一种电动汽车绝缘检测自诊断系统和方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车安全检测技术领域，尤其涉及一种电动汽车绝缘检测自诊断系统和方法。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，电动车的安全性已经成为了公众和行业的重点关注对象。特别是电动车的高压电池包，其电压高达500V甚至800V以上，远超过人体可承受的安全电压60V。为了确保电动车的安全，电池管理系统(BMS)通常会对整车高压相对车身地的绝缘阻抗值进行监控，以防止高压触电造成人员伤亡。然而，目前的电池管理系统的安全等级通常为ASIL A，无法满足电动车高压等级提升和对高压触电安全性日益重视的需求，对电池管理系统BMS检测绝缘阻抗的安全等级要求已经达到ASIL B等级以上。

在现有的绝缘检测方法中，平衡电桥法是常见的一种，但存在一些问题。例如，当分压电路或比例放大电路发生故障时，系统可能无法测量到真实的绝缘阻抗值，这就存在潜在的高压触电风险。同时，平衡电桥法的功能安全性也有待提高。根据ISO 26262:2018Part5附录D Table D.9，平衡电桥法在防止绝缘性能下降引起潜在高压触电的安全目标下，仅具备传感器有效范围检测，即检测相关元器件的短路到GND故障、短路到电源故障和开路故障，实现安全等级ASIL A。这显然无法满足对车辆安全要求等级更高的ASIL B及以上的安全等级要求。

此外，现有技术对绝缘检测电路的电压采集漂移故障的检测方法，虽然可以通过其它硬件组件采集PACK+到PACK-的总压，间接检验PACK+到GND、PACK-到GND的电压采集误差，但是由于诊断中的采集值来自不同硬件组件，不能保证其数据来源的实时性和一致性。在硬件和软件的采集周期不同，采集数据传输方式不同的情况下，可能会出现采集电压延迟和偏差较大的问题，尤其对于较短时长的诊断周期间隔，无法保证检测措施的可信度。

因此，如何提高电动车的电池管理系统的安全等级，提高其对绝缘阻抗的准确测量能力，以及提高其对电压采集漂移故障的检测的实时性和一致性，是当前电动车技术发展所面临的重要问题。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种电动汽车绝缘检测自诊断装置和方法，旨在解决现有技术中提高绝缘阻抗检测的安全等级以及准确性。

一种电动汽车绝缘检测自诊断系统，包括：

第一分压模块，输入端通过第一开关连接高压电池的正极，第一分压模块的分压比包括第一分压比和第二分压比；

第二分压模块，输入端通过第二开关连接高压电池的负极，第二分压模块的分压比包括第三分压比；

参考电压模块，用于连接到供电电压，并产生参考电压并输出；

多通道开关模块，分别连接第一分压模块的输出端、第二分压模块的输出端、参考电压模块的输出端、第一运算放大模块的输入端和第二运算放大模块的输入端，用于控制以下通道的连通：第一分压模块和参考电压模块的输出端到第一运算放大模块的输入端、第二分压模块和参考电压模块的输出端到第二运算放大模块的输入端；

