一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置，其主要用于实现直流高压领域绝缘电阻和直流电压的动态监测，特别适用于电动汽车动力蓄电池、电动汽车直流充电机、电力直流系统等行业。
【背景技术】
[0002]在直流高压应用领域，直流电压侧绝缘状况一直是安全指标中的重中之中。伴随着新能源纯电动汽车的普及，大功率直流充电机、大容量高压蓄电池也大量应用。目前，针对该领域的绝缘电阻设备多以设定离散的报警门限为主要特点，无法动态获取实时的绝缘电阻值，无法及时知悉直流充电机或电动汽车的绝缘状况变化，且存在测量误差大、无法与直流充电机或电动汽车等被测设备通信。另外，一般接入被测系统后，无法断开，如果系统存在多个测量设备且系统之间无法通信，在测量的时候容易冲突，造成误报。在此情形下，一种全新的监测直流高压系统绝缘电阻的控制装置应运而生。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置，可以实时测量绝缘电阻数据，动态把握系统绝缘状况变化，且通过CAN通信接口与被测系统进行通信，可以通过开关量驱动外部设备。另外，还可以测量被测系统的直流电压，测量被测系统是否反接，在不需要测量时可以与被测系统断开。
[0004]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置，包括运算控制单元、数据采集单元、隔离通信单元、隔离供电单元以及开关量输出单元，其中:所述的运算控制单元包括单片机M1、单片机M2和隔离交互单元;所述单片机Ml和单片机M2通过隔离交互单元相连;所述数据采集单元的输入端子分别与被测系统的“直流电压正”、“直流电压负”及“保护地”端连接，其输出端子分别与单片机Ml和单片机M2连接;所述的单片机M2的输出端子与数据采集单元相连，并向其输出控制信号;所述隔离供电单元隔离输出三路电源，其分别与单片机Ml及其外围、单片机M2及其外围以及隔离通信单元相接;所述开关量输出单元的输入端与单片机Ml输出端相接;所述隔离通信单元与单片机Ml相接。
[0005]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0006]前述的一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置，其中所述的数据采集单元由偏置电阻(1^01、1^02)、]\?)3管(03、04)、分压电阻(1?03、1?04、1?9、1?40)、继电器(1(1、1(2、1(3)以及MOS驱动芯片U3组成，其中MOS驱动芯片的输出端与MOS管Q3、Q4的栅极和源极相连;继电器Kl触点的输入端与被测系统的“直流电压正”相连，继电器Kl触点的输出端与偏置电阻RZO1、分压电阻RZ03的输入端相连，偏置电阻RZOI的输出端与MOS管Q3的漏极相连，分压电阻RZ03的输出端与分压电阻R39的输入端相连;继电器K3触点的输入端与被测系统的“直流电压负”相连，K3触点的输出端与偏置电阻RZ02、分压电阻RZ04的输入端相连，偏置电阻RZ02的输出端与MOS管Q4的源极相连，分压电阻RZ04的输出端与分压电阻R40的输入端相连;继电器K2的触点输入端与被测系统的“保护地”相连，继电器K2触点的输出端分别与MOS管Q3的源极、MOS管Q4的漏极、分压电阻R39的输出端、分压电阻R40的输出端相连。
[0007]前述的一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置，其其中所述的偏置电阻和分压电阻由多个小电阻串联组成。
[0008]前述的一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置，其中所述的数据采集单元的分压电阻(RZ03、R39)的输出端与运算控制单元的单片机Ml相连;分压电阻(RZ04、R40)的输出立而与单片机M2相连。
[0009]前述的一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置，其中所述的单片机M2的输出端与数据采集单元的MOS驱动芯片的输入端相接。
[0010]前述的一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置，其中所述的单片机M2的输出端子与数据采集单元的继电器的输入端相接。
[0011]前述的一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置，其中所述的单片机Ml的输出端设有实现与其他控制系统通信的CAN接口，所述隔离通信单元通过该CAN接口与单片机Ml相接。
[0012]前述的一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置，其中所述的单片机Ml的输出端还设有实现单片机Ml和M2的升级调试的升级调试接口。
[0013]前述的一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置，其中所述的隔离通信单元由两端隔离供电的CAN隔离芯片、CAN收发芯片、共模电感以及保护电路依次串接而成，其中CAN隔离芯片的另一端与运算控制单元单片机Ml的CAN接口相接，CAN隔离芯片将接收的信号隔离，CAN收发芯片将经过隔离后的CAN收发信号转化为差分信号，用于CAN总线与被测设备或其他系统通信，共模电感用于抑制差分总线上的浪涌。
