專利名稱：不受電池電壓影響的絕緣電阻測量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種絕緣電阻測量電路，更具體地涉及這樣的絕緣電阻測量電路通過一個(gè)以上的單電源運(yùn)算放大器(Op Amp Operational Amplifier)，在電池的陽極絕緣破壞和陰極絕緣破壞時(shí)，將通過所述一個(gè)以上的運(yùn)算放大器檢測(sensing)到的電壓判斷為電池電壓的基準(zhǔn)，從而可以與電池電壓的相關(guān)信息無關(guān)地，來更簡單地測量絕緣電阻，通過對電壓進(jìn)行放大并從放大后的電壓中減去預(yù)先選定的參考電壓，可更精確地測量絕緣電阻。
背景技術(shù)：
使用高電壓電池的混合動力車具有在非正常狀況發(fā)生時(shí)自動阻斷主高電壓電池電源的系統(tǒng)。所述非正常狀況是指由相關(guān)部件老化引起的過度漏電、絕緣破壞等以及由外部沖擊導(dǎo)致部件破壞所產(chǎn)生的短路而導(dǎo)致的過度漏電、絕緣破壞等。車輛發(fā)生非正常狀態(tài)時(shí)，將從BMS (Battery Management System，電池管理系統(tǒng)) 或HCU(Hybrid Control Unit，混合控制單元)等控制高電壓部件的上位部件下達(dá)阻斷主電源的命令來管理電源。所述高電壓相關(guān)部件通過一系列程序或傳感器來監(jiān)控所連接的電源的線路電壓和電流，從而當(dāng)檢測出超出正常范圍的電壓、電流或存在容許值以上的泄漏電流時(shí)，以及存在容許值以上的絕緣電阻破壞等時(shí)，通過CAN通信或模擬傳送來阻斷主電源。因此，對于使用高電壓電池的混合動力車而言，絕緣電阻的測量很重要。測量高電壓電池和混合動力車之間的泄漏電流的方法包括破壞絕緣并強(qiáng)制通直流電流的方法，但該方法存在在測量絕緣電阻期間絕緣被破壞的缺點(diǎn)。為了解決該問題，有在高電壓電池和混合動力車之間連接耦合電容，在所述耦合電容上施加交流信號來測量絕緣電阻成分的方法。但是，由于所述方法在對耦合電容進(jìn)行充電的電流和進(jìn)行放電的電流都要經(jīng)過同樣的電路，因此存在在電路設(shè)計(jì)上有很多制約的缺點(diǎn)。為此，對于混合動力車的底盤接地和高電壓電池之間的絕緣電阻測量，要求開發(fā)一種較簡單又能正確測量絕緣電阻的小型、輕型和低廉的絕緣電阻測量電路。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明是為了改善上述現(xiàn)有技術(shù)而提出的，目的在于提供一種絕緣電阻測量電路，其通過一個(gè)以上的單電源運(yùn)算放大器(Op Amp Operational Amplifier)，在電池的陽極絕緣破壞和陰極絕緣破壞時(shí)，將通過所述一個(gè)以上的運(yùn)算放大器檢測(sensing)到的電壓判斷為電池電壓的基準(zhǔn)，從而可以與電池電壓的相關(guān)信息無關(guān)地，來更簡單地測量絕緣電阻。此外，本發(fā)明的目的還在于提供一種絕緣電阻測量電路，其通過對電壓進(jìn)行放大并從放大后的電壓中減去預(yù)先選定的參考電壓，從而可以更精確地測量絕緣電阻。
(二)技術(shù)方案為了達(dá)到所述目的并解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的絕緣電阻測量電路包括源電阻部，其包括第一源(source)電阻和第二源電阻，所述第一源電阻連接電池的正極端和所述第二源電阻，所述第二源電阻連接所述電池的負(fù)極端和所述第一源電阻；電壓檢測部，其將所述第一源電阻電壓作為第一電壓進(jìn)行檢測，并將所述第二源電阻的電壓作為第二電壓進(jìn)行檢測；以及絕緣電阻測量部，其通過將所述第一電壓和所述第二電壓之差除以所述第一電壓和所述第二電壓之和所獲得的值來測量所述電池的絕緣電阻。