電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測裝置及方法與流程

2023-05-05 12:46:54

本發明涉及電動汽車電池管理技術領域，特別是涉及一種電動汽車電池管理系統的電池單體電壓採樣線連接順序檢測裝置及方法。

背景技術：

新能源汽車尤其是純電動汽車主要採用鋰離子電池供電作為動力來源，隨著電動汽車的發展，電池管理系統在電動汽車中應用也越來越廣泛。在實際應用中，電池管理系統中電池單體電壓採樣線必須要連接到正確的採樣點且連接順序正確，才能保證採集到正確的電池單體電壓，進而保證電池管理系統的正常工作。因此，在電池管理系統採集板接入系統前，需要對電池單體電壓採樣線連接順序進行確認，由於電池管理系統中電池單體電壓採樣晶片的各採樣引腳對輸入電壓大小和輸入電壓方向都有嚴格的要求，故當前普遍根據電池管理系統中電池單體電壓採樣口的引腳定義，逐一確認每根單體電壓採樣線是否連接到正確位置，這種傳統的人工檢測確認方法，其確認過程需要的時間比較長，並且由於電池單體電壓採樣線較多，人工確認極易出錯，極易導致電池管理系統的工作異常和重大安全故障；加之對電池單體電壓採樣線進行人工確認過程中，由於人工手動的誤差較大且操作容易失誤，因此也極易出現線路短接，從而造成電池管理系統單體電壓採集晶片燒毀，甚至引發火災等風險。

技術實現要素：

本發明針對現有的電池管理系統電池單體電壓採樣線連接順序檢測，通常採用人工確認的方式，確認過程時間長，人工確認極易出錯，極易導致電池管理系統單體電壓採集晶片燒毀甚至引發火災等風險，提出了一種電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測裝置，設置了與電動汽車電池管理系統已有的單體電壓採樣線束插件相互匹配的單體電壓採集板插件以及特定數量的設置有發光二極體的檢測單元，形成特有的兩種檢測迴路結構，能夠判斷電池單體電壓採樣線連接順序是否正確，保證了整個電動汽車電池管理系統的正常運行。本發明還涉及一種電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測方法。

本發明的技術方案如下：

一種電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測裝置，用於檢測電動汽車電池管理系統串聯連接的N個電池單體的單體電壓採樣線連接順序，串聯連接的N個電池單體形成的N+1個節點分別依次一一對應順序與單體電壓採樣線束插件的N+1個埠相連接，其特徵在於，包括單體電壓採集板插件和2N個檢測單元，各所述檢測單元均包括發光二極體，所述單體電壓採集板插件與所述單體電壓採樣線束插件相互匹配，N個檢測單元以共陰極形式相互連接形成共陰極端且所述共陰極端與所述單體電壓採集板插件的第一埠相連接，所述N個檢測單元的N個陽極端分別依次一一對應順序與所述單體電壓採集板插件的其它埠相連接，另外N個檢測單元按照極性一致的方向依次串聯形成N+1個節點的檢測串，所述單體電壓採集板插件的第一埠連接所述檢測串的陰極的一端，所述檢測串的其它節點分別依次一一對應順序與所述單體電壓採集板插件的其它埠相連接；當所述單體電壓採集板插件與所述單體電壓採樣線束插件相互連接後，在所述N個檢測單元的發光二極體同時點亮且亮度依次增加，並且所述另外N個檢測單元的發光二極體同時點亮且亮度相同時，判斷各所述電池單體電壓採樣線連接順序正確。

