CN116087837A - 一种爆炸保险丝控制端故障检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池管理模块技术领域，尤其涉及一种爆炸保险丝控制端故障检测方法及系统。一种爆炸保险丝控制端故障检测方法，包括第一类型故障检测：导通第一检测回路，负控制端模块、负控制端干路电阻R3与分压采样单元串联，爆炸保险丝控制端等效电阻和并联电阻R2分别与所述分压采样单元并联；检测采样点A的电压值V1，计算不同的第一类型故障情形下所述采样点A的第一电压诊断值区间，判断所述电压值V1是否在所述第一电压诊断值区间内，诊断所述爆炸保险丝控制端是否存在对应的第一故障类型故障。采用上述技术方案后，可以有效识别爆炸保险丝的正控制端和负控制端的类型故障，准确定位爆炸保险丝控制电路故障发生位置。

Description

一种爆炸保险丝控制端故障检测方法及系统

技术领域

本发明涉及电池管理模块技术领域，尤其涉及一种爆炸保险丝控制端故障检测方法及系统。

背景技术

随着新能源战略的推进，新能源汽车发展迅速，更远的续航里程是新能源汽车的发展趋势。但更远的续航里程必然需要更多的电池容量，从而充电时间会增加很多。解决充电时间过长的主要方法之一就是增加整车系统的的电压等级，电压提高导致整个系统的绝缘要求提升和短路保护的措施提升。保险丝是高压系统中短路保护的重要部件，当整个高压电气回路发生外短路或发生碰撞的时候，保险丝能否及时断开电气连接，确保整个能源回路打开是极其重要的。

普通熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开，是一种被动防护。爆炸保险丝(Pyro-Fuse)是通过施加电压在控制侧两端，产生超过规定值的电流一段时间后触发爆炸冲击，推动执行器切断连接导体，从而断开电气连接，是一种主动防护。当车辆发生碰撞或高压回路短路时，爆炸保险丝需要在检测到事故时第一时间断开电池电源。电池与控制器电源点断开后附属电路即使短路、或者保护电路失效也不会因为短路而引发火灾或者电器原件损坏，进一步提高了整车安全系数。

目前，爆炸保险丝的常规控制策略还比较简单。主要控制方法是当电池管理系统(BMS)识别到车辆碰撞或者高压系统短路，电池管理系统直接控制电路在爆炸保险丝控制端施加电压，从而触发爆炸冲击。控制电路的可靠性没有得到很好的保证。因此，提供一种能够准确定位爆炸保险丝控制端故障发生位置和类型的检测方法及系统成为需要解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种爆炸保险丝控制端故障检测方法及系统，检测采样点A的电压V1和V2，再通过V1和V2的电压值来识别爆炸保险丝的正控制端和负控制端的类型故障，准确定位爆炸保险丝控制电路故障发生位置。

本发明提供了一种爆炸保险丝控制端故障检测方法，包括第一类型故障检测：导通第一检测回路，负控制端模块、负控制端干路电阻R3与分压采样单元串联，爆炸保险丝控制端等效电阻Rp和并联电阻R2分别与所述分压采样单元并联；检测所述分压采样单元的采样点A的电压值V1，计算不同的第一类型故障情形下所述采样点A的第一电压诊断值区间，判断所述电压值V1是否在所述第一电压诊断值区间内，诊断所述爆炸保险丝控制端是否存在所述第一电压诊断值区间对应的第一类型故障。

进一步地，还包括第二类型故障检测：导通第二检测回路，正控制端模块、正控制端干路电阻R1与分压采样单元、并联电阻R2串联，所述爆炸保险丝控制端等效电阻Rp与并联电阻R2并联；检测所述分压采样单元的采样点A的电压值V2，计算不同的第二类型故障情形下采样点A的第二电压诊断值区间，判断所述电压值V2是否在所述第二电压诊断值区间内，诊断所述爆炸保险丝控制端是否存在所述第二电压诊断值区间对应的第二类型故障；所述电压值V1不在所述第一电压诊断值区间内且所述电压值V2不在所述第二电压诊断值区间内时，诊断所述爆炸保险丝控制端存在其它故障，所述其它故障为除所述第一类型故障和所述第二类型故障以外的爆炸保险丝控制端故障。

进一步地，所述第一类型故障检测包括：计算诊断电压值V0和Va,V0＝0V,Va＝U2_max*(Rp/(Rp+R3))*(R5/(R4+R5)),其中，U2_max为所述负控制端电源U2最大电压值，Rp为所述爆炸保险丝控制端未发生故障时的等效电阻值，R4和R5为所述分压采样单元中串联的分压电阻R4、分压电阻R5的电阻值，其所述分压电阻R5的一端接地，另一端设置所述采样点A；当V1<V0+a时，诊断所述爆炸保险丝的负控制端存在短电源负极故障；当V1＜Va时，诊断所述爆炸保险丝的正控制端存在短电源负极故障；其中，a为系统设置的冗余量。

