CN209992650U - 电池线束检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种电池线束检测电路，所述检测电路包括控制模块和采样模块，N节待测电池中的每节电池两端正负线束通过转接板与所述采样模块连接，相邻两节电池共用一端采样线束，控制模块输出控制信号，采样模块根据所述控制信号对待测电池进行电压采样所述控制模块接收采样得到的电池电压，以用于判断待测电池线束连接是否完好。本实用新型可以检测电池线束是否有接错接反等故障。

Description

电池线束检测电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子领域，特别涉及一种电池线束检测电路。

背景技术

当今社会，随着工业发展和社会需求的增加，环境污染、能源短缺等问题日益突出，而电池由于其绿色无污染、电压高、容量大、体积小、质量轻、工作温度范围宽、循环性能优越等特点，已被广泛应用在各个领域，尤其是电动车辆和储能。

由于电池线束可能会出现因短路、断路、接触不良、接反的情况造成线束故障的问题，不仅不易被及时发现，电池系统的相关部分也可能处于失控，还会引发BMS的误操作，影响产品使用，甚至造成安全隐患。为了保证电池的安全，在电池安装之前会进行线束检测来确认线束是否出现故障。但人工检测较为繁琐，需要消耗人力与时间而且还可能会出现误测、漏测的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可检测多路电池线束的电池线束检测电路，用于解决现有技术存在的人工检测较为繁琐、出现误测、漏测的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电池线束检测电路，包括控制模块和采样模块，N节待测电池中的每节电池两端正负线束通过转接板与所述采样模块连接，相邻两节电池共用一端采样线束，控制模块输出控制信号，采样模块根据所述控制信号对待测电池进行电压采样，所述控制模块接收采样得到的电池电压，以用于判断待测电池线束连接是否正常。

可选的，所述采样模块根据所述控制信号对待测电池进行温度采样以及霍尔采样，所述控制模块接收采样得到的电池温度，以用于判断待测电池线束连接是否正常；所述控制模块接收采样得到的霍尔电压和霍尔电流，以判断所述检测电路是否正常。

可选的，若m-1和m+1节电池的采样电压异常，则第m根(1<m<N+1)线束出现短路或者断路情况。

可选的，若第1节和第a-1节电池的采样电压出现异常，测得的第a节电池的电压是前a节电池的总电压，则第1或第N+1根和第3、5、......、a根线束接反，其中a为奇数，a<N+1。

可选的，若第1、3、4、……、b-1、b节电池的采样电压出现异常，则第1或第N+1根和第2、4、......、b根线束接反，其中，b为偶数，b<13。

可选的，若第c-1和第d节电池采样电压异常，c、d相邻且c<d，则第c(1<c<N+1)根线束和第d(1<d<N+1)根线束接反；若第c-1节、第c节、第d-1节采样电压均出现异常，c、d不相邻，c、d均为奇数或均为偶数，则第c(1<c<N+1)根线束和第d(1<d<N+1)根线束接反，第d节测得的采样电压是从第c节到第d节电压的总和；若第c-1，c，d-1，d节电池采样电压均发生异常，c、d一奇一偶，则第c(1<c<N+1)根线束和第d(1<d<N+1)根线束接反。

可选的，所述检测电路还包括显示屏，所述控制模块将采样得到的电池电压、电池温度、霍尔电压、霍尔电流处理之后通过串行外设接口传给所述显示屏，所述显示屏上显示电池电压、电池温度、霍尔电压和霍尔电流；若电池电压或电池温度与相应标准值的差值达到相应阈值，则显示屏上显示表征电池线束连接异常的信号；若霍尔电压或霍尔电流与相应标准值的差值达到相应阈值，则显示屏上显示表征检测电路异常的信号。

可选的，所述检测电路包括电源供电模块，所述电源供电模块给所述控制模块和采样模块供电。

可选的，所述采样模块包括电池电压采样电路、电池温度采样电路、霍尔电压采样电路和霍尔电流采样电路，控制模块通过控制译码器和光耦继电器来控制电池电压采样电路以采样电池电压；此外，控制模块通过控制电子开关和光耦继电器来控制电池温度采样电路以采样电池温度；此外，控制模块控制译码器和光耦继电器来控制霍尔电压采样电路和霍尔电流采样电路以采样霍尔电压和霍尔电流。

可选的，所述采样模块还包括模数转换器，所述模数转换器将采样得到的电池电压、电池温度、霍尔电压和霍尔电流模拟量转成数字量传送给所述控制模块。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：N节待测电池中的每节电池两端正负线束通过转接板与所述采样模块连接，相邻两节电池共用一端采样线束，通电后，对待测电池分别进行电压采样、温度采样和电流采样，以用于判断待测电池线束连接是否完好。本实用新型能够快速、准确的对多种形状和类型的电池线束进行检测，并实时显示，清晰直观，误操作率低。

