一种用于直流充电桩绝缘阻值的测量电路及方法与流程

本发明涉及电路测量技术领域，具体涉及一种用于直流充电桩绝缘阻值的测量电路及方法。

背景技术：

在当下电能作为清洁能源被越来越广泛地应用到日常生活中，例如电动汽车的普及等，因此，与之配套的充电桩也被大范围的部署，特别是直流充电桩，因其充电速度快，而得到广泛应用。由于直流充电桩会长期暴露在户外，为了保证直流充电桩的使用安全，在通过直流充电桩充电前，必须对其绝缘情况进行检测，目前，市面上还没有可靠的手段直流充电桩的绝缘情况进行检测，是当前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中没有可靠的手段直流充电桩的绝缘情况进行检测，使直流充电桩存在安全隐患的问题。本发明的用于直流充电桩绝缘阻值的测量电路及方法，能够在通过直流充电桩充电前，测量直流充电桩的直流母线与大地的绝缘阻值，来判断直流充电桩的绝缘情况，保证直流充电桩的使用安全，电路简单，测试操作方便，容易实现，可靠性高，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于直流充电桩绝缘阻值的测量电路，包括第一隔离及电压调理电路U1、第二隔离及电压调理电路U2，

所述第一隔离及电压调理电路U1的正输入端通过电阻R1与直流充电桩母线的正极相连接，所述第一隔离及电压调理电路U1的负输入端通过电阻R6与直流充电桩母线的负极相连接，所述第一隔离及电压调理电路U1的正、负输入端之间并联有电阻R4，所述电阻R1、电阻R4、电阻R6构成第一分压网络；

所述第二隔离及电压调理电路U2的正输入端依次通过电阻R3、电阻R2与直流充电桩母线的正极相连接，所述第二隔离及电压调理电路U2的负输入端依次通过电阻R8、电阻R7与直流充电桩母线的负极相连接，所述第二隔离及电压调理电路U2的正、负输入端之间并联有电阻R5，所述电阻R3、电阻R2的连接节点通过开关S1与大地连接，所述电阻R8、电阻R7的连接节点通过开关S2与大地连接，所述电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R7、电阻R8构成第二分压网络；

所述第一隔离及电压调理电路U1的输出端作为第一测量点，所述第二隔离及电压调理电路U2的输出端作为第二测量点。

前述的一种用于直流充电桩绝缘阻值的测量电路，所述开关S1、开关S2可通过继电器的节点代替。

基于上述的一种用于直流充电桩绝缘阻值的测量电路的测量方法，其特征在于：在通过直流充电桩充电前，测量直流充电桩的直流母线与大地的绝缘阻值，包括以下步骤，

步骤(1)，测量第一测量点的电压Uadc，并根据第一分压网络的电阻比例，通过公式(1)，计算得到直流充电桩母线的母线电压值Umx；

Uadc*K1＝(Umx*R4)/(R1+R4+R6) (1)

简化后，

Umx＝(Uadc*K1)*(R1+R4+R6)/R4

其中，K1为第一隔离及电压调理电路U1的电压放大倍数；

步骤(2)，设直流充电桩母线的正、负极分别对大地的阻值为Rx、Ry，控制开关S1先闭合，再断开开关S2；

步骤(3)，测量当前第一测量点的电压U＇adc、第二测量点的电压Uadc1，通过第一分压网络、第二分压网络的电阻比例，得到方程式(2)

其中，K1为第一隔离及电压调理电路U1的电压放大倍数；K2为第一隔离及电压调理电路U2的电压放大倍数；//为电阻并联符号；

U＇mx为测量U＇adc和Uadc1时刻的母线电压值；

步骤(4)，控制开关S1先断开、再闭合开关S2；

步骤(5)，测量当前第一测量点的电压U″adc、第二测量点的电压U＇adc1，通过第一分压网络、第二分压网络的电阻比例，得到方程式(3)

其中，U″mx为测量U″adc和U＇adc1时刻的母线电压值；

步骤(6)，将方程式(2)、方程式(3)构成关于Rx、Ry的二元一次方程组，并计算解析出Rx、Ry的阻值；

步骤(7)，根据Rx、Ry的阻值，判断直流充电桩的绝缘情况，若Rx/Umx或者Ry/Umx大于500Ω/V时，直流充电桩绝缘情况正常，可正常使用；若Rx/Umx或者Ry/Umx小于500Ω/V时，直流充电桩触发告警信息；若Rx/Umx或者Ry/Umx小于100Ω/V时，直流充电桩触发绝缘故障信息。

