CN105929299B - 一种电动汽车dc/dc低压供电与测试电路、设备、系统以及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车DC/DC低压供电与测试电路、设备、系统以及测试方法，包括短路检测电路.防止回流电路.输出端口.检测端口，所述防止回流电路连接在所述输出端口和短路检测电路之间，所述输出端口连接所述DC/DC模块的输出端口，所述检测端口连接判断装置，根据检测端口检测的电平信息确定DC/DC模块对地短路故障，并通过提示装置进行提示，所述低压供电与测试电路包括供电模式和负载模式两种工作模式，两种模式由控制模块自动控制切换。

Description

一种电动汽车DC/DC低压供电与测试电路、设备、系统以及测 试方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车DC/DC低压供电与测试电路、设备、系统以及测试方法，特别涉及一种能够进行短路故障检测、过流保护的电动汽车DC/DC模块测试系统的低压供电电路、设备、系统以及测试方法。

背景技术

电动汽车DC/DC模块是将电池的高压电源转换为低压输出，为车上的低压电器设备供电的部件。为了保证DC/DC模块能够安全运行，DC/DC模块出厂时需要对其功能进行出厂检测，尤其是检测输出端口是否出现短路故障，这对DC/DC模块的能够正常运行尤为重要。然后，现有技术中主要是对DC/DC模块直接进行短路保护，如发明专利发明CN201510026685.1公开了一种DC/DC变换升压模块，主要是在DC变换过程中进行短路保护，设置于DC模块内部，无法适应多个DC模块的测试；发明专利发明CN201310105871.5公开了一种检测异步直流-直流升压转换器中短路的方法及电路，其目的是利用在PCB上接地端，获得简单.节省成本并且高校的短路保护，通过控制器利用电压闭锁保护下的电路进行短路检测，其随能够检测短路故障，但是其结果复杂，应用的目的性不够强，应用的电路元件较多，无法节约短路检测的成本。

为了能够对DC模块出厂时快速进行短路检测，解决现有技术中电路复杂，适应性不够强等技术问题，同时提高检测电路的检测稳定性和降低检测电路的成本，本发明提出一种电动汽车DC/DC低压供电与测试电路.设备以及测试方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种电动汽车DC/DC低压供电与测试电路、设备、系统以及测试方。

本发明的第一方面提供一种电动汽车DC/DC模块低压供电与测试电路，包括短路检测电路、防止回流电路、输出端口、检测端口，所述防止回流电路连接在所述输出端口和短路检测电路之间，所述输出端口连接所述DC/DC模块的输出端口，所述检测端口连接判断装置，根据检测端口检测的电平信息确定DC/DC模块对地短路故障，并通过提示装置进行提示，所述低压供电与测试电路包括供电模式和负载模式两种工作模式，两种模式由控制模块自动控制切换。

优选的是，所述供电模式为当DC/DC模块没有低压14V输出时，电路使用辅助12V电源为DC/DC模块供电；所述负载模式为当DC/DC模块输出14V电压时，电路切换到负载模式，作为DC/DC模块的输出负载。

在上述任一方案中优选的是，所述短路检测电路包括串联连接的电阻2（R2）、电阻6（R6）、稳压管（D2），所述电阻2（R2）一端接电源，所述电阻2（R2）另一端和所述电阻6（R6）之间的连接点连接所述防止回流电路。

在上述任一方案中优选的是，所述电阻2（R2）、电阻6（R6）之间还包括晶体管Q1，所述晶体管Q1控制端连接晶体管Q2，所述晶体管Q2控制端通过限流电阻连接单片机端口PA2，控制模块通过控制晶体管Q2的导通与关断，控制Q1的对应导通与关断，以控制辅助12V电源是否给DC/DC模块供电。

在上述任一方案中优选的是，还包括低压输出负载（R1）、取样电阻（R3），所述低压输出负载（R1）的一端与取样电阻（R3）一端串联连接，连接点输出到控制模块的AD采样单元，所述低压输出负载（R1）另一端通过开关单元（RL1）连接所述输出端口（J1.1），所述取样电阻（R3）的另一端接地。

