CN117008020B - 一种换电电气接口可靠性测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种换电电气接口可靠性测试方法及装置，涉及电气接口测试技术领域。该方法包括以下步骤：获取插头和插座在第一测试工况下的第一相对位移和第一插拔力；判断第一相对位移处于对应的测试指标内，第一插拔力处于第一预设范围内且插座和插头满足预设条件时，再判断第二相对位移处于对应的测试指标内，第二插拔力处于第一预设范围内且插座和插头满足预设条件时，将插座和插头重复插拔，获取在第一测试工况下的第三相对位移和第三插拔力；判断第三相对位移处于对应的测试指标内，第三插拔力处于第一预设范围内且插座和插头满足预设条件时，则判定当前的待测换电电气接口符合标准要求。通过融合多种测试方式，保障换电电气接口可靠性。

Description

一种换电电气接口可靠性测试方法及装置

技术领域

本发明一般涉及电气接口测试技术领域，具体涉及一种换电电气接口可靠性测试方法及装置。

背景技术

电动汽车是使用动力电池作为能量源，为电动机提供电能，从而驱动行驶的。电动汽车能源补给的普遍方式就是为车辆中的动力电池充电，或者为车辆更换已充满电量的动力电池。对于后者，为提升实用化水平，常采用专用设计可进行快速拆卸和安装车辆动力电池的方式，即快速更换动力电池，可简称换电。

换电电气接口是快换电池系统的重要零部件，是用于实现整车与快换电池系统之间电气快速连接、分离的专用连接器。在快速更换动力电池电动汽车产品的生产中，换电电气接口测试为产品出厂前的最后一道工序，也是最重要的环节。传统的测试方式通常采用人工反复插拔，人力消耗较大且效率低。

专利CN107037301A-一种探针接口类产品多工位自动测试线所公开的是多工位自动测试线体，其将探针接口类产品依次放入测试通道，通过可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）控制传送机构，顶升夹紧机构自动传输，夹紧产品，通过气缸带动接插件自动与产品接触，并利用工业控制计算机实现测试与数据存储。但是，该方案仅仅是利用气缸代替人工进行插拔操作，测试方式较为单一，且没有站在产品实际应用角度，导致最终得到的测试结果无法直接代表产品本身的可靠性。因此，我们提出一种换电电气接口可靠性测试方法及装置用以解决上述问题。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种提升测试结果的准确性，保障换电电气接口可靠性的换电电气接口可靠性测试方法及装置。

第一方面，本发明提供一种换电电气接口可靠性测试方法，包括以下步骤：

检查待测换电电气接口是否存在损坏；

若不存在损坏，则获取待测换电电气接口的插座的测试指标；所述测试指标包括但不限于对应于六个自由度的六个指标，分别为X方向浮动指标、Y方向浮动指标、Z方向浮动指标、沿X轴轴向旋转角度补偿指标、沿Y轴轴向旋转角度补偿指标或者沿Z轴轴向旋转角度补偿指标；

获取待测换电电气接口的插头和插座在第一测试工况下的第一相对位移和第一插拔力；

判断所述第一相对位移处于对应的所述测试指标内，所述第一插拔力处于第一预设范围内且所述插座和所述插头满足预设条件时，则获取所述插座和所述插头在第二测试工况下的第二相对位移和第二插拔力；

判断所述第二相对位移处于对应的所述测试指标内，所述第二插拔力处于所述第一预设范围内且所述插座和所述插头满足预设条件时，将所述插座和所述插头重复插拔；

当所述插座和所述插头重复插拔预设次数后，获取所述插座和所述插头在所述第一测试工况下的第三相对位移和第三插拔力；

判断所述第三相对位移处于对应的所述测试指标内，所述第三插拔力处于第一预设范围内且所述插座和所述插头满足预设条件时，则在任意一个测试工况下，按照预设插拔位移和预设插拔频率插拔所述插座和所述插头；

