一种电阻调节系统及绝缘故障模拟方法与流程

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电阻调节系统及绝缘故障模拟方法。

背景技术：

随着资源及环境问题日趋严重，电动汽车市场占有量逐年增加。待测对象为电动汽车的动力源，高功率的元器件时均需要高压驱动，如果待测对象出现绝缘问题，会对整个高压回路的用电器造成损害，因此，设计时要有相应的控制策略进行处理，保证用电器和乘车人员的安全。

对于绝缘测试来说，需要验证控制系统是否在高压系统出现绝缘问题时进行保护处理，如果不增加辅助设备，需要对动力系统进行破坏，制造出相应的故障，但是这样成本非常高，不利于零部件的重复使用。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电阻调节系统及绝缘故障模拟方法，以解决现有技术中高压系统绝缘故障的测试的成本较高，不利于零部件重复使用的问题。

本发明实施例提供一种电阻调节系统，所述电阻调节系统的第一端与待测对象的正极端或负极端连接，所述电阻调节系统的第二端与待测对象的接地端连接，且待测对象正极端与接地端之间或负极端与接地端之间形成开路状态，所述电阻调节系统包括：

可调电阻网络，所述可调电阻网络包括多级相串联的子网络，每级子网络包括一单刀双掷开关和一电阻，当前子网络的单刀双掷开关的不动端连接至上一级子网络或第一连接导线，第一动端连接至所述电阻的第一端，第二动端和所述电阻的第二端均连接至下一级子网络的单刀双掷开关的不动端或第二连接导线；以及

与每级子网络的单刀双掷开关连接的控制器，所述单刀双掷开关根据所述控制器的控制指令进行状态切换；

所述电阻调节系统与待测对象之间设置有控制所述电阻调节系统与待测对象连接状态的继电器，且所述继电器与所述控制器连接，根据所述控制器的控制进行状态切换；

其中，待测对象的正极端与接地端之间的开路状态对应于第一电阻，待测对象的负极端与接地端之间的开路状态对应于第二电阻，所述可调电阻网络与所述第一电阻并联，或者所述可调电阻网络与所述第二电阻并联。

优选的，所述当前子网络的单刀双掷开关的第二动端通过第三连接导线连接至所述下一级子网络的单刀双掷开关的不动端或第二连接导线；

所述当前子网络的电阻的第二端直接连接至所述下一级子网络的单刀双掷开关的不动端或第二连接导线。

优选的，所述单刀双掷开关包括控制所述当前子网络的电阻串接于所述可调电阻网络的第一状态以及控制所述当前子网络的电阻短接的第二状态；

在所述第一状态下，所述单刀双掷开关的第一动端与所述当前子网络的电阻的第一端连接，在所述第二状态下，所述单刀双掷开关的第二动端与所述下一级子网络的单刀双掷开关的不动端或第二连接导线连接。

优选的，当所述控制器发送第一控制指令时，所述单刀双掷开关处于第一状态；当所述控制器发送第二控制指令时，所述单刀双掷开关处于第二状态。

优选的，每级子网络所包含的电阻的阻值均不相同，且多级相串联的子网络所包含的电阻的阻值按照预设梯度变化。

优选的，多级相串联的子网络所包含的电阻的阻值为2ⁿ欧姆，其中n为大于或者等于0的整数，且n的取值沿所述第一连接导线至所述第二连接导线的方向依次增大或者减小。

优选的，所述电阻调节系统的第一连接导线连接至待测对象的正极端或负极端，所述电阻调节系统的第二连接导线连接至待测对象的接地端；

所述继电器设置于所述第一连接导线与待测对象之间，或者设置于所述第二连接导线与待测对象之间。

本发明提供一种绝缘故障模拟方法，应用于上述的电阻调节系统，所述方法包括：

在所述继电器处于断开的状态下，通过所述控制器获取携带所需求的所述可调电阻网络的电阻值的调节指令；

根据所述调节指令调节所述可调电阻网络的电阻值；

控制所述继电器切换至闭合状态；

其中，待测对象的正极端与接地端之间的开路状态对应的第一电阻对应于第一阻值，待测对象的负极端与接地端之间的开路状态对应的第二电阻对应于第二阻值，调节后的所述可调电阻网络的电阻值与所述第一阻值的并联值等价于待测对象的正极端与接地端之间的绝缘电阻值，调节后的所述可调电阻网络的电阻值与所述第二阻值的并联值等价于待测对象的负极端与接地端之间的绝缘电阻值。

