CN109782185A - 一种电动汽车高压安全测试装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动汽车高压安全测试装置及其应用,包括供电电源,电源线,信号线,DC电源,信号发生器,信号采集模块和计算机;所述供电电源、DC电源、信号发生器和待测电池包通过电源线串联,构成高压安全测试回路;所述计算机和所述信号采集模块均与所述供电电源通过电源线连接;所述计算机通过信号线分别与所述DC电源和所述信号采集模块连接。与现有技术相比,本发明具有依据实际车辆运行条件下故障动态模拟输入、可无损反复模拟测试、测试结果准确、测试效率高、节省人力物力等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动汽车高压电气系统的测试技术,尤其是涉及一种电动汽车高压安全测试装置及其应用。
背景技术
新能源汽车发展近20年,新能源汽车存在自然、高压触电、碰撞后起火等问 题,对于新能源汽车的高压安全测试十分重要。
电动汽车的一个重要特点就是国内装有保证足够动力性能的高压电源,形成具有高电压、大电流的动力回路。目前电动汽车所使用的电池组大多由电压在3.6V 的单体电池串联而成,电动汽车高压电气系统的工作电压在300V以上,而且电气 传输线路的阻抗很小,高压电气系统的正常工作电流可能达到数十、甚至数百安培, 瞬时短路放电电流更是成倍增加。高压回路的短路、漏电等故障都对电动汽车的高 压用电安全构成了潜在的威胁,当发生高压回路绝缘失效或者短路等故障时,高电 压和大电流会危及车上乘客的人身安全,同时还会影响低压电气和车辆控制器的正 常工作。目前虽然高压电安全控制系统用于实时检测电动汽车高压电安全状态并实 施安全控制,但是对于电动汽车在高压情况下的各种突发状况缺乏动态模拟,测试 结果不能真实地反应运行条件下电动汽车电池包的运行状况,检测方法的可靠性和 安全性得不到保障。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电动汽车高 压安全测试装置及其应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种电动汽车高压安全测试装置,包括供电电源,电源线,信号线,DC电源, 信号发生器,信号采集模块和计算机;
所述供电电源、DC电源、信号发生器和待测电池包通过电源线串联,构成高 压安全测试回路;
所述计算机和所述信号采集模块均与所述供电电源通过电源线连接;所述计算机通过信号线分别与所述DC电源和所述信号采集模块连接。
所述信号发生器产生电压的波形选自正弦波、方波、三角波或锯齿波中的一种 或几种的混合波形。
所述的DC电源的电压调节范围为0~1500V,其压摆率为20V/毫秒。
所述信号采集模块包括电流传感器、电压传感器和通信信号采集卡,所述电流 传感器与所述供电电源的正极和负极通过电源线连接,所述电压传感器与所述供电 电源的正极和负极通过电源线连接,所述通信信号采集卡与所述计算机通过信号线 连接。
所述计算机内设有数据存储硬盘,该数据存储硬盘用于存储所述信号采集模块输出的电压和电流数据。
所述计算机内还设有信号分析单元、分析数据存储单元,所述数据存储硬盘和 所述分析数据存储单元均与所述信号分析单元连接。
还包括用于环境模拟箱,所述环境模拟箱内设有温度调节机构、湿度调节机构 和淋雨模拟机构,所述待测电池包置于所述环境模拟箱中。
本发明提供了一种电动汽车高压安全测试装置的应用方法,包括以下步骤:
(1)打开供电电源向所述电动汽车高压安全测试装置进行供电;
(2)通过计算机控制DC电源和信号发生器,所述信号发生器产生功能测试 电压,所述信号采集模块采集所述待测电池包内各元件在所述功能测试电压下的电 压和电流,并将测试数据输送到所述计算机内;
(3)所述计算机内的数据分析模块对所述测试数据进行分析,检测所述待测 电池包的运行情况。
所述功能测试电压包括欠压状态、过压状态、熄火状态和雷击状态的电压;
所述欠压状态的电压波形为低于待测电池包额定电压290~390V,持续0.5~168h;
所述过压状态的电压波形为高于待测电池包额定电压420~450V,持续 0.5~168h;
所述熄火状态的电压波形为在0.05~2s内,电压从待测电池包额定电压降低至0V;
所述雷击状态的电压波形为在10~100ns内,电压从待测电池包额定电压升高 至600~900V。
