CN113960500A - 一种检测电路、检测***及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测电路、检测***及检测方法，该电路包括：管理***、第一偏置电路和第二偏置电路，第一偏置电路的一端连接待测元件的一端；第二偏置电路的一端连接待测元件的另一端并接地，第一偏置电路和第二偏置电路的另一端接收外部输入的偏置电压；第一偏置电路包括第一电阻分压电路，第二偏置电路包括第二电阻分压电路；管理***用于采集第一电阻分压电路中的第一电压、第二电阻分压电路中的第二电压以及流过待测元件的电流，判断待测元件的状态。通过实施本发明，能够实现对待测元件电压的测试，同时结合电流计算阻值，从而根据其阻值能够判断待测元件的状态。由此，该检测电路可以应用电动汽车电池***中，实现对铜排的连接性诊断。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车电池技术领域，具体涉及一种检测电路、检测***及检测方法。
背景技术
随着社会的发展，汽车在人们的生活和工作中扮演着越来越重要的角色，汽车工业已成为国民经济的重要支柱产业，然而汽车在给人们带来便捷、舒适的同时也带了很多负面影响，如能源危机，环境污染等。随着人类文明的发展，为了缓解资源和环境的双重压力，各国相继出台了一系列的政策来支持新能源汽车的发展。混合动力汽车、纯电动汽车、48V***和传统燃油车结合的设计被相继实现。
在纯电动汽车电池***，或者混合动力汽车电池***的设计中，由于车身结构的限制及电池***包络的空间限制，各电池模组的连接基本都需使用到铜排等结构件，而目前市场上的纯电动汽车电池***或混合动力汽车电池***大多没有对铜排的检测或仅通过将铜排与电池串联采集来实现对铜排的连接性的诊断检测。没有对铜排的检测或仅通过将铜排与电池串联采集诊断，这样的设计随着运行时间增加，电池内阻的变化会导致铜排异常松动后无法判断，且当经过较大的电流时，异常松动点热积聚，易造成电池***内热失控，而造成无法挽回的损失。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种检测电路、检测***及检测方法。，以解决现有技术中对电池***中铜排的检测无法对铜排异常松动进行判断的技术问题。
本发明实施例提供的技术方案如下：
本发明实施例第一方面提供一种检测电路，包括：管理***、第一偏置电路和第二偏置电路，所述第一偏置电路的一端连接待测元件的一端，所述第一偏置电路的另一端接收外部输入的第一偏置电压；所述第二偏置电路的一端连接待测元件的另一端并接地，所述第二偏置电路的另一端接收外部输入的第二偏置电压；所述第一偏置电路包括第一电阻分压电路，所述第二偏置电路包括第二电阻分压电路；所述管理***用于采集所述第一电阻分压电路中的第一电压、所述第二电阻分压电路中的第二电压以及流过所述待测元件的电流，根据所述第一电压、所述第二电压以及所述电流判断所述待测元件的状态。
可选地，所述待测元件为铜排或热敏电阻，当所述待测元件为所述铜排时，所述管理***根据所述第一电压、所述第二电压以及所述电流判断所述铜排是否出现异常松动；当所述待测元件为所述热敏电阻时，所述管理***根据所述第一电压、所述第二电压以及所述电流进行温度检测。
可选地，所述第一电阻分压电路包括串联连接的第一电阻和第二电阻，所述第二电阻分压电路包括串联连接的第三电阻和第四电阻，所述第一电压为采集的所述第一电阻和所述第二电阻中间点的电压，所述第二电压为采集的所述第三电阻和所述第四电阻中间点的电压。
可选地，所述管理***通过电压采集芯片采集所述第一电压和所述第二电压；所述管理***通过电流采样电阻或霍尔元件采集流过所述待测元件的所述电流。
可选地，该检测电路还包括：电池和负载；所述待测元件的一端连接所述电池正极，所述待测元件的另一端连接所述电池负极，所述电池用于为所述负载供电。
本发明实施例第二方面提供一种检测***，包括：通信模块、整车控制模块以及本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的检测电路，所述通信模块用于接收所述管理***输出的状态，将所述状态输出至整车控制模块；所述整车控制模块根据所述状态做出相应的响应。
本发明实施例第三方面提供一种检测方法，所述检测方法应用于本发明实施例第一方面及第一方面任一项的检测电路，当所述待测元件为所述铜排时，所述检测方法包括：根据所述第一电压、所述第二电压以及所述电流计算所述铜排的阻抗；判断所述铜排的阻抗是否在正常工作范围内；当所述铜排的阻抗不在所述正常工作范围内时，确定所述铜排出现异常。
可选地，所述正常工作范围根据预设误差要求计算得到。
可选地，通过以下公式计算所述铜排的阻抗：
