CN117169781A - 一种电池组模拟信号采样故障检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池组模拟信号采样故障检测方法，通过在采样电路内串联或并联或者混联电阻，改变采样通道的阻抗特性，利用故障产生的电池组内各电池采样值的改变，从而识别故障电池；本发明以低廉的成本，实现了多路模拟信号采样线连接状态的检测，准确定位故障，剔除有故障的连接线缆，降低了产品生产测试成本和安全隐患，可以避免采样通道之间电流不均衡现象的出现，提高了产品使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于电池测试领域，具体涉及一种电池组模拟信号采样故障检测方法。
背景技术
当电池测试中多路模拟信号采样通道的某条采样线缆处于断开状态，会产生采样错误，并带来严重的控制故障。因此如何有效的检测多路模拟信号采样故障，准确定位故障，是当前大批量生产过程中所面临的紧迫课题，也是在功能安全中必不可少的安全机制。
目前有多种方案实现断线检测功能，有如图1所示的AFE芯片方案，有开关和电阻网络方案，还有多个频率下电池阻抗方案等。但是这些方案均存在如下问题：
1，使用范围有限制，超出该使用范围需要更换设计，通用性差；
2，需要额外的辅助电路，增加了系统的复杂程度，降低了系统的可靠性和安全性，同时也增加了成本；
3，部分方案采用了继电器等机电器件，寿命、可靠性和安全性都较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种应用于电池组采样线缆断线故障检测的模拟信号采样故障检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电池组模拟信号采样故障检测方法，基于连接器、采样电路和处理器连接而成的电池检测电路，所述的采样电路包含N个采样回路，N≥2，每个采样回路均由放大滤波电路和AD采样芯片构成，第一放大滤波电路的正向输入端与连接器连接引出为第一采样通道，第一放大滤波电路反向输入端和第二放大滤波电路的正向输入端与连接器连接引出为第二采样通道，…，第N放大滤波电路的反向输入端与连接器连接引出为第N+1采样通道，从而得到并联的N个采样回路，相邻两个采样通道之间并联一个内阻为r的被采样电池，对应采样回路依次采集电池的电压U1，U2，…，UN，连接器与放大滤波电路之间的相邻两个采样通道均连接一个采样电阻Rpd，电池采样信号经过采样回路调理后送入处理器的CPU芯片，在上位机上显示并输出判断结果；在多个采样回路内，仅通过任选其一的方式选择以下步骤改变采样通道的阻抗特性，利用产生故障的电池组内各电池采样值的改变，从而识别故障电池：
在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间并联一个电阻R1；
在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间并联一个电阻R2；
在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间并联一个电阻R1同时在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间并联一个电阻R2；
在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R1；
在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R2；
在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R1同时在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R2；
在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R1同时在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间并联一个电阻R2；
S8，在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R2同时在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间并联一个电阻R1。
进一步，所述的步骤S1中利用自身的采样电阻Rpd，以及故障产生的电池组内各电池采样值的改变，从而识别故障电池，如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd）×（V1+V2），U2=（Rpd）/（R1//Rpd+Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第三采样通道上均存在故障点。
进一步，所述的步骤S2中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（Rpd）/（R1//Rpd+Rpd）×（V1+V2），U2=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第四采样通道上均存在故障点，则表明表明第二采样通道上存在故障点。
进一步，所述的步骤S3中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1+Rpd）/（R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2），U2=（R2//Rpd）/（R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1+Rpd）/（2R1+2Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R2//Rpd）/（2R1+2Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1+Rpd）/（2R1+2Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（R2//Rpd）/（R2//Rpd+R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1+Rpd）/（R2//Rpd+R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R2//Rpd）/（R2//Rpd+R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第四采样通道上均存在故障点。
进一步，所述的步骤S4中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1+Rpd）/（R1+Rpd+Rpd）×（V1+V2），U2=（Rpd）/（R1+Rpd+Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1+Rpd）/（2R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（Rpd）/（2R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1+Rpd）/（2R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（Rpd）/（R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1+Rpd）/（R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（Rpd）/（R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第三采样通道上均存在故障点。
