CN219997229U - 用于高压电池的绝缘检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于高压电池的绝缘检测设备，其中，所述绝缘检测设备包括：用于与待检测的高压电池连接的检测接口；用于对经由检测接口连接到绝缘检测设备上的高压电池实施绝缘测试的绝缘测试模块，所述绝缘测试模块具有与检测接口连接的检测端口和用于输出测试结果的输出端口；控制板，所述控制板经由继电器与所述绝缘测试模块信号连接，以便使绝缘测试模块开始测试或停止测试；以及用于从绝缘检测设备输出测试结果的输出接口。按照本实用新型的绝缘检测设备能克服集成在高压电池测试台架上的绝缘检测系统的缺点中的至少一者，并且能够灵活地对高压电池进行绝缘检测。

Description

用于高压电池的绝缘检测设备

技术领域

本实用新型涉及一种用于高压电池的绝缘检测设备。

背景技术

在汽车领域中，高压电池是电动车或混合动力车辆的核心组件，其提供电能以驱动车辆。然而，由于高压电池在工作时的电压很高，因此如果发生高压电池的电气故障，则可能会导致严重的安全事故。为了确保车辆、特别是电动车或混合动力车辆的安全性和可靠性，对车辆的高压电池系统绝缘检测是至关重要的。

绝缘检测是指通过测量电气设备中各个部分之间的绝缘电阻值来评估其绝缘性能的一种方法。如果高压电池系统的绝缘电阻值过低或者存在电气故障，那么在车辆行驶过程中可能出现高压电池的电流泄漏，造成车辆失控、短路甚至爆炸等严重后果。因此，定期进行绝缘检测可以及时发现潜在的安全隐患，保障车辆的安全性。此外，高压电池系统的绝缘性能还可能随着电池使用时间的增加而逐渐下降，因此定期进行绝缘检测可以及时了解高压电池系统的状况，及早进行维护和更换，延长其使用寿命。

目前，在实际应用中，绝缘检测系统一般集成在车辆内部，或者集成在测试台架内部。检测信号直接传送到车辆中的行车电脑或者电池管理系统，从而无法对实际正在测试的车辆或高压电池进行实时监测和评估，因此绝缘检测的灵活性较差，难以满足不同的测试需求。此外，集成在测试台架上的绝缘检测系统一般需要使用专用软件或设备来读取测试数据，这可能引起额外的培训和学习成本。

因此，集成在高压电池测试台架上的绝缘检测系统具有使用范围受限、数据读取不方便、灵活性差、成本高昂等缺点。为了解决这些问题，亟需一种更加灵活和方便的绝缘检测系统，以满足不同应用场景的需求。

实用新型内容

本实用新型的任务在于，提供一种绝缘检测设备，所述绝缘检测设备能克服上述集成在高压电池测试台架上的绝缘检测系统的缺点中的至少一者，并且能够实现灵活地对高压电池进行绝缘检测。

所述任务通过一种按照本实用新型的绝缘检测设备来解决。所述绝缘检测设备包括：用于与待检测的高压电池连接的检测接口；用于对经由检测接口连接到绝缘检测设备上的高压电池实施绝缘测试的绝缘测试模块，所述绝缘测试模块具有与检测接口连接的检测端口和用于输出测试结果的输出端口；控制板，所述控制板经由继电器与所述绝缘测试模块信号连接，以便使绝缘测试模块开始测试或停止测试；以及用于从绝缘检测设备输出测试结果的输出接口。

按照本实用新型的绝缘检测设备构造用于对待检测的高压电池进行绝缘检测。更具体地，按照本实用新型的绝缘检测设备可以通过检测接口与待检测的高压电池连接，经由绝缘测试模块对待检测的高压电池进行绝缘检测，并将测试结果从输出接口输出。

在此，所述高压电池可以例如用于向构造为电动车辆或混合动力车辆的机动车的电驱动机供应能量。高压电池一般可以具有电池正极和电池负极以用于连接到车载电网中。按照本实用新型的绝缘检测设备的检测接口可以包括正极端子、负极端子和接地端子，其中，正极端子用于与电池正极连接，负极端子用于与电池负极连接，而接地端子用于保护接地。

