本發(fā)明涉及新能源汽車領(lǐng)域；更具體而言，本發(fā)明涉及新能源汽車的高壓電安全。

背景技術(shù)：

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，新能源汽車帶來的安全問題越來越嚴重，其中就包括高壓電安全。

新能源汽車內(nèi)部一般都帶有高壓電池組，電池組與車體之間互相隔離，保證乘客不會觸電。為了監(jiān)控高壓電池組與車體之間的絕緣情況，整車廠會在新能源汽車中添加一個絕緣檢測儀。這個絕緣檢測儀測量的是高壓環(huán)境下整車的絕緣電阻。

眾所周知，對于高壓系統(tǒng)來說，高壓電池組與車體之間不可避免存在耦合電容(包括平板電容與人為添加的濾波電容)并且汽車在不同工況下耦合電容是變化的(如陰雨天耦合電容變大)。當(dāng)絕緣檢測儀測量高壓系統(tǒng)的絕緣電阻過程中，會受到此耦合電容的影響。當(dāng)耦合電容過大時，甚至導(dǎo)致絕緣檢測儀測量錯誤。

為了檢測絕緣檢測儀性能的好壞，需要有一臺設(shè)備可以模擬整車遇到的所有絕緣情況。這些情況就是由不同容值的耦合電容與不同阻值的絕緣電阻形成的矩陣。如下表：

傳統(tǒng)測試絕緣檢測儀的方式是用單個定值電阻和單個定值電容模擬一種情況，這種方式受限于測試次數(shù)，一般都是選擇幾個定點來做測試。無法準(zhǔn)確完整描述絕緣檢測儀的真實測量精度。

基于實際測試的需求，需要一種可以自動調(diào)整耦合電容值與電阻值的設(shè)備來測試絕緣檢測儀的精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，發(fā)明人將多阻值可調(diào)電阻模塊與多容值可調(diào)電容模塊并聯(lián)形成可調(diào)電阻耦合電容模擬器。將按照固定電阻值序列1:2:2:5選擇固定電阻做成的兩阻值可調(diào)電阻模塊串聯(lián)形成多阻值可調(diào)電阻模塊。將按照固定電容值序列1:2:2:5選擇固定電容做成的兩容值可調(diào)電容模塊并聯(lián)形成多容值可調(diào)電容模塊。

因此，在第一方面，本發(fā)明提供了一種多值可調(diào)元件模塊，其特征在于，所述多值可調(diào)元件模塊包括串聯(lián)或并聯(lián)的4×n個兩值可調(diào)元件模塊，且n大于等于1，每個所述兩值可調(diào)元件模塊由固定值元件與開關(guān)器件并聯(lián)或串聯(lián)形成；對于所述n組4個兩值可調(diào)元件模塊中的每一組，所述固定值元件中最小值的值為1個單位，則另外3個固定值元件的值為2個單位、2個單位和5個單位；在n大于等于2時，所述n組兩值可調(diào)元件模塊的單位值以10的倍數(shù)遞增。

在一個實施方案中，n大于等于3、4、5、6、7、8、9、10、15、20或50。

在一個實施方案中，所述開關(guān)器件是高壓干簧繼電器或高壓水銀繼電器。

在一個優(yōu)選實施方案中，所述多值可調(diào)元件模塊為多阻值可調(diào)電阻模塊，所述多阻值可調(diào)電阻模塊包括串聯(lián)的4×n個兩阻值可調(diào)電阻模塊，且n大于等于1，每個所述兩阻值可調(diào)電阻模塊由固定值電阻與開關(guān)器件并聯(lián)形成；對于所述n組4個兩阻值可調(diào)電阻模塊中的每一組，所述固 定值電阻中最小電阻的電阻值為1個單位，則另外3個固定值電阻的電阻值為2個單位、2個單位和5個單位；在n大于等于2時，所述n組兩阻值可調(diào)電阻模塊的單位電阻值以10的倍數(shù)遞增。

在一個更優(yōu)選實施方案中，所述n組兩阻值可調(diào)電阻模塊的最小單位電阻值是1Ω和10KΩ之間的任意值，如5Ω、10Ω、100Ω、0.5KΩ、1KΩ或5KΩ。

在另一個更優(yōu)選實施方案中，所述多阻值可調(diào)電阻模塊還包括與所述兩阻值可調(diào)電阻模塊串聯(lián)的限流電阻，例如阻值不大于1KΩ、10Ω、1Ω或0.1Ω的電阻。

