CN114002511A - 一种电驱动特种车辆分布电容测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于特种车辆综合电力系统高压安全保护技术领域，具体涉及一种电驱动特种车辆分布电容测试装置，包括：精密电流源、基准电压源、电子开关、电压比较器、电子开关控制单元、单片机；所述装置通过切换电子开关，使基准电压源对分布电容充电，并通过精密电流源对分布电容进行放电，通过单片机记录分布电容放电时间，由此根据电容计算公式得出分布电容容值。该电路实现电驱动特种车辆分布电容检测功能，能测量车辆分布电容值，为车上绝缘检测装置施加绝缘检测激励电压时长提供依据。同时有效评估车辆由与分布电容造成的漏电潜回路，减少人员触电风险，有效保证车上人员和设备的安全。

Description

一种电驱动特种车辆分布电容测试装置
技术领域
本发明属于特种车辆综合电力系统高压安全保护技术领域，具体涉及一种电驱动特种车辆分布电容测试装置。
背景技术
随着车辆动力电池技术、电力做动技术、车载大功率发电技术的蓬勃发展，电驱动特种车辆被广泛应用于社会生产生活的各个领域。但区别于传统车辆，电驱动车辆内部用电设备主要以电机驱动设备为主，主要控制方式为高频PWM斩波控制方式。这样造成车辆内部电磁环境复杂，为了提高设备抗电磁干扰能力，通常用电设备内部高压母线对外壳之间会加装Y电容用于滤除高压母线上的电磁干扰信号。同时车上用电设备高压母线对车体之间会存在不同大小的分布电容。
为了车辆运行过程中人员用电安全，避免车上人员触电。通常，在车上会设有绝缘检测装置，用于检测高压母线对车体的绝缘阻值。当绝缘阻值较小时，会发出绝缘报警信号。
但车上分布电容或Y电容如果太大，会对绝缘电阻检测精确性造成一定影响，有可能出现误报警或不报警现象。同时，在单母线对壳体绝缘下降时，会通过分布电容或Y电容形成漏电回路，存在潜在触电风险。
因此有必要对车上电网Y电容和分布电容进行测算。以此为依据调整绝缘检测装置测试时间，保证车辆绝缘检测精度；同时评估车上潜在漏电回路。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种电驱动特种车辆分布电容测试装置，用于实现电驱动特种车辆Y电容、分布电容检测功能，能够为车辆绝缘检测测量时间提供依据，并发现车上漏电潜回路，减小人员触电风险。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种电驱动特种车辆分布电容测试装置，所述电驱动特种车辆分布电容测试装置包括：精密电流源Io、基准电压源Us、电子开关K1、电子开关K2、电压比较器P、电子开关控制单元、单片机；
所述装置通过切换电子开关K1和电子开关K2，使基准电压源Us对分布电容C充电，并通过精密电流源Io对分布电容C进行放电，通过单片机记录分布电容C放电时间，由此运用单片机根据电容计算公式得出分布电容容值。
其中，所述装置中，分布电容C与精密恒流源Io两端连接，通过与电子开关K2串联构成闭合回路，电子开关K2用于控制分布电容C与精密电流源Io通断；基准电压源Us通过电子开关K1与分布电容C并联；同时分布电容C的两端分别接电压比较器P的输入端。
其中，所述装置进行分布电容测试时，当电子开关K1闭合时，基准电压源Us给分布电容C充电，将电容电量充满至与基准电压相等；
然后断开电子开关K1，使基准电压源Us与分布电容C断开；
同时接通电子开关K2，使分布电容C与精密电流源Io接通；
分布电容C在精密电流源Io的作用下放电。
其中，所述单片机内部设有计数器。
其中，所述单片机通过IO信号控制电子开关K1、电子开关K2切换，并通过IO口采集电压比较器P的输出信号，通过内部计数器记录电容放电时间，并根据采集数据运行公式计算出分布电容值。
其中，所述分布电容C在精密电流源Io的作用下放电的过程中，单片机内部计数器开始工作；
当精密电流源Io对分布电容C放电至0V时，电压比较器P输出值变化，单片机内部计数器结束计数；
计数器的计数值与分布电容C放电时间成正比。
其中，计数脉冲与放电时间关系为：
Figure BDA0003358044880000031
其中，Us为基准电压源电压值；
c为分布电容C容值；
Io为精密电流源恒定电流值；
Uc为计数脉冲；
t为放电时间。
其中，如果Uc＝0，则有：
Figure BDA0003358044880000032
其中，N为单片机计数器读数；Tc为单片机计数脉冲周期。
其中，根据所述公式(2)，可获知在Us与Io为定值时，c与N成正比；因此，通过单片机计数器读数，计算公式(2)，可以得到分布电容值。
其中，所述装置适用于混合电驱动特种车辆，用于随车测量车辆用电设备的分布电容和Y电容，为车辆绝缘检测装置施加测量时间提供依据，以提高绝缘电阻测量准确性，减小人员触电风险。
(三)有益效果
本发明提供一种电驱动特种车辆分布电容测试装置，采用精密恒流源、电子开关、电压比较器、单片机等器件构成。该电路用于实现电驱动特种车辆Y电容、分布电容检测功能，能够较为精确的测量车辆分布电容值，为车上绝缘检测装置施加绝缘检测激励电压时长提供依据。同时有效评估车辆由与分布电容造成的漏电潜回路，减少人员触电风险，有效保证车上人员和设备的安全。该电路的高压配电装置已经在试验台架进行了多次验证，电容测量值精度较高。
附图说明
图1为本发明技术方案原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电驱动特种车辆分布电容测试装置，所述电驱动特种车辆分布电容测试装置包括：精密电流源Io、基准电压源Us、电子开关K1、电子开关K2、电压比较器P、电子开关控制单元、单片机；
