CN111009938A - 一种预充电路故障诊断方法、装置及mcu - Google Patents

Abstract

本申请提出一种预充电路故障诊断方法、装置及MCU。当预充电路开始工作时，获取电池组的初始电压值和电阻的初始电流值，在预设定的时间后，获取电阻的当前电流值和负载的当前电压值，依据初始电压值、初始电流值、当前电流值以及当前电压值对预充电路进行故障诊断，及时获知预充是否成功，当预充不成功时，及时对预充电路进行故障诊断，获知预充电路可能发生的故障，以便于对预充电路进行维修。

Description

一种预充电路故障诊断方法、装置及MCU

技术领域

本申请涉及新能源汽车领域，具体而言，涉及一种预充电路故障诊断方法、装置及MCU。

背景技术

随着技术的发展，新能源汽车或摩托车越来越普及。新能源汽车或摩托车在工作时，需要给负载加载系统高压电。如果在负载本身的电压较低的情况下，加载系统高压电，可能会损坏负载。

现有技术提出了一种预充电路，通过预充电路可以对负载进行预充，以使负载的电压临近系统高压电，从而避免在加载系统高压电时导致损坏供电回路。当预充电路发生故障时，会导致预充不成功。此时需要对预充电路进行维修。对于维修预充电路，耗时较多的步骤为诊断预充电路故障，此步骤需要耗费较多的人力和时间。

发明内容

本申请的目的在于提供一种预充电路故障诊断方法、装置及MCU，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种预充电路故障诊断方法，应用于预充电路，所述预充电路包括电池组、电阻以及负载，所述电池组、所述电阻以及所述负载依次串联组成回路，所述电池组用于给所述负载进行预充，所述方法包括：

当所述预充电路开始工作时，获取所述电池组的初始电压值和所述电阻的初始电流值；

在预设定的时间后，获取所述电阻的当前电流值和所述负载的当前电压值，其中，所述当前电压值小于所述初始电压值，所述当前电流值小于或等于所述初始电流值；

依据所述初始电压值、所述初始电流值、所述当前电流值以及所述当前电压值对所述预充电路进行故障诊断。

第二方面，本申请实施例提供一种预充电路故障诊断装置，应用于预充电路，所述预充电路包括电池组、电阻以及负载，所述电池组、所述电阻以及所述负载依次串联组成回路，所述电池组用于给所述负载进行预充，所述装置包括：

信息获取单元，用于当所述预充电路开始工作时，获取所述电池组的初始电压值和所述电阻的初始电流值；在预设定的时间后，获取所述电阻的当前电流值和所述负载的当前电压值，其中，所述当前电压值小于所述初始电压值，所述当前电流值小于或等于所述初始电流值；

处理单元，用于依据所述初始电压值、所述初始电流值、所述当前电流值以及所述当前电压值对所述预充电路进行故障诊断。

第三方面，本申请实施例提供一种MCU，所述MCU存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述MCU执行时，实现如上述的方法。

相对于现有技术，本申请实施例所提供的一种预充电路故障诊断方法、装置及MCU的有益效果为，当预充电路开始工作时，获取电池组的初始电压值和电阻的初始电流值，在预设定的时间后，获取电阻的当前电流值和负载的当前电压值，依据初始电压值、初始电流值、当前电流值以及当前电压值对预充电路进行故障诊断，及时获知预充是否成功，当预充不成功时，及时对预充电路进行故障诊断，获知预充电路可能发生的故障，以便于对预充电路进行维修。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的预充电路的部分连接示意图；

图2为本申请实施例提供的预充电路的部分连接框图；

图3为本申请实施例提供的电容充放电示意图；

图4为本申请实施例提供的预充电路故障诊断方法流程示意图；

图5为本申请实施例提供的S103的子步骤示意图；

图6为本申请实施例提供的预充电路故障诊断装置的单元示意图。

图中：201-信息获取单元；202-处理单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

新能源汽车或摩托车在工作时，需要给负载加载系统高压电。如果在负载本身的电压较低的情况下，加载系统高压电，可能会损坏供电回路。本申请实施例中的负载可以包含车载电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)和直流转换器(DirectCurrent Direct Current，简称DCDC)。