所述绝缘测试模块可以是由现有技术已知的用于实施绝缘检测并输出检测结果的装置，其具有与检测接口连接的检测端口和用于输出检测结果的输出端口，在此，绝缘测试模块可以经由检测接口与高压电池连接，对高压电池的绝缘检测由绝缘测试模块以本身已知的方式实施。为了控制绝缘检测的时机，以便在所期望的时刻有针对性地实施检测，按照本实用新型的绝缘检测设备包括控制板，所述控制板经由继电器与所述绝缘测试模块信号连接，以便使绝缘测试模块开始测试或停止测试。例如，所述绝缘测试模块可以具有两个使能引脚，当所述两个使能引脚相互断开时，绝缘测试模块进行检测工作，而当所述两个使能引脚相互闭合时，绝缘测试模块停止检测工作。在这种情况下，继电器可以例如根据来自控制板的信号相应地闭合或断开绝缘测试模块的所述两个使能引脚，从而实现对绝缘检测的控制。在另一些实施方式中，绝缘测试模块也可以具有仅一个使能引脚，绝缘测试模块根据在所述使能引脚上的电平而开始工作或停止工作。由绝缘测试模块提供的例如以绝缘电阻形式的绝缘值可以作为测试结果经由输出接口输出，从而在输出接口上可以方便地读取到相应的数据。由此，利用按照本实用新型的绝缘检测设备，能够简便且直观地实现对高压电池的绝缘检测。此外，按照本实用新型的检测辅助设备由于仅包含数量少且体积小的硬件，其结构简单、轻便，能够摆脱高压电池测试台架的限制，实现灵活的绝缘检测，具有很强的通用性和便携性。

按照本实用新型的一种实施方式，所述绝缘检测设备包括与控制板信号连接的模式切换开关和手动启动按钮，绝缘检测设备能通过所述模式切换开关在手动模式与自动模式之间切换，其中，在手动模式下，控制板根据绝缘检测设备的手动启动按钮的闭合或断开使绝缘测试模块开始测试或停止测试，而在自动模式下，控制板由外部反馈信号控制，按照预给定的测试流程或程序控制绝缘测试模块开始测试或停止测试。

在此，所述控制板可以例如构造为单片机，所述单片机与模式切换开关信号连接，所述单片机可以根据对模式切换开关操纵来判断应当将绝缘检测设备切换到手动模式还是自动模式。具体地，单片机可以例如根据与模式切换开关相连接的引脚的电平变化来判断应当将绝缘检测设备切换到手动模式还是自动模式。

在手动模式下，单片机可以例如根据所述单片机的与手动启动按钮相连接的引脚的电平来判断应当开始或停止测试，并向继电器输出相应的控制信号。继电器可以例如根据单片机的控制信号来闭合或断开绝缘测试模块的使能引脚，从而开始或停止测试。由此，在手动模式下，技术人员可以通过操纵手动启动按钮来对绝缘测试进行手动控制。在一些实施方式中，所述绝缘检测设备可以设置为，在手动模式下，在手动启动按钮被按下后持续进行绝缘检测并输出检测结果，直至手动启动按钮被再次按下并复位。

在自动模式下，所述单片机可以按照预先给定的方式使绝缘测试模块开始测试或停止测试。例如，在自动模式下，绝缘测试可以持续地进行或以间断的或者说周期性的方式进行，例如每隔一小时进行一次测试，或每隔一天进行一次测试等。由此，能够例如在车辆的实际使用中在较长的时间段上自动地监测和记录高压电池的绝缘情况。例如，可以在控制板或者说单片机中预存储有相应的控制程序代码。例如也可以设想的是，控制板与外部控制器或计算机信号连接，控制板能从外部获取控制指令，所述控制板可以根据所述控制指令使绝缘测试模块开始测试或停止测试。所述控制指令也可以例如仅规定绝缘测试的所期望的进行方式，例如规定测试的周期、持续时间等，由此能够对自动的绝缘测试进行灵活的调整。在一些实施方式中，在自动模式下，绝缘测试也可以通过事件触发，例如在车辆发生碰撞的情况下，控制板可以例如经由车辆总线接收到相应的信号并实时启动绝缘测试。在此，按照本实用新型的绝缘检测设备在自动模式下的运行、特别是控制板的运行可以通过本领域技术人员广泛使用的已知的编程手段来实现。

