CN217879537U - 一种高压仿真电路和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高压仿真电路和系统，该电路中，其FPGA的第一输出端与高压输出模块的输入端相连；高压输出模块的输出端与电压回采显示模块的输入端相连；FPGA的输入端与电压回采显示模块的输出端相连；FPGA的第二输出端与电压回采显示模块的显示端相连；FPGA的通信端与通讯检测模块的通信端相连；FPGA的第三输出端与通讯检测模块的检测端相连；高压输出模块的输出端作为高压仿真电路的输出接口；供电模块、FPGA、高压输出模块、电压回采显示模块和通讯检测模块集成在同一印刷电路板上；也即，各模块通过印刷电路连接，使用安全可靠，同时，通过电压回采显示模块可知高压输出模块中相应的开关器件的真实状态。

Description

一种高压仿真电路和系统

技术领域

本实用新型属于新能源汽车技术领域，更具体的说，尤其涉及一种高压仿真电路和系统。

背景技术

随着新能源电动汽车的快速发展，动力电池BMS功能的发展也越来越完善，有关其高压部分在HIL(Hardware-In-the-Loop，硬件在环)中的仿真测试也逐渐成为基本需求。

而现有的高压仿真方案主要是采用单独的高压输出模块，以及单独的高压直流接触器或高压模拟开关模块，外部通过线束的方式将两者进行连接，以达到对新能源汽车高压部分的模拟仿真。

现有的高压输出模块需要搭配真实高压接触器或高压模拟开关，以达到对电动汽车高压系统的模拟，所以该高压输出模块各物理模块之间通过线束连接，存在连接可靠以及用电安全隐患的风险、工作过程中测试系统无法判断高压接触器或模拟开关真实状态，无诊断机制、工作过程中高压接触器或模拟开关后端真实输出电压无可视化实时显示，不便于测试过程中调试。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种高压仿真电路和系统，用于实现各模块通过印刷电路连接，使用安全可靠，同时，通过电压回采显示模块可知高压输出模块中相应的开关器件的真实状态，且可以可视化实时显示真实输出电压，便于测试过程中调试。