当所述插座和所述插头重复插拔预设次数后，再次检查待测换电电气接口是否存在损坏；

若不存在损坏，则判定当前的待测换电电气接口符合标准要求。

根据本发明提供的技术方案，判断所述第一相对位移处于对应的所述测试指标内，所述第一插拔力处于第一预设范围内且所述插座和所述插头满足预设条件之后，获取所述插座和所述插头在第二测试工况下的第二相对位移和第二插拔力之前，还包括以下步骤：

获取待测换电电气接口当前的应用环境；所述应用环境具有多种影响因素；

改变所述应用环境的至少一种影响因素，并获取所述插座和所述插头在所述第一测试工况下的第四相对位移和第四插拔力；

判断所述第四相对位移处于对应的所述测试指标内，所述第四插拔力处于第一预设范围内且所述插座和所述插头满足预设条件时，则获取所述插座和所述插头在第二测试工况下的第二相对位移和第二插拔力。

根据本发明提供的技术方案，所述预设条件包括但不限于：所述插座和所述插头通过电气连通测试；所述插座和所述插头通过绝缘电阻测试；所述插座和所述插头通过密封性测试；所述插座和所述插头通过温升测试。

根据本发明提供的技术方案，所述第一测试工况为所述插座和所述插头在单一一个自由度偏置时进行测试的工况，所述第二测试工况为所述插座和所述插头在至少两个自由度偏置时进行测试的工况。

第二方面，本发明提供一种换电电气接口可靠性测试装置，能够实现上述的一种换电电气接口可靠性测试方法，所述测试装置包括：

相邻设置的第一平台和机械手；

所述第一平台上设置有至少一个测试工位，用于安装待测换电电气接口的插座；

所述机械手具有至少一个夹持端，用于夹持待测换电电气接口的插头；所述机械手还具有与所述夹持端电性连接的控制模块，用于控制所述夹持端带动所述插头移动，进而改变所述插头和所述插座的相对位置。

根据本发明提供的技术方案，还包括：

第二平台，所述第二平台通过弹性支柱与所述第一平台远离所述测试工位的表面连接；

所述第二平台上还设置有线束固定件，所述线束固定件用于固定所述插座的线束。

根据本发明提供的技术方案，还包括：万用表，所述万用表具有两个接触端，二者分别与所述插座和所述插头的连接端子连接，用于测试所述插座和所述插头是否电气连通。

综上所述，本发明公开一种换电电气接口可靠性测试方法的具体流程。本发明首选检查待测换电电气接口是否存在损坏；若不存在损坏，则获取待测换电电气接口的插座的测试指标，以及，获取待测换电电气接口的插头和插座在第一测试工况下的第一相对位移和第一插拔力，判断第一相对位移处于对应的测试指标内，第一插拔力处于第一预设范围内且插座和插头满足预设条件时，则获取插座和插头在第二测试工况下的第二相对位移和第二插拔力；判断第二相对位移处于对应的测试指标内，第二插拔力处于第一预设范围内且插座和插头满足预设条件时，将插座和插头重复插拔；当插座和插头重复插拔预设次数后，获取插座和插头在第一测试工况下的第三相对位移和第三插拔力；判断第三相对位移处于对应的测试指标内，第三插拔力处于第一预设范围内且插座和插头满足预设条件时，则在任意一个测试工况下，按照预设插拔位移和预设插拔频率插拔插座和所述插头；当插座和插头重复插拔预设次数后，再次检查待测换电电气接口是否存在损坏；若不存在损坏，则判定当前的待测换电电气接口符合标准要求。

本发明通过在单一自由度、复合自由度，改变测试环境条件的影响因素以及重复插拔进行疲劳测试等多个测试角度对插座和插头进行测试，逐个测试均通过后再次检测待测换电电气接口是否存在损坏；若不存在损坏，则判定当前的待测换电电气接口符合标准要求。经过本方案测试的换电电气接口的测试结果更准确，且换电电气接口具有较高的可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为换电电气接口可靠性测试方法的流程示意图。

图2为改变测试环境条件并在第一测试工况下进行测试的流程示意图。

图3为换电电气接口可靠性测试装置的结构示意图。

图中标号：1、插座；2、插头；3、第一平台；4、机械手；5、第二平台；6、弹性支柱；7、线束固定件；8、线束。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

