一种用于安全电性能测试的绝缘测试仪的制作方法

本实用新型涉及测试仪技术领域，更具体的说，是涉及一种用于新能源汽车安全电性能测试的绝缘测试仪。

背景技术：

新能源汽车，尤其是电动汽车普及越来越广泛。对应的，电动汽车碰撞后有一系列的安全要求，国家标准化管理委员会在2015年发布了该标准gbt31498。标准规定了带有b级电压电路的纯电动汽车、混合动力汽车正面碰撞、侧面碰撞后的特殊安全要求和试验方法。

目前对于该测试要求，国内尚欠缺针对的相应设备。测试要求根据美标fmvss305以及欧标ece修订，内容基本相似。综合总结，电动汽车碰撞后有以下测试要求：电动车绝缘电阻最小：100/500ω/v；系统电压小于等于30vac和60vdc在碰撞后的5秒内；电能小于0.2j。

目前，国外进口的针对上述测试要求的主要产品有ies1125以及iso332control。ies1125是根据美标fmvss305定制的产品，电压测试最小值需要大于50v，没有电能测试，数据容量较小。测试流程也没有完全跟国标一致。对于iso332control，传感器通道少，数据展示较少，完全需要数据上传，才能对数据进行详细分析，使用不方便。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种用于安全电性能测试的绝缘测试仪。

本实用新型通过以下技术方案实现上述目的：

本实用新型包括绝缘仪上盖装配体和绝缘仪外壳内部装配体。

所述绝缘仪上盖装配体包括绝缘仪上盖、按钮、显示屏、温度传感器接口、橡胶头座、报警接口、触发输入接口、总线接口、指示灯；所述的绝缘仪上盖从一边到另一边顺序安装了三个按钮、一块显示屏、十三个指示灯、四个温度传感器接口、一个报警接口、三个橡胶头座、一个触发输入接口、一个总线接口。

所述绝缘仪外壳内部装配体包括绝缘仪外壳、电池、ups电路板、塑料l板、接口板电路板、主板电路板、塑料套管；所述的绝缘仪外壳内部最底层装有三个电池和一块接口板电路板，底面有凹槽的一侧装电池，另一侧装接口板电路板；所述的ups电路板装在电池的上方；所述的主板电路板螺纹连接两个塑料套管和一块塑料l板，固定在ups电路板的上方。

所述的主板电路板包括高压采集单元、电能采集单元、温度采集单元、触发单元和高压产生单元，上述单元均与mcu信号连接。

进一步的，绝缘仪外壳和绝缘仪上盖的内部有各种凸起和螺纹孔，用于各个零件的固定和定位。绝缘仪外壳内壁有四条凹槽，便于内部零件固定时胶水的注入。

进一步的，绝缘仪外壳内壁有四条凹槽，便于内部零件固定时胶水的注入

本实用新型可实现三个电压（vb，v1及v2）的测量，并判断是否符合法规要求；同时，具备电能测量功能，通过辅助触发输入确定碰撞后一定时间内电压分布计算碰撞后电能；绝缘电阻值使用内部直流电压源进行测量，提供高达1000v测量电压。该测试模块内置电池，支持数据记录及ethernet数据通讯功能。其中高压母线的测量电压为±1000v，拥有触发输入，可以在碰撞前后记录10hz数据达到6h，根据法规测试绝缘电阻，电能以及温度。电能范围＞0.4j，数据为iso标准数据格式。

附图说明

图1是绝缘测试仪的整体结构示意图。

图2是绝缘仪上盖装配体的示意图。

图3是绝缘仪外壳内部装配体的示意图。

图4是绝缘仪外壳的结构示意图。

图5是绝缘仪上盖的结构示意图。

图6为电控部分结构示意图。

图中，1-绝缘仪上盖、2-按钮、3-显示屏、4-温度传感器接口、5-橡胶头座、6-报警接口、7-触发输入接口、8-总线接口、9-指示灯、10-绝缘仪外壳、11-电池、12-ups电路板、13-塑料l板、14-接口板电路板、15-主板电路板、16-塑料套管、17-绝缘仪上盖装配体、18-绝缘仪外壳内部装配体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示：一种用于安全电性能测试的绝缘测试仪包括绝缘仪上盖装配体17和绝缘仪外壳内部装配体18，两个装配体采用六个螺钉螺纹连接组成绝缘测试仪。

