CN111381120A - 应用在高压零部件的光电感应检测方法及电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车领域，具体涉及一种应用在高压零部件的光电感应检测方法及电路，该方法及电路在高压零部件处设置基准光源，将接收的基准光源的光源信号转换为电信号，对电信号进行检测判断基准光源的光源信号是否发生变化并生成检测信号，根据检测信号确认高压零部件是否出现异常，检测可靠性高，可准确检测到烟雾、拉弧或者着火等故障现象，电路原理简单，器件少，成本低，相比于机械装置，该电路体积小，方便产品内部电路布置。

Description

应用在高压零部件的光电感应检测方法及电路

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，具体而言，涉及一种应用在高压零部件的光电感应检测方法及电路。

背景技术

随着电动汽车的不断发展，电动汽车及其零部件安全性要求越来越高。电动汽车高压零部件一般包含功率半导体、电感、变压器、电容、铜排、导线等功率器件，当这些功率器件失效时，可能会有器件开路、短路，严重时甚至有绝缘失效、起火等安全事故，当出现这些故障时，产品应停止工作并保证不带电，防止人员触电或出现其它安全事故。

针对以上问题，现有技术的设计思路一般有以下两种：

1.采用过温、过压、过流保护等措施，当出现以上情况时停止产品工作；

2.采用烟雾感应器，当产品失效后出现起火、自燃等严重后果前，一般会先有烟雾，当烟雾感应器检测到烟雾时，启动产品内部灭火装置灭火，或者将信号给到产品主控芯片，通过主控芯片停止产品工作，并将故障信息通知整车控制***或者直接发出告警信号通知驾驶人员。

针对方案1，过温、过压、过流等保护措施虽然能在产品特性出现异常时关断产品进行保护，但对于渐变性的器件老化或失效并不能有效识别。比如一些电线老化、绝缘皮破损等问题，可能电线已经冒烟、局部拉弧甚至起火，但过温、过压、过流等电路并不一定能有效识别。

针对方案2，烟雾传感装置从原理上可以及时检测到烟雾并发出信号给主控芯片，让产品停止工作，但仍有以下缺点：

1.烟雾传感装置一般体积较大且比较昂贵，电动汽车产品一般追求高功率密度，通常很难有足够位置放置烟雾传感装置；

2.烟雾传感装置一般为独立的模块，其检测到烟雾后的动作一般是通过蜂鸣器告警提示，但对于电动汽车高压零部件来说，更重要的是识别到故障后及时停止工作，断开高压，防止故障进一步扩大。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种检测安全性高的应用在高压零部件的光电感应检测方法及电路。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明一方面，提供了一种应用在高压零部件的光电感应检测方法，包括以下步骤：

S10:在高压零部件处设置基准光源，接收基准光源的光源信号，将光源信号转换为电信号；

S20:对电信号进行检测判断基准光源的光源信号是否发生变化并生成检测信号，根据检测信号确认高压零部件是否出现异常。

进一步地，该方法在步骤S20之后还包括步骤：

S25：发出指令停止高压零部件工作。

进一步地，该方法在步骤S10与S20之间还包括步骤：

S15：对电信号进行预处理。

进一步地，步骤S15包括：

对电信号进行限流分压处理及滤波处理。

根据本发明另一方面，提供了一种应用在高压零部件的光电感应检测电路，包括：光电感应器U1、主控芯片；其中：

光电感应器U1用于接收基准光源的光源信号，将光源信号转换为电信号；

主控芯片用于对电信号进行检测判断基准光源的光源信号是否发生变化并生成检测信号，根据检测信号确认高压零部件是否出现异常。

进一步地，光电感应检测电路还包括：依次连接在光电感应器U1、主控芯片之间的输出信号分压电路、输出信号滤波电路、RC滤波电路，连接在光电感应器U1、主控芯片之间的基准光源电路。

进一步地，输出信号分压电路包括电阻R1和R3，输出信号滤波电路包括电容C2，RC滤波电路包括电阻R2和电容C3，基准光源电路包括发光二极管LED1和电阻R4,其中：

光电感应器U1的Vdd端接VCC和电阻R4、Vss端接地、OUT端连电阻R1；电阻R1另一端连电阻R3、电容C2、电阻R2，电阻R2另一端连电容C3、连主控芯片，电阻R3、电容C2、电容C3另一端接地后连主控芯片；发光二极管LED1连接在电阻R4和光电感应器U1之间并由光电感应器U1对其提供基准光源并进行开关控制。

进一步地，光电感应检测电路还包括连接在VCC和接地端之间、与光电感应器U1并联的芯片输入滤波电路。

进一步地，芯片输入滤波电路包括电容C1。

进一步地，光电感应器U1为MLX75305芯片。

本发明的应用在高压零部件的光电感应检测方法及电路，将接收的基准光源的光源信号转换为电信号，对电信号进行检测判断基准光源的光源信号是否发生变化并生成检测信号，根据检测信号确认高压零部件是否出现异常，检测可靠性高，可准确检测到烟雾、拉弧或者着火等故障现象，电路原理简单，器件少，成本低，相比于机械装置，该电路体积小，方便产品内部电路布置。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明应用在高压零部件的光电感应检测方法的流程图；