在上述任一方案中优选的是，所述开关单元（RL1）包括继电器，通过驱动电路控制继电器的开关切换，以控制DC/DC模块是否向所述低压输出负载（R1）、取样电阻（R3）供电。

在上述任一方案中优选的是，还包括负载模式指示灯LED2、供电模式指示灯LED1，供电模式下，LED1红灯亮；负载模式下LED2绿灯亮。

在上述任一方案中优选的是，所述负载模式指示灯LED2、限流电阻1串联后与所述低压输出负载（R1）、取样电阻（R3）所形成的串联电路并联连接。

在上述任一方案中优选的是，所述供电模式指示灯LED1、限流电阻2串联后与电阻6（R6）、稳压管（D2）所形成的串联电路并联连接。

在上述任一方案中优选的是，所述电阻6（R6）与稳压管（D2）的负极之间的连接点连接检测端口PA1，所述稳压管（D2）的正极接地。

在上述任一方案中优选的是，所述稳压管（D2）稳压值为5.1V。

在上述任一方案中优选的是，所述防止回流电路包括二极管（D1），所述二极管（D1）正极连接所述电阻2（R2）另一端和所述电阻6（R6）之间的连接点，负极连接输出端口。

在上述任一方案中优选的是，所述提示装置为LCD或LED显示器或发光二极管至少之一。

在上述任一方案中优选的是，所述DC/DC模块为输出电压为14V的DC转换模块。

在上述任一方案中优选的是，所述控制模块包括单片机。

一种电动汽车DC/DC模块自动测试系统，包括如前述任意一项所述的低压供电与测试电路。

本发明的另一方面提供一种低压控制设备，包括被测设备、工业计算机、低压控制系统，还包括负载电阻，所述低压控制系统根据工业计算机的指令调节所述负载电阻的大小、切换负载接入高压中控盒不同的模块或接口，采集负载电压和电流信号反馈给工业计算机，所述低压控制系统包括如权利要求1-15任意一项所述的低压供电与测试电路。

优选的是，所述工业计算机根据高压中控盒反馈信息，以及低压测试系统信息，实时判断测试项目是否合格，给出测试报告。

在上述任一方案中优选的是，所述被测设备、工业计算机、低压控制系统之间通过CAN总线进行通信连接。

本发明的再一方面提供一种DC/DC模块测试方法，包括如下步骤：

（1）控制模块控制接通晶体管Q1，同时立即检测检测端口PA1的状态，根据检测端口PA1的状态判断DC/DC模块是否正常；正常，则进入步骤（2），不正常，则进入步骤（4）；

（2）正常情况下，检测端口PA1输出高电平，控制模块控制晶体管Q1持续导通，启动DC/DC模块工作，进入步骤（3）；

（3）控制模块经驱动模块闭合继电器RL1，同时光端Q1，DC/DC模块输出电压与负载接通，通过测量负载电流的数据，结合DC/DC模块上CAN总线上的报文综合判断DC/DC工作是否正确；

（4）不正常，检测端口PA1输出低电平，立即控制单片机端口PA2关断晶体管Q1，避免过流故障。

优选的是，所述DC/DC模块的故障情况包括：（1）DC/DC无输出电压，或者输出电压不正确；（2）DC/DC模块输出端搭铁，或者输出电压近似为0。

在上述任一方案中优选的是，通过负载电流判断所述故障情况（1），通过检测端口PA1判断所述故障情况（2）。

在上述任一方案中优选的是，在DC/DC模块的输出端口以及检测端口还设置有多个高次谐波滤波电容，对电路的高次谐波进行滤除。

将检测电路的电阻、二极管、稳压管等集成设置于PCB上，只预留电源+12V的供电电源接口，连接DC/DC模块的输出接口，和连接单片机的检测端口，同时，在PCB上设置有固定用的端口，可以将该PCB与其他模块固定住，方便携带以及能够与其他模块配合使用。

