信号产生装置和测量装置的制作方法

本发明涉及一种信号产生装置。本发明还涉及一种相应的测量装置。

背景技术：

下面主要结合电动车辆中的电干扰输入来介绍本发明。不言而喻，但本发明也可以用在其它的电应用中。

在现代车辆中，研发目的之一就是，使得燃料消耗最小，进而使得有害物质排放最少。这可以例如需要用来满足相应的法定要求。

除了提高通常的内燃机的效率外，为了降低有害物质排放，还采用了替代的驱动方案。在这种驱动方案中，内燃机例如可以用电动机予以补充，所谓的混合动力车辆，或者予以替代，所谓的电动车辆。

在车辆中使用大功率电动机需要相应的供电和电子控制机构，该电子控制机构可以处理相应的电压和电流。电动车辆的电的驱动马达例如能够以400v的电压工作，或者也能以800v以上的电压工作，在系统中可以有数百安培的电流流动。

通常，在电动车辆中，同样由高压电池给常见的例如12v的超低压车载电网供电。为此设置了dc/dc-变换器，其把高压电池的电压转变为超低压车载电网的相应额定电压。

但特别地，在驱动系中存在大电流会导致在低压或超低压车载电网中的应予避免的输入干扰。因此，在这种车辆的供电部的电的或电子的组件中采取相应的措施，以便抑制干扰从车载电网的高压部分输入到车载电网的低压部分中。

在研发中，也为了车辆许可，必须进行相应的测量，借助这些测量可以确定和检查耦合衰减。

但是，传统的测量方法非常容易受到外部干扰，并且很少提供可再现的结果。

技术实现要素：

本发明的目的因此是，使用在构造上尽量简单的机构来实现在电的系统中对耦合衰减测量的改善的可行方案。

该目的通过独立权利要求的主题得以实现。本发明的有利改进在从属权利要求、说明书和附图中给出。特别地，一类权利要求的独立权利要求也可以与另一类权利要求的从属权利要求相类似地予以改进。

根据本发明的用于产生电系统的测量信号的信号产生装置具有：壳体，其具有导电的材料；蓄能器，其布置在壳体中；数据接口，其布置在壳体上并且被设计用来接收信号数据；耦接接口，其布置在壳体上并且可与电系统耦接；和信号产生器，其布置在壳体中并且与电的蓄能器和数据接口及耦接接口耦接，其中，信号产生器被设计用来基于信号数据而产生测量信号并且通过耦接接口而输出。

根据本发明的用于电系统的测量装置具有：根据本发明的信号产生装置，其在输入侧与电系统耦接；和测量机构，其在输出侧与电系统耦接且被设计用来检测电系统中的电信号。

“在输入侧”在此是指，信号产生装置与电系统的一个接头或多个接头耦接，通过这些接头应输入测量信号。“在输出侧”是指，测量机构与电系统的一个接头或多个接头耦接，通过这些接头应进行测量。

本发明基于如下认识：在测量车辆电组件中例如相应的电池控制部(也叫高压开关盒)中的耦合衰减时，测量技术部通常产生干扰，这些干扰会影响测量。目前获得的测量值因而很少可再现。例如，通至相应的耦接单元比如电流钳的引线会发出干扰信号，这些干扰信号然后被测量技术部接收。

例如，目前的屏蔽壳体可以通过外部的发电机和同轴导线予以供电。为了抑制干扰，可以采用驻波屏障，但其并非在整个频率范围内都有效。另外，在这种结构中，存在不同的在各个设备上的参考接地以及不同的信号传输的导线长度，进而同轴电缆的相关辐射不同，这会阻止产生可再现的测量结果。

本发明因而规定了信号产生装置，其作为自主供电的且屏蔽的单元，承担了测量信号的产生及将其传输至待检查的电系统。

为此，信号产生装置具有由导电材料例如铝、(钢)板等构成的壳体。该壳体用作信号产生装置的其它组件的容纳腔，并且同时将这些组件屏蔽，从而不会有干扰信号离开壳体。

在壳体中设置了蓄能器，其用于给信号产生装置的各个组件供电。蓄能器例如可以具有(可充电的)电池、燃料电池等。

为了产生测量信号，在壳体中设置了信号产生器，该信号产生器通过蓄能器被供应电能。待产生的信号可以通过数据接口被传输给信号产生器，该数据接口与信号产生器耦接。信号产生器还与耦接接口耦接，并且通过该耦接接口把所产生的测量信号输出至电系统。