其中，Rs为所述铜排的阻抗，Vo为所述第一电压，V1为所述第二电压，I为所述电流。
可选地，根据所述第一电压、所述第二电压以及所述电流计算所述铜排的阻抗，包括：判断所述电流是否大于预设阈值；当所述电流大于所述预设阈值时，根据所述第一电压、所述第二电压以及所述电流计算所述铜排的阻抗。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供的检测电路，通过设置第一偏置电路和第二偏置电路，能够实现对待测元件电压的测试，结合待测元件流过的电流实现对待测元件阻值的计算，从而根据其阻值能够判断待测元件的状态。由此，该检测电路可以应用电动汽车电池***中，实现对铜排的连接性诊断。同时，相比现有技术中采集芯片只能采集正向电压的缺陷，通过在电路中引入偏置电压，使得该电路能够检测通过正负电流时待测元件的状态。
本发明实施例提供的检测***，通过在检测***中设置检测电路、通信模块以及整车控制模块，当检测电路检测待测元件出现异常时，能够及时反馈到整车控制模块中，及时做出相应的措施，保证了操作人员的安全性。
本发明实施例提供的检测方法，通过根据预设误差要求设置正常工作范围，同时将根据第一电压、第二电压和电流计算的阻抗和正常工作范围进行比较，能够对待测元件的异常准确判断。同时，通过根据预设误差要求设置正常工作范围。可以减小检测电路及参考基准带来的精度误差，能有效提高对铜排的连接性检测精度；并且，在检测电流值时只有当电流大于预设阈值时，才进行阻抗的计算，由此能进一步提到检测的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中检测电路的结构原理图；
图2为本发明另一实施例中检测电路的结构原理图；
图3为本发明实施例中检测***的结构框图；
图4为本发明实施例中检测方法的流程图；
图5为本发明另一实施例中检测方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供一种检测电路，如图1所示，该检测电路包括：管理***、第一偏置电路10和第二偏置电路20，第一偏置电路10的一端连接待测元件的一端，第一偏置电路10的另一端接收外部输入的第一偏置电压Vref；第二偏置电路20的一端连接待测元件的另一端并接地，第二偏置电路20的另一端接收外部输入的第二偏置电压Vref；第一偏置电路10包括第一电阻分压电路，第二偏置电路20包括第二电阻分压电路；管理***用于采集第一电阻分压电路中的第一电压V0、第二电阻分压电路中的第二电压V1以及流过待测元件的电流，根据第一电压V0、第二电压V1以及电流判断待测元件的状态。其中，第一偏置电压和第二偏置电压的电压值可以相同。
本发明实施例提供的检测电路，通过设置第一偏置电路10和第二偏置电路20，能够实现对待测元件电压的测试，结合待测元件流过的电流实现对待测元件阻值的计算，从而根据其阻值能够判断待测元件的状态。由此，该检测电路可以应用电动汽车电池***中，实现对铜排的连接性诊断。同时，相比现有技术中采集芯片只能采集正向电压的缺陷，通过在电路中引入偏置电压，使得该电路能够检测通过正负电流时待测元件的状态。
在一实施例中，如图1所示，第一电阻分压电路包括串联连接的第一电阻R1和第二电阻R2，第二电阻分压电路包括串联连接的第三电阻R3和第四电阻R4，第一电压V0为采集的第一电阻R1和第二电阻R2中间点的电压，第二电压V1为采集的第三电阻R3和第四电阻R4中间点的电压。其中，为消除偏置电压带来的误差影响，可以设置第一电阻R1和第三电阻R3的阻值相同，设置第二电阻R2和第四电阻R4的阻值相同，即R1＝R3，R2＝R4。
如图1所示，具体地，当待测元件为铜排，目前铜排上的电压采集方法为采集S点对AFE_GND的差分电压Vs，由于通过铜排的电流有正负电流(即Vs有正负电压值)，市场上的车规级前端采集芯片只能采集正向电压，且负压承受能力有限(≥-0.3V)，该方式铜排电压V采集范围为0V≤V≤5V。若想要检测正负电流，则需要引入正负电压源。
该实施例通过增加偏置电压Vref，无论铜排上流过正电流还是负电流，由于偏置电压Vref的存在，铜排两端的电压均为正值，即采集芯片采集的电压均为正值。由此，当铜排上流过负电流时，前端采集芯片也能采集得到。因此，通过该检测电路，相比现有技术只能采集铜排流过正电流的情况，该实施例还能采集流过负电流的情况，即能采集的铜排电压范围变大，具体可以将铜排电压的采集范围提高为-2.53V≤I*Rs≤2.5。同时避免了负电压源的引入，降低了成本；并且，通过在检测电路上引入第一偏置电压和第二偏置电压，再通过对采集的第一电压V0和第二电压V1的计算能够消除因偏置电压误差带来的影响，有效提高了铜排检测精度，端口抗负压能力及浪涌能力。