附图说明

图1为本实用新型电池线束检测原理图；

图2为本实用新型用于电池线束检测的采样模块原理图；

图3为本实用新型分流器原理图；

图4为本实用新型通讯模块原理图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图1示意了本实用新型电池线束检测电路原理图，包括控制模块、采样模块和显示屏，待测电池的线束通过转接板与所述检测电路连接，采样模块连接单体电池两端正负线束，分别采样电池两端的正负电压即得到待测电池组中1节单体电池的采样电压，若电池组有N节单体电池则线束就有N+1根。采样模块同时采样电池温度。当线束出现短路、断路、接触不良、接反等状况时，对应的会影响相应单体电池采样电路对电压的采样，即采样得到的电池电压和电池温度出现异常，并显示在显示屏上。控制模块将采样得到的电池电压和电池温度处理之后通过SPI传给显示屏，显示屏上会显示采得的每一路的电压和温度。若与标准电压和温度相比误差在一定阈值之类，显示屏会显示pass，表示被测电池的线束连接完好没有问题，若显示屏出现error则表明被测电池的线束出现反接，接触不良等异常现象。

若显示屏上显示第1节和第N+1节电池的采样电压出现异常，则第1或者第N+1根线束出现上述故障问题；若显示屏上显示m-1和m+1节电池的采样电压均出现异常，则第m根(1<m<N+1)线束出现短路或者断路情况。

线束出现接反的情况，电压采样电路每一路采样均有两个采样端，分别采样电池两端正、负电压，并且相邻两节电池会共用一端正(负)采样线，因此线束连接采样电路从第1根到第N+1根连接方式分别是正—负—正—负……，所以当第1根和第2根线束接反，则第1节电池和第2节电池的采样电压均会出现异常，其余采样正常；当第1根和第3根线束接反，则第1和第2节电池电压采样均异常，第3节电池采样的电压是前3节电压的总和；当第1根和第4根接反，则第1、3、4节电池电压采样异常(第2节采样正常)……；因此，若第1节和第a-1节电池的采样电压出现异常，第a节电池测得的是前a节电池的总电压，则第1或第N+1根和第3、5、……、a(a为奇数，a<N+1)根线束接反；若第1、3、4、……、b-1、b节电池采样电压出现异常，则第1或第N+1根和第2、4、……、b(b为偶数，b<N+1)根线束接反。若第c-1和第d节电池采样电压异常，c、d相邻且c<d，则第c(1<c<N+1)根和第d(1<c<N+1)根线束接反；若第c-1节、第c节、第d-1节采样电压均出现异常，c、d不相邻，c、d均为奇数或均为偶数，则第c(1<c<N+1)根和第d(1<c<N+1)根线束接反，第d节测得的采样电压是从第c节到第d节电压的总和；若第c-1，c，d-1，d节电池采样电压均会发生异常，c、d一奇一偶，则第c(1<c<N+1)根和第d(1<c<N+1)根线束接反。上述故障均可以单独或同时发生。

图2示意了本实用新型用于电池线束检测电路的采样模块原理图，电池线束检测电路还包括控制模块、电源供电模块和显示屏，电源供电模块含有电源整流桥电路，电磁兼容性(EMC)保护电路，电源处理电路，电源处理电路包括外部转5V电路，5V转3.3V电路,5V转+-15V电路。外部电源加滤波和保护可直接接入LM5161转换器输入端转成5V来提供电源，5V接SPX3819转化器转成3.3V，5V接TPS65131转换器转成+-15V来供电。整流桥电路的功能是稳定电路；电磁兼容性(EMC)保护电路是为了屏蔽干扰，保护电路的稳定性。由于各个模块输入电压不尽相同，所以电压处理部分根据各模块输入电压来供电。提供外部电源接口，考虑实际电池提供的电压范围是+64V～-64V。控制模块(MCU)：利用SPX3819转换器提供3.3V电源。采用STM32微控制器，MCU提供复位电路，下载和串口电路，和EEPROM存储器。其中采样模块包括电池电压采样电路、电池温度采样电路、霍尔电压采样电路和霍尔电流采样电路、模数转换器(ADC)、3-8译码器、电子开关CD4051B和光耦继电器。电池电压采样电路：电源供电模块供电后，MCU通过控制3-8译码器和光耦继电器来控制电池电压采样电路，控制采用16路光耦继电器，利用3-8译码器进行切换,共用1路ADC,进行查分采样，考虑到最大可能的反接电压，因此输入电压范围在-64V～+64V，利用运放使其转换为0-3V的AD采样电压,电源供电为±15V电压。电池温度采样电路：MCU控制电子开关CD4051B和光耦继电器来切换采样电路，采样电路共16路，温度采样电路连接AD，ADC连接MCU，将采样到的温度数据传给显示屏。温度采样采用10K电阻分压进行采样。霍尔电压采样电路、霍尔电流采样电路：电源供电模块供电后，MCU控制3-8译码器和光耦继电器来切换霍尔传感器采样电路，霍尔传感器采样电路分为电压采样和电流采样两路，电压采样电路连接的是电压输出型霍尔传感器，电流采样电路连接的是电流输出型霍尔传感器。霍尔采样电路再连接ADC、MCU模块将模块中采样的电压、电流值通过SPI传给显示屏。因为电路中有霍尔传感器，霍尔电压采样和霍尔电流采样是采样霍尔传感器电压、电流与标准值进行比较，以检测电路是否有问题。

