏, 熊代荣, 程波 申请人:重庆小康工业集团股份有限公司