本申请第一方面公开了一种高压仿真电路，包括：供电模块、FPGA、高压输出模块、电压回采显示模块和通讯检测模块；

所述供电模块分别为所述FPGA、所述高压输出模块、所述电压回采显示模块和所述通讯检测模块供电；

所述FPGA的第一输出端与所述高压输出模块的输入端相连；

所述高压输出模块的输出端与所述电压回采显示模块的输入端相连；

所述FPGA的输入端与所述电压回采显示模块的输出端相连；

所述FPGA的第二输出端与所述电压回采显示模块的显示端相连；

所述FPGA的通信端与所述通讯检测模块的通信端相连；

所述FPGA的第三输出端与所述通讯检测模块的检测端相连；

所述高压输出模块的输出端作为所述高压仿真电路的输出接口；

所述供电模块、所述FPGA、所述高压输出模块、所述电压回采显示模块和所述通讯检测模块集成在同一印刷电路板上。

可选的，在上述高压仿真电路中，所述高压输出模块包括：多路可控高压输出通路；

各路所述可控高压输出通路的输入端作为所述高压输出模块的输入端；

各路所述可控高压输出通路的输出端作为所述高压输出模块的输出端。

可选的，在上述高压仿真电路中，所述可控高压输出通路，包括：第一数字隔离芯片、高压模块、高压继电器模块；

所述第一数字隔离芯片的输入端作为所述可控高压输出通路的输入端；

所述第一数字隔离芯片的输出端与所述高压模块的输入端相连；

所述高压模块的输出端与所述高压继电器模块的输入端相连；

所述高压继电器模块的输出端作为所述可控高压输出通路的输出端。

可选的，在上述高压仿真电路中，所述高压输出模块，还包括：继电器控制模块和继电器状态显示模块；

所述继电器控制模块的输入端和所述继电器状态显示模块的输入端均与所述FPGA相连；

所述继电器控制模块的输出端与各个所述高压继电器模块的控制端相连。

可选的，在上述高压仿真电路中，所述高压模块，包括：数模转换器、第一运算放大器、DC/DC变换器；

所述数模转换器的输入端作为所述高压模块的输入端；

所述数模转换器的输出端与所述第一运算放大器的输入端相连；

所述第一运算放大器的输出端与所述DC/DC变换器的输入端相连；

所述DC/DC变换器的输出端作为所述高压模块的输出端。

可选的，在上述高压仿真电路中，所述高压继电器模块包括：至少两个继电器；

至少一个所述继电器设置于所述可控高压输出通路的正极支路上；

至少一个所述继电器设置于所述可控高压输出通路的负极支路上。

可选的，在上述高压仿真电路中，所述供电模块，包括：高压供电模块、低压供电模块和FPGA供电模块；

所述高压供电模块用于为所述高压仿真电路中的高压器件供电；

所述低压供电模块用于为所述高压仿真电路中的低压器件供电；

所述FPGA供电模块用于为所述FPGA供电；

其中，所述高压器件为工作电压高于第一阈值的器件，所述低压器件为工作电压低于第二阈值的器件。

可选的，在上述高压仿真电路中，所述电压回采显示模块，包括：N个采样单元、多路复用器、第二运算放大器、模数转换器、第二数字隔离芯片、数码管驱动电路和数码管；N为所述可控高压输出通路的数量；

N个所述采样单元与N个所述可控高压输出通路一一对应，且各个所述采样单元的输入端与各自对应的所述可控高压输出通路的输出端相连；

各个所述采样单元的输出端均与所述多路复用器的输入端相连；

所述多路复用器的输出端与所述第二运算放大器的输入端相连；

所述第二运算放大器的输出端与所述模数转换器的输入端相连；

所述模数转换器的输出端与所述第二数字隔离芯片的输入端相连；

所述第二数字隔离芯片的输出端作为所述电压回采显示模块的输出端；

所述数码管驱动电路的输入端作为所述电压回采显示模块的显示端；

所述数码管驱动电路的输出端与所述数码管相连。

可选的，在上述高压仿真电路中，所述通讯检测模块，包括：电平转换器、PI&PO模块、I/O接口、信号中继器、PCIE接口；

所述电平转换器的输入端作为所述通讯检测模块的检测端；

所述电平转换器的输出端与所述PI&PO模块的输入端相连；

所述PI&PO模块的输出端与所述I/O接口相连；

所述信号中继器的一端作为所述通讯检测模块的通信端；

所述信号中继器的另一端连接所述PCIE接口。

本申请第二方面公开了一种高压仿真系统，包括：被测对象、绝缘检测模块、HIL测试系统和如本申请第一方面任一项所述的高压仿真电路；

所述高压仿真电路的输出接口与所述被测对象中的BMS相连；

所述高压仿真电路的I/O接口与所述绝缘检测模块相连；

所述高压仿真电路的PCIE接口与所述HIL测试系统中的实时处理系统相连。

从上述技术方案可知，本实用新型提供的一种高压仿真电路，其FPGA的第一输出端与高压输出模块的输入端相连；高压输出模块的输出端与电压回采显示模块的输入端相连；FPGA的输入端与电压回采显示模块的输出端相连；FPGA的第二输出端与电压回采显示模块的显示端相连；FPGA的通信端与通讯检测模块的通信端相连；FPGA的第三输出端与通讯检测模块的检测端相连；高压输出模块的输出端作为高压仿真电路的输出接口；供电模块、FPGA、高压输出模块、电压回采显示模块和通讯检测模块集成在同一印刷电路板上；也即，各模块通过印刷电路连接，使用安全可靠，同时，通过电压回采显示模块可知高压输出模块中相应的开关器件的真实状态，且可以可视化实时显示真实输出电压，便于测试过程中调试。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种高压仿真电路的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种高压仿真电路中高压输出模块的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种高压仿真电路中供电模块的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种高压仿真电路中电压回采显示模块的示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种高压仿真电路中通讯检测模块的示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种高压仿真电路中电平转换器和PI&PO模块的示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种高压仿真系统的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请实施例提供了一种高压仿真电路，用于解决现有技术中高压输出模块各物理模块之间通过线束连接，存在连接可靠以及用电安全隐患的风险、工作过程中测试系统无法判断高压接触器或模拟开关真实状态，无诊断机制、工作过程中高压接触器或模拟开关后端真实输出电压无可视化实时显示，不便于测试过程中调试的问题。