本发明把信号产生装置的全部相关组件都集中在壳体内部，并且自主地给这些组件供应电能，用于其工作。例如通过信号产生器产生的干扰信号因而被屏蔽在壳体内部，而不会离开该壳体。

如果在电系统上进行相应的测量，则这些测量因而不会受到信号产生链的干扰辐射的影响。

利用根据本发明的信号产生装置的结构，提供了如下可行性：在仅发出最小干扰的情况下产生测量信号—特别是用于测量在电动车辆的电系统中的耦合衰减。因而可以提高测量精度，进而也可以提高测量的可再现性。

其它的实施方式和改进可由从属权利要求以及说明书参照附图得到。

在一种实施方式中，信号产生装置可以具有数个即一个或多个负载模拟部，这些负载模拟部布置在壳体中，并且在电学上布置在耦接接口与信号产生器之间。

负载模拟部例如也可以称为车载电网模拟部。负载模拟部可以具有相应的电容和电感，它们针对所连接的电系统模拟存在真实的车载电网。负载模拟部在此尤其可以在hf/vhf-范围内模拟车载电网的阻抗。负载模拟部在此可以例如按照iso7637或cispr25/iso11452-4来构造。负载模拟部例如可以分别具有在两个负载接头之间的电感以及在负载接头与地之间的电容。不言而喻，其它部件比如电阻同样是可行的。

不言而喻，例如为了测量电池控制部或高压开关盒，可以给电池控制部的每个极都设置负载模拟部。对于通常的高压电池，因而可以设置用于电池正极的负载模拟部和用于电池负极的负载模拟部。不言而喻，对于其它应用，可以设置多于或少于两个的负载模拟部。

负载模拟部用作在信号产生器与待检查的电系统之间的接口。信号产生器因而与负载模拟部耦接，并且把所产生的测量信号馈入到负载模拟部中。负载模拟部形成了传输线路，测量信号沿着该传输线路被传输至耦接接口，并且从该耦接接口传输至待检查的电系统。

在另一实施方式中，负载模拟部可以在输入侧，即在信号产生器的方向上，具有第一输入导线和第二输入导线，其中，第一输入导线可以与信号产生器耦接，其中，第二输入导线可以具有终止电阻。此外，这些负载模拟部可以分别具有输入开关，该输入开关可以被设计用于分别受控地接通第一输入导线或第二输入导线。

负载模拟部中的输入开关能实现选择让相应的负载模拟部要么接收所接收的测量信号，要么以例如50欧姆的(其它值同样是可行的)终止电阻终止。

特别是对于多极的构造，因而例如可以仅仅给电系统的一个极施加测量信号。如果对车辆电池或相应的控制器或功率系统进行测试，则例如可以仅给相应系统的正极或负极施加以测量信号，而第二极可以正确地终止。

不言而喻，输入开关或选择开关可以手动地控制，例如可以在开始测量之前相应地予以调节。为此例如可以打开壳体，且在调节输入开关之后再封闭(例如拧紧)。

替代地，输入开关也可以电子地控制。相应的控制信号例如可以通过数据接口或单独的控制接口传输至输入开关。

不言而喻，输入开关可以布置在相应的负载模拟部中，但也可以作为单独的部件布置在壳体中。

在又一实施方式中，信号产生装置可以分别具有用于每个负载模拟部的电流钳，其中，这些电流钳可以围绕相应的第一输入导线布置，其中，信号产生器可以与电路钳耦接，以便把相应的测量信号输入到相应的输入导线中。