请参考图1所示的本发明提供的一种换电电气接口可靠性测试方法的第一种实施例的流程示意图，包括以下步骤：

S10、检查待测换电电气接口是否存在损坏；

其中，待测换电电气接口是否损坏的判断准则包括但不限于待测换电电气接口的外观是否存在变形、裂纹、松动等。

若待测换电电气接口存在损坏，则无需再进行后续操作，即可判定当前的换电电气接口不符合标准要求。此处，标准要求是指插座1和插头2无损坏，插座1和插头2的相对位移属于相应自由度的浮动指标，插拔力处于第一预设范围，插座1和插头2满足预设条件。其中，插拔力可以根据EIA-364-13C（国际电气协会插拔力测试规范）得到；并且，预设条件包括但不限于：插座1和插头2电气连通，以及，插座1和插头2经过绝缘电阻、密封性和温升测试后符合相应的参考指标，参考指标例如为GB/T37133-2018。

以插座1和插头2是否电气连通为例，

根据以下步骤判断插座1和插头2插合时是否电气连通：

将插座1和插头2的连接端子分别与万用表的两个接触端连接；

若万用表发出蜂鸣声，则判定插座1和插头2电气连通。

若万用表无蜂鸣声，则表示插座1和插头2未连通。

S20、若不存在损坏，则获取待测换电电气接口的插座1的测试指标；测试指标包括但不限于对应于六个自由度的六个指标，分别为X方向浮动指标、Y方向浮动指标、Z方向浮动指标、沿X轴轴向旋转角度补偿指标、沿Y轴轴向旋转角度补偿指标或者沿Z轴轴向旋转角度补偿指标；

其中，换电电气接口是快换电池系统的重要零部件，是用于实现整车与快换电池系统之间电气快速连接、分离的专用连接器。插座1为换电电气接口位于整车端的接口，插头2为换电电气接口位于动力电池端的接口。此处，插座1具有浮动能力，测试指标可以由本领域技术人员设置。

并且，设定：插座1的长度方向为X方向，插座1的宽度方向为Y方向，插座1的高度方向为Z方向；上述的各个指标是根据设定的方向来命名的。

S30、获取待测换电电气接口的插头2和插座1在第一测试工况下的第一相对位移和第一插拔力；

此处，第一测试工况为插座1和插头2在单一一个自由度偏置时进行测试的工况。

例如，获取插座1的X方向浮动指标，相应地，插座1和插头2在X方向偏置时进行测试，获取插座1和插头2的第一相对位移，例如为0.5mm，同时，获取插座1和插头2第一插拔力。

其中，插座1和插头2的初始状态可以是插座1和插头2的中心轴线重合的状态，那么，插座1和插头2偏置的方式可以由中心轴线向外偏置，即插头2的中心轴线相对插座1的中心轴线不再重合，二者相互平行。第一相对位移是指插头2相对插座1偏置的位移。此处，第一相对位移可以在控制机械手4运动的控制模块中获取。

需要说明的是，上述的步骤S10和S20是在单一一个自由度下进行测试；当换电电气接口在X方向或者Y方向进行插拔测试时，插头2与插座1的相对位移仅是在相应的X方向或者Y方向偏置的位移，然后插拔时插头2与插座1恰好配合，不会触发其他自由度的浮动能力；

其中，Z方向插拔测试具有特殊性，当插头2和插座1恰好配合时，不会触发Z方向的浮动能力，需要在二者恰好配合之后继续向下移动插头2，即在Z方向偏置了插头2相对插座1的位移，从而触发Z方向的浮动能力。

另外，如果实际的整车上换电电气接口插座托盘和换电电气接口之间设有弹簧，则需要考虑整车的浮动能力；例如，Z方向插拔时，插头2和插座1恰好配合，不会触发Z方向的浮动能力，继续向下插拔，则触发Z方向的浮动能力，再继续向下插拔，则触发Z方向的浮动能力和整车的浮动能力；此处，三次插头2移动的距离逐渐增大。