所述装置通过切换电子开关K1和电子开关K2，使基准电压源Us对分布电容C充电，并通过精密电流源Io对分布电容C进行放电，通过单片机记录分布电容C放电时间，由此运用单片机根据电容计算公式得出分布电容容值。
其中，如图1所示，所述装置中，分布电容C与精密恒流源Io两端连接，通过与电子开关K2串联构成闭合回路，电子开关K2用于控制分布电容C与精密电流源Io通断；基准电压源Us通过电子开关K1与分布电容C并联；同时分布电容C的两端分别接电压比较器P的输入端。
其中，所述装置进行分布电容测试时，当电子开关K1闭合时，基准电压源Us给分布电容C充电，将电容电量充满至与基准电压相等；
然后断开电子开关K1，使基准电压源Us与分布电容C断开；
同时接通电子开关K2，使分布电容C与精密电流源Io接通；
分布电容C在精密电流源Io的作用下放电。
其中，所述单片机内部设有计数器。
其中，所述单片机是本装置的控制核心；通过IO信号控制电子开关K1、电子开关K2切换，并通过IO口采集电压比较器P的输出信号，通过内部计数器记录电容放电时间，并根据采集数据运行公式计算出分布电容值。
其中，所述分布电容C在精密电流源Io的作用下放电的过程中，单片机内部计数器开始工作；
当精密电流源Io对分布电容C放电至0V时，电压比较器P输出值变化，单片机内部计数器结束计数；
计数器的计数值与分布电容C放电时间成正比。
其中，计数脉冲与放电时间关系为：
Figure BDA0003358044880000051
其中，Us为基准电压源电压值；
c为分布电容C容值；
Io为精密电流源恒定电流值；
Uc为计数脉冲；
t为放电时间。
其中，如果Uc＝0，则有：
Figure BDA0003358044880000052
其中，N为单片机计数器读数；Tc为单片机计数脉冲周期。
其中，根据所述公式(2)，可获知在Us与Io为定值时，c与N成正比；因此，通过单片机计数器读数，计算公式(2)，可以得到分布电容值。
其中，所述装置适用于混合电驱动特种车辆，用于随车测量车辆用电设备的分布电容和Y电容，为车辆绝缘检测装置施加测量时间提供依据，以提高绝缘电阻测量准确性，减小人员触电风险。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电驱动特种车辆分布电容测试装置，其特征在于，所述电驱动特种车辆分布电容测试装置包括：精密电流源Io、基准电压源Us、电子开关K1、电子开关K2、电压比较器P、电子开关控制单元、单片机；
所述装置通过切换电子开关K1和电子开关K2，使基准电压源Us对分布电容C充电，并通过精密电流源Io对分布电容C进行放电，通过单片机记录分布电容C放电时间，由此运用单片机根据电容计算公式得出分布电容容值。
2.如权利要求1所述的电驱动特种车辆分布电容测试装置，其特征在于，所述装置中，分布电容C与精密恒流源Io两端连接，通过与电子开关K2串联构成闭合回路，电子开关K2用于控制分布电容C与精密电流源Io通断；基准电压源Us通过电子开关K1与分布电容C并联；同时分布电容C的两端分别接电压比较器P的输入端。
3.如权利要求1所述的电驱动特种车辆分布电容测试装置，其特征在于，所述装置进行分布电容测试时，当电子开关K1闭合时，基准电压源Us给分布电容C充电，将电容电量充满至与基准电压相等；
然后断开电子开关K1，使基准电压源Us与分布电容C断开；
同时接通电子开关K2，使分布电容C与精密电流源Io接通；
分布电容C在精密电流源Io的作用下放电。
4.如权利要求3所述的电驱动特种车辆分布电容测试装置，其特征在于，所述单片机内部设有计数器。
5.如权利要求4所述的电驱动特种车辆分布电容测试装置，其特征在于，所述单片机通过IO信号控制电子开关K1、电子开关K2切换，并通过IO口采集电压比较器P的输出信号，通过内部计数器记录电容放电时间，并根据采集数据运行公式计算出分布电容值。
6.如权利要求5所述的电驱动特种车辆分布电容测试装置，其特征在于，所述分布电容C在精密电流源Io的作用下放电的过程中，单片机内部计数器开始工作；
当精密电流源Io对分布电容C放电至0V时，电压比较器P输出值变化，单片机内部计数器结束计数；
计数器的计数值与分布电容C放电时间成正比。
7.如权利要求6所述的电驱动特种车辆分布电容测试装置，其特征在于，计数脉冲与放电时间关系为：
Figure FDA0003358044870000021
其中，Us为基准电压源电压值；
c为分布电容C容值；
Io为精密电流源恒定电流值；
Uc为计数脉冲；
t为放电时间。
8.如权利要求7所述的电驱动特种车辆分布电容测试装置，其特征在于，如果Uc＝0，则有：
Figure FDA0003358044870000022
其中，N为单片机计数器读数；Tc为单片机计数脉冲周期。
9.如权利要求8所述的电驱动特种车辆分布电容测试装置，其特征在于，根据所述公式(2)，可获知在Us与Io为定值时，c与N成正比；因此，通过单片机计数器读数，计算公式(2)，可以得到分布电容值。
10.如权利要求9所述的电驱动特种车辆分布电容测试装置，其特征在于，所述装置适用于混合电驱动特种车辆，用于随车测量车辆用电设备的分布电容和Y电容，为车辆绝缘检测装置施加测量时间提供依据，以提高绝缘电阻测量准确性，减小人员触电风险。
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