在一实施例中，通过对待测元件的更换，还能够使得该检测电路实现对温度的检测。具体地，如图2所示，可以将待测元件更换为热敏电阻NTC，同时将第二电阻R2和第四电阻R4的阻值设置为0。由此，通过对热敏电阻阻值的计算能够实现温度的检测。其中，在更换待测元件时，可以在电路中设置线束L1,通过将L1连接热敏电阻实现待测元件的更换。
本发明实施例提供的检测电路，通过选择不同的待测元件，可以使其适用于铜排检测和温度检测。并且，可以通过改变外部线路的连接和内部的电阻值实现由铜排的诊断变更为温度检测模块；由此能有效节省不同项目的开发成本；同时提高了该检测电路的通用性和兼容性。
在一实施例中，管理***通过电压采集芯片采集第一电压V0和第二电压V1；管理***通过电流采样电阻或霍尔元件采集流过待测元件的电流。其中，电压采集芯片可以选择IC芯片，电压采集芯片采集电压之后，可以将采集的模拟量转换为数字量，传输至管理***。当采用电流采样电阻测量电流时，可以将电流采样电阻和待测元件串联，保证二者流过的电流相同，由此实现待测元件中电流的检测。
在一实施例中，当待测元件为铜排时，由于铜排在使用时通常和电池连接。如图1所示，该检测电路还包括：电池和负载；待测元件的一端连接电池正极，待测元件的另一端连接电池负极，电池用于为负载供电。具体地，当该检测电路应用于电动汽车***中，该负载为汽车中需要用电的元件。其中，电池和负载之间设置有开关，用于控制供电的通断。
本发明实施例提供一种检测***，如图3所示，该检测***包括：通信模块、整车控制模块以及上述实施例所述的检测电路，通信模块用于接收管理***输出的状态，将状态输出至整车控制模块；整车控制模块根据状态做出相应的响应。其中，管理***为BMS电池管理***。具体地，当待测元件为铜排时，若管理***检测到待测元件的状态出现松动异常，可以通过通信模块如CAN通信模块上报整车控制模块，整车控制模块做出限制功率或无法启动高压***的有效安全措施以保证操作人员的安全性。此外，当待测元件为热敏电阻时，管理***也可以将检测到的温度传输至整车控制模块，判断是否出现温度异常，并做出相应的措施。
本发明实施例提供的检测***，通过在检测***中设置检测电路、通信模块以及整车控制模块，当检测电路检测待测元件出现异常时，能够及时反馈到整车控制模块中，及时做出相应的措施，保证了操作人员的安全性。
本发明实施例提供一种检测方法，如图4所示，所述检测方法应用于上述实施例所述的检测电路，该检测方法包括如下步骤：
步骤S101：当待测元件为铜排时，根据第一电压V0、第二电压V1以及电流计算待测元件的阻抗；具体地，根据上述检测电路，可以将第一电压V0、第二电压V1以及待测元件的电压Vs采用以下公式表示。其中由于第一电阻和第三电阻相等，第二电阻和第四电阻相等，则第一电阻和第三电阻均表示为R1，第二电阻和第四电阻均表示为R2。由此，第一电压Vo表示为
第二电压V1表示为
待测元件电压Vs表示为Vs＝I*Rs，I为流过待测元件的电流。由于第一偏置电压和第二偏置电压相等，第一偏置电压和第二偏置电压均表示为Vcom。
为了简化上述公式，令R1＝10*R2，则将上述公式联立可以得到：
由此，待测元件的阻抗可以表示为
在一实施例中，当待测元件为铜排时，由于铜排的阻抗通常比较小，由此，可以在测量的电流值大于预设阈值时，再进行阻抗的计算，由此可以减小计算误差带来的影响。并且，在铜排经过较大的电流时，容易出现异常松动点热积聚，造成电池***内热失控。因此，可以在电流大于预设阈值时进行阻抗计算。其中，该预设阈值可以根据实际需要进行设定，如可以是100A、150A或者200A。
步骤S102：判断待测元件的阻抗是否在正常工作范围内；具体地，当计算得到待测元件的阻抗后，可以将其和标准值比较，判断其是出现异常。但是由于在进行数据采集时，可能会出现误差，因此可以根据预设误差要求计算一个正常工作范围，只要阻抗在该范围内，则确定其正常。
在一实施例中，误差源包括基准源误差、采集误差、电流采样误差以及电压分辨率误差。其中，基准源误差△1＝±1％(通过差分消除基准影响)；采集误差△2＝±11mV(IC芯片采集电压误差)；电流采样误差△3＝±1％@200A；电压分辨率为152.58789uV/LSB，电阻分辨率为0.763uΩ/LSB@200A。
在一实施例中，为了确定该正常工作范围，可以假定V1＝454.54mV，Vo＝472.73mV，I＝200A；则
根据上述误差源则可以计算得到待测元件阻抗的最大偏差范围：
由此，根据该最大偏差范围可以确定正常工作范围为0.88R～1.12R，其中R表示待测元件的标准值。
步骤S103：当待测元件的阻抗不在正常工作范围内时，确定待测元件出现异常。具体地，将计算得到的待测元件阻抗和上述正常工作范围进行比较，当0.88R≤Rs≤1.12R时，则表明待测元件正常，当超出这个范围时，则表明待测元件出现异常。
