CN110058180A - 一种动力电池包系统高压互锁连接器检测系统 - Google Patents

一种动力电池包系统高压互锁连接器检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种动力电池包系统高压互锁连接器检测系统,包括多个高压互锁连接器,每个高压互锁连接器包括互相连接的插头和插座,还包括信号发生器、信号检测器和处理器,每个插座的触点两端并联有一个检测电阻,信号发生器和所有检测电阻串联,信号检测器连接每个检测电阻的两端。与现有技术相比,本发明既能够一次性地对所有高压互锁连接器进行连接状态检测,具体分辨出每个具体高压互锁连接器的当前状态,又能够电池包系统在使用过程中或连接器装配后及时进行检测,兼顾高效性和准确性,确保电池包高压回路的使用安全。

Description

一种动力电池包系统高压互锁连接器检测系统
技术领域
本发明涉及高压互锁连接器领域,尤其是涉及一种动力电池包系统高压互锁连接器检测系统。
背景技术
动力电池包系统广泛应用于新能源电动汽车,随着新能源电动汽车的性能提升,对电池包容量和电压的需求也不断扩大,同时,造成了电池包系统发生高压电击危险性增加。现有的常用的防高压电击手段是通过高压互锁(HVIL)连接器来实现动力电池包系统的多个子系统互相连接。但是,现有的高压互锁连接器存在以下问题:1、高压互锁连接器采用互相独立的撒网式安装结构,一旦其中一个高压互锁连接器发生故障,无法进行精确定位,需要进行一一检查和排除,耗费人力物力;2、高压互锁连接器的插头和插座连接是否到位只能依靠其本身的机械结构,一旦插头和插座装配未到位或者使用中发生松脱,容易发生误报,而且无法进行及时的检测,其对电池包系统的整体防护性较差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种动力电池包系统高压互锁连接器检测系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种动力电池包系统高压互锁连接器检测系统,包括多个高压互锁连接器,每个高压互锁连接器包括互相连接的插头和插座,还包括信号发生器、信号检测器和处理器,每个插座的触点两端并联有一个检测电阻,所述信号发生器和所有检测电阻串联,所述信号检测器连接每个检测电阻的两端;
所述信号发生器发射固定频率的PWM电压方波信号,信号依次经过每个检测电阻,所述信号检测器采集每个检测电阻两端的信号值发送至处理器,处理器根据采集的信号值判断每个与检测电阻并联的高压互锁连接器的连接状态。
进一步地,所述的处理器执行程序实现对高压互锁连接器的检测,具体步骤如下:
S1、获取每个检测电阻两端的信号值Vi-1和Vi,i为从信号发生器发射端记起的第i个检测电阻;
S2、计算每个检测电阻两端信号值的差值△Vi=Vi-1-Vi
S3、比较差值△Vi和设定的阈值范围:
若差值△Vi小于设定的阈值范围,则判断高压互锁连接器的插头和插座正确连接;
若差值△Vi在设定的阈值范围内,则判断高压互锁连接器的插头和插座处于半连接状态;
若差值△Vi大于设定的阈值范围,则判断高压互锁连接器的插头和插座断开。
进一步地,所述的处理器执行程序还包括对检测结果的验证,具体步骤如下:
S4、根据i的大小依次排列所有信号值Vi
S5、判断Vi-1是否均大于等于Vi,若是,则输出高压互锁连接器的检测结果;若否,则发出检测错误警报。
进一步地,所述的处理器执行程序还包括检测系统的运行自检,具体步骤如下:
A1、获取一次信号发生器的发射端信号值和返回端信号值,并进行存储;
A2、执行对高压互锁连接器的检测之前,获取当前信号发射器的发射端信号值和返回端信号值,判断发射端信号值和返回端信号值是否和储存的数据相同,若相同,则通过自检。
进一步地,断开所有高压互锁连接器的插头和插座,处理器执行程序实现检测系统的故障自检,具体步骤如下:
B1、获取每个检测电阻两端的信号值Vi-1和Vi,i为从信号发生器发射端记起的第i个检测电阻;
B2、根据i的大小依次排列所有的信号值Vi,并进行比对,若存在V0=V1=V2=……=Vi且Vi+1=Vi+2=……=0,则判断第i个检测电阻发生故障。
进一步地,所述的PWM电压方波信号频率小于等于100Hz。
