CN109920687A - 一种高压电的开关装置及包含其的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压电的开关装置及包含其的测试装置。上述开关装置包括第一高压电接线端、第二高压电接线端，导电模块和驱动模块；第一高压电接线端和第二高压电接线端相互电气隔离；驱动模块耦接导电模块，驱动模块响应于低压驱动信号驱动导电模块移动至第一位置或第二位置，其中导电模块移动至第一位置时，导电模块分别与第一高压电接线端和第二高压电接线端物理接触，第一高压电接线端与第二高压电接线端之间形成电性连接；导电模块移动至第二位置时，第一高压电接线端与第二高压电接线端之间保持电气隔离状态。根据本发明所提供的开关装置及包含其的测试装置，能够通过低压电来控制高压电，方便调试，且保护实验人员的安全。

Description

一种高压电的开关装置及包含其的测试装置

技术领域

本发明涉及硬件设计领域，尤其涉及用于进行高压电相关测试时的硬件设计。

背景技术

随着汽车工业的发展以及人们生活水平的提高，将汽车用作代步工具已经非常普遍，同时，由于化石燃料日趋紧张，新能源汽车发展备受世人关注，目前关于新能源电动汽车的需要日益增加。但是现阶段新能源电动汽车存在有很多问题制约着电动汽车的市场快速铺开。

对于新能源电动汽车而言，其主要通过电动机驱动整车运行，可以说电动机是新能源电动汽车的心脏。因此，电动机的调试变得尤为重要，也是目前新能源汽车行业投入大量精力试验的重点。

大功率永磁同步电动机因其优异的性能被应用在新能源汽车上，对于大功率永磁同步电动机，在对其进行调试过程中，通常包括一高压上下电模块，用以控制大功率永磁同步电动机的高压上电和下电。

目前已有的常规高压开关控制电动机的高压电上下电的时候，容易出现打火，且火花大，容易在开关出发生烧蚀现象，存在很大的安全隐患，无法保证调试人员的安全。

因此，亟需要一种高压电的开关装置，能够解决上述现有高压开关存在安全隐患的问题，保护试验人员的安全

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

为了解决上述问题，本发明提供了一种高压电的开关装置，包括第一高压电接线端、第二高压电接线端，导电模块和驱动模块；

上述第一高压电接线端和上述第二高压电接线端相互电气隔离；

上述驱动模块耦接上述导电模块，上述驱动模块响应于低压驱动信号驱动导电模块移动至第一位置或第二位置，其中

上述导电模块移动至上述第一位置时，上述导电模块分别与上述第一高压电接线端和上述第二高压电接线端物理接触，上述第一高压电接线端与上述第二高压电接线端之间形成电性连接；

上述导电模块移动至上述第二位置时，上述第一高压电接线端与上述第二高压电接线端之间保持电气隔离状态。

在如上述的开关装置的一实施例中，可选的，上述低压驱动信号为PWM信号。

在如上述的开关装置的一实施例中，可选的，上述PWM信号进一步包括第一信号，上述第一信号的占空比60％，方向为正，频率为10kHz；以及

上述驱动模块响应于上述第一信号驱动上述导电模块移动至上述第一位置。

在如上述的开关装置的一实施例中，可选的，上述PWM信号进一步包括第二信号，上述第二信号的占空比40％，方向为负，频率为10kHz；以及

上述驱动模块响应于上述第二信号驱动上述导电模块移动至上述第二位置。

在如上述的开关装置的一实施例中，可选的，上述驱动模块包括驱动电路和步进电机；其中

上述步进电机耦接上述导电模块，以及

上述驱动电路的输入端用以接收上述PWM信号，上述驱动电路的输出端与上述步进电机相连，以响应于上述PWM信号驱动上述步进电机带动上述导电模块移动至第一位置或第二位置。