[0014]前述的一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置，其中所述的开关量输出单元由电阻、三极管和继电器串接而成，其输入端与单片机Ml相接，该继电器由单片机Ml控制断开和闭合。
[0015]本发明先将被测系统的“直流电压正”、“直流电压负”及“保护地”接入。在被测系统输出直流电压时，通过数据采集单元的采集、运算控制单元的处理，可以测量出被测系统“直流电压正”对“保护地”、“直流电压负”对“保护地”的绝缘电阻值，可以测量出“直流电压正”对“直流电压负”的电压值，可以测量出“直流电压正”与“直流电压负”是否接反，并通过CAN接口将数据传递给被测系统或其他控制系统，也可以输出开关量触发其他外设。这个过程是动态的和实时的，该控制装置设置了继电器和MOS管的切换电路，可以在不需要监测的时候完全与被测系统断开。
【附图说明】
[0016]图1是一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置各单元互联示意图；
[0017]图2是开关量输出单元电路原理图；
[0018]图3是数据采集单元电路原理图；
[0019]图4是隔离供电单元的功能模块图；
[0020]图5是隔离供电单元电路原理图；[0021 ]图6是隔离通信单元电路原理图；
[0022]图7是隔离交互单元电路原理图。
【具体实施方式】
[0023]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0024]请参阅图1，其为本发明一种直流高压系统绝缘电阻监测控制装置各单元互联示意图，该控制装置由隔离供电单元，数据采集单元，运算控制单元，隔离通信单元和开关量输出单元组成。其中:所述的运算控制单元包括单片机M1、单片机M2和隔离交互单元;所述单片机Ml和单片机M2通过隔离交互单元相连;所述数据采集单元的输入端子分别与被测系统的“直流电压正”、“直流电压负”及“保护地”端连接，其取得的“直流电压正”与“保护地”的输出数据端子与单片机Ml相连，“直流电压负”与“保护地”的输出数据端子与单片机M2相接;所述单片机M2的输出端子还与数据采集单元相接，并向其输出控制信号;所述隔离供电单元隔离输出三路电源，其中一路与单片机Ml及其外围相接，一路与单片机M2及其外围相接，还有一路与隔尚通信单兀相接;所述开关量输出单兀与单片机Ml输出端相接;所述隔禺通信单元与单片机Ml相接。
[0025]在本发明实施例中，外部被测系统的三个接入信号，即直流电压正(DC+)、直流电压负(DC-)和保护地(PE)”分别接入数据采集单元，经过数据单元初步处理后，直流电压正(DC+)对保护地(PE)的电压数据输入到运算控制单元的单片机Ml，进行模数转换;保护地(PE)对直流电压负(DC-)的电压数据输入到运算控制单元的单片机M2，进行模数转换。运算控制单元是控制装置的处理核心，单片机Ml和单片机M2可以同时采样和处理数据，保证了被测系统采样数据的同时性。两个单片机可以通过隔离交互单元进行通信，单片机M2将转换的原始数据传递给单片机Ml;单片机Ml进行数据算法的算法整合，处理成需要的最终电压数据和绝缘电阻数据，并进行控制、通信、发送命令等。经过运算控制单元处理后，就是测出来的绝缘电阻值和直流电压值。
[0026]较佳的，单片机Ml上设有对外输出CAN通信接口，所述隔离通信单元通过该CAN通信接口与单片机Ml相接。使单片机Ml可通过该CAN接口实现与电动汽车BMS、充电机控制系统等其他具备CAN通信的设备的隔离通信，以及传输绝缘电阻值和直流电压值等数据，也可以通过该CAN接口，给单片机Ml和单片机M2程序升级。单片机Ml对外仍引出升级调试接口，可以给单片机Ml和单片机M2进行原始固化及后续程序升级。
[0027]请参阅图2其为本发明开关量输出单元电路原理图，该电路由电阻R23和R24、三极管Tl和继电器K4串接而成。该电路的输入端与单片机Ml相接，TC2为单片机Ml的输出信号，其通过单片机Ml输出电平的高低控制三极管Tl的导通与关断，从而控制继电器K4的闭合与断开，继而控制电路输出端的外部设备的受控信号(T0UT1和T0UT2)的连通与断开。即单片机Ml通过控制开关量控制单元的继电器，驱动控制其他外设。
[0028]请参阅图3，其为本发明实施例的数据采集单元电路原理图，该电路由偏置电阻(RZ0URZ02)、M0S管(Q3、Q4)、分压电阻(RZ03、RZ04、R39、R40)、继电器(Kl、K2、K3)、M0S驱动芯片(U3)组成。MOS驱动芯片输出端与MOS管(Q3、Q4)的栅极和源极相连;继电器Kl触点的输入端与被测系统的“直流电压正”相连，KI触点的输出端与偏置电阻RZO1、分压电阻RZO 3的输入端相连，偏置电阻RZOl的输出端与MOS管Q3的漏极相连，分压电阻RZ03的输出端与分压电阻R39的输入端相连;继电器K3触点的输入端与被测系统的“直流电压负”相连，K3触点的输出端与偏置电阻RZO 2、分压电阻RZ04的输入端相连，偏置电阻RZO 2的输出端与MOS管Q4的源极相连，分压电阻RZ04的输出端与分压电阻R40的输入端相连;继电器K2的触点输入端与被测系统的“保护地”相连，K2触点的输出端与MOS管Q3的源极、MOS管Q4的漏极、分压电阻R39的输出端以及分压电阻R40的输出端相连。