CN116660783B - 线束智能检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线束智能检测装置，至少包括第一接口、第二接口以及多个检测单元，其中，第一接口和第二接口均设置多个独立引脚，用于与被测线束两端的接插件相连接，以按照设定的引脚顺序依次与被测线束各个芯线的两端相连接；每个检测单元与相应的引脚相连接并通过被测线束形成一串行通路，该串行通路中，处于串首的检测单元的输入端与电源相连接，该检测单元的输出端与相应的引脚相连接，其余检测单元的输入端和输出端均与相应的引脚相连接，处于串尾的检测单元的输出端经相应芯线接地，以此形成串行检测回路。采用本发明技术方案，能够自动检测线束是否正常，同时能够检测出断线、短路、线序错位等状况，从而提高检修能力。

Description

线束智能检测装置

技术领域

本发明涉及线束检测技术领域，尤其涉及一种线束智能检测装置。

背景技术

近年来，新能源技术飞速发展，动力电池(蓄电池、超级电容等蓄电装置)应用日益广泛。动力电池的单体电压和容量都较低，实际应用中往往需要多节电池串联以提高电压，多节电池并联以提高容量。因此，动力电池的应用系统中需要大量的线束进行连接，尤其是电动汽车、储能电站等对线束质量要求高，需要对线束本身的质量进行检测，保证线束没有短路、断路、线序错误、绝缘保护层破坏等不合格现象，杜绝在运行过程中发生重大安全事故问题。不同项目线束上的结构存在差异，生产检测人员难以用专用测试工装进行批量化检测。一旦连接出错，就可能造成严重的后果。

线束在制作过程为流水线模式，所有工序都需要人工参与，中间难免会出现端子插错位、短路、断路等情况，如套线标识两端不一致，会导致后续工序插端子时插错；并线点焊接/压接或是端子压接不可靠导致断路；并线焊接/压接点绝缘处理不可靠导致短路；尽管线束厂会对线束进行通断检测，但难免会有遗漏的情况存在，效率低下，且不同导线之间的短路很难检测。

部分线束厂在第一次生产某款线束时，一般不会及时制作相应的线束导通检验工装，采取的是人工导通检验，对于短路的检验，需要将任一线标的线束与其他所有线标的线束都进行导通检验，只有都不导通才是正常，此步骤工作量大且遗漏部分测试的概率较高；

目前，线束在进入仓库时，检测人员对线束通断、短路和线序等检测工艺，通常都采用万用表人工抽测通断的方式，普通的万用表一次只能检测一根线缆的通断，并且需要根据图纸，寻找到相同线标对应的连接器针脚定义来检测，检测效率低；由于连接器的针脚孔径较小，万用表表笔不容易插入到连接器的针脚内，检测起来容易出错并且速度慢，显然这种检测方式过分依赖检测人员个人的工作能力、熟练程度和耐心。

由上述分析可知，现有线束检测方案至少存在如下缺陷：

(1)现有人工检测方案需要几个生产检测人员配合进行逐点检测，效率低、工作量大、繁琐、容易疲劳、出错，检测时间过长；

(2)人工测试需对照CAD图纸，极易造成漏检、错检，特别芯线比较的多的线束；

(3)人工测试一般只能检测通断，很难在多芯线束中检测出短路；同时，人工测试一般只是抽检，无法保证批量线束的质量。

故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种线束智能检测装置，能够自动检测线束是否正常，同时能够检测出断线、短路、线序错位等状况，从而提高检修能力。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种线束智能检测装置，至少包括第一接口、第二接口以及多个检测单元，其中，所述第一接口和第二接口均设置多个独立引脚，用于与被测线束两端的接插件相连接，以按照设定的引脚顺序依次与被测线束各个芯线的两端相连接；每个检测单元与相应的引脚相连接并通过被测线束形成一串行通路，该串行通路中，处于串首的检测单元的输入端与电源相连接，该检测单元的输出端与相应的引脚相连接，其余检测单元的输入端和输出端均与相应的引脚相连接，处于串尾的检测单元的输出端经相应芯线接地，以此形成串行检测回路，用于检测被测线束是否正常；

