一种电动汽车直流充电座绝缘电阻测量系统的制作方法

本实用新型涉及电动车检测领域，尤其涉及一种电动汽车直流充电座绝缘电阻测量系统。

背景技术：

随着现代工业的发展，电动汽车已得到快速发展，电动汽车充电座作为一种电气设备，在国家标准中，对于交流充电座电气绝缘性能的绝缘电阻提出了明确的指标要求，所以需要对充电座的绝缘电阻进行实时测量，来避免火灾、漏电等事故的发生。

经过长时间使用后，电动汽车的充电口绝缘性能是否良好，是关系用车安全重要事项。现有的技术为通用型绝缘电阻测量仪，其测量连接方式为使用鳄鱼夹或测试针进行测量，并需要人工对通用型绝缘电阻测量仪进行设置。这对测试者的技术能力要求较高，同时在测试电动乘用车的充电口绝缘电阻时有一定危险性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述操作繁琐以及具有一定危险性的缺陷，提供一种电动汽车直流充电座绝缘电阻测量系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电动汽车直流充电座绝缘电阻测量系统，包括：标准直流充电口、充电口连接检测电路、总线通信电路、开关电路、绝缘电阻电压测量电路以及控制器，所述标准直流充电口、所述开关电路、所述绝缘电阻电压测量电路、所述控制器依次连接，所述充电口连接检测电路连接于所述控制器与所述标准直流充电口之间，所述总线通信电路连接于所述控制器与所述标准直流充电口之间；

其中，所述标准直流充电口用于与电动汽车的直流充电座对接；所述充电口连接检测电路用于检测所述标准直流充电口是否接入了与电动汽车的电池组连接的所述直流充电座；所述总线通信电路用于在所述标准直流充电口接入所述直流充电座时发送信号给电动汽车以触发电动汽车将电池组电连接到所述直流充电座；所述开关电路用于在所述标准直流充电口接入所述直流充电座时将所述标准直流充电口电连接到所述绝缘电阻电压测量电路；所述绝缘电阻电压测量电路用于测量所述直流充电座的绝缘电压以便控制器基于所述绝缘电压实现对充电座绝缘电阻的检测。

优选地，所述标准直流充电口包括：充电口连接信号接口、总线接口、bms电压接口、车身地线接口、电池组接口，所述车身地线接口连接整个所述系统的地，所述bms电压接口的正脚连接第一低压电源，所述bms电压接口的负脚接地。

优选地，所述充电口连接检测电路包括一电压检测电路，所述电压检测电路连接所述标准直流充电口的充电口连接信号接口，用于检测所述充电口连接信号接口的电压以便确定标准直流充电口是否成功连接所述直流充电座。

优选地，所述总线通信电路包括can总线接口通信芯片以及保护电路，所述通信芯片的数据发送引脚和数据接收引脚分别连接所述控制器，所述通信芯片的两个can通信脚经由所述保护电路连接所述标准直流充电口的总线接口。

优选地，所述开关电路包括两个开关单元，所述绝缘电阻电压测量电路包括与所述两个开关单元对应的两个电压检测单元，其中一个开关单元连接于所述标准直流充电口的电池组接口的正极和对应的电压检测单元的之间，另一个开关单元连接于所述标准直流充电口的电池组接口的负极和对应的电压检测单元的之间，每一所述电压检测单元在对应的开关单元导通时测量电池组的正/负极相对车身地的绝缘电压以便控制器基于所述绝缘电压确定所述直流充电座的与电池组的正/负极连接的引脚相对车身地的绝缘电阻。

优选地，每一所述电压检测单元包括第一分压电阻、第二分压电阻以及电压放大电路，所述第一分压电阻、第二分压电阻串接于相应的开关单元和地之间，电压放大电路的输入端连接于第一分压电阻与第二分压电阻之间，电压放大电路的输出端连接所述控制器。