此外，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的絕緣電阻測量電路包括源電阻部，其包括第一源(source)電阻和第二源電阻，所述第一源電阻連接電池的正極端和所述第二源電阻， 所述第二源電阻連接所述電池的負(fù)極端和所述第一源電阻；第一運(yùn)算放大器(Op Amp Operational Amplifier)，其通過同相輸入端和反相輸入端與所述第一源電阻相連接，并將施加到所述第一源電阻的第一源電壓作為第一電壓進(jìn)行檢測并通過輸出端輸出；第二運(yùn)算放大器，其通過同相輸入端和反相輸入端與所述第二源電阻相連接，并將施加到所述第二源電阻的第二源電壓作為第二電壓進(jìn)行檢測并通過輸出端輸出；模數(shù)轉(zhuǎn)換部，其分別與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端和所述第二運(yùn)算放大器的輸出端相連接，并分別將所述第一電壓和第二電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號來輸出第一電壓信號和第二電壓信號；以及微控制器，其通過將所述第一電壓信號的第一電壓和所述第二電壓信號的第二電壓之差除以所述第一電壓信號的所述第一電壓和所述第二電壓信號的所述第二電壓之和所獲得的值來測量所述電池的絕緣電阻。(三)有益效果根據(jù)本發(fā)明的絕緣電阻測量電路，通過一個(gè)以上的單電源運(yùn)算放大器(Op Amp Operational Amplifier)，在電池的陽極絕緣破壞和陰極絕緣破壞時(shí)，通過所述一個(gè)以上的運(yùn)算放大器檢測(sensing)的電壓判斷為電池電壓的基準(zhǔn)，從而可以與電池電壓的相關(guān)信息無關(guān)地，來更簡單地測量絕緣電阻。此外，根據(jù)本發(fā)明的絕緣電阻測量電路，可通過對電壓進(jìn)行放大并從放大后的電壓中減去預(yù)先選定的參考電壓來更精確地測量絕緣電阻。


圖1為示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的絕緣電阻測量電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖2為示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的絕緣電阻測量電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面參考附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說明。圖1為示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的絕緣電阻測量電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。如圖1所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的絕緣電阻測量模擬電路包括電池101、絕緣電阻 102、源電阻部103、104、電壓檢測部110和絕緣電阻測量部120。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖1所示，源電阻部包括第一源電阻103和第二源電阻 104。此外，電壓檢測部110包括第一電路單元111和第二電路單元112。此外，絕緣電阻測量部120包括第一減法器121、加法器122、絕對值電路123、除法器124、電壓源125、第二減法器126、放大器127、參考電壓輸出器1 和第三減法器129。所述源電阻部包括第一源(source)電阻103和第二源電阻104，所述第一源電阻 103連接電池101的正極端和第二源電阻104，所述第二源電阻104連接電池101的負(fù)極端和第一源電阻103。即，如圖1所示，第一源電阻(Rs) 103可通過電阻R與電池101的正極端相連接，第二源電阻(Rs) 104可通過電阻R與電池101的負(fù)極端相連接。第一源電阻 (Rs) 103和第二源電阻(Rs) 104可通過接地相連接。電壓檢測部110將第一源電阻103的電壓作為第一電壓進(jìn)行檢測，并將第二源電阻104的電壓作為第二電壓進(jìn)行檢測。如上所述，電壓檢測部110包括第一電路單元111 和第二電路單元112。第一電路單元111包括第一運(yùn)算放大器(Op Amp Operational Amplifier)。所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端和反相輸入端可分別與第一源電阻103的兩端相連接。第一電路單元111可通過所述第一運(yùn)算放大器將施加到第一源電阻103的第一源電壓作為所述第一電壓進(jìn)行檢測并通過輸出端輸出。第二電路單元112包括第二運(yùn)算放大器(Op Amp Operational Amplifier)。所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端和反相輸入端可分別與第二源電阻104的兩端相連接。