电容检测电路和装置的制作方法

本申请涉及电容检测技术领域，具体而言，涉及一种电容检测电路和装置。

背景技术：

电动汽车目前是各国研究和发展的热点。相较于传统燃油汽车而言，电动汽车的发展能有效缓解化石能源枯竭的压力，同时也有助于降低二氧化碳以及其他含硫气体的排放。我国出台了大量鼓励性政策支持电动汽车产业的发展，并将电动汽车列入七大战略性新兴产业之中。与传统汽车相比，电动汽车电子电气系统的比例大大增加，而且电动汽车动力系统是以往不曾在汽车上使用过的高压系统，动辄几百伏的电压平台，因此电气绝缘是电动汽车高压安全的重要项目。

然而，在目前对电动汽车的绝缘电阻进行测量的方案中，测量精度受到整车高压系统与低压系统之间y电容的影响，需要对y电容进行测量。

但是，经发明人研究发现，在现有技术中，电容检测电路复杂，从而存在着成本较高的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种电容检测电路和装置，以改善现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：

一种电容检测电路，应用于包括单片机的电容检测装置，所述电容检测电路包括：

第一补偿单元，该第一补偿单元的第一端与所述单片机的输出端连接；

第一注入单元，该第一注入单元的第一端与所述第一补偿单元的第二端连接、第二端与高压负极连接、第三端与所述单片机的输入端连接；

待测电容，该待测电容的第一端与低压负极连接、第二端与所述第一注入单元的第二端连接；

第二补偿单元，该第二补偿单元的第一端与低压负极连接、第二端与所述第一注入单元的第二端连接；

其中，所述单片机的输出端用于发送方波信号、输入端用于接收所述第一注入单元的第三端的电压信号。

在本申请实施例较佳的选择中，所述第一补偿单元包括第一电阻，该第一电阻的第一端与所述单片机的输出端连接、第二端与所述第一注入单元的第一端连接。

在本申请实施例较佳的选择中，所述第一注入单元包括：

第二电阻，该第二电阻的第一端与所述第一补偿单元的第二端连接、第二端作为所述第一注入单元的第三端与所述单片机的输入端连接；

第一电容，该第一电容的第一端与所述第二电阻的第二端连接、第二端与高压负极连接。

在本申请实施例较佳的选择中，所述第二补偿单元包括第二电容，该第二电容的第一端与低压负极连接、第二端与所述第一注入单元的第二端连接。

在本申请实施例较佳的选择中，所述第一补偿单元还包括第四电容，该第四电容的第一端与所述第一电阻的第一端连接、第二端与所述第一电阻的第二端连接。

在本申请实施例较佳的选择中，所述电容检测电路还包括第一绝缘单元，该第一绝缘单元的第一端与低压负极连接、第二端与高压负极连接。

在本申请实施例较佳的选择中，所述第一绝缘单元包括第三电阻，该第三电阻的第一端与低压负极连接、第二端与高压负极连接。

在本申请实施例较佳的选择中，所述第一电阻r1的电阻值为100ω。

在本申请实施例较佳的选择中，所述第二电阻r2的电阻值为200kω。

本申请实施例还提供了一种电容检测装置，包括：

单片机；

上述的电容检测电路；

其中，所述单片机的输入端和输出端分别与所述电容检测电路连接，所述单片机的输出端用于发送方波信号、输入端用于接收所述电容检测电路的输出的电压信号。

本申请实施例提供的电容检测电路和装置，通过设置包括第一补偿单元、第一注入单元、待测电容、第二补偿单元的电容检测电路，单片机的输入端用于接收所述第一注入单元的第三端的电压信号，以计算待测电容的电容值，改善了现有技术中电容检测电路复杂，所导致的成本较高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电容检测装置的结构框图。

图2为本申请实施例提供的电容检测电路的结构框图。

图3为本申请实施例提供的电容检测电路的另一结构框图。

图4为本申请实施例提供的电容检测电路的电路示意图。

图标：10-电容检测装置；100-电容检测电路；110-第一补偿单元；120-第一注入单元；130-第二补偿单元；140-第一绝缘单元；r1-第一电阻；r2-第二电阻；r3-第三电阻；c1-第一电容；c2-第二电容；c3-待测电容；c4-第四电容；200-单片机。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了使得本领域技术人员能够使用本申请内容，给出以下实施方式。对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用场景。

需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本申请以下各实施例中，“至少一个”、“一个或多个”是指一个、两个或两个以上。术语“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况，其中a、b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

如图1所示，本申请实施例提供了一种电容检测装置10，可以包括电容检测电路100和单片机200。

详细地，所述单片机200的输入端和输出端分别与所述电容检测电路100连接，所述单片机200的输出端用于发送方波信号、输入端用于接收所述电容检测电路100的输出的电压信号，并根据所述电容检测电路100的输出的电压，计算得到待测电容c3的电容值。

对于所述单片机200，需要说明的是，所述单片机200又称单片微型计算机(singlechipmicrocomputer)，或者微控制单元(microcontrollerunit，mcu)，是把中央处理器(centralprocessunit，cpu)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(timer)、usb、a/d转换、uart、plc、dma等周边接口，甚至lcd驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

结合图2，本申请实施例还提供了一种电容检测电路100，可以用于上述的电容检测装置10。所述电容检测电路100可以包括第一补偿单元110、第一注入单元120、第二补偿单元130及待测电容c3。

详细地，所述第一补偿单元110的第一端与所述单片机200的输出端连接。所述第一注入单元120的第一端与所述第一补偿单元110的第二端连接、第二端与高压负极连接、第三端与所述单片机200的输入端连接。所述待测电容c3的第一端与低压负极连接、第二端与所述第一注入单元120的第二端连接。所述第二补偿单元130的第一端与低压负极连接、第二端与所述第一注入单元120的第二端连接。