如图2所示：所述的绝缘仪上盖装配体17包括绝缘仪上盖1、按钮2、显示屏电路板装配体3、温度传感器接口4、橡胶头座5、报警接口6、触发输入接口7、总线接口8、指示灯9；所述的绝缘仪上盖1从一边到另一边顺序安装了三个按钮2、一块显示屏电路板装配体3、十三个指示灯9、四个温度传感器接口4、一个报警接口6、三个橡胶头座5、一个触发输入接口7、一个总线接口8。

如图3和图6所示：所述的绝缘仪外壳内部装配体18包括绝缘仪外壳10、电池11、ups电路板12、塑料l板13、接口板电路板14、主板电路板15、塑料套管16；所述的绝缘仪外壳10内部的最底层装有三个电池11和一块接口板电路板14，底面有凹槽的一侧装电池11，另一侧装接口板电路板14；所述的ups电路板12装在电池11的上方；所述的主板电路板15连接两个塑料套管16和一块塑料l板13，固定在ups电路板12的上方；所述的主板电路板包括高压采集单元、电能采集单元、温度采集单元、触发单元和高压产生单元，上述单元均与mcu信号连接；其中高压采集单元采集电动车高电压，三点高电压包括底盘，电池正极以及电池负极，adc数据通过数字信号光隔离传输给mcu；温度传感器通过rtd芯片把温度信号转换为数字信号传输给mcu；触发单元兼容485通讯触发和开关触发；绝缘仪mcu端，通过ups供电，即当外部有电源供应时(dc_in)，锂电池不供电，外部电源供电同时给锂电池充电或者充满电。当外部无dc_in时，由锂电池供电。该功能的优势在于，碰撞过程中可锂电池独立供电，而实验之外，可以外部供电。绝缘仪通过足够大的sram保存数据（32mb以上），因为其数据采集频率为10hz，所以可保存7h以内测试数据。eeprom保存系统设置参数，可通过系统面板设置或者通过lan连接软件设置系统参数，并且保存在eeprom内。系统拥有万年历，可记录用户操作事件。

如图4和图5所示：绝缘仪外壳10和绝缘仪上盖1的内部有各种凸起和螺纹孔，用于各个零件的固定和定位。绝缘仪外壳10内壁有四条凹槽，便于内部零件固定时胶水的注入。

用于安全电性能测试的绝缘测试仪的安装方法，具体包括如下步骤：

步骤一：从绝缘仪上盖1有三个大孔的一端开始安装，首先在有三个大孔的一端安装三个按钮2；在三个长方形通孔下安装一块显示屏电路板装配体3；再在显示屏电路板装配体3边的十三小通孔上安装十三个指示灯9；在指示灯9的旁边安装四个温度传感器接口4和一个报警接口6；然后在温度传感器接口4边上安装三个橡胶头座5；剩下两个孔分别安装一个触发输入接口7和一个总线接口8。

其中显示屏电路板装配体3包括三列数码管，第一列数码管显示电压v1碰撞前绝缘电阻r1以及电能te，穿插显示；第二列数码管显示电压v2以及碰撞后绝缘电阻r2；第三列数码管显示电压vb以及可以保存的剩余时间tl。三个橡胶头座为红isop、蓝chs、黑isom三个香蕉头，连接外部被测车辆电池正极、底盘以及电池负极。总线接口8为8针lemo头，触发输入接口trg为5针lemo头，报警输出接口alm为5针lemo头，四路温度输入tm1-4的4个为4针lemo头。显示屏电路板装配体3上方的三个指示灯分别为：指示灯电压显示volt，绝缘电阻显示r，以及电能和剩余时间te/tl，此三显示灯结合穿插显示的三个数码管，当数码管显示相应参数时，对应指示灯亮。显示屏电路板装配体3侧边的十个指示灯分别为：电压报警volt-alarm，绝缘电阻报警iso-alarm，电能及剩余保存时间报警te/tl-alarm，当相应的参数超出法规或设置标准是，相应指示灯报警；led指示灯测试准备指示灯rdy表示开机成功，配合长按按钮on/off按钮，开机成功后rdy灯亮起；测试灯meas亮起代表绝缘仪进入开始测量数据模式，在长按start/stop按钮成功后，该meas灯亮起；数据data指示灯亮起代表绝缘仪内部有数据，在进入测试之前必须清理数据，配合长按reset按钮，清楚数据，data指示灯熄灭；触发灯t0代表在测试过程中有触发事件；网络灯eth代表连接网络，与上位机电脑软件有数据通讯；charging指示灯代表正在充电；bat指示灯代表正在使用电池供电。

