本实用新型涉及一种绝缘检测电路，特别涉及一种结合检波及硬件提取AD幅值技术的整车绝缘检测电路。
背景技术：
由于新能源车辆相较于传统汽车新增了高压动力电池组，这也为整车引入了高压系统。若高压系统对于整车弱电部分或车身铁架出现漏电回路，则会给整车的电子设备造成很大的损伤，甚至对于乘客人身安全带来隐患。故对于整车高压对弱电地的绝缘检测是非常重要的。目前使用较多的绝缘检测方案大致基于不平衡电桥法和脉冲注入法。
不平衡电桥法通过为整车高压正极与负极对弱电地之间接入的平衡电阻，当绝缘电阻近似无穷大即绝缘状态良好时，平衡电阻中心点的电压应为0V，若绝缘电阻减小到非安全范围，则中心点电压随绝缘电阻减小而增大，主控芯片通过采集该中心点电压的模拟信号折算出对应的绝缘电阻值，从而达到检测整车绝缘状态的效果。不平衡电桥法由于其需要形成中心点电压才能够形成方程组以便求解，当绝缘电阻近似无穷大即绝缘状态良好时，平衡电阻中心点的电压应为0V。而当出现高压动力电池组正负极对弱电地的绝缘电阻相等时，该方程也会达到平衡状态，其中心点的电压也为0V，即无法对该工况下的绝缘电阻进行采样。故一般还会为其增加一路脉冲注入法的绝缘检测电路，以用于高压动力电池组正负极对弱电地绝缘电阻相等状态下的检测，因此会增加一定的电路成本，占用一定的空间。
脉冲注入法通过主控芯片为整车绝缘电阻注入一个脉冲，提供一个变化的状态，从而通过联立方程的形式提取出绝缘电阻的值。由硬件电路通过运算放大器采集注入的脉冲，经过整车绝缘阻抗与硬件调理电阻分压所得到的电压信号(该电压信号的幅值随绝缘电阻的减小而减小)，并将此信号传输到主控芯片，由软件折算出对应的绝缘电阻值，从而达到检测整车绝缘状态的效果。脉冲注入法由于其最终的采样是高压动力电池组负极与弱电地的对应关系，采样运算放大器芯片只能采用单端输入的方法，就无法滤除高压动力电池组正负母线引入的共模干扰，由此造成脉冲注入法在整车踩油门的电动模式下绝缘采样不准确，若干扰信号电压较高时本身的采样信号甚至可能被淹没。传统的低通滤波电路或带通滤波电路也能实现对于脉冲注入法引入的干扰波形的滤波作用，但是滤波电路的参数是根据整车干扰环境确定的，无法灵活地适应不同的车况。
技术实现要素：
针对目前技术中的上述不足，本实用新型提供了一种使用方便、灵活的可检测高压动力电池组正负极对弱电地绝缘电阻相等时的绝缘状态的结合检波及硬件提取AD幅值技术的整车绝缘检测电路。
本实用新型通过以下方案实现：
一种结合检波及硬件提取AD幅值技术的整车绝缘检测电路，包括依次串接的信号反向跟随电路、分压电路、检波电路和硬件波形幅值提取电路，所述分压电路和检波电路相连接端依次连接电解电容C4、电解电容C3后连接到动力电池组的负极采样隔离端，所述硬件波形幅值提取电路包括信号波形等幅平移电路、波形减法电路和峰值波形检波电路；所述波形减法电路和峰值波形检波电路相串接且峰值波形检波电路的输出端作为硬件波形幅值提取电路的输出端，所述信号波形等幅平移电路的输入端连接波形减法电路的第一输入端后作为硬件波形幅值提取电路的输入端，所述信号波形等幅平移电路的输出端连接波形减法电路的第二输入端。
所述检波电路中，二极管D1上并接电阻R13，二极管D1的阴极连接运算放大器IC1B的正相输入端，运算放大器IC1B的反相输入端与运算放大器IC1B的输出端相连接且两者相连接端作为检波电路的输出端，二极管D1的阳极作为检波电路的输入端，在二极管D1的阴极与运算放大器IC1B的正相输入端相连接端上连接相互并接的电阻R14和电容C5后接地。
所述信号波形等幅平移电路中，电阻R16串接电容C6后接地，电阻R16和电容C6相连接端连接运算放大器IC3B的正相输入端，电阻R16的另一端与电阻R17的一端相连接且两者相连接端作为信号波形等幅平移电路的输入端，电阻R17的另一端连接电阻R18的一端，R18的另一端与运算放大器IC3B的输出端相连接且两者相连接端作为上信号波形等幅平移电路的输出端，电阻R17和电阻R18相连接端连接运算放大器IC3B的反相输入端。