本发明所提供的DC/DC模块测试系统的供电电路简单可靠，使用器件少，结构占用面积小，可以单独形成一个简单的模块，也可以集成在其他大型电路中，适应性强，只需要通过简单的电阻以及二极管.稳压管就能够对DC/DC模块进行短路故障检测，整个电路造价低，节约成本，无需对DC/DC模块通电就能够检测DC/DC模块是否短路，防止DC/DC模块短路时，通电造成内部器件的损坏，并且稳定，能够稳定的进行短路检测，同时，有效控制模块输出电流的回流，减小了回流对电路的影响；并且能够通过提示装置提示DC/DC模块是否短路，方便工程人员对DC/DC模块出厂时进行检测，能够直观的判断DC/DC模块是否处于正常工作状态。

附图说明

图1为按照本发明的自动测试系统的一优选的示意图。

图2为按照本发明的供电和测试电路的一优选的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

电动汽车中，需要大量的DC/DC模块将电池的高压电源转换为低压输出，为车上的低压电器设备供电，由于需要的数量较多，这些DC/DC模块出厂时需要快速的进行检测，在提高检测速度的同时，还需要提高检测的稳定性，同时，作为DC/DC模块的生产厂家，生产成本和模块的稳定性都是需要考虑的，因此，本发明设计一种专门用于检测DC/DC模块的检测电路。

如图2所述，按照本发明的电动汽车DC/DC模块低压供电与测试电路的一优选实施例包括短路检测电路、防止回流电路、输出端口、检测端口，所述防止回流电路连接在所述输出端口和短路检测电路之间，所述输出端口连接所述DC/DC模块的输出端口，所述检测端口连接判断装置，根据检测端口检测的电平信息确定DC/DC模块对地短路故障，并通过提示装置进行提示，所述低压供电与测试电路包括供电模式和负载模式两种工作模式，两种模式由控制模块自动控制切换。

在本实施例中，所述供电模式为当DC/DC模块没有低压14V输出时，电路使用辅助12V电源为DC/DC模块供电；所述负载模式为当DC/DC模块输出14V电压时，电路切换到负载模式，作为DC/DC模块的输出负载。

在本实施例中，所述短路检测电路包括串联连接的电阻2（R2）、电阻6（R6）、稳压管（D2），所述电阻2（R2）一端接电源，所述电阻2（R2）另一端和所述电阻6（R6）之间的连接点连接所述防止回流电路。

在本实施例中，所述电阻2（R2）、电阻6（R6）之间还包括晶体管Q1，所述晶体管Q1控制端连接晶体管Q2，所述晶体管Q2控制端通过限流电阻连接单片机端口PA2，控制模块通过控制晶体管Q2的导通与关断，控制Q1的对应导通与关断，以控制辅助12V电源是否给DC/DC模块供电。

在本实施例中，还包括低压输出负载（R1）、取样电阻（R3），所述低压输出负载（R1）的一端与取样电阻（R3）一端串联连接，连接点输出到控制模块的AD采样单元，所述低压输出负载（R1）另一端通过开关单元（RL1）连接所述输出端口（J1.1），所述取样电阻（R3）的另一端接地。