图2是本发明应用在高压零部件的光电感应检测方法的优选流程图；

图3是本发明应用在高压零部件的光电感应检测电路的电路图；

图4是本发明应用在高压零部件的光电感应检测电路的具体电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

根据本发明的一实施例，提供了一种应用在高压零部件的光电感应检测方法，该高压零部件为电动汽车上的高压零部件，也可以为其他任何产品上的高压零部件，参见图1，该光电感应检测方法包括以下步骤：

S10:在高压零部件处设置基准光源，接收基准光源的光源信号，将光源信号转换为电信号；由模拟信号转换为数字信号，便于后续进行信号处理；

S20:对电信号进行检测判断基准光源的光源信号是否发生变化并生成检测信号，根据检测信号确认高压零部件是否出现异常；检测信号的高低对应输入光源信号的强弱，由光源信号强弱的变化生成检测信号。

本发明的应用在高压零部件的光电感应检测方法，将接收的基准光源的光源信号转换为电信号，对电信号进行检测判断基准光源的光源信号是否发生变化并生成检测信号，根据检测信号确认高压零部件是否出现异常，检测可靠性高，可准确检测到烟雾、拉弧或者着火等故障现象。

作为优选的技术方案中，参见图2，该方法在步骤S20之后还包括步骤：

S25：发出指令停止高压零部件工作，断开高压，完成高压零部件异常检测功能，避免产品内部继续高压带电。

作为优选的技术方案中，参见图2，该方法在步骤S10与S20之间还包括步骤：

S15：对电信号进行预处理，以便获取更准确的电信号。

作为优选的技术方案中，步骤S15包括：

对电信号进行限流分压处理及滤波处理，其中对电信号进行限流分压处理防止过压，对电信号进行滤波处理滤除无用信号和噪声干扰。

实施例2

根据本发明另一方面，提供了一种应用在高压零部件的光电感应检测电路，该高压零部件为电动汽车上的高压零部件，也可以为其他任何产品上的高压零部件，该光电感应检测电路包括：光电感应器U1、主控芯片；其中：

光电感应器U1用于接收基准光源的光源信号，将光源信号转换为电信号；由模拟信号转换为数字信号，便于后续进行信号处理；

主控芯片用于对电信号进行检测判断基准光源的光源信号是否发生变化并生成检测信号，根据检测信号确认高压零部件是否出现异常；检测信号的高低对应输入光源信号的强弱，由光源信号强弱的变化生成检测信号。

本发明的应用在高压零部件的光电感应检测电路，将接收的基准光源的光源信号转换为电信号，对电信号进行检测判断基准光源的光源信号是否发生变化并生成检测信号，根据检测信号确认高压零部件是否出现异常，检测可靠性高，可准确检测到烟雾、拉弧或者着火等故障现象，电路原理简单，器件少，成本低，相比于机械装置，该电路体积小，方便产品内部电路布置。

作为优选的技术方案中，光电感应检测电路还包括：依次连接在光电感应器U1、主控芯片之间的输出信号分压电路、输出信号滤波电路、RC滤波电路，连接在光电感应器U1、主控芯片之间的基准光源电路；其中输出信号分压电路对电信号进行限流分压处理防止过压，输出信号滤波电路、RC滤波电路对电信号进行滤波处理滤除无用信号和噪声干扰，基准光源电路由光电感应器U1对其提供基准光源并进行开关控制。

作为优选的技术方案中，输出信号分压电路包括电阻R1和R3，输出信号滤波电路包括电容C2，RC滤波电路包括电阻R2和电容C3，基准光源电路包括发光二极管LED1和电阻R4,其中：

光电感应器U1的Vdd端接VCC和电阻R4、Vss端接地、OUT端连电阻R1；电阻R1另一端连电阻R3、电容C2、电阻R2，电阻R2另一端连电容C3、连主控芯片，电阻R3、电容C2、电容C3另一端接地后连主控芯片，发光二极管LED1连接在电阻R4和光电感应器U1之间并由光电感应器U1对其提供基准光源并进行开关控制。

作为优选的技术方案中，光电感应检测电路还包括连接在VCC和接地端之间、与光电感应器U1并联的芯片输入滤波电路，对输入至光电感应器U1的光源信号滤除无用信号和噪声干扰。

作为优选的技术方案中，芯片输入滤波电路包括电容C1。

下面以具体实施例，对本发明进行详细说明。

本发明的应用在高压零部件的光电感应检测电路，参见图3，该电路的核心器件为光电感应器U1，C1为光电感应器U1的芯片输入滤波电容，R1和R3为光电感应器U1的输出信号分压电阻，C2为输出信号滤波电容，R2和C3组成RC滤波电路，R4和LED1为诊断电路。其工作原理及过程如下：

