CN204679600U - 一种电池包高压继电器粘合故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车控制技术领域，提供了一种电池包高压继电器粘合故障诊断系统，包括：用于检测第一电压、第二电压、第三电压与第四电压的检测模块，用于诊断预充继电器、总正继电器和总负继电器粘合与否的诊断模块，以及控制所述诊断模块工作的控制模块；所述检测模块与所述诊断模块连接。本实用新型的目的是提供一种电池包高压继电器粘合故障诊断系统，通过增加检测模块和诊断模块，能够在高压上电过程之前即发现各继电器是否出现粘合故障，能够保证整车高压系统正常供电，提高供电系统的可靠性。

Description

一种电池包高压继电器粘合故障诊断系统

技术领域

本实用新型属于汽车控制技术领域，具体涉及一种电池包高压继电器粘合故障诊断系统。

背景技术

电池包是电动汽车的一个核心零部件，如图1所示为电池包架构，在电池包中，分布了三个高压继电器，分别为主正继电器KA2、主负继电器KA3、预充继电器KA1，主负继电器KA3的一端通过总负保险丝105连接于电池单体的总负极，另一端连接于整车高压负载101的负极；总正继电器KA2的一端、预充继电器KA1的一端通过总正保险丝106连接于电池单体的总正极，总正继电器KA2的另一端、预充继电器KA1的另一端连接于整车高压负载101的正极；电池单体通过单体电压采集线107与电池管理系统108连接；在实际车辆电器系统中，主正继电器KA2、主负继电器KA3、预充继电器KA1通过整车控制器发送总正继电器使能控制103、总负继电器使能控制102、预充继电器使能控制104信号实现控制。

现有的电池包架构的整车高压负载101能够检测其端电压，当电池包进入高压上电操作时，总负继电器KA3未闭合之前，若高压负载检测到端电压为高压，则说明总负继电器KA3粘合，上报故障；若未检测到高压，则闭合总负继电器KA3，若此时端电压为高电压，则说明预充继电器KA1或者总正继电器KA2粘合，上报故障；若此时端电压不为高压，则闭合预充继电器KA1，若端电压不大于电池包总电压的90％，预充过程失败；若端电压大于电池包总电压的90％，闭合总正继电器KA2，断开预充继电器KA1，上高压成功。

现有技术的电池包各继电器粘合诊断是基于高压上电的过程进行的，而在整车执行控制过程中，若高压继电器出现粘合故障时，将会造成电池包的继电器无法受控，整车的高压系统供电控制异常，导致整车电路系统紊乱，严重影响客户使用；且当继电器出现了粘合故障时，维修人员对车辆的电池包进行维修的过程中，极有可造成维修人员的安全事故。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电池包高压继电器粘合故障诊断系统，能够保证整车高压系统正常供电，提高供电系统的可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电池包高压继电器粘合故障诊断系统，包括：用于检测第一电压、第二电压、第三电压与第四电压的检测模块，用于诊断预充继电器、总正继电器和总负继电器粘合与否的诊断模块，以及控制所述诊断模块工作的控制模块；所述检测模块与所述诊断模块连接；

其中，所述第一电压为总负保险丝远离电池包总负极的一端的电压，所述第二电压为所述总负继电器远离所述总负保险丝的一端的电压，所述第三电压为所述预充继电器远离总正保险丝的一端与所述总正继电器远离所述总正保险丝的一端的公共电压，所述第四电压为所述总正保险丝远离电池包总正极的一端的电压。

优选地，所述检测模块包括模数转换器，所述模数转换器的模拟输入端分别连接于总负保险丝远离电池包总负极的一端、所述总负继电器远离所述总负保险丝的一端、所述预充继电器远离总正保险丝的一端与所述总正继电器远离所述总正保险丝的一端的公共端、所述总正保险丝远离电池包总正极的一端；所述模数转换器的输出端连接于所述诊断模块。

优选地，所述检测模块还包括第一高低压隔离器，所述模数转换器的电源引脚与所述第一高低压隔离器的高压端连接。

优选地，所述模数转换器与所述诊断模块之间还连接有第二高低压隔离器，所述第二高低压隔离器的低压端与所述诊断模块连接，高压端与所述模数转换器连接。

优选地，所述控制模块与所述诊断模块集成为电源管理系统。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过增加检测模块和诊断模块，能够在高压上电过程之前即发现各继电器是否出现粘合故障，及时对粘合故障进行诊断和处理，保证整车高压系统正常供电，提高供电系统的可靠性；同时，及早发现粘合故障，阻止高压上电，能够保证维修人员的人身安全。

