CN116466268A - 一种光敏传感器的故障检测方法、系统及设备 - Google Patents

一种光敏传感器的故障检测方法、系统及设备 Download PDF

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Abstract

本发明属于新能源汽车电子元器件故障检测技术领域，具体涉及一种光敏传感器的故障检测方法、系统及设备，包括通过所述处理器模块对所述检测光源进行亮度调节，使所述光敏传感器分别处于光环境中，并分别检测对应光环境中光敏传感器的输出电压和供电电压；通过所述处理器模块实时监测所述检测回路的回路电压，并将所述回路电压与对应不同光环境下光敏传感器的输出电压和供电电压构建实时电压数据集；基于预设的故障状态数据库对所述实时电压数据集进行解析，匹配出对应实时电压数据集下的光敏传感器实时故障信息，并对所述故障信息进行上报；本发明的设计简便，集成度高，成本低廉，故障识别效率高，能够有效、准确、快捷的完成故障检测。

Description

一种光敏传感器的故障检测方法、系统及设备
技术领域
本发明属于新能源汽车电子元器件故障检测技术领域，具体涉及一种光敏传感器的故障检测方法、系统及设备。
背景技术
随着新能源汽车的发展，汽车内部的动力电池使用越来越广泛，进而衍生出越来越多的换电站及第三方换电站，给汽车提供换电服务，为防止第三方换电站私自对电池包内的电芯进行更换，汽车厂家往往在电池包内部增加防开包传感器，用于检测电池包是否有被打开过，进而判断电池包是否有被私自更换电芯的风险。
由于正常情况下，电池包为封闭状态，因此电池包内部始终为暗环境状态，因此，为检测电池包是否被打开，光敏元器件作为光线敏感器件被广泛的应用于电池包防开包传感器内部，通过检测电池包内部的光线变化，能够及时的将信号准确的传送出去。
但是，在正常电池包未发生被打开情况下，光敏元器件作为传感器的核心器件，对光敏元器件的自身可靠性的要求越来越受到关注，需要实时对其自身的工作及自身状态进行检测；传感器正常始终处于电池包内暗环境下，无光线变化，导致光敏元器件的自身状态检测实现起来比较困难，如果不及时发现传感器的自身故障，往往会导致在未发生电池包开盖现象时出现报警现象，或者在已经开盖时，传感器未发出报警信号的现象，进而影响传感器的准确度，还增加了不必要的检查步骤。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种光敏传感器的故障检测方法、系统及设备，以解决背景技术中提出的新能源汽车电池包中的光敏元器件始终处于暗环境中工作，难以实现对光敏元器件的自身状态进行检测的问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种光敏传感器的故障检测方法，所述方法应用于对光敏传感器执行故障检测的处理器模块、检测光源以及用于对检测光源进行状态监测的检测回路，包括如下步骤：
S1：通过所述处理器模块对所述检测光源进行亮度调节，使所述光敏传感器分别处于光环境中，并分别检测对应光环境中光敏传感器的输出电压和供电电压；
S2：通过所述处理器模块实时监测所述检测回路的回路电压，并将所述回路电压与对应不同光环境下光敏传感器的输出电压和供电电压构建实时电压数据集；
S3：基于预设的故障状态数据库对所述实时电压数据集进行解析，匹配出对应实时电压数据集下的光敏传感器实时故障信息，并对所述故障信息进行上报。
进一步改进在于，步骤S1中，所述光环境包括暗环境、亮环境以及介于亮环境与暗环境之间的中间光环境，其中，光敏传感器的供电电压记为V0；
暗环境下，所述输出电压记为V1；
亮环境下，所述输出电压记为V2；
中间光环境下，所述输出电压记为V3。
进一步改进在于，所述故障状态数据库包括：
当V0-V1=0或V0-V2=0时，所述光敏传感器处于短路故障下；
当V1＞V3或V1＝V3时，所述光敏传感器处于断路或反接故障下。