进一步地,所述的检测电阻阻值为50~200Ω。
进一步地,所述的信号发生器、信号检测器和处理器集成在一个功能模块上。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、本发明在高压互锁连接器的插座两端并联检测电阻,并且将检测电阻和信号发生器进行串联,通过信号检测器获取每个检测电阻两端的信号值,处理器根据信号值判断高压互锁连接器插头和插座的连接状态,既能够一次性地对所有高压互锁连接器进行连接状态检测,具体分辨出每个具体高压互锁连接器的当前状态,又能够电池包系统在使用过程中或连接器杆装配后及时进行检测,兼顾高效性和准确性,确保电池包高压回路的使用安全。
2、因为PWM电压方波信号经过每个串联的检测电阻会发生信号的衰减,所以本发明通过对所有检测电阻的信号值进行排列对比,确保信号检测器本身的连线正确以及确保获取信号值不存在异常,进一步地提升系统检测结果的正确性和可靠性。
3、本发明能够实现检测系统本身的电阻故障检查,排除自身可能存在的断线、错接等故障,确保对高压互锁连接器检测的稳定。
4、信号发生器发射100Hz以下的PWM电压方波信号作为检测用信号源,可有效降低检测的功耗,同时提高系统检测的可靠性。
5、本发明结构简单,其系统和算法方案可在现有BMS(电池管系统)的基础上,做极少的改动,反应快速、实现简便、实用价值高。
6、信号发生器、信号检测器和处理器可集成在一个功能模块上,减轻整个系统复杂性,提高了可用性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为进行高压互锁连接器检测时高压互锁连接器的状态示意图。
图3为检测系统进行故障自检时的高压互锁连接器连接状态示意图。
附图标记:1、高压互锁连接器,11、插座,12、插头,2、信号发生器,3、信号检测器,4、处理器,5、检测电阻。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示,本实施例提供了一种动力电池包系统高压互锁连接器检测系统,包括多个高压互锁连接器1,每个高压互锁连接器1包括互相连接的插头12和插座11。检测系统还包括信号发生器2、信号检测器3和处理器4,每个插座11的触点两端并联有一个检测电阻5。信号发生器2和所有的检测电阻5串联,信号检测器3连接每个检测电阻5的两端。本实施例中,将信号发生器2、信号检测器3和处理器4集成在了一个功能模块上,减轻整个系统的复杂性。在处理器4中预先载入程序。
本检测系统采用是软、硬件结合的有源测量方法。所有检测电阻阻值是相同的,电阻阻值一般在1K以下,通常可取50~200Ω。高压互锁连接器是本系统不可缺少的部件,但这些连接器都是市场中的成品,在本发明中不会做任何变动和更改。
本发明的工作原理为:
信号发生器发射固定频率的PWM电压方波信号,这个方波的幅度一般不大于12V,具体取决与高压互锁连接器的数量和信号发生和信号测量精度。PWM方波的频率一般不大于100Hz。信号依次经过每个检测电阻并返回信号发生器。在每个PWM信号周期内,在高电时段内信号发生,信号检测器会同步采集各个检测电阻两端的PWM信号幅值,并发送至处理器。处理器根据采集的信号值判断每个与检测电阻并联的高压互锁连接器的连接状态。
根据处理器中预先载入的程序,本检测系统能够实现检测系统的运行自检、高压互锁连接器的检测和检测系统的故障自检三大功能。
一、运行自检的具体步骤包括:
步骤A1、获取一次信号发生器的发射端信号值和返回端信号值,并进行存储。
步骤A2、执行对高压互锁连接器的检测之前,获取当前信号发射器的发射端信号值和返回端信号值,判断发射端信号值和返回端信号值是否和储存的数据相同,若相同,则通过自检。
二、图2为高压互锁连接器检测时高压互锁连接器的状态示意图。高压互锁连接器的检测具体步骤如下:
步骤S1、获取每个检测电阻两端的信号值Vi-1和Vi,i为从信号发生器发射端记起的第i个检测电阻,获取V0、V1、V2……Vn的值。n为高压互锁连接器的总数值。
步骤S2、计算每个检测电阻两端信号值的差值△Vi=Vi-1-Vi
步骤S3、比较差值△Vi和设定的阈值范围,本实施例的阈值范围为0.1~2V;
若差值△Vi<0.1V,则判断高压互锁连接器的插头和插座正确连接;