进一步地，所述第一类型故障检测还包括：计算诊断电压值Vb,Vb＝U2_max*(Rb/(Rb+R3))*(R5/(R4+R5)),其中，Rb为R4+R5和R2的并联等效电阻值；当V1＜Vb时，诊断爆炸保险丝的正控制端存在短电源负极故障且所述正控制端和负控制端间存在开路故障。

进一步地，所述第一类型故障检测还包括：计算电压诊断值Vc和Vd,Vc＝U2_min*(R5/(R3+R4+R5))-a,Vd＝U2_max*(R5/(R3+R4+R5))+a；其中，U2_min为所述负控制端电源最小电压值；当Vc≤V1≤Vd时，诊断所述爆炸保险丝的所述正控制端和负控制端不存在短电源正极故障和/或短电源负极故障。

进一步地，所述第一类型故障检测还包括：计算电压诊断值VPsb_max和VPsb_min，VPsb_min＝(R5/(R4+R5))*(U2_min/R3+U1_min/R2)/(1/(R4+R5)+1/R2+1/R3)；VPsb_max＝(R5/(R4+R5))*(U2_max/R3+U1_max/Rb1)/(1/(R4+R5)+1/Rb1+1/R3)；其中，Rb1为R2和10KΩ电阻的并联等效电阻值；当VPsb_min<V1<VPsb_max时，诊断爆炸保险丝的正控制端存在短电源正极故障且所述正控制端和负控制端间存在开路故障。

进一步地，所述第一类型故障检测还包括：计算电压诊断值Ve和Vf,Ve＝U1_min*(R5/(Rp+R4+R5))，Vf＝U1_max*(R5/(R4+R5))；其中，U1_min为所述正控制端电源最小电压值，U1_max为所述正控制端电源最大电压值；当Ve≤V1≤Vf,诊断爆炸保险丝的正控制端和/或负控端存在短电源正极故障。

进一步地，所述第二类型故障检测包括：计算电压诊断值Vg和Vh,Vg＝U1_min*R5/(R1+Rp+R4+R5)-a，Vh＝U1_max*R5/(R1+Rp+R4+R5)+a；当Vg≤V2≤Vh，诊断所述爆炸保险丝的正控制端和负控制端间不存在开路故障且所述正控制端和负控制端不存在短电源负极故障。

进一步地，所述导通第一检测回路包括第一控制单元关断MOS管T1、MOS管T2,所述第二控制单元关断MOS管T3；所述导通第二检测回路包括第一控制单元导通MOS管T1、MOS管T2,所述第二控制单元关断MOS管T3。

进一步地，先导通第一检测回路执行所述第一故障类型类型故障检测，执行完毕后再导通所述第二检测回路执行所述第二故障类型类型故障检测；或者，先导通第二检测回路执行所述第二故障类型类型故障检测，执行完毕后再导通所述第一检测回路执行所述第一故障类型类型故障检测；若诊断所述爆炸保险丝控制端存在某一故障，则故障排除后再继续检测，直至所有故障检测完毕。

本发明还提供了一种爆炸保险丝控制端故障检测系统，包括正控制端模块、负控制端模块、采样诊断模块，所述采样诊断模块包括正控制端干路电阻R1、负控制端干路电阻R3、并联电阻R2、分压采样单元、诊断单元；所述分压采样单元一端通过正控制端干路电阻R1连接所述正控制端模块，另一端通过负控制端干路电阻R3连接所述负控制端模块，所述R1和R3之间连接有并联电阻R2，并联电阻R2并联于所述爆炸保险丝的正控制端与负控制端之间；其中，包括第一检测回路，所述第一检测回路由所述负控制端模块、所述负控制端干路电阻R3与所述分压采样单元串联，所述爆炸保险丝控制端等效电阻Rp和并联电阻R2分别与所述分压采样单元并联组成；所述正控制模块和所述负控制端模块用于为系统供电和控制所述第一检测回路的导通与关闭；所述分压采样单元一端接地，另一端连接所述负控制端干路电阻R3，所述分压采样单元设置采样点A，所述采样点A连接诊断单元的输入端；所述诊断单元用于检测所述采样点A的电压值V1,计算不同的第一类型故障情形下采样点A的第一电压诊断值区间，判断所述电压值V1是否在第一电压诊断值区间内，诊断所述爆炸保险丝控制端是否存在所述第一电压诊断值区间对应的第一类型故障。

进一步地，还包括第二检测回路，所述第二检测回路由所述正控制端模块、所述正控制端干路电阻R1与分压采样单元、并联电阻R2串联，所述爆炸保险丝控制端等效电阻Rp与并联电阻R2并联组成，所述正控制模块和所述负控制端模块还用于控制所述第二检测回路的导通与关闭，所述诊断单元还用于检测所述采样点A的电压值V2,计算不同的第一类型故障情形下采样点A的第二电压诊断值区间，判断所述电压值V1是否在所述第一电压诊断值区间内，诊断所述爆炸保险丝控制端是否存在所述第二电压诊断值区间对应的第二类型故障。