按照本实用新型的一种实施方式，所述绝缘测试模块构成为通过输出端口输出以RS485信号形式的测试结果，所述控制板与所述绝缘测试模块的输出端口信号连接，并且所述控制板设置用于将来自输出端口的RS485信号转换成CAN信号。在一些情况中，绝缘测试模块的输出端口所采用的通信协议可能与技术人员期望从绝缘测试设备的输出接口直接获得的不同。例如，一般可能期望从绝缘测试设备获得以CAN信号的形式的测试结果，因为CAN总线协议作为在汽车领域中普遍使用的传输协议，具有较强的通用性，绝缘测试设备因此也能更便利地与其他CAN设备互联。而绝缘测试模块所采用的通信协议和输出信号形式可能根据供应商或绝缘测试模块的型号而不同，例如，绝缘测试模块可能将测试结果以RS485信号的形式输出。为了按照本实用新型的绝缘检测设备的通用性和使用的便利性，控制板可以设置用于将来自输出端口的RS485信号转换成CAN信号。为此，控制板可以例如包括CAN收发器和RS485收发器，其中，RS485收发器与绝缘测试模块的输出端口连接以便从绝缘测试模块接收测试结果，并且CAN收发器与绝缘检测设备的输出接口连接，以输出以CAN信号形式的测试结果。

按照本实用新型的一种实施方式，所述绝缘检测设备包括与控制板连接的CAN接口，所述CAN接口包括所述输出接口，并且所述控制板设置为，在绝缘检测设备的自动模式下根据来自CAN接口的信号使绝缘测试模块开始测试或停止测试。由此，绝缘检测设备可以经由CAN接口与外部设备双向通信连接，从而绝缘检测设备经由CAN总线一方面向外部设备输出测试结果，另一方面从外部设备接收信号、特别是在自动模式下的控制信号。按照本实用新型的一种实施方式，所述CAN接口构造为DB9接口。

按照本实用新型的一种实施方式，所述绝缘检测设备包括12V供电接口、电源开关和电压转换模块，其中，所述绝缘测试模块直接经由所述供电接口供电，所述电压转换模块构造用于将来自供电接口的12V电压转换成5V电压并提供给控制板。例如，在车辆环境下使用时，绝缘检测设备优选从车辆获得12V直流电，由此，按照本实用新型的绝缘检测设备能够直接由车辆供电，而不需要再设置额外的电源、如电池，从而减小绝缘检测设备的体积和重量，使得绝缘检测设备更轻巧便携。并且也能够避免电池能量不足导致绝缘检测设备无法正常运行的情况。例如，在实验室或工厂环境下使用时，按照本实用新型的绝缘检测设备也可以直接由12V电源供电或经由逆变器由家用电网或工厂电网供电。

按照本实用新型的一种实施方式，在所述供电接口上连接有过流保护装置。所述过流保护装置可以例如是保险丝或断路器等。

按照本实用新型的一种实施方式，所述绝缘检测设备包括与控制板连接的整流电阻。

按照本实用新型的一种实施方式，所述绝缘检测设备具有壳体，所述控制板和所述绝缘测试模块容纳在所述壳体中。

按照本实用新型的一种实施方式，所述壳体具有开口，所述开口与绝缘测试模块的操作面板对齐，从而能经由所述开口操作绝缘测试模块的操作面板。在一些情况下，绝缘测试模块本身具有操作面板，所述操作面板上可以设置有显示屏和功能按键。技术人员可以通过所述操作面板对绝缘测试模块进行基础的设置和控制，并且在显示屏上可以显示例如实时的绝缘值或故障代码等。通过在壳体上设置与绝缘测试模块的操作面板对齐的开口，技术人员能够直接经由所述开口操作绝缘测试模块的操作面板，并能直接经由所述开口观察操作面板上的显示内容，从而方便对绝缘测试模块的操纵。这在绝缘测试模块报错或故障时是特别有利的，因为无需打开绝缘检测设备的壳体，技术人员能直接经由所述开口读取故障信息，并能直接对绝缘测试模块进行相应的操作，如复位或清零等。

