CN210465576U - 多点电位均衡测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多点电位均衡测试装置，该装置包括：控制器、电源设备、至少三个输出接口、第一开关驱动电路、第二开关驱动电路、电压测量设备、功率开关和信号开关。每个所述输出接口的两端分别通过功率开关连接所述电源设备的正极和负极；每个所述输出接口的两端还分别通过信号开关连接所述电压测量设备的正接线端和负接线端；所述控制器通过所述第一开关驱动电路连接各所述功率开关，用于控制所述功率开关的闭合或断路；所述控制器通过所述第二开关驱动电路连接各所述信号开关，用于控制所述信号开关的闭合或断路。本实用新型通过设置多个输出接口、功率开关、信号开关，能够同时连接多个高压部件并根据不同测试组合进行电位检测。

Description

多点电位均衡测试装置

技术领域

本实用新型属于电路检测技术领域，尤其涉及一种多点电位均衡测试装置。

背景技术

高压配电系统、高压电气设备的外露可导电部分，包括外露可导电的遮拦和外壳应当连接到同一电平台上，以保证电位均衡统一。当基础绝缘失效，人体碰触任意外露可导电部件时，电势差就可以忽略不计，可以有效保护人员触电。

随着新能源汽车的快速发展，新能源汽车带来的安全问题越来越严重，其中就包扩高压电安全。在高压电安全中一个重要的指标要求就是电位均衡。

常规的电位均衡测试设备通常只配备一个测试通道，但如电动汽车行业的电位均衡检测需要对各个高压部件都进行测试，故这样的设备在测试中需要不断人为地根据测试需要变换测试对象，才能确定所有部件与车身(接地车架)的等电位情况，操作重复，易出错，效率低。

实用新型内容

本实用新型提供一种多点电位均衡测试装置，以解决利用现有设备对多个高压部件进行测试时需要不断变换测试对象而导致的诸多问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提供一种多点电位均衡测试装置，所述测试装置包括：控制器、电源设备、至少三个输出接口、第一开关驱动电路、第二开关驱动电路和电压测量设备；

每个所述输出接口的两端分别通过功率开关连接所述电源设备的正极和负极；每个所述输出接口的两端还分别通过信号开关连接所述电压测量设备的正接线端和负接线端；

所述控制器通过所述第一开关驱动电路连接各所述功率开关；所述控制器通过所述第二开关驱动电路连接各所述信号开关。

在一些实施例中，所述控制器还连接所述电源设备。

在一些实施例中，所述功率开关和所述信号开关为继电器、MOS管或晶闸管。

在一些实施例中，所述功率开关通过一点对一点或一点对多点的方式连接于所述电源设备和所述输出接口之间；所述信号开关通过一点对一点或一点对多点的方式于连接所述输出接口和所述电压测量设备之间。

在一些实施例中，所述控制器还连接所述电压测量设备，用于采集电压数据。

在一些实施例中，所述控制器通过串口分别连接至所述电源设备和所述电压测量设备。

在一些实施例中，所述电压测量设备为电压表或万用表。

在一些实施例中，所述控制器通过I/O接口线分别连接至第一开关驱动电路和第二开关驱动电路。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型上述多点电位均衡测试装置，通过设置多个输出接口，能够在需要对多个高压部件进行检测时同时连接该多个高压部件。通过设置第一开关驱动电路、第二开关驱动电路驱动功率开关和信号开工能够针对不同高压部件形成不同测试组合，从而解决利用现有设备对多个高压部件进行电位均衡测试时所存在的操作重复、易出错及效率低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。并且，附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本实用新型的原理。为了便于示出和描述本实用新型的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本实用新型实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本实用新型一实施例的多点电位均衡测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例的多点电位均衡测试装置的结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例的多点电位均衡测试装置的结构示意图。

附图说明：1-控制器、2-电源设备、3-输出接口、4-第一开关驱动电路、5-第二开关驱动电路、6-功率开关、7-信号开关和8-电压测量设备。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

