CN104849609A - 电动汽车动力电池电压采样线序检测装置 - Google Patents

Abstract

电动汽车动力电池电压采样线序检测装置，它包括连接在采样线束两端的正反接线序检测电路和正反跨接检测电路；正反接线序检测电路包括与采样线束输出端相连接的LC滤波电路，LC滤波电路的输出端连接光耦，光耦连接指示电路；正反跨接检测电路包括与采样线束输出端相连接的分压电路，分压电路连接比较器的输入端，比较器的输出端连接光耦，光耦Ⅲ的输出端连接指示电路；本发明电路简单，能够快速检测出电池采样线序是否连接正确；并且电池采样线序检测的结果具有100%的可信度。

Description

电动汽车动力电池电压采样线序检测装置

技术领域

       本发明涉及一种，尤其涉及一种电动汽车动力电池电压采样线序检测装置。

背景技术

电池管理系统快速发展，线束的需求量也在不断增加，目前电池串接的数量越来越多，如果采样线束不正确连接，则容易着火、爆炸。因此，不仅要求线束制造机械化，而且需要快速准确地检测线束连接是否正确。

目前检测线序的方法有三种：一是目测，操作者按照原理图观察电池采样线序是否正确连接；二是采用万用表检测，利用万用表的导通原理根据图纸检测电池采样线序是否正确连接；三是连接电池管理系统实测，检测能否完成功能。这三种方法虽然也能检测出电池的采样线序是否正确连接，但第一种和第二种方法检测时间过长，检测效率较低，使用不方便，第三种方法成本较高严重影响工作效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种电池采样线序检测装置，以解决现有技术存在的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

电动汽车动力电池电压采样线序检测装置，它包括连接在采样线束两端的正反接线序检测电路和正反跨接检测电路；

所述的正反接线序检测电路包括与采样线束输出端相连接的LC滤波电路，LC滤波电路的输出端连接光耦I，光耦Ｉ输出端连接指示电路I；当采样线束正接在正接线序检测电路中光耦Ｉ两端时，光耦Ｉ导通；当采样线束反接在正接线序检测电路中光耦Ｉ两端时，光耦Ｉ不导通；

所述的正反跨接检测电路包括与采样线束输出端相连接的分压电路，分压电路连接比较器的输入端，比较器的输出端连接光耦Ⅲ，光耦Ⅲ的输出端连接指示电路Ⅲ；当电池正跨接且电量大于阈值时，比较器输出高电平使光耦Ⅲ导通；当电池反跨接，电量小于阈值，比较器维持低电平，光耦Ⅲ不导通。

所述正反接线序检测电路的采样线束输出端与LC滤波电路之间的电路上连接两个二极管，其中二极管Ⅰ连接在采样线束负极输出端，当采样线束正接时，二极管Ⅰ抑制反接时的反向电压；二极管Ⅱ连接在采样线束正极输出端，当采样线束反接时，二极管Ⅱ抑制正接时的正向电压。

所述正反跨接检测电路的分压电路包括两级分压电路，第一级分压电路包括并联在采样线束正负极的两个电阻，第二级分压电路包括连接在第一级分压电路的其中一个电阻两端的两个电阻，第二级分压电阻的两个电阻中，其中一个电阻并联一个电容形成一个LC滤波电路。

所述正反跨接检测电路的比较器的输出端与反相输入端之间连接反馈电路，所述反馈电路上连接一个电阻。

所述指示电路Ⅰ与指示电路Ⅲ均包括一个LED灯。

本发明电路简单，能够快速检测出电池采样线序是否连接正确；并且本装置操作简便，成本低廉；采用光耦隔离，能够适应高压环境；并且电池采样线序检测的结果具有100%的可信度。

附图说明

图1为正接检测电路。

图2为反接检测电路。

图3为正跨接检测电路。

图4为反跨接检测电路。

具体实施方式

下面结合附图1~4和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

       本发明提供的电动汽车动力电池电压采样线序检测装置，它包括连接在采样线束两端的正反接线序检测电路和正反跨接检测电路；正反接线序检测电路包括与采样线束输出端相连接的LC滤波电路，LC滤波电路的输出端连接光耦I，光耦Ｉ输出端连接指示电路I；当采样线束正接在正反接线序检测电路中光耦Ｉ两端时，光耦Ｉ导通；当采样线束反接在正负极线序检测电路中光耦Ｉ两端时，光耦Ｉ不导通。