第一运算放大模块的输出端连接到正极侧电压采集端；第二运算放大模块的输出端连接到负极侧电压采集端。

进一步的，第一分压模块包括：

第一电阻，第一端通过第一开关连接高压电池的正极；

第二电阻，第二电阻的第一端连接第一电阻的第二端，第二电阻的第二端接地；

第五电阻，第五电阻的第一端通过第三开关连接第二电阻的第一端，第五电阻的第二端接地；

多通道开关模块连接第二电阻的第一端。

进一步的，第二分压模块包括：

第三电阻，第一端通过第二开关连接高压电池的负极；

第四电阻，第四电阻的第一端连接第三电阻的第二端，第四电阻的第二端接地；

多通道开关模块连接第四电阻的第一端。

进一步的，第一运算放大模块包括：

第一运算放大器，第一运算放大器的同相输入端连接到多通道开关模块，第一运算放大器的反相输入端接地。

进一步的，第二运算放大模块包括：

第二运算放大器，第二运算放大器的同相输入端连接多通道开关模块；第二运算放大器的输出端还连接第二运算放大器的反相输入端；

第三运算放大器，第三运算放大器的反相输入端连接第二运算放大器的输出端，第三运算放大器的输出端还连接第三运算放大器的反相输入端，第三运算放大器的同相输入端接地。

进一步的，还包括：

双向电源模块，连接供电电压，用于将供电电压转换成正反两极电压，将正反两极电压提供至第一运算放大模块和第二运算放大模块。

一种电动汽车绝缘检测自诊断方法，其特征在于，使用前述的一种电动汽车绝缘检测自诊断系统，包括：

步骤A1，在车辆上电时进行漂移故障诊断；

步骤A2，在车辆运行时周期性进行绝缘阻抗检测。

进一步的，在步骤A1中，漂移故障诊断包括：

步骤A11，控制第一分压模块的输出端到第一运算放大模块的输入端导通，闭合第一开关和第二开关，控制第一分压模块的分压比为第一分压比，获取第一分压模块输出的第一采集电压；

步骤A12，控制第一分压模块的分压比为第二分压比，获取第一分压模块输出的第二采集电压；

步骤A13，计算第一采集电压和第二采集电压的差值绝对值是否小于第一预设值：

若是，执行步骤A2；

若否，执行步骤A14；

步骤A14，输出第一故障诊断信息。

进一步的，在步骤A1中，在步骤A11之前还包括：

步骤A101，控制参考电压模块的输出端到第一运算放大模块的输入端导通，获取第一预采集电压，并判断第一预采集电压是否为第二预设值：

若否，执行步骤A102；

若是，执行步骤A103；

步骤A102，输出第二故障诊断信息；

步骤A103，控制参考电压模块的输出端到第二运算放大模块的输入端导通，获取第二预采集电压，并判断第二预采集电压是否为第三预设值：

若否，执行步骤A104；

若是，执行步骤A11；

步骤A104，输出第三故障诊断信息。

进一步的，步骤A2包括：

步骤A21，断开第二开关，控制第一分压模块的分压比为第一分压比，并控制第一分压模块的输出端到第一运算放大模块的输入端导通，获取正极侧采集电压；

步骤A22，断开第一开关，导通第二开关，并控制第二分压模块的输出端到第二运算放大模块的输入端导通，获取采集负极侧采集电压；

步骤A23，根据正极侧采集电压和负极侧采集电压，计算高压电池正极对车身的阻抗和高压电池负极对车身的阻抗；

步骤A24，根据高压电池正极对车身的阻抗和高压电池负极对车身的阻抗计算高压电池的绝缘阻抗。

本发明的有益技术效果在于：

使用两个分压模块分别对高压电池正极和负极进行电压采集，并且正极使用的分压模块包括两个分压比，能够有效地检测分压电路的漂移故障。这样，不仅提高了检测的准确性，同时也增强了系统的稳定性。

通过对运算放大模块的输入端注入一个预期的电压，可以方便地检测运算放大模块的增益漂移故障。这种方法简便、直观，大大提高了故障检测的效率，有助于及时发现并修复故障，保证了电路的正常运行。

在绝缘阻抗检测电路自身，设计了探测的安全机制，有效地减少了其与其他硬件组件之间的耦合，避免了由于采集数据的实时性和一致性问题，造成误报或报不出绝缘阻抗异常的问题。这种设计充分考虑了系统的安全性和可靠性，有效地防止了错误报警，提高了系统的整体性能。

总的来说，本技术具有检测精度高、稳定性好、安全性强等优点，对于提升电路性能和保障系统正常运行具有重要的作用。

附图说明

图1为本发明一种电动汽车绝缘检测自诊断系统的模块示意图；

图2为本发明一种电动汽车绝缘检测自诊断系统的优选实施方式的电路结构图；

图3-6为本发明一种电动汽车绝缘检测自诊断方法的步骤流程图。

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，所描述的实施例仅仅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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参见图1，本发明提供一种电动汽车绝缘检测自诊断系统，包括：