进一步地，所述正控制端模块包括正控制端电源U1、第一控制单元和MOS管T1和MOS管T2，所述第一控制单元用于控制MOS管T1和MOS管T2的导通和关断；所述MOS管T1的输出端连接所述MOS管T2，用于控制MOS管T1的导通和关断；所述负控制端模块包括负控制端电源U2、第二控制单元和MOS管T3，所述第二控制单元用于控制MOS管T3的导通和关断；其中，所述MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3用于：所述MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3关断时，导通第一检测回路，所述MOS管T1、MOS管T2导通且所述MOS管T3关断时，导通第二检测回路。管T1、MOS管T2导通且所述MOS管T3关断时，导通第二检测回路。

进一步地，所述MOS管T1的栅极端连接所述第一控制单元的输出端，所述MOS管T1的第二端接地，所述MOS管T1的第三端依次串联限流电阻R12和所述MOS管T2的栅极端；所述MOS管T2的第一端连接所述正控制端电源U1的正极，所述MOS管T2的第二端连接所述正控制端干路电阻R1；所述限流电阻R12和所述MOS管T2的栅极端之间并联保护单元，所述保护单元包括二极管D1和限流电阻R11；所述MOS管T3的栅极端连接所述第二控制单元的输出端，所述MOS管T3的第二端与所述分压采样单元共地，所述MOS管T3的第三端连接于所述负控制端干路电阻R3与所述分压采样单元之间；所述负控制端电源U2的正极依次串联二极管D2和所述负控制端干路电阻R3。

进一步地，所述分压采样单元包括串联的分压电阻R4和分压电阻R5，所述分压电阻R5一端接地，另一端设置所述采样点A。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.能够有效监测电压采样点A的电压值V1和/或V2，再通过V1和/或V2的电压值结合预设的电压值与故障的对应关系识别爆炸保险丝的正控制端和负控制端的类型故障。

2.能够准确有效地定位爆炸保险丝控制电路故障发生位置，方便及时排除故障，大大提高了爆炸保险丝的可靠性。

附图说明

图1为符合本发明的爆炸保险丝控制端故障检测方法的流程图；

图2为符合本发明的爆炸保险丝控制端故障检测系统的电路示意图；

图3为符合本发明的一种诊断情形的等效电路图；

图4为符合本发明的另一种诊断情形的等效电路图；

图5为符合本发明的另一种诊断情形的等效电路图；

图6为符合本发明的另一种诊断情形的等效电路图；

图7为符合本发明的另一种诊断情形的等效电路图；

图8为符合本发明的另一种诊断情形的等效电路图；

图9为符合本发明的另一种诊断情形的等效电路图；

图10为符合本发明的另一种诊断情形的等效电路图；

图11为符合本发明的另一种诊断情形的等效电路图；

图12为符合本发明的另一种诊断情形的等效电路图；

附图标记：

1-正控制端模块、2-负控制端模块、3-采样诊断模块。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内腔的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种爆炸保险丝控制端故障检测方法，参阅图1，爆炸保险丝控制端故障检测方法包括：导通第一检测回路，负控制端模块1、负控制端干路电阻R3与分压采样单元串联，爆炸保险丝等效电阻Rp和并联电阻R2分别与所述分压采样单元并联，

参阅图2，示出了符合本发明的爆炸保险丝(Pyro-Fuse)控制端故障检测系统的优选实施例的电路示意图，包括正控制端模块1、负控制端模块2、采样诊断模块3，所述采样诊断模块3包括正控制端干路电阻R1、负控制端干路电阻R3、并联电阻R2、分压采样单元、诊断单元；所述分压采样单元一端通过正控制端干路电阻R1连接所述正控制端模块，另一端通过负控制端干路电阻R3连接所述负控制端模块，所述R1和R3之间连接有并联电阻R2，并联电阻R2并联于所述爆炸保险丝的正控制端与负控制端之间；所述正控制端模块1包括正控制端电源U1、第一控制单元和MOS管T1、MOS管T2，所述负控制端模块包括负控制端电源U2、第二控制单元和MOS管T3。所述第一控制单元设置高边控制电平IO_H为低电平，关断MOS管T1，所述MOS管T1关断时，所述MOS管T2随之关断，所述第二控制单元低边控制电平IO_L为低电平，关断MOS管T3，由此，形成导通的第一检测电路，所述第一检测电路由负控制端模块1中的负控制端电源U2、负控制端干路电阻R3与分压采样单元串联，爆炸保险丝等效电阻Rp和并联电阻R2分别与所述分压采样单元并联组成。

检测所述分压采样单元的采样点A的电压值V1，本实施例中，分压采样单元中串联了分压电阻R4和分压电阻R5，其中，所述分压电阻R5的一端接地，另一端设置所述采样点A，即采样点A检测的电压值为分压电阻R5两端的电压。所述采样点A连接一诊断单元，所述诊断单元检测得到所述采样点A的电压值。

计算不同的第一类型故障情形下所述采样点A的第一电压诊断值区间，

根据不同的第一类型故障情形下的等效电路，计算得到该情形下对应的所述采样点A的电压值区间，标记为第一电压诊断值区间。

判断所述电压值V1是否在所述第一电压诊断值区间内，诊断所述爆炸保险丝控制端是否存在所述第一电压诊断值区间对应的第一类型故障，

检测采样点A的电压值V1，若所述爆炸保险丝的负控制端存在短电源负极故障，则等效电路如图3所示，其中，此时采样点A的电压值理论上应当为0V，将0V标记为诊断电压值V0，加入系统设置的冗余量a,若检测到V1<V0+a,则诊断所述爆炸保险丝的负控制端存在短电源负极故障，反之，则诊断不存在该故障。