在本实施例中，所述开关单元（RL1）包括继电器，通过驱动电路控制继电器的开关切换，以控制DC/DC模块是否向所述低压输出负载（R1）、取样电阻（R3）供电。

在本实施例中，还包括负载模式指示灯LED2、供电模式指示灯LED1，供电模式下，LED1红灯亮；负载模式下LED2绿灯亮。

在本实施例中，所述负载模式指示灯LED2、限流电阻1串联后与所述低压输出负载（R1）、取样电阻（R3）所形成的串联电路并联连接。

在本实施例中，所述供电模式指示灯LED1、限流电阻2串联后与电阻6（R6）、稳压管（D2）所形成的串联电路并联连接。

在本实施例中，所述电阻6（R6）与稳压管（D2）的负极之间的连接点连接检测端口PA1，所述稳压管（D2）的正极接地。

在本实施例中，所述稳压管（D2）稳压值为5.1V。

在本实施例中，所述防止回流电路包括二极管（D1），所述二极管（D1）正极连接所述电阻2（R2）另一端和所述电阻6（R6）之间的连接点，负极连接输出端口。

在本实施例中，所述提示装置为LCD或LED显示器或发光二极管至少之一。

在本实施例中，所述DC/DC模块为输出电压为14V的DC转换模块。

在本实施例中，所述控制模块包括单片机。

本发明的又一方面提供一种电动汽车DC/DC模块自动测试系统，包括如前述任意一项所述的低压供电与测试电路。

本发明还提供一种低压控制设备，包括被测设备、工业计算机、低压控制系统，还包括负载电阻，所述低压控制系统根据工业计算机的指令调节所述负载电阻的大小、切换负载接入高压中控盒不同的模块或接口，采集负载电压和电流信号反馈给工业计算机，所述低压控制系统包括如权利要求1-15任意一项所述的低压供电与测试电路。

优选的是，所述工业计算机根据高压中控盒反馈信息，以及低压测试系统信息，实时判断测试项目是否合格，给出测试报告。

在本实施例中，所述被测设备、工业计算机、低压控制系统之间通过CAN总线进行通信连接。

一种DC/DC模块测试方法，包括如下步骤：

（1）控制模块控制接通晶体管Q1，同时立即检测检测端口PA1的状态，根据检测端口PA1的状态判断DC/DC模块是否正常；正常，则进入步骤（2），不正常，则进入步骤（4）；

（2）正常情况下，检测端口PA1输出高电平，控制模块控制晶体管Q1持续导通，启动DC/DC模块工作，进入步骤（3）；

（3）控制模块经驱动模块闭合继电器RL1，同时光端Q1，DC/DC模块输出电压与负载接通，通过测量负载电流的数据，结合DC/DC模块上CAN总线上的报文综合判断DC/DC工作是否正确；

（4）不正常，检测端口PA1输出低电平，立即控制单片机端口PA2关断晶体管Q1，避免过流故障。

在本实施例中，所述DC/DC模块的故障情况包括：（1）DC/DC无输出电压，或者输出电压不正确；（2）DC/DC模块输出端搭铁，或者输出电压近似为0。

在本实施例中，通过负载电流判断所述故障情况（1），通过检测端口PA1判断所述故障情况（2）。

在本实施例中，在DC/DC模块的输出端口以及检测端口还设置有多个高次谐波滤波电容，对电路的高次谐波进行滤除。

将检测电路的电阻、二极管、稳压管等集成设置于PCB上，只预留电源+12V的供电电源接口，连接DC/DC模块的输出接口，和连接单片机的检测端口，同时，在PCB上设置有固定用的端口，可以将该PCB与其他模块固定住，方便携带以及能够与其他模块配合使用。

如图1所示，低压控制设备根据主控计算机的指令调节负载大小、切换负载接入高压中控盒不同的模块或接口。采集负载电压和电流信号，反馈给主控计算机。

主控计算机根据高压中控盒反馈信息，以及低压测试设备信息，实时判断测试项目是否合格，给出测试报告。本发明的电路示意图如图2所示。

J1是DC/DC模块的低压电源输出端口，正常情况下输出电压为+14VDC。J1.2是低压输入/输出的电位参考端（搭铁）。J1.1既是低压电源输出的正极+14V，又是DC/DC模块的工作电源的输入端。初始状态下，或者在负载为空载情况下，DC/DC模块无输出电压，DC/DC模块的J1.1端为高阻状态。当给J1.1输入电压12V时，即可启动DC/DC工作，DC/DC将的母线直流高压电源的输入转换为低压14VDC从J1.1覆盖输出。

图中12V是测量设备的辅助电源；R1作为低压输出的负载；R3是取样电阻，由单片机的A/D取样后，计算出低压输出的电流；继电器RL1将输出电压与负载接通。初始状态下，DC/DC无输出，RL1打开。

电路主要工作在两种模式下：（1）供电模式，当DC/DC模块没有低压14V输出时，电路使用辅助12V电源为DC/DC模块供电；（2）负载模式，当DC/DC模块输出14V电压时，电路切换到负载模式，作为DC/DC模块的输出负载；两种模式有单片机自动控制切换。