第一分压模块1，输入端通过第一开关S1连接高压电池的正极，第一分压模块的分压比包括第一分压比和第二分压比；

第二分压模块2，输入端通过第二开关S2连接高压电池的负极，第二分压模块2的分压比包括第三分压比；

参考电压模块3，用于连接到供电电压VCC，并产生参考电压Vref并输出；

多通道开关模块4，分别连接第一分压模块1的输出端、第二分压模块2的输出端、参考电压模块3的输出端、第一运算放大模块5的输入端和第二运算放大模块6的输入端，用于控制以下通道的连通：第一分压模块1和参考电压模块3的输出端到第一运算放大模块5的输入端、第二分压模块2和参考电压模块3的输出端到第二运算放大模块6的输入端；

第一运算放大模块5的输出端连接到正极侧电压采集端；第二运算放大模块6的输出端连接到负极侧电压采集端。

使用两个分压模块分别对高压电池正极和负极进行电压采集，并且正极使用的分压模块包括两个分压比，能够有效地检测分压电路的漂移故障。这样，不仅提高了检测的准确性，同时也增强了系统的稳定性。通过对第一和第二运算放大模块的输入端注入一个预期的电压Vref，可以方便地检测第一和第二运算放大模块的增益漂移故障。这种方法简便、直观，大大提高了故障检测的效率，有助于及时发现并修复故障，保证了电路的正常运行。在绝缘阻抗检测电路自身，设计了探测的安全机制，有效地减少了其与其他硬件组件之间的耦合，避免了由于采集数据的实时性和一致性问题，造成误报或报不出绝缘阻抗异常的问题。这种设计充分考虑了系统的安全性和可靠性，有效地防止了错误报警，提高了系统的整体性能。

总的来说，本技术具有检测精度高、稳定性好、安全性强等优点，对于提升电路性能和保障系统正常运行具有重要的作用。

参见图2，进一步的，第一分压模块包括：

第一电阻R1，第一端通过第一开关S1连接高压电池Battery的正极；

第二电阻R2，第二电阻R2的第一端连接第一电阻R1的第二端，第二电阻R2的第二端接地；

第五电阻R5，第五电阻R5的第一端通过第三开关S3连接第二电阻R2的第一端，第五电阻R5的第二端接地；

多通道开关模块4连接第二电阻R2的第一端。

本发明通过对采集高压的串联采样电阻，可配置地并联一个新的电阻即第五电阻R5，实现两个不同比例放大系数的分压电路，即具有第一分压比的R1/R2分压电路以及具有第二分压比的R1/R5/R2分压电路，能够有效地检测分压电路的漂移故障。

进一步的，第二分压模块包括：

第三电阻R3，第一端通过第二开关S2连接高压电池Battery的负极；

第四电阻R4，第四电阻R4的第一端连接第三电阻R3的第二端，第四电阻R4的第二端接地；

多通道开关模块4连接第四电阻R4的第一端。

R3/R4分压电路构成具有第三分压比的分压电路。

进一步的，多通道开关模块4为四通道使能开关模块IC2，四通道使能开关模块IC2包括：四个使能开关，第一使能开关的第一端1Y连接第二电阻R2的第一端，第二使能开关和第三使能开关的第一端2Y、3Y均连接参考电压Vref，第四使能开关的第一端4Y连接第四电阻R4的第一端；

第一使能开关和第二使能开关的第二端1Z、2Z均连接第一运算放大模块的输入端，第一运算放大模块的输出端连接正极侧电压采集端；

第三使能开关和第四使能开关的第二端3Z、4Z均连接第二运算放大模块的输入端，第二运算放大模块的输出端连接负极侧电压采集端。

进一步的，第二电阻R2上并联有第一电容C1，第一电容C2的第一端连接第二电阻R2的第一端，第一电容C1的第二端接地。

第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5为正极侧分压电阻，第二点租R2和第五电阻R5并联，第一电容C1为正极侧分压后的滤波电容。第一开关S1、第二开关S2分别为主正总回路开关、主负总回路开关，开关可选型高压隔离光耦MOS。第三开关S3为主正侧高压采集回路上支路开关，用于调整比例放大倍数，断开S3，得到第一分压比，闭合S3，得到第二分压比。