其中，所述单片机200的输出端用于发送方波信号、输入端用于接收所述第一注入单元120的第三端的电压信号。

通过上述设置，通过设置包括第一补偿单元110、第一注入单元120、待测电容c3、第二补偿单元130的电容检测电路100，单片机200的输入端用于接收所述第一注入单元120的第三端的电压信号，以计算待测电容c3的电容值，改善了现有技术中电容检测电路100复杂，所导致的成本较高的问题。

对于所述第一补偿单元110，需要说明的是，所述第一补偿单元110的具体组成不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。

例如，在一种可以替代的示例中，所述第一补偿单元110可以包括第一电阻r1，所述第一电阻r1的第一端与所述单片机200的输出端连接、第二端与所述第一注入单元120的第一端连接。

其中，所述第一电阻r1的具体阻值不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。

例如，在一种可以替代的示例中，所述第一电阻r1的电阻值可以是100ω。

进一步地，所述第一补偿单元110还可以包括第四电容c4，所述第四电容c4的第一端与所述第一电阻r1的第一端连接、第二端与所述第一电阻r1的第二端连接。

对于所述第一注入单元120，需要说明的是，所述第一注入单元120的具体组成不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。

例如，在一种可以替代的示例中，所述第一注入单元120可以包括第二电阻r2和第一电容c1。

详细地，所述第二电阻r2的第一端与所述第一补偿单元110的第二端连接、第二端作为所述第一注入单元120的第三端与所述单片机200的输入端连接。所述第一电容c1的第一端与所述第二电阻r2的第二端连接、第二端与高压负极连接。

也就是说，所述第二电阻r2的第一端与所述第一电阻r1的第二端连接、第二端作为所述第一注入单元120的第三端与所述单片机200的输入端连接。

其中，所述第二电阻r2的具体阻值不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。

例如，在一种可以替代的示例中，所述第二电阻r2的具体阻值可以是200kω。

可选地，所述第一电容c1的具体容量值不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。

例如，在一种可以替代的示例中，所述第一电容c1的具体容量值可以是2uf。

对于所述第二补偿单元130，需要说明的是，所述第二补偿单元130的具体组成不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。

例如，在一种可以替代的示例中，所述第二补偿单元130可以包括第二电容c2，所述第二电容c2的第一端与低压负极连接、第二端与所述第一注入单元120的第二端连接。也就是说，所述第二电容c2的第一端与低压负极连接、第二端与高压负极连接。

对于待测电容c3，需要说明的是，待测电容c3的第一端与低压负极连接、第二端与高压负极连接。

结合图3和图4，所述电容检测电路100还可以包括第一绝缘单元140。

详细地，所述第一绝缘单元140的第一端与低压负极连接、第二端与高压负极连接。

对于所述第一绝缘单元140，需要说明的是，所述第一绝缘单元140的具体组成不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。

例如，在一种可以替代的示例中，所述第一绝缘单元140可以包括第三电阻r3，所述第三电阻r3的第一端与低压负极连接、第二端与高压负极连接。

需要说明的是，所述单片机200的输出端发送5v/10hz方波信号v1，通过所述第一电阻r1、第四电容c4和第二电阻r2注入到第一电容c1中，之后通过在高压负极和低压负极之间的所述第三电阻r3、第二电容c2和待测电容c3构成回路，所述单片机200的输入端接收所述第一电容c1的第一端的电压信号v2，进行计算得到回路电流i：

r1<<r2；

详细地，电容的测量原理可以表示如下：

其中，c:电容值；q:电荷量；u:电容两端电压差；i:流过电容的电流值；t-t:电流流过时间(注入方波半周期)。将上述的回路电流i代入公式(2)，由于注入频率为10hz周期仅为0.1s，可以使用梯形法计算积分的方法算出电流在t/2时间内的积分，将得到积分结果q代入公式(1)即可计算出电容值：

c＝c1//(c3+c2)；

因此，待测电容c3的大小为：

需要说明的是，现有技术中的绝缘检测电路包括所述第一电阻r1、第二电阻r2和第一电容c1，本申请实施例提供的电容检测电路100增加了所述第二电容c2和第四电容c4，所述第一电阻r1和第四电容c4共同对电路进行补偿，避免所述第三电阻r3对所述待测电容c3采集精度的影响。所述第三电阻r3模拟绝缘电阻，所述待测电容c3模拟整车高压系统(总正/总负)与低压地之间的耦合电容。

在现有技术中，可以通过v2的电压峰值和谷值计算出峰峰值，并通过标定不同峰峰值对应不同绝缘电阻值，将标定值整理为一张软件数组表，使用时通过查表即可上报绝缘电阻值。本申请实施例提供的电容检测电路100，基于原有的绝缘检测电路，无需再增加额外的测量电路仅通过在原有电路上增加两个电容，通过相应的计算的方法即可计算出y电容的大小。通过最小化的成本增加，使现有的绝缘检测电路同时具备y电容测量功能。同时测量精度不受绝缘电阻大小影响，即可以实现绝缘电阻全范围内y电容值测量，此种方法成本低，计算方法简单，对优化绝缘电阻测量受到y电容影响有巨大的推动作用。

综上所述，本申请实施例提供的电容检测电路和装置，通过设置包括第一补偿单元、第一注入单元、待测电容、第二补偿单元的电容检测电路，单片机的输入端用于接收所述第一注入单元的第三端的电压信号，以计算待测电容的电容值，改善了现有技术中电容检测电路复杂，所导致的成本较高的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。