S40、判断第一相对位移处于对应的测试指标内，第一插拔力处于第一预设范围内且插座1和插头2满足预设条件时，则获取插座1和插头2在第二测试工况下的第二相对位移和第二插拔力；

若插座1和插头2存在至少一个条件不符合标准要求，则可判定当前的换电电气接口不符合标准要求，无需再执行后续步骤。

进一步地，如图2所示，判断第一相对位移处于对应的测试指标内，第一插拔力处于第一预设范围内且插座1和插头2满足预设条件之后，获取插座1和插头2在第二测试工况下的第二相对位移和第二插拔力之前，还包括以下步骤：

S1、获取待测换电电气接口当前的应用环境；应用环境具有多种影响因素；

此处，应用环境是指换电电气接口实际使用时的周围环境，例如海边环境，矿山环境等；影响因素包括但不限于温度、湿度、盐雾、沙尘等。

S2、改变应用环境的至少一种影响因素，并获取插座1和插头2在第一测试工况下的第四相对位移和第四插拔力；

例如，将当前的应用环境中的温度调高，并让换电电气接口在改变温度后的环境中静置预设时长，然后对插座1和插头2进行测试；具体地，获取的测试指标为X方向浮动指标，相应地，插座1和插头2在X方向偏置时进行测试，获取插座1和插头2的第四相对位移，例如为0.5mm，同时，获取插座1和插头2第四插拔力。此处，预设时长例如为10分钟。

S3、判断第四相对位移处于对应的测试指标内，第四插拔力处于第一预设范围内且插座1和插头2满足预设条件时，则获取插座1和插头2在第二测试工况下的第二相对位移和第二插拔力。

即，通过改变测试环境的至少一种影响因素且第一测试工况下，对插座1和插头2进行复测，从而判断在不同测试环境下，插座1和插头2的不同表现，这些表现可以通过插拔后获取的第四相对位移和第四插拔力以及插座1和插头2是否满足预设条件来展示。若插座1和插头2存在至少一个条件不符合标准要求，则可判定当前的换电电气接口不符合标准要求，无需再执行后续步骤。

S50、判断第二相对位移处于对应的测试指标内，第二插拔力处于第一预设范围内且插座1和插头2满足预设条件时，将插座1和插头2重复插拔；

需要说明的是，在第二测试工况下，获取插座1和插头2的第二相对位移和第二插拔力的过程，例如，获取插座1的X方向浮动指标和X轴轴向旋转角度补偿指标，相应地，插座1和插头2在X方向以及X轴轴向旋转预设角度偏置时进行测试，第二相对位移包括：插座1和插头2在X方向偏置的位移，以及，插座1和插头2在X轴轴向偏置的位移，分别判断插座1和插头2在X方向偏置的位移是否处于X方向浮动指标内，插座1和插头2在X轴轴向偏置的位移是否处于X轴轴向旋转角度补偿指标内，同时，获取第二插拔力，判断第二插拔力是否处于第一预设范围内；当第二相对位移处于对应的测试指标内，第二插拔力处于第一预设范围内且插座1和插头2满足预设条件时，则将插座1和插头2重复插拔。若插座1和插头2存在至少一个条件不符合标准要求，则可判定当前的换电电气接口不符合标准要求，无需再执行后续步骤。

S60、当插座1和插头2重复插拔预设次数后，获取插座1和插头2在第一测试工况下的第三相对位移和第三插拔力；

此处，预设次数例如为10000次。

其中，插座1和插头2的重复插拔测试可以是在第一测试工况下进行插拔测试，即多次的单一自由度的插拔测试，也可以是多次的改变测试环境的影响因素并在第一测试工况下的插拔测试，还可以是在第二测试工况下进行插拔测试，即多次的复合自由度的插拔测试，或者，在预设次数内，将前述的三种插拔测试自由组合。此处，仅仅是重复插拔的条件，只用插拔而无需采集相对位移等数据。