现阶段多采用开尔文四线检测是测量各高压部件之间阻抗和电压的方式，它是一种电阻抗测量技术，使用单独的对载电流和电压检测电极，相比传统的两个终端传感能够进行更精确的测量。开尔文四线检测被用于一些欧姆表和阻抗分析仪，并在精密应变计和电阻温度计的接线配置，也可用于测量薄膜的薄层电阻。四线检测的关键优点是分离了电流和电压的电极，消除了布线和接触电阻的阻抗。现有的开尔文四线检测设备只设置有单通道，而实际应用环境中，越来越多的出现了多个高压部件需要检测的情况。采用传统的检测设备只能多次拆除再连接，不仅操作繁琐，而且每次连接位置的差异会导致电位变化，测量不准确。

例如，新能源汽车领域中一种电动车高压电气回路的构成，主要由电池组、PUD(高压电分配盒)、OBC(车载充电机)、DCDC(直流电压变换器)、电机控制器、电机等高压部件组成。对于小型电动车，通常会把电池组安装在车身底盘位置，其他部件安装前舱车架上，各个部件之间通过高压线缆进行互联。对于大巴车等商用车，仅电池组就可能会有多个，且会安装在车身底盘各个位置，这就造成了高压部件在安装上是分立的。在这种情况下，如果部分高压部件的外壳绝缘降低或者失效，同时设备外壳接地故障的情况下，高压部件的外壳之间就会产生正负电压差，当人体接触时就会发生触电事故。当两个高压部件接地失效时，比如电池包和高压分配盒，因为高压回路与外壳间存在耦合电容或者高压回路与外壳间绝缘失效时，则两个高压部件外壳间会存在电势差，一旦人员触摸到两个部件的外壳就会造成人员触电。因此需要对整车各个部件的电位进行测试以确保各个高压部件的电位均衡，而面对这种多高压部件的情况，采用传统检测设备的连接测量流程非常繁琐，且由于测量设备调整安装位置差异，导致测量误差较大。

以下对本实用新型的方案进行详细说明：

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，一种多点电位均衡测试装置，包括：控制器1、电源设备2、至少三个输出接口3、第一开关驱动电路4、第二开关驱动电路5和电压测量设备8。

每个所述输出接口3的两端分别通过功率开关6连接所述电源设备2的正极和负极；每个所述输出接口3的两端还分别通过信号开关7连接所述电压测量设备8的正接线端和负接线端。

所述控制器1通过所述第一开关驱动电路4连接各所述功率开关6；所述控制器1通过所述第二开关驱动电路5连接各所述信号开关7。

在本实施例中，所述控制器1可以采用CPU、单片机等实现，其中可以存储有现有的控制指令，以实现通过所述第一开关驱动电路4控制所述功率开关6的闭合或断路，或者实现通过所述第二开关驱动电路5控制所述信号开关7的闭合或断路。所述电源设备2用于提供电力，可以采用直流电池组，也可以采用能够外接电源的装置。所述输出接口3的形式包括但不限于触笔，也可以是贴片、电夹或者其他能用于承受大电流的接触连接装置。

所述第一开关驱动电路4和所述第二开关驱动电路5，可以是一种能够根据接收到的电信号指令产生特定电流或者电压作为激发电流或激发电压的设备，例如一种信号放大电路，用于将接收到的所述控制器1的指令信号放大，输出电流或电压用于激发所述功率开关6和所述信号开关7。进一步的，还可以是能够响应数字信号或模拟信号并输出制定电压或电流的电子单元。所输出的激发电流或激发电压可以是固定值，也可以根据所述电信号指令配置特定值的激发电流或激发电压，但应当高于所述功率开关6和所述信号开关7的额定激发电流或额定激发电压。

相应的，所述功率开关6和所述信号开关7为具有开关特性的电气部件，例如继电器，同时不限于本实施例中所给出的形式。所述第一开关驱动电路4和所述第二开关驱动电路5所产生的激发电流或激发电压用于控制所述功率开关6和所述信号开关7的通路或断路。