为了避免在加载系统高压电时损坏供电回路，本申请实施例提出了一种预充电路。如图1所示，预充电路包括电池组、第一开关S1、电阻R1以及负载。电池组、第一开关S1、电阻R1以及负载依次串联组成回路。当第一开关S1闭合时，电池组开始给负载进行预充，以使负载两端的电压临近电池组两端的电压。电阻R1用于降低回路的电流，避免电流过大损坏供电回路。

如图1所示，预充电路还包括第二开关S2，第二开关S2的两端分别连接于电池组的正极和负载的输入端。当第一开关S1断开，第二开关S2闭合时，即对负载加载系统高压电。本申请实施例中，系统高压电可以为133V。

第一开关S1和第二开关S2可以采用继电器开关。

在一种可能的实现方式中，负载包括电容、电阻以及三极管等等。请参考图3，图3为其中的电容的充放电示意图。

如图1所示，预充电路还包括第一电压传感器V1、第二电压传感器V2以及电流传感器I。第一电压传感器V1用于获取电池组两端的电压值。第二电压传感器V2用于获取负载两端的电压值。电流传感器I用于获取电阻R1的电流值。

请参考图2，本申请实施例提供的预充电路还包括电池控制器MCU。图2示出了预充电路的部分连接框图，电池控制器MCU分别与第一开关S1、第二开关S2、第一电压传感器V1、第二电压传感器V2以及电流传感器I电连接。电池控制器MCU可以执行计算机程序。

电池控制器MCU可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，预充电路故障诊断方法的各步骤可以通过电池控制器MCU中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的电池控制器MCU可以是微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

第一电压传感器V1还用于将获取的电池组两端的电压值传输给电池控制器MCU。第二电压传感器V2还用于获取的负载两端的电压值传输给电池控制器MCU。电流传感器I还用于获取电阻R1的电流值的传输给电池控制器MCU。

电池控制器MCU用于接收第一电压传感器V1、第二电压传感器V2以及电流传感器I传输的信息，并依据接收到的信息，进行预充电路故障诊断。在一种可能的实现方式中，电池控制器MCU还用于控制第一开关S1和第二开关S2的开合状态切换，以控制对负载进行预充或者给负载加载系统高压电。

应当理解的是，图1和图2所示的结构仅为预充的部分的结构示意图，预充电路还可包括比图1和图2中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1和图2所示不同的配置。图2中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

本发明实施例提供的一种预充电路故障诊断方法，可以但不限于应用于上述的预充电路，具体的流程，请参见图4：

S101，当预充电路开始工作时，获取电池组的初始电压值和电阻的初始电流值。

具体地，电池控制器MCU控制第二开关S2断开，第一开关S1闭合，此时预充电路开始工作，电池组开始对负载进行预充。电池控制器MCU获取第一电压传感器V1获取的电压值，即电池组的初始电压值。电池控制器MCU获取电流传感器I获取的电流值，即电阻R1的初始电流值。

S102，在预设定的时间后，获取电阻的当前电流值和负载的当前电压值。

其中，因为电阻R1的分压，当前电压值小于初始电压值。当前电流值小于或等于初始电流值。

具体地，预设定的时间与电池组的输出电压，电阻R1的阻值以及负载中部件的特性相关。负载中部件可能包括电容、三极管以及其他电阻等等。

S103，依据初始电压值、初始电流值、当前电流值以及当前电压值对预充电路进行故障诊断。

具体地，将初始电压值与当前电压值、初始电流值与当前电流值两两比较，通过分析初始电压值、初始电流值、当前电流值以及当前电压值，可以获知预充是否成功，当预充不成功时，还可以对预充电路进行故障诊断。

综上所述，本申请实施例提供的预充电路故障诊断方法中，当预充电路开始工作时，获取电池组的初始电压值和电阻的初始电流值，在预设定的时间后，获取电阻的当前电流值和负载的当前电压值，依据初始电压值、初始电流值、当前电流值以及当前电压值对预充电路进行故障诊断，及时获知预充是否成功，当预充不成功时，及时对预充电路进行故障诊断，获知预充电路可能发生的故障，以便于对预充电路进行维修。