电流钳具有如下优点：可以把测量信号馈入到第一输入导线中，而没有阻抗跃变。因而可以避免馈入点上的反射，否则这些反射会导致发出干扰。

不言而喻，根据应用而定，在信号产生器与第一输入导线之间的带有接触的耦接也是可行的。例如，信号产生器可以通过导线直接与第一输入导线耦接。

在另一实施方式中，信号产生装置可以具有校准单元，该校准单元可以与负载模拟部和信号产生器耦接，且可以被设计用来在信号产生器中调节用于相应测量信号的信号电平，使得在相应的负载模拟部中产生规定的给定电平。

由于信号传输无线地即通过电流钳进行，所以可以基于相应的散射在负载模拟部中产生不同的信号电平。为了提高在产生测量信号时的精度，因此可以设置校准单元。该校准单元用于确保在全部的负载模拟部中产生例如50dbμv的相应的给定电平。为此，校准单元可以调节即提高或者降低信号产生器的用于测量信号的输出电平，直至在负载模拟部中产生给定电平。校准单元为此可以例如与信号产生器中的相应的可调节的放大器或电压源耦接，并且相应地调节它们。

不言而喻，校准单元可以被设计用来把相应的校准信号供应给信号产生器，或者控制该信号产生器，从而该信号产生器产生相应的校准信号。

不言而喻，例如在生产信号产生装置时，校准也可以进行一次。为了这种校准，可以在负载模拟部上设置相应的测量接头，这些测量接头可以实现在负载模拟部内部的电平测量。校准单元同样可以通过这种测量接头与负载模拟部耦接。

在又一实施方式中，信号产生装置可以具有开关装置，该开关装置可以布置在信号产生器的信号输出端与负载模拟部之间，其中，开关装置可以被设计用来受控地使得信号输出端与负载模拟部耦接。

开关装置—或者也叫开关矩阵—用于在工作中动态地配置信号产生装置。在此，开关装置例如可以被设计用来分别使得信号产生器的信号输出端与相应的负载模拟部耦接或者与该负载模拟部分离。但是，开关装置也可以被设计用来使得任意的信号输出端与任意的负载模拟部耦接。为此可以在所述开关矩阵中设置带有电子的或电磁的开关比如晶体管或继电器的相应的开关矩阵。

如果采用电流钳来输入测量信号，则不言而喻的是，开关矩阵布置在信号产生器与电流钳之间，并且开关矩阵的各输出端分别与电流钳之一耦接。

在又一实施方式中，壳体可以具有两个腔，这些腔被导电的壁彼此分开，其中，在第一腔中可以布置蓄能器和信号产生器，其中，在第二腔中可以布置耦接接口。

通过分成两个腔，可以实现把产生干扰的那些部件布置在腔之一中，并在第二腔中进行信号馈入。由于两个腔被导电的壁彼此分开，来自第一腔的干扰不会直接传输到第二腔中。

不言而喻，可以铺设从第一腔到第二腔中的导线，以便传输测量信号。但是有效地抑制或者减缓了通过这些导线传输干扰，因为通过对壳体中的两个腔的几何布置，可以减小导线长度。

在另一实施方式中，开关装置可以布置在第一腔中。此外，负载模拟部和电流钳可以布置在第二腔中。

如上已述，可行的是，把产生或辐射出干扰的那些部件布置在第一腔之一中，并且把其它部件布置在第二腔中，以便减小辐射到电系统中的干扰。

在又一实施方式中，可以在第二腔中设置数个即一个或多个可去除的导电的壁。那些负载模拟部因而可以分别通过可去除的导电的壁之一而彼此分开。

通过可去除的导电的壁，各个负载模拟部在各个腔中彼此相对屏蔽。由此可行的是，给每个负载模拟部都供应以自己的测量信号，而不会使得各个测量信号相互影响。

但是，例如也可以进行测量，在该测量中，应把一个单独的测量信号供应给两个负载模拟部。为此，可以把相应的可去除的导电的壁去除，并且沿着两个相应的第一输入导线放置电流钳。通过这种方式可以确保给两个第一输入导线施加相同的信号。