优选的，所述单刀双掷开关包括控制所述当前子网络的电阻串接于所述可调电阻网络的第一状态以及控制所述当前子网络的电阻短接的第二状态，多级相串联的子网络所包含的电阻的阻值均不相同，且为2ⁿ欧姆，n为大于或者等于0的整数；

所述根据所述调节指令调节所述可调电阻网络的电阻值的步骤，包括：

根据所述调节指令在多个所述电阻中确定可串接于所述可调电阻网络的目标电阻；

控制所述目标电阻对应的所述单刀双掷开关处于第一状态。

优选的，所述控制所述继电器切换至闭合状态的步骤，包括：

向所述继电器发送闭合指令，控制所述继电器由断开状态切换至闭合状态。

本发明技术方案，通过控制器调节各级子网络的单刀双掷开关的状态，进而调节可调电阻网络的阻值，通过电阻调节系统与待测试对象的配合，达到触发报绝缘故障的状态，实现绝缘故障模拟的目的，且本发明的电阻调节系统结构简单、易于实现阻值调节、开发周期短，同时可以实现与不同待测试对象的配合，节约了测试成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例电阻调节系统与继电器连接示意图；

图2表示本发明实施例可调电阻网络示意图；

图3表示本发明实施例绝缘故障模拟方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种电阻调节系统，电阻调节系统的第一端与待测对象的正极端或负极端连接，电阻调节系统的第二端与待测对象的接地端连接，且待测对象正极端与接地端之间或负极端与接地端之间形成开路状态，如图1和图2所示，电阻调节系统包括：

可调电阻网络1，可调电阻网络1包括多级相串联的子网络11，每级子网络11包括一单刀双掷开关111和一电阻112，当前子网络11的单刀双掷开关111的不动端连接至上一级子网络11或第一连接导线12，第一动端连接至电阻112的第一端，第二动端和电阻112的第二端均连接至下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端或第二连接导线13；以及与每级子网络11的单刀双掷开关111连接的控制器2，单刀双掷开关111根据控制器2的控制指令进行状态切换；

电阻调节系统与待测对象之间设置有控制电阻调节系统与待测对象连接状态的继电器3，且继电器3与控制器2连接，根据控制器2的控制进行状态切换；

其中，待测对象的正极端与接地端之间的开路状态对应于第一电阻，待测对象的负极端与接地端之间的开路状态对应于第二电阻，可调电阻网络1与第一电阻并联，或者可调电阻网络1与第二电阻并联。

本发明实施例提供的电阻调节系统的第一端与待测对象的正极端连接，电阻调节系统的第二端与待测对象的接地端连接，或者电阻调节系统的第一端与待测对象的负极端连接，电阻调节系统的第二端与待测对象的接地端连接。待测对象的正极端与接地端之间形成开路状态，或者待测对象的负极端与接地端之间形成开路状态，其中图1中未示出待测对象。

电阻调节系统包括：可调电阻网络1以及控制器2，其中控制器2与可调电阻网络1连接，通过控制器2与可调电阻网络1的连接，可以实现对可调电阻网络1的阻值进行调整。

可调电阻网络1包括多级子网络11(其中图2所示出的三级子网络仅仅为一种列举情况，子网络的数量可以根据使用需求来设定)，且多级子网络11之间相串联，每一级子网络11包括有一单刀双掷开关111以及与单刀双掷开关111配合的电阻112。

第一连接导线12和第二连接导线13分别设置于可调电阻网络1的两端，与可调电阻网络1连接。其中可调电阻网络1位于两端的两级子网络11分别与第一连接导线12和第二连接导线13连接。

其中单刀双掷开关111的第一动端和第二动端实际为一个动端，为了区分不同状态的连接情况，将动端称之为第一动端或第二动端，在动端与当前电阻112的第一端连接时，动端为第一动端，在动端与下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端或第二连接导线13连接时，动端为第二动端。

针对与第一连接导线12连接的子网络11而言，单刀双掷开关111的不动端连接至第一连接导线12，单刀双掷开关111的第一动端和第二动端中的其中之一保持在工作状态，若第一动端保持在工作状态，则第一动端直接连接至当前子网络11的电阻112的第一端，若第二动端保持在工作状态，则第二动端连接至下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端，当前子网络11的电阻112的第二端连接至下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端。