本实用新型的其它特征从附图以及对具体实施方式得出。所有上述在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在具体实施方式中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能以相应给出的组合使用，而且能以其它组合使用，或者能在单独状态下使用。

附图说明

图1示出按照本实用新型的一个实施例的绝缘检测设备的示意性透视图；

图2示出按照本实用新型的一个实施例的绝缘检测设备的示意性框图；

图3示出按照本实用新型的一个实施例的绝缘检测设备的接线图。

具体实施方式

图1示出按照本实用新型的一个实施例的绝缘检测设备1的示意性透视图。在此，用于高压电池的绝缘检测设备1包括：

用于与待检测的高压电池连接的检测接口10；

用于对经由检测接口10连接到绝缘检测设备1上的高压电池实施绝缘测试的绝缘测试模块20，绝缘测试模块20具有与检测接口10连接的检测端口和用于输出测试结果的输出端口；

控制板30(参见图2和图3)，所述控制板经由继电器31(参见图2和图3)与所述绝缘测试模块20信号连接，以便使绝缘测试模块20开始测试或停止测试；以及

用于从绝缘检测设备1输出测试结果的输出接口40。

如图1所示，绝缘检测设备1的检测接口10可以包括正极端子11、负极端子12和接地端子13，其中，正极端子11用于与电池正极连接，负极端子12用于与电池负极连接，而接地端子13用于保护接地。

图2示出按照本实用新型的一个实施例的绝缘检测设备1的示意性框图，可以看到绝缘检测设备1的检测接口10、绝缘测试模块20、控制板30和输出接口40。此外，绝缘检测设备1还包括电源模块60，以用于为绝缘检测设备1的各个功能元件供电。电源模块60可以仅包括用于与外部电源连接的供电接口61、62和相应的电源开关63(参见图1)，必要时，电源模块60也可以包括电压转换模块64(参见图3)，以用于为具有不同额定电压的功能元件提供相应的供电电压。在一些实施方式中，电源模块60也可以包括可移动的电源、如蓄电池。

在图2中还示意性地示出能与绝缘检测设备1连接的高压电池2和外部设备3。在此，高压电池2可以经由检测接口10连接在绝缘检测设备1上，而外部设备3可以经由输出接口40连接在绝缘检测设备1上。绝缘检测设备1的检测接口10与绝缘测试模块20的检测端口21连接，从而绝缘测试模块20能对高压电池2进行绝缘测试，由绝缘测试模块20测得的测试结果从绝缘测试模块20的输出端口22输出。

在一些情况下，绝缘测试模块20的输出端口22所采用的通信协议与绝缘测试设备1的输出接口40不同，例如，绝缘测试模块20的输出端口22输出以RS485信号形式的测试结果，而输出接口40构造为CAN接口。因此，在本实施例中，绝缘测试模块20的输出端口22连接到控制板30上，以RS485信号形式的测试结果可以从绝缘测试模块20的输出端口22传输给控制板30，并在由控制板30进行信号转换之后以CAN信号的形式从输出接口40输出，进而传输给外部设备3。在一些实施例中，例如在无需信号转换的情况下，绝缘测试模块20的输出端口22也可以直接与输出接口40连接，从而测试结果可以直接由绝缘测试模块20传输给外部设备3。

为了控制绝缘检测的时机，控制板3可以经由继电器31与绝缘测试模块20的使能引脚23信号连接，绝缘测试模块20可以根据在使能引脚23上的信号开始测试或停止测试。例如，绝缘测试模块20可以具有两个使能引脚，当所述两个使能引脚相互断开时，绝缘测试模块20开始工作，而当所述两个使能引脚相互闭合时，绝缘测试模块停止工作。在这种情况下，继电器31可以根据来自控制板30的信号相应地闭合或断开绝缘测试模块20的这两个使能引脚，从而实现对绝缘检测的控制。