参见图1，该高压仿真电路，包括：供电模块、FPGA、高压输出模块、电压回采显示模块和通讯检测模块。

供电模块分别为FPGA、高压输出模块、电压回采显示模块和通讯检测模块供电。

需要说明的是，该供电模块可以有多个输出端，分别输出不同的电压，进而满足不同模块的用电需求。也即，供电模块的多个输出端分别与FPGA、高压输出模块、电压回采显示模块和通讯检测模块对应相连，以满足FPGA、高压输出模块、电压回采显示模块和通讯检测模块的用电需求。

FPGA的第一输出端与高压输出模块的输入端相连。

也就是说，该FPGA可以是通过自身的第一输出端来控制高压输出模块输出的电压；也即，该高压仿真电路具备高压仿真功能，可以模拟电动汽车高压系统各路高压输出。

高压输出模块的输出端作为高压仿真电路的输出接口，也即，该高压仿真电路可以模拟电动汽车高压系统各路高压输出。高压仿真电路的输出接口又作为该仿真电路的高压接口。

高压输出模块的输出端与电压回采显示模块的输入端相连。

FPGA的输入端与电压回采显示模块的输出端相连。

FPGA的第二输出端与电压回采显示模块的显示端相连。

该电压回采显示模块，用于采集该高压输出模块的输出电压，并将采集到的高压输出模块的输出电压传递到FPGA中；该FPGA接收到高压输出模块的输出电压之后，控制该电压回采显示模块显示该高压输出模块的输出电压。也就是说，该高压仿真电路具备电压显示功能，也即，具备电压输出回采功能，实时显示各可控高压输出通路输出的电压值。

通过电压回采显示模块对高压输出模块的输出电压进行回采，进而辅助判断高压输出模块的真实状态。

FPGA的通信端与通讯检测模块的通信端相连。

也就是说，该通讯检测模块可以将FPGA的数据传输到外部系统，也可以将外部系统的数据传输到该通讯检测模块。也即，该高压仿真电路具备通讯功能。

FPGA的第三输出端与通讯检测模块的检测端相连。

也就是说，该通讯检测模块可以与外部检测系统进行数据交互；也就是说，该高压仿真电路具备检测功能。

该通讯检测模块也可以命名为硬线以及通讯接口模块。此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

供电模块、FPGA、高压输出模块、电压回采显示模块和通讯检测模块集成在同一印刷电路板上。

也即，通过将原分离模块进行整合，将所有功能模块集成到一块印刷电路板上，原分离模块之间的线束连接，通过印刷电路板上的铜皮代替，较普通线束可靠。

需要说明的是，该FPGA还可以接晶振、烧录口、指示灯、闪存、外部E2中的至少一种器件，当然也不仅限于此，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

在本实施例中，FPGA的第一输出端与高压输出模块的输入端相连；高压输出模块的输出端与电压回采显示模块的输入端相连；FPGA的输入端与电压回采显示模块的输出端相连；FPGA的第二输出端与电压回采显示模块的显示端相连；FPGA的通信端与通讯检测模块的通信端相连；FPGA的第三输出端与通讯检测模块的检测端相连；高压输出模块的输出端作为高压仿真电路的输出接口；供电模块、FPGA、高压输出模块、电压回采显示模块和通讯检测模块集成在同一印刷电路板上；也即，各模块通过印刷电路连接，使用安全可靠，同时，通过电压回采显示模块可知高压输出模块中相应的开关器件的真实状态，且可以可视化实时显示真实输出电压，便于测试过程中调试。