附图说明

图1是现有技术电池包架构的示意图；

图2是本实用新型所提供的电池包高压继电器粘合故障诊断方法一种具体实施方式的流程图；

图3是本实用新型所提供的电池包高压继电器粘合故障诊断方法另一种具体实施方式的流程图；

图4是本实用新型所提供的电池包高压继电器粘合故障诊断系统一种具体实施方式的系统图；

图5是本实用新型所提供的电池包高压继电器粘合故障诊断系统一种具体实施方式第一电压、第二电压、第三电压和第四电压的检测电路图；

图6是本实用新型所提供的电池包高压继电器粘合故障诊断系统一种具体实施方式电源隔离芯片的示意图。

附图标记：

在图1中：

101、整车高压负载，102、总负继电器使能控制，103、总正继电器使能控制，104、预充继电器使能控制，105、总负保险丝，106、总正保险丝，107、单体电压采集线，108、电池管理系统，KA1、预充继电器，KA2、总正继电器，KA3、总负继电器；

在图2-图6中：

201、整车高压负载，202、总负继电器使能控制，203、总正继电器使能控制，204、预充继电器使能控制，205、总负保险丝，206、总正保险丝，207、单体电压采集线，208、电池管理系统，HV1、第一电压，HV2、第二电压，HV3、第三电压，HV4、第四电压，KA1、预充继电器，KA2、总正继电器，KA3、总负继电器，GND、地，R、预充电阻，B-、电池包总负极，UB1、模数转换芯片，U1、第一高低压隔离芯片，U2、第二高低压隔离芯片。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参考图2-图6，在一种具体实施方式中，本实用新型提供一种电池包高压继电器粘合故障诊断系统，包括：用于检测第一电压HV1、第二电压HV2、第三电压HV3与第四电压HV4的检测模块，用于诊断预充继电器KA1、总正继电器KA2和总负继电器KA3粘合与否的诊断模块，以及控制诊断模块工作的控制模块；检测模块与诊断模块连接，控制模块根据整车控制器的信息控制诊断模块工作；其中，第一电压HV1为总负保险丝205远离电池包总负极B-的一端的电压，第二电压HV2为总负继电器KA3远离总负保险丝205的一端的电压，第三电压HV3为预充继电器KA1远离总正保险丝206的一端与总正继电器KA2远离总正保险丝206的一端的公共电压，第四电压HV4为总正保险丝206远离电池包总正极的一端的电压。

上述实施例通过增加检测模块和诊断模块，能够在高压上电过程之前即发现各继电器是否出现粘合故障，及时对粘合故障进行诊断和处理，保证整车高压系统正常供电，提高供电系统的可靠性；同时，及早发现粘合故障，阻止高压上电，能够保证维修人员和操作人员的人身安全。

具体地，如图3所示为本实用新型电池包高压继电器粘合故障诊断系统的系统图，在电池包中，分布了三个高压继电器，分别为主正继电器KA2、主负继电器KA3、预充继电器KA1，主负继电器KA3的一端通过总负保险丝205连接于电池单体的总负极B-，另一端连接于整车高压负载201的负极；总正继电器KA2的一端、预充继电器KA1的一端通过总正保险丝206连接于电池单体的总正极，总正继电器KA2的另一端、预充继电器KA1的另一端连接于整车高压负载201的正极，且预充继电器KA1回路串联有预充电阻R；电池单体通过单体电压采集线207与电池管理系统208连接；在实际车辆电器系统中，主正继电器KA2、主负继电器KA3、预充继电器KA1通过整车控制器发送总正继电器使能控制203、总负继电器使能控制202、预充继电器使能控制204信号实现控制。

检测模块包括模数转换器，模数转换器的模拟输入端分别连接于总负保险丝205远离电池包总负极B-的一端、总负继电器KA3远离总负保险丝205的一端、预充继电器KA1远离总正保险丝206的一端与总正继电器KA2远离总正保险丝206的一端的公共端、总正保险丝206远离电池包总正极的一端；模数转换器的输出端连接于诊断模块。通过模数转换器将电压的模拟信号转为数字信号，能够便于整个电池包高压继电器粘合故障诊断系统的控制。

检测模块还包括第一高低压隔离器，模数转换器的电源引脚与第一高低压隔离器的高压端连接。通过第一高低压隔离器能够，能够降低信号传输中的噪声干扰，提高数据信息的质量。

模数转换器与诊断模块之间还连接有第二高低压隔离器，第二高低压隔离器的低压端与诊断模块连接，高压端与模数转换器连接。通过第二高低压隔离器能够降低信号传输中的噪声干扰，提高数据信息的质量，同时保护诊断模块。