进一步，所述的步骤S5中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（Rpd）/（R2+Rpd+Rpd）×（V1+V2），U2=（R2+Rpd）/（R2+Rpd+Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（Rpd）/（R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R2+Rpd）/（R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（Rpd）/（R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（R2+Rpd）/（2R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（Rpd）/（2R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R2+Rpd）/（2R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第四采样通道上均存在故障点。
进一步，所述的步骤S6中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1+Rpd）/（R1+R2+2Rpd）×（V1+V2），U2=（R2+Rpd）/（R1+R2+2Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1+Rpd）/（2R1+R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R2+Rpd）/（2R1+R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1+Rpd）/（2R1+R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（R2+Rpd）/（2R2+R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1+Rpd）/（2R2+R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R2+Rpd）/（2R2+R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第四采样通道上均存在故障点。
进一步，所述的步骤S7中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2），U2=（R2//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R2//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（R2//Rpd）/（R2//Rpd+R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1//Rpd）/（R2//Rpd+R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R2//Rpd）/（R2//Rpd+R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第四采样通道上均存在故障点。
本发明的有益效果是：
1，仅增加少量电阻，即可实现断线故障检测；
2，使用范围没有限制，无需更换设计，通用性强，应用范围广；
3，所有方法均可采用同一个电路板，通用性强，方便量产；
4，结构简单、成本低廉；
5，可靠性和安全性高。
本发明不需要增加额外的辅助电路，目的在于以简单的结构、低廉的成本，实现多路模拟信号采样故障检测，避免因通道间电流不均衡而导致的控制失调现象，降低了安全隐患。
同时可根据采样通道的电阻特性进行调节，留有较大的裕度，可适配不同的的多路模拟采样故障检测情景。
附图说明
图1为传统AFE电池采样芯片多路模拟信号采样故障检测方法的示意图；
图2为本发明电池检测电路的硬件系统结构框图；
图3为本发明偶数采样通道并联电阻的示意图；
图4为本发明奇数采样通道并联电阻的示意图；
图5为本发明全部采样通道并联电阻的示意图；
图6为本发明全部采样通道串联电阻的示意图；
图7为本发明混联电阻的示意图；
图8为本发明的奇数采样通道并联电阻方法故障识别流程；
图9为本发明的采样回路的放大滤波部分示意图。
各附图标记为：1—连接器，2—采样电路，3—处理器。
实施方式
下面结合附图和具体实施方法对此发明作进一步说明。
本发明公开的一种电池组模拟信号采样故障检测方法，基于连接器1、采样电路2和处理器3连接而成的电池检测电路。所述的电池检测电路如图2所示，采样电路2包含N个采样回路，N≥2，每个采样回路均由放大滤波电路和AD采样芯片构成，第一放大滤波电路的正向输入端与连接器1连接引出为第一采样通道，第一放大滤波电路反向输入端和第二放大滤波电路的正向输入端与连接器1连接引出为第二采样通道，…，第N放大滤波电路的反向输入端与连接器1连接引出为第N+1采样通道，相邻两个采样通道之间并联一个内阻为r的被采样电池，从而得到并联的N个采样回路，对应采样回路依次采集电池的电压U1，U2，…，UN，连接器1与放大滤波电路之间的相邻两个采样通道均连接一个采样电阻Rpd，电池采样信号经过采样回路调理后送入处理器3的CPU芯片，在上位机上显示并输出判断结果；在多个采样回路内，仅通过任选其一的方式选择以下步骤改变采样通道的阻抗特性，利用产生故障的电池组内各电池采样值的改变，从而识别故障电池。
方式1，在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间并联一个电阻R1，当N=4时如图4所示，在第一与第二采样通道和第三与第四采样通道之间分别并联电阻R1，检测4个电池，第一与第二采样通道之间的电池正常电压为V1，第二与第三采样通道之间的电池正常电压为V2，第三与第四采样通道之间的电池正常电压为V3，第四与第五采样通道之间的电池正常电压为V4。
方式2，在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间并联一个电阻R2，当N=4时如图3所示，在第二与第三采样通道和第四与第五采样通道之间分别并联电阻R2。
方式3，在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间并联一个电阻R1同时在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间并联一个电阻R2，当N=4时如图5所示，在第一与第二采样通道和第三与第四采样通道之间分别并联电阻R1，同时在第二与第三采样通道和第四与第五采样通道之间分别并联电阻R2。
方式4，在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R1，当N=4时如图6所示，即在所有的采样电阻Rpd上均串联电阻，其中第一与第二采样通道和第三与第四采样通道之间串联的为电阻R1，第二与第三采样通道和第四与第五采样通道之间串联的为电阻R2。
方式5，此外，还可仅在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R2，即第二与第三采样通道和第四与第五采样通道之间的采样电阻Rpd上串联电阻R2。
方式6，或者仅在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R1，即第一与第二采样通道和第三与第四采样通道之间的采样电阻Rpd上串联电阻R1。
方式7，在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R1同时在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间并联一个电阻R2，当N=4时如图7所示，即在第二与第三采样通道和第四与第五采样通道之间分别并联电阻R2，在第一与第二采样通道和第三与第四采样通道之间的采样电阻Rpd上串联电阻R1。
方式8，与图7所示相反，在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R2同时在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间并联一个电阻R1，图省略，具体是在第二与第三采样通道和第四与第五采样通道之间的采样电阻Rpd上串联电阻R1，在第一与第二采样通道和第三与第四采样通道之间分别并联电阻R2。
上述8种测试方式都采用统一的电路板，通过电阻的焊接与否实现区别。