本发明实施例提供的检测方法，通过根据预设误差要求设置正常工作范围，同时将根据第一电压、第二电压和电流计算的阻抗和正常工作范围进行比较，能够对待测元件的异常准确判断。同时，通过根据预设误差要求设置正常工作范围，可以减小检测电路及参考基准带来的精度误差，能有效提高对铜排的连接性检测精度；并且，在检测电流值时只有当电流大于预设阈值时，才进行阻抗的计算，由此能进一步提到检测的准确度。
作为本发明实施例的一种可选的实施方式，如图4所示，该检测方法可以按照如下流程实现：通过电流采样电阻或霍尔元件采集流过待测元件的电流；管理***判断该电流是否大于预设阈值如200A,当电流小于等于200A时，继续进行电流的采集，直至电流大于200A；电压采集芯片采集第一电压V0，电压采集芯片采集第二电压V1，管理***根据采集的第一电压V0、第二电压V1以及电流计算得到待测元件阻抗，根据正常工作范围0.88R≤Rs≤1.12R判断待测元件铜排是否出现异常松动，若未出现松动，则继续进行电流电压的采集，若出现异常，则管理***通过通信模块上报整车控制模块，铜排松动，请求限功率或者下高压。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
Claims (10)
1.一种检测电路，其特征在于，包括：管理***、第一偏置电路和第二偏置电路，
所述第一偏置电路的一端连接待测元件的一端，所述第一偏置电路的另一端接收外部输入的第一偏置电压；所述第二偏置电路的一端连接待测元件的另一端并接地，所述第二偏置电路的另一端接收外部输入的第二偏置电压；所述第一偏置电路包括第一电阻分压电路，所述第二偏置电路包括第二电阻分压电路；
所述管理***用于采集所述第一电阻分压电路中的第一电压、所述第二电阻分压电路中的第二电压以及流过所述待测元件的电流，根据所述第一电压、所述第二电压以及所述电流判断所述待测元件的状态。
2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述待测元件为铜排或热敏电阻，当所述待测元件为所述铜排时，所述管理***根据所述第一电压、所述第二电压以及所述电流判断所述铜排是否出现异常松动；当所述待测元件为所述热敏电阻时，所述管理***根据所述第一电压、所述第二电压以及所述电流进行温度检测。
3.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第一电阻分压电路包括串联连接的第一电阻和第二电阻，所述第二电阻分压电路包括串联连接的第三电阻和第四电阻，所述第一电压为采集的所述第一电阻和所述第二电阻中间点的电压，所述第二电压为采集的所述第三电阻和所述第四电阻中间点的电压。
4.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，
所述管理***通过电压采集芯片采集所述第一电压和所述第二电压；
所述管理***通过电流采样电阻或霍尔元件采集流过所述待测元件的所述电流。
5.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，还包括：电池和负载；所述待测元件的一端连接所述电池正极，所述待测元件的另一端连接所述电池负极，所述电池用于为所述负载供电。
6.一种检测***，其特征在于，包括：通信模块、整车控制模块以及权利要求1-5任一项所述的检测电路，
所述通信模块用于接收所述管理***输出的状态，将所述状态输出至整车控制模块；
所述整车控制模块根据所述状态做出相应的响应。
7.一种检测方法，其特征在于，所述检测方法应用于权利要求1-5任一项的检测电路，当所述待测元件为所述铜排时，所述检测方法包括：
根据所述第一电压、所述第二电压以及所述电流计算所述铜排的阻抗；
判断所述铜排的阻抗是否在正常工作范围内；
当所述铜排的阻抗不在所述正常工作范围内时，确定所述铜排出现异常。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述正常工作范围根据预设误差要求计算得到。
9.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，通过以下公式计算所述铜排的阻抗：
其中，Rs为所述铜排的阻抗，Vo为所述第一电压，V1为所述第二电压，I为所述电流。
10.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，根据所述第一电压、所述第二电压以及所述电流计算所述铜排的阻抗，包括：
判断所述电流是否大于预设阈值；
当所述电流大于所述预设阈值时，根据所述第一电压、所述第二电压以及所述电流计算所述铜排的阻抗。
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