第二電路單元112可通過所述第二運(yùn)算放大器將施加到第二源電阻104的第二源電壓作為所述第二電壓進(jìn)行檢測并通過輸出端輸出。絕緣電阻測量部120通過將所述第一電壓和所述第二電壓之差除以所述第一電壓和所述第二電壓之和所獲得的值來測量電池101的絕緣電阻102。如上所述，絕緣電阻測量部120包括第一減法器121、加法器122、絕對值電路123、除法器124、電壓源125、第二減法器126、放大器127、參考電壓輸出器1 和第三減法器129。第一減法器121可分別與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端和所述第二運(yùn)算放大器的輸出端相連接。第一減法器121接收所述第一運(yùn)算放大器輸出端輸出的所述第一電壓和所述第二運(yùn)算放大器輸出端輸出的所述第二電壓，并從所述第一電壓中減去所述第二電壓來輸出第三電壓。加法器122可分別與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端和所述第二運(yùn)算放大器的輸出端相連接。加法器122接收所述第一運(yùn)算放大器的輸出端輸出的所述第一電壓和所述第二運(yùn)算放大器的輸出端輸出的所述第二電壓，并將所述第一電壓加上所述第二電壓來輸出第四電壓。絕對值電路123可與加法器122的輸出端相連接，其從加法器122的輸出端輸入所述第四電壓，并將所述第四電壓值的絕對值作為第五電壓輸出。除法器IM可分別與第一減法器121的輸出端和所述第二運(yùn)算放大器的輸出端相連接。除法器1 接收第一減法器121輸出的所述第三電壓和絕對值電路123輸出的所述第五電壓，將所述第三電壓除以所述第五電壓來輸出第六電壓。第二減法器1 可分別與除法器124的輸出端和電壓源125的輸出端相連接。第二減法器1 接收除法器IM輸出的所述第六電壓和電壓源125輸出的第七電壓，將所述第六電壓減去所述第七電壓來輸出第八電壓。為了更精確地測量絕緣電阻102，絕緣電阻測量部120還可包括放大器127、參考電壓輸出器1 和第三減法器129中的任意一個(gè)以上。
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放大器127可與第二減法器124的輸出端相連接，并從第二減法器124的輸出端輸入所述第八電壓，所述第八電壓乘以放大器127的電壓增益G，從而對所述第八電壓進(jìn)行放大來輸出第九電壓。第三減法器1 可分別與放大器127的輸出端和參考電壓輸出器1 的輸出端相連接。第三減法器1 接收放大器127輸出的所述第九電壓和參考電壓輸出器1 輸出的第十電壓，將所述第九電壓減去所述第十電壓來輸出第十一電壓。絕緣電阻測量部120可通過將所述第一電壓和所述第二電壓之差除以所述第一電壓和所述第二電壓之和所獲得的值來測量電池101的絕緣電阻102。對此通過下面的實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說明。如圖1所示，令電池101的電壓為V，電池101的絕緣電阻102為I is。，第一源電阻 103和第二源電阻104的電阻值分別為Rs，從第一電路單元111輸出的所述第一電壓為V1, 從第二電路單元112輸出的所述第二電壓為V2，從第一減法器121輸出的所述第三電壓為 V3,從加法器122輸出的所述第四電壓為V4。電池101的陽極絕緣破壞時(shí)所測量的所述第-公式權(quán)利要求
1.一種絕緣電阻測量電路，其特征在于，包括源電阻部，其包括第一源(source)電阻和第二源電阻，所述第一源電阻連接電池的正極端和所述第二源電阻，所述第二源電阻連接所述電池的負(fù)極端和所述第一源電阻；電壓檢測部，其將所述第一源電阻的電壓作為第一電壓進(jìn)行檢測，并將所述第二源電阻的電壓作為第二電壓進(jìn)行檢測；以及絕緣電阻測量部，其通過將所述第一電壓和所述第二電壓之差除以所述第一電壓和所述第二電壓之和所獲得的值來測量所述電池的絕緣電阻。
2.如權(quán)利要求1所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，所述電壓檢測部包括第一運(yùn)算放大器(Op Amp Operational Amplifier)，其通過同相輸入端和反相輸入端與所述第一源電阻相連接，并將施加到所述第一源電阻的第一源電壓作為所述第一電壓進(jìn)行檢測并通過輸出端輸出；以及第二運(yùn)算放大器，其通過同相輸入端和反相輸入端與所述第二源電阻相連接，并將施加到所述第二源電阻的第二源電壓作為所述第二電壓進(jìn)行檢測并通過輸出端輸出。