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面令N=4，结合本发明图4所示的奇数采样通道并联电阻方法，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，需要说明的是，本发明中附图是示意图，只考虑4个采样通道和单故障点、双故障点两种情况，对于多路采样通道和多个故障点也同样适用。
在图4中，4个采样回路对应的4个被采样电池的实测电压依次为V1、V2、V3、V4，内阻为r，外接并联电阻统一为R1，采样电阻统一为Rpd。
如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd）×（V1+V2），U2=（Rpd）/（R1//Rpd+Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明U1为故障位置上端的测量电压，U2为故障位置下端的测量电压，U3和U4为非故障位置测量电压，由此得出第二采样通道上存在故障点，即中间单点故障。
如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3）U3=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4；或者U1=（Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明U1为故障位置上端的测量电压，U2为中间两点故障位置的测量电压，U3为故障位置上端的测量电压，U4为非故障位置测量电压，由此得出第二采样通道和第三采样通道上均存在故障点，即中间双点故障。
假设所有电压V1～V4均为3.3V附近，内阻r可忽略为零，采样电阻Rpd=1MΩ，根据故障识别公式选择外接并联电阻R1的阻值大小，外接并联电阻R1的阻值应使U1和U2发生较大改变，比如R1选择100KΩ。
未发生故障时，采样电压的理论值为U1=V1，U2=V2，U3=V3，U4=V4，实测值为U1=3.2018V，U2=3.2335V，U3=3.2773V，U4=3.2214V。
中间单点发生故障后（U1与U2之间第二采样通道上的点为故障点），将数值带入故障识别公式，可以看出第二采样通道和第四采样通道存在故障点，采样理论值为U1=0.0833×（V1+V2），U2=0.9167×（V1+V2），U3=V3，U4=V4。当故障发生在U1与U2之间时，可知U1与U2的采样值会出现显著差异。
首点和尾点故障，识别现象为故障点电压为零，其它正常。
中间两点发生故障后（U1与U2之间的采样通道引出点、U2与U3之间的采样通道引出点为故障点），将数值带入故障识别公式，采样理论值为U1=0.077×（V1+V2+V3），U2=0.846×（V1+V2+V3），U3=0.077×（V1+V2+V3），U4=V4或为U1=0.478×（V1+V2+V3），U2=0.044×（V1+V2+V3），U3=0.478×（V1+V2+V3），U4=V4当故障发生在U1与U2、U2与U3之间时，可知U1等于U3的采样值，并且与U2的采样值会出现显著差异。
采样电压验实测值如下表所示：
实际检测时，按照附图8流程进行故障检测，允许误差可设置（比如0.5V）。检测到故障后，设备报警并提示故障位置。
偶数采样通道并联电阻方法如图3所示，在并联电阻R2后，同时利用自身的采样电阻Rpd，利用故障产生的电池组内各电池采样值的改变，从而识别故障电池。
中间单点故障识别公式为U1=（Rpd）/（R1//Rpd+Rpd）×（V1+V2），U2=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4；公式中U1为故障位置上端的测量电压，U2为故障位置下端的测量电压，U3和U4为非故障位置测量电压。
中间两点故障识别公式为U1=（Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4；或为U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4。公式中U1为故障位置上端的测量电压，U2表示中间两点故障位置的测量电压，U3故障位置上端的测量电压，U4为非故障位置测量电压。
全部采样通道并联电阻方法如图5所示，在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间并联一个电阻R1同时在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间并联一个电阻R2，同时利用自身的采样电阻Rpd，利用故障产生的电池组内各电池采样值的改变，从而识别故障电池。
中间单点故障识别公式为U1=（R1+Rpd）/（R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2），U2=（R2//Rpd）/（R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4；公式中U1为故障位置上端的测量电压，U2为故障位置下端的测量电压，U3和U4为非故障位置测量电压。
中间两点故障识别公式为U1=（R1+Rpd）/（2R1+2Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R2//Rpd）/（2R1+2Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1+Rpd）/（2R1+2Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4；或为U1=（R2//Rpd）/（R2//Rpd+R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1+Rpd）/（R2//Rpd+R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R2//Rpd）/（R2//Rpd+R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3）；U4=V4；公式中U1为故障位置上端的测量电压，U2表示中间两点故障位置的测量电压，U3故障位置上端的测量电压，U4为非故障位置测量电压。
根据故障识别公式选取的外接并联电阻或串联电阻，使U1和U2发生较大改变，便于故障识别。
如图6所示，在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R1，而偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间不做处理，同时利用自身的采样电阻Rpd，中间单点故障识别公式为U1=（R1+Rpd）/（R1+Rpd+Rpd）×（V1+V2），U2=（Rpd）/（R1+Rpd+Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4；公式中U1为故障位置上端的测量电压，U2为故障位置下端的测量电压，U3和U4为非故障位置测量电压。
中间两点故障识别公式为U1=（R1+Rpd）/（2R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（Rpd）/（2R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1+Rpd）/（2R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4；或者U1=（Rpd）/（R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1+Rpd）/（R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（Rpd）/（R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4。公式中U1为故障位置上端的测量电压，U2表示中间两点故障位置的测量电压，U3故障位置上端的测量电压，U4为非故障位置测量电压。
在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R2，奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间不做处理，同时利用自身的采样电阻Rpd，利用故障产生的电池组内各电池采样值的改变，从而识别故障电池：
