电动高压直流电绝缘检测电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电子测量技术领域，尤其涉及一种电动高压直流电绝缘检测电 路。
【背景技术】
[0002] 电池组是电动汽车的动力来源，由于车辆上恶劣的环境，以及电池的使用会使电 池组自身或它们之间的连接线老化等多种原因，会导致电池组和车辆底盘之间的绝缘出现 问题。电池组的电压通常在300V以上，它的绝缘问题会给电动车辆的驾驶员和乘客造成人 身危险，所以绝缘检测电路准确性和及时性是非常重要的。现阶段电池管理系统的绝缘检 测方案有两种。
[0003] 第一种为如图1所示的高精度AD转换芯片采集方式，电池组的高压Pack+和 Pack-通过分压电路转化为低压，Rl、R2、R3、R4分别是四个高精度电阻，Pack+通过Rl和R3 进行分压，Vl= (l/2)XVPadtX『1^/〇?1+1?3)』，？&〇1^-通过1?2和1?4进行分压，￥2=(-1/2) V pacJRV(R2+R4)』，Vl和V2通过电压为正负几百mV左右，为了能精确的采集到两个电压的 变化，必须选择能够采集负电压的高精度16位AD转换芯片，数据采集后通过SPI通信传输 给MCU进行算法和判定，这种检测方式的优点是可以测量出绝缘阻抗，缺点是对AD转换芯 片的要求高，必须选择能够采集负电压的高精度16位AD转换芯片，该芯片价格较贵且处于 高压区还容易损坏，此方案还要匹配相应的单片机进行相应的计算，成本较高且时效性低。
[0004] 第二为如图2所示的电压判定方式，Rl是高精度几毫欧姆的电阻，R2、R3是几兆 欧姆的高精度电阻。当电池组没有漏电时，Rl两端的电压Vl和V2的电压值基本一样，比 较器进行比较判定为1，数据传输给MCU，MCU判定此种状态没有漏电；当电阻漏电时，Rl有 大电流经过，V1>V2,因为Vl不等于V2,比较器进行比较判定为0,数据传输给MCU，MCU判定 此种状态漏电，进行安全控制处理。可见，电压判定方式只能对设定的阀值进行判定，期间 相关绝缘阻抗的变化没有监控，时效性和安全保障性低。
[0005] 有鉴于此，针对本领域现有技术的不足之处，有必要设计一种电动高压直流电绝 缘检测电路，能够实现高压电与车身之间绝缘状态的监测，防止高压电系统在绝缘故障情 况下的运行，以提高人车的安全性。 【实用新型内容】
[0006] 为了解决上述问题，本实用新型提供一种电动高压直流电绝缘检测电路，能够实 现高压电与车身之间绝缘状态的监测，防止高压电系统在绝缘故障情况下的运行，以提高 人车的安全性。
[0007] 本实用新型所要解决的技术问题是针对上述【背景技术】的不足，提供了电动高压直 流电绝缘检测电路，解决现有技术中精确检测电路成本高以及阀值判定不能监测高压电与 车身之间绝缘状态的技术问题。
[0008] 本实用新型为实现上述实用新型目的采用如下技术方案：
[0009] 本实用新型提供了一种电动高压直流电绝缘检测电路，包括：锁相环模块、分压采 集模块、差分集成模块、MCU，锁相环模块的两个输入端信号与MCU连接，输出端分别与电池 组正极、负极连接，锁相环模块输出选择接入电池组正极或者负极的信号至分压采集模块 输入端，分压采集模块输出采集信号至差分集成模块的一个输入端，差分集成模块的另一 输入端接电源，差分集成模块对米集信号、电源信号稳压差分处理后输出测试电压至MOJ， MCU输出控制电池组正极或者负极接入的信号至锁相环模块的控制端，MCU输出控制底盘 地电阻接入分压采集模块的信号至分压采集模块的控制端。
[0010] 作为一种实施例，差分集成模块包括：第一射极跟随器、第二射极跟随器、差分运 放，第一射极跟随器的正输入端接电源电压，第一射极跟随器的负输入端与其输出端连接， 第二射极跟随器的正输入端接分压采集模块输出端，第二射极跟随器的负输入端与其输出 端连接，差分运放的正输入端接第一射极跟随器输出端连接，差分运放的负输入端与第二 射极跟随器的输出端连接，差分运放输出端接MCU，第一射极跟随器、第二射极跟随器、差分 运放的正电源输入端均接正电源，第一射极跟随器、第二射极跟随器、差分运放的负电源输 入端均接地或者负电源处理电路。
[0011] 作为一种实施例，锁相环模块包括：第一至第六电阻、第一至第四MOS管、第一光 耦、第二光耦，其中，第一、第三MOS管为PMOS管，第三、第四MOS管为NMOS管，其中：第一、 第二开关管的栅极均经过第一电阻接第一控制信号，第三、第四开关管的栅极均经过第二 电阻接第二控制信号，第三电阻一端、第四电阻一端、第一开关管漏极均接MCU的IO输出电 压，第三电阻另一端接第一开关管栅极，第四电阻另一端接第三开关管栅极，第一开关管源 极经过第五电阻接第二光耦阳极，第三开关管源极经过第六电阻接第一光耦阳极，第二开 关管漏极接第一光耦阴极，第四开关管漏极接第二光耦阴极，第二开关管源极、第四开关管 源极均接地，第一光耦发射极、第二光耦发射极均接电路电压，第一光耦集电极在其导通时 接入电池组正高压，第二光耦集电极在其导通时接入电池组负高压。