一种光敏传感器的故障检测系统，所述系统用于实施上述任一项所述光敏传感器的故障检测方法，包括：
检测光源模块，用于在所述光敏传感器所在空间内提供亮度可控的检测光源，使待检测光敏传感器处于多种光环境中；
光敏控制模块，用于对光敏传感器进行供电，并基于光环境下监测光敏传感器的输出电压；
光源回检模块，用于对所述检测光源设置检测回路，并实时输出所述检测回路的回检电压；
处理器模块，用于对所述检测光源模块、所述光敏控制模块以及所述光源回检模块输出实时控制信号，并在实时接收所述光敏传感器的供电电压、所述输出电压以及所述回检电压后构建实时数据集，基于预设的故障状态数据库对所述实时数据集进行解析，匹配出对应实时数据集下的光敏传感器实时故障信息和检测回路的状态信息，并对所述故障信息进行上报。
进一步改进在于，所述检测光源模块包括限流电阻一和发光二极管，所述限流电阻一具体为阻值可调电阻。
进一步改进在于，所述检测回路包括与所述发光二极管正向端连接的限流电阻二，所述限流电阻二与所述处理器模块串联，所述处理器模块用于检测所述限流电阻二的实时电压。
一种电池包中检测设备，包括存储器模块，以及存储在所述存储器模块上并可在所述处理器模块运行的逻辑运算控制程序，所述处理器模块执行所述逻辑运算控制程序时实现上述任一所述光敏传感器的故障检测方法。
本发明的有益效果在于：
本发明可标准化的应用于光敏元器件作为核心器件的传感器，该发明可以借用传感器内部的单片机进行逻辑运算及判断，同时，可以自主识别传感器核心器件的工作状态及故障状态，免去了光敏核心器件自身发生故障时，发生误报或者不报问题，同时能够在不拆卸设备的同时，及时识别出是元器件的自身故障还是人为故障，同时能够及时识别出相应的故障点。节约人工成本及时间。
本发明的设计简便，集成度高，成本低廉，故障识别效率高，能够有效、准确、快捷的完成故障检测。
附图说明
图1是本发明的系统整体框图；
图2是本发明的系统执行流程图；
图3是本发明中光源回检模块的电路框体。
图中：1、光敏传感器；2、光敏控制模块；3、处理器模块；4、检测光源模块；5、光源回检模块；41、限流电阻一。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1：如图1所示，本发明提供了一种光敏传感器的故障检测方法，方法应用于对光敏传感器1执行故障检测的处理器模块3、检测光源以及用于对检测光源进行状态监测的检测回路，包括如下步骤：
S1：通过处理器模块3对检测光源进行亮度调节，使光敏传感器1分别处于光环境中，并分别检测对应光环境中光敏传感器1的输出电压和供电电压；
S2：通过处理器模块3实时监测检测回路的回路电压，并将回路电压与对应不同光环境下光敏传感器1的输出电压和供电电压构建实时电压数据集；
S3：基于预设的故障状态数据库对实时电压数据集进行解析，匹配出对应实时电压数据集下的光敏传感器1实时故障信息，并对故障信息进行上报。
进一步的，步骤S1中，光环境包括暗环境、亮环境以及介于亮环境与暗环境之间的中间光环境，其中，光敏传感器1的供电电压记为V0；
暗环境下，输出电压记为V1；
亮环境下，输出电压记为V2；
中间光环境下，输出电压记为V3。
进一步的，故障状态数据库包括：
当V0-V1=0或V0-V2=0时，光敏传感器1处于短路故障下；
当V1＞V3或V1＝V3时，光敏传感器1处于断路或反接故障下。
一种光敏传感器的故障检测系统，该系统用于实施上述任一项光敏传感器故障检测方法，包括：
检测光源模块4，用于在光敏传感器1所在空间内提供亮度可控的检测光源，使待检测光敏传感器处于多种光环境中；
光敏控制模块2，用于对光敏传感器1进行供电，并基于光环境下监测光敏传感器1的输出电压；
光源回检模块5，用于对检测光源设置检测回路，并实时输出检测回路的回检电压；
处理器模块3，用于对检测光源模块4、光敏控制模块2以及光源回检模块5输出实时控制信号，并在实时接收光敏传感器1的供电电压、输出电压以及回检电压后构建实时数据集，基于预设的故障状态数据库对实时数据集进行解析，匹配出对应实时数据集下的光敏传感器1实时故障信息和检测回路的状态信息，并对故障信息进行上报。