所述波形减法电路中，运算放大器IC3A的正相输入端分别串接电阻R15和电阻R20，电阻R15的另一端作为波形减法电路的第一输入端，电阻R20的另一端接地，运算放大器IC3A的反相输入端分别串接电阻R19和电阻R30，电阻R19的另一端作为波形减法电路的第二输入端，电阻R30的另一端连接运算放大器IC3A的输出端且两者相连接端作为波形减法电路的输出端，运算放大器IC3A的电源端口与电源相连接端连接电容C7后接地。
所述峰值波形检波电路中，二极管D2的阴极串接电容C8后接地，二极管D2的阳极作为峰值波形检波电路的输入端，二极管D2与电容C8相连接端作为峰值波形检波电路的输出端。
所述信号反向跟随电路中，三极管Q1的基极作为信号反向跟随电路的输入端，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极分别串接电阻R1和电阻R2，电阻R1的另一端连接电源，电阻R2的另一端连接运算放大器IC1A的正相输入端，运算放大器IC1A的反相输入端与运算放大器IC1A的输出端相连接且两者相连接端连接电阻R9的一端后作为信号反向跟随电路的输出端，电阻R9的另一端接地。信号反向跟随电路，可对高压动力电池组正负母线串入的共模干扰与弱电控制部分进行隔离。
进一步地，所述信号反向跟随电路中，运算放大器IC1A的电源端口与电源相连接端依次连接电容C1、电容C2后接地。
所述分压电路中，相并联的电阻R5、R8、R12的一端作为分压电路的输入端，相并联的电阻R5、R8、R12的另一端连接相并联的电阻R4、R7、R11的一端，相并联的电阻R4、R7、R11的另一端连接相并联的电阻R3、R6、R10的一端，相并联的电阻R3、R6、R10的另一端作为分压电路的输出端。
进一步地，所述电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、R10、R11、R12的阻值相等且阻值范围为100～200KΩ；电阻R15、R17、R18、R19、R20、R30的阻值相等且阻值范围为2～10KΩ；电阻R1、R2、R9的阻值范围为1～10KΩ；电阻R13、R14、R16的阻值范围为50～400KΩ；电容C1、C2、C5、C7的容值范围为10～100nF；电容C6、C8的容值范围为1～10μF，电解电容C3、C4的容值范围为4.7～10μF。
进一步地，所述信号反向跟随电路与分压电路相连接端连接相互串联的二极管D3、D4的相连接端，二极管D3的阳极接地，二极管D4的阴极连接电源。
其中，二极管D1、D2为肖特基二极管，二极管D3、D4为钳位二极管。
本实用新型的结合检波及硬件提取AD幅值技术的整车绝缘检测电路，前级采样使用脉冲注入法的原理，后级则使用检波电路的原理将叠加了整车干扰信号的采样波形提取出来，并通过硬件手段计算出采样波形的电压幅值，直接传递给主控芯片并折算出检测的绝缘电阻值，根据绝缘电阻值的大小来判定整车是否出现绝缘故障。
本实用新型的结合检波及硬件提取AD幅值技术的整车绝缘检测电路，采样精度较高，将检波电路技术运用到新能源汽车整车绝缘检测技术中，并通过该电路解决了传统脉冲注入法容易引入共模干扰的缺点，由于检波电路的特性，检波之后的波形特性只和原始未受干扰的波形有关，不受干扰信号变化的影响，使该电路相较于传统的滤波电路，可以适应不同的整车运行状态(弱电状态、高压启动状态、踩油门电动状态等)及不同车型工况所产生的不同干扰环境，可在整车任何绝缘状态下测得绝缘电阻值，相较不平衡电桥法而言，可节省成本和空间。在检波电路中增加了电阻R13，可以更好地调节检波以后波形与前级原始波形的拟合度，使检波以后的波形特性与未受干扰前的波形特性保持一致；将硬件波形幅值提取电路技术运用到新能源汽车整车绝缘采样电路中，可以将检波以后的波形幅值直接转换成直流电平的形式，可以省去用软件直接采集检波电路后波形所需要的幅值计算过程，减少了代码工作量。