针对与第二连接导线13连接的子网络11而言，单刀双掷开关111的不动端连接至上一级子网络11，具体可连接至上一级子网络11的电阻112的第二端，单刀双掷开关111的第一动端和第二动端中的其中之一保持在工作状态，若第一动端保持在工作状态，则第一动端直接连接至当前子网络11的电阻112的第一端，若第二动端保持在工作状态，则第二动端连接至第二连接导线13，当前子网络11的电阻112的第二端连接至第二连接导线13。

针对不与第一连接导线12或第二连接导线13连接的子网络11而言，单刀双掷开关111的不动端连接至上一级子网络11，具体可连接至上一级子网络11的电阻112的第二端，单刀双掷开关111的第一动端和第二动端中的其中之一保持在工作状态，若第一动端保持在工作状态，则第一动端直接连接至当前子网络11的电阻112的第一端，若第二动端保持在工作状态，则第二动端连接至下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端，当前子网络11的电阻112的第二端连接至下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端。

其中，控制器2与可调电阻网络1的连接，具体为控制器2与各级子网络11的单刀双掷开关111连接，通过单刀双掷开关111与控制器2的连接，可以实现利用控制器2来控制单刀双掷开关111的第一动端或第二动端的工作状态。

电阻调节系统与待测对象之间设置有继电器3，其中继电器3与控制器2连接，根据控制器2的控制进行断开或者闭合状态的切换。在控制器2控制继电器3断开时，电阻调节系统与待测对象之间处于未连接状态，在控制器2控制继电器3闭合时，电阻调节系统与待测对象之间处于连接状态。

待测对象的正极端与接地端之间的开路状态对应于第一电阻，待测对象的负极端与接地端之间的开路状态对应于第二电阻。针对待测对象的正极端与接地端之间形成开路的状态而言，可调电阻网络1与第一电阻并联；针对待测对象的负极端与接地端之间形成开路的状态而言，可调电阻网络1与第二电阻并联。

本发明实施例通过控制器调节各级子网络的单刀双掷开关的状态，进而调节可调电阻网络的阻值，通过控制器调节继电器的状态，使得电阻调节系统与待测试对象的配合，达到触发报绝缘故障的状态，实现绝缘故障模拟的目的。

且本发明实施例提供的电阻调节系统，结构简单、易于实现阻值调节、开发周期短，同时通过控制器调节可调电阻网络的阻值，可以实现与不同待测试对象的配合，节约了测试成本。

在本发明实施例中，如图1和图2所示，当前子网络11的单刀双掷开关111的第二动端通过第三连接导线14连接至下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端或第二连接导线13；当前子网络11的电阻112的第二端直接连接至下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端或第二连接导线13。

当前子网络11的单刀双掷开关111的第二动端与下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端或者第二连接导线13连接时，可通过第三连接导线14进行连接，即第三连接导线14的一端与单刀双掷开关111的第二动端连接，另一端连接至下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端或者第二连接导线13。

针对当前子网络11的电阻112而言，电阻112的第一端可以连接至当前子网络11的单刀双掷开关111的第一动端，第二端直接连接至下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端或第二连接导线13。

在本发明实施例中，单刀双掷开关111包括控制当前子网络11的电阻112串接于可调电阻网络1的第一状态以及控制当前子网络11的电阻112短接的第二状态；在第一状态下，单刀双掷开关111的第一动端与当前子网络11的电阻112的第一端连接，在第二状态下，单刀双掷开关111的第二动端与下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端或第二连接导线13连接。

当前子网络11的单刀双掷开关111包括将对应的电阻112接入可调电阻网络1的第一状态，以及将对应的电阻112短接的第二状态。其中在第一状态下，单刀双掷开关111的不动端与上一级子网络11或第一连接导线12连接，第一动端与当前子网络11的电阻112的第一端连接。在第二状态下，单刀双掷开关111的不动端与上一级子网络11或第一连接导线12连接，其中由于可调电阻网络1包括多级子网络11，在单刀双掷开关111的不动端与上一级子网络11连接时，第二动端可通过第三连接导线14与下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端或第二连接导线13连接；在单刀双掷开关111的不动端与第一连接导线12连接时，第二动端可通过第三连接导线14与下一级子网络11的单刀双掷开关111的不动端连接。