如图2所示，绝缘检测设备1包括与控制板30信号连接的模式切换开关51和手动启动按钮52，绝缘检测设备1能通过模式切换开关51在手动模式与自动模式之间切换，其中：在手动模式下，控制板30根据绝缘检测设备1的手动启动按钮52的闭合或断开使绝缘测试模块20开始测试或停止测试；而在自动模式下，控制板30按照预给定的方式使绝缘测试模块20开始测试或停止测试。控制板30在此构造为单片机，可以例如根据单片机的与模式切换开关51相连接的引脚的电平变化来判断应当将绝缘检测设备1切换到手动模式还是自动模式。

在手动模式下，单片机根据所述单片机的与手动启动按钮52相连接的引脚的电平来判断应当开始或停止测试，并向继电器输出相应的控制信号。继电器31则根据单片机的控制信号来闭合或断开绝缘测试模块20的使能引脚，从而开始或停止测试。

在自动模式下，单片机可以通过包括输出接口40的CAN接口从外部设备3接收CAN信号并根据所述CAN信号来使绝缘测试模块20开始测试或停止测试。备选地或附加地，单片机也可以根据存储在其中的程序代码按照预先给定的方式使绝缘测试模块20开始测试或停止测试，这样的程序代码是本领域技术人员广泛已知且容易实现的。此外，单片机也可以仅通过CAN接口从外部设备3接收用于改变存储在单片机中的程序代码的部分参数的数据，并且以改变后的参数运行绝缘测试设备1，所述参数可以例如是测试的周期或持续时间。由此，绝缘检测设备1的运行方式可以灵活地改变，并且无需由外部设备3向单片机持续地传输控制信号。

图3示出按照本实用新型的一个实施例的绝缘检测设备1的接线图。如图3所示，通过供电接口61、62为绝缘检测设备1供电，在供电接口61、62上连接有电源开关63和过流保护装置65、在此为20A的保险丝，以保证绝缘检测设备的使用安全。来自供电接口61、62的12V电压直接提供给继电器和绝缘测试模块20，此外，通过12V转5V的直流电压转换模块64为控制板30提供5V电压。

在此，所述控制板30例如是STM32开发板。所述绝缘测试模块20例如是BenderIRDH275绝缘监测仪。绝缘测试模块20的作为检测端口21的引脚L1、L2分别与检测接口10的正极端子11和负极端子12连接，以便能将待测高压电池接入绝缘测试模块20。绝缘测试模块的使能引脚F1、F2分别与继电器31的常开触点和公共触点连接，从而在继电器不动作时，绝缘测试模块20的使能引脚F1、F2相互断开，绝缘测试模块20持续工作，而当控制板30向继电器31发送控制信号，使得继电器31动作，常开触点与公共触点彼此接通，从而使能引脚F1、F2彼此接通，绝缘测试模块20进入待机状态并因此不进行测量工作。此外，绝缘测试模块20的作为输出端口22的引脚A、B与控制板30连接，以便经由控制板30将来自绝缘测试模块20的引脚A、B的RS485信号转换成CAN信号并进一步通过构造为DB9接口的CAN接口输出。

在图3中还可见与控制板30的PA0和PA1引脚连接的模式切换开关51以及与控制板30的PA2引脚连接的手动启动按钮52。在此，为了确保运行安全，在控制板30的引脚PA0、PA1和PA2上分别连接有一个10kΩ的整流电阻。在绝缘检测设备1运行时，控制板30判断PA0引脚为高电平且PA1引脚为低电平时，绝缘检测设备1为手动模式；反之当PA1引脚为高电平且PA0引脚为低电平时，绝缘检测设备1为自动模式。

在绝缘检测设备1为手动模式的情况下，控制板30判断PA2引脚为低电平时，控制板30经由继电器31使绝缘检测模块20开始工作；而当控制板30判断PA2引脚为高电平时，控制板30经由继电器31使绝缘检测模块20停止工作。