在四通道使能开关模块IC2为四通道双边开关，第一使能开关、第二使能开关、第三使能开关和第四使能开关各自有一个使能管脚，使能信号为高电平H时，对应的使能开关导通Open，使能信号为低电平L或者高阻时，使能开关为关断Close。图1中1E、2E、3E、4E分别对应IC2的四个使能开关的使能控制信号，为高电平H时开关导通Open，为低电平L或者高阻时开关关断Close。

如果使能信号1E为高电平H，则第一使能开关导通。如果使能信号2E为高电平H，则第二使能开关导通。如果使能信号3E为高电平H，则第三使能开关导通。如果使能信号4E为高电平H，则第四使能开关导通。

进一步的，第四电阻R4上并联有第二电容C2，第二电容C2的第一端连接第四电阻R4的第一端，第二电容C2的第二端接地。

第三电阻R3、第四电阻R4为负极侧分压电阻，第二电容C2为负极侧分压后的滤波电容。

作为一个实施例，选型R1＝R3＝1MΩ±0.1％，R2＝R3＝R4＝1kΩ±0.1％，C1＝C2＝1uF±10％_25V。值得注意的是，本发明专利中器件选型考虑在500V高压以下场合得出的选型，在800V高压场合时可对应调整器件参数。

进一步的，参考电压模块3包括：

第六电阻R6，第六电阻R6的第一端连接供电电压VCC；

第七电阻R7，第七电阻R7的第一端连接第六电阻R6的第二端，第七电阻R7的第二端接地；

第七电阻R7的第一端还连接第二使能开关和第三使能开关的第一端。

R6、R7构成分压电压，通过对供电电压VCC分压产生参考电压Vref，作为一个具体实施例：R6＝19kΩ±0.1％，R7＝1kΩ±0.1％，VCC＝5±0.05V，Vref＝0.25V。

进一步，第一运算放大模块5的输出端和正极侧电压采集端之间还设置有第一低通滤波模块7。

进一步，第二运算放大模块6的输出端和负极侧电压采集端之间还设置有第二低通滤波模块8。

进一步的，第一低通滤波模块7包括：

第八电阻R8，第八电阻R8的第一端连接第一运算放大模块5的输出端，第八电阻R8的第二端连接正极侧电压采集端；

第三电容C3，第三电容C3的第一端连接第八电阻R8的第二端，第三电容C3的第二端接地。

第八电阻R8和第三电容C3分别为正极侧采集AD端口(正极侧电压采集端)处的滤波电阻、滤波电容。

进一步的，第二低通滤波模块8包括：

第十六电阻R16，第十六电阻R16的第一端连接第二运算放大模块6的输出端，第十六电阻R16的第二端连接负极电压采集端；

第四电容C4，第四电容C4的第一端连接第十六电阻R16的第二端，第四电容C4的第二端接地。

第十六电阻R16和第四电容C4分别为负极侧采集AD端口(正负极侧电压采集端)处的滤波电阻、滤波电容。

作为一个具体实施例，R8＝R16＝510Ω±1％，C3＝C4＝100nF±10％_25V。

进一步的，第一运算放大模块包括：

第一运算放大器IC3，第一运算放大器IC3的同相输入端连接到多通道开关模块，第一运算放大器IC3的反相输入端接地。

进一步的，第一运算放大器IC3的同相输入端通过串联第九电阻R9后连接第一使能开关和第二使能开关的第二端。

进一步的，第一运算放大器IC3的输出端还通过串联第十一电阻R9连接第一运算放大器IC3的反相输入端。

进一步的，第一运算放大器IC3的反相输入端串联第十电阻R10后接地。

具体的，第十一电阻R11的第一端连接第一运算放大器IC3的输出端，第十一电阻R11的第二端连接第一运算放大器IC3的反相输入端。第十电阻R10的第一端连接第一运算放大器IC3的反相输入端，第十电阻R10的第二端接地。

进一步的，第二运算放大模块6包括：

第二运算放大器IC4，第二运算放大器IC4的同相输入端连接多通道开关模块；第二运算放大器IC4的输出端还连接第二运算放大器IC4的反相输入端；

第三运算放大器IC5，第三运算放大器IC5的反相输入端连接第二运算放大器IC4的输出端，第三运算放大器IC5的输出端还连接第三运算放大器IC5的反相输入端，第三运算放大器IC5的同相输入端接地。

