CN109683054B - 电池包电压采集线束线序诊断装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池包电压采集线束线序诊断装置及方法，所述电池包电压采集线束线序诊断装置包括电压采集线束连接器，用于与电池包的电压采集线束对接；电压采集模块，与所述电压采集线束连接器相连，用于对电压采集线束的每一路电压进行采集；主控制芯片，与所述电压采集模块相连，用于接收所述电压采集模块采集到的每一路电压，并对每一路电压进行AD转换后通过内嵌软件逻辑对电压数值进行诊断，以确定电池包的电压采集线束的线序是否正确。相较于现有技术，本发明可以对电压采集线束的线序进行全面检测，且在线序发生错误时，能够准确知道电压采集线束错接或虚接的位置。

Description

电池包电压采集线束线序诊断装置及方法

技术领域

本发明涉及一种电池包电压采集线束线序诊断装置及方法，属于电动汽车动力电池管理领域。

背景技术

目前电池包行业，用导线将电池包单体正负极引出到一个或多个连接器上，再通过连接器和电池管理系统(BMS)对接来实现电池包单体电压采集。因为导线数量较多，容易发生线序错接或虚接问题，线序错接会导致连接器上的单体电压出现负压及较大正压，此时连接器和BMS对接会因为单体电压过高或负压而烧坏；导线虚接会使采集出的单体电压压差过大，BMS会产生单体一致性报警。

目前，判断单体电压采样线是否连接正确的方法是：在每节电芯正负极间接一个LED灯和蜂鸣器，利用电池自身电压驱动LED灯点亮及蜂鸣器发声来判断线束是否连接正确，此方法虽然简单易操作，但存在以下缺陷：

1、检测局限性，不能覆盖所有可能的线序接错方式，如果几个相邻的单体采样线整体接错位，此时LED灯正常点亮，但事实线序已经错了；

2、无法检测掉线，即使某根采样线脱落，外围的LED灯仍然有电流回路，可以点亮；

3、问题定位不够准确，当某两根采样线位置接反，通过LED灯只能判断出其中一根错误采样线的位置，后续还需要拆包逐一排查。

有鉴于此，确有必要设计一种电池包电压采集线束线序诊断装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池包电压采集线束线序诊断装置及方法，该电池包电压采集线束线序诊断装置及方法可以对电压采集线束的线序进行全面检测，且在线序发生错误时，能够准确知道电压采集线束错接或虚接的位置。

为实现上述目的，本发明提供了一种电池包电压采集线束线序诊断装置，用于对电池包的电压采集线束的线序进行诊断，包括：

电压采集线束连接器，用于与电池包的电压采集线束对接；

电压采集模块，与所述电压采集线束连接器相连，用于对电压采集线束的每一路电压进行采集；

主控制芯片，与所述电压采集模块相连，用于接收所述电压采集模块采集到的每一路电压，并对每一路电压进行AD转换后通过内嵌软件逻辑对电压数值进行诊断，以确定电池包的电压采集线束的线序是否正确。

作为本发明的进一步改进，还包括显示模块，所述显示模块包括显示屏和蜂鸣器，当主控制芯片检测到电压采集线束的线序正确时，显示屏点亮；当主控制芯片检测到电压采集线束的线序错误时，显示屏点亮，且蜂鸣器报警。

作为本发明的进一步改进，当主控制芯片检测到电压采集线束的线序正确时，显示屏显示“通过”字样；当主控制芯片检测到电压采集线束的线序错误时，显示屏显示错误位置，且蜂鸣器报警。

作为本发明的进一步改进，还包括与电压采集线束连接器相连的电池总正总负筛选模块和与所述电源总正总负筛选模块相连的电源模块，所述电源模块用于接收所述电池总正总负筛选模块发出的电源电压，并为所述电池包电压采集线束线序诊断装置供电。

作为本发明的进一步改进，还包括与主控制芯片相连的电源唤醒及自锁模块，所述电源唤醒及自锁模块连接在所述电池总正总负筛选模块与所述电源模块之间，以将电源电压供给电源唤醒及自锁模块，并在接通唤醒开关后，所述电源电压为所述电池包电压采集线束线序诊断装置供电。

作为本发明的进一步改进，电池包电压采集线束线序诊断装置还包括与主控制芯片相连的开关检测模块，所述开关检测模块用于检测电源唤醒及自锁模块的开关信号，以控制整个电池包电压采集线束线序诊断装置的启动和关机。