在绝缘检测设备1为自动模式的情况下，控制板30根据来自CAN接口的控制信号，使得绝缘检测模块20开始工作或停止工作。

在此，构造为Bender IRDH275绝缘监测仪的绝缘测试模块20本身具有自身的操作面板24，如图1所示，在操作面板24上可以设置有显示屏25和功能按键(未示出)。技术人员可以通过操作面板24对绝缘测试模块20进行基础的设置和操作，并且在显示屏25上可以显示例如实时的绝缘值或故障代码等。为了方便与绝缘测试模块20的操作面板24的交互，在绝缘检测设备1的壳体70上开设有与绝缘测试模块20的操作面板24对齐的开口71，从而能经由所述开口71操作绝缘测试模块20的操作面板24。为了尽可能减小外部环境对位于壳体70内的电子元件的影响，开口71由透明的盖板72封闭。在盖板72上设置有与绝缘测试模块20的功能按键相对应的通孔73、在此为4个通孔73，从而仍能通过各个通孔73操纵绝缘测试模块20的相应的功能按键。在图1中为了清楚起见，仅一个通孔配设有附图标记73。

本实用新型不限于所示的实施例，而是包括或者延及可落入所附权利要求书的有效范围内的所有技术上的等效物。在说明书中所选择的位置说明如例如上、下、左、右等等参照直接的描述以及示出的附图并且在位置变化时按照意义能转用到新的位置上。

在本申请文件中公开的特征不仅可以单独地而且可以以任意组合的方式对于实施例在不同的设计方案方面的实现来说是重要的并且可以被实现。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限制本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型精神的范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于高压电池的绝缘检测设备，其特征在于，所述绝缘检测设备包括：

-用于与待检测的高压电池连接的检测接口；

-用于对经由检测接口连接到绝缘检测设备上的高压电池实施绝缘测试的绝缘测试模块，所述绝缘测试模块具有与检测接口连接的检测端口和用于输出测试结果的输出端口；

-控制板，所述控制板经由继电器与所述绝缘测试模块信号连接，以便使绝缘测试模块开始测试或停止测试；以及

-用于从绝缘检测设备输出测试结果的输出接口。

2.根据权利要求1所述的用于高压电池的绝缘检测设备，其特征在于，所述绝缘检测设备包括与控制板信号连接的模式切换开关和手动启动按钮，绝缘检测设备能通过所述模式切换开关在手动模式与自动模式之间切换，其中，在手动模式下，控制板根据绝缘检测设备的手动启动按钮的闭合或断开使绝缘测试模块开始测试或停止测试，而在自动模式下，控制板按照预给定的方式使绝缘测试模块开始测试或停止测试。

3.根据权利要求2所述的用于高压电池的绝缘检测设备，其特征在于，所述绝缘测试模块构成为通过输出端口输出以RS485信号形式的测试结果，所述控制板与所述绝缘测试模块的输出端口信号连接，并且所述控制板设置用于将来自输出端口的RS485信号转换成CAN信号。

4.根据权利要求3所述的用于高压电池的绝缘检测设备，其特征在于，所述绝缘检测设备包括与控制板连接的CAN接口，所述CAN接口包括所述输出接口，并且所述控制板设置为，在绝缘检测设备的自动模式下根据来自CAN接口的信号使绝缘测试模块开始测试或停止测试。

5.根据权利要求4所述的用于高压电池的绝缘检测设备，其特征在于，所述CAN接口构造为DB9接口。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于高压电池的绝缘检测设备，其特征在于，所述绝缘检测设备包括12V供电接口、电源开关和电压转换模块，其中，所述绝缘测试模块直接经由所述供电接口供电，所述电压转换模块构造用于将来自供电接口的12V电压转换成5V电压并提供给控制板。

7.根据权利要求6所述的用于高压电池的绝缘检测设备，其特征在于，在所述供电接口上连接有过流保护装置。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的用于高压电池的绝缘检测设备，其特征在于，所述绝缘检测设备包括与控制板连接的整流电阻。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的用于高压电池的绝缘检测设备，其特征在于，所述绝缘检测设备具有壳体，所述控制板和所述绝缘测试模块容纳在所述壳体中。

10.根据权利要求9所述的用于高压电池的绝缘检测设备，其特征在于，所述壳体具有开口，所述开口与绝缘测试模块的操作面板对齐，从而能经由所述开口操作绝缘测试模块的操作面板。