S70、判断第三相对位移处于对应的测试指标内，第三插拔力处于第一预设范围内且插座1和插头2满足预设条件时，则在任意一个测试工况下，按照预设插拔位移和预设插拔频率插拔插座1和插头2；

如果插座1和插头2存在至少一个条件不符合标准要求，那么判定当前的待测换电电气接口不符合标准要求。

另外，在任意一个测试工况下，按照预设插拔位移和预设插拔频率插拔插座1和插头2；具体地，任意一个测试工况是指第一测试工况或第二测试工况中的任意一个测试工况，即可以是多次的单一自由度的插拔测试，多次的改变测试环境的影响因素的插拔测试，或者，多次的复合自由度的插拔测试。预设插拔位移的范围例如为小于或者等于1mm，预设插拔频率例如为每秒五十次。

S80、当插座1和插头2重复插拔预设次数后，再次检查待测换电电气接口是否存在损坏；

其中，检查待测换电电气接口是否存在损坏的方式和步骤S10中的方式一致，此处不再赘述。

S90、若不存在损坏，则判定当前的待测换电电气接口符合标准要求。

并且，若待测换电电气接口存在损坏，可判定当前的换电电气接口不符合标准要求。

本发明通过在单一自由度、复合自由度，改变测试环境的影响因素以及重复插拔进行疲劳测试等多个测试角度对插座1和插头2进行测试，逐个测试均通过后再次检测待测换电电气接口是否存在损坏；若不存在损坏，则判定当前的待测换电电气接口符合标准要求；让经过多种测试的换电电气接口具有较高的可靠性。

实施例2

本发明还提供一种换电电气接口可靠性测试装置，能够实现实施例1所述的一种换电电气接口可靠性测试方法，如图3所示，该测试装置包括：

相邻设置的第一平台3和机械手4；

第一平台3上设置有至少一个测试工位，用于安装待测换电电气接口的插座1；

机械手4具有至少一个夹持端，用于夹持待测换电电气接口的插头2；机械手4还具有与夹持端电性连接的控制模块，用于控制夹持端带动插头2移动，进而改变插头2和插座1的相对位置。

此处，控制模块的型号，例如为西门子S7-1200。

进一步地，如图3所示，还包括：

第二平台5，第二平台5通过弹性支柱6与第一平台3远离测试工位的表面连接；

第二平台5上还设置有线束固定件7，线束固定件7用于固定插座1的线束8。

其中，弹性支柱6用于模拟整车上换电电气接口插座托盘与换电电气接口之间的弹簧。

进一步地，还包括：万用表，万用表具有两个接触端，二者分别与插座1和插头2的连接端子连接，用于测试插座1和插头2是否电气连通。

此处，万用表的型号，例如为优利德UT33B+。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.一种换电电气接口可靠性测试方法，其特征在于，基于换电电气接口可靠性测试装置实现，所述测试装置包括：相邻设置的第一平台（3）和机械手（4）；所述第一平台（3）上设置有至少一个测试工位，用于安装待测换电电气接口的插座（1）；所述机械手（4）具有至少一个夹持端，用于夹持待测换电电气接口的插头（2）；所述机械手（4）还具有与所述夹持端电性连接的控制模块，用于控制所述夹持端带动所述插头（2）移动，进而改变所述插头（2）和所述插座（1）的相对位置；还包括：第二平台（5），所述第二平台（5）通过弹性支柱（6）与所述第一平台（3）远离所述测试工位的表面连接；所述第二平台（5）上还设置有线束固定件（7），所述线束固定件（7）用于固定所述插座（1）的线束（8）；所述弹性支柱（6）用于模拟整车上换电电气接口插座托盘与换电电气接口之间的弹簧；

所述测试方法包括以下步骤：

检查待测换电电气接口是否存在损坏；

若不存在损坏，则获取待测换电电气接口的插座（1）的测试指标；所述测试指标包括但不限于对应于六个自由度的六个指标，分别为X方向浮动指标、Y方向浮动指标、Z方向浮动指标、沿X轴轴向旋转角度补偿指标、沿Y轴轴向旋转角度补偿指标或者沿Z轴轴向旋转角度补偿指标；所述插座（1）具有浮动能力；所述插座（1）的高度方向为Z方向；