优选地，每一所述开关单元包括至少一个光耦继电器。

优选地，每一所述开关单元包括第一光耦继电器、第二光耦继电器，第一光耦继电器、第二光耦继电器的开关状态均由所述控制器控制；所述第一光耦继电器的第一触点连接所述标准直流充电口的电池组接口的正极/负极，所述第一光耦继电器的第二触点连接所述第二光耦继电器的第一触点，所述第二光耦继电器的第二触点连接对应的所述电压检测单元。

优选地，所述测量系统还包括与两个第一光耦继电器对应的两个第三光耦继电器以及差分放大电路，两个第三光耦继电器的开关状态均由所述控制器控制；两个第三光耦继电器的第一触点分别连接对应的第一光耦继电器的第二触点，两个第三光耦继电器的第二触点连接差分放大电路的两个输入端，所述差分放大电路的输出端连接控制，以便控制器获取电池组的电压。

本实用新型的电动汽车直流充电座绝缘电阻测量系统，具有以下有益效果：本实用新型的电动汽车直流充电座绝缘电阻测量系统，使用标准的标准直流充电口作为测试头，用户只需将其直接插入充电座即可自动进行绝缘电阻测量,简化了操作和设置过程，解决了现有技术中的操作繁琐以及具有一定危险性的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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：

图1是本实用新型电动汽车直流充电座绝缘电阻测量系统的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的部分电路示意图一；

图3是本实用新型一实施例的部分电路示意图二；

图4是本实用新型一实施例的部分电路示意图三；

图5是计算绝缘电阻时的等效电路图；

图6是本实用新型另一实施例的部分电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本实用新型的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

参考图1，本实用新型总的思路是：构造一种电动汽车直流充电座绝缘电阻测量系统，包括：标准直流充电口1、充电口连接检测电路2、总线通信电路3、开关电路4、绝缘电阻电压测量电路5以及控制器6，所述标准直流充电口1、所述开关电路3、所述绝缘电阻电压测量电路4、所述控制器6依次连接，所述充电口连接检测电路2连接于所述控制器6与所述标准直流充电口1之间，所述总线通信电路3连接于所述控制器6与所述标准直流充电口1之间；

其中，所述标准直流充电口1用于与电动汽车的直流充电座对接；所述充电口连接检测电路2用于检测所述标准直流充电口1是否接入了与电动汽车的电池组连接的所述直流充电座；所述总线通信电路3用于在所述标准直流充电口1接入所述直流充电座时发送信号给电动汽车以触发电动汽车将电池组电连接到所述直流充电座；所述开关电路4用于在所述标准直流充电口1接入所述直流充电座时将所述标准直流充电口1电连接到所述绝缘电阻电压测量电路5；所述绝缘电阻电压测量电路5用于测量所述直流充电座的绝缘电压以便控制器6基于所述绝缘电压实现对充电座绝缘电阻的检测。

如此，检测时，可直接将标准直流充电口1插入充电座，并且自动进行测量,简化了操作和设置过程，解决了现有技术中的操作繁琐以及具有一定危险性的问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

本实用新型的标准直流充电口1，也即国际直流充电口，可以直接从市面上购买。如图2-3，其中的p1表示标准直流充电口1的弱电接头，p4表示标准直流充电口1的强电接头。其中，所述弱电接头p1包括充电口连接信号接口(如图2中p1的4脚)、总线接口(如图2中p1的2、3脚)、bms电压接口(如图2中p1的5、6脚)，所述强电接头p4包括车身地线接口(如图3中p4的3脚)、电池组接口(如图3中p4的1、4脚)。所述车身地线接口连接整个所述系统的地。

电动汽车的直流充电座包括与标准直流充电口1对接的各种引脚，比如，充电座的cci脚是经由电阻连接车身地，充电座的s+脚和s-脚与电动汽车的总线的正负端分别连接，充电座的a+脚和a-脚与电动汽bms的正负极分别连接，充电座的hvdc+脚和hvdc-脚与电池组的正负极分别连接，充电座的pe脚与车身地直接连接。