与现有技术相比,本发明采用DC电源和信号发生器结合的方式,制造出各种 波形的功能测试电压,检测在这些功能测试电压下待测电池包中各元件的电流和电 压,分析各元件的电流和电压的数据,实时检测电池包的工作状况;本发明的装置 能够提供多种故障状况的模拟,并且获得动态模拟结果,可应用于研究相关故障发 生前后的高压电相关参数的变化规律,为故障预测和控制策略的制定提供依据,该 装置还可以模拟周围环境对电池包性能的影响,考虑周围环境的变化,使得该装置 的适用范围更广;本发明的测试方法使高压安全测试具有较高的可操作性和可控 性,并且测试时间短、测试效率高,结果更符合实际,无需专业人员携带较多仪器 进行分别检测,促进了电动汽车高压安全性能检测方法和检测标准统一。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图中,1为计算机,2为DC电源,3为信号发生器,4为待测电池包,5为信 号采集模块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域 的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。 这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种电动汽车高压安全测试装置,如图1所示,包括供电电源,电源线,信号 线,DC电源2,信号发生器3,信号采集模块5、计算机1和环境模拟箱;
供电电源、DC电源2、信号发生器3和待测电池包4通过电源线串联,构成 高压安全测试回路;计算机1和信号采集模块5均与供电电源通过电源线连接;计 算机1通过信号线分别与DC电源2和信号采集模块5连接。
其中,信号发生器3产生电压的波形选自正弦波、方波、三角波或锯齿波中的 一种或几种的混合波形;的DC电源2的电压调节范围为0~1500V,其压摆率为 20V/毫秒。计算机1通过控制DC电源和信号发生器,模拟出具有不同波形的电压, 这些电压为功能测试电压输送如待测电池包,用于模拟不同故障情况下电池包的工 作状态和安全性。信号采集模块5包括电流传感器、电压传感器和通信信号采集卡, 电流传感器与供电电源的正极和负极通过电源线连接,电压传感器与供电电源的正 极和负极通过电源线连接,通信信号采集卡与计算机1通过信号线连接。计算机1 内设有数据存储硬盘、信号分析单元、分析数据存储单元,该数据存储硬盘用于存 储信号采集模块(5)输出的电压和电流数据;数据存储硬盘和分析数据存储单元 均与信号分析单元连接。
环境模拟箱内设有温度调节机构、湿度调节机构和淋雨模拟机构,待测电池包 4置于环境模拟箱中。通过调节待测电池包4所处环境的温度、湿度以及模拟降雨, 模拟真实工作过程中的自然外部环境,更全面的对待测电池包4的安全性能进行测 试,增加乘车人员的安全性。
用本实施例中的电动汽车高压安全测试装置对电池包的高压安全性能进行测试,测试方法包括以下步骤:
(1)打开供电电源向电动汽车高压安全测试装置进行供电;
(2)通过计算机1控制DC电源2和信号发生器3,信号发生器3产生功能 测试电压,信号采集模块5采集待测电池包4内各元件在功能测试电压下的电压和 电流,并将测试数据输送到计算机1内;
(3)计算机1内的数据分析模块对测试数据进行分析,检测待测电池包4的 运行情况。
其中,步骤2中的功能测试电压包括欠压状态、过压状态、熄火状态和雷击状 态的电压;欠压状态的电压波形为低于待测电池包4额定电压290V,持续168h; 过压状态的电压波形为高于待测电池包4额定电压420V,持续168h;熄火状态的 电压波形为在0.05s内,电压从待测电池包4额定电压降低至0V;雷击状态的电 压波形为在10ns内,电压从待测电池包4额定电压升高至600V。
本方法用不同波形的模拟电压来模拟各种故障状况下待测电池包的工作电压,并且实时对电池包内各元件的电流和电压进行检测,真实考虑模拟了各种故障条 件,提高了测试的准确性和真实性,本装置的结构简单,通过将具有调节电压功能 的DC电源和信号发生器进行结合,用计算机进行控制DC电源和信号发生器来制 造出不同故障条件下的模拟电压,结构简单、操作方便、效率高、测试准确,可用 于实际电动车辆电池包的检测,准确模拟高压、故障状态中电池包的动态和静态过 程进行测试。
实施例2
一种电动汽车高压安全测试装置,如图1所示,包括供电电源,电源线,信号 线,DC电源2,信号发生器3,信号采集模块5、计算机1和环境模拟箱;
供电电源、DC电源2、信号发生器3和待测电池包4通过电源线串联,构成 高压安全测试回路;计算机1和信号采集模块5均与供电电源通过电源线连接;计 算机1通过信号线分别与DC电源2和信号采集模块5连接。
其中,信号发生器3产生电压的波形选自正弦波、方波、三角波或锯齿波中的 一种或几种的混合波形;的DC电源2的电压调节范围为0~1500V,其压摆率为 20V/毫秒。计算机1通过控制DC电源和信号发生器,模拟出具有不同波形的电压, 这些电压为功能测试电压输送如待测电池包,用于模拟不同故障情况下电池包的工 作状态和安全性。信号采集模块5包括电流传感器、电压传感器和通信信号采集卡, 电流传感器与供电电源的正极和负极通过电源线连接,电压传感器与供电电源的正 极和负极通过电源线连接,通信信号采集卡与计算机1通过信号线连接。计算机1 内设有数据存储硬盘、信号分析单元、分析数据存储单元,该数据存储硬盘用于存 储信号采集模块5输出的电压和电流数据;数据存储硬盘和分析数据存储单元均与 信号分析单元连接。
