CN112415430B - 一种霍尔电流传感器断线与连接松动的诊断方法 - Google Patents

一种霍尔电流传感器断线与连接松动的诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种霍尔电流传感器断线与连接松动的诊断方法，该方法应用于BMS系统中的霍尔电流传感器采集回路中，所述霍尔电流传感器采集回路中包括一线上阻抗R0，所述方法包括以下具体步骤：步骤S1.实时采集线上阻抗R0的数值；步骤S2.基于线上阻抗R0的数值以及预设的约束条件，判断霍尔电流传感器采集回路是否发生故障，若发生故障则上传具体故障数据，若未发生故障则上传霍尔电流传感器采集回路的采集数据。该霍尔电流传感器断线与连接松动的诊断方法，可以准确的诊断出霍尔电流传感器的断线和连接松动故障，为整车提供准确的故障定位信息，确保正确的反应整车的当前工作状态。

Description

一种霍尔电流传感器断线与连接松动的诊断方法
技术领域
本发明属于BMS嵌入式汽车电子领域，具体涉及一种霍尔电流传感器 断线与连接松动的诊断方法。
背景技术
BMS作为新能源汽车动力电池管理系统一个非常重要的功能就是采集 动力电池高压回路总电流的数据，由于霍尔电流传感器采集电流稳定且精 度高，因此现有BMS总电流采集方案普遍使用霍尔电流传感器去采集。
霍尔电流传感器安装在整车的高压总回路上，需要将霍尔电流传感器 的输出端使用连接器与线束连接到BMS的采集回路上，而连接器与线束在 长期使用过程中，可能会出现如震动、老化、凝露等因素而导致整个回路 出现以下故障：
1、断线故障：当发生断线故障时，Vad将接近与0，计算出来的电流值 I会是一个很大的放电电流，这会导致BMS系统误报过流故障，整车无法正 常工作，由于不知道这个大电流是由于断线故障导致的还是整车其他问题， 无法定位排查问题；
2、连接器松动故障：当发生连接器松动故障时，相当于采集通道上阻 抗变大，即会产生一定的压降，这样会导致CPU的AD采集值变小，计算出 来的电流误差将会变的非常大，电流误差大不仅影响BMS的性能相关参数 SOX的计算，还会导致整车出现一系列的问题：如行驶里程不够，过充过放 等，严重时还可能会导致热失控，即这种情况下已经无法正确反应出整车 当前的工作状态。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种霍尔电流传感器断 线与连接松动的诊断方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种霍尔电流传感器断线与连接松动的诊断方法，该方法应用于BMS 系统中的霍尔电流传感器采集回路中，所述霍尔电流传感器采集回路中包 括一线上阻抗R0，所述方法包括以下具体步骤：
步骤S1.实时采集线上阻抗R0的数值；
步骤S2.基于线上阻抗R0的数值以及预设的约束条件，判断霍尔电流 传感器采集回路是否发生故障，若发生故障则上传具体故障数据，若未发 生故障则上传霍尔电流传感器采集回路的采集数据，所述预设的约束条件 为当RO的数值大于0且处于范围[RMin，RMax]时，上传连接松动故障数据， 当R0的数值达到MΩ级别时，上传断线故障数据。
作为本发明的进一步优化方案，所述基于BMS系统初始化状态下通过 公式计算线上阻抗RO的数值，具体为，公式为：
R0＝[R2·Vhall-(R1+R2)·Vad]/Vad
其中Vhall为霍尔电流传感器的输出电压，R1为上拉电阻，R2为采样电阻， Vad为CPU的AD采样电压。
作为本发明的进一步优化方案，所述当R0的数值大于0且处于范围[RMin，RMax]内时，基于R0的数值以及误差抵消公式，对霍尔电流传感器采 集回路中电压、电流进行误差抵消，误差抵消的同时上传连接松动故障数 据。
作为本发明的进一步优化方案，所述误差抵消公式为：
Vhall＝(R0+R1+R2)·Vad/R2
I＝[(Vhall-Vzero)/(Vmax-Vmin)]·(2·Irange)
其中Vzero为霍尔电流传感器的零点电压，Vmax为霍尔电流传感器输出最大 电压，Vmin为霍尔电流传感器输出最小电压，Irange为霍尔电流传感器回路 电流量程端值的绝对值。
本发明的有益效果在于：
1)本发明实现准确的断线故障诊断，安全可靠，无需增加任何硬件成 本即可确保整车不会因断线误报过流故障，正确定位整车的故障状态；
2)本发明实现准确的连接松动故障诊断，确保不会误算出误差较大的 电流，使其能正确反应整车的工作状态，安全可靠，无需增加任何硬件成 本，即可解决由于霍尔电流传感器连接松动故障引起的整车动力电池的过 充过放或热失控等严重问题。
附图说明
图1是本发明的诊断流程图；
图2是本发明的霍尔电流传感器采集回路框图；
图3是现有技术中的霍尔电流传感器采集回路框图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以 下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请 保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出 一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图3所示，BMS作为新能源汽车动力电池管理系统一个非常重要的功 能就是采集动力电池高压回路总电流，现有BMS总电流采集使用霍尔电流 传感器去采集；现有的霍尔传感器全范围输出(Vmin，Vmax)电压信号， 对应全范围电流量程(-Irange，Irange)，霍尔的零点电压为Vzero，那么Vhall＝ (R1+R2)·Vad/R2，电流计算公式为：I＝[(Vhall-Vzero)/(Vmax-Vmin)]·(2·Irange)；