在如上述的开关装置的一实施例中，可选的，上述驱动电路的输入端包括第一输入端和第二输入端，其中，

上述第一输入端接收上述PWM信号；以及

上述第二输入端接收外部电源信号，上述驱动电路响应于接收到上述外部电源信号使上述步进电机处于待机状态。

在如上述的开关装置的一实施例中，可选的，上述外部电源信号为低压电信号。

在如上述的开关装置的一实施例中，可选的，上述开关装置设置在绝缘外壳中，上述绝缘外壳耐高压。

在如上述的开关装置的一实施例中，可选的，上述绝缘外壳的材质包括耐高压绝缘陶瓷体。

本发明还提供了一种测试装置，包括高压上下电模块，其中，上述高压上下电模块包含如上述的开关装置的任一实施例。

根据本发明所提供的开关装置和测试装置，能够通过低压电来控制高压电，且能够双向地控制高压电的上电和下电，方便进行被测设备的大批量调试，且保护实验人员的安全。

附图说明

图1示出了根据本发明提供的开关装置下电状态的示意图。

图2示出了根据本发明提供的开关装置上电状态的示意图。

图3示出了根据本发明提供的测试装置的示意图。

附图标记

100 开关装置

110 第一高压电接线端

120 第二高压电接线端

130 导电模块

140 驱动模块

141 驱动电路

142 步进电机

150 绝缘外壳

A1、A2、A3 低压接线端

200 控制模块

210 低压电源

211 低压第一接口

212 低压第二接口

220 PWM控制源

221 PWM第一接口

222 PWM第二接口

300 被测对象

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

注意，在使用到的情况下，标志左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

如前所述，目前现有的开关装置，在辅助试验人员调试电机的过程中，无法避免容易出现打火，且火花大，容易在开关出发生烧蚀现象，存在很大的安全隐患。鉴于此，本发明提供了一种高压电的开关装置，请参考图1，开关装置具体包括第一高压电接线端110、第二高压电接线端120、导电模块130和驱动模块140。

其中，上述的第一高压电接线端110和第二高压电接线端120彼此之间相互电气隔离。本领域技术人员应当知道，上述的第一高压电接线端110和第二高压电接线端120可以为承受高压的铜鼻子。

上述导电模块130的形状可以为圆形薄片，在材质上可以选用铜片，圆形薄片的厚度可以根据实际电气要求设置，例如根据最大耐压或最大电流值等不同电气要求设置。

上述导电模块130耦接在驱动模块140上，跟随着驱动模块140的移动而移动，并且上述导电模块130在驱动模块140的驱动下，可以双向地在第一位置和第二位置之间往复运动。

请参考图1，图1示出了上述导电模块130被驱动到第二位置(下电状态)的示意图，当导电模块130被驱动到第二位置时，上述导电模块130与第一高压电接线端110和第二高压电接线端120之间没有物理接触，从而使得原本电气隔离的第一高压电接线端110与第二高压电接线端120之间仍处于断路的状态。

请一并参考图2，图2示出了上述导电模块130被驱动到第一位置(上电状态)的示意图，当导电模块130被驱动到第一位置时，上述导电模块130能够分别同时与第一高压电接线端110和第二高压电接线端120物理接触，从而使得第一高压电接线端110与第二高压电接线端120之间形成电性连接。上述电性连接使得连接在第一高压电接线端110与第二高压电接线端120之间的电气件被高压导通从而完成高压上电的过程。

如上所述，导电模块130能够在驱动模块140的驱动下双向地在第一位置和第二位置之间往复运动。当导电模块130从第一位置再次回复到第二位置时，使得第一高压电接线端110与第二高压电接线端120之间的连接断开，从而完成高压下电的过程。

在如图1、2所示出的开关装置中，导电模块130被左右驱动以移动到上电位置(第一位置)和下电位置(第二位置)，当导电模块130位于上电位置时，导电模块130同时与第一高压电接线端110和第二高压电接线端120物理接触。当导电模块130位于下电位置时，导电模块130与第一高压电接线端110之间没有物理接触，同时，导电模块130与第二高压电接线端120之间亦物理接触。