在另一個優(yōu)選實施方案中，所述多值可調(diào)元件模塊為多容值可調(diào)電容模塊，所述多容值可調(diào)電容模塊包括并聯(lián)的4×n個兩容值可調(diào)電容模塊，且n大于等于1，每個所述兩容值可調(diào)電容模塊由固定值電容與開關(guān)器件并聯(lián)形成；對于所述n組4個兩容值可調(diào)電容模塊中的每一組，所述固定值電容中最小電容的電容值為1個單位，則另外3個固定值電容的電容值為2個單位、2個單位和5個單位；在n大于等于2時，所述n組兩容值可調(diào)電容模塊的單位電容值以10的倍數(shù)遞增。

在一個更優(yōu)選實施方案中，所述n組兩容值可調(diào)電容模塊的最小單位電容值是0.1nF和100nF之間的任意值，如0.5nF、1nF、5nF、10nF或50nF。

在第二方面，本發(fā)明提供了一種可調(diào)電阻耦合電容模塊，所述電阻耦合電容模塊包括并聯(lián)的根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的多阻值可調(diào)電阻模塊與多容值可調(diào)電容模塊。

在第三方面，本發(fā)明提供了一種程控電阻耦合電容模擬器，所述程控電阻耦合電容模擬器包括微控制器與多通道繼電器驅(qū)動器和根據(jù)本發(fā)明第二方面的電阻耦合電容模塊，所述多通道繼電器驅(qū)動器驅(qū)動所述電阻耦合電容模塊中的開關(guān)器件。

在一個優(yōu)選的實施方案中，所述程控電阻耦合電容模擬器還包括用于與外部通訊的RS232串口或CAN總線。

附圖說明

圖1是兩阻值可調(diào)電阻模塊的示意圖。

圖2是兩容值可調(diào)電容模塊的示意圖。

圖3是多阻值可調(diào)電阻模塊的示意圖。

圖4是多容值可調(diào)電容模塊的示意圖。

圖5是可調(diào)電阻耦合電容模塊的示意圖。

圖6是程控電阻電容模擬器的示意圖。

具體實施方式

在本發(fā)明的一個具體實施方案中，使用高壓干簧繼電器與固定值電阻并聯(lián)形成兩阻值可調(diào)電阻模塊，如圖1所示。

在本發(fā)明的一個具體實施方案中，使用高壓干簧繼電器與固定值電容串聯(lián)形成兩容值可調(diào)電容模塊，如圖2所示。

在本發(fā)明的一個具體實施方案中，將不同阻值的兩阻值可調(diào)電阻模塊串聯(lián)形成多阻值可調(diào)電阻模塊，如圖3所示。

在本發(fā)明的一個具體實施方案中，將不同容值的兩容值可調(diào)電容模塊并聯(lián)形成多容值可調(diào)電容模塊如圖4所示。

在本發(fā)明的一個具體實施方案中，將多阻值可調(diào)電阻模塊與多容值可調(diào)電容模塊并聯(lián)形成可調(diào)電阻耦合電容模塊，如圖5所示。

在本發(fā)明的一個具體實施方案中，在可調(diào)電阻耦合電容模塊回路中串入一個大功率小阻值電阻防止過流損壞高壓干簧繼電器，如圖5所示。

在本發(fā)明的一個具體實施方案中，使用MCU(微控制器)控制多路驅(qū)動器驅(qū)動可調(diào)電阻電容模擬器中的高壓干簧繼電器，實現(xiàn)自動程序控制。實現(xiàn)程電阻電容程控模擬器，即絕緣電阻程控模擬器。如圖6所示。

在本發(fā)明中，兩阻值可調(diào)電阻模塊中的電阻可以是電阻組合序列、兩容值可調(diào)電容模塊中的電容可以是電容組合序列，如采用多個小阻值串聯(lián)或者多個小容值并聯(lián)方式。

在本發(fā)明中，所述最小單位電阻值、所述最小單位電容值選擇的范圍可以變換，擴大或者縮小電阻電容值得可調(diào)范圍。例如，所述最小單位電阻值是0.1KΩ、1KΩ、10KΩ或者0.1KΩ和10KΩ之間的任意值。

在本發(fā)明中，所述開關(guān)器件不限于高壓干簧繼電器，可以換成其他類型的開關(guān)器件，如高壓水銀繼電器等。

本發(fā)明的基本原理：

如圖1所示：使用高壓干簧繼電器跟電阻并聯(lián)形成兩阻值可調(diào)電阻模塊。 當(dāng)高壓干簧繼電器吸合時，兩阻值可調(diào)電阻模塊的電阻值相當(dāng)于0Ω；當(dāng)高壓干簧繼電器斷開時，兩阻值可調(diào)電阻模塊的電阻值相當(dāng)于電阻的真實阻值。