3.如權(quán)利要求2所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，所述絕緣電阻測量部包括 第一減法器，其分別與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端和所述第二運(yùn)算放大器的輸出端相連接，并將所述第一運(yùn)算放大器輸出的所述第一電壓減去所述第二運(yùn)算放大器輸出的所述第二電壓來輸出第三電壓；加法器，其分別與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端和所述第二運(yùn)算放大器的輸出端相連接，并將所述第一運(yùn)算放大器輸出的所述第一電壓加上所述第二運(yùn)算放大器輸出的所述第二電壓來輸出第四電壓；絕對值電路，其與所述加法器的輸出端相連接并輸出具有所述第四電壓值的絕對值的第五電壓；除法器，其分別與所述減法器和所述絕對值電路相連接，并將所述減法器輸出的所述第三電壓除以所述絕對值電路輸出的所述第五電壓來輸出第六電壓； 電壓源，其輸出具有IV電壓的第七電壓；以及第二減法器，其分別與所述除法器和所述電壓源相連接，并將所述除法器輸出的所述第六電壓減去所述電壓源輸出的所述第七電壓來輸出第八電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，所述絕緣電阻測量部還包括 放大器，其與所述第二減法器相連接，并采用選定的(predetermined)值對所述第二減法器輸出的所述第八電壓進(jìn)行放大來輸出第九電壓；參考電壓輸出器，其輸出具有選定的參考電壓值的第十電壓；以及第三減法器，其分別與所述放大器和所述參考電壓輸出器相連接，并將所述放大器輸出的所述第九電壓減去所述參考電壓輸出器輸出的所述第十電壓來輸出第十一電壓。
5.如權(quán)利要求3所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，令所述電池的電壓為V，所述電池的絕緣電阻為I is。，所述第一源電阻和所述第二源電阻的電阻值分別為Rs，所述第一電壓為V1，所述第二電壓為V2，所述第三電壓為V3，所述第四電壓為V4，則所述電池的陽極絕緣破壞時(shí)所測量的所述第一電壓至所述第四電壓為
6.如權(quán)利要求3所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，令所述電池的電壓為V，所述電池的絕緣電阻為I is。，所述第一源電阻和所述第二源電阻的電阻值分別為Rs，所述第一電壓為V1，所述第二電壓為V2，所述第三電壓為V3，所述第四電壓為V4，則所述電池的陰極絕緣破壞時(shí)所測量的所述第一電壓至所述第四電壓為
7.如權(quán)利要求4所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，令所述電池的電壓為V，所述電池的絕緣電阻為I is。，所述第一源電阻和所述第二源電阻的電阻值分別為Rs，所述第一電壓為V1，所述第二電壓為V2，所述第三電壓為V3,所述第四電壓為V4,所述第五電壓為V5,所述第六電壓為V6，所述第七電壓為V7，所述第八電壓為V8，所述第九電壓為V9，所述第十電壓為Vltl，所述第十一電壓為V11,則所述電池的陽極絕緣破壞時(shí)或陰極絕緣破壞時(shí)所測量的所述第五電壓至所述第十一電壓為
8.如權(quán)利要求1所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，所述源電阻部、所述電壓檢測部和所述絕緣電阻測量部由單芯片(One-Chip)實(shí)現(xiàn)。
9.一種絕緣電阻測量電路，其特征在于，包括源電阻部，其包括第一源(source)電阻和第二源電阻，所述第一源電阻連接電池的正極端和所述第二源電阻，所述第二源電阻連接所述電池的負(fù)極端和所述第一源電阻；第一運(yùn)算放大器(Op Amp Operational Amplifier)，其通過同相輸入端和反相輸入端與所述第一源電阻相連接，并將施加到所述第一源電阻的第一源電壓作為第一電壓進(jìn)行檢測并通過輸出端輸出；第二運(yùn)算放大器，其通過同相輸入端和反相輸入端與所述第二源電阻相連接，并將施加到所述第二源電阻的第二源電壓作為第二電壓進(jìn)行檢測并通過輸出端輸出；模數(shù)轉(zhuǎn)換部，其分別與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端和所述第二運(yùn)算放大器的輸出端相連接，并分別將所述第一電壓和第二電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號來輸出第一電壓信號和第二電壓信號；以及微控制器，其通過將所述第一電壓信號的第一電壓和所述第二電壓信號的第二電壓之差除以所述第一電壓信號的所述第一電壓和所述第二電壓信號的所述第二電壓之和所獲得的值來測量所述電池的絕緣電阻。