测量步骤为：

（1）单片机控制PA2接通Q1，同时立即检测PA1的状态。正常情况下，J1.1为高阻，或者DC/DC已启动，在J1.1输出14V，则单片机在PA1端检测到高电平；如果，DC/DC故障，输出电平在J1.1搭铁，输出低电平。PA1检测到低电平，应立即控制PA2关断Q1，避免过流故障。

（2）正常情况下，单片机控制Q1持续导通，经J1.1输出给DC/DC，启动DC/DC工作。DC/DC工作后从J1.1覆盖输出14V，D1阻断14V电压产生的回流。

（3）单片机经驱动电路控制Y1闭合继电器RL1，同时关断Q1。DC/DC模块的输出电压与负载接通，通过测量负载电流的数据，结合DC/DC模块上CAN总线上的报文综合判断DC/DC工作是否正确。

DC/DC模块的故障情况及检测方式：（1）DC/DC无输出电压，或者输出电压不正确。通过负载电流可以判断。（2）DC/DC模块输出端搭铁，或者输出电压近似为0。通过PA1端口可以判断。

电路具有过流保护功能，当DC/DC模块输出端搭铁，单片机通过PA1端口可以判断，并立即关断Q1。

供电模式下，LED1红灯亮；负载模式下LED2绿灯亮。

本发明所提供的DC/DC模块测试系统的供电电路，电路简单可靠，使用器件少，结构占用面积小，可以单独形成一个简单的模块，也可以集成在其他大型电路中，适应性强，只需要通过简单的电阻以及二极管.稳压管就能够对DC/DC模块进行短路故障检测，整个电路造价低，节约成本，无需对DC/DC模块通电就能够检测DC/DC模块是否短路，防止DC/DC模块短路时，通电造成内部器件的损坏，并且稳定，能够稳定的进行短路检测，同时，有效控制模块输出电流的回流，减小了回流对电路的影响；并且能够通过提示装置提示DC/DC模块是否短路，方便工程人员对DC/DC模块出厂时进行检测，能够直观的判断DC/DC模块是否处于正常工作状态。

工业计算机控制测试过程，显示测试参数与测试结果，自动切换供电模式和负载模式。供电模式下具有过流保护功能。具有防止DC/DC输出电压产生的回流。测量DC/DC模块输出电压和电流的大小。在计算机中将该测量结果与DC/DC模块CAN报文的数据进行比较，判断模块输出结果是否正确。

Claims (22)

1.一种电动汽车DC/DC模块低压供电与测试电路，包括短路检测电路、防止回流电路、输出端口、检测端口，其特征在于：所述防止回流电路连接在所述输出端口和短路检测电路之间，所述输出端口连接所述DC/DC模块的输出端口，所述检测端口连接判断装置，根据检测端口检测的电平信息确定DC/DC模块对地短路故障，并通过提示装置进行提示，所述低压供电与测试电路包括供电模式和负载模式两种工作模式，两种模式由控制模块自动控制切换。

2.如权利要求1所述的低压供电与测试电路，其特征在于：所述供电模式为当DC/DC模块没有低压14V输出时，电路使用辅助12V电源为DC/DC模块供电；所述负载模式为当DC/DC模块输出14V电压时，电路切换到负载模式，作为DC/DC模块的输出负载。

3.如权利要求1所述的低压供电与测试电路，其特征在于：所述短路检测电路包括串联连接的电阻2(R2)、电阻6(R6)、稳压管(D2)，所述电阻2(R2)一端接电源，所述电阻2(R2)另一端和所述电阻6(R6)之间的连接点连接所述防止回流电路。

4.如权利要求3所述的低压供电与测试电路，其特征在于：所述电阻2(R2)、电阻6(R6)之间还包括晶体管Q1，所述晶体管Q1控制端连接晶体管Q2，所述晶体管Q2控制端通过限流电阻连接单片机端口PA2，控制模块通过控制晶体管Q2的导通与关断，控制Q1的对应导通与关断，以控制辅助12V电源是否给DC/DC模块供电。

5.如权利要求1所述的低压供电与测试电路，其特征在于：还包括低压输出负载(R1)、取样电阻(R3)，所述低压输出负载(R1)的一端与取样电阻(R3)一端串联连接，连接点输出到控制模块的AD采样单元，所述低压输出负载(R1)另一端通过开关单元(RL1)连接所述输出端口(J1.1)，所述取样电阻(R3)的另一端接地。