作为本发明的进一步改进，所述电源模块中包含有低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器用于将所述电池总正总负筛选模块发出的电源电压降为5V。

为实现上述目的，本发明还提供了一种电池包电压采集线束线序诊断方法，包括以下步骤：

S1、电压采集模块监控并记录电压采集线束C0，C1，C2，C3…Cn的电压值；

S2、将电压采集线束C0，C1，C2，C3…Cn的电压值从小到大进行排序并放到数组A0，A1，A2，A3…An中，记录Ax对应的Cy，x、y∈(0，n)；

S3、判断是否3≤Am-Am-1≤4，0≤m≤n，若是，则进入步骤S4，若否，则进入步骤S5；

S4、进一步判断Cm对应的电压值是否等于Am，0≤m≤n，若是，则判定电压采集线束的线序正确，若否，则判定Cm对应的电压采集线的线序错误；

S5、根据A0，A1，A2，A3…An计算单体平均电压V_avg；

S6、判断是否Am+1，Am，Am-1间的单体电压平均值接近V_avg，若是，则判定Am对应的Cy处的电压采集线的线序错误，若否，则判定Am-1对应的Cy处的电压采集线的线序错误。

作为本发明的进一步改进，所述电压采集线的线序错误包括电压采集线虚接和电压采集线错接两种。

作为本发明的进一步改进，在步骤S1之前，需要将电压采集线束连接器与电压采集线束的一端相连，并按下唤醒开关，以启动电池包电压采集线束线序诊断装置。

本发明的有益效果是：本发明的电池包电压采集线束线序诊断装置及方法，通过软件逻辑判断电压数值，从而可通过主控制芯片对电池包的电压采集线束的线序进行全面检测，以确定线序是否正确，且在线序发生错误时，能够准确知道电压采集线束错接或虚接的位置。

附图说明

图1是本发明电池包电压采集线束线序诊断装置的结构框图。

图2是图1中电池总正总负筛选模块的电路原理图。

图3是图1中电压采集模块的电路原理图。

图4是图1中电源模块的电路原理图。

图5是图1中电源唤醒及自锁模块的电路原理图。

图6是本发明电池包电压采集线束线序诊断方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

请参阅图1所示，本发明揭示了一种电池包电压采集线束线序诊断装置，用于对电池包的电压采集线束的线序进行全面诊断。所述电池包电压采集线束线序诊断装置包括电压采集线束连接器、电压采集模块、主控制芯片MCU、开关检测模块、显示模块、电池总正总负筛选模块、电源模块以及电源唤醒及自锁模块。

所述电压采集线束连接器用于与电池包的电压采集线束对接；具体地，所述电压采集线束连接器具有n+1脚，以便与n+1根电压采集线相连。

所述电压采集模块与所述电压采集线束连接器相连，用于对电压采集线束的每一路电压（即每一根电压采集线的电压）进行采集；具体地，所述电压采集模块具有n+1个通道，以分别与所述电压采集线束连接器的n+1脚对应连接，从而对每一路电压进行分别采集。如图3所示，本发明中，所述电压采集模块优选型号为SN74LV4051的多通道选择芯片对n+1个通道的电压进行分别采集。

所述主控制芯片MCU与所述电压采集模块相连，用于接收所述电压采集模块采集到的每一路电压，并对每一路电压进行AD转换，以将每一路的电压值转换成适合的数值。所述主控制芯片MCU通过内嵌软件逻辑对电压数值进行诊断，以确定电池包的电压采集线束的线序是否正确。

所述显示模块包括显示屏和蜂鸣器，当软件逻辑检测到电压采集线束的线序正确时，显示屏点亮；当软件逻辑检测到电压采集线束的线序错误时，显示屏点亮，且蜂鸣器报警。具体来讲，当软件逻辑检测到电压采集线束的线序正确时，显示屏显示“通过”字样；当软件逻辑检测到电压采集线束的线序错误时，显示屏显示错误位置，且蜂鸣器报警。

本发明中，所述显示屏为LCD显示屏，所述电压采集线束的线序错误包括电压采集线虚接和电压采集线错接两种，且当软件逻辑检测到电压采集线束有错接或虚接时，会将错接导线或虚接导线的位置显示在LCD显示屏上，并辅以蜂鸣器加以提醒。

请参阅图2、图5并结合图1所示，所述电池总正总负筛选模块与所述电压采集线束连接器相连，用于为所述电源唤醒及自锁模块供电；所述电源模块与所述电源唤醒及自锁模块相连，用于在唤醒开关接通后，接收所述电池总正总负筛选模块发出的电源电压，并为所述电池包电压采集线束线序诊断装置供电。所述电源唤醒及自锁模块与所述主控制芯片MCU相连。

