电池绝缘检测电路及电池绝缘检测方法与流程

本发明涉及到电池绝缘检测技术，特别是涉及到一种电池绝缘检测电路及电池绝缘检测方法。

背景技术：

电池绝缘检测电路可用于检测电池的正极或负极与保护导体(或电池外壳)之间的耐压值，以及电池的正极或负极与模拟地之间的隔离电压。

而传统的电池绝缘检测电路中，因为电池绝缘检测电路的内部器件的耐压值一般不超过1500vac，隔离电压一般不超过5000vac，所以当电池的电压达到1500vdc时，电池绝缘检测电路的内部器件极易因其耐压值和隔离电压不够而被损坏，进而导致电池绝缘检测电路无法进行电池绝缘检测。

技术实现要素：

本发明的主要目的为提供一种电池绝缘检测电路及电池绝缘检测方法，可解决传统电池绝缘检测电路的内部器件因其耐压值和隔离电压不够而被损坏，进而导致无法进行电池绝缘检测的问题。

本发明提出一种电池绝缘检测电路，包括：微控制单元、第一隔离电路、第二隔离电路、第三隔离电路、第一耐压电路和第二耐压电路；

还包括：第一接地端口和保护导体连接端口；

所述第一耐压电路的一端连接所述第一接地端口，另一端用于连接被测电池的正极；所述第二耐压电路的一端连接所述第一接地端口，另一端用于连接被测电池的负极；

所述第一隔离电路用于接收所述微控制单元输出的第二电平信号，并根据所述第二电平信号控制所述第一耐压电路的导通或关断；所述第三隔离电路用于接收所述微控制单元输出的第三电平信号，并根据所述第三电平信号控制所述第二耐压电路的导通或关断；所述第二隔离电路用于接收所述微控制单元输出的第一电平信号，并根据所述第一电平信号控制所述第一接地端口和保护导体连接端口之间的导通或关断。

进一步的，还包括：第二接地端口；所述第二接地端口用于连接所述电池绝缘检测电路的模拟地；

所述第一隔离电路包括：第一光耦；所述第二隔离电路包括：第二光耦和第三光耦；所述第三隔离电路包括：第四光耦；所述第一耐压电路包括：第一电阻和第二电阻；所述第二耐压电路包括：第三电阻和第四电阻；

所述第一电阻的一端用于连接所述被测电池的正极，所述第一电阻的另一端连接所述第一光耦的一个连接极，所述第一光耦的另一个连接极连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端、第一接地端口、第三光耦的一个连接极和第三电阻的一端相互连接，所述第三光耦的另一个连接极连接所述保护导体连接端口，所述第三电阻的另一端连接所述第四光耦的一个连接极，所述第四光耦的另一个连接极连接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端用于连接所述被测电池的负极，所述第二光耦的发射端正极用于接入所述第一电平信号，所述第一光耦的发射端正极用于接入所述第二电平信号，所述第四光耦的发射端正极用于接入所述第三电平信号，所述第一光耦的发射端负极、第二光耦的发射端负极和第四光耦的发射端负极分别连接所述第二接地端口，所述第二光耦的一个连接极连接所述第三光耦的发射端正极，所述第二光耦的另一个连接极用于连接外部直流电源，所述第三光耦的发射端负极连接所述第一接地端口。

进一步的，所述微控制单元上设有第一引脚、第二引脚和第三引脚；

所述第二引脚用于输出所述第一电平信号，所述第一引脚用于输出所述第二电平信号，所述第三引脚用于输出所述第三电平信号；

所述第一引脚连接所述第一光耦的发射端正极，所述第二引脚连接所述第二光耦的发射端正极，所述第三引脚连接所述第四光耦的发射端正极。

进一步的，所述第二隔离电路还包括：第六电阻；所述第一隔离电路还包括：第五电阻；所述第三隔离电路还包括：第七电阻；

所述第二引脚通过所述第六电阻与所述第二光耦的发射端正极连接；所述第一引脚通过所述第五电阻与所述第一光耦的发射端正极连接；所述第三引脚通过所述第七电阻与所述第四光耦的发射端正极连接。