电动汽车的直流充电座与标准直流充电口1对接后，直流充电座的cci脚与充电口连接信号接口(如图2中p1的4脚)对接，充电座的s+脚和s-脚与总线接口(如图2中p1的2、3脚)对接，充电座的a+脚和a-脚与bms电压接口(如图2中p1的5、6脚)对接，充电座的hvdc+脚和hvdc-脚与电池组接口(如图3中p4的1、4脚)对接，充电座的pe脚与车身地线接口(如图3中p4的3脚)对接。

参考图2，图2主要是充电口连接检测电路2、总线通信电路3这两部分电路。其中，所述bms电压接口的正脚连接第一低压电源+12v，所述bms电压接口的负脚接地，如此可以将12v电源供电到电动汽车bms。

其中，所述充电口连接检测电路2包括二极管zd7、上拉电阻r40以及下拉电阻组成的电压检测电路，所述电压检测电路连接所述标准直流充电口1的充电口连接信号接口，用于检测所述充电口连接信号接口的电压以便确定标准直流充电口是否成功连接所述直流充电座。

具体的，本实施例中下拉电阻包括依次串联的r41、r42和r43。电阻r40的第一端连接第一低压电源，所述上拉电阻r40的第二端连接电阻r43的第一端以及弱电接头p1的4脚，电阻r43的第二端先后经由电阻r42、r41接地，二极管zd7并接在电阻r41两端，电阻r42、r41之间的节点连接所述控制器6，本实施例中的控制器6可以采用mcu，比如stm32f103c8t6。如图中adc4所示表示该节点输送给控制器6的信号，一旦控制器6检测到adc4被充电座拉低，如是则表示充电座已连接成功。

其中，所述总线通信电路3包括can总线接口通信芯片u5以及保护电路，保护电路由二极管d5、d6、dt3等组成，保护电路主要是实现静电esd保护、短路保护以及过压保护。所述通信芯片u5的数据发送引脚txd和数据接收引脚rxd分别连接所述控制器6，所述通信芯片u5的两个canh脚和cnal脚经由所述保护电路连接弱电接头p1的2、3脚。

参考图3-4，图3主要是示意了开关电路4部分的电路，图4主要是示意了绝缘电阻电压测量电路5部分的电路。

其中，所述开关电路4包括两个开关单元，所述绝缘电阻电压测量电路5包括与所述两个开关单元对应的两个电压检测单元，其中一个开关单元连接于所述标准直流充电口的电池组接口的正极和对应的电压检测单元的之间，另一个开关单元连接于所述标准直流充电口的电池组接口的负极和对应的电压检测单元的之间，每一所述电压检测单元在对应的开关单元导通时测量电池组的正/负极相对车身地的绝缘电压以便控制器6基于所述绝缘电压确定所述直流充电座的与电池组的正/负极连接的引脚相对车身地的绝缘电阻。

具体的，参考图3，每一所述开关单元包括第一光耦继电器q1/q3、第二光耦继电器q2/q6，第一光耦继电器q1、q3以及第二光耦继电器q2、q6的开关状态均由所述控制器6控制，如图中，q1与q3的控制端是串联的，他们共同由hvctl1信号控制，q2、q6的控制端分别由hvctl3、hvctl4信号控制，hvctl1、hvctl3、hvctl4信号分别由三极管q5、q9、q10控制，而三极管q5、q9、q10的控制端分别连接控制器6，如图中ctl1、ctl3、ctl4信号是来自控制器6。

继续参考图3，所述第一光耦继电器q1/q3的第一触点连接所述hvdc+脚/hvdc-脚，所述第一光耦继电器q1/q3的第二触点连接所述第二光耦继电器q2/q6的第一触点，所述第二光耦继电器q2/q6的第二触点连接对应的所述电压检测单元，如图中hva、hvb所示是连接到图4中的两个电压检测单元的。