进一步的，第二运算放大器IC4的同相输入端通过串联第十五电阻R15后连接第三使能开关和第四使能开关的第二端。

进一步的，第三运算放大器IC5的反相输入端和第二运算放大器IC4的输出端之间串联有第十三电阻R13。

进一步的，第三运算放大器IC5的输出端和第三运算放大器IC5的反相输入端之间串联有第十四电阻R14。

进一步的，第三运算放大器IC5的同相输入端通过串联第十二电阻R12后接地。

第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11为正极侧比例放大电路的外围电阻，第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15为负极侧比例放大电路的外围电阻。

作为一种实施例，R9＝R10＝R15＝R12＝R13＝10kΩ±0.1％，R11＝R14＝100kΩ±0.1％。

此外，第一运算放大器IC3为正极侧采集的运算放大器，第二运算放大器IC4、第三运算放大器IC5为负极侧采集的运算放大器，可以配置第一运算放大器IC3和第三运算放大器IC5的放大倍数为10，第二运算放大器IC4的放大倍数为1。第二运算放大器IC4作为电压跟随器，结合第九电阻R9和第十五电阻R15可使正极负极侧运放输入端口都是高阻抗，避免影响采集精度。

进一步的，还包括：

双向电源模块IC1，连接供电电压VCC，用于将供电电压VCC转换成正反两极电压(例如正极电压+5V和负极电压-5V)，将正反两极电压提供至第一运算放大模块5和第二运算放大模块6。

参见图3，本发明还提供一种电动汽车绝缘检测自诊断方法，其特征在于，使用前述的一种电动汽车绝缘检测自诊断系统，包括：

步骤A1，在车辆上电时进行漂移故障诊断；

步骤A2，在车辆运行时周期性进行绝缘阻抗检测。

诊断过程中，为了提高诊断的可信度，采用了自诊断方法，然而诊断完成后，对于绝缘检测执行过程，可以使用来自其它硬件组件的PACK+到PACK-的高压电池的总电压Vdc；

本发明使用前述的电动汽车绝缘检测自诊断系统执行诊断检测功能，车辆在每次上电时执行一次漂移故障诊断流程，车辆运行时不需要实时诊断漂移故障，而绝缘阻抗通常是周期性检测的。对绝缘阻抗检测电路，建立较高可信度的自诊断安全机制，覆盖相关元器件的失效模式，提高诊断覆盖度，支持达到安全等级ASIL B的需求。

参见图4，进一步的，在步骤A1中，漂移故障诊断包括：

步骤A11，控制第一分压模块1的输出端到第一运算放大模块5的输入端导通，闭合第一开关S1和第二开关S2，控制第一分压模块1的分压比为第一分压比，获取第一分压模块1输出的第一采集电压Vpt；

步骤A12，控制第一分压模块的分压比为第二分压比，获取第一分压模块输出的第二采集电压Vpr；

步骤A13，计算第一采集电压Vpt和第二采集电压Vpr的差值绝对值是否小于第一预设值V

若是，执行步骤A2；

若否，执行步骤A14；

步骤A14，输出第一故障诊断信息。

在步骤A11中，导通第一使能开关使得第一分压模块1的输出端接通到第一运算放大模块5的输入端。得到第一分压模块1输出的第一采集电压Vpt即得到第二电阻R2上的第一采集电压Vpt。

在步骤A2中，闭合第三开关S3，即控制第一分压模块的分压比为第二分压比，即获取第二电阻R2上的第二采集电压Vpr。

在步骤A11中，S1和S2开关导通，R1/R2形成高压侧分压电路，进行分压，第一使能开关导通，即1E使能信号为H，R2的第一采集电压Vpt输入第一运算放大器放大后由正极侧电压采集端获取。

在步骤A12中，S3导通，R1/R2/R5形成高压侧分压电路，进行分压，第一使能开关继续导通，即1E使能信号为H，R2的第二采集电压Vpr输入第一运算放大器IC3放大后由正极侧电压采集端获取。