如圖2所示：使用高壓干簧繼電器跟電容串聯(lián)形成兩容值可調(diào)電容模塊。當(dāng)高壓干簧繼電器吸合時，兩容值可調(diào)電容模塊的電容值相當(dāng)于電容的真實容值，當(dāng)高壓干簧繼電器斷開時，兩容值可調(diào)電容模塊的電容值相當(dāng)于0uF。

通過發(fā)明人的研究，1:2:2:5這個比例有一個很好的優(yōu)點，就是按照這個比值選出的電阻值可以串聯(lián)出1至10以內(nèi)的任意一個電阻值。比如選擇1KΩ、2KΩ、2KΩ、5KΩ四顆定值電阻，串聯(lián)出1KΩ至10KΩ的方法如下：

以此類推，選擇10KΩ、20KΩ、20KΩ、50KΩ就可以串聯(lián)出10KΩ至100KΩ中的任一10KΩ整數(shù)倍的電阻值。如果選擇1KΩ、2KΩ、2KΩ、5KΩ與10KΩ、20KΩ、20KΩ、50KΩ就可以串聯(lián)出1KΩ至100KΩ中的任一1KΩ整數(shù)倍的電阻值。同樣對于電容的并聯(lián)也可以按照1:2:2:5的比例來選擇。

所以按照固定的電阻值序列1：2：2：5挑選固定值電阻：1KΩ、2KΩ、2KΩ、5KΩ、10KΩ、20KΩ、20KΩ、50KΩ、100KΩ、200KΩ、200KΩ、500KΩ、1MΩ、2MΩ、2MΩ、5MΩ、10MΩ、20MΩ、20MΩ、50MΩ、100MΩ、200MΩ、200MΩ、500MΩ。每一顆固定值電阻均與一個高壓干簧繼電器并聯(lián)形成圖1所示的兩阻值可調(diào)電阻模塊，然后將這些不同阻值的兩阻值可調(diào)電阻模塊串聯(lián)起來形成多阻值可調(diào)電阻模塊，此多阻值可調(diào)電阻模塊可以調(diào)整出1KΩ至1GΩ中的任意一個1KΩ整數(shù)倍的電阻值。如圖3所示。

按照固定電容值序列1：2：2：5挑選固定值電容：10nF、20nF、20nF、 50nF、100nF、200nF、200nF、500nF。每一顆電容值均與一個高壓干簧繼電器串聯(lián)形成圖2所示的兩容值可調(diào)電容模塊，然后將這些不同容值的兩容值可調(diào)電容模塊并聯(lián)起來形成多容值可調(diào)電容模塊，此多容值可調(diào)電容模塊可以調(diào)整出10nF至1uF之間的任意一個10nF整數(shù)倍的電容值。如圖4所示。

然后將多阻值可調(diào)電阻模塊與多容值可調(diào)電容模塊并聯(lián)起來，形成阻值與容值均可調(diào)的可調(diào)電阻耦合電容模塊。這樣可以分別調(diào)整電容值和電阻值，實現(xiàn)1KΩ至1GΩ間任意一個阻值耦合10nF至1uF之間的任意一個容值，即滿足絕緣電阻測試儀的測試要求。如圖5所示。

此設(shè)計中在可調(diào)電阻序列中前端添加了一個大功率1KΩ的固定值電阻：圖5中的R0。此電阻的作用是避免測試過程中，所有的高壓干簧繼電器都閉合，此時電阻模擬器輸出0Ω，在外部高壓作用下，形成很大電流損壞高壓干簧繼電器。此設(shè)計提高了系統(tǒng)的可靠性。

在此基礎(chǔ)上，添加MCU與多通道繼電器驅(qū)動，控制電動車絕緣電阻模擬器中高壓干簧繼電器的吸合，并通過RS232串口或者CAN總線與外部通訊。實現(xiàn)自動程序控制即實現(xiàn)了程控電阻耦合電容模擬器。電路結(jié)構(gòu)如圖6所示。

本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果：本發(fā)明已經(jīng)成功應(yīng)用到了電動汽車實驗室用絕緣電阻模擬器設(shè)備中，其應(yīng)用將填補市場的空白，為高壓絕緣電阻測量設(shè)備的檢測與校準(zhǔn)提供了解決方案。