步骤二：绝缘仪外壳10内部的最底层装有三个电池11和一块接口板电路板14，底面有凹槽的一侧装电池11，另一侧装接口板电路板14，接口板电路板14与绝缘仪外壳10内部的凸台螺纹连接；ups电路板12装在电池11的上方与绝缘仪外壳10内部的凸台螺纹连接；主板电路板15螺纹连接两个塑料套管16和一块塑料l板13，塑料套管16和塑料l板13再与绝缘仪外壳10螺纹连接，固定在ups电路板12的上方；

测试仪操作流程说明：

1.使用配套线缆连接新能源汽车正极、接负极及电底盘；与红isop、蓝chs、黑isom三个香蕉头连接，长按on/off开关（2s以上）直到rdy指示灯亮起，绝缘仪开机成功；此时若data指示灯亮起，表示内部有数据，需要长按reset按钮清楚数据，直到data指示灯熄灭。若data没有量则忽略此步骤。

2.开始测量，长按start/stop按钮，直到meas指示灯亮起，绝缘仪进入测量并记录数据模式，可记录接下来7个小时的数据。

3.开始测量后，进入开始测量后，系统开始以10hz的频率记录全程记录电压v1，v2，vb以及四通道温度（正极与底盘之间的电压为v2，负极与底盘之间电压为v1，正负极之间的电压为vb），并且在触发时刻t0之前记录绝缘电阻。在t0之后，这里，系统内部设置了一些参数：是否电能测量、开始电能测量时间（5s）、开始绝缘电阻测量时间（60s），也可以通过软件重新设置系统内部的这些参数。所以，在t0之后，5s判断是否测量电能，如果测量，则在t0后开始测量电能的时间测量电能，当电能测量结束后，再在绝缘电阻测量时间进入绝缘电阻测量，此时需开启内部高压输出器。或者如果不测量电能，这直接在绝缘电阻测量时间进入绝缘电阻测量。绝缘电阻测量结束则测试结束。

试验结束后，如果没有声光报警，表示当前车辆绝缘安全。长按start/stop按钮，直到measled指示灯熄灭；此时data指示灯亮表示有数据，t0指示灯亮表示已经接收到了t0触发。试验结果数据通过led指示灯和数码管组合显示：碰撞前绝缘电阻riso_b(r/led第一行)碰撞后绝缘电阻riso_a(r/led第二行)；碰撞后三个电压值v1_min,v2_min,vb_min(volt/led第一行，第二行，第三行)；能量te（te/tl/led第一行）；内存倒计时tl（te/tlled第三行）。关机，长按on/off按钮，直到所有led指示灯熄灭。

其中的绝缘电阻测量方法，流程在开始测试之后以10hz频率即100ms的周期记录绝缘电阻的值，在此过程中，会记录两次v1或者v2的值，总时间循环为t_meas，t_cal是每个周期内，开关s1或s2关闭前，v1，v2需要先计算个平均值；比如t_cal=10*100ms，则先求出本t_meas前1秒的v1，v2的平均值v1_avg,v2_avg；比较平均值的大小，来确定s1闭合还是s2，其中开关s1控制高压母线的负极侧与底盘间插入的电阻，开关s2控制高压母线的正极侧与底盘间插入一个已知电阻。执行相关计算即为在闭合s1或者s2后同时在t_meas前测量第二次v1或者v2，通过公式计算绝缘电阻值，并判断是否报警。直到一个周期结束，重复此测量过程。

内部高电压供电：内部有高电压输出，系统通过mcu给高压输出器输出所需电压，如300v。通过开关给电池断开后的高压母线供电。供电时间为开始测量绝缘电阻的时间，包括电能测量的情况和无电能测量的情况，此过程都是在开始绝缘电阻开始测量时，开启内部高压供电。

电能测量流程：在t0后电能开始测量时间开始电能测量（如5s）。开始测量后，根据法规判断电压是否大于60v，如果小于60v则视为无电能，直接结束电能测量。如果大于60v，则有电能，开始电能测量，根据100ms测量周期，记录在sram中。实时判断放电后电压是否开始小于60v，小于则结束测量电能，如果没有小于60v，则在到达开始测试绝缘电阻时间结束电能测量，获取最终电能值，如果既没有小于60v，也没有到达绝缘电阻测试时间，则继续累计电能，直到两者情况之一满足为止。

上述实施例只是本实用新型的其中一种实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。