所述检测单元至少包括偏置模块、电压检测模块、电流检测模块和指示模块，其中，检测单元的输入端与偏置模块、电压检测模块、电流检测模块相连接，所述偏置模块的另一端接地，用于与上级电路形成闭合回路以提供偏置电流；所述电压检测模块用于检测输入电压是否正常；所述电流检测模块用于检测当前电流是否正常；当输入电压正常且当前电流正常时，驱动指示模块输出指示信号以表征相应芯线检测正常，否则，表征被测线束异常。

作为进一步的改进方案，串行检测回路中，其末端引脚通过电阻接地。

作为进一步的改进方案，还设置多个开关，每个开关的两端分别与所述第一接口和第二接口相应序号引脚相连接，用于短接被测线束两端接插件上的空脚位置。

作为进一步的改进方案，多个开关采用拨码开关实现。

作为进一步的改进方案，所述检测单元还包括与门模块，所述与门模块的输入端分别与电压检测模块和电流检测模块的输出端相连接，采用逻辑电路实现‘与’逻辑功能，用于当输入电压正常且当前电流正常时输出控制信号使指示模块输出指示信号。

作为进一步的改进方案，所述指示模块包括LED指示灯和驱动模块，所述驱动模块用于根据控制信号驱动LED指示灯。

作为进一步的改进方案，所述偏置模块采用电阻实现。

作为进一步的改进方案，所述电压检测模块采用电阻分压实现。

作为进一步的改进方案，所述电流检测模块采用光耦实现。

作为进一步的改进方案，所述驱动模块采用MOS管或者三极管实现。

与现有技术相比较，采用本发明技术方案具有如下技术效果：

1、不仅能够检测线束是否正常，而且能够检测出断线、短路、线序错位等状况，同时能够根据LED灯的指示规律，快速找出芯线异常位置，从而提高检修能力。

2、检测过程自动完成，不会出现人工检测的错捡、漏检芯线的问题；只有人工插拔线束和查看LED灯时间，速度快，降低人工成本。

附图说明

图1为本发明线束智能检测装置的结构示意图。

图2为本发明中检测单元的原理示意图。

图3为本发明检测单元一种优选实施方式的电路原理图。

图4为本发明检测单元另一种优选实施方式的电路原理图。

图5为本发明装置所有芯线正常连接示意图。

图6为本发明装置芯线有断线情况的示意图。

图7为本发明装置芯线有短路情况的示意图。

图8为本发明装置芯线奇偶错位线序出错的示意图。

图9为本发明装置芯线奇奇错位线序出错的示意图。

图10为本发明装置芯线偶偶错位线序出错的示意图。

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明提供的技术方案作进一步说明。

目前线束的检测手段比较有限，人工检测不仅费时费力而且效率低下，容易出错。为了减小线束问题导致产品不工作，以及可能引起的安全问题，本发明提供一种线束智能检测装置，针对不同型号的接插件以及线束定义设计一款通用的线束检测装置。参见图1，所示为本发明线束智能检测装置的结构示意图，该装置至少包括第一接口、第二接口以及多个检测单元，其中，所述第一接口和第二接口均设置多个独立引脚，用于与被测线束两端的接插件相连接，以按照设定的引脚顺序依次与被测线束各个芯线的两端相连接；每个检测单元与相应的引脚相连接并通过被测线束形成一串行通路，该串行通路中，处于串首的检测单元的输入端与电源相连接，该检测单元的输出端与相应的引脚相连接，其余检测单元的输入端和输出端均与相应的引脚相连接，处于串尾的检测单元的输出端经相应芯线接地，以此形成串行检测回路，用于检测被测线束是否正常。

本发明装置可以检测1～n的任意芯数的线束，如图1所示，以4芯线束为例说明本发明工作原理，其中，L1～L4为被测线束中的不同芯线，J1、J2为被测线束上的不同接插件；J1’和J2’为线束检测板被测线束的插口，也即第一接口和第二接口；检测单元1～4分别为线束L1～L4的检测电路；在一种优选的实施方式中，串行检测回路中，第一接口或第二接口上处于该回路末端引脚通过电阻接地。也即图1中的R_k，R_k为最后一个检测单元4提供偏置电流和偏置电压。