若差值0.1V≤△Vi≤2V,则判断高压互锁连接器的插头和插座处于半连接状态;半连接状态的原因有二,一是插头和插座没有插接到位,二是高压互锁连接器中在故障;
若差值△Vi>2V,则判断高压互锁连接器的插头和插座断开,即没有连接。
进一步地,所述的处理器执行程序还包括对上述检测结果的验证,具体步骤如下:
步骤S4、根据i的大小依次排列所有信号值Vi,按V0、V1、V2……Vn排列。
步骤S5、判断Vi-1是否均大于等于Vi,如果V0≥V1≥V2≥……≥Vn,则输出高压互锁连接器的检测结果;若否,则说明相应测量线束连接存在问题或者存在异常的数据发出检测错误警报。
三、图3为检测系统进行故障自检时的高压互锁连接器连接状态示意图,故障自检时,首先断开所有高压互锁连接器的插头和插座,具体步骤如下:
步骤B1、获取每个检测电阻两端的信号值Vi-1和Vi,i为从信号发生器发射端记起的第i个检测电阻。
步骤B2、根据i的大小依次排列所有的信号值Vi,并进行比对,若存在V0=V1=V2=……=Vi且Vi+1=Vi+2=……=0,则判断第i个检测电阻发生故障。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种动力电池包系统高压互锁连接器检测系统,包括多个高压互锁连接器,每个高压互锁连接器包括互相连接的插头和插座,其特征在于,还包括信号发生器、信号检测器和处理器,每个插座的触点两端并联有一个检测电阻,所述信号发生器和所有检测电阻串联,所述信号检测器连接每个检测电阻的两端;
所述信号发生器发射固定频率的PWM电压方波信号,信号依次经过每个检测电阻,所述信号检测器采集每个检测电阻两端的信号值发送至处理器,处理器根据采集的信号值判断每个与检测电阻并联的高压互锁连接器的连接状态。
2.根据权利要求1所述的动力电池包系统高压互锁连接器检测系统,其特征在于,所述的处理器执行程序实现对高压互锁连接器的检测,具体步骤如下:
S1、获取每个检测电阻两端的信号值Vi-1和Vi,i为从信号发生器发射端记起的第i个检测电阻;
S2、计算每个检测电阻两端信号值的差值△Vi=Vi-1-Vi
S3、比较差值△Vi和设定的阈值范围:
若差值△Vi小于设定的阈值范围,则判断高压互锁连接器的插头和插座正确连接;
若差值△Vi在设定的阈值范围内,则判断高压互锁连接器的插头和插座处于半连接状态;
若差值△Vi大于设定的阈值范围,则判断高压互锁连接器的插头和插座断开。
3.根据权利要求2所述的动力电池包系统高压互锁连接器检测系统,其特征在于,所述的处理器执行程序还包括对检测结果的验证,具体步骤如下:
S4、根据i的大小依次排列所有信号值Vi
S5、判断Vi-1是否均大于等于Vi,若是,则输出高压互锁连接器的检测结果;若否,则发出检测错误警报。
4.根据权利要求2所述的动力电池包系统高压互锁连接器检测系统,其特征在于,所述的处理器执行程序还包括检测系统的运行自检,具体步骤如下:
A1、获取一次信号发生器的发射端信号值和返回端信号值,并进行存储;
A2、执行对高压互锁连接器的检测之前,获取当前信号发射器的发射端信号值和返回端信号值,判断发射端信号值和返回端信号值是否和储存的数据相同,若相同,则通过自检。
5.根据权利要求1所述的动力电池包系统高压互锁连接器检测系统,其特征在于,断开所有高压互锁连接器的插头和插座,处理器执行程序实现检测系统的故障自检,具体步骤如下:
B1、获取每个检测电阻两端的信号值Vi-1和Vi,i为从信号发生器发射端记起的第i个检测电阻;
B2、根据i的大小依次排列所有的信号值Vi,并进行比对,若存在V0=V1=V2=……=Vi且Vi+1=Vi+2=……=0,则判断第i个检测电阻发生故障。
6.根据权利要求1所述的动力电池包系统高压互锁连接器检测系统,其特征在于,所述的PWM电压方波信号频率小于等于100Hz。
7.根据权利要求1所述的动力电池包系统高压互锁连接器检测系统,其特征在于,所述的检测电阻阻值为50~200Ω。
8.根据权利要求1所述的动力电池包系统高压互锁连接器检测系统,其特征在于,所述的信号发生器、信号检测器和处理器集成在一个功能模块上。
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