[0012] 作为一种实施例，分压采集模块包括第七至第九电阻、底盘接地电阻、第十一电 阻、第十二电阻串联组成的分压支路，第五开关管、第三光耦、第一电容，其中：第七电阻一 端与第八电阻一端连接在一起后接控制信号，第八电阻另一端接第五开关管栅极，第九电 阻一端接MCU的IO输出电压，第九电阻另一端接第三光耦的阳极，第五开关管漏极接第三 光耦阴极，第七电阻另一端、第五开关管源极、第三光耦发射极均接地，第三光耦集电极与 第十电阻一端连接，第十电阻另一端、分压支路一端均接电池组正极或者负极，分压支路另 一端接地，第一电容接在第十一、第十二电阻连接点以及地之间，第十一、第十二电阻的连 接点输出采集信号。
[0013] 作为一种实施例，第一射极跟随器包括：第十三电阻、第十四电阻以及第一双电源 放大器，第二射极跟随器为第二双电源放大器，差分运放包括：第十五电阻至第十八电阻 以及第三双电源放大器，第一至第三双电源放大器的正电源输入端均接正电源，第十四电 阻一端接正电源，第十三电阻一端接第十四电阻另一端，第十三电阻另一端接地，第一双电 源放大器正输入端接第十三电阻、第十四电阻的连接点，第一双电源放大器负输入端与其 输出端连接，第二双电源放大器正输入端接采集信号，第二双电源放大器负输入端与其输 出端连接，第十五电阻一端接第一双电源放大器输出端，第十五电阻另一端、第十七电阻一 端均接第三双电源放大器正输入端，第十七电阻另一端接地，第十六电阻一端接第二双电 源放大器输出端，第十六电阻另一端、第十八电阻一端均接第三双电源放大器负输入端，第 十八电阻另一端接第三双电源放大器输出端；与第一、第二、第三双电源放大器负输入端相 连的负电源处理电路，包括：电压转换芯片、储能电容、第二电容、第一极性电容、第二极性 电容，电压转换芯片输入端接正电源，储能电容接在电压转换芯片的储能电容正负端脚之 间，第一极性电容正极接电压转换芯片输入端，第二电容一极、第二极性电容正极均与电压 转换芯片输出端连接，第一极性电容负极、第二极性电容负极、第二电容另一极与电压转换 芯片接地端并接后接地。
[0014] 由上述本实用新型的实施例提供的技术方案可以看出，本方案设计的电动高压直 流电绝缘检测电路及方法具有以下有益效果：锁相环模块在MCU的控制下选择电池组正极 或者负极接入，分压采集模块在MCU的控制下接入底盘地电阻并分压采集接入的高电压得 到采集信号，差分集成电路对采集信号稳压处理后与稳压处理的电源信号进行差分放大得 到测试电压，整个方案不需要高精度的AD转换芯片即可精确检测电池组的绝缘电阻，规避 了再MCU中出现负电压的情况，以较低成本的检测电路实现汽车电池组绝缘阻抗的精确测 量。
[0015] 本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述 中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0016] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要 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一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。
[0017] 图1为现有技术中公开的高精度AD转化芯片采集电路的结构示意图；
[0018] 图2为现有技术中公开的电压判定电路的结构示意图；
[0019] 图3为本实用新型一实施例的电动高压直流电绝缘检测电路的框图；
[0020] 图4为本实用新型一实施例的锁相环模块的具体电路图；
[0021] 图5为本实用新型一实施例的分压采集模块的具体电路图；
[0022] 图6为本实用新型一实施例的差分集成模块的具体电路图；
[0023] 图7为本实用新型一实施例的负电源处理电路。
【具体实施方式】
[0024] 下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中 自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通 过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用 新型的限制。
[0025] 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"、"所述"和"该"也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用 的措辞"包括