若所述爆炸保险丝的正控制端存在短电源负极故障，则等效电路如图4所示，所述负控制端电源U2最大电压值为U2_max，所述爆炸保险丝未发生故障时的等效电阻值为Rp，由于Rp是Ω级别，而R2,R4,R5都是KΩ级别，Rp远小于R2、R4、R5，所以Rp、R2、R4+R5并联的等效电阻≈Rp,计算Rp两端的电压为U2*(Rp/(Rp+R3))，此时V1的最大值为U2_max*(Rp/(Rp+R3))*(R5/(R4+R5))，将该V1的最大值标记为诊断电压值Va,得到式1：Va＝U2_max*(Rp/(Rp+R3))*(R5/(R4+R5))；若检测到V1＜Va,则诊断所述爆炸保险丝的正控制端存在短电源负极故障，反之则诊断不存在该故障；

若所述爆炸保险丝的正控制端存在短电源负极故障且所述正控制端和负控制端间存在开路故障，则等效电路如图5所示，R4+R5和R2并联等效电阻为Rb，此时V1的最大值为U2_max*(Rb/(Rb+R3))*(R5/(R4+R5))，将该V1的最大值标记为诊断电压值Vb,得到式2：Vb＝U2_max*(Rp/(Rp+R3))*(R5/(R4+R5))；若检测到V1＜Vb,则诊断所述爆炸保险丝的正控制端存在短电源负极故障且所述正控制端和负控制端间存在开路故障，反之则诊断不存在该故障；

若所述爆炸保险丝的正控制端和负控制端不存在短电源正极故障和/或短电源正极故障，则等效电路如图6所示，此时V1的最小值为U2_min*(R5/(R3+R4+R5))-a，最大值为U2_max*(R5/(R3+R4+R5))+a，其中，a为系统设置的冗余量。将该V1的最小值标记为诊断电压值Vc,最大值标记为诊断电压值Vd,得到式3：Vc＝U2_min*(R5/(R3+R4+R5))-a和式4：Vd＝U2_max*(R5/(R3+R4+R5))+a；若检测到Vc≤V1≤Vd,则诊断所述爆炸保险丝的正控制端和负控制端不存在短电源正极故障和/或短电源正极故障；

若爆炸保险丝的正控制端存在短电源正极故障且所述正控制端和负控制端间存在开路故障，当把开路电阻等效为无穷大时，则等效电路如图7所示，此时可以计算得到V1的最小值为(R5/(R4+R5))*(U2_min/R3+U1_min/R2)/(1/(R4+R5)+1/R2+1/R3)，当把开路电阻等效为10KΩ(10KΩ为本领域惯用的经验值)时，则等效电路如图8所示，此时可以计算得到V1的最大值为(R5/(R4+R5))*(U2_max/R3+U1_max/Rb1)/(1/(R4+R5)+1/Rb1+1/R3)，其中，Rb1为R2和10KΩ电阻的并联等效电阻值。将此时V1的最小值标记为诊断电压值VPsb_min,最大值标记为诊断电压值VPsb_max，得到式5：VPsb_min＝(R5/(R4+R5))*(U2_min/R3+U1_min/R2)/(1/(R4+R5)+1/R2+1/R3)和式6：VPsb_max＝(R5/(R4+R5))*(U2_max/R3+U1_max/Rb1)/(1/(R4+R5)+1/Rb1+1/R3)；若检测到VPsb_min＜V1＜VPsb_max，则诊断爆炸保险丝的正控制端存在短电源正极故障且所述正控制端和负控制端间存在开路故障；

若爆炸保险丝的正控制端存在短电源正极故障，则等效电路如图9所示，由于Rp远小于R2,所以R2和Rp并联等效电阻约等于Rp，所述正控制端电源最小电压值为U1_min,此时V1的最小值为U1_min*(R5/(Rp+R4+R5))，将此时V1的最小值标记为诊断电压值Ve，得到式6：Ve＝U1_min*(R5/(Rp+R4+R5))；若爆炸保险丝的负控制端存在短电源正极故障，则等效电路如图10所示，所述正控制端电源最大电压值为U1_max此时V1的最大值为U1_max*(R5/(R4+R5))，将此时V1的最大值标记为诊断电压值Vf，得到式7：Vf＝U1_max*(R5/(R4+R5))。由于Rp很小，所以很难区分爆炸保险丝的正控制端存在短电源正极故障还是负控制端存在短电源正极故障，因此，若检测到Ve≤V1≤Vf,则诊断爆炸保险丝的正控制端和/或负控端存在短电源正极故障。

上述电压诊断值V0、Va、Vb、Vc、Vd、VPsb_max、VPsb_min、Ve、Vf与上述的第一类型故障一一对应，形成如表1所述第一对应关系，检测到采样点A的电压值V1后，根据所述第一对应关系诊断所述爆炸保险丝是否存在对应的第一类型故障。