具体的，本实施例中，将各所述输出接口3分别连接待测高压部件(图中未示出)，所述控制器1可以向所述第一开关驱动电路4和第二开关驱动电路5分别发送控制指令，所述第一开关驱动电路4根据相应指令输出激发电流或激发电压，所述功率开关6将所述输出接口3连接至所述电源设备2的正极或负极，从而将所述输出接口3配置为正极或负极。进一步的，所述第二开关驱动电路5可以根据所述输出接口3的极性将所述输出接口3连接至所述电压测量设备8的正接线端或负接线端。所述电源设备2可以根据实际测量需要配置检测电流，同时，分别测量各所述输出接口3之间的电压，即对应的所述待测高压部件之间的电压，从而检测电位是否平衡。

在一些实施例中，所述控制器1连接所述电源设备2。该控制器1可以控制所述电源设备2输出指定电流大小的直流电。

现有技术中，开尔文四线检测设备外观形式多为手持或者台式。测试时通过一对表笔夹在两个被测对象上，表笔提供1A的测试电流。通过1A测试电流流过测试点产生的压降来计算出两个被测对象间的阻抗以判断是否满足电位均衡指标要求。但是，常规检测设备的测试电流偏小，通过一个小电流测量出来的接地情况不能确保被测部件在失效时通过最大的电流。比如电池组的最大输出电流为500A，超过500A就会过流保护，在这种情况下有另一部件如高压分配盒对车身(接地车架)阻抗小于0.1Ω，但载流只有10A，一旦高压分配盒对车身发生漏电就会将高压分配盒与车身的接地连接烧断，人员依然有触电的危险。这种情况下小电流的测试结果并不能适用。

在本实施例中，为了能够适应如新能源汽车领域大电流的检测要求，所述控制器1可以接收用户输入的任意大小检测电流值，并可以将输入的检测电流值传输至所述电源设备2，以此可以实现根据具体待测高压部件的最大工作载流配置所述电源设备2的检测电流大小，能够满足检测需求。

在一些实施例中，所述功率开关6和所述信号开关7为继电器、MOS管或晶闸管。

在本实施例中，所述功率开关6和所述信号开关7为具有开关特性的电气部件，具体的，本实施例中给出的实施方式，包括但不限于采用继电器、MOS管或晶闸管；其中，所述继电器和所述晶闸管通过输入指定电流进行控制，所述MOS管通过输入指定电压进行控制。进一步的，所述功率开关6和所述信号开关7也可以采用其他单一或者组合形式存在的用于接收指定并控制通路或者闭路的电气元件或设备。

在一些实施例中，所述功率开关6可以通过一点对一点或一点对多点的方式连接于所述电源设备2和所述输出接口3之间；所述信号开关7可以通过一点对一点或一点对多点的方式连接于所述输出接口3和所述电压测量设备8之间。

在一些具体实施例中，参照图2所示，所述功率开关6可以通过一点对一点的方式连接于所述电源设备2和所述输出接口3之间，所述信号开关7可以通过一点对一点的方式连接于所述输出接口3和所述电压测量设备8之间。其中，一点对一点连接可以是指所述输出接口3的两端分别设置1个所述功率开关6来连接所述电源设备2的正极和负极，所述输出接口3的两端还分别设置1个所述信号开关7来连接所述电源测量设备的正接线端或负接线端。

在另一些具体实施例中，参照图3所示，所述功率开关6可以通过一点对多点的方式连接于所述电源设备2和所述输出接口之间3，所述信号开关7可以通过一点对多点的方式连接于所述输出接口3和所述电压测量设备8之间。示例性的，一点对多点连接可以是指每个所述输出接口3分别配置1个所述功率开关6和1个所述信号开关7，每个所述输出接口3仅采用1端连接对应的所述功率开关6，对应的所述功率开关6再分出2个接线端连接所述电源设备2的正极和负极，通过配置不同连接方式将所述输出接口3配置为正极或负极；同理，每个所述输出接口3仅采用1端连接对应的所述信号开关7，对应的所述信号开关7再分出2个接线端连接所述电压测量设备8的正接线端和负接线端，通过配置不同连接方式按照前文中所述输出接口3配置的极性连接至所述电压测量设备8的正接线端或负接线端。