不言而喻，开关装置替代地可以被设计用来使得一个单独的输入信号增多，并且输出至两个或多个输出端。

在一种实施方式中，壳体可以具有形成第一腔的第一罩。此外，壳体可以具有形成第二腔的第二罩。第二罩可以在安装状态下将第一腔封闭，并且可以设置用于第二腔的盖子。

不言而喻，替代地，第一罩也可以形成第二腔，并且第二罩可以形成第一腔。

两个罩例如可以相互拧紧、粘接或焊接。用于第二罩的盖子同样可以拧紧、粘接或焊接。然而，特别是当想要够到第二腔以便例如去除分隔壁时，拧紧是有利的。

这些罩例如可以具有矩形的或方形的基本面。壁的高度可以与要布置在相应腔中的那些部件相适配。

这些罩能实现非常简单地安装信号产生装置的各个部件。采用罩因而使得对整个信号产生装置的组装变得非常简单。

在另一实施方式中，壳体可以具有开口，该开口可以被设计用来能实现够到蓄能器，其中，可以设置可去除的导电的盖件，该盖件被设计用来封闭开口。

如上已述，蓄能器例如可以具有电池。因此，这些电池必须定期更换或充电。通过开口可以进行这种更换或充电。盖件确保在工作中没有干扰经由开口辐射出去。

不言而喻，盖件例如可以与壳体壁拧紧。其它的固定方式比如夹紧同样是可行的。

在又一实施方式中，壳体可以具有通风开口，在该通风开口中可以布置蜂窝状排风部，其中，通风开口可以经过特殊布置，从而能实现使得空气流至信号产生器。

信号产生器是一种例如可以具有放大器或其它有源部件的构件。信号产生器的损耗功率因而会导致明显变热。通常的信号产生器会产生大约50w-60w的损耗功率。通风开口因而能实现排放在壳体中产生的热量。

通过蜂窝状排风部来确保不会有干扰离开壳体或辐射出去。

在一种实施方式中，数据接口可以设计成基于光的接口。附加地或替代地，可以把耦接接口设计成电的接口，特别是基于导线的接口。

数据接口例如可以是光纤接口。在壳体壁中可以设置相应的插头或插座。替代地，例如也可以使用无接触的接口，比如红外接口等。在壳体壁中可以开设相应的开口。不言而喻，这些开口可以具有相应的尺寸和/或屏蔽措施，从而避免干扰经由这些开口辐射出去。信号产生器可以具有用于通过数据接口通信的相应的部件，即例如收发器。

不言而喻，数据接口可以是纯粹的控制接口，通过该控制接口可以传输用于信号产生的参数。这意味着，信号产生器可以具有相应的控制逻辑部，该控制逻辑部分析参数并产生相应的测量信号。替代地，可以通过数据接口来传输信号形式或波形，其然后在信号产生器中仅仅被放大或予以调整，以便将其传输至电系统。

此外，可以规定对数据接口的信号的分布。由此可行的是，例如也通过数据接口来控制开关装置。

例如，数据接口可以设计成基于玻璃纤维的以太网接口。壳体中的分布于是例如可以通过相应的切换部来进行。不言而喻，该切换部也可以转换至基于铜的以太网，该以太网可以用来在信号产生装置中进行内部通信。

由于耦接接口把测量信号传输至电系统，该耦接接口通常设计成基于导线的接口。

在另一实施方式中，信号产生装置可以被设计用来与电系统的高压侧耦接。此外，测量机构可以被设计用来与电系统的低压侧耦接，其中，测量机构尤其可以具有低压负载模拟部。

在测量电动车辆电系统中的耦合衰减因子时，通常测量高压开关盒，这些高压开关盒具有用于高压车载电网的高压接头—通常数百伏—和用于低压车载电网的低压接头—通常若干伏例如12v。

