一種元件模塊、電阻耦合電容模擬器及電阻耦合電容模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種元件模塊、電阻耦合電容模擬器及電阻耦合電容模塊，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)動器和電阻耦合電容模塊，所述電阻耦合電容模塊包括并聯(lián)的多阻值可調(diào)電阻模塊與多容值可調(diào)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。
【專利說明】
-種元件模塊、電阻輔合電容模擬器及電阻輔合電容模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及新能源汽車領(lǐng)域;更具體而言，本實用新型設(shè)及新能源汽車的高 壓電安全。
【背景技術(shù)】
[0002] 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。
[0003] 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。運個絕緣檢測儀測量的是高壓環(huán)境下整車的絕緣電阻。
[0004] 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禪合電容(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禪合電容是變化的（如陰雨天 禪合電容變大）。當(dāng)絕緣檢測儀測量高壓系統(tǒng)的絕緣電阻過程中，會受到此禪合電容的影 響。當(dāng)禪合電容過大時，甚至導(dǎo)致絕緣檢測儀測量錯誤。
[0005] 為了檢測絕緣檢測儀性能的好壞，需要有一臺設(shè)備可W模擬整車遇到的所有絕緣 情況。運些情況就是由不同容值的禪合電容與不同阻值的絕緣電阻形成的矩陣。如下表：
[0006]
[0007]
[000引傳統(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，運 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。
[0009]基于實際測試的需求，需要一種可W自動調(diào)整禪合電容值與電阻值的設(shè)備來測試 絕緣檢測儀的精度。 【實用新型內(nèi)容】
[0010] 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)電阻禪合電容模擬器。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。
[0011] 因此，在第一方面，本實用新型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4Xn個兩值可調(diào)元件模塊，且η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η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η大于等于2時，所述η組兩值可調(diào)元件模塊的單位值W10 的倍數(shù)遞增。
[0012] 在一個實施方案中，η大于等于3、4、5、6、7、8、9、10、15、20或50。
[0013] 在一個實施方案中，所述開關(guān)器件是高壓干黃繼電器或高壓水銀繼電器。
[0014] 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4Χη個兩阻值可調(diào)電阻模塊，且η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η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η大于等于2時，所述η組兩阻值可調(diào)電阻模塊的單位 電阻值W10的倍數(shù)遞增。
[0015] 在一個更優(yōu)選實施方案中，所述η組兩阻值可調(diào)電阻模塊的最小單位電阻值是1 Ω 和10ΚΩ之間的任意值，女化Ω、1〇Ω、1〇〇Ω、〇.5ΚΩ αΚΩ或5ΚΩ。
[0016] 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，例如阻值不大于化Ω、1〇Ω、1 Ω或0.1 Ω的電阻。
[0017] 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4Χη個兩容值可調(diào)電容模塊，且η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η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η大于等于2時，所述η組兩容值可調(diào)電容模塊的單 位電容值W10的倍數(shù)遞增。
[0018] 在一個更優(yōu)選實施方案中，所述η組兩容值可調(diào)電容模塊的最小單位電容值是 0.1 nF和 1 OOnF之間的任意值，如 0.5nF、1 nF、5nF、1 OnF或 50nF。
[0019] 在第二方面，本實用新型提供了一種可調(diào)電阻禪合電容模塊，所述電阻禪合電容 模塊包括并聯(lián)的根據(jù)本實用新型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。
[0020] 在第Ξ方面，本實用新型提供了一種程控電阻禪合電容模擬器，所述程控電阻禪 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)本實用新型第二方面的電阻禪 合電容模塊，所述多通道繼電器驅(qū)動器驅(qū)動所述電阻禪合電容模塊中的開關(guān)器件。
[0021] 在一個優(yōu)選的實施方案中，所述程控電阻禪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】
[0022] 圖1是兩阻值可調(diào)電阻模塊的示意圖。
[0023] 圖2是兩容值可調(diào)電容模塊的示意圖。
[0024] 圖3是多阻值可調(diào)電阻模塊的示意圖。
[0025] 圖4是多容值可調(diào)電容模塊的示意圖。
[0026] 圖5是可調(diào)電阻禪合電容模塊的示意圖。
[0027] 圖6是程控電阻電容模擬器的示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 在本實用新型的一個具體實施方案中，使用高壓干黃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。
[0029] 在本實用新型的一個具體實施方案中，使用高壓干黃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。
[0030] 在本實用新型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。
[0031] 在本實用新型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。
[0032] 在本實用新型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)電阻禪合電容模塊，如圖5所示。
[0033] 在本實用新型的一個具體實施方案中，在可調(diào)電阻禪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黃繼電器，如圖5所示。
[0034] 在本實用新型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黃繼電器，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。
[0035] 在本實用新型中，兩阻值可調(diào)電阻模塊中的電阻可W是電阻組合序列、兩容值可 調(diào)電容模塊中的電容可W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。
[0036] 在本實用新型中，所述最小單位電阻值、所述最小單位電容值選擇的范圍可W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 .化Ω、1K Ω、10K Ω或者0.化Ω和10ΚΩ之間的任意值。
[0037] 在本實用新型中，所述開關(guān)器件不限于高壓干黃繼電器，可W換成其他類型的開 關(guān)器件，如高壓水銀繼電器等。
[0038] 本實用新型的基本原理：