由于各级子网络11的单刀双掷开关111均与控制器2连接，通过控制器2可以对单刀双掷开关111进行控制，当控制器2发送第一控制指令时，单刀双掷开关111处于第一状态；当控制器2发送第二控制指令时，单刀双掷开关111处于第二状态。各级子网络11的单刀双掷开关111可根据控制器2的第一指令切换至第一动端工作的第一状态，根据控制器2的第二指令切换至第二动端工作的第二状态。

在本发明实施例中，如图1所示，电阻调节系统的第一连接导线12连接至待测对象的正极端或负极端，电阻调节系统的第二连接导线13连接至待测对象的接地端；继电器3设置于第一连接导线12与待测对象之间，或者设置于第二连接导线13与待测对象之间。

设置于可调电阻网络1一端的第一连接导线12可连接至待测对象的正极端，也可连接至待测对象的负极端，设置于可调电阻网络1另一端的第二连接导线13连接至待测对象的接地端。

在第一连接导线12与待测对象之间可设置继电器3，通过继电器3的闭合状态，可以实现电阻调节系统与待测对象的连接，也可将继电器3设置于第二连接导线13与待测对象之间，同样可实现对电阻调节系统与待测对象连接状态的控制。

在本发明实施例中，如图1和图2所示，每级子网络11所包含的电阻112的阻值均不相同，且多级相串联的子网络11所包含的电阻112的阻值按照预设梯度变化。

可调电阻网络1所包含的多级子网络11所对应的电阻112的阻值均不相同，且多个电阻值按照预设梯度变化。

其中，多级相串联的子网络11所包含的电阻112的阻值为2ⁿ欧姆，n为大于或者等于0的整数，且n的取值沿第一连接导线12至第二连接导线13的方向依次增大或者减小。

各级子网络11所对应的电阻112的阻值均为2ⁿ欧姆，其中n的取值为大于或者等于0的整数，且n的取值可以沿第一连接导线12至第二连接导线13的方向依次增大，或者沿第一连接导线12至第二连接导线13的方向依次减小。

通过将电阻112的阻值设置为2ⁿ欧姆，通过不同电阻112的组合，可以得到对应的阻值，其中在控制器2发送第一控制指令时，当前子网络11对应的电阻112可接入，在控制器2发送第二控制指令时，当前子网络11对应的电阻112可被短接，其中可调电阻网络1所对应的阻值r＝2⁰+2¹+2²+…+2ⁿ，通过选用不同的电阻112接入，可以实现可调电阻网络1阻值的连续变化。

如表1所示，下面以n的取值可以沿第一连接导线12至第二连接导线13的方向依次增大，第一控制指令用1表示，第二控制指令用0表示为例进行举例说明。在控制指令为1时表示对应的电阻112可接入，在控制指令为0时表示对应的电阻112可被短接，电阻112的阻值沿第一连接导线12至第二连接导线13的方向依次增大。

表1

在选用相应的电阻112时，按照第一连接导线12至第二连接导线13的方向来选择。若需要7欧姆的阻值，则r＝2⁰+2¹+2²＝7，对应的控制指令依次为1，1，1，0，0…，若需要8欧姆的阻值，则r＝2³＝8，对应的控制指令依次为0，0，0，1，0…。

通过此种设计，可以通过可调电阻网络1的各级子网络11中单刀双掷开关111的状态，来获取所需的不同电阻值。

本发明实施例提供的电阻调节系统，通过控制器调节各级子网络的单刀双掷开关的状态，进而调节可调电阻网络的阻值，通过电阻调节系统与待测试对象的配合，达到触发报绝缘故障的状态，实现绝缘故障模拟的目的，且本发明的电阻调节系统结构简单、易于实现阻值调节、开发周期短，同时可以实现与不同待测试对象的配合，节约了测试成本。

本发明实施例还提供一种绝缘故障模拟方法，应用于上述的电阻调节系统，如图3所示，该方法包括：

步骤301、在继电器处于断开的状态下，通过控制器获取携带所需求的可调电阻网络的电阻值的调节指令。

首先需要检测设置于电阻调节系统与待测对象之间的继电器是否处于断开状态，在继电器处于断开状态的前提下，确定电阻调节系统与待测对象之间未处于连接状态，其中继电器的断开或者闭合状态由控制器进行控制，在调节可调电阻网络的电阻值之前，继电器始终处于断开状态。在继电器处于断开状态时可通过控制器来获取携带当前所需求的可调电阻网络的电阻值的调节指令，其中调节指令可以根据不同的待测试对象有所区别。