10.如權(quán)利要求9所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，所述微控制器從模數(shù)轉(zhuǎn)換部分別接收所述第一電壓信號的所述第一電壓和所述第二電壓信號的所述第二電壓，并進(jìn)行運(yùn)算從所述第一電壓信號的所述第一電壓中減去所述第二電壓信號的所述第二電壓所得的第三電壓、所述第一電壓加上所述第二電壓所得的第四電壓、具有所述第四電壓的絕對值的第五電壓、將所述第三電壓除以所述第五電壓所得第六電壓、具有IV電壓的第七電壓、以及從所述第六電壓中減去所述第七電壓所得的第八電壓，并通過所述第八電壓測量所述電池的絕緣電阻。
11.如權(quán)利要求10所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，所述微控制器進(jìn)行運(yùn)算采用選定的(predetermined)值對所述第八電壓進(jìn)行放大所得的第九電壓、具有選定的參考電壓值的第十電壓，以及從所述第九電壓中減去所述第十電壓所得的第十一電壓，并通過第十一電壓測量所述電池的絕緣電阻。
12.如權(quán)利要求10所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，令所述電池的電壓為V，所述電池的絕緣電阻為I is。，所述第一源電阻和所述第二源電阻的電阻值分別為Rs，所述第一電壓為V1，所述第二電壓為V2，所述第三電壓為V3，所述第四電壓為V4,則所述電池的陽極絕緣破壞時(shí)所測量的所述第一電壓至所述第四電壓為
13.如權(quán)利要求10所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，令所述電池的電壓為V，所述電池的絕緣電阻為I is。，所述第一源電阻和所述第二源電阻的電阻值分別為Rs，所述第一電壓為V1，所述第二電壓為V2，所述第三電壓為V3，所述第四電壓為V4,則所述電池的陰極絕緣破壞時(shí)所測量的所述第一電壓至所述第四電壓為
14.如權(quán)利要求11所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，令所述電池的電壓為V，所述電池的絕緣電阻為I is。，所述第一源電阻和所述第二源電阻的電阻值分別為Rs，所述第一電壓為V1，所述第二電壓為V2，所述第三電壓為V3，所述第四電壓為V4，所述第五電壓為V5, 所述第六電壓為V6，所述第七電壓為V7，所述第八電壓為V8，所述第九電壓為V9，所述第十電壓為Vltl,所述第十一電壓為V11,則所述電池的陽極絕緣破壞時(shí)或陰極絕緣破壞時(shí)所測量的所述第五電壓至所述第十一電壓為
15.如權(quán)利要求1所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，所述電池為用于混合動力 (hybrid)汽車的高電壓電池。
16.如權(quán)利要求9所述的絕緣電阻測量電路，其特征在于，所述源電阻部、所述第一運(yùn)算放大器、所述第二運(yùn)算放大器、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換部和所述微控制器由單芯片(One-Chip)實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的絕緣電阻測量電路包括源電阻部，其包括第一源(source)電阻和第二源電阻，所述第一源電阻連接電池的正極端和所述第二源電阻，所述第二源電阻連接所述電池的負(fù)極端和所述第一源電阻；電壓檢測部，其將所述第一源電阻電壓作為第一電壓進(jìn)行檢測，并將所述第二源電阻的電壓作為第二電壓進(jìn)行檢測；以及絕緣電阻測量部，其通過將所述第一電壓和所述第二電壓之差除以所述第一電壓和所述第二電壓之和所獲得的值來測量所述電池的絕緣電阻。
文檔編號G01R31/12GK102362185SQ201080013324
公開日2012年2月22日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者崔起錫, 林載煥, 梁正煥 申請人:Sk新技術(shù)