U1为光电感应器，它的作用为将接收到的光源信号转换为电信号，然后通过各滤波电路传送到主控芯片，检测信号的高低对应输入的光照信号的强弱；

LED1为发光二极管，靠近光电感应器U1放置，LED-control信号控制LED1的开关，给光电感应器U1提供一个基准光源；

当产品内部出现烟雾异常时，烟雾的存在影响光电感应器U1采集LED1光源的强度，使光源信号减弱，光电感应器U1检测到光源信号变化后，输出对应的采样信号，通过输出信号滤波电容、RC滤波电路将采样信号滤波后传输给到主控芯片，主控芯片检测到采样信号后生成检测信号，发出指令停止产品工作，避免产品内部继续高压带电；

当产品内部出现拉弧、着火等异常时，弧光、火苗的存在导致光电感应器U1处输入的光源信号变强，光电感应器U1检测到光源信号变化后，输出对应的采样信号，通过输出信号滤波电容、RC滤波电路将采样信号滤波后传输给到主控芯片，主控芯片检测到采样信号后生成检测信号，发出指令停止产品工作，避免产品内部继续高压带电。

具体参见图4，光电感应器U1采用MELEXIS品牌的MLX75305芯片(也可以是其它品牌或其它类型具有该功能的光电感应器件)，芯片输入滤波电容C1为1uF，输出信号分压电阻R1＝1K、R3＝10K，输出信号滤波电容C2＝10nF，RC滤波电阻R2＝1K、C3＝10nF，LED1的限流电阻R4＝2K。

设输入的光源信号F和光电感应器U1输出信号Uout之间的转换比例为k，即Uout＝k*F，检测信号U-sample＝Uout*R1/(R1+R3)＝k*F*R1/(R1+R3)。

当产品内部发生烟雾异常时，光源被烟雾遮挡，光电感应检测电路接收到的光源信号F减弱，通过公式可知检测信号U-sample同样减弱，主控芯片检测到检测信号后感知产品内部有烟雾，控制产品停止工作，断开高压，完成烟雾检测功能。

当产品内部发生拉弧、着火等明火异常时，光源被明火加强，光电感应检测电路接收到的光源信号F加强，通过公式可知检测信号(U-sample)同样加强，主控芯片检测到检测信号后感知产品内部有拉弧、着火等明火异常，控制产品停止工作，断开高压，完成拉弧、着火等明火异常检测功能。

与现有技术相比，该发明的技术方案的区别点在于采用光电检测方案，通过检测到的光源强度确认是否发生烟雾、拉弧甚至着火等异常。本发明的有益效果是：

1.电路原理简单，器件少，成本低；

2.相比于烟雾传感装置，该电路体积小，方便产品内部电路布置；

3.检测可靠性高，可准确检测到烟雾、拉弧或者着火等故障现象；

4.检测安全性高，电路布置隐秘不易被发现，检测信号结合软件策略后非设计人员一般难以破解。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用在高压零部件的光电感应检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10:在所述高压零部件处设置基准光源，接收所述基准光源的光源信号，将所述光源信号转换为电信号；

S20:对所述电信号进行检测判断所述基准光源的光源信号是否发生变化并生成检测信号，根据所述检测信号确认所述高压零部件是否出现异常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤S20之后还包括步骤：

S25：发出指令停止所述高压零部件工作。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤S10与S20之间还包括步骤：

S15：对所述电信号进行预处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S15包括：

对所述电信号进行限流分压处理及滤波处理。

5.一种应用在高压零部件的光电感应检测电路，其特征在于，包括：光电感应器U1、主控芯片；其中：

所述光电感应器U1用于接收所述基准光源的光源信号，将所述光源信号转换为电信号；

所述主控芯片用于对所述电信号进行检测判断所述基准光源的光源信号是否发生变化并生成检测信号，根据所述检测信号确认所述高压零部件是否出现异常。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述光电感应检测电路还包括：依次连接在所述光电感应器U1、主控芯片之间的输出信号分压电路、输出信号滤波电路、RC滤波电路，连接在所述光电感应器U1、主控芯片之间的基准光源电路。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述输出信号分压电路包括电阻R1和R3，所述输出信号滤波电路包括电容C2，所述RC滤波电路包括电阻R2和电容C3，所述基准光源电路包括发光二极管LED1和电阻R4,其中：

光电感应器U1的Vdd端接VCC和电阻R4、Vss端接地、OUT端连电阻R1；电阻R1另一端连电阻R3、电容C2、电阻R2，电阻R2另一端连电容C3、连主控芯片，电阻R3、电容C2、电容C3另一端接地后连主控芯片；发光二极管LED1连接在电阻R4和光电感应器U1之间并由光电感应器U1对其提供基准光源并进行开关控制。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述光电感应检测电路还包括连接在VCC和接地端之间、与所述光电感应器U1并联的芯片输入滤波电路。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述芯片输入滤波电路包括电容C1。

10.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述光电感应器U1为MLX75305芯片。

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