进一步的，检测光源模块4包括限流电阻一41和发光二极管，限流电阻一41具体为阻值可调电阻。
进一步的，检测回路包括与发光二极管正向端连接的限流电阻二，限流电阻二与处理器模块3串联，处理器模块3用于检测限流电阻二的实时电压。
本实施例中检测方法适用于光敏元器件作为开关使用，即未发生电池包开盖现象，光敏传感器1始终处于暗环境下，此时光敏元器件为截止（类似断路）状态，在发生电池包开盖，检测到有自然光的光源时，光敏传感器处于暗环境变换到亮环境下，此时光敏元器件为饱和导通(类似短路)状态。
当光敏传感器1正常工作时：
暗环境下的工作逻辑：光敏传感器1处于暗环境情况下，光敏传感器1的基本特性决定，此时光敏传感器1因未感知光的存在，因此处于截止状态；因此限流电阻上的压差几乎为0，此时记录光检信号输出的电压值为V1，并将该电压值传给处理器模块3。
亮环境下的工作逻辑：光敏传感器1处于亮环境情况下，光敏传感器1感受到光的存在，此时光敏传感器1根据光强变化，逐渐由截止状态变为导通状态；因此限流电阻一41上的电压随光照强度变化而变化，此时记录光检信号输出的电压值为V2，并将该电压值传给处理器模块3。
传感器利用光照变化影响光敏传感器的导通与截止的状态，来识别外部环境变化，进而实现传感器的检测功能。
光敏传感器1自身故障状态检测逻辑：
光敏传感器1短路故障检测逻辑：通过处理器模块3记录光敏传感器1的供电电压V0，并与暗环境下的光检输出电压V1及亮环境下记录的光检信号输出的电压V2进行比较，由于供电电压与光检输出电压之间存在光敏传感器，由于传感器的感光特性决定，光敏传感器即使在完全导通的状态下，传感器的两端之间始终存在压差，通过这一特性可以判断，当V0-V1＞0及V0-V2＞0时，可以判定该光敏传感器为正常状态，当V0-V1=0或V0-V2=0时，可以判断，此时光敏传感器1为短路状态，并将该信息通过处理器模块3传给外部上位机，报告短路状态。
光敏传感器1断路或反接故障检测逻辑：该逻辑同短路故障的检测逻辑基本相同，同样记录暗环境下的光检输出电压V1及亮环境下记录的光检信号输出的电压V2，处理器模块3控制检测光源以固定的周期进行导通与关闭，同时通过限流电阻控制检测光源的开启亮度处于亮环境与暗环境下的中间光环境，当检测光源亮起时，处理器记录此时光检输出电压为V3，理论上，光敏传感器1为正常状态时，光检输出的电压应满足V1＜V3＜V2，当检测到V1＞V3或者V1＝V3时，则可以判断光敏传感器1此时为断路状态，并将该信息通过处理器模块3传给外部上位机，报告短路、断路或反接状态。
在本实施例中，检测光源是由限流电阻与LED灯源共同组成，其中LED是通过处理器模块3控制其导通与关闭，可以通过限流电阻的取值不同，形成不同亮度的光源，进而使光敏传感器1输出不同的电压值。同时针对检测光源，设计光源检测回路，对光源的状态进行检查，避免出现因光源故障，导致对光敏传感器的故障状态无法检测。
在本实施例中，结合图2和图3，光源回检模块5主要是对发光二极管的状态检测，及时发现发光二极管是否正常工作或故障，其中，根据发光二极管的自身特性，发光二极管正向端与反向端存在电压差，记录为V4,给发光二极管供电的电压记录为V5，其中V4的电压通过限流电阻二引入到处理器模块3，并通过处理器模块3对该电压进行检测判断，识别光敏二极管的状态。
可以理解的是，当光源回检模块5中的发光二极管短路时，V4=0V，当处理器模块识别出V4=0V时，则可以判断此时光源回检模块5中的发光二极管为短路状态。
当光源回检模块5中的发光二极管断路或未连接时，V4=V5，当处理器模块识别出V4=V5时，则可以判断此时光源回检模块5中的发光二极管为断路或未连接状态。
当光源回检模块5中的发光二极管正常工作或无异常时，0V＜V4＜V5，当处理器模块识别出0V＜V4＜V5时，则可以判断此时光源回检模块5中的发光二极管为正常工作或无异常状态。