在图4的基础上，对于S103中的内容，本申请实施例还给出了一种可能的实现方式，请参考图5，S103包括：

S103-1，判断初始电压值与当前电压值的差值是否小于预设定的第一阈值。若否，则执行S103-2；若是，则执行S103-3。

具体地，当初始电压值与当前电压值的差值大于或等于预设定的第一阈值时，说明负载的当前电压值与电池组电压之间的差值过大，预充不成功，此时加载系统高压电，可能损坏S2的供电回路同时也对负载造成一定的冲击。所以需要对预充电路进行故障诊断，此时执行S103-2。当初始电压值与当前电压值的差值小于预设定的第一阈值时，还不能确定预充是否成功，需要进一步比较初始电流值和当前电流值，以判断预充是否成功，此时执行S103-3。

S103-2，判断初始电流值与当前电流值的差值是否小于预设定的第二阈值。若是，则执行S103-4；若否，则执行S103-5。

具体地，当初始电流值与当前电流值的差值小于预设定的第二阈值时，即电阻R1的电流无明显变化，此时可能发生负载短路，执行S103-4。当初始电流值与当前电流值的差值大于或等于预设定的第二阈值时，即电阻R1的电流变化明显，此时可能发生重载故障，需要执行S103-5。

请继续参考图1，以发生负载短路为例，即在预充电路工作的过程中，整个串联回路的电阻值不发生变化。电池组电压不发生变化的情况下，通过电阻R1的电流值不会发生明显变化。即初始电流值与当前电流值的差值小于预设定的第二阈值。

以发生重载故为例，负载过大，使得串联回路中的电流过大，在预充电阻上产生很大压降。导致在预设定的时间后，负载电压还未临近电池组电压，即负载的当前电压值与电池组电压之间的差值过大，同时，因为负载两端的阻抗与R1串联，使得通过电阻R1的电流值有变化。

S103-3，判断初始电流值与当前电流值的差值是否小于预设定的第三阈值。若是，则执行S103-6；若否，则执行S103-7。

具体地，当初始电流值与当前电流值的差值小于预设定的第三阈值时，说明电阻R1的电流无明显变化，此时可能发生负载开路，需要执行S103-6。当初始电流值与当前电流值的差值大于或等于预设定的第三阈值时，说明电阻R1的电流变化明显，此时预充成功，执行S103-7。

请继续参考图1，以预充成功为例，负载两端的当前电压值变大，电阻R1两端的电压值变小，电阻R1的阻值不变，所以电阻R1的当前电流值会变小。即电阻R1的电流会有明显的变化。

以负载开路为例，电阻R1的初始电流值为0。在预设的时间后，电阻R1的当前电流值任然为0，即初始电流值与当前电流值的差值小于预设定的第三阈值。此时第二电压传感器V2的电压值是临近第一电压传感器V1的电压值的，即初始电压值与当前电压值的差值小于预设定的第一阈值。

S103-4，诊断故障为负载短路。

S103-5，诊断故障为重载故障。

S103-6，诊断故障为负载开路。

S103-7，确定预充成功。

其中，预充成功表征预充电路不存在故障。

本申请实施例中的，第一阈值为10V或者初始电压值的7.5％或者初始电压值的5％。

本申请实施例中的第二阈值和第三阈值可以相等，也可以不相等。具体地，第二阈值和第三阈值的取值可以为0.02或者0.01。

请参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种预充电路故障诊断装置，可选的，该预充电路故障诊断装置被应用于上文所述的电池控制器MCU。

预充电路故障诊断装置包括：信息获取单元201和处理单元202。

信息获取单元201，用于当预充电路开始工作时，获取电池组的初始电压值和电阻的初始电流值；在预设定的时间后，获取电阻的当前电流值和负载的当前电压值，其中，当前电压值小于初始电压值，当前电流值小于或等于初始电流值。具体地，信息获取单元201可以执行上述的S101和S102。

处理单元202，用于依据初始电压值、初始电流值、当前电流值以及当前电压值对预充电路进行故障诊断。具体地，处理单元202可以执行上述的S103。

处理单元202具体用于判断初始电压值与当前电压值的差值是否小于预设定的第一阈值；若否，则判断初始电流值与当前电流值的差值是否小于预设定的第二阈值；若是，则诊断故障为负载短路；若否，则诊断故障为重载故障。当初始电压值与当前电压值的差值小于预设定的第一阈值时，判断初始电流值与当前电流值的差值是否小于预设定的第三阈值；若否，则诊断故障为负载开路；若是，确定预充成功，预充成功表征预充电路不存在故障。具体地，处理单元202可以执行上述的S103-1～S103-7。

需要说明的是，本实施例所提供的预充电路故障诊断装置，其可以执行上述方法流程实施例所示的方法流程，以实现对应的技术效果。为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。