中间单点故障识别公式为U1=（Rpd）/（R2+Rpd+Rpd）×（V1+V2），U2=（R2+Rpd）/（R2+Rpd+Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4；公式中U1为故障位置上端的测量电压，U2为故障位置下端的测量电压，U3和U4为非故障位置测量电压。
中间两点故障识别公式为U1=（Rpd）/（R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R2+Rpd）/（R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（Rpd）/（R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4；或者U1=（R2+Rpd）/（2R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（Rpd）/（2R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R2+Rpd）/（2R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4；公式中U1为故障位置上端的测量电压，U2表示中间两点故障位置的测量电压，U3故障位置上端的测量电压，U4为非故障位置测量电压。
混联电阻方法如图7所示，在奇数采样通道串联电阻R1，在偶数采样通道并联联电阻R2，同时利用自身的采样电阻Rpd，利用故障产生的电池组内各电池采样值的改变，从而识别故障电池。
中间单点故障识别公式为U1=（R1+Rpd）/（R1+R2+2Rpd）×（V1+V2），U2=（R2+Rpd）/（R1+R2+2Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4；以上公式中U1为故障位置上端的测量电压，U2为故障位置下端的测量电压，U3和U4为非故障位置测量电压。
中间两点故障识别公式为U1=（R1+Rpd）/（2R1+R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R2+Rpd）/（2R1+R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1+Rpd）/（2R1+R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4；或者U1=（R2+Rpd）/（2R2+R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1+Rpd）/（2R2+R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R2+Rpd）/（2R2+R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4；公式中U1为故障位置上端的测量电压，U2表示中间两点故障位置的测量电压，U3故障位置上端的测量电压，U4为非故障位置测量电压。
在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R1同时在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间并联一个电阻R2，同时利用自身的采样电阻Rpd，利用故障产生的电池组内各电池采样值的改变，从而识别故障电池。
中间单点故障识别公式为U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2），U2=（R2//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4；公式中U1为故障位置上端的测量电压，U2为故障位置下端的测量电压，U3和U4为非故障位置测量电压。
中间两点故障识别公式为U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R2//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4；或者U1=（R2//Rpd）/（R2//Rpd+R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1//Rpd）/（R2//Rpd+R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R2//Rpd）/（R2//Rpd+R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4；公式中U1为故障位置上端的测量电压，U2表示中间两点故障位置的测量电压，U3故障位置上端的测量电压，U4为非故障位置测量电压。
S8，在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R2同时在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间并联一个电阻R1不再赘述。
图9所示为采样回路的放大滤波部分示意图。信号经过第一级差分放大器（本电路采用OPA4277，实际应用不局限于此芯片），输出Vout1=（Vin+-Vin-）×（（R13+R14）/（R1+R2+R3+R4+R5+R6）），可通过更改电阻配比来更改放大系数；信号经过第二级差分放大器，输出Vout2=Vout1；信号经过两级放大器调理之后，进入AD芯片处理，送给CPU，最后在上位机上显示，并输出判断结果。
本发明以低廉的成本，实现了多路模拟信号采样线连接状态的检测，准确定位故障，剔除有故障的连接线缆，降低了产品生产测试成本和安全隐患，可以避免采样通道之间电流不均衡现象的出现，提高了产品使用寿命。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种电池组模拟信号采样故障检测方法，基于连接器（1）、采样电路（2）和处理器（3）连接而成的电池检测电路，所述的采样电路（2）包含N个采样回路，N≥2，每个采样回路均由放大滤波电路和AD采样芯片构成，第一放大滤波电路的正向输入端与连接器（1）连接引出为第一采样通道，第一放大滤波电路反向输入端和第二放大滤波电路的正向输入端与连接器（1）连接引出为第二采样通道，…，第N放大滤波电路的反向输入端与连接器（1）连接引出为第N+1采样通道，相邻两个采样通道之间连接被采样电池，依次采集电池的电压U1，U2，…，UN，连接器（1）与放大滤波电路之间的相邻两个采样通道均连接一个采样电阻Rpd，电池采样信号经过采样回路调理后送入处理器（3）；其特征在于，通过任选其一的方式选择以下步骤改变采样通道的阻抗特性，利用产生故障的电池组内各电池采样值的改变，识别故障电池：
S1，在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间并联一个电阻R1；
S2，在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间并联一个电阻R2；
S3，在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间并联一个电阻R1同时在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间并联一个电阻R2；
S4，在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R1；
S5，在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R2；
S6，在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R1同时在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R2；
S7，在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R1同时在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间并联一个电阻R2
S8，在偶数采样通道与相邻的奇数采样通道之间设置一个与采样电阻Rpd串联的电阻R2同时在奇数采样通道与相邻的偶数采样通道之间并联一个电阻R1。