在实际应用中，参见图1，高压输出模块包括：多路可控高压输出通路(包括如图1所示的第一数字隔离芯片、高压模块、高压继电器模块)。

各路可控高压输出通路的输入端作为高压输出模块的输入端。

各路可控高压输出通路的输出端作为高压输出模块的输出端。

各路可控高压输出通路的输出电压不同，从而通过不同可控高压输出通路的状态，来实现模拟不同的高压情况，如模拟电动汽车高压系统各路高压输出。

该可控高压输出通路的数量可以是5路，也即该高压仿真电路提供5路可控制高压输出，可以仿真5个不同的高压值。

在实际应用中，参见图1，可控高压输出通路，包括：第一数字隔离芯片、高压模块、高压继电器模块。

第一数字隔离芯片的输入端作为可控高压输出通路的输入端；也即，第一数字隔离芯片的输入端与FPGA的第一输出端相连。

第一数字隔离芯片的输出端与高压模块的输入端相连。

高压模块的输出端与高压继电器模块的输入端相连。

高压继电器模块的输出端作为可控高压输出通路的输出端。

需要说明的是，各路可控高压输出通路之间可以共用一个第一数字隔离芯片，也可以是分别对应各自的第一数字隔离芯片，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

在本实施例中，可控高压输出通路集成高压模块以及高压继电器模块，两者通过印刷电路连接，使用安全可靠。

在实际应用中，参见图1，高压输出模块还包括：继电器控制模块和继电器状态显示模块。

继电器控制模块的输入端和继电器状态显示模块的输入端均与FPGA相连。

继电器控制模块的输出端与各个高压继电器模块的控制端相连。

也就是说，该FPGA通过继电器控制模块来实现控制高压继电器模块的工作状态。

具体的，FPGA下发相应指令至该继电器控制模块，该继电器控制模块控制相应的高压继电器模块的工作状态，以实现控制相应的可控高压输出通路的工作状态。

在实际应用中，参见图2，高压模块，包括：数模转换器、第一运算放大器、DC/DC变换器。

数模转换器的输入端作为高压模块的输入端。

数模转换器的输出端与第一运算放大器的输入端相连。

需要说明的是，该数模转换器用于将数字信号转化为模拟信号。

也就是说，该数模转换器接收通过第一数字隔离芯片的FPGA的数字信号，然后该数模转换器将数字信号转化为模拟信号，并将该模拟信号传递至第一运算放大器。

该第一数字隔离芯片可以是型号为ADuM1301ARWZ的芯片，当然也不排除其他型号的芯片，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

第一运算放大器的输出端与DC/DC变换器的输入端相连。

DC/DC变换器的输出端作为高压模块的输出端。

也就是说，第一运算放大器对该模拟信号进行处理之后，传输至该DC/DC变换器，该DC/DC变换器接着进行升压处理，得到相应的高压值。

需要说明的是，该DC/DC变换器可以为直流升压电路，其具体结构此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在申请的保护范围内。

在实际应用中，参见图4，高压继电器模块包括：至少两个继电器。

至少一个继电器设置于可控高压输出通路的正极支路上；具体的，以一个继电器为例，该继电器的一端与该高压继电器模块的输入端正极相连，该继电器的另一端与该高压继电器模块的输出端正极相连。该正极支路上设置多个继电器时，各个继电器串联连接。

至少一个继电器设置于可控高压输出通路的负极支路上。具体的，以一个继电器为例，该继电器的一端与该高压继电器模块的输入端负极相连，该继电器的另一端与该高压继电器模块的输出端负极相连。该负极支路上设置多个继电器时，各个继电器串联连接。