请参阅图4所示，所述电源模块为DC/DC电源模块，且所述电源模块中包含有低压差线性稳压器UA1，所述低压差线性稳压器UA1用于将所述电池总正总负筛选模块发出的电源电压降为5V，继而为所述电池包电压采集线束线序诊断装置供电，方便所述电池包电压采集线束线序诊断装置工作。

请参阅图1至图5所示，在使用本发明的电池包电压采集线束线序诊断装置时，首先将电压采集线束连接器与电池包的电压采集线束对接；然后图2所示的电池总正总负筛选模块开始工作，并把筛选出的电源（BAT+和GND）供给图5所示的电源唤醒及自锁模块；待接通唤醒开关后，图4所示的DC/DC电源模块开始工作，并通过低压差线性稳压器UA1将电源电压降低至5V，给电池包电压采集线束线序诊断装置供电，待上电后，图3所示的电压采集模块开始工作，对电压采集线束的每一路电压进行采集并发送给主控制芯片MCU；接着，主控制芯片MCU对每一路电压进行AD转换，并将AD转换完成后的数值通过内嵌的软件，根据自定义的算法进行逻辑判断，如果检测出有电压采集线错接或虚接，错接导线或者虚接导线的位置会显示在LCD显示屏上，并辅以蜂鸣器加以提醒；如果检测出电压采集线无异常，则LCD显示屏上会显示“通过”字样。

需要说明的是：本发明的电池包电压采集线束线序诊断装置的开关检测模块与所述主控制芯片MCU相连，所述开关检测模块用于检测电源唤醒及自锁模块的开关信号，以控制整个电池包电压采集线束线序诊断装置的启动和关机。所述开关检测模块包含定时功能。在优选的实施例中，本发明的电池包电压采集线束线序诊断装置可在工作20秒后自动关机休眠；当然，也可通过直接长按唤醒开关3秒进行强制关机，此时所述开关检测模块用于对唤醒开关进行信号检测，当开关检测模块检测到唤醒开关被按下超过3秒时，会控制整个电池包电压采集线束线序诊断装置自动关机。

可见，本发明的电池包电压采集线束线序诊断装置选用电池总正总负筛选模块进行供电，可避免因使用部分电芯供电导致的电芯不平衡；另外，通过唤醒开关来启动整个诊断装置，并设有定时、超时关机功能，可在启动诊断20秒后使电池包电压采集线束线序诊断装置自动关机，此时漏电流小于1μA，可避免电池包电压采集线束线序诊断装置长时间连接电池包而造成电池包耗电过大。

请参阅图6所示，本发明的电池包电压采集线束线序诊断方法，主要包括以下步骤：

S0、将电压采集线束连接器与电压采集线束的一端相连，并按下唤醒开关，以启动诊断；

S1、电压采集模块监控并记录电压采集线束C0，C1，C2，C3…Cn的电压值；

S2、将电压采集线束C0，C1，C2，C3…Cn的电压值从小到大进行排序并放到数组A0，A1，A2，A3…An中，记录Ax对应的Cy，x、y∈(0，n)；

S3、判断是否3≤Am-Am-1≤4，0≤m≤n，若是，则进入步骤S4，若否，则进入步骤S5；

S4、进一步判断Cm对应的电压值是否等于Am，0≤m≤n，若是，则判定电压采集线束的线序正确（即无错接、无虚接），若否，则判定Cm对应的电压采集线的线序错误；

S5、根据A0，A1，A2，A3…An计算单体平均电压V_avg；

S6、判断是否Am+1，Am，Am-1间的单体电压平均值接近V_avg，若是，则判定Am对应的Cy处的电压采集线的线序错误（虚接），若否，则判定Am-1对应的Cy处的电压采集线的线序错误（虚接）。