具体地，模数转换器可以选用市面常用的模数转换芯片UB1，如ADC1115，第一高低压隔离器可以选用常用的第一高低压隔离芯片U1，第二高低压隔离器可以选用常用的第一高低压隔离芯片U2。其中，模数转换芯片UB1的第一模拟输入端AN0连接于总负保险丝205远离电池包总负极B-的一端，第二模拟输入端AN1连接于总负继电器KA3远离总负保险丝205的一端，第三模拟输入端AN2连接于预充继电器KA1远离总正保险丝206的一端与总正继电器KA2远离总正保险丝206的一端的公共端，第四模拟输入端AN3连接于总正保险丝206远离电池包总正极的一端；其电源端VDD通过第一高低压隔离器U1输入5V_HV；片选端口ADDR与电池包总负极B-连接，以保证低电平有效；数字输出引脚ALERT/RDY与高压5V_HV连接，表示输入的差分信号未超过设定的阀值；数字输出端SDA通过IIC通讯与第二高低压隔离芯片U2的数字输入端SDA2连接；时钟信号端SCL与第二高低压隔离芯片U2的时钟输入端SCL2连接；地GND与电池包总负极B-连接。第二高低压隔离芯片U2的高压电源端VDD2与高压5V_HV连接，通过第二高低压隔离芯片U2处理转换为低压电源端VDD1的低压5V_LS；输入地GND2与电池包总负极B-连接；输出地GND1与地连接；数字输出端SDA1与诊断模块的数字输入端连接；时钟输出端SCL1与诊断模块的时钟输入端连接。第一高低压隔离芯片U1的正极输入端VIN+与低压5V_LS连接，通过第一高低压隔离芯片U1转换，由正极输出端Vout+输出高压5V_HV；负极输入端VIN-与地连接，且与正极输入端VIN+之间连接有电容；负极输出端Vout-与电池包总负极B-连接，且与正极输出端Vout+之间连接有电容。

检测模块也可以仅为分别设置于总负保险丝205远离电池包总负极B-的一端、总负继电器KA3远离总负保险丝205的一端、预充继电器KA1远离总正保险丝206的一端与总正继电器KA2远离总正保险丝206的一端的公共端、总正保险丝206远离电池包总正极的一端的电压传感器，由电压传感器直接检测第一电压HV1、第二电压HV2、第三电压HV3、第四电压HV4。

诊断模块与控制模块集成为电源管理系统。该结构能够减少整个电池包高压继电器粘合故障诊断系统的模块，使系统更简洁，便于流程设计。

本实用新型还提供电池包高压继电器粘合故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤S1：在预充继电器、总正继电器和总负继电器闭合之前，进入高压继电器粘合诊断流程；

步骤S2：禁止预充继电器KA1、总正继电器KA2和总负继电器KA3任何一者闭合；

步骤S3：检测第三电压HV3与第一电压HV1，并比较第三电压HV3与第一电压HV1的差值是否大于第二预设值；

步骤S4：若第三电压HV3与第一电压HV1的差值不大于第二预设值，检测第四电压HV4与第二电压HV2，并比较第四电压HV4与第二电压HV2的差值是否大于第三预设值；

步骤S5：若第四电压HV4与第二电压HV2的差值不大于第三预设值HV3，则确定预充继电器KA1、总正继电器KA2和总负继电器KA3均无粘合故障；

步骤S6：高压继电器粘合诊断结束；

其中，第一电压HV1为总负保险丝205远离电池包总负极B-的一端的电压，第二电压HV2为总负继电器KA3远离总负保险丝205的一端的电压，第三电压HV3为预充继电器KA1远离总正保险丝206的一端与总正继电器KA2远离总正保险丝206的一端的公共电压，第四电压HV4为总正保险丝206远离电池包总正极的一端的电压。

上述实施例通过在预充继电器KA1、总正继电器KA2和总负继电器KA3闭合之前进行各继电器是否粘合的诊断，在高压上电过程之前即发现各继电器是否出现粘合故障，及时对粘合故障进行诊断和处理，保证整车高压系统正常供电，提高供电系统的可靠性；同时，及早发现粘合故障，阻止高压上电，能够保证维修人员的人身安全。