如上已述，信号产生装置可以具有用于高压侧的相应的车载电网模拟部。测量机构相应地可以具有用于低压侧的车载电网模拟部。

附图说明

下面参照附图介绍本发明的有利的实施例。

图1为根据本发明的信号产生装置的一个实施例的方框图；

图2为根据本发明的信号产生装置的另一实施例的方框图；

图3为根据本发明的信号产生装置的一个实施例的立体图；和

图4为根据本发明的测量装置的一个实施例的方框图。

这些附图仅仅是示意图，只用于介绍本发明。相同的或相同作用的部件统一标有相同的标号。

具体实施方式

图1所示为信号产生装置100的方框图。信号产生装置100具有壳体101。在该壳体101中设置了蓄能器102，该蓄能器与壳体101中的信号产生器107耦接。信号产生器107还与数据接口104和耦接接口106耦接。为了使得发出的电干扰最小，壳体101具有导电材料。此外根据应用而定，壳体101可以接地。对于信号产生装置100，能发出干扰的全部部件都布置在壳体101中，以便不影响对电系统的测量。

蓄能器102例如可以是电池。不言而喻，除了信号产生器107外，蓄能器102还可以给信号产生装置100的其它部件供应电能，且可以给这些部件提供相应的供电电压103。

信号产生器107通过数据接口104接收信号数据105。信号数据105例如可以含有参数，信号产生器107可以借助这些参数产生测量信号108，用于馈入到待测量的电系统中。替代地，信号数据105也可以具有波形形状，该波形形状被信号产生器107仅仅放大或者相应地调整。信号产生器107通过耦接接口106输出所产生的测量信号108。

为了避免因提供信号数据105而影响测量，可以把数据接口104设计成非电磁的接口，即例如设计成光学的接口，该接口利用光纤来传输数据。例如可以使用基于光纤的以太网。

而耦接接口106用于把测量信号108传输到电系统中。在此，测量信号108必须具有规定的功率，该功率通常通过相应的检查标准来确定。因此，耦接接口106是基于功率的接口，其中，信号通过导电的导线传输至电的系统。

图2所示为信号产生装置200的方框图。该信号产生装置200基于信号产生装置100，因而同样具有壳体201，在该壳体中设置了蓄能器202，该蓄能器与壳体201中的信号产生器207耦接。信号产生器207还与数据接口204和耦接接口206耦接。上面针对数据接口104和耦接接口106所述的内容类似地适用。

在信号产生装置200中，信号产生器207产生两个测量信号208、209。两个测量信号208、209分别被规定用于双极电系统的一个极。这种电系统例如可以是带有正极和负极的车辆电池的高压开关盒。

信号产生装置200还具有开关装置222，该开关装置与信号产生器207耦接，且例如只有两个开关223、224。开关装置222可以受控地转发或阻止测量信号208、209。不言而喻，在一种设计中，开关装置222也可以把单一的测量信号切换至多个输出端之一。可以在开关装置222中设置相应的开关或相应的开关矩阵。

开关装置222的这些输出端分别通过电流钳220、221与负载模拟部210、211的第一输入线212、214耦接。测量信号208、209因而通过电流钳220、221传输至相应的负载模拟部210、211。负载模拟部210、211在输出侧与耦接接口206连接，以便把测量信号208、209传输至电系统。负载模拟部210、211可以在hf/vhf-范围内模拟例如车辆车载电网的阻抗，如上已述。

每个负载模拟部210、211都具有输入端开关216、217，该输入端开关受控地把相应的第一输入线212、214或者分别把第二输入线213、215选作相应负载模拟部210、211的输入端。第二输入线213、215分别以电阻218、219终止。

通过开关装置222和输入端开关216、217，因而可以非常灵活地选择或设定把哪个测量信号208、209通过哪个负载模拟部210、211传输至电系统。

尽管为明了起见未明确示出，但可以设置校准单元。该校准单元可以与负载模拟部210、211和信号产生器207耦接。为了校准电流钳220、221的信号电平，校准单元可以在信号产生器207中调节相应测量信号208的信号电平，使得在相应的负载模拟部210、211中产生规定的给定电平。

在信号产生装置200中设置了两个腔225、226。蓄能器202、信号产生器207和开关装置222布置在第一腔225中。电流钳220、221及负载模拟部210、211和电阻218、219布置在第二腔中。通过如此布置在腔225、226中，产生干扰的那些部件与用于把信号传输至电系统的那些部件分开。