在另一种优选实施方式中，该装置还设置多个开关，每个开关的两端分别与第一接口和第二接口相应序号引脚相连接，用于短接被测线束两端接插件上的空脚位置。理论上，其他具有开通、关断两个位置的任何开关均可应用。作为优选的，多个开关采用拨码开关实现。通常情况下，拨码开关默认断开不起作用，当线束上某个针脚位置没有芯线时(相当于断路)，闭合对应的拨码开关位置，模拟这根芯线正常连接，如此就可以正常检测其他芯线是否正常。通过拨码开关短路放空针脚，从而能够检测有些位置不存在芯线线束，图1中拨码开关中开关S1～S4分别与L1～L4对应，当某一线束接口没有芯线时，能够通过拨码开关短接，从而形成串行检测回路。Vs为线束检测板提供电源；Vni，Ini为第n个检测单元的输入电压、输入电流，Vno，Ino为第n个检测单元的输出电压、输出电流。如果被测线束正常，V_ni＝V_(n-1)o，I_ni＝I_(n-1)，利用这些输入输出参数关系就可以检测出线束是否正常。

进一步的，被测线束的接插件不局限于2个，当有多个接插件时，可以分步检测，选取其中一个接插件与线束检测板的J1’对插，剩余的接插件分别与J2’对插进行测试，如发光二极管LED都显示正常，则此线束检测通过。

参见图2，所示为本发明中检测单元的原理示意图，至少包括偏置模块、电压检测模块、电流检测模块和指示模块，其中，检测单元的输入端与偏置模块、电压检测模块、电流检测模块相连接，所述偏置模块的另一端接地，用于与上级电路形成闭合回路以提供偏置电流；所述电压检测模块用于检测输入电压是否正常；所述电流检测模块用于检测当前电流是否正常；当输入电压正常且当前电流正常时，驱动指示模块输出指示信号以表征相应芯线检测正常，否则，表征被测线束异常。

上述技术方案中，检测单元还包括与门模块，所述与门模块的输入端分别与电压检测模块和电流检测模块的输出端相连接，采用逻辑电路实现‘与’逻辑功能，用于当输入电压正常且当前电流正常时输出控制信号使指示模块输出指示信号。指示模块包括LED指示灯和驱动模块，所述驱动模块用于根据控制信号驱动LED指示灯。检测结果指示元件LEDn可以由其他显示电路替换，比如数码管，或者0/1信号经过MCU处理后自动判断。

如图2所示的检测单元原理图可知，其偏置电流Inb为前一个检测单元n-1的电流检测模块提供偏置电流，Ini＝Ino+Inb；电压检测模块检测输入电压Vni是否有大于阈值的正常电压，检测结果受前级芯线的通断情况影响。如果前级芯线有开路，Vni没有电压，那电压检测模块输出0(逻辑非)；如果前级芯片全部导通，那Vni有大于阈值的电压，电压检测模块输出1(逻辑真)。

电流检测模块检测第n根芯线是否接通，如果接通，并且Vni＞Vno，则有电流Ino通过，电流检测模块输出1(逻辑真)；两个条件只要有一个不满足，就不会有电流Ino通过，电流检测模块输出0(逻辑非)。如果线束中存在线序接错或者短路的芯线，则在两根问题芯线之间，必然存在Vni≯Vno的情况，使得对应检测单元的电流检测输出0。

电压检测和电流检测结果经过与门后驱动指示模块，只有当电压检测和电流检测都为真时，指示模块中LED才会点亮，只要有一个为非，LED即熄灭。其中，动模块采用MOS管或者三极管实现。

参见图3，所示为本发明检测单元一种优选实施方式的电路原理图，偏置模块可以采用电阻实现；电压检测模块可以采用电阻分压实现；电流检测模块可以采用光耦实现。具体电路连接如图3所示，在此不再赘述。其中，电阻Rn1、Rn2既是电流偏置模块，也是电压检测模块。要求偏置电流大于上一个检测单元n-1中电流检测模块光耦的输入阈值电流。当被测线束的所有芯线都正常时，检测单元1输入电流I1i＝Ino+I1b+。。。Inb＝Ino+n*Ib，此电流达到最大值，要求Ino+n*Ib小于光耦的额定输入电流。