需要说明的是，可以实时判断内部继电器状态，并通过外部指示灯指示。

具体的，FPGA收到上位机发出的某一可控高压输出通路的输出电压指令后，控制该可控高压输出通路中数模转换器产生一定的电压，该电压值经过信号调理放大后，控制同一可控高压输出通路中的DC/DC变换器输出相对应的高压。同时，FPGA通过控制相对应可控高压输出通路中的继电器闭合，使得相对应输出接口输出高压。继电器闭合时，相应继电器状态指示灯点亮。

以5路可控高压输出通路为例，该高压输出模块最多可以同时输出5路高压。FPGA数字控制信号经过数字隔离后，通过16位数模转换器转化为模拟信号，再经过第一运算放大器后输出0～10V电压，控制DC/DC变换器输出对应高压。同时，FPGA通过继电器控制模块控制对应通道继电器闭合，使得对应输出接口输出对应高压，进而输入到被测对象的BMS控制器上。与此同时，FPGA发出继电器控制信号后，同时驱动相对应继电器指示灯点亮，以此提供继电器状态。

在本实施例中，可同时输出5路高压，且各可控高压输出通路间相互隔离；高压仿真电路的外壳具有高压继电器状态指示灯，用于判断继电器状态；每回路高压输出均配备数码管，输出电压可实时显示；高压仿真电路的主控芯片采用FPGA，电压更新速率可达250ksps；高压仿真电路体积小，可装配至1U标准插箱中。

在实际应用中，参见图1，供电模块，包括：高压供电模块、低压供电模块和FPGA供电模块。

高压供电模块用于为所述高压仿真电路中的高压器件供电。

低压供电模块用于为所述高压仿真电路中的低压器件供电。

FPGA供电模块用于为FPGA供电。

其中，高压器件为工作电压高于第一阈值的器件，具体的该高压器件可以是内部使用定制模块，如采用东文高压模块DW-P102-10F70。

低压器件为工作电压低于第二阈值的器件。

需要说明的是该第一阈值可以是24V，该第二阈值可以是5V，当然，第一阈值和第二阈值可以分别取其他数值，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

也即，供电模块主要分为FPGA供电、高压器件供电以及低压器件三部分。其中，高压供电模块与低压供电模块之间供电在拓扑上完全隔离。

需要说明的是，该低压器件主要包括：通信模块、数码管、继电器等；该高压供电主要为高压模块等。

该供电模块还包括：供电输入模块和供电接口。

具体的，供电模块的框图如图3所示，外部电源通过外部供电接口为高压输出模块提供+24V和+5V供电。其中，FPGA、数码管供电由+24V通过两级DC/DC变换器后分别获得。而高压电路部分供电以及其参考电源则是由+24V经过隔离DC/DC变换器以及LDO模块后提供，此部分保证高压模块内部高低压供电回路之间处于隔离状态。内部继电器线圈供电则是通过供电接口直接从外部电源获得。

在实际应用中，参见图4，电压回采显示模块，包括：N个采样单元、多路复用器、第二运算放大器、模数转换器、第二数字隔离芯片)、数码管驱动电路和数码管。

需要说明的是，可以将N个采样单元、多路复用器、第二运算放大器和模数转换器组成高压采样模块。

该第二数字隔离芯片可以是型号为ADuM1301ARWZ的芯片，当然也不排除其他型号的芯片，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

其中，N为可控高压输出通路的数量。

N个采样单元与N个可控高压输出通路一一对应，并各个采样单元的输入端与各自对应的可控高压输出通路的输出端相连。

各个采样单元的输出端均与多路复用器的输入端相连。

该多路复用器可以通过提供不同的控制信号，来选择多路输入信号的某一路进行输出，其中控制器信号和输入信号一一对应，确保某一时刻输出唯一性。能从多个模拟或数字输入信号中选择某个信号并将其转发，将不同的被选信号输出到同一个输出线路中。