附图说明
图1为实施例1中结合检波及硬件提取AD幅值技术的整车绝缘检测电路示意图。
具体实施方式
实施例只是为了说明本实用新型的一种实现方式，不作为对本实用新型保护范围的限制性说明。
实施例1
一种结合检波及硬件提取AD幅值技术的整车绝缘检测电路，如图1所示，包括依次串接的信号反向跟随电路、分压电路、检波电路和硬件波形幅值提取电路；
检波电路中，肖特基二极管D1上并接电阻R13(阻值为400KΩ)，肖特基二极管D1的阴极连接运算放大器IC1B的正相输入端，运算放大器IC1B的反相输入端与运算放大器IC1B的输出端相连接且两者相连接端作为检波电路的输出端，肖特基二极管D1的阳极作为检波电路的输入端，在肖特基二极管D1的阴极与运算放大器IC1B的正相输入端相连接端上连接相互并接的电阻R14(阻值为300KΩ)和电容C5(容值为10nF)后接地；
信号反向跟随电路中，三极管Q1的基极作为信号反向跟随电路的输入端，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极分别串接电阻R1(阻值为10KΩ)和电阻R2(阻值为1KΩ)，电阻R1的另一端连接电源VCC，电阻R2的另一端连接运算放大器IC1A的正相输入端，运算放大器IC1A的反相输入端与运算放大器IC1A的输出端相连接且两者相连接端连接电阻R9(阻值为1KΩ)的一端后作为信号反向跟随电路的输出端，电阻R9的另一端接地，运算放大器IC1A的电源端口与电源VCC相连接端依次连接电容C1(容值为54nF)、电容C2(容值为54nF)后接地；
分压电路中，相并联的电阻R5、R8、R12的一端作为分压电路的输入端，相并联的电阻R5、R8、R12的另一端连接相并联的电阻R4、R7、R11的一端，相并联的电阻R4、R7、R11的另一端连接相并联的电阻R3、R6、R10的一端，相并联的电阻R3、R6、R10的另一端作为分压电路的输出端，R3、R4、R5、R6、R7、R8、R10、R11、R12的阻值均为100KΩ；
分压电路和检波电路相连接端端依次连接电解电容C4(容值为4.7μF)、电解电容C3(容值为4.7μF)后连接到动力电池组的负极采样隔离端Vbat-，信号反向跟随电路与分压电路相连接端连接相互串联的二极管D3、D4的相连接端，二极管D3的阳极接地，二极管D4的阴极连接电源VCC；
硬件波形幅值提取电路包括信号波形等幅平移电路、波形减法电路和峰值波形检波电路；波形减法电路和峰值波形检波电路相串接且峰值波形检波电路的输出端作为硬件波形幅值提取电路的输出端，信号波形等幅平移电路的输入端连接波形减法电路的第一输入端后作为硬件波形幅值提取电路的输入端，信号波形等幅平移电路的输出端连接波形减法电路的第二输入端；
信号波形等幅平移电路中，电阻R16(阻值为50KΩ)串接电容C6(容值为4μF)后接地，电阻R16和电容C6相连接端连接运算放大器IC3B的正相输入端，电阻R16的另一端与电阻R17(阻值为2KΩ)的一端相连接且两者相连接端作为信号波形等幅平移电路的输入端，电阻R17的另一端连接电阻R18(阻值为2KΩ)的一端，R18的另一端与运算放大器IC3B的输出端相连接且两者相连接端作为上信号波形等幅平移电路的输出端，电阻R17和电阻R18相连接端连接运算放大器IC3B的反相输入端。电阻R16和电容C6组成的电路为信号延时电路，其RC时间常数一般可设为前级波形周期的一半，运算放大器IC3B可为前级波形提供幅值保持；