表1

优选地，本实施例中，除了可以诊断出上述所有第一类型故障外，在此基础上，还包括第二类型故障检测，包括：

导通第二检测回路，正控制端模块、正控制端干路电阻R1与分压采样单元、并联电阻R2串联，所述所述爆炸保险丝等效电阻Rp与所述并联电阻R2并联，

继续参阅图2，所述第一控制单元设置高边控制电平IO_H为高电平，导通MOS管T1，MOS管T1导通时，MOS管T2随之导通，所述第二控制单元设置低边控制电平IO_L为低电平，关断MOS管T3，由此，形成导通的第二检测电路，所述第二检测电路由正控制端1的正控制端电源U1、正控制端干路电阻R1与分压采样单元、并联电阻R2串联，所述爆炸保险丝等效电阻Rp与所述并联电阻R2并联组成。

检测分压采样单元的采样点A的电压值V2，

计算不同的第二类型故障情形下所述采样点A的第二电压诊断值区间，

根据不同的第二类型故障情形下的等效电路，计算得到该情形下对应的所述采样点A的电压值区间，标记为第二电压诊断值区间。

判断所述电压值V2是否在所述第二电压诊断值区间内，诊断所述爆炸保险丝控制端是否存在所述第二电压诊断值区间对应的第二类型故障，

若爆炸保险丝的正控制端和负控制端间不存在开路故障，且所述正控制端和负控制端不存在短电源负极故障，则等效电路如图11所示，由于Rp远小于R2,所以R2和Rp并联等效电阻约等于Rp，此时V2的最小值为U1_min*R5/(R1+Rp+R4+R5)-a，最大值为U1_max*R5/(R1+Rp+R4+R5)+a，其中，a为系统设置的冗余量。将此时V2的最小值标记为诊断电压值Vg，得到式8：Vg＝U1_min*R5/(R1+Rp+R4+R5)-a；将此时V2的最大值标记为诊断电压值Vh，得到式9：Vh＝U1_max*R5/(R1+Rp+R4+R5)+a；若检测到Vg≤V2≤Vh，则诊断爆炸保险丝的正控制端和负控制端间不存在开路故障，且所述正控制端和负控制端不存在短电源负极故障；

若爆炸保险丝的正控制端和负控制端间存在开路故障，则等效电路如图12所示，此时V2的最小值为U1_min*R5/(R1+R2+R4+R5)，最大值为U1_max*R5/(R1+R2+R4+R5)，将此时V2的最小值标记为诊断电压值Vi，得到式10：Vi＝U1_min*R5/(R1+R2+R4+R5)；将此时V2的最大值标记为诊断电压值Vj，得到式11：Vj＝U1_max*R5/(R1+R2+R4+R5)；若检测到Vi≤V2≤Vj，则诊断爆炸保险丝的正控制端和负控制端间存在开路故障。

上述电压诊断值Vg、Vh、Vi、Vj与上述的第二类型故障一一对应，形成如表2所述第二对应关系，检测到采样点A的电压值V2后，根据所述第二对应关系诊断所述爆炸保险丝是否存在对应的第二类型故障。

表2

所述电压值V1不在所述第一电压诊断值区间内且所述电压值V2不在所述第二电压诊断值区间内时，诊断所述爆炸保险丝控制端存在其它故障，所述其它故障为除所述第一类型故障和所述第二类型故障以外的爆炸保险丝控制端故障。

优选地，本实施例中，先导通第一检测回路执行所述第一类型故障检测，执行完毕后再导通所述第二检测回路执行所述第二类型故障检测。应当理解的是，在其他实施例中，也可以先导通第二检测回路执行所述第二类型故障检测，执行完毕后再导通所述第一检测回路执行所述第一类型故障检测。

优选地，若诊断所述爆炸保险丝控制端存在某一故障，则故障排除后再继续检测，直至所有故障检测完毕。

更优选地，本实施例中，所述爆炸保险丝控制端故障检测按照电压诊断值V0、Va、Vb、Vc、Vd、VPsb_max、VPsb_min、Ve、Vf、Vg、Vh、Vi、Vj对应的故障依次进行，即先检测是否存在电压诊断值V0对应的所述爆炸保险丝的负控制端存在短电源负极故障，若诊断出所述爆炸保险丝控制端存在该故障，则暂停故障检测，待排除所述爆炸保险丝的负控制端短电源负极故障后，继续检测是否存在电压诊断值Va对应的所述爆炸保险丝的正控制端存在短电源负极故障；若检测到采样点A的电压值不符合电压诊断值V0诊断情形，即诊断出所述爆炸保险丝不存在该故障，继续检测是否存在电压诊断值Va对应的所述爆炸保险丝的正控制端存在短电源负极故障，以此类推，直至所有故障检测完毕。

应当理解的是，由于电压源的实际电压与标称电压存在差值，因此，本实施例的计算公式中使用的是正控制端电压源U1的最小值U1_min、最大值U1_max、负控制端电压源U2的最小值U2_min、最大值U2_max。