多路复用器的输出端与第二运算放大器的输入端相连。

第二运算放大器的输出端与模数转换器的输入端相连。

模数转换器的输出端与第二数字隔离芯片的输入端相连。

第二数字隔离芯片的输出端作为电压回采显示模块的输出端。

也就是说，各个采样单元分别采集相应可控高压输出通路的输出电压，并将采集到的电压值，传输至多路复用器；该多路复用器选择相应的电压值并转发至第二运算放大器，该第二运算放大器进行放大处理后传输至模数转换器，该模数转换器将模拟信号转换为数字信号后，将数字信号通过第二数字隔离芯片传输至FPGA。

N个采样单元、多路复用器、第二运算放大器、模数转换器、第二数字隔离芯片构成检测回路。

也即，高压输出模块输出电压后，FPGA通过检测回路检测当前可控高压输出通路的输出电压大小，同时控制相对应可控高压输出通路的数码管驱动芯片，使数码管显示相对应电压值。

数码管驱动电路的输入端作为电压回采显示模块的显示端。

数码管驱动电路的输出端与数码管相连。

也就是说，该数码管驱动电路的输入端接收该FPGA输出的显示电压指令，然后数码管显示该电压值。

也即，该高压仿真电路的输出接口输出高压后，该可控高压输出通路输出电压经过采样电路分压电阻串进行分压采样，然后通过调理放大后，经ADC芯片将模拟信号转换为数字信号，然后经过数字隔离后，发送给FPGA。FPGA根据收到数字信号转换为真实电压，然后驱动数码管驱动电路，使对应可控高压输出通路数码管显示实际输出电压值。

在实际应用中，参见图5，通讯检测模块，包括：电平转换器、PI&PO模块、I/O接口(包括如图5所示PO和PI)、信号中继器、PCIE接口。

电平转换器的输入端作为通讯检测模块的检测端。

电平转换器的输出端与PI&PO模块的输入端相连。

该电平转换器用于对接收到的信号进行电平转换。其具体转换过程，此处不再一一赘述，详情参见相关现有技术即可，均在本申请的保护范围内。

PI&PO模块的输出端与I/O接口相连。

PI&PO模块用于采集和产生PWM波形频率占空比等信息。

信号中继器的一端作为通讯检测模块的通信端。

信号中继器的另一端连接PCIE接口。

需要说明的是，该信号中继器主要用于通过对高速信号进行调整和矫正频率损耗，复原并增强高速信号。

具体的，该信号中继器可以选用型号例如DS160PR410的芯片；当然，不仅限于上述示例，具体选型此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

也就是说，高压仿真电路采用PCIE接口通过同步串行方式进行数据收发，同时提供1路数字输入以及1路数字输出接口，用于搭配外部绝缘电阻检测模块对系统的绝缘电阻进行检测。

该高压输出模块对外采用PCIE接口实现对外通讯，内部配备专用信号中继器实现信号中继，保证通讯过程中可靠性。

同时，该高压输出模块还专门配备了1路数字输出通路，1路数字输入通路，分别用于对外驱动以及外部信号的检测。典型应用为配合绝缘检测模块，用于使能检测模块，同时判断此时系统绝缘检测值。

参见图6，其示出了电平转换器和PI&PO模块的结构示意图。

电平转换器包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、电阻R2和电阻R3。

PI&PO模块包括电阻R1、电阻R4、稳压管D1和稳压管D2。

开关管Q1的一端连接电源VCC，开关管Q1的另一端与电阻R1的一端相连；开关管Q1的控制端通过电阻R2与开关管Q2的一端相连；开关管Q2的另一端接地；开关管Q2的控制端接收FPGA的信号，开关管Q3的一端通过电阻R3连接电源VCC，开关管Q3与电阻R3之间的连接点连接FPGA的相应输入端；开关管Q3的另一端接地；开关管Q3的控制端连接电阻R4的一端；电阻R1的另一端连接PO接口；电阻R4的另一端连接PI接口。