本发明还提出一种电池绝缘检测方法，采用所述的电池绝缘检测电路，其步骤包括：

控制所述微控制单元输出所述第一电平信号和第二电平信号，或控制所述微控制单元输出所述第一电平信号和第三电平信号；

采集所述电池绝缘检测电路中的电流数据；

根据所述电流数据，计算所述电池绝缘检测电路中的电池绝缘数据。

进一步的，所述电流数据包括所述第一接地端口到所述保护导体连接端口的第一漏电流；

所述电池绝缘数据包括所述被测电池的正极或负极与所述保护导体连接端口之间的最大耐压值。

进一步的，所述电池绝缘检测电路中，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的阻值均相等，所述第一光耦、第三光耦和第四光耦的耐压值和隔离电压均相等；

所述根据所述电流数据，计算所述电池绝缘检测电路中的电池绝缘数据的步骤中：

其计算公式为：vb-pe＝ileak1*r+2*vd，其中，vb-pe为所述被测电池的正极或负极与所述保护导体连接端口之间的最大耐压值、ileak1为所述第一漏电流、r为所述第一电阻或第二电阻或第三电阻或第四电阻的阻值、vd为所述第一光耦或第二光耦或第三光耦或第四光耦的耐压值。

进一步的，所述电流数据包括所述被测电池的正极或负极到所述第二接地端口的第二漏电流；

所述电池绝缘数据包括所述被测电池的正极或负极与所述第二接地端口之间的隔离电压最大值。

进一步的，所述电池绝缘检测电路中，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的阻值均相等，所述第一光耦、第三光耦和第四光耦的耐压值和隔离电压均相等；

所述根据所述电流数据，计算所述电池绝缘检测电路中的电池绝缘数据的步骤中：

其计算公式为：vb-gnd＝(ileak2*r+2*viso)/2，其中，vb-gnd为所述被测电池的正极或负极与所述第二接地端口之间的隔离电压最大值、ileak2为所述第二漏电流、r为所述第一电阻或第二电阻或第三电阻或第四电阻的阻值、viso为所述第一光耦或第二光耦或第三光耦或第四光耦的隔离电压。

进一步的，所述控制所述微控制单元输出所述第一电平信号和第二电平信号，或控制所述微控制单元输出所述第一电平信号和第三电平信号的步骤包括：

控制所述微控制单元输出所述第一电平信号；

判断输出所述第一电平信号后的时长是否达到预设的延时时长；

若是，则控制所述微控制单元输出第二电平信号或第三电平信号。

本发明的电池绝缘检测电路及电池绝缘检测方法的有益效果为：通过第一耐压电路和第二耐压电路，可在电池绝缘检测电路的使用中，提高在接入的被测电池的正极或负极与保护导体之间的耐压能力；通过第一耐压电路、第二耐压电路、第一隔离电路和第三隔离电路，可在电池绝缘检测电路的使用中，提高在接入的被测电池的正极或负极与模拟地之间的隔离电压能力；通过第二隔离电路，可增大保护导体与模拟地之间的隔离电压；同时，在电池绝缘检测电路的使用中，当第一隔离电路和第三隔离电路被击穿时，第一耐压电路和第二耐压电路可限制击穿电流的大小，防止本发明中电池绝缘检测电路的其他内部器件(如电流检测器件)的损坏，并且当该击穿电流撤除，本发明中电池绝缘检测电路恢复正常工作。

附图说明

图1为本发明实施例的一种电池绝缘检测电路的电路图；

图2为本发明实施例的一种电池绝缘检测方法的流程图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“上述”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在上述特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

参照图1，本发明实施例的一种电池绝缘检测电路，包括：微控制单元mcu、第一隔离电路、第二隔离电路、第三隔离电路、第一耐压电路和第二耐压电路；

还包括：第一接地端口isognd和保护导体连接端口；

所述第一耐压电路的一端连接所述第一接地端口isognd，另一端用于连接被测电池的正极b+；所述第二耐压电路的一端连接所述第一接地端口isognd，另一端用于连接被测电池的负极b-；

所述微控制单元mcu用于输出第一电平信号ke、第二电平信号kp和第三电平信号kn；

所述第一隔离电路用于接收所述微控制单元mcu输出的第二电平信号kp，并根据所述第二电平信号kp控制所述第一耐压电路的导通或关断；所述第三隔离电路用于接收所述微控制单元mcu输出的第三电平信号kn，并根据所述第三电平信号kn控制所述第二耐压电路的导通或关断；所述第二隔离电路用于接收所述微控制单元mcu输出的第一电平信号ke，并根据所述第一电平信号ke控制所述第一接地端口isognd和保护导体连接端口之间的导通或关断。