2.根据权利要求1所述的一种电池组模拟信号采样故障检测方法，其特征在于，所述的步骤S1中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd）×（V1+V2），U2=（Rpd）/（R1//Rpd+Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3）U3=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第三采样通道上均存在故障点。
3.根据权利要求1所述的一种电池组模拟信号采样故障检测方法，其特征在于，所述的步骤S2中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（Rpd）/（R1//Rpd+Rpd）×（V1+V2），U2=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（Rpd）/（R1//Rpd+2Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第四采样通道上均存在故障点。
4.根据权利要求1所述的一种电池组模拟信号采样故障检测方法，其特征在于，所述的步骤S3中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1+Rpd）/（R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2），U2=（R2//Rpd）/（R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1+Rpd）/（2R1+2Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R2//Rpd）/（2R1+2Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1+Rpd）/（2R1+2Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（R2//Rpd）/（R2//Rpd+R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1+Rpd）/（R2//Rpd+R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R2//Rpd）/（R2//Rpd+R1+Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第四采样通道上均存在故障点。
5.根据权利要求1所述的一种电池组模拟信号采样故障检测方法，其特征在于，所述的步骤S4中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1+Rpd）/（R1+Rpd+Rpd）×（V1+V2），U2=（Rpd）/（R1+Rpd+Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1+Rpd）/（2R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（Rpd）/（2R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1+Rpd）/（2R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（Rpd）/（R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1+Rpd）/（R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（Rpd）/（R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第四采样通道上均存在故障点。
6.根据权利要求1所述的一种电池组模拟信号采样故障检测方法，其特征在于，所述的步骤S5中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（Rpd）/（R2+Rpd+Rpd）×（V1+V2），U2=（R2+Rpd）/（R2+Rpd+Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（Rpd）/（R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R2+Rpd）/（R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（Rpd）/（R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（R2+Rpd）/（2R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（Rpd）/（2R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R2+Rpd）/（2R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第四采样通道上均存在故障点。
7.根据权利要求1所述的一种电池组模拟信号采样故障检测方法，其特征在于，所述的步骤S6中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1+Rpd）/（R1+R2+2Rpd）×（V1+V2），U2=（R2+Rpd）/（R1+R2+2Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1+Rpd）/（2R1+R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R2+Rpd）/（2R1+R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1+Rpd）/（2R1+R2+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（R2+Rpd）/（2R2+R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1+Rpd）/（2R2+R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R2+Rpd）/（2R2+R1+3Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第四采样通道上均存在故障点。
8.根据权利要求1所述的一种电池组模拟信号采样故障检测方法，其特征在于，所述的步骤S7中如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2），U2=（R2//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2），U3=V3，U4=V4，则表明表明第二采样通道上存在故障点；如果四个被采样电池的电压值满足U1=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R2//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R1//Rpd）/（R1//Rpd+R2//Rpd+R1//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，或者U1=（R2//Rpd）/（R2//Rpd+R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U2=（R1//Rpd）/（R2//Rpd+R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U3=（R2//Rpd）/（R2//Rpd+R1//Rpd+R2//Rpd）×（V1+V2+V3），U4=V4，则表明第二采样通道和第四采样通道上均存在故障点。
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