6.如权利要求5所述的低压供电与测试电路，其特征在于：所述开关单元(RL1)包括继电器，通过驱动电路控制继电器的开关切换，以控制DC/DC模块是否向所述低压输出负载(R1)、取样电阻(R3)供电。

7.如权利要求5所述的低压供电与测试电路，其特征在于：还包括负载模式指示灯LED2、供电模式指示灯LED1，供电模式下，LED1红灯亮；负载模式下LED2绿灯亮。

8.如权利要求7所述的低压供电与测试电路，其特征在于：所述负载模式指示灯LED2、限流电阻1串联后与所述低压输出负载(R1)、取样电阻(R3)所形成的串联电路并联连接。

9.如权利要求7所述的低压供电与测试电路，其特征在于：所述供电模式指示灯LED1、限流电阻2串联后与电阻6(R6)、稳压管(D2)所形成的串联电路并联连接。

10.如权利要求3所述的低压供电与测试电路，其特征在于：所述电阻6(R6)与稳压管(D2)的负极之间的连接点连接检测端口PA1，所述稳压管(D2)的正极接地。

11.如权利要求10所述的低压供电与测试电路，其特征在于：所述稳压管(D2)稳压值为5.1V。

12.如权利要求3所述的低压供电与测试电路，其特征在于：所述防止回流电路包括二极管(D1)，所述二极管(D1)正极连接所述电阻2(R2)另一端和所述电阻6(R6)之间的连接点，负极连接输出端口。

13.如权利要求1所述的低压供电与测试电路，其特征在于：所述提示装置为LCD或LED显示器或发光二极管至少之一。

14.如权利要求1所述的低压供电与测试电路，其特征在于：所述DC/DC模块为输出电压为14V的DC转换模块。

15.如权利要求1所述的低压供电与测试电路，其特征在于：所述控制模块包括单片机。

16.一种电动汽车DC/DC模块自动测试系统，包括如权利要求1-15任意一项所述的低压供电与测试电路。

17.一种低压控制设备，包括被测设备、工业计算机、低压控制系统，其特征在于：还包括负载电阻，所述低压控制系统根据工业计算机的指令调节所述负载电阻的大小、切换负载接入高压中控盒不同的模块或接口，采集负载电压和电流信号反馈给工业计算机，所述低压控制系统包括如权利要求1-15任意一项所述的低压供电与测试电路。

18.如权利要求17所述的低压控制设备，其特征在于：所述工业计算机根据高压中控盒反馈信息，以及低压测试系统信息，实时判断测试项目是否合格，给出测试报告。

19.如权利要求17所述的低压控制设备，其特征在于：所述被测设备、工业计算机、低压控制系统之间通过CAN总线进行通信连接。

20.一种DC/DC模块测试方法，包括如下步骤：

(1)控制模块控制接通晶体管Q1，同时立即检测检测端口PA1的状态，根据检测端口PA1的状态判断DC/DC模块是否正常；正常，则进入步骤(2)，不正常，则进入步骤(4)；

(2)正常情况下，检测端口PA1输出高电平，控制模块控制晶体管Q1持续导通，启动DC/DC模块工作，进入步骤(3)；

(3)控制模块经驱动模块闭合继电器RL1，同时关断晶体管Q1，DC/DC模块输出电压与负载接通，通过测量负载电流的数据，结合DC/DC模块上CAN总线上的报文综合判断DC/DC工作是否正确；

(4)不正常，检测端口PA1输出低电平，立即控制单片机端口PA2关断晶体管Q1，避免过流故障。

21.如权利要求20所述的DC/DC模块测试方法，其特征在于：所述DC/DC模块的故障情况包括：(1)DC/DC无输出电压，或者输出电压不正确；(2)DC/DC模块输出端搭铁，或者输出电压近似为0。

22.如权利要求21所述的DC/DC模块测试方法，其特征在于：通过负载电流判断所述故障情况(1)，通过检测端口PA1判断所述故障情况(2)。