环境模拟箱内设有温度调节机构、湿度调节机构和淋雨模拟机构,待测电池包 4置于环境模拟箱中。通过调节待测电池包4所处环境的温度、湿度以及模拟降雨, 模拟真实工作过程中的自然外部环境,更全面的对待测电池包4的安全性能进行测 试,增加乘车人员的安全性。
用本实施例中的电动汽车高压安全测试装置对电池包的高压安全性能进行测试,测试方法包括以下步骤:
(1)打开供电电源向电动汽车高压安全测试装置进行供电;
(2)通过计算机1控制DC电源2和信号发生器3,信号发生器3产生功能 测试电压,信号采集模块5采集待测电池包4内各元件在功能测试电压下的电压和 电流,并将测试数据输送到计算机1内;
(3)计算机1内的数据分析模块对测试数据进行分析,检测待测电池包4的 运行情况。
其中,步骤2中的功能测试电压包括欠压状态、过压状态、熄火状态和雷击状 态的电压;欠压状态的电压波形为低于待测电池包4额定电压390V,持续0.5h; 过压状态的电压波形为高于待测电池包4额定电压450V,持续0.5h;熄火状态的 电压波形为在2s内,电压从待测电池包4额定电压降低至0V;雷击状态的电压波 形为在100ns内,电压从待测电池包4额定电压升高至900V。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上 述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改, 这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种电动汽车高压安全测试装置,其特征在于,包括供电电源,电源线,信号线,可编程电源(2),信号发生器(3),信号采集模块(5)和计算机(1);
所述供电电源、可编程电源(2)、信号发生器(3)和待测电池包(4)通过电源线串联,构成高压安全测试回路;
所述计算机(1)和所述信号采集模块(5)均与所述供电电源通过电源线连接;所述计算机(1)通过信号线分别与所述DC电源(2)和所述信号采集模块(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车高压安全测试装置,其特征在于,所述信号发生器(3)产生电压的波形选自正弦波、方波、三角波,阻尼波或锯齿波中的一种或几种的混合波形。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车高压安全测试装置,其特征在于,所述的可编程电源(2)的电压调节范围为0~1500V,其电压升降率为20V/毫秒。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车高压安全测试装置,其特征在于,所述信号采集模块(5)包括电流传感器、电压传感器和通信信号采集卡,所述电流传感器与所述供电电源的正极和负极通过电源线连接,所述电压传感器与所述供电电源的正极和负极通过电源线连接,所述通信信号采集卡与所述计算机(1)通过信号线连接。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车高压安全测试装置,其特征在于,所述计算机(1)内设有数据存储硬盘,该数据存储硬盘用于存储所述信号采集模块(5)输出的电压和电流数据。
6.根据权利要求5所述的一种电动汽车高压安全测试装置,其特征在于,所述计算机(1)内还设有信号分析单元、分析数据存储单元,所述数据存储硬盘和所述分析数据存储单元均与所述信号分析单元连接。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车高压安全测试装置,其特征在于,还包括用于环境模拟箱,所述环境模拟箱内设有温度调节机构、湿度调节机构和淋雨模拟机构,所述待测电池包(4)置于所述环境模拟箱中。
8.一种如权利要求1~7任一所述的电动汽车高压安全测试装置的应用,其特征在于,包括以下步骤:
(1)打开供电电源向所述电动汽车高压安全测试装置进行供电;
(2)通过计算机(1)控制可编程电源(2)和信号发生器(3),所述信号发生器(3)产生功能测试电压,所述信号采集模块(5)采集所述待测电池包(4)内各元件在所述功能测试电压下的电压和电流,并将测试数据输送到所述计算机(1)内;
(3)所述计算机(1)内的数据分析模块对所述测试数据进行分析,检测所述待测电池包(4)的运行情况。
9.根据权利要求8所述的电动汽车高压安全测试装置的应用,其特征在于,所述功能测试电压包括欠压状态、过压状态、熄火状态和雷击状态的电压;
所述欠压状态的电压波形为低于待测电池包(4)额定电压290~390V,持续0.5~168h;
所述过压状态的电压波形为高于待测电池包(4)额定电压420~450V,持续0.5~168h;
所述熄火状态的电压波形为在0.05~2s内,电压从待测电池包(4)额定电压降低至0V;
所述雷击状态的电压波形为在10~100ns内,电压从待测电池包(4)额定电压升高至600~900V。
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