波形减法电路中，运算放大器IC3A的正相输入端分别串接电阻R15(阻值为2KΩ)和电阻R20(阻值为2KΩ)，电阻R15的另一端作为波形减法电路的第一输入端，电阻R20的另一端接地，运算放大器IC3A的反相输入端分别串接电阻R19(阻值为2KΩ)和电阻R30(阻值为2KΩ)，电阻R19的另一端作为波形减法电路的第二输入端，电阻R30的另一端连接运算放大器IC3A的输出端且两者相连接端作为波形减法电路的输出端，运算放大器IC3A的电源端口与电源VCC相连接端连接电容C7(容值为100nF)后接地；
峰值波形检波电路中，肖特基二极管D2的阴极串接电容C8(容值为1μF)后接地，肖特基二极管D2的阳极作为峰值波形检波电路的输入端，肖特基二极管D2与电容C8相连接端作为峰值波形检波电路的输出端。
本实施例的结合检波及硬件提取AD幅值技术的整车绝缘检测电路，具体按以下步骤进行运行：
1、整车系统弱电启动后，主控芯片将一定频率如3Hz的脉冲波形信号注入信号反向跟随电路的输入端即三极管Q1的基极，该脉冲波形信号PWM经过三极管Q1反相后注入运算放大器IC1A的正相输入端，经过运算放大器IC1A对该PWM信号进行保持跟随；
2、跟随后的脉冲波形信号的电压幅值近似于电源VCC的电压值，该电压通过分压电路和整车绝缘电阻即动力电池组负极端对弱电地绝缘电阻Rn分压得到检波电路输入端(取点V1)的波形，V1点波形已从动力电池组负极端叠加了不同整车环境下带入的干扰，V1点波形叠加了一个高于自身频段的波形且幅值较高，从而导致原有应该被主控芯片采样的波形被干扰波形淹没，使采样功能失效；
3、之后V1点波形经过检波电路得到上包络检出波形，该上包络检出波形具有原先未被干扰V1点波形的频率、幅值、占空比等特性，且该上包络检出波形的波形特性只与原有V1点波形有关，与干扰波形分量无关；其中，二极管D1防止电容C5中的电流向V1点反灌；电阻R13决定电容C5的放电时间，增加电阻R13能够使检波以后波形即检波电路输出端(取点V2)的波形与V1点未受干扰时的波形拟合度更高；
4、信号波形等幅平移电路将V2点波形等幅值平移180°，获取信号波形等幅平移电路输出端(取点V3)的波形，经过电阻R16和电容C6组成的信号延迟电路，使得同一时刻V2点的波形波峰对应V3点的波形波谷(即V2的最大值对应V3的最小值)；V2点的波形与V3点的波形共同经过波形减法电路差分，在波形减法电路输出端(取点为V4)得到两波形相减的差值(即V2点的最大值减V3点的最小值)；最后V4点波形再经过峰值波形检波电路，利用电容C8的充放电特性、并由二极管D2阻止其放电过程使其信号保持在峰值，即提取波形的幅值信号，将最终的幅值以一个稳定的直流电平信号从硬件波形幅值提取电路的输出端Vout输出至主控芯片AD采样口，主控芯片可直接根据采样得到的信号折算出检测的绝缘电阻值，根据绝缘电阻值的大小来判定整车是否出现绝缘故障。
实施例2
一种结合检波及硬件提取AD幅值技术的整车绝缘检测电路，其电路结构与实施例1中结合检波及硬件提取AD幅值技术的整车绝缘检测电路相类似，其不同之处在于：电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、R10、R11、R12的阻值均为200KΩ；电阻R15、R17、R18、R19、R20、R30的阻值均为10KΩ；电阻R1的阻值为5KΩ，R2的阻值为5KΩ，R9的阻值为10KΩ；电阻R13的阻值为300KΩ，电阻R14的阻值为400KΩ，电阻R16的阻值为150KΩ；电容C1、C2的容值均为10nF，电容C5的容值为40nF，电容C7的容值为80nF；电容C6的容值为1μF，电容C8的容值5μF，电解电容C3、电解电容C4的容值均为10μF。