在电阻R1与PO接口之间的连接点与地之间设置有稳压管D1；在电阻R4与PI接口之间的连接点与地之间设置有稳压管D2。

其中，稳压管主要用作端口的浪涌保护。

电平转换器用于对输入或输出电压进行电平转换；具体的，对于电平转换器中的PO部分来说，也即开关管Q1、电阻R2和开关管Q2的组成部分；其主要用于将FPGA的信号经过放大后输出；对于电平转换器中的PI部分来说，也即电阻R3和开关管Q3的组成部分，则是将输入的信号调理至电源VCC然后输入到FPGA中。

本申请另一实施例提供了一种高压仿真系统。

参见图7，该高压仿真系统，包括：被测对象、绝缘检测模块、HIL测试系统和高压仿真电路。

高压仿真电路的输出接口与被测对象中的BMS相连。

高压仿真电路的I/O接口与绝缘检测模块相连。

高压仿真电路的PCIE接口与HIL测试系统中的实时处理系统相连。

具体的，高压仿真电路的输出接口和被测BMS控制器相连，用来模拟BMS需要的动力电池电压，预充过程电压以及真实高压接触器后端电压等。PCIE通讯接口与HIL测试系统中的实时处理系统(下位机)相连，用于完成指令的接收，控制高压模块输出对应电压值。数字输出以及输入接口则与外部绝缘检测模块相连，用于绝缘检测模块的使能与系统实时绝缘阻值的计算与监测。

自动化测试过程中，BMS通过总线将某通道高压需求发送给下位机，然后下位机通过PCIE接口将指令发送给高压仿真电路，高压仿真电路收到该通道的高压输出指令后，首先控制相对应高压模块输出高压，然后控制对应通道正负继电器闭合，使得自身的接口输出对应电压值，以此满足BMS控制器高压需求。继电器闭合同时，FPGA驱动相对应继电器指示灯点亮，以此判断相关继电器状态。至此，高压模块完成高压输出。

高压仿真电路输出端口输出电压后，内部采样回路通过分压采样得到输出电压比例值，该模拟信号通过处理后转换为数字信号发送给FPGA。FPGA则通过内部计算，驱动对应数码管驱动电路，使得对应通道数码管显示真实输出电压值，以此达到输出电压值可视化的目的。

需要说明的是，图7中高压仿真电路的结构仅示出部分结构，并不是完整结构，其具体结构参见上述实施例提供的高压仿真电路，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。其中个，HV1+、HV1-、HV5+、HV5-为相应节点的电压；V为采样单元。PO、PI、BAT-、BAT+、Precharge+、Precharge-均为相应接口。

该高压仿真电路的具体结构和原理，此处不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

在本实施例中，各通道输出电压可实现上位机模型控制，满足自动化测试需求。

本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高压仿真电路，其特征在于，包括：供电模块、FPGA、高压输出模块、电压回采显示模块和通讯检测模块；