优选地，步骤S2与步骤S3之间还包括：

步骤S21：检测第三电压HV3与第二电压HV2，并比较第三电压HV3与第二电压HV2的差值是否大于第一预设值；

步骤S22：若第三电压HV3与第二电压HV2的差值不大于第一预设值，执行步骤S3；

步骤S221：若第三电压HV3与第二电压HV2的差值大于第一预设值，则确定总负继电器KA3粘合，总正继电器KA2或者预充继电器KA1粘合，发出继电器粘合故障信号，并执行步骤S6。

上述实施例通过先判断整车高压负载201的端电压，若其大于第一预设值，则直接转入步骤S6，省去中间步骤S3-步骤S5，能够节约运行时间，提高诊断效率。

步骤S221还可以包括若第三电压HV3与第二电压HV2的差值大于第一预设值，发出报警信号。以提醒操作人员出现故障。

步骤S4还包括：

步骤S41：若第三电压HV3与第一电压HV1的差值大于第二预设值，则确定总正继电器KA2或者预充继电器KA1粘合，发出正极继电器粘合故障信号，并执行步骤S6。

该步骤当第三电压HV3与第一电压HV1的差值大于第二预设值时，发出故障信号，禁止高压上电，提高系统的可靠性，且保证维修人员或者操作人员的安全。

步骤S41还包括：

若第三电压HV3与第一电压HV1的差值大于第二预设值，可以发出报警信号。以提醒操作人员出现故障。

步骤S5还包括：

步骤S51：若第四电压HV4与第二电压HV2的差值大于第三预设值，则确定总负继电器KA3粘合，发出总负继电器粘合故障信号，并执行步骤S6。

该步骤当第四电压HV4与第二电压HV2的差值大于第三预设值时，发出故障信号，禁止高压上电，进一步提高系统的可靠性，且保证维修人员或者操作人员的安全。

步骤S51还包括若第四电压HV4与第二电压HV2的差值大于第三预设值，发出报警信号。以提醒操作人员出现故障。

上述报警信号可以通过蜂鸣器或者喇叭发出报警声，也可以通过报警灯提示故障。

第一预设值、第二预设值、第三预设值三者可以相等，也可以仅其中两者相等，或者三者互不相等，优选三者相等，通常为电池包总电压的百分之九十，以提高整个检测系统的可靠性。

上述电池包高压继电器粘合故障诊断方法可以基于上述电池包高压继电器粘合故障诊断系统实现，即控制模块根据整车控制器控制诊断模块工作；检测模块用于检测第一电压HV1、第二电压HV2、第三电压HV3、第四电压HV4，并将信息传送给诊断模块；诊断模块比较各电压之间的差值是否大于第一预设值或者第二预设值或者第三预设值、并发送故障信号，完成整个诊断过程。

虽然本实用新型是结合以上实施例进行描述的，但本实用新型并不限定于上述实施例，而只受权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本实用新型的实质构思和范围。

Claims (5)

1.一种电池包高压继电器粘合故障诊断系统，其特征在于，包括：用于检测第一电压、第二电压、第三电压与第四电压的检测模块，用于诊断预充继电器、总正继电器和总负继电器粘合与否的诊断模块，以及控制所述诊断模块工作的控制模块；所述检测模块与所述诊断模块连接；

其中，所述第一电压为总负保险丝远离电池包总负极的一端的电压，所述第二电压为所述总负继电器远离所述总负保险丝的一端的电压，所述第三电压为所述预充继电器远离总正保险丝的一端与所述总正继电器远离所述总正保险丝的一端的公共电压，所述第四电压为所述总正保险丝远离电池包总正极的一端的电压。

2.根据权利要求1所述的电池包高压继电器粘合故障诊断系统，其特征在于，所述检测模块包括模数转换器，所述模数转换器的模拟输入端分别连接于总负保险丝远离电池包总负极的一端、所述总负继电器远离所述总负保险丝的一端、所述预充继电器远离总正保险丝的一端与所述总正继电器远离所述总正保险丝的一端的公共端、所述总正保险丝远离电池包总正极的一端；所述模数转换器的输出端连接于所述诊断模块。

3.根据权利要求2所述的电池包高压继电器粘合故障诊断系统，其特征在于，所述检测模块还包括第一高低压隔离器，所述模数转换器的电源引脚与所述第一高低压隔离器的高压端连接。

4.根据权利要求2所述的电池包高压继电器粘合故障诊断系统，其特征在于，所述模数转换器与所述诊断模块之间还连接有第二高低压隔离器，所述第二高低压隔离器的低压端与所述诊断模块连接，高压端与所述模数转换器连接。

5.根据权利要求1所述的电池包高压继电器粘合故障诊断系统，其特征在于，所述控制模块与所述诊断模块集成为电源管理系统。