本发明还提供了一种爆炸保险丝控制端故障检测系统，参阅图2，正控制端模块1、负控制端模块2、正控制端干路电阻R1、负控制端干路电阻R3、并联电阻R2、分压采样单元、诊断单元；所述分压采样单元一端通过正控制端干路电阻R1连接所述正控制端模块1，另一端通过负控制端干路电阻R3连接所述负控制端模块2，所述R1和R3之间连接有并联电阻R2，并联电阻R2并联于所述爆炸保险丝的正控制端与负控制端之间；其中，包括第一检测回路，所述第一检测回路由所述负控制端模块2、所述负控制端干路电阻R3与所述分压采样单元串联，所述爆炸保险丝控制端等效电阻Rp和并联电阻R2分别与所述分压采样单元并联组成；所述正控制模块和所述负控制端模块用于为系统供电和控制所述第一检测回路的导通与关闭；所述分压采样单元一端接地，另一端连接所述负控制端干路电阻R3，所述分压采样单元设置采样点A，所述采样点A连接诊断单元的输入端；所述诊断单元用于检测所述采样点A的电压值V1,计算不同的第一类型故障情形下采样点A的第一电压诊断值区间，判断所述电压值V1是否在第一电压诊断值区间内，诊断所述爆炸保险丝控制端是否存在所述第一电压诊断值区间对应的第一类型故障。

优选地，所述爆炸保险丝控制端故障检测系统还包括第二检测回路，所述第二检测回路由所述正控制端模块1、所述正控制端干路电阻R1与分压采样单元、并联电阻R2串联成回路，所述爆炸保险丝与并联电阻R2并联组成，所述正控制模块1和所述负控制端模块2还用于控制所述第二检测回路的导通与关闭，所述采样点A还用于检测电压值V2。

优选地，参阅图2，本实施例中，所述正控制端模块1包括正控制端电源U1、第一控制单元和MOS管T1、MOS管T2，所述第一控制单元用于控制MOS管T1的导通和关断，所述MOS管T1的输出端连接所述MOS管T2，用于控制MOS管T1的导通和关断；所述负控制端模块2包括负控制端电源U2、第二控制单元和MOS管T3，所述第二控制单元用于控制MOS管T3的导通和关断；其中，所述MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3用于：所述MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3关断时，导通第一检测回路，所述MOS管T1、MOS管T2导通且所述MOS管T3关断时，导通第二检测回路。

优选地，继续参阅图2，所述MOS管T1的栅极端连接所述第一控制单元的输出端，所述MOS管T1的第二端接地，所述MOS管T1的第三端依次串联限流电阻R12和所述MOS管T2的栅极端；所述MOS管T2的第一端连接所述正控制端电源U1的正极，所述MOS管T2的第二端连接所述正控制端干路电阻R1；所述限流电阻R12和所述MOS管T2的栅极端之间并联保护单元，所述保护单元包括二极管D1和限流电阻R11；所述MOS管T3的栅极端连接所述第二控制单元的输出端，所述MOS管T3的第二端与所述分压采样单元共地，所述MOS管T3的第三端连接于所述负控制端干路电阻R3与所述分压采样单元之间；所述负控制端电源U2的正极依次串联二极管D2和所述负控制端干路电阻R3。

在执行第一类型故障检测时，所述第一控制单元设置高边控制电平IO_H为低电平，关断MOS管T1，所述MOS管T1关断时，所述MOS管T2随之关断，所述第二控制单元低边控制电平IO_L为低电平，关断MOS管T3，由此，形成导通的第一检测电路；在执行第二类型故障检测时，所述第一控制单元设置高边控制电平IO_H为高电平，导通MOS管T1，MOS管T1导通时，MOS管T2随之导通，所述第二控制单元设置低边控制电平IO_L为低电平，关断MOS管T3，由此，形成导通的第二检测电路。

本实施例中的爆炸保险丝控制端故障检测系统应用于新能源汽车的电池管理系统中，所述正控制端电源U1为汽车BMS(电池管理系统)控制电路的供电电源，所述负控制端电源U2选用标称为5V的直流电源，所述第一控制单元和所述第二控制单元为两个独立工作的MCU，通过MCU设置高电平或者低电平控制MOS管的关断与导通。

优选地，所述分压采样单元包括串联的分压电阻R4和分压电阻R5，所述分压电阻R5一端接地，另一端设置所述采样点A。

优选地，正控制端干路电阻R1的选择要保证Pyro-Fuse的控制电流可以达到触发电流的最小值。并联电阻R2的选值要远大于R1，R4+R5的选值接近R2。更优选地，R1为Ω级别，R2、R3、R4、R5为KΩ级别。

本实施例中，通过独立工作的第一控制单元和第二控制单元控制MOS管的导通和关断，导通预期的检测回路，并检测采样点A的电压，根据上文所述的第一对应关系、第二对应关系诊断所述爆炸保险丝的正控制端和负控制端是否存在故障以及存在何种故障，准确有效地定位爆炸保险丝控制电路故障发生位置和类型故障，方便及时排除故障，大大提高了爆炸保险丝的可靠性。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (16)

