[发明专利]电池组高压及绝缘电阻检测一体化装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体地说，本发明涉及一种电池组高压及绝缘电阻检测一体化装置。

背景技术

在已有的新能源汽车和电网储能系统中，对于电池组高压检测和绝缘电阻检测功能的实现需要分别采用两套电路系统来完成，使得整个系统的电子元器件成本大幅上升。

在已有的电池组高压检测系统中，其输入端的直流内阻大都不能满足大于10MΩ的要求，电池组高压不仅会在电阻分压网络上产生较大的功率损耗，带来系统内的发热问题，而且电阻元器件的发热会进一步影响到电池组高压检测系统的测量精度。此外，检测系统容易遭受车辆行驶状态下高压系统干扰信号(包括EMI)的影响，导致检测系统的测量精度大大降低，检测系统的可用性会大打折扣。

有鉴于此，确有必要提供一种能够在同一套信号采样电路系统内分时完成电池组高压检测和绝缘电阻检测两部分功能的电池组高压及绝缘电阻检测一体化装置。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种电池组高压及绝缘电阻检测一体化装置，其能够在同一套信号采样电路系统内分时完成电池组高压检测和绝缘电阻检测两部分功能，成本低，测量精度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种电池组高压及绝缘电阻检测一体化装置，其包括高压信号调理电路、电阻分压网络、电子开关切换矩阵、低压信号调理电路、增益可编程全差分放大电路、ADC采样电路、数字隔离电路和单片机系统；

所述高压信号调理电路包括T型滤波器Z1和T型滤波器Z2；

所述电阻分压网络包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、采样电阻Rs1和采样电阻Rs2；

所述电子开关切换矩阵包括开关K1、开关K2和开关K3；

所述低压信号调理电路包括滤波电路Z3和滤波电路Z4；

所述增益可编程全差分放大电路包括全差分放大器A1、全差分放大器A2、基准电压N4和基准源N5；

电池组的正极与T型滤波器Z1的输入端连接，电池组的负极与T型滤波器Z2的输入端连接；电阻R1、电阻R2、采样电阻Rs1、采样电阻Rs2、电阻R3和电阻R4依次串联，所组成的串联电路的一端与T型滤波器Z1的输出端连接，另一端与T型滤波器Z2的输出端连接；开关K1的一端连接在采样电阻Rs1和采样电阻Rs2的连接点上，另一端连接机壳；开关K2连接在电阻R2的两端；开关K3连接在电阻R3的两端；

采样电阻Rs1两端的电压信号经由滤波电路Z3进行滤波后，传送到全差分放大器A1进行全差分放大，再输入ADC采样电路进行模数转换，最后通过SPI通道输入单片机系统；

采样电阻Rs2两端的电压信号经由滤波电路Z4进行滤波后，传送到全差分放大器A2进行全差分放大，再输入ADC采样电路进行模数转换，最后通过SPI通道输入单片机系统；

所述数字隔离电路设置在所述ADC采样电路和所述单片机系统之间的SPI通道上，对SPI通讯在电气上隔离；

所述单片机系统分时控制开关K1处于导通或关断状态，通过SPI通道接收采样电阻Rs1和采样电阻Rs2上的电压值信息，根据所述电压值信息计算获得电池组的高压值或绝缘电阻值。

作为本发明电池组高压及绝缘电阻检测一体化装置的一种改进，所述单片机系统向开关K2、开关K3发送控制信号，控制开关K2、开关K3处于导通或关断状态，调整所述电阻分压网络的电压衰减比例。

作为本发明电池组高压及绝缘电阻检测一体化装置的一种改进，采样电阻Rs1和采样电阻Rs2为高精度采样电阻。

相对于现有技术，本发明电池组高压及绝缘电阻检测一体化装置具有以下有益效果：

(1)电池组的高压检测和绝缘电阻检测共用同一套检测装置，可大大降低整个系统电子元器件材料成本；

(2)高压信号调理电路中采用经调校的T型滤波器，可以有效滤除汽车在行驶过程中高压系统产生的干扰信号(含EMI)；

(3)低压信号的检测采用增益可编程全差分放大电路，即使是地线附近的微伏级信号也能真实检测；

(4)通过更换电阻分压网络中不同的电阻值(R1～R4)和采样电阻值(Rs1、Rs2)，可满足不同电池组电压的应用情况，电池组最高电压可达1000V；

(5)电池组高压检测和绝缘电阻检测方法符合国内外行业标准的相关规定，且其测试精度均满足使用要求，并已在实际应用中得到了验证。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明电池组高压及绝缘电阻检测一体化装置及其有益技术效果进行详细说明，其中：