各所述檢測單元還包括與發光二極體串聯連接的能耗調節電阻。

所述檢測單元還包括保險絲且所述保險絲、能耗調節電阻與發光二極體依次串聯連接。

所述發光二極體為單色發光二極體。

所述能耗調節電阻的阻值依據所述發光二極體的參數進行設置。

一種電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測方法，用於檢測電動汽車電池管理系統串聯連接的N個電池單體的單體電壓採樣線連接順序，將串聯連接的N個電池單體形成的N+1個節點分別依次一一對應順序與單體電壓採樣線束插件的N+1個埠相連接，其特徵在於，配置與所述單體電壓採樣線束插件配套使用的單體電壓採集板插件和2N個均包括發光二極體的檢測單元，將N個檢測單元以共陰極形式相互連接後連接所述單體電壓採集板插件的第一埠並將N個檢測單元的N個陽極端分別依次一一對應順序與所述單體電壓採集板插件的其他埠相連接進而形成線束連接順序判斷檢測迴路，將另外N個檢測單元按照極性一致的方向依次串聯形成N+1個節點的檢測串，將所述單體電壓採集板插件的第一埠連接所述檢測串的陰極的一端並將檢測串的其它節點分別依次一一對應順序與所述單體電壓採集板插件的其它埠相連接進而形成跨接判斷檢測迴路；將所述單體電壓採集板插件與所述單體電壓採樣線束插件相互連接後，在線束連接順序判斷檢測迴路的N個發光二極體同時點亮且亮度依次增加，並且跨接判斷檢測迴路的另外N個發光二極體同時點亮且亮度相同時，判斷各所述電池單體電壓採樣線連接順序正確。

設置所述檢測單元還包括能耗調節電阻且將所述能耗調節電阻與發光二極體串聯連接。

設置所述檢測單元還包括保險絲且將所述保險絲、能耗調節電阻與發光二極體依次串聯連接。

設置所述發光二極體為單色發光二極體。

設置所述能耗調節電阻的阻值依據所述發光二極體的參數設置。

本發明的技術效果如下：

本發明涉及的一種電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測裝置，用於檢測電動汽車電池管理系統串聯連接的N個電池單體的單體電壓採樣線連接順序，該連接順序檢測裝置包括與電池管理系統中已有的單體電壓採樣線束插件相匹配的單體電壓採集板插件和2N個檢測單元，設置各檢測單元均分別包括發光二極體(Light Emitting Diode，LED)，並且N個檢測單元與單體電壓採集板插件結合相匹配的單體電壓採樣線束插件以及各電池單體具有特定連接形成線束連接順序判斷檢測迴路，另外N個檢測單元形成的檢測串與單體電壓採集板插件結合相匹配的單體電壓採樣線束插件以及各電池單體具有特定連接形成跨接判斷檢測迴路，也就是說，上述各組件構成兩種特有的檢測迴路即線束連接順序判斷檢測迴路和跨接判斷檢測迴路，當單體電壓採集板插件與單體電壓採樣線束插件相互連接後，線束連接順序判斷檢測迴路中的LED發光二極體同時點亮且亮度依次增加，並且跨接判斷檢測迴路中的LED發光二極體同時點亮且亮度相同，當上述兩個要求同時滿足時，即可以判斷電池單體電壓採樣線連接順序正確。本發明提出的連接順序檢測裝置，通過LED發光二極體單向極性來檢測電池單體電壓採樣線所連接電池單體極性的正確性，應用原理簡單可靠，裝置結構簡單精巧，實用性高，避免了現有的電池管理系統電池單體電壓採樣線連接順序檢測採用人工確認的方式導致確認過程時間長並且極易出錯以及極易導致電池管理系統採集晶片燒毀等問題，通過觀察LED發光二極體是否同時點亮以及亮度程度情況來判斷確認電池單體電壓採樣線連接順序，能夠實現快速高效檢測電池單體電壓採樣線連接順序的正確性，省時省力且易於操作，適合於電池管理系統電池單體電壓採樣線連接順序應用需求，保證了整個電動汽車電池管理系統的正常運行，提高了電池管理系統系統的安全性和可靠性。

本發明還涉及一種電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測方法，該連接順序檢測方法與上述的電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測裝置相對應，可理解為是實現本發明提出的上述電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測裝置所採用的連接順序檢測方法，該連接順序檢測方法步驟簡單，實用性高，操作效率高，可以實現行之有效地進行電池單體電壓採樣線連接順序檢測，為新一代電動汽車電池管理系統提供更佳的安全性和可靠性保障。