本领域技术人员应道知道，上述“左右”驱动的方法并非对本开关装置导电模块130驱动方式的限定，在第一高压电接线端110和第二高压电接线端120如图1、2所示出的上下设置的情况下，导电模块130亦可以被上下驱动，在一实施例中，导电模块130可以被驱动至第一位置(上电状态)，第二位置(下电状态)和第三位置(待上电状态)。在该实施例中，当导电模块130位于第一位置时，导电模块130同时与第一高压电接线端110和第二高压电接线端120物理接触。当导电模块130位于第二位置时，导电模块130与第一高压电接线端110之间没有物理接触，同时，导电模块130与第二高压电接线端120之间亦物理接触。当导电模块130位于第三位置时，导电模块130与第二高压电接线端120之间存在物理接触，导电模块130与第一高压电接线端110之间没有物理接触。

需要注意的是，导电模块的驱动方式可以根据第一高压电接线端、第二高压电接线端和导电模块之间的相对位置关系根据实际需求设计，而并非限制在上述的驱动方式、设置位置等。

在一实施例中，驱动模块140可以包括驱动电路141和步进电机142。如图1、2中所示出的，步进电机142与导电模块130耦接，同时步进电机142与驱动电路141连接，以响应于驱动电路的控制信号带动导电模块130移动。由于步进电机的控制简单，能够通过简单的结构实现本方案的驱动功能，而不同增加其他辅助机构来实现控制。

本领域技术人员应当知道，上述驱动模块包括驱动电路和步进电机为一优选实施例，但并非是对驱动模块的限定，上述驱动模块还可以为其他形式的驱动机构，而不限于上述的步进电机和驱动电路。

在本发明所提供的开关装置中，驱动模块140响应于外部的低压驱动信号带动导电模块130在第一位置和第二位置之间往复运动。在一实施例中，上述低压驱动信号包括PWM信号。PWM信号即脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation)，其控制简单，通过配置不同的占空比、频率、接入方向等，能够实现对导电模块130运动的多种控制。

在上述驱动模块140包括驱动电路141和步进电机142的实施例中，上述驱动电路141还包括接收外部电源信号。驱动电路141在接收到外部电源信号后使步进电机142处于待机状态，以使得驱动模块能够随时响应于外部低压驱动信号而驱动导电模块运动。

上述低压驱动信号、外部电源信号均可以通过低压接线端A1、A2、A3接入驱动模块140。

在一实施例中，上述低压接线端A1、A2用以接入低压电信号，上述低压电信号可以为+12V的低压电源信号，其中低压接线端A2可以接地GND。在低压接线端A2接地GND的情况下，低压接线端A2、A3可以用以接入低压驱动信号，其中，低压接线端A3可以用以接入PWM信号，低压电信号和低压驱动信号可以通过低压接线端A2共地，通过设置上述PWM信号的方向和占空比可以实现驱动模块的不同运动。

低压接线端A1、A2给开关装置正常供电，使驱动电路处于待机状态。同时低压接线端A2、A3接入低压驱动信号，在此实施例中为PWM信号，当接收到符合特定条件的上电信号时，驱动电路141带动步进电机142使导电模块130运动到第一位置，第一高压电接线端110和第二高压电接线端120通过导电模块130导通。当需要断电时，输入满足特定条件的下电信号，使驱动电路141带动步进电机142使导电模块130运动到第二位置，断开第一高压电接线端110和第二高压电接线端120与导电模块之间的连接。

在一优选的实施例中，上述特定条件的上电信号为方向为正、频率为10kHz、占空比为60％的外部PWM信号，上述特定条件的下电信号为方向为负、频率为10kHz、占空比为40％的外部PWM信号。在上述特定条件的上下电信号的控制下，能够使得步进电机位移相等，速度适宜，从而避免了由于速度过快导致的火花现象，或者避免了由于速度过慢导致的接通或者断开时响应较慢的问题。

本领域技术人员应当知道，上述对于特定条件的上下电信号并非绝对的限定，上述信号的参数选取可以根据步进电机运动的位移和速度而调整。在上述的实施例中，PWM信号的占空比系指一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。PWM信号的方向为正系指PWM信号正向接入，即PWM信号通过低压接线端A3接入。PWM信号的方向为负系指PWM信号反向接入，即PWM信号通过低压接线端A2接入。