获取待测换电电气接口的插头（2）和插座（1）在第一测试工况下的第一相对位移和第一插拔力；所述第一相对位移是指所述插头（2）相对所述插座（1）偏置的位移；所述第一测试工况为所述插座（1）和所述插头（2）在单一一个自由度偏置时进行测试的工况；

其中，在Z方向插拔测试中，当所述插座（1）和所述插头（2）恰好配合时，不会触发所述插座（1）在Z方向的浮动能力，当所述插座（1）和所述插头（2）恰好配合之后继续沿Z方向移动所述插头（2），则触发所述插座（1）在Z方向的浮动能力；

当实际的整车上换电电气接口插座托盘和换电电气接口之间设有弹簧，则考虑整车的浮动能力，在Z方向插拔测试时，所述插头（2）和所述插座（1）恰好配合，不会触发Z方向的浮动能力，继续向下插拔，则触发Z方向的浮动能力，再继续向下插拔，则触发Z方向的浮动能力和整车的浮动能力；三次所述插头（2）移动的距离逐渐增大；

判断所述第一相对位移处于对应的所述测试指标内，所述第一插拔力处于第一预设范围内且所述插座（1）和所述插头（2）满足预设条件时，则获取所述插座（1）和所述插头（2）在第二测试工况下的第二相对位移和第二插拔力；

判断所述第二相对位移处于对应的所述测试指标内，所述第二插拔力处于所述第一预设范围内且所述插座（1）和所述插头（2）满足预设条件时，将所述插座（1）和所述插头（2）重复插拔；

当所述插座（1）和所述插头（2）重复插拔预设次数后，获取所述插座（1）和所述插头（2）在所述第一测试工况下的第三相对位移和第三插拔力；

判断所述第三相对位移处于对应的所述测试指标内，所述第三插拔力处于第一预设范围内且所述插座（1）和所述插头（2）满足预设条件时，则在任意一个测试工况下，按照预设插拔位移和预设插拔频率插拔所述插座（1）和所述插头（2）；

当所述插座（1）和所述插头（2）重复插拔预设次数后，再次检查待测换电电气接口是否存在损坏；

若不存在损坏，则判定当前的待测换电电气接口符合标准要求；

其中，判断所述第一相对位移处于对应的所述测试指标内，所述第一插拔力处于第一预设范围内且所述插座（1）和所述插头（2）满足预设条件之后，获取所述插座（1）和所述插头（2）在第二测试工况下的第二相对位移和第二插拔力之前，还包括以下步骤：

获取待测换电电气接口当前的应用环境；所述应用环境具有多种影响因素；

改变所述应用环境的至少一种影响因素，并获取所述插座（1）和所述插头（2）在所述第一测试工况下的第四相对位移和第四插拔力；

判断所述第四相对位移处于对应的所述测试指标内，所述第四插拔力处于第一预设范围内且所述插座（1）和所述插头（2）满足预设条件时，则获取所述插座（1）和所述插头（2）在第二测试工况下的第二相对位移和第二插拔力。

2.根据权利要求1所述的一种换电电气接口可靠性测试方法，其特征在于，所述预设条件包括但不限于：所述插座（1）和所述插头（2）通过电气连通测试；所述插座（1）和所述插头（2）通过绝缘电阻测试；所述插座（1）和所述插头（2）通过密封性测试；所述插座（1）和所述插头（2）通过温升测试。

3.根据权利要求1所述的一种换电电气接口可靠性测试方法，其特征在于，所述第一测试工况为所述插座（1）和所述插头（2）在单一一个自由度偏置时进行测试的工况，所述第二测试工况为所述插座（1）和所述插头（2）在至少两个自由度偏置时进行测试的工况。

4.根据权利要求1所述的一种换电电气接口可靠性测试方法，其特征在于，还包括：万用表，所述万用表具有两个接触端，二者分别与所述插座（1）和所述插头（2）的连接端子连接，用于测试所述插座（1）和所述插头（2）是否电气连通。