本发明的有益效果是：本发明的用于直流充电桩绝缘阻值的测量电路及方法，能够在通过直流充电桩充电前，测量直流充电桩的直流母线与大地的绝缘阻值，来判断直流充电桩的绝缘情况，保证直流充电桩的使用安全，电路简单，测试操作方便，容易实现，可靠性高，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的用于直流充电桩绝缘阻值的测量电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的用于直流充电桩绝缘阻值的测量电路，包括第一隔离及电压调理电路U1、第二隔离及电压调理电路U2，第一隔离及电压调理电路U1通过第一分压网络与直流充电桩母线的相连接，第一隔离及电压调理电路U2通过第二分压网络与直流充电桩母线的相连接，具体连连接关系如下：

所述第一隔离及电压调理电路U1的正输入端通过电阻R1与直流充电桩母线的正极相连接，所述第一隔离及电压调理电路U1的负输入端通过电阻R6与直流充电桩母线的负极相连接，所述第一隔离及电压调理电路U1的正、负输入端之间并联有电阻R4，所述电阻R1、电阻R4、电阻R6构成第一分压网络；

所述第二隔离及电压调理电路U2的正输入端依次通过电阻R3、电阻R2与直流充电桩母线的正极相连接，所述第二隔离及电压调理电路U2的负输入端依次通过电阻R8、电阻R7与直流充电桩母线的负极相连接，所述第二隔离及电压调理电路U2的正、负输入端之间并联有电阻R5，所述电阻R3、电阻R2的连接节点通过开关S1与大地(PE)连接，所述电阻R8、电阻R7的连接节点通过开关S2与大地(PE)连接，所述电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R7、电阻R8构成第二分压网络；

所述第一隔离及电压调理电路U1的输出端作为第一测量点，所述第二隔离及电压调理电路U2的输出端作为第二测量点。

所述开关S1、开关S2可通过继电器的节点代替，无需人工操作，提高自动化程度，增加安全可靠性能。

所述第一隔离及电压调理电路U1、第二隔离及电压调理电路U2采用本领域技术人员常用的隔离电路、电压放大电路、电压采集电路搭建而成。

基于上述的直流充电桩绝缘阻值的测量电路的测量方法，在通过直流充电桩充电前，测量直流充电桩的直流母线与大地的绝缘阻值，包括以下步骤，

步骤(1)，测量第一测量点的电压Uadc，并根据第一分压网络的电阻比例，通过公式(1)，计算得到直流充电桩母线的母线电压值Umx；

Uadc*K1＝(Umx*R4)/(R1+R4+R6) (1)

简化后，

Umx＝(Uadc*K1)*(R1+R4+R6)/R4

其中，K1为第一隔离及电压调理电路U1的电压放大倍数；

步骤(2)，设直流充电桩母线的正、负极分别对大地的阻值为Rx、Ry，控制开关S1先闭合，再断开开关S2；

步骤(3)，测量当前第一测量点的电压U＇adc、第二测量点的电压Uadc1，通过第一分压网络、第二分压网络的电阻比例，得到方程式(2)

其中，K1为第一隔离及电压调理电路U1的电压放大倍数；K2为第一隔离及电压调理电路U2的电压放大倍数；//为电阻并联符号；

U＇mx为测量U＇adc和Uadc1时刻的母线电压值；

步骤(4)，控制开关S1先断开、再闭合开关S2；

步骤(5)，测量当前第一测量点的电压U″adc、第二测量点的电压U＇adc1，通过第一分压网络、第二分压网络的电阻比例，得到方程式(3)

其中，U″mx为测量U″adc和U＇adc1时刻的母线电压值；

步骤(6)，将方程式(2)、方程式(3)构成关于Rx、Ry的二元一次方程组，并计算解析出Rx、Ry的阻值；

步骤(7)，根据Rx、Ry的阻值，判断直流充电桩的绝缘情况，若Rx/Umx或者Ry/Umx大于500Ω/V时，直流充电桩绝缘情况正常，可正常使用；若Rx/Umx或者Ry/Umx小于500Ω/V时，直流充电桩触发告警信息；若Rx/Umx或者Ry/Umx小于100Ω/V时，直流充电桩触发绝缘故障信息。

综上所述，本发明的用于直流充电桩绝缘阻值的测量电路及方法，能够在通过直流充电桩充电前，测量直流充电桩的直流母线与大地的绝缘阻值，来判断直流充电桩的绝缘情况，并通过两个分压网络同步测量直流充电桩的直流母线电压值，从而提高测量精度，保证直流充电桩的使用安全，电路简单，测试操作方便，容易实现，可靠性高，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。