1.一种爆炸保险丝控制端故障检测方法，其特征在于，包括：

第一类型故障检测：

导通第一检测回路，

负控制端模块、负控制端干路电阻R3与分压采样单元串联，爆炸保险丝控制端等效电阻Rp和并联电阻R2分别与所述分压采样单元并联；

检测所述分压采样单元的采样点A的电压值V1，

计算不同的第一类型故障情形下所述采样点A的第一电压诊断值区间，

判断所述电压值V1是否在所述第一电压诊断值区间内，诊断所述爆炸保险丝控制端是否存在所述第一电压诊断值区间对应的第一类型故障。

2.如权利要求1所述的爆炸保险丝控制端故障检测方法，其特征在于，

还包括第二类型故障检测：

导通第二检测回路，正控制端模块、正控制端干路电阻R1与分压采样单元、并联电阻R2串联，所述爆炸保险丝控制端等效电阻Rp与并联电阻R2并联；

检测所述分压采样单元的采样点A的电压值V2，

计算不同的第二类型故障情形下采样点A的第二电压诊断值区间，

判断所述电压值V2是否在所述第二电压诊断值区间内，诊断所述爆炸保险丝控制端是否存在所述第二电压诊断值区间对应的第二类型故障；

所述电压值V1不在所述第一电压诊断值区间内且所述电压值V2不在所述第二电压诊断值区间内时，诊断所述爆炸保险丝控制端存在其它故障，所述其它故障为除所述第一类型故障和所述第二类型故障以外的爆炸保险丝控制端故障。

3.如权利要求2所述的爆炸保险丝控制端故障检测方法，其特征在于，

所述第一类型故障检测包括：

计算诊断电压值V0和Va,

V0＝0V,

Va＝U2_max*(Rp/(Rp+R3))*(R5/(R4+R5)),

其中，U2_max为所述负控制端电源U2最大电压值，Rp为所述爆炸保险丝控制端未发生故障时的等效电阻值，R4和R5为所述分压采样单元中串联的分压电阻R4、分压电阻R5的电阻值，其所述分压电阻R5的一端接地，另一端设置所述采样点A；