一种电池包中检测设备，包括存储器模块，以及存储在存储器模块上并可在处理器模块3运行的逻辑运算控制程序，处理器模块3执行逻辑运算控制程序时实现如上述任一光敏传感器的故障检测方法。
本实施例中，通过在光敏传感器1外围设置处理器模块3、光敏控制模块2、检测光源模块4及光源回检模块5，其中处理器模块3统一分析光敏传感器1及其他模块的信号，通过逻辑运算分析光敏元器件的故障状态。
需要说明的是，本发明中检测系统实现的前置条件需要满足：光敏传感器1正常工作环境需要始终处于暗环境下，在对光敏元器件的自身状态检测时，不需要外接提供光线变化，仅需要电路中自身光源（检测光源）的强度实现对该器件的状态检测。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种光敏传感器的故障检测方法，其特征在于，所述方法应用于对光敏传感器（1）执行故障检测的处理器模块（3）、检测光源以及用于对检测光源进行状态监测的检测回路，包括如下步骤：
S1：通过所述处理器模块（3）对所述检测光源进行亮度调节，使所述光敏传感器（1）分别处于光环境中，并分别检测对应光环境中光敏传感器（1）的输出电压和供电电压；
S2：通过所述处理器模块（3）实时监测所述检测回路的回路电压，并将所述回路电压与对应不同光环境下光敏传感器（1）的输出电压和供电电压构建实时电压数据集；
S3：基于预设的故障状态数据库对所述实时电压数据集进行解析，匹配出对应实时电压数据集下的光敏传感器（1）实时故障信息，并对所述故障信息进行上报。
2.根据权利要求1所述的一种光敏传感器的故障检测方法，其特征在于：步骤S1中，所述光环境包括暗环境、亮环境以及介于亮环境与暗环境之间的中间光环境，其中，光敏传感器（1）的供电电压记为V0；
暗环境下，所述输出电压记为V1；
亮环境下，所述输出电压记为V2；
中间光环境下，所述输出电压记为V3。
3.根据权利要求2所述的一种光敏传感器的故障检测方法，其特征在于：所述故障状态数据库包括：
当V0-V1=0或V0-V2=0时，所述光敏传感器（1）处于短路故障下；
当V1＞V3或V1＝V3时，所述光敏传感器（1）处于断路或反接故障下。
4.一种光敏传感器的故障检测系统，所述系统用于实施权利要求1-3任一项所述光敏传感器的故障检测方法，其特征在于，包括：
检测光源模块（4），用于在所述光敏传感器（1）所在空间内提供亮度可控的检测光源，使待检测光敏传感器处于多种光环境中；
光敏控制模块（2），用于对光敏传感器（1）进行供电，并基于光环境下监测光敏传感器（1）的输出电压；
光源回检模块（5），用于对所述检测光源设置检测回路，并实时输出所述检测回路的回检电压；
处理器模块（3），用于对所述检测光源模块（4）、所述光敏控制模块（2）以及所述光源回检模块（5）输出实时控制信号，并在实时接收所述光敏传感器（1）的供电电压、所述输出电压以及所述回检电压后构建实时数据集，基于预设的故障状态数据库对所述实时数据集进行解析，匹配出对应实时数据集下的光敏传感器（1）实时故障信息和检测回路的状态信息，并对所述故障信息进行上报。
5.根据权利要求4所述的一种光敏传感器的故障检测系统，其特征在于：所述检测光源模块（4）包括限流电阻一（41）和发光二极管，所述限流电阻一（41）具体为阻值可调电阻。
6.根据权利要求5所述的一种光敏传感器的故障检测系统，其特征在于：所述检测回路包括与所述发光二极管正向端连接的限流电阻二，所述限流电阻二与所述处理器模块（3）串联，所述处理器模块（3）用于检测所述限流电阻二的实时电压。
7.一种电池包中检测设备，其特征在于，包括存储器模块，以及存储在所述存储器模块上并可在所述处理器模块（3）运行的逻辑运算控制程序，所述处理器模块（3）执行所述逻辑运算控制程序时实现如权利要求1-3任一所述光敏传感器的故障检测方法。
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