附圖說明

圖1為本發明電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測裝置的結構示意圖。

圖2為本發明電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測裝置的優選結構示意圖。

圖中各標號列示如下：

1－電池單體；2－單體電壓採樣線束插件；3－單體電壓採集板插件；4－線束連接順序判斷LED發光二極體；5－跨接判斷LED發光二極體；6－保險絲；7－能耗調節電阻。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行說明。

本發明公開了一種電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測裝置，用於檢測電動汽車電池管理系統串聯連接的電池單體電壓採樣線連接順序。在電動汽車電池管理系統中，電池單體以串並聯方式構成電池包，具體來說即，電池單體在實際電池包中以串聯方式形成高壓，以並聯方式增大電池包容量，在本發明實施例中將並聯電池單體等效為一個電池單體，即本發明所涉及的電池單體以串聯方式形成電池組，進而構成電池包；並且電池單體串聯數量隨電機的工作電壓要求不同而不同，此外單次檢測串聯電池單體電壓採樣線束連接順序受電池管理系統單體電壓採集板採集接口所能採集的電池單體電壓數量限制，通常電池單體串聯數量有12串、16串和24串等，本發明下述實施例均以12串為例。電池單體的單體電壓採樣線束插件為電動汽車電池管理系統自帶，用於連接所需檢測電池管理系統電池單體電壓採樣線束，即串聯連接的電池單體分別依次一一對應順序通過單體電壓採樣線與單體電壓採樣線束插件的各埠相連接，各單體電壓採樣線分別根據電池管理系統單體電壓採集接口引腳定義連接至所需採樣的各電池單體的正負兩極。比如針對串聯連接的N個(N為大於1的正整數)電池單體，共可以形成N+1個節點，這N+1個節點分別依次一一對應順序與單體電壓採樣線束插件的N+1個埠相連接，在進行電池單體電壓採樣線束連接順序檢測時，需要對連接至電池管理系統電壓採集接口的各個單體電壓採樣線束依次進行檢測。

本發明提出的電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測裝置的結構示意圖如圖1所示，電動汽車電池管理系統的N個電池單體1形成的N+1個節點(如圖1所示的實施例中為12個電池單體1形成13個節點)分別依次一一對應順序與單體電壓採樣線束插件2的N+1個埠(如圖1所示的實施例中為13個埠)相連接，本發明提出的連接順序檢測裝置包括單體電壓採集板插件3和若干個檢測單元(檢測單元的數量為電池單體1數量的2倍，即2N個，如圖1所示的實施例中為24個)，各檢測單元均分別包括發光二極體，即LED發光二極體(即N個線束連接順序判斷LED發光二極體4和N個跨接判斷LED發光二極體5，如圖1所示的實施例中為12個線束連接順序判斷LED發光二極體4和12個跨接判斷LED發光二極體5，並且該LED發光二極體可以優選為單色LED發光二極體，例如藍光LED發光二極體、紅光LED發光二極體或白光LED發光二極體等)，單體電壓採集板插件3與單體電壓採樣線束插件2相互匹配，需配套使用，並且通過插件內部的端子相互連接，其中，單體電壓採集板插件3的埠數目可以與單體電壓採樣線束插件2相同即為N+1個，也可以大於N+1個，例如可以為2N+2個，即冗餘N+1個埠以備其它用途使用，其具體埠數目可以根據實際的單體電壓採集板插件型號確定，本發明可以僅利用其中的N+1個電壓採集埠，其它埠不連接，如圖1所示的實施例中僅示出了單體電壓採集板插件3的N+1個(如圖1所示的實施例中為13個)電壓採集埠，N個檢測單元(如圖1所示的實施例中為12個均包括線束連接順序判斷LED發光二極體4的檢測單元)以共陰極形式相互連接形成共陰極端且該共陰極端與單體電壓採集板插件3的第一埠(此處的「第一埠」是定義概念描述，是指將連接12個線束連接順序判斷LED發光二極體4的共陰極端的13個電壓採集埠的某一埠進行的定義，其對應了第一個電池單體負極連接到的埠，並非限定其一定是指字面意義上的單體電壓採集板插件3的左端或右端的第一個埠)相連接，該N個檢測單元(如圖1所示的實施例中為12個均包括線束連接順序判斷LED發光二極體4的檢測單元)的12個陽極端分別依次一一對應順序與單體電壓採集板插件3的其它埠相連接，從而當單體電壓採集板插件3與單體電壓採樣線束插件2相互連接後，12個線束連接順序判斷LED發光二極體4的共陰極端通過電池單體電壓採樣線連接串聯的電池單體1第一個電池單體的負極終端，該12個線束連接順序判斷LED發光二極體4的各自陽極端分別依次一一對應順序通過電池單體電壓採樣連接各電池單體1的陽極端，構成電池單體電壓採樣線束連接順序檢測迴路；另外N個檢測單元(如圖1所示的實施例中為12個均包括跨接判斷LED發光二極體5的檢測單元)按照極性一致的方向依次串聯形成N+1個(如圖1所示的實施例中為13個)節點的檢測串，保證單體電壓採集板插件3的第一埠連接檢測串的陰極的一端(即連接如圖1所示的串聯的跨接判斷LED發光二極體5的最左端顯示的陰極終端)，從而當單體電壓採集板插件3與單體電壓採樣線束插件2相互連接後，12個串聯的跨接判斷LED發光二極體5的陰極終端通過電池單體電壓採樣線連接串聯的電池單體1的負極終端，12個跨接判斷LED發光二極體5的各自陽極端分別依次一一對應順序通過電池單體電壓採樣連接各電池單體1的陽極端，分別構成12個跨接判斷檢測迴路；當單體電壓採集板插件3與單體電壓採樣線束插件2相互連接後，12個線束連接順序判斷LED發光二極體4同時點亮且亮度依次增加，並且12個跨接判斷LED發光二極體5同時點亮且亮度相同(即亮度無明顯差異)，上述兩個結果必須同時滿足時，可以判斷電池單體電壓採樣線連接順序正確並且單體電壓採樣線束不存在跨接，否則可以判斷為該採樣線束連接順序檢測不通過，需要進一步排查電池單體電壓採樣線束連接情況。