当V1<V0+a时，诊断所述爆炸保险丝的负控制端存在短电源负极故障；

当V1＜Va时，诊断所述爆炸保险丝的正控制端存在短电源负极故障；

其中，a为系统设置的冗余量。

4.如权利要求3所述的爆炸保险丝控制端故障检测方法，其特征在于，

所述第一类型故障检测还包括：

计算诊断电压值Vb,

Vb＝U2_max*(Rb/(Rb+R3))*(R5/(R4+R5)),其中，Rb为R4+R5和R2的并联等效电阻值；

当V1＜Vb时，诊断爆炸保险丝的正控制端存在短电源负极故障且所述正控制端和负控制端间存在开路故障。

5.如权利要求4所述的爆炸保险丝控制端故障检测方法，其特征在于，

所述第一类型故障检测还包括：

计算电压诊断值Vc和Vd,

Vc＝U2_min*(R5/(R3+R4+R5))-a,

Vd＝U2_max*(R5/(R3+R4+R5))+a；

其中，U2_min为所述负控制端电源最小电压值；

当Vc≤V1≤Vd时，诊断所述爆炸保险丝的所述正控制端和负控制端不存在短电源正极故障和/或短电源负极故障。

6.如权利要求5所述的爆炸保险丝控制端故障检测方法，其特征在于，

所述第一类型故障检测还包括：

计算电压诊断值VPsb_max和VPsb_min，

VPsb_min＝(R5/(R4+R5))*(U2_min/R3+U1_min/R2)/(1/(R4+R5)+1/R2+1/R3)；

VPsb_max＝(R5/(R4+R5))*(U2_max/R3+U1_max/Rb1)/(1/(R4+R5)+1/Rb1+1/R3)；

其中，Rb1为R2和10KΩ电阻的并联等效电阻值；

当VPsb_min<V1<VPsb_max时，诊断爆炸保险丝的正控制端存在短电源正极故障且所述正控制端和负控制端间存在开路故障。

7.如权利要求6所述的爆炸保险丝控制端故障检测方法，其特征在于，

所述第一类型故障检测还包括：

计算电压诊断值Ve和Vf，

Ve＝U1_min*(R5/(Rp+R4+R5))，

Vf＝U1_max*(R5/(R4+R5))；

其中，U1_min为所述正控制端电源最小电压值，U1_max为所述正控制端电源最大电压值；

当Ve≤V1≤Vf,诊断爆炸保险丝的正控制端和/或负控端存在短电源正极故障。

8.如权利要求7所述的爆炸保险丝控制端故障检测方法，其特征在于，

所述第二类型故障检测包括：

计算电压诊断值Vg和Vh,

Vg＝U1_min*R5/(R1+Rp+R4+R5)-a，

Vh＝U1_max*R5/(R1+Rp+R4+R5)+a；

当Vg≤V2≤Vh，诊断所述爆炸保险丝的正控制端和负控制端间不存在开路故障且所述正控制端和负控制端不存在短电源负极故障。

9.如权利要求8所述的爆炸保险丝控制端故障检测方法，其特征在于，

所述第二类型故障检测还包括：

计算电压诊断值Vi、Vj,

Vi＝U1_min*R5/(R1+R2+R4+R5)，

Vj＝U1_max*R5/(R1+R2+R4+R5),

当Vi≤V2≤Vj，诊断所述爆炸保险丝的正控制端和负控制端间存在开路故障。

10.如权利要求2-9任一项所述的爆炸保险丝控制端故障检测方法，其特征在于，

所述导通第一检测回路包括第一控制单元关断MOS管T1、MOS管T2,第二控制单元关断MOS管T3；

所述导通第二检测回路包括第一控制单元导通MOS管T1、MOS管T2,第二控制单元关断MOS管T3。

11.如权利要求10所述的爆炸保险丝控制端故障检测方法，其特征在于，

先导通第一检测回路执行所述第一类型故障检测，执行完毕后再导通所述第二检测回路执行所述第二类型故障检测；或者，

先导通第二检测回路执行所述第二类型故障检测，执行完毕后再导通所述第一检测回路执行所述第一类型故障检测；

若诊断所述爆炸保险丝控制端存在某一故障，则故障排除后再继续检测，直至所有故障检测完毕。

12.一种爆炸保险丝控制端故障检测系统，其特征在于，包括：

正控制端模块、负控制端模块、采样诊断模块，所述采样诊断模块包括正控制端干路电阻R1、负控制端干路电阻R3、并联电阻R2、分压采样单元、诊断单元；

所述分压采样单元一端通过正控制端干路电阻R1连接所述正控制端模块，另一端通过负控制端干路电阻R3连接所述负控制端模块，所述R1和R3之间连接有并联电阻R2，并联电阻R2并联于所述爆炸保险丝的正控制端与负控制端之间；

其中，包括第一检测回路，所述第一检测回路由所述负控制端模块、所述负控制端干路电阻R3与所述分压采样单元串联，所述爆炸保险丝控制端等效电阻Rp和并联电阻R2分别与所述分压采样单元并联组成；所述正控制模块和所述负控制端模块用于为系统供电和控制所述第一检测回路的导通与关闭；

所述分压采样单元一端接地，另一端连接所述负控制端干路电阻R3，所述分压采样单元设置采样点A，所述采样点A连接诊断单元的输入端；

所述诊断单元用于检测所述采样点A的电压值V1,计算不同的第一类型故障情形下采样点A的第一电压诊断值区间，判断所述电压值V1是否在第一电压诊断值区间内，诊断所述爆炸保险丝控制端是否存在所述第一电压诊断值区间对应的第一类型故障。

13.如权利要求12所述的爆炸保险丝控制端故障检测系统，其特征在于，

还包括第二检测回路，所述第二检测回路由所述正控制端模块、所述正控制端干路电阻R1与分压采样单元、并联电阻R2串联，所述爆炸保险丝控制端等效电阻Rp与并联电阻R2并联组成，所述正控制模块和所述负控制端模块还用于控制所述第二检测回路的导通与关闭，所述诊断单元还用于检测所述采样点A的电压值V2,计算不同的第一类型故障情形下采样点A的第二电压诊断值区间，判断所述电压值V1是否在所述第一电压诊断值区间内，诊断所述爆炸保险丝控制端是否存在所述第二电压诊断值区间对应的第二类型故障。

14.如权利要求13所述的爆炸保险丝控制端故障检测系统，其特征在于，

所述正控制端模块包括正控制端电源U1、第一控制单元和MOS管T1和MOS管T2，所述第一控制单元用于控制MOS管T1的导通和关断所述MOS管T1的输出端连接所述MOS管T2，用于控制MOS管T1的导通和关断；

所述负控制端模块包括负控制端电源U2、第二控制单元和MOS管T3，所述第二控制单元用于控制MOS管T3的导通和关断；

其中，所述MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3用于：

所述MOS管T1、MOS管T2和MOS管T3关断时，导通第一检测回路，所述MOS管T1、MOS管T2导通且所述MOS管T3关断时，导通第二检测回路。

15.如权利要求14所述的爆炸保险丝控制端故障检测系统，其特征在于，

所述MOS管T1的栅极端连接所述第一控制单元的输出端，所述MOS管T1的第二端接地，所述MOS管T1的第三端依次串联限流电阻R12和所述MOS管T2的栅极端；

所述MOS管T2的第一端连接所述正控制端电源U1的正极，所述MOS管T2的第二端连接所述正控制端干路电阻R1；所述限流电阻R12和所述MOS管T2的栅极端之间并联保护单元，所述保护单元包括二极管D1和限流电阻R11；

所述MOS管T3的栅极端连接所述第二控制单元的输出端，所述MOS管T3的第二端与所述分压采样单元共地，所述MOS管T3的第三端连接于所述负控制端干路电阻R3与所述分压采样单元之间；所述负控制端电源U2的正极依次串联二极管D2和所述负控制端干路电阻R3。

16.如权利要求13所述的爆炸保险丝控制端故障检测系统，其特征在于，

所述分压采样单元包括串联的分压电阻R4和分压电阻R5，所述分压电阻R5一端接地，另一端设置所述采样点A。

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