进一步的，在另一些实施例中(未附图)，也可以将所述电源设备2的正极作为单点接入所述第一功率开关(图中未示出)，所述第一功率开关再通过多点分别连接各所述输出接口3的一端，所述电源设备2的负极作为单点接入第二功率开关(图中未示出)，所述第二功率开关再通过多点分别连接各所述输出接口3的另一端；同理，所述电压检测设备的正接线端作为单点接入所述第一信号开关(图中未示出)，所述第一信号开关再通过多点分别连接各所述输出接口3的一端，所述电源设备2的负接线端作为单点接入第二信号开关(图中未示出)，所述第二信号开关再通过多点分别连接各所述输出接口3的另一端。

在一些实施例中，所述控制器1还连接所述电压测量设备8，用于采集电压数据。控制器1可以连接或包含显示装置，从而可以对采集的电压数据进行显示，便于用户直观得知检测结果。

在本实施例中，所述控制器1连接所述电压测量设备8采集电压数据，进一步的，还可以结合所述电源设备2配置电流计算待测高压部件(图中未示出)之间的阻抗。在另一些实施例中，所述电压测量设备8还可以设置显示器直接显示电压值，或设置输出接口3输出所测得的电压值。

在一些实施例中，所述控制器1通过串口连接所述电源设备2和所述电压测量设备8。

本实施例中，用串口连接是为了实现双向通信，一方面，所述控制器1可以向所述电源设备2发送配置指定大小电流的指令，另一方面，所述电源设备2将所配置的实际电流参数回传至所述控制器1。同理，一方面所述控制器1向所述电压测量设备8发送指令用于测量指定所述输出接口3之间的电压，另一方面，所述电压测量设备8将所测得的电压值发送至所述控制器1。

在另一些实施例中，也可以采用通过设置其他能够实现双向通信的有线通信模块或者无线通信模块的形式将所述控制器1与所述电源设备2、所述电压测量设备8进行连接，例如，可以通过以太网络、蓝牙通信或ZigBee通信技术进行连接。

在一些实施例中，所述电压测量设备8为电压表或万用表，也可以是其他可以用于指示电压值的电器元件。

在一些实施例中，所述控制器1通过I/O接口线(输入输出接口线，图中未示出)连接所述第一开关驱动电路4和所述第二开关驱动电路5。

在本实施例中，所述I/O接口线用于连接所述控制器1与所述第一开关驱动电路4和所述第二开关驱动电路5的控制端，实现双向通信，一方面可以用于发送指令，另一方面也可以接受反馈信息。在另一些实施例中，也可以采用设置其他能够实现双向通信的形式的有线通信模块或者无线通信模块的形式进行连接，例如，可以通过以太网络、蓝牙通信或ZigBee(紫蜂)通信技术进行连接。

利用本实用新型实施例的装置进行多点电位均衡测试时，可包括以下过程：

S1：根据一测试电流利用如前文所述装置测试待测对象的不同测试点之间的电位是否均衡；其中，不同所述测试点均预先连接至不同所述输出接口3。

在本实施例中，通过将各所述输出接口3预先连接设置在各所述待测高压部件上，能够仅通过一次连接实现多个所述待测高压部件的检测。

在一些实施例中，根据一测试电流利用如前文所述装置测试待测对象的不同测试点之间的电位是否均衡之前，上述实施例的多点电位均衡测试过程还可包括步骤：

S2：根据所述待测对象的工作电流大小确定所述测试电流的大小。

在本实施例中，根据不同所述待测高压部件的实际工作载流配置检测电流，以检测在标准工作状态甚至过载状态下的电位平衡状态，确保设备安全。

更具体的实施例中，多点电位均衡测试过程可包括步骤：

S401：根据待测对象的工作电流调节输出电流大小；

S402：利用如前文所述的装置的所述控制器1控制所述第一驱动电路驱动所述功率开关6将预设在所述待测高压部件上的各所述输出接口3分别连接至所述电源设备2，两两配置电流；