图3所示为信号产生装置300的立体图。信号产生装置300被简化地示出，不言而喻，信号产生装置300可以具有在上面和在权利要求书中提到的每个部件。

信号产生装置300具有第一腔325和第二腔326，它们共同地形成了壳体。腔325、326分别构造成一种罩或箱。第二腔326可以安装在第一腔325上方，从而它作为一种盖子将第一腔325封闭。此外，可以设置用于第二腔326的盖子(未单独示出)。第一腔325和第二腔326例如可以相互拧紧。在第二腔326中还设置有分隔壁329，该分隔壁把第二腔326分成两个独立的小块。分隔壁329可以能松开地布置在第二腔326中。

在第一腔325中布置着蓄能器302、信号产生器307和开关装置322。为了能够实现够到蓄能器302，在腔325的侧壁上在相应的位置开设了开口，该开口被能松开的盖件330封闭。此外，在腔325的侧壁的相应位置设置了用于给信号产生器307通风的蜂窝状排风部331。

开关装置322通过两个导线327、328与第二腔326耦接。在第二腔326中，在每个小块内都设置了负载模拟部310、311。每个负载模拟部310、311都具有第一输入导线312、314和第二输入导线313、315。在第一输入导线312、314上分别设置了电流钳320、321。电流钳320、321通过导线327、328被馈送以相应的测量信号。第二输入导线313、315以电阻318、319—其值为50欧姆—终止。在负载模拟部310、311中可以分别选择将第一输入导线312、314或第二输入导线313、315激活或接通。在输出侧，电流钳320、321与耦接接口306耦接，以便接触电的系统。

对于信号产生装置300，可以去除分隔壁329。这例如可以用来把两个第一输入导线312、314引导经过各个电流钳。由此可以在两个负载模拟部310、311上施加相同的测量信号。

图4为测量装置450的方框图。测量装置450具有与电的系统470的高压侧耦接的信号产生装置400。在低压侧，电的系统与测量机构460耦接。

信号产生装置400具有信号产生器407，该信号产生器与-3db的阻尼元件451耦接，以便避免回馈到信号产生器407中。阻尼元件451与开关423耦接，该开关把输入信号即测量信号可控地引导至两个输出端之一。开关423的各输出端分别与电流钳420、421耦接。分别经过电流钳420、421之一的各导线，分别与输入开关416、417耦接，这些输入开关使得相应的导线或者使得设有电阻418、419的导线与其输出端连接。输入开关416、417在其输出端处分别与负载模拟部410、411耦接。负载模拟部410、411分别与电的系统470的高压侧的正极连接。

在低压侧，电的系统470的两个极分别与另一负载模拟部452、453耦接。不言而喻，负载模拟部452、453与低压侧的需求相符合，即例如被设计用于12v的电压。负载模拟部452、453的输出端分别与切换器454、455耦接，这些切换器使得负载模拟部452、453与电阻456、457耦接或者使得负载模拟部452、453与选择开关458耦接。选择开关458的输出端与测量接收器459耦接。不言而喻，选择开关458例如也可以去除，并且可以使用带有多个输入通道的测量接收器。

由于前面详述的装置和方法是一些实施例，它们可以按通常的方式由本领域技术人员在宽的范围内予以改型，而不偏离本发明的范围。特别地，各个部件相互间的机械布置和大小比例仅仅是示范性的。

附图标记清单

100、200、300、400信号产生装置

101、201壳体

102、202、302蓄能器

103、203供电电压

104、204、304数据接口

105、205信号数据

106、206、306耦接接口

107、207、307、407信号产生器

108、208、209测量信号

210、211、310、311、410、411负载模拟部

212、214、312、314第一输入导线

213、215、313、315第二输入导线

216、217、416、417输入开关

218、219、318、319、418、419电阻

220、221、320、321、420、421电流钳

222、322开关装置

223、224、423开关

225、226、325、326腔

327、328导线

329分隔壁

330盖件

331蜂窝状排风部

450测量装置

451阻尼元件

452、453负载模拟部

454、455切换器

456、457电阻

458选择开关

459测量接收器

460测量机构

470电的系统