所述保护导体连接端口用于连接用于连接保护导体pe(或电池外壳)。

本发明的一种电池绝缘检测电路，通过第一耐压电路和第二耐压电路，可在电池绝缘检测电路的使用中(在应用本发明的电池绝缘检测电路进行电池绝缘检测时)，提高在接入的被测电池的正极b+或负极b-与保护导体pe之间的耐压能力。通过第一耐压电路、第二耐压电路、第一隔离电路和第三隔离电路，可在电池绝缘检测电路的使用中(在应用本发明的电池绝缘检测电路进行电池绝缘检测时)，提高在接入的被测电池的正极b+或负极b-与模拟地gnd之间的隔离电压能力。通过第二隔离电路，可增大保护导体pe与模拟地gnd之间的隔离电压。同时，在电池绝缘检测电路的使用中(在应用本发明的电池绝缘检测电路进行电池绝缘检测时)，当第一隔离电路和第三隔离电路被击穿时，第一耐压电路和第二耐压电路可限制击穿电流的大小，防止本发明中电池绝缘检测电路的其他内部器件(如电流检测器件)的损坏，并且当该击穿电流撤除，本发明中电池绝缘检测电路恢复正常工作。

本实施例中，本发明的一种电池绝缘检测电路，还包括：第二接地端口；所述第二接地端口用于连接所述电池绝缘检测电路的模拟地gnd；

所述第一隔离电路包括：第一光耦ic1；所述第二隔离电路包括：第二光耦ic2和第三光耦ic3；所述第三隔离电路包括：第四光耦ic4；所述第一耐压电路包括：第一电阻r1和第二电阻r2；所述第二耐压电路包括：第三电阻r3和第四电阻r4；

所述第一电阻r1的一端用于连接被测电池的正极b+，所述第一电阻r1的另一端连接所述第一光耦ic1的一个连接极，所述第一光耦ic1的另一个连接极连接所述第二电阻r2的一端，所述第二电阻r2的另一端、第一接地端口isognd、第三光耦ic3的一个连接极和第三电阻r3的一端相互连接，所述第三光耦ic3的另一个连接极连接所述保护导体连接端口，所述第三电阻r3的另一端连接所述第四光耦ic4的一个连接极，所述第四光耦ic4的另一个连接极连接所述第四电阻r4的一端，所述第四电阻r4的另一端用于连接被测电池的负极b-，所述第二光耦ic2的发射端正极用于接入第一电平信号ke，所述第一光耦ic1的发射端正极用于接入第二电平信号kp，所述第四光耦ic4的发射端正极用于接入第三电平信号kn，所述第一光耦ic1的发射端负极、第二光耦ic2的发射端负极和第四光耦ic4的发射端负极分别连接所述第二接地端口，所述第二光耦ic2的一个连接极连接所述第三光耦ic3的发射端正极，所述第二光耦ic2的另一个连接极用于连接外部直流电源vcc，所述第三光耦ic3的发射端负极连接所述第一接地端口isognd。

本实施例中，所述第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4的阻值均相等，所述第一光耦ic1、第二光耦ic2、第三光耦ic3和第四光耦ic4的耐压值和隔离电压均相等。通过采用阻值相等的第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4，以及耐压值和隔离电压均相等的第一光耦ic1、第三光耦ic3和第四光耦ic4，可方便所述被测电池的正极b+或负极b-与所述保护导体连接端口之间的最大耐压值的计算，以及方便所述被测电池的正极b+或负极b-与所述第二接地端口之间的隔离电压最大值的计算。通过所述采用耐压值和隔离电压均相等的第二光耦、第一光耦、、第三光耦和第四光耦，可方便保护导体连接端口与所述第二接地端口之间的隔离电压最大值的计算。