以上判断工作可在主控制芯片MCU内编写软件实现。

由此可见，本发明的电池包电压采集线束线序诊断装置及方法，具有以下有益效果：

1、能精确定位每根错接导线的位置，方便维修。

2、测试全面，能够全面诊断可能的线序接错方式。

3、显示直观，LCD显示屏加上蜂鸣器可以更直观地显示错误信息。

4、电池包总正总负取电，降低对电池单体平衡性的影响，取电方便、易于工作。

5、定时关机能够降低静态功耗，同时保证电池包电压采集线束线序诊断装置在忘记拔掉的情况下对电池包的影响最低。

综上所述，本发明的电池包电压采集线束线序诊断装置及方法，通过软件逻辑判断电压数值，从而可通过主控制芯片MCU对电池包的电压采集线束的线序进行全面检测，以确定线序是否正确，且在线序发生错误时，能够准确知道电压采集线束错接或虚接的位置。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池包电压采集线束线序诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、电压采集模块监控并记录电压采集线束C0，C1，C2，C3…Cn的电压值；

S2、将电压采集线束C0，C1，C2，C3…Cn的电压值从小到大进行排序并放到数组A0，A1，A2，A3…An中，记录Ax对应的Cy，x、y∈(0，n)；

S3、判断是否3≤Am-Am-1 ≤4，0≤m≤n，若是，则进入步骤S4，若否，则进入步骤S5；

S4、进一步判断Cm对应的电压值是否等于Am，0≤m≤n，若是，则判定电压采集线束的线序正确，若否，则判定Cm对应的电压采集线的线序错误；

S5、根据A0，A1，A2，A3…An计算单体平均电压V_avg；

S6、判断是否Am+1，Am，Am-1间的单体电压平均值接近V_avg，若是，则判定Am对应的Cy处的电压采集线的线序错误，若否，则判定Am-1对应的Cy处的电压采集线的线序错误。

2.根据权利要求1所述的电池包电压采集线束线序诊断方法，其特征在于：所述电压采集线的线序错误包括电压采集线虚接和电压采集线错接两种。

3.根据权利要求1所述的电池包电压采集线束线序诊断方法，其特征在于：在步骤S1之前，需要将电压采集线束连接器与电压采集线束的一端相连，并按下唤醒开关，以启动电池包电压采集线束线序诊断装置。

4.一种电池包电压采集线束线序诊断装置，应用权利要求1~3任一项所述的电池包电压采集线束线序诊断方法，以对电池包的电压采集线束的线序进行诊断，其特征在于，包括：

电压采集线束连接器，用于与电池包的电压采集线束对接；

电压采集模块，与所述电压采集线束连接器相连，所述电压采集模块设有n+1个通道，以分别与所述电压采集线束连接器的n+1脚对应连接，以便对电压采集线束的每一路电压进行采集；

主控制芯片，与所述电压采集模块相连，用于接收所述电压采集模块采集到的每一路电压，并对每一路电压进行AD转换后通过内嵌软件逻辑对电压数值进行诊断，以确定电池包的电压采集线束的线序是否正确。

5.根据权利要求4所述的电池包电压采集线束线序诊断装置，其特征在于：还包括显示模块，所述显示模块包括显示屏和蜂鸣器，当所述主控制芯片检测到电压采集线束的线序正确时，显示屏点亮；当所述主控制芯片检测到电压采集线束的线序错误时，显示屏点亮，且蜂鸣器报警。

6.根据权利要求5所述的电池包电压采集线束线序诊断装置，其特征在于：当所述主控制芯片检测到电压采集线束的线序正确时，显示屏显示“通过”字样；当所述主控制芯片检测到电压采集线束的线序错误时，显示屏显示错误位置，且蜂鸣器报警。

7.根据权利要求4所述的电池包电压采集线束线序诊断装置，其特征在于：还包括与电压采集线束连接器相连的电池总正总负筛选模块和与所述电池总正总负筛选模块相连的电源模块，所述电源模块用于接收所述电池总正总负筛选模块发出的电源电压，并为所述电池包电压采集线束线序诊断装置供电。

8.根据权利要求7所述的电池包电压采集线束线序诊断装置，其特征在于：还包括与主控制芯片相连的电源唤醒及自锁模块，所述电源唤醒及自锁模块连接在所述电池总正总负筛选模块与所述电源模块之间，以将电源电压供给所述电源唤醒及自锁模块，并在接通唤醒开关后，所述电源电压为所述电池包电压采集线束线序诊断装置供电。

9.根据权利要求8所述的电池包电压采集线束线序诊断装置，其特征在于：还包括与主控制芯片相连的开关检测模块，所述开关检测模块用于检测电源唤醒及自锁模块的开关信号，以控制整个电池包电压采集线束线序诊断装置的启动和关机。

10.根据权利要求7所述的电池包电压采集线束线序诊断装置，其特征在于：所述电源模块中包含有低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器用于将所述电池总正总负筛选模块发出的电源电压降为5V。

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