图3示意了本实用新型分流器检测模块原理图，MCU连接待测小电阻再连接光耦继电器，分流器，分流器可采用INA226型号。分流器用于采样小电阻的电压和电流，可以通过电压值和电流值来计算出待测电阻的阻值，测得的阻值也可以通过显示屏来显示出来，并且待测小电阻可以外接。被测电阻的阻值要足够小。

图4示意了本实用新型通讯模块原理图，通讯模块包括485通讯接口和CAN总线接口，MCU连接MAX3485收发器再连接485接口；MCU连接TJA105收发器再与CAN总线接口相连。两者均可与PC端连接，主要功能是与PC通讯并由PC发生命令控制MCU并可以在不用改变内部电路的情况下进行程序升级。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中1个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另1个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池线束检测电路，其特征在于：包括控制模块和采样模块，N节待测电池中的每节电池两端正负线束通过转接板与所述采样模块连接，相邻两节电池共用一端采样线束，控制模块输出控制信号，采样模块根据所述控制信号对待测电池进行电压采样，所述控制模块接收采样得到的电池电压，以用于判断待测电池线束连接是否正常。

2.根据权利要求1所述的电池线束检测电路，其特征在于：所述采样模块根据所述控制信号对待测电池进行温度采样以及霍尔采样，所述控制模块接收采样得到的电池温度，以用于判断待测电池线束连接是否正常；所述控制模块接收采样得到的霍尔电压和霍尔电流，以判断所述检测电路是否正常。

3.根据权利要求1所述的电池线束检测电路，其特征在于：若m-1和m+1节电池的采样电压异常，则第m根线束出现短路或者断路情况，1<m<N+1。

4.根据权利要求1所述的电池线束检测电路，其特征在于：若第1节和第a-1节电池的采样电压出现异常，测得的第a节电池的电压是前a节电池的总电压，则第1或第N+1根和第3、5、......、a根线束接反，其中a为奇数，a<N+1。

5.根据权利要求1所述的电池线束检测电路，其特征在于：若第1、3、4、……、b-1、b节电池的采样电压出现异常，则第1或第N+1根和第2、4、......、b根线束接反，其中，b为偶数，b<N+1。

6.根据权利要求1所述的电池线束检测电路，其特征在于：若第c-1和第d节电池采样电压异常，c、d相邻且c<d，则第c根线束和第d根线束接反；若第c-1节、第c节、第d-1节采样电压均出现异常，c、d不相邻，c、d均为奇数或均为偶数，则第c根线束和第d根线束接反，第d节测得的采样电压是从第c节到第d节电压的总和；若第c-1，c，d-1，d节电池采样电压均发生异常，c、d一奇一偶，则第c根线束和第d根线束接反，1<c<N+1，1<d<N+1。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的电池线束检测电路，其特征在于：所述检测电路还包括显示屏，所述控制模块将采样得到的电池电压、电池温度、霍尔电压、霍尔电流处理之后通过串行外设接口传给所述显示屏，所述显示屏上显示电池电压、电池温度、霍尔电压和霍尔电流；若电池电压或电池温度与相应标准值的差值达到相应阈值，则显示屏上显示表征电池线束连接异常的信号；若霍尔电压或霍尔电流与相应标准值的差值达到相应阈值，则显示屏上显示表征检测电路异常的信号。

8.根据权利要求7所述的电池线束检测电路，其特征在于：所述检测电路包括电源供电模块，所述电源供电模块给所述控制模块和采样模块供电。

9.根据权利要求7所述的电池线束检测电路，其特征在于：所述采样模块包括电池电压采样电路、电池温度采样电路、霍尔电压采样电路和霍尔电流采样电路，控制模块通过控制译码器和光耦继电器来控制电池电压采样电路以采样电池电压；此外，控制模块通过控制电子开关和光耦继电器来控制电池温度采样电路以采样电池温度；此外，控制模块控制译码器和光耦继电器来控制霍尔电压采样电路和霍尔电流采样电路以采样霍尔电压和霍尔电流。

10.根据权利要求7所述的电池线束检测电路，其特征在于：所述采样模块还包括模数转换器，所述模数转换器将采样得到的电池电压、电池温度、霍尔电压和霍尔电流模拟量转成数字量传送给所述控制模块。

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