步骤302、根据调节指令调节可调电阻网络的电阻值。

在控制器获取调节指令之后，需要根据调节指令对可调电阻网络的电阻值进行调节。由于针对一待测对象而言，待测对象的正极端与接地端之间的开路状态对应的第一电阻对应于第一阻值，待测对象的负极端与接地端之间的开路状态对应的第二电阻对应于第二阻值，且第一阻值、第二阻值均为定值。通过调节可调电阻网络的电阻值，使得调节后的可调电阻网络的电阻值与第一阻值的并联值等价于待测对象的正极端与接地端之间的绝缘电阻值，调节后的可调电阻网络的电阻值与第二阻值的并联值等价于待测对象的负极端与接地端之间的绝缘电阻值。

其中，可调电阻网络包括多级相串联的子网络，每级子网络包括一单刀双掷开关和一电阻，单刀双掷开关包括控制当前子网络的电阻串接于可调电阻网络的第一状态以及控制当前子网络的电阻短接的第二状态，多级相串联的子网络所包含的电阻的阻值均不相同，且为2ⁿ欧姆，n为大于或者等于0的整数。

根据调节指令调节可调电阻网络的电阻值的步骤，包括：根据调节指令在多个电阻中确定可串接于可调电阻网络的目标电阻；控制目标电阻对应的单刀双掷开关处于第一状态。

在调节可调电阻网络的阻值时，需要在多级子网络的电阻中选择出目标电阻，通过控制单刀双掷开关的状态来实现将目标电阻接入，以根据多个目标电阻的串联情况，获取所需求的电阻值。

其中，当前子网络的单刀双掷开关的不动端连接至上一级子网络或第一连接导线，第一动端连接至当前子网络的电阻的第一端，第二动端和电阻的第二端均连接至下一级子网络的单刀双掷开关的不动端或第二连接导线。第一连接导线和第二连接导线分别设置于可调电阻网络的两端。

单刀双掷开关的第一动端或者第二动端可保持在工作状态。控制器在接收到调节指令之后，可以根据调节指令向各级子网络的单刀双掷开关发送第一控制指令或者第二控制指令，在单刀双掷开关接收到第一控制指令时，第一动端保持在工作状态，此时单刀双掷开关处于第一状态，对应的电阻为目标电阻；在单刀双掷开关接收到第二控制指令时，第二动端保持在工作状态，对应的电阻不属于目标电阻，处于短接状态。

各级子网络的电阻值均不相同，且多级相串联的子网络所包含的电阻的阻值按照预设梯度变化，其中多级相串联的子网络所包含的电阻的阻值为2ⁿ欧姆，n为大于或者等于0的整数，且n的取值沿测对象的正极端到待测对象的负极端的方向依次增大或者减小。

通过将电阻的阻值设置为2ⁿ欧姆，根据n的不同取值情况，可以根据不通电阻的组合来获取所需的不同电阻值，进而可以实现可调电阻网络的连续取值。

步骤303、控制继电器切换至闭合状态。

在实现可调电阻网络的阻值调整之后，可以控制继电器切换至闭合状态。其中控制继电器切换至闭合状态的步骤，包括：向继电器发送闭合指令，控制继电器由断开状态切换至闭合状态。

通过向继电器发送闭合指令，可以控制继电器由当前的断开状态切换至闭合状态，进而可以实现电阻调节系统与待测对象的连接状态。由于可调电阻网络经过了调整，则可以使得调节后的可调电阻网络的电阻值与第一阻值的并联值等价于待测对象的正极端与接地端之间的绝缘电阻值，调节后的可调电阻网络的电阻值与第二阻值的并联值等价于待测对象的负极端与接地端之间的绝缘电阻值。

本发明实施例提供的绝缘故障模拟方法，采用分布式的电阻串联，可实现可调电阻网络阻值的连续变化，采用程控的方式控制，方便快捷，输出精准；同时控制方法简单实用，可实现不同待测试对象的测试，且功能实现容易，开发成本低、周期短。

以上所述的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人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。