霍尔电流传感器安装在整车的高压总回路上，需要将霍尔电流传感器 的输出端使用连接器与线束连接到BMS的采集回路上，而连接器与线束在 长期使用过程中，可能会出现如震动、老化、凝露等因素而导致整个回路 出现以下故障：
断线故障：当发生断线故障时，Vad将接近与0，计算出来的电流值I 会是一个很大的放电电流，这会导致BMS系统误报过流故障，整车无法正 常工作，由于不知道这个大电流是由于断线故障导致的还是整车其他问题， 无法定位排查问题；
连接器松动故障：当发生连接器松动故障时，相当于采集通道上阻抗 变大，即会产生一定的压降，这样会导致CPU的AD采集值变小，计算出来 的电流误差将会变的非常大，电流误差大不仅影响BMS的性能相关参数SOX 的计算，还会导致整车出现一系列的问题：如行驶里程不够，过充过放等， 严重时还可能会导致热失控，即这种情况下已经无法正确反应出整车当前 的工作状态；
如图1-2所示，一种霍尔电流传感器断线与连接松动的诊断方法，该 方法应用于BMS系统中的霍尔电流传感器采集回路中，所述霍尔电流传感 器采集回路中包括一线上阻抗R0，所述方法包括以下具体步骤：
步骤S1.实时采集线上阻抗R0的数值；
步骤S2.基于线上阻抗R0的数值以及预设的约束条件，判断霍尔电流 传感器采集回路是否发生故障，若发生故障则上传具体故障数据，若未发 生故障则上传霍尔电流传感器采集回路的采集数据，所述预设的约束条件 为当RO的数值大于0且处于范围[RMin，RMax]时，上传连接松动故障数据， 当R0的数值达到MΩ级别时，上传断线故障数据；
基于BMS系统初始化状态下通过公式计算线上阻抗RO的数值，具体为， 公式为：
R0＝[R2·Vhall-(R1+R2)·Vad]/Vad
其中Vhall为霍尔电流传感器的输出电压，R1为上拉电阻，R2为采样电阻， Vad为CPU的AD采样电压，基于BMS系统初始化状态下的Vhall和Vzero相同；
计算出线上阻抗R0的数值后，基于线上阻抗R0的数值以及预设的约 束条件，判断霍尔电流传感器采集回路是否发生故障，具体为，当R0的数 值大于0且处于范围[RMin，RMax]内时，上传连接松动故障数据，范围[RMin， RMax]根据霍尔电流传感器采集回路的各项数据进行限定，其中包括霍尔传感 器全范围输出(Vmin，Vmax)电压信号以及对应全范围电流量程(-Irange，Irange) 来进行限定；
其中，当R0的数值大于0且处于范围[RMin，RMax]内时，基于R0的数值 以及误差抵消公式，对霍尔电流传感器采集回路中电压、电流进行误差抵 消，误差抵消的同时上传连接松动故障数据；
误差抵消公式为：
Vhall＝(R0+R1+R2)·Vad/R2
I＝[(Vhall-Vzero)/(Vmax-Vmin)]·(2·Irange)
其中Vzero为霍尔电流传感器的零点电压，Vmax为霍尔电流传感器输出最大 电压，Vmin为霍尔电流传感器输出最小电压，Irange为霍尔电流传感器回路 电流量程端值的绝对值；
进行误差抵消是为了防止计算出误差较大的电流，在能够准确定位连 接松动故障的情况下使得整车系统能够保持较为稳定的运行；
基于线上阻抗R0的数值以及预设的约束条件，判断霍尔电流传感器采 集回路是否发生故障，具体为，当R0的数值无限大时，上传断线故障数据， 此处的R0数值达到MΩ级别，则诊断为断线故障，此条件可等价为Vad接近 0，即Vad<VMin，此时需要对其进行修复；
本发明可以准确的诊断出霍尔电流传感器的断线和连接松动故障，为 整车提供准确的故障定位信息，确保正确的反应整车的当前工作状态。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和 详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以 做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种霍尔电流传感器断线与连接松动的诊断方法，其特征在于，该方法应用于BMS系统中的霍尔电流传感器采集回路中，所述霍尔电流传感器采集回路中包括一线上阻抗R0，所述方法包括以下具体步骤：
步骤S1.实时采集线上阻抗R0的数值，其中，所述线上阻抗R0的数值的计算公式为：
R0＝[R2·Vhall-(R1+R2)·Vad]/Vad
其中Vhall为霍尔电流传感器的输出电压，R1为上拉电阻，R2为采样电阻，Vad为CPU的AD采样电压；
步骤S2.基于线上阻抗R0的数值以及预设的约束条件，判断霍尔电流传感器采集回路是否发生故障，若发生故障则上传具体故障数据，若未发生故障则上传霍尔电流传感器采集回路的采集数据，所述约束条件为当RO的数值大于0且处于范围[RMin，RMax]时，上传连接松动故障数据，当R0的数值达到MΩ级别时，上传断线故障数据；
其中，所述方法通过线上阻抗R0的数值以及误差抵消公式对霍尔电流传感器采集回路中电压、电流进行误差抵消，误差抵消的同时上传连接松动故障数据，所述误差抵消公式为：
Vhall＝(R0+R1+R2)·Vad/R2
I＝[(Vhall-Vzero)/(Vmax-Vmin)]·(2·Irange)
其中Vzero为霍尔电流传感器的零点电压，Vmax为霍尔电流传感器输出最大电压，Vmin为霍尔电流传感器输出最小电压，Irange为霍尔电流传感器回路电流量程端值的绝对值。
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