下面提供一种MCU，该MCU如图2所示，可以实现上述的预充电路故障诊断方法。具体地，该MCU是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机。

该MCU的内存用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被CPU执行时，执行上述实施例的预充电路故障诊断方法。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种预充电路故障诊断方法，应用于预充电路，所述预充电路包括电池组、电阻以及负载，所述电池组、所述电阻以及所述负载依次串联组成回路，所述电池组用于给所述负载进行预充，其特征在于，所述方法包括：

当所述预充电路开始工作时，获取所述电池组的初始电压值和所述电阻的初始电流值；

在预设定的时间后，获取所述电阻的当前电流值和所述负载的当前电压值，其中，所述当前电压值小于所述初始电压值，所述当前电流值小于或等于所述初始电流值；

依据所述初始电压值、所述初始电流值、所述当前电流值以及所述当前电压值对所述预充电路进行故障诊断。

2.如权利要求1所述的预充电路故障诊断方法，其特征在于，所述依据所述初始电压值、所述初始电流值、所述当前电流值以及所述当前电压值对所述预充电路进行故障诊断的步骤，包括：

判断所述初始电压值与所述当前电压值的差值是否小于预设定的第一阈值；

若否，则判断所述初始电流值与所述当前电流值的差值是否小于预设定的第二阈值；

若是，则诊断故障为所述负载短路。

3.如权利要求2所述的预充电路故障诊断方法，其特征在于，在判断所述初始电流值与所述当前电流值的差值是否小于预设定的第二阈值之后，所述依据所述初始电压值、所述初始电流值、所述当前电流值以及所述当前电压值对所述预充电路进行诊断的步骤，还包括：

若所述初始电流值与所述当前电流值的差值大于或等于预设定的第二阈值时，则诊断故障为重载故障。

4.如权利要求2所述的预充电路故障诊断方法，其特征在于，所述依据所述初始电压值、所述初始电流值、所述当前电流值以及所述当前电压值对所述预充电路进行诊断的步骤，还包括：

当所述初始电压值与所述当前电压值的差值小于预设定的所述第一阈值时，判断所述初始电流值与所述当前电流值的差值是否小于预设定的第三阈值；

若是，则诊断故障为所述负载开路。

5.如权利要求4所述的预充电路故障诊断方法，其特征在于，所述依据所述初始电压值、所述初始电流值、所述当前电流值以及所述当前电压值对所述预充电路进行诊断的步骤，还包括：

当所述初始电流值与所述当前电流值的差值小于预设定的第三阈值时，确定预充成功，所述预充成功表征所述预充电路不存在故障。

6.如权利要求2所述的预充电路故障诊断方法，其特征在于，所述第一阈值为10V或者所述初始电压值的7.5％。

7.一种预充电路故障诊断装置，应用于预充电路，所述预充电路包括电池组、电阻以及负载，所述电池组、所述电阻以及所述负载依次串联组成回路，所述电池组用于给所述负载进行预充，其特征在于，所述装置包括：

信息获取单元，用于当所述预充电路开始工作时，获取所述电池组的初始电压值和所述电阻的初始电流值；在预设定的时间后，获取所述电阻的当前电流值和所述负载的当前电压值，其中，所述当前电压值小于所述初始电压值，所述当前电流值小于或等于所述初始电流值；

处理单元，用于依据所述初始电压值、所述初始电流值、所述当前电流值以及所述当前电压值对所述预充电路进行故障诊断。

8.如权利要求7所述的预充电路故障诊断装置，其特征在于，所述处理单元具体用于判断所述初始电压值与所述当前电压值的差值是否小于预设定的第一阈值；若否，则判断所述初始电流值与所述当前电流值的差值是否小于预设定的第二阈值；若是，则诊断故障为所述负载短路；若否，则诊断故障为重载故障。

9.如权利要求8所述的预充电路故障诊断装置，其特征在于，所述处理单元具体还用于：当所述初始电压值与所述当前电压值的差值小于预设定的所述第一阈值时，判断所述初始电流值与所述当前电流值的差值是否小于预设定的第三阈值；若是，则诊断故障为所述负载开路；若是，确定预充成功，所述预充成功表征所述预充电路不存在故障。

10.一种MCU，其特征在于，所述MCU存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述MCU执行时，实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。

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