[0039] 如圖1所示：使用高壓干黃繼電器跟電阻并聯(lián)形成兩阻值可調(diào)電阻模塊。當(dāng)高壓 干黃繼電器吸合時，兩阻值可調(diào)電阻模塊的電阻值相當(dāng)于0Ω ;當(dāng)高壓干黃繼電器斷開時， 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。
[0040] 如圖2所示:使用高壓干黃繼電器跟電容串聯(lián)形成兩容值可調(diào)電容模塊。當(dāng)高壓干 黃繼電器吸合時，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)高壓干黃繼電 器斷開時，兩容值可調(diào)電容模塊的電容值相當(dāng)于OuF。
[0041 ]通過發(fā)明人的研究，1:2:2:5運個比例有一個很好的優(yōu)點，就是按照運個比值選出 的電阻值可W串聯(lián)出1至10 W內(nèi)的任意一個電阻值。比如選擇化Ω、2K Ω、2K Ω、5K Ω四顆定 值電阻，串聯(lián)出化Ω至10K Ω的方法如下；
[0042]
[0043] W此類推，選擇10ΚΩ、20ΚΩ、20ΚΩ、50ΚΩ就可W串聯(lián)出10ΚΩ至100ΚΩ中的任一 101(〇整數(shù)倍的電阻值。如果選擇化〇、21(〇、21(〇、51(〇與101(〇、201(〇、201(〇、501(〇就可 W串聯(lián)出化Ω至100ΚΩ中的任一化Ω整數(shù)倍的電阻值。同樣對于電容的并聯(lián)也可W按照1: 2:2:5的比例來選擇。
[0044] 所W按照固定的電阻值序列1:2:2:5挑選固定值電阻：1ΚΩ、2ΚΩ、2ΚΩ、5ΚΩ、1〇Κ Ω、20ΚΩ、20ΚΩ、50ΚΩ、1〇〇ΚΩ、200ΚΩ、200ΚΩ、500ΚΩ、1ΜΩ、2ΜΩ、2ΜΩ、5ΜΩ、1〇ΜΩ、 20ΜΩ、20ΜΩ、50ΜΩ、1〇〇ΜΩ、200ΜΩ、200ΜΩ、500ΜΩ。每一顆固定值電阻均與一個高壓干 黃繼電器并聯(lián)形成圖1所示的兩阻值可調(diào)電阻模塊，然后將運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W調(diào)整出化Ω至1GQ 中的任意一個化Ω整數(shù)倍的電阻值。如圖3所示。
[0045] 按照固定電容值序列1:2:2:5挑選固定值電容：10祀、20姑、20祀、50姑、100姑、 20化。、20化。、500證。每一顆電容值均與一個高壓干黃繼電器串聯(lián)形成圖2所示的兩容值可 調(diào)電容模塊，然后將運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W調(diào)整出lOnF至luF之間的任意一個lOnF整數(shù)倍的電容值。如 圖4所示。
[0046] 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)電阻禪合電容模塊。運樣可W分別調(diào)整電容值和電阻值，實現(xiàn)化Ω至1GQ間任 意一個阻值禪合lOnF至luF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。
[0047]此設(shè)計中在可調(diào)電阻序列中前端添加了一個大功率1ΚΩ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，所有的高壓干黃繼電器都閉合，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黃繼電器。此設(shè)計提高了系統(tǒng)的可靠性。 [004引在此基礎(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 黃繼電器的吸合，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 程控電阻禪合電容模擬器。電路結(jié)構(gòu)如圖6所示。
[0049]本實用新型技術(shù)方案的有益效果:本實用新型已經(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。
【主權(quán)項】
1. 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4X η個兩值可調(diào)元件模塊，且η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η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η大于等 于2時，所述η組兩值可調(diào)元件模塊的單位值以10的倍數(shù)遞增。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多值可調(diào)元件模塊，其特征在于，所述開關(guān)器件是高壓干簧繼 電器或高壓水銀繼電器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多值可調(diào)元件模塊，所述多值可調(diào)元件模塊為多阻值可調(diào) 電阻模塊，其特征在于，所述多阻值可調(diào)電阻模塊包括串聯(lián)的4Χη個兩阻值可調(diào)電阻模塊， 且η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η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η大于等于2時，所述η 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。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多值可調(diào)元件模塊，其特征在于，所述η組兩阻值可調(diào)電阻模 塊的最小單位電阻值是1 Ω和10Κ Ω之間的任意值。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多值可調(diào)元件模塊，其特征在于，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)阻值不大于1Κ Ω、10 Ω、1 Ω或〇. 1 Ω的電阻。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多值可調(diào)元件模塊，所述多值可調(diào)元件模塊為多容值可調(diào) 電容模塊，其特征在于，所述多容值可調(diào)電容模塊包括并聯(lián)的4Χη個兩容值可調(diào)電容模塊， 且η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η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，貝另外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η大于等于2時，所述η 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。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多值可調(diào)元件模塊，其特征在于，所述η組兩容值可調(diào)電容模 塊的最小單位電容值是〇. 1 nF和1 OOnF之間的任意值。8. -種可調(diào)電阻耦合電容模塊，其特征在于，所述電阻耦合電容模塊包括并聯(lián)的根據(jù) 權(quán)利要求3-5任一項所述的多值可調(diào)元件模塊與根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的多值可調(diào)元件模 塊。9. 一種程控電阻耦合電容模擬器，其特征在于，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)權(quán)利要求8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。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的程控電阻耦合電容模擬器，其特征在于，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。
【文檔編號】G01R35/00GK205450237SQ201521075611
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月22日
【發(fā)明人】華劍鋒, 趙德明, 高瑞卿, 李立國, 田碩, 孟慶然
【申請人】北京科易動力科技有限公司