第一故障诊断信息包括关于R1、R2、S3、C1以及R5的故障情形。

第一预设值V

通过改变串联回路中采样电阻阻值(R2、R2/R5两种)，验证高压采集串联回路中是否发生阻值漂移，防止存在潜伏故障，报不出真实的绝缘阻抗值。

参见图5，进一步的，在步骤A1中，在步骤A11之前还包括：

步骤A101，控制参考电压模块的输出端到第一运算放大模块的输入端导通，获取第一预采集电压Vp0，并判断第一预采集电压Vp0是否为第二预设值：

若否，执行步骤A102；

若是，执行步骤A103；

步骤A102，输出第二故障诊断信息；

步骤A103，控制参考电压模块的输出端到第二运算放大模块的输入端导通，获取第二预采集电压Vn0，并判断第二预采集电压Vn0是否为第三预设值：

若否，执行步骤A104；

若是，执行步骤A11；

步骤A104，输出第三故障诊断信息。

在步骤A101中，导通第二使能开关，使得参考电压模块3的输出端到第一运算放大模块5的输入端导通。

在步骤A103中，关断第二使能开关，导通第三使能开关，控制参考电压模块3的输出端到第二运算放大模块6的输入端导通。

在步骤A101中，参考电压Vref输入到第一运算放大模块放大处理后输出，由正极侧电压采集端获取，即Vp0。

第二故障诊断信息可以诊断出供电电压VCC故障、IC2故障、第一运算放大器IC3及其外围电路的故障。

在步骤A103中，参考电压Vref输入到第二运算放大模块放大处理后输出，由负极侧电压采集端获取，即Vn0。

第三故障信息可以诊断出第二运算放大器IC4及其外围电路、第三运算放大器IC5及其外围电路等的故障。

如果第一运算放大模块和第二运算放大模块放大倍数均为10倍，则为0.25V的参考电压输出放大为2.5V。第二预设值和第三预设值为2.5V。

以参考电压注入的方法，验证采集电路的功能和精度，注入电压后的采集路径与绝缘检测电压采集的路径是相同的，确保数据采集的真实性和一致性，提高诊断的可信度。

参见图6，进一步的，步骤A2包括：

步骤A21，断开第二开关S2，导通第一开关S1，控制第一分压模块的分压比为第一分压比，并控制第一分压模块的输出端到第一运算放大模块的输入端导通，获取正极侧采集电压Vp1；

步骤A22，断开第一开关S1，导通第二开关S2，并控制第二分压模块2的输出端到第二运算放大模块6的输入端导通，获取采集负极侧采集电压Vn1；

步骤A23，根据正极侧采集电压Vp1和负极侧采集电压Vn1，计算高压电池正极对车身的阻抗和高压电池负极对车身的阻抗；

步骤A24，根据高压电池正极对车身的阻抗RP和高压电池负极对车身的阻抗RN计算高压电池的绝缘阻抗Riso。

在步骤A21中，通过断开第三开关S3控制第一分压模块1的分压比为第一分压比，通过导通第一使能开关使第一分压模块1的输出端到第一运算放大模块5的输入端导通。

在步骤A22中，通过导通第四使能开关实现第二分压模块2的输出端到第二运算放大模块6的输入端导通。

在本发明中，正极侧和负极侧的运放比例放大倍数例如都是10倍，在诊断和采集时需要按放大倍数进行换算。

正极侧高压值VP和负极侧高压值VN与RP、RN的关系如下：

在步骤A23中，根据正极侧采集电压Vp1和负极侧采集电压Vn1计算正极侧高压值VP和负极侧高压值VN，计算公式如下：

VP＝Vp1*0.1*(R1+R2)/R2公式3；

VN＝Vn1*0.1*(R3+R4)/R3 公式4；

Vdc为高压电池的总电压值，即PACK+到PACK-的电压值。

可见，在公式1和公式2中，Vdc、VP、VN、R1、R2、R3、R4都是已知的值，且R1+R2＝R3+R4，代入方程后可以计算得到RP、RN和Riso的值，公式如下：

Riso＝Min(RP,RN)公式7。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。