同时要求大于驱动电路的阈值电压，也即MOS管Qn2的门限电压，其中Vf为光耦输入端发光LED的正向导通压降。

光耦OPn和电阻Rn3、Rn4为电流检测模块，当Ln芯线连通，并且Vni大于Vno时，光耦输出逻辑真，否则输出逻辑非。

MOS管Qn1实现与门模块功能，只有电流检测和电压检测逻辑都为真(1)时，驱动信号Vnd拉高，否则为低。

Rn5和Qn2实现驱动模块功能，匹配LEDn与电源Vs的电压、电流。

参见图4，所示为本发明检测单元另一种优选实施方式的电路原理图，其中，Rn6为电流偏置电阻，实现偏置模块；Rn7和Rn8为采用电阻分压实现电压检测模块；光耦OPn实现电流检测模块；光耦的输出端直接串联进电压检测电路，实现与门功能；Qn2和Rn9实现驱动功能。当电压检测和电流检测都为真时，LEDn点亮。

上述电路中，MOS管Qn1、Qn2可以由NPN三极管替换；光耦OPn也可以由基于霍尔或运放/比较器等高边电流检测元件替换。

采用上述技术方案，能够检测被测线束断线、短路、线序错位等情况，具体原理如下：

1)线束正常

以下分析仍以4芯为例，如被测线束的所有4根芯都正常，如图5所示。所有4个检测单元的输入电压V1i～V4i检测结果都为真；4个电流检测电路串联后通过Rk接地，全部导通，也即4个电流检测结果都为真。所以，4个LED指示灯全部点亮。

2)芯线断线

被测线束有芯线断线的情况如图6所示。如L3断线，则检测单元1，2，3串联接到电源上，他们的输入电压Vi1～Vi3检测结果都为真，检测单元4的输入电压被L3断开，检测结果为非；检测单元2,3的输入端偏置电流I2b、I3b给检测单元1,2提供偏置，所以检测单元1,2的电流检测结果为真，L3断开使得检测电流I3o和I4o没有回路，所以检测单元3,4的电流检测结果为非。所以，检测单元1,2的电压检测和电流检测结果都为真，他们的LED被点亮；检测单元3的电压检测为真，电流检测为非，它的LED熄灭；检测单元4的电压检测和电流检测都为非，LED熄灭。

所以，芯线断线前的所有LED灯点亮，断线处及之后的所有LED灯熄灭。

3)芯线短路

L1、L3被短路的情况如图7所示。检测单元1和4正常连接到电源，LED1/4点亮；检测单元2的输入和检测单元3的输出被短路，他们之间没有电压差，他们的电流检测电路没有电流通过，输出为逻辑非，LED2/3熄灭。

所以，(LED₁，LED_k1]&(LED_k2，LED_n)都点亮；(LED_k1～LED_k2]熄灭。其中k1为前一根短路芯线编号，k2为后一根短路芯线编号。即：前一根短路芯线之前所有芯线(含)对应的LED，和后一根短路芯线之后(不含)的所有芯线对应的LED灯都点亮；它们之间的所有LED灯都熄灭。

4)芯线错位(线序出错)

A)奇偶错位

L2、L3芯线错位如图8所示。芯线错位前的检测单元1电压检测和电流检测都正常，LED1点亮；检测单元2和检测单元3的电流检测输出端连接在一起，两个方向的电流都被阻断，他们及之后的检测单元电流检测结果全部为非，LED2,3,4熄灭。

所以，奇偶错位之前的LED灯点亮；错位位置及之后的所有LED灯熄灭。

B)奇奇错位

L1、L3芯线错位如图9所示。检测单元1和4仍然以正确方式接向电源，LED1、LED4点亮；检测单元2和3被跳过，与电源脱开，LED2/3熄灭。

所以，(LED₁，LED_k1]&(LED_k2，LED_n)都点亮；(LED_k1～LED_k2]熄灭。其中k1为前一根错位芯线编号，k2为后一根错位芯线编号。即：前一个错位芯线之前所有芯线(含)对应的LED，和后一个错位芯线之后(不含)的所有芯线对应的LED灯都点亮；它们之间的所有LED灯都熄灭。