本实施例中，本发明的一种电池绝缘检测电路，通过第一电阻r1、第二电阻r2和第一光耦ic1的两个连接极，或第三电阻r3、第四电阻r4和第四光耦ic4的两个连接极串联，可在电池绝缘检测电路的使用中(在应用本发明的电池绝缘检测电路进行电池绝缘检测时)，提高在接入的被测电池的正极b+或负极b-与第一接地端口isognd之间的耐压能力。通过第三光耦ic3的两个连接极之间的耐压，提高第一接地端口isognd与保护导体pe之间的耐压能力，从而提高本发明的一种电池绝缘检测电路在接入的被测电池的正极b+或负极b-与保护导体pe之间的耐压能力。通过第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一光耦ic1和第四光耦ic4，可在电池绝缘检测电路的使用中(在应用本发明的电池绝缘检测电路进行电池绝缘检测时)，提高在接入的被测电池的正极b+或负极b-与模拟地gnd之间的隔离电压能力。通过第二光耦ic2和第三光耦ic3两级光耦的结构，可增大所述保护导体pe与第一接地端口isognd之间的隔离电压，从而增大所述保护导体pe与保护导体pe之间的隔离电压；同时，当第一光耦ic1和第四光耦ic4被击穿时，第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4可限制击穿电流的大小，防止本发明中电池绝缘检测电路的内部器件(如电流检测器件)的损坏，并且当该击穿电流撤除，本发明中电池绝缘检测电路恢复正常工作。

其中，所述第一光耦ic1、第二光耦ic2、第三光耦ic3和第四光耦ic4均设有发射端正极、发射端负极和两个连接极；在每个光耦中，其发射端正极有高电平流向发射端负极时，其两个连接极之间的电阻变小，即其两个连接极导通。

其中，光耦的耐压值指光耦的两个连接极之间可承受持续1分钟加压的电压；光耦的隔离电压指光耦的发射端正极或发射端负极与连接极之间的隔离电压。

优选的，所述第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4的电阻值均为1mω。

本实施例中，所述微控制单元mcu上设有第一引脚1、第二引脚2和第三引脚3；

所述第二引脚2用于输出所述第一电平信号ke，所述第一引脚1用于输出所述第二电平信号kp，所述第三引脚3用于输出所述第三电平信号kn；

所述第一引脚1连接所述第一光耦ic1的发射端正极，所述第二引脚2连接所述第二光耦ic2的发射端正极，所述第三引脚3连接所述第四光耦ic4的发射端正极。

通过采用微控制单元mcu输出控制电池绝缘检测的三个引脚分别输出第一电平信号ke、第二电平信号kp和第三电平信号kn，可提高本发明的一种电池绝缘检测电路的可控性。

本实施例中，本发明实施例的一种电池绝缘检测电路还包括：第六电阻r6、第五电阻r5、第七电阻r7和第八电阻r8；

所述第二引脚2通过所述第六电阻r6与所述第二光耦ic2的发射端正极连接；

所述第一引脚1通过所述第五电阻r5与所述第一光耦ic1的发射端正极连接；所述第三引脚3通过所述第七电阻r7与所述第四光耦ic4的发射端正极连接；

所述第二光耦ic2的一个连接极通过所述第八电阻r8与所述第三光耦ic3的发射端正极连接。

所述第六电阻r6、第五电阻r5、第七电阻r7和第八电阻r8均起到限流保护的作用，进一步防止本发明实施例的一种电池绝缘检测电路被被测电池损坏。

参照图2，本发明实施例还提供一种电池绝缘检测方法，采用所述的电池绝缘检测电路，其步骤包括：

s10、控制所述微控制单元mcu输出所述第一电平信号ke和第二电平信号kp，或控制所述微控制单元mcu输出所述第一电平信号ke和第三电平信号kn；

s20、采集所述电池绝缘检测电路中的电流数据；

s30、根据所述电流数据，计算所述电池绝缘检测电路中的电池绝缘数据。

步骤s10前，将所述电池绝缘检测电路与被测电池连接；本实施例中具体为：将所述第一电阻r1的一端连接被测电池的正极b+，所述第四电阻r4的一端连接被测电池的负极b-。

步骤s10中，通过控制所述微控制单元mcu输出所述第一电平信号ke和第二电平信号kp，或控制所述微控制单元mcu输出所述第一电平信号ke和第三电平信号kn，使本发明的电池绝缘检测电路将被测电池的正极b+/负极b-到第一接地端口isognd之间导通，以及将第一接地端口isognd到保护导体pe之间形成导通，相当于开启本发明的电池绝缘检测电路，从而可在步骤s20中进行电流数据的采集。