正反跨接检测电路包括与采样线束输出端相连接的分压电路，分压电路连接比较器的输入端，比较器的输出端连接光耦Ⅲ，光耦Ⅲ的输出端连接指示电路Ⅲ；当电池正跨接且电量大于阈值时，比较器输出高电平使光耦Ⅲ导通；当电池反跨接，电量小于阈值，比较器维持低电平，光耦Ⅲ不导通。

正反接线序检测电路的采样线束输出端与LC滤波电路之间的电路上连接两个二极管，其中二极管Ⅰ连接在采样线束负极输出端，当采样线束正接时，二极管Ⅰ抑制反接时的反向电压；二极管Ⅱ连接在采样线束正极输出端，当采样线束反接时，二极管Ⅱ抑制正接时的正向电压。

正反跨接检测电路的分压电路包括两级分压电路，第一级分压电路包括并联在采样线束正负极的两个电阻，第二级分压电路包括连接在第一级分压电路的其中一个电阻两端的两个电阻，第二级分压电阻的两个电阻中，其中一个电阻并联一个电容形成一个LC滤波电路。

正反跨接检测电路的比较器的输出端与反相输入端之间连接反馈电路，反馈电路上连接一个电阻。

指示电路Ⅰ与指示电路Ⅲ均包括一个指示连接状态的LED灯。

本发明中，上述的正反接线序检测电路和正反跨接检测电路均包括两种不同的电路，正反接线序检测电路包括正接检测电路和反接检测电路，正反跨检测电路正跨接检测电路和反跨接检测电路。其中正接检测电路检测线束正接、反接检测电路检测线束反接、正跨接检测电路检测线束正跨接、反跨接检测电路检测线束反跨接。

正接检测电路中，采样线束的正负极输出端与LC滤波电路相连，LC滤波电路输出端连接一个光耦，光耦的输出端连接一个带有LED灯的指示电路，同时在采样线束的负极与LC滤波电路之间连接一个二极管，当采样线束正接时，光耦导通，同时二极管抑制反接时的反向电压。

反接检测电路中，采样线束的正负极输出端同样与LC滤波电路相连，LC滤波电路输出端也连接一个光耦，光耦的输出端也连接一个带有LED灯的指示电路，同时在采样线束的正极与LC滤波电路之间连接一个二极管，当采样线束反接时，上述的光耦导通，同时二极管抑制反接时的反向电压。

正跨接检测电路中，与采样线束输出端相连接的分压电路包括两级分压电路，第一级分压电路包括并联在采样线束正负极的两个电阻，第二级分压电路包括连接在第一级分压电路中连接在采样线束负极输出端一侧的电阻两端的两个电阻，第二级分压电阻的两个电阻中，连接在采样线束负极输出端一侧的电阻并联一个电容形成一个LC滤波电路。

反跨接检测电路中，与采样线束输出端相连接的分压电路包括两级分压电路，第一级分压电路包括并联在采样线束正负极的两个电阻，第二级分压电路包括连接在第一级分压电路中连接在采样线束正极输出端一侧的电阻两端的两个电阻，第二级分压电路的两个电阻中，连接在采样线束正极输出端一侧的电阻并联一个电容形成一个LC滤波电路。

上述四个电路各自工作情况为：

正接检测电路：正接时，正接电路导通；反接电路、正跨接电路、反跨接电路不通。

反接检测电路：反接时，反接电路导通；正接电路、正跨接电路、反跨接电路不通。

正跨接检测电路：正跨接等于一节电池时，正跨接电路不通；正跨接大于一节电池时，正接电路、正跨接电路导通；反接电路、反跨接电路不通。

反跨接检测电路：反跨接等于一节电池时，反跨接电路不通；反跨接大于一节电池时，反接电路、反跨接电路导通；正接电路、正跨接电路不通。

因此，使用上述四种电路可以清晰而准确的判断出当前电池线序的采样线序状态。而在具体设计正跨检测电路、反跨检测电路时，跨接最大电池节数而得到的最大电压，不会烧毁正接电路、反接电路，保护正接电路和反接电路的安全性。

如图1~4所示，是本发明的一种实施方式的四种电路图。

如图1所示，正接检测电路包括连接在电池采样线束两侧的光耦ⅠU1，其中采样线束的正极连接光耦ⅠU1中发光二极管的正极，采样线束的负极连接所述光耦ⅠU1中发光二极管的负极，光耦ⅠU1中光敏二极管的集电极连接5V电源，射极连接LEDⅠ1，LEDⅠ1的另一端接地；正接检测电路还包括连接在采样线束的负极和所述光耦ⅠU1中发光二极管的负极之间的第一二极管D1；正接检测电路还包括连接在采样线束正极和光耦ⅠU1的发光二极管正极之间的第一电阻R1，同时在光耦ⅠU1发光二极管的正负极之间还并联有第二电阻R2和第一电容C1的并联电路；而光耦ⅠU1和LEDⅠ1之间还连接有第三电阻R3。