所述供电模块分别为所述FPGA、所述高压输出模块、所述电压回采显示模块和所述通讯检测模块供电；

所述FPGA的第一输出端与所述高压输出模块的输入端相连；

所述高压输出模块的输出端与所述电压回采显示模块的输入端相连；

所述FPGA的输入端与所述电压回采显示模块的输出端相连；

所述FPGA的第二输出端与所述电压回采显示模块的显示端相连；

所述FPGA的通信端与所述通讯检测模块的通信端相连；

所述FPGA的第三输出端与所述通讯检测模块的检测端相连；

所述高压输出模块的输出端作为所述高压仿真电路的输出接口；

所述供电模块、所述FPGA、所述高压输出模块、所述电压回采显示模块和所述通讯检测模块集成在同一印刷电路板上。

2.根据权利要求1所述的高压仿真电路，其特征在于，所述高压输出模块包括：多路可控高压输出通路；

各路所述可控高压输出通路的输入端作为所述高压输出模块的输入端；

各路所述可控高压输出通路的输出端作为所述高压输出模块的输出端。

3.根据权利要求2所述的高压仿真电路，其特征在于，所述可控高压输出通路，包括：第一数字隔离芯片、高压模块、高压继电器模块；

所述第一数字隔离芯片的输入端作为所述可控高压输出通路的输入端；

所述第一数字隔离芯片的输出端与所述高压模块的输入端相连；

所述高压模块的输出端与所述高压继电器模块的输入端相连；

所述高压继电器模块的输出端作为所述可控高压输出通路的输出端。

4.根据权利要求3所述的高压仿真电路，其特征在于，所述高压输出模块，还包括：继电器控制模块和继电器状态显示模块；

所述继电器控制模块的输入端和所述继电器状态显示模块的输入端均与所述FPGA相连；

所述继电器控制模块的输出端与各个所述高压继电器模块的控制端相连。

5.根据权利要求3所述的高压仿真电路，其特征在于，所述高压模块，包括：数模转换器、第一运算放大器、DC/DC变换器；

所述数模转换器的输入端作为所述高压模块的输入端；

所述数模转换器的输出端与所述第一运算放大器的输入端相连；

所述第一运算放大器的输出端与所述DC/DC变换器的输入端相连；

所述DC/DC变换器的输出端作为所述高压模块的输出端。

6.根据权利要求3所述的高压仿真电路，其特征在于，所述高压继电器模块包括：至少两个继电器；

至少一个所述继电器设置于所述可控高压输出通路的正极支路上；

至少一个所述继电器设置于所述可控高压输出通路的负极支路上。

7.根据权利要求1所述的高压仿真电路，其特征在于，所述供电模块，包括：高压供电模块、低压供电模块和FPGA供电模块；

所述高压供电模块用于为所述高压仿真电路中的高压器件供电；

所述低压供电模块用于为所述高压仿真电路中的低压器件供电；

所述FPGA供电模块用于为所述FPGA供电；

其中，所述高压器件为工作电压高于第一阈值的器件，所述低压器件为工作电压低于第二阈值的器件。

8.根据权利要求2所述的高压仿真电路，其特征在于，所述电压回采显示模块，包括：N个采样单元、多路复用器、第二运算放大器、模数转换器、第二数字隔离芯片、数码管驱动电路和数码管；N为所述可控高压输出通路的数量；

N个所述采样单元与N个所述可控高压输出通路一一对应，且各个所述采样单元的输入端与各自对应的所述可控高压输出通路的输出端相连；

各个所述采样单元的输出端均与所述多路复用器的输入端相连；

所述多路复用器的输出端与所述第二运算放大器的输入端相连；

所述第二运算放大器的输出端与所述模数转换器的输入端相连；

所述模数转换器的输出端与所述第二数字隔离芯片的输入端相连；

所述第二数字隔离芯片的输出端作为所述电压回采显示模块的输出端；

所述数码管驱动电路的输入端作为所述电压回采显示模块的显示端；

所述数码管驱动电路的输出端与所述数码管相连。

9.根据权利要求1所述的高压仿真电路，其特征在于，所述通讯检测模块，包括：电平转换器、PI&PO模块、I/O接口、信号中继器、PCIE接口；

所述电平转换器的输入端作为所述通讯检测模块的检测端；

所述电平转换器的输出端与所述PI&PO模块的输入端相连；

所述PI&PO模块的输出端与所述I/O接口相连；

所述信号中继器的一端作为所述通讯检测模块的通信端；

所述信号中继器的另一端连接所述PCIE接口。

10.一种高压仿真系统，其特征在于，包括：被测对象、绝缘检测模块、HIL测试系统和如权利要求1-9任一项所述的高压仿真电路；

所述高压仿真电路的输出接口与所述被测对象中的BMS相连；

所述高压仿真电路的I/O接口与所述绝缘检测模块相连；

所述高压仿真电路的PCIE接口与所述HIL测试系统中的实时处理系统相连。

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