请一并参考如图3所示出的本发明提供的测试装置的示意图，图3示出了测试装置中所包含的高压上下电模块和后续被测对象300。其中高压上下电模块进一步包括本发明要求保护的开关装置100以及控制模块200。

控制模块200中包括低压电源210和PWM控制源220，其中低压电源的低压第一接口211输出峰值为+12的低压电，可以与低压接线端A1相连，低压第二接口212接地，可以与低压接线端A2相连。PWM控制源220的PWM第一接口221和PWM第二接口222与低压接线端A2、A3相连，且其连接关系决定了PWM信号方向的正负。

更进一步的，请参考图1，本发明所提供的开关装置设置在耐高压的绝缘外壳150中。并且进一步做好绝缘保护，即绝缘外壳需要经过耐高压测试，以及绝缘检测、寿命测试等多重安全可靠性测试，以确保上述开关装置能够有效绝缘，保证开关装置的使用安全性。在一实施例中，上述绝缘外壳的材质为绝缘陶瓷体，本领域技术人员应当知道，上述对于绝缘外壳材质的举例并非对其的限定，绝缘外壳的材质还可以采用现有或将有的其他绝缘性能优异的绝缘材质。

根据本发明所提供的开关装置及包含其的测试装置，通过低压驱动信号的驱动，能够避免测试人员与高压电的直接接触，增加了安全保障，同时，通过低压驱动信号的精确控制，能够使得高压电的上电和下电调试均在理想时序之下进行，相对于普通高压开关，更加灵活可靠。

本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (10)

1.一种高压电的开关装置，其特征在于，包括第一高压电接线端、第二高压电接线端，导电模块和驱动模块；

所述第一高压电接线端和所述第二高压电接线端相互电气隔离；

所述驱动模块耦接所述导电模块，所述驱动模块响应于低压驱动信号驱动导电模块移动至第一位置或第二位置，其中

所述导电模块移动至所述第一位置时，所述导电模块分别与所述第一高压电接线端和所述第二高压电接线端物理接触，所述第一高压电接线端与所述第二高压电接线端之间形成电性连接；

所述导电模块移动至所述第二位置时，所述第一高压电接线端与所述第二高压电接线端之间保持电气隔离状态。

2.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述低压驱动信号为PWM信号。

3.如权利要求2所述的开关装置，其特征在于，所述PWM信号进一步包括第一信号，所述第一信号的占空比60％，方向为正，频率为10kHz；以及

所述驱动模块响应于所述第一信号驱动所述导电模块移动至所述第一位置。

4.如权利要求3所述的开关装置，其特征在于，所述PWM信号进一步包括第二信号，所述第二信号的占空比40％，方向为负，频率为10kHz；以及

所述驱动模块响应于所述第二信号驱动所述导电模块移动至所述第二位置。

5.如权利要求2所述的开关装置，其特征在于，所述驱动模块包括驱动电路和步进电机；其中

所述步进电机耦接所述导电模块，以及

所述驱动电路的输入端用以接收所述PWM信号，所述驱动电路的输出端与所述步进电机相连，以响应于所述PWM信号驱动所述步进电机带动所述导电模块移动至第一位置或第二位置。

6.如权利要求5所述的开关装置，其特征在于，所述驱动电路的输入端包括第一输入端和第二输入端，其中，

所述第一输入端接收所述PWM信号；以及

所述第二输入端接收外部电源信号，所述驱动电路响应于接收到所述外部电源信号使所述步进电机处于待机状态。

7.如权利要求6所述的开关装置，其特征在于，所述外部电源信号为低压电信号。

8.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述开关装置设置在绝缘外壳中，所述绝缘外壳耐高压。

9.如权利要求8所述的开关装置，其特征在于，所述绝缘外壳的材质包括耐高压绝缘陶瓷体。

10.一种测试装置，包括高压上下电模块，其特征在于，所述高压上下电模块包含如权利要求1-9中任一项所述的开关装置。