如图2所示，反接检测电路包括连接在电池采样线束两侧的光耦ⅡU2，其中采样线束的正极连接光耦ⅡU2中发光二极管的负极，采样线束的负极连接光耦ⅡU2中发光二极管的正极，光耦ⅡU2中光敏二极管的集电极连接5V电源，射极连接LEDⅡ2，LEDⅡ2的另一端接地；正接检测电路还包括连接在采样线束的负极和光耦ⅡU2中发光二极管的负极之间的第二二极管D2；反接检测电路还包括连接在采样线束负极和光耦ⅡU2的发光二极管正极之间的第四电阻R4，同时在光耦ⅡU2发光二极管的正负极之间还并联有第五电阻R5和第二电容C2的并联电路；而光耦ⅡU2和LEDⅡ2之间的第六电阻R6。

如图3所示，正跨接检测电路包括连接在电池采样线束正极的第一运算放大器U3的正相输入端，连接在电池采样线束负极的第一运算放大器U3的反相输入端，第一运算放大器U3的输出端连接光耦ⅢU4的发光二极管的正极，发光二极管的负极接地，光耦ⅢU4的光敏二极管的集电极连接5V电源，光敏二极管的射极连接LEDⅢ3。正跨接检测电路的采样线序的正负极之间还并联有第七电阻R7和第八电阻R8，第七电阻R7的一端连接采样线束的负极和第一运算放大器U3的反相输入端，第七电阻R7的另一端连接第八电阻R8的一端和第一运算放大器U3的正相输入端，第八电阻R8的另一端连接采样线束的正极。

正跨接检测电路还包括第九电阻R9和第三电容C3的并联电路，第九电阻R9和第三电容C3并连后与第十电阻R10串联形成串联电路，串联电路并联在第七电阻R7两端。同时采样线序负极和第一运算放大器U3反相输入端之间连接第十一电阻R11，第一运算放大器U3的反相输入端和第一运算放大器U3的输出端之间连接第十四电阻R14，第八电阻R8的一端与第一运算放大器U3的同相输入端之间连接第十二电阻R12。

正跨接检测电路还包括第十三电阻R13、第十五电阻R15、第十六电阻R16，所述第十三电阻R13的一端连第一运算放大器U3的正相输入端，另一端接地，第十五电阻R15连接在第一运算放大器U3的输出端和光耦ⅢU4的发光二极管的正极之间。第十六电阻R16连接在光耦ⅢU4的射极与LEDⅢ3之间。

如图4所示，反跨接检测电路包括连接在电池采样线束正极的第二运算放大器U5的反相输入端，连接在电池采样线束负极的第二运算放大器U5的正相输入端，第二运算放大器U5的输出端连接光耦ⅣU6的发光二极管的正极，发光二极管的负极接地，光耦ⅣU6的光敏二极管的集电极连接5V电源，光敏二极管的射极连接LEDⅣ4，所述反跨接检测电路的采样线序的正负极之间还并联有第十七电阻R17和第十八电阻R18，第十七电阻R17的一端连接采样线束的正极和第二运算放大器U5的反相输入端，第十七电阻R17的另一端连接第十八电阻R18的一端和第二运算放大器U5）的正相输入端，第十八电阻R18的另一端连接采样线束的负极。反跨接检测电路还包括第十九电阻R19和第四电容C4的并联电路，第十九电阻R19和第四电容C4并连后与第二十电阻R20串联形成串联电路，所述串联电路并联在第十七电阻R17两端。采样线序正极和第二运算放大器U5反相输入端之间连接第二十一电阻R21，第二运算放大器U5的反相输入端和第二运算放大器U5的输出端之间连接第二十四电阻R24，第十八电阻R18的一端与第二运算放大器U5的同相输入端之间连接第二十二电阻R22。

反跨接检测电路还包括第二十三电阻R23、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26，所述第二十三电阻R23的一端连第二运算放大器U5的正相输入端，另一端接地，所述第二十五电阻R25连接在第二运算放大器U5的输出端和光耦ⅣU6的发光二极管的正极之间。所述第二十六电阻R26连接在光耦ⅣU6的射极与LEDⅣ4之间。