步骤s20中，采集所述电池绝缘检测电路中的电流数据可选用电流表串联入电路中进行采集。所述电流数据可包括：所述第一接地端口isognd到所述保护导体连接端口的第一漏电流，以及所述被测电池的正极b+或负极b-到所述第二接地端口的第二漏电流。

步骤s20中，电池绝缘数据可包括：所述被测电池的正极b+或负极b-与所述保护导体连接端口之间的最大耐压值，以及所述被测电池的正极b+或负极b-与所述第二接地端口之间的隔离电压最大值。

本实施例中，所述步骤s20中：所述电流数据包括所述第一接地端口isognd到所述保护导体连接端口的第一漏电流；

所述步骤s30中：所述电池绝缘数据包括所述被测电池的正极b+或负极b-与所述保护导体连接端口之间的最大耐压值；其计算公式为：vb-pe＝ileak1*r+2*vd，其中，vb-pe为所述被测电池的正极b+或负极b-与所述保护导体连接端口之间的最大耐压值、ileak1为所述第一漏电流、r为所述第一电阻r1或第二电阻r2或第三电阻r3或第四电阻r4的阻值、vd为所述第一光耦ic1或第二光耦ic2或第三光耦ic3或第四光耦ic4的耐压值。

所述被测电池的正极b+或负极b-与所述保护导体连接端口之间的最大耐压值，即所述被测电池的正极b+或负极b-与保护导体pe之间的最大耐压值。

本实施例中，所述步骤s20中：所述电流数据还包括所述被测电池的正极b+或负极b-到所述第二接地端口的第二漏电流；

所述步骤s30中：所述电池绝缘数据还包括所述被测电池的正极b+或负极b-与所述第二接地端口之间的隔离电压最大值；其计算公式为：vb-gnd＝(ileak2*r+2*viso)/2，其中，vb-gnd为所述被测电池的正极b+或负极b-与所述第二接地端口之间的隔离电压最大值、ileak2为所述第二漏电流、r为所述第一电阻r1或第二电阻r2或第三电阻r3或第四电阻r4的阻值、viso为所述第一光耦ic1或第二光耦ic2或第三光耦ic3或第四光耦ic4的隔离电压。

所述被测电池的正极b+或负极b-与所述第二接地端口之间的隔离电压最大值，即所述被测电池的正极b+或负极b-与模拟地gnd之间的隔离电压最大值。

在一些实施例中，所述步骤s10包括：

s101、控制所述微控制单元mcu输出所述第一电平信号ke；

s102、判断输出所述第一电平信号ke后的时长是否达到预设的延时时长；

若是，则控制所述微控制单元mcu输出第二电平信号kp或第三电平信号kn。

在步骤s101、s102中，先对所述电池绝缘检测电路输入所述第一电平信号ke，使所述电池绝缘检测电路的第一接地端口isognd与保护导体连接端口连接，从而使电池绝缘检测电路连接到保护导体pe，再对所述电池绝缘检测电路输入所述第二电平信号kp或第三电平信号kn，开始电池绝缘检测，可保证绝缘检测过程中数据的有效性和检测的安全性。

优选的，步骤s102中所述延时时长至少为0.05秒。

本发明实施例的一种电池绝缘检测方法，可用于检测被测电池的正极b+或负极b-与保护导体pe之间的最大耐压值，以及被测电池的正极b+或负极b-与模拟地gnd之间的隔离电压最大值。同时，由于采用本发明实施例的一种电池绝缘检测电路，具有在接入的被测电池的正极b+或负极b-与保护导体pe之间的耐压能力强的特点，以及在接入的被测电池的正极b+或负极b-与模拟地gnd之间的隔离电压能力强的特点。

此外，本发明实施例的一种电池绝缘检测方法，由于采用本发明实施例的一种电池绝缘检测电路，可直接得到所述保护导体连接端口与所述第二接地端口之间的隔离电压最大值，其计算公式为：vpe-gnd＝2*viso，其中，vpe-gnd为所述保护导体连接端口与所述第二接地端口之间的隔离电压最大值，viso为所述第一光耦ic1或第二光耦ic2或第三光耦ic3或第四光耦ic4的隔离电压。具体的，vpe-gnd＝2*viso表示所述保护导体连接端口与所述第二接地端口之间的隔离电压最大值等于第二光耦ic2的隔离电压和第三光耦ic3的隔离电压之和。

以上上述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。