参考图4，每一所述电压检测单元包括第一分压电阻、第二分压电阻以及电压放大电路，本实施例中，其中一个电压检测单元的第一分压电阻由r11-r13组成，第二分压电阻为r15，电压放大电路由运放u3a等组成。另一个电压检测单元的第一分压电阻由r31-r33组成，第二分压电阻为r34，电压放大电路由运放u3b等组成。所述第一分压电阻、第二分压电阻串接于相应的开关单元和地之间，电压放大电路的输入端连接于第一分压电阻与第二分压电阻之间，电压放大电路的输出端连接所述控制器6，如图中，adc2、adc3所示是连接到控制器6的。需要说明的是，两个电压检测单元所对应的测量对象不同，一个是高于车身地的电压hvdc+，一个是低于车身地的电压hvdc-，所以接法不一样，一个接运放正反馈，一个接运放负反馈。

本实施例的工作原理如下：运放u3a放大输出到adc2的信号为电动汽车电池组正极与车身地的绝缘电阻测量电压信号，运放u3b放大输出到adc3的信号为电动汽车电池组负极与车身地的绝缘电阻测量。起始时，mcu检测adc4信号是否被充电座拉低，如是则表示已连接成功。然后mcu触发u5与电动汽车bms系统通过can总线进行信息交互，信息交互成功后电动汽车bms系统会通过其内部控制电路将电动汽车电池组正极连接到p4的hvdc+和hvdc-。此时mcu控制q1、q3、q2导通，q6断开，hvdc+产生的高压经r11、r12、r13、r15到达u3a，并经p4连接的pe脚形成电流回路，u3a放大成电压信号输出到adc2，即可测得hvdc+与pe间的绝缘电压u2。同理，mcu控制q1、q3、q6导通，q2断开，此时hvdc-产生的高压经r31、r32、r33、r34到达u3b，并经经p4连接的pe脚形成电流回路，u3b放大成电压信号输出到adc3，即可测得hvdc-与pe间的绝缘电压u3。在确定了电压u2、u3后，因为通过can通信可直接从电动汽车bms获得电池组hvdc+和hvdc-之间的电压u，所以参考图5，根据u、u2、u3以及hvdc+与pe之间的电阻r100、hvdc-与pe之间的电阻r200直接计算确定hvdc+和hvdc-各自与pe之间的绝缘电阻rp和rn：其中，基于本实施例的电路时，r100即为r11、r12、r13、r15串联阻值，r200为r31、r32、r33、r34串联阻值，r100＝r200＝r。

这里，要说明的是，本实用新型涉及的功能、算法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、算法本身，也即本实用新型上述原理分析过程中，虽然涉及一点功能、算法，但并不包含对功能、算法本身提出的改进。本实用新型对于功能、算法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便更好的理解本实用新型。

需要说明的是，本实施例中的各元器件的型号等仅为示例，其他具有相同功能的元器件的替换都属于本实施例的简单变形，都在本实用新型的保护范围之内。

可见，本实施例的电动汽车直流充电座绝缘电阻测量系统，使用标准的标准直流充电口，用户只需将其直接插入充电座即可，并且自动进行测量,简化了操作和设置过程，解决了现有技术中的操作繁琐以及具有一定危险性的问题。

在其他实施例中，电池组hvdc+和hvdc-之间的电压u，也可以直接利用系统中设计的电路来检测获取。比如参考图6，图6是在图3的基础上增加了虚框内的电路7。在该实施例中，新增的电路7包括与两个第一光耦继电器q1/q3对应的两个第三光耦继电器q4、q8以及差分放大电路，两个第三光耦继电器q1、q3的开关状态均由所述控制器6控制，其连接方式参考q1、q3；差分放大电路由运放u1a等组成。两个第三光耦继电器q4、q8的第一触点分别连接对应的第一光耦继电器q1、q3的第二触点，两个第三光耦继电器q4、q8的第二触点连接差分放大电路的两个输入端，所述差分放大电路的输出端连接控制，以便控制器6获取电池组的电压。

本实施例检测电压u的原理是：当mcu确定充电口与充电座连接成功后，mcu控制q1、q3、q4、q8导通，q2、q6断开。此时hvdc+和hvdc-高压经r17、r18、r21和r26、r27、r28降压后到达u1a，u1a放大成电压信号输出到adc1，即可测得hvdc+和hvdc-电压值u。

需要是说明的是，除非明确说明是直接连接，本文中所提到的“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。