本发明各电路的工作状态如下：

正接检测：当正接时，正接检测电路，光耦ⅠU1的A、K导通，LEDⅠ亮。其中第一电阻R1的作用是将光耦Ⅰ导通电流降至其允许范围内，第二电阻R2、第一电容C1的作用是滤波，第一二极管D1的作用是抑制反接时的反向电压，光耦ⅠU1的作用是高压隔离。反接检测电路、正跨接检测电路、反跨接检测电路不导通。

反接检测：当反接时，反接检测电路，光耦ⅡU2的A、K导通，LEDⅡ亮。其中第四电阻R4的作用是将光耦导通电流降至其允许范围内，第五电阻R5、第二电容C2的作用是滤波，第二二极管D2的作用是抑制正接时的正向电压，光耦ⅡU2的作用是高压隔离。正接检测电路、正跨接检测电路、反跨接检测电路不导通。

正跨接检测：通过匹配第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10的阻值，当正跨等于一节电池时，电压小于光耦ⅢU4的导通电压，光耦不导通；当正跨等于两节电池时，电压大于光耦ⅢU4的导通电压，光耦导通。其中第一运算放大器U3、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14组成电压跟随器作用是反跨接时此电路不导通。第十五电阻R15作用是将光耦导通电流降至其允许范围内，光耦ⅢU4的作用是高压隔离。此时正接检测电路也导通，通过正接检测的LED现象与正跨接检测电路的LED现象进行正跨定位。反接检测电路、反跨接检测电路不导通。

反跨接检测：通过匹配第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20的阻值，当反跨等于一节时，电压小于光耦ⅣU6的导通电压，光耦不导通；当反跨等于两节时，电压大于光耦ⅣU6的导通电压，光耦导通。其中第二运算放大器U5、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24组成电压跟随器作用是正跨接时此电路不导通。第二十五电阻R25作用是将光耦导通电流降至其允许范围内，光耦ⅣU6的作用是高压隔离。此时反接检测电路也导通，通过反接检测的LEDⅣ现象与反跨接检测电路的LEDⅣ现象进行反跨定位。正接检测电路、正跨接检测电路不导通。

本发明的电池采样线序检测装置，能够快速准确地检测出电池采样线序的状态，即正接、反接、正跨接以及反跨接四种连接方式，且使用四脚光耦，可以进行高压隔离，适应于高压环境。从而使得电池采样线序检测的结果具有100%的可信度。同时与原有技术相比，本发明电路简单，能够快速检测出电池采样线序是否连接正确；本装置操作简便，成本低廉；采用光耦隔离，能够适应高压环境。

Claims (5)

1.电动汽车动力电池电压采样线序检测装置，其特征在于：它包括连接在采样线束两端的正反接线序检测电路和正反跨接检测电路；

所述的正反接线序检测电路包括与采样线束输出端相连接的LC滤波电路，LC滤波电路的输出端连接光耦I，光耦Ｉ输出端连接指示电路I；当采样线束正接在正接线序检测电路中光耦Ｉ两端时，光耦Ｉ导通；当采样线束反接在正接线序检测电路中光耦Ｉ两端时，光耦Ｉ不导通；

所述的正反跨接检测电路包括与采样线束输出端相连接的分压电路，分压电路连接比较器的输入端，比较器的输出端连接光耦Ⅲ，光耦Ⅲ的输出端连接指示电路Ⅲ；当电池正跨接且电量大于阈值时，比较器输出高电平使光耦Ⅲ导通；当电池反跨接，电量小于阈值，比较器维持低电平，光耦Ⅲ不导通。

2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池电压采样线序检测装置，其特征在于：所述正反接线序检测电路的采样线束输出端与LC滤波电路之间的电路上连接两个二极管，其中二极管Ⅰ连接在采样线束负极输出端，当采样线束正接时，二极管Ⅰ抑制反接时的反向电压；二极管Ⅱ连接在采样线束正极输出端，当采样线束反接时，二极管Ⅱ抑制正接时的正向电压。

3.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池电压采样线序检测装置，其特征在于：所述正反跨接检测电路的分压电路包括两级分压电路，第一级分压电路包括并联在采样线束正负极的两个电阻，第二级分压电路包括连接在第一级分压电路的其中一个电阻两端的两个电阻，第二级分压电阻的两个电阻中，其中一个电阻并联一个电容形成一个LC滤波电路。

4.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池电压采样线序检测装置，其特征在于：所述正反跨接检测电路的比较器的输出端与反相输入端之间连接反馈电路，所述反馈电路上连接一个电阻。

5.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池电压采样线序检测装置，其特征在于：所述指示电路Ⅰ与指示电路Ⅲ均包括一个LED灯。