S403：所述控制器1控制第二驱动电路驱动信号开关7将各所述输出接口3连接至所述电压测量设备8，测量电压值。

在本示例中，为了适应不同待测高压部件(图中未示出)的检测需求，步骤S401中根据所述待测高压部件的实际工作载流或最大工作载流配置电流。可以通过所述电源设备2直接设置，在一些实施例中也能够通过所述控制器1控制所述电源设备2进行配置。

在步骤S402中，将各所述输出接口3连接在各所述待测高压部件上，具体的，连接方式可以采用触笔接触、贴片接触、或电夹夹持。具体的，所述控制器1通过所述第一开关驱动电路4控制所述功率开关6，用于将各所述输出接口3配置为正极或负极。

通过这种方式，仅一次安装所述输出接口3，通过调节所功率开关6的通路或闭路就能实现所述输出接口3的极性配置，实现多种检测组合方式。

例如，当所述输出接口3设置为4个，分别为A、B、C、D时，当配置A为正极，B、C和D为负极时，则有A到B、A到C以及A到D这3种测试组合；同理，也可以将B、C或D配置为正极，综上所述，可以实现4x3共12种测试组合，实现正反接的电阻测量。

在步骤S403中，为了适应S402中的不同组合的极性配置，所述控制器1通过所述第二开关驱动电路5控制所述信号开关7的通路或闭路，能够随时转换连接至所述电压测量设备8的所述输出接口3，实现不通所述输出接口3之间的测量，实现精准、方便、快捷的检测。

在一些实施例中，所述输出接口3配置1个正极，其余为负极；或所述输出接口3配置1个负极，其余为正极。

通过多种测试组合，能够实现正反接的电阻测量，而在本实施例中，为了在检测中清楚明确地对试验数据进行记录和分类，每次检测过程中所述输出接口33配置1个正极，其余为负极；或所述输出接口33配置1个负极，其余为正极；实际上是每次仅检测一个所述高压部件于其他所述高压部件之间的阻抗，有利于分类记录，提高效率。

进一步地，通过得到的不通所述输出接口3之间的电压能够判断对应的所述待测高压部件之间的电位是否平衡；在一些实施例中，计算所述电压表的电压值与所述直流电源输出电流值的商，又可以进一步得到所述待测高压部件之间的阻抗。

进一步地，通过得到的不通所述输出接口之间的电压能够判断对应的所述待测高压部件之间的电位是否平衡；在一些实施例中，计算所述电压表的电压值与所述直流电源输出电流值的商，又可以进一步得到所述待测高压部件之间的阻抗。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本实用新型的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多点电位均衡测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：控制器、电源设备、至少三个输出接口、第一开关驱动电路、第二开关驱动电路和电压测量设备；

每个所述输出接口的两端分别通过功率开关连接所述电源设备的正极和负极；每个所述输出接口的两端还分别通过信号开关连接所述电压测量设备的正接线端和负接线端；

所述控制器通过所述第一开关驱动电路连接各所述功率开关；所述控制器通过所述第二开关驱动电路连接各所述信号开关。

2.根据权利要求1所述的多点电位均衡测试装置，其特征在于，所述控制器连接所述电源设备。

3.根据权利要求1所述的多点电位均衡测试装置，其特征在于，所述功率开关和所述信号开关为继电器、MOS管或晶闸管。

4.根据权利要求1所述的多点电位均衡测试装置，其特征在于，所述功率开关通过一点对一点或一点对多点的方式连接于所述电源设备和所述输出接口之间；所述信号开关通过一点对一点或一点对多点的方式连接于所述输出接口和所述电压测量设备之间。

5.根据权利要求1所述的多点电位均衡测试装置，其特征在于，所述控制器还连接所述电压测量设备，用于采集电压数据。

6.根据权利要求1所述的多点电位均衡测试装置，其特征在于，所述控制器通过串口分别连接至所述电源设备和所述电压测量设备。

7.根据权利要求1所述的多点电位均衡测试装置，其特征在于，所述电压测量设备为电压表或万用表。

8.根据权利要求1所述的多点电位均衡测试装置，其特征在于，所述控制器通过I/O接口线分别连接至第一开关驱动电路和第二开关驱动电路。

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