C)偶偶错位

L2、L4芯线错位如图10所示。检测单元1、2仍然以正确方式接向电源，LED1、LED2点亮；检测单元3和4被跳过，与电源脱开，LED3/4熄灭。

所以，(LED₁，LED_k1]&(LED_k2，LED_n)都点亮；(LED_k1～LED_k2]熄灭。规律与奇奇错位完全相同。

由上述分析可知，采用本发明技术方案具有如下技术效果：

1、不仅能够检测线束是否正常，而且能够检测出断线、短路、线序错位等状况，同时能够根据LED灯的指示规律，快速找出芯线异常位置，从而提高检修能力。

2、检测过程自动完成，不会出现人工检测的错捡、漏检芯线的问题；只有人工插拔线束和查看LED灯时间，速度快，降低人工成本。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种线束智能检测装置，其特征在于，至少包括第一接口、第二接口以及多个检测单元，其中，所述第一接口和第二接口均设置多个独立引脚，用于与被测线束两端的接插件相连接，以按照设定的引脚顺序依次与被测线束各个芯线的两端相连接；每个检测单元与相应的引脚相连接并通过被测线束形成一串行通路，该串行通路中，处于串首的检测单元的输入端与电源相连接，该检测单元的输出端与相应的引脚相连接，其余检测单元的输入端和输出端均与相应的引脚相连接，处于串尾的检测单元的输出端经相应芯线接地，以此形成串行检测回路，用于检测被测线束是否正常；

所述检测单元至少包括偏置模块、电压检测模块、电流检测模块和指示模块，其中，检测单元的输入端与偏置模块、电压检测模块、电流检测模块相连接，所述偏置模块的另一端接地，用于与上级电路形成闭合回路以提供偏置电流；所述电压检测模块用于检测输入电压是否正常；所述电流检测模块用于检测当前电流是否正常；当输入电压正常且当前电流正常时，驱动指示模块输出指示信号以表征相应芯线检测正常，否则，表征被测线束异常；

所述检测单元还包括与门模块，所述与门模块的输入端分别与电压检测模块和电流检测模块的输出端相连接，采用逻辑电路实现‘与’逻辑功能，用于当输入电压正常且当前电流正常时输出控制信号使指示模块输出指示信号；

偏置模块采用电阻实现；电压检测模块采用电阻分压实现；电流检测模块采用光耦实现，其中，第n个检测单元包括光耦OPn、MOS管Qn1、MOS管Qn2、发光二极管LEDn、电阻Rn1、电阻Rn2、电阻Rn3、电阻Rn4、电阻Rn5，光耦OPn的两个输入端串接在回路中，其中，光耦OPn的输入正端与电阻Rn1的一端相连接，电阻Rn1的另一端与MOS管Qn1的漏极、MOS管Qn2的栅极、电阻Rn2的一端相连接，光耦OPn的输出正端与电阻Rn3的一端、电阻Rn4的一端、MOS管Qn1的栅极相连接，电阻Rn3的另一端和电阻Rn5的一端与电源Vs端相连接，电阻Rn5的另一端与发光二极管LEDn的正端相连接，发光二极管LEDn的负端与MOS管Qn2的漏极相连接，光耦OPn的输出负端、电阻Rn4的另一端、电阻Rn2的另一端、MOS管Qn1的源极、MOS管Qn2的源极共同接地；

电阻Rn1、电阻Rn2既是电流偏置模块，也是电压检测模块，偏置电流大于上一个检测单元n-1中电流检测模块光耦的输入阈值电流；

同时大于驱动电路的阈值电压，也即MOS管Qn2的门限电压，其中,Vf为光耦输入端发光LED的正向导通压降；

光耦OPn和电阻Rn3、电阻Rn4为电流检测模块；MOS管Qn1实现与门模块功能；

电阻Rn5和Qn2实现驱动模块功能，匹配LEDn与电源Vs的电压、电流。

2.根据权利要求1所述的线束智能检测装置，其特征在于，串行检测回路中，其末端引脚通过电阻接地。

3.根据权利要求1或2所述的线束智能检测装置，其特征在于，还设置多个开关，每个开关的两端分别与所述第一接口和第二接口相应序号引脚相连接，用于短接被测线束两端接插件上的空脚位置。

4.根据权利要求3所述的线束智能检测装置，其特征在于，多个开关采用拨码开关实现。

5.根据权利要求3所述的线束智能检测装置，其特征在于，所述指示模块包括LED指示灯和驱动模块，所述驱动模块用于根据控制信号驱动LED指示灯。

6.根据权利要求3所述的线束智能检测装置，其特征在于，所述偏置模块采用电阻实现。

7.根据权利要求3所述的线束智能检测装置，其特征在于，所述电压检测模块采用电阻分压实现。

8.根据权利要求3所述的线束智能检测装置，其特征在于，所述电流检测模块采用光耦实现。

9.根据权利要求5所述的线束智能检测装置，其特征在于，所述驱动模块采用MOS管或者三极管实现。