本發明提出的電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測裝置的優選結構示意圖如圖2所示，該實施例中的連接順序檢測裝置包括上述圖1中所示的實施例中的全部模塊或組件，並且該模塊或組件的功能相同；此外，圖2中所示的實施例的檢測單元還包括保險絲6和能耗調節電阻7，並且保險絲6、能耗調節電阻7與LED發光二極體(即線束連接順序判斷LED發光二極體4或跨接判斷LED發光二極體5)依次串聯連接，如圖2中的虛線框所示，其中，線束連接順序判斷LED發光二極體4或跨接判斷LED發光二極體5的陰極端極性體現為檢測單元的陰極端，線束連接順序判斷LED發光二極體4或跨接判斷LED發光二極體5的陽極端極性體現為檢測單元的陽極端，如圖2所示實施例檢測單元的左端為陰極端，檢測單元的右端為陽極端。保險絲6的作用是當出現異常大電流時防止LED發光二極體燒毀；能耗調節電阻7的作用是調節LED發光二極體的功率，其優選可以依據LED發光二極體的參數選擇其阻值，以匹配LED發光二極體亮度變化和調節流入LED發光二極體的電流，起到調節LED發光二極體亮度和保護LED發光二極體的作用，也即是說可以通過匹配能耗調節電阻7調節線束連接順序判斷LED發光二極體4的電流或通過跨接判斷LED發光二極體5的電流，調節線束連接順序判斷LED發光二極體4的功率或跨接判斷LED發光二極體5的功率，使得當電池單體為不同類型電池即電池單體電壓的電壓值為不同範圍時，連接順序判斷LED發光二極體4或通過跨接判斷LED發光二極體5工作在額定功率內，並且可以進一步使得線束連接順序判斷LED發光二極體4的亮度隨電池單體1串聯數的增加而增加，方便進行線束連接順序正確性判斷。當單體電壓採集板插件3與單體電壓採樣線束插件2相互連接後，12個線束連接順序判斷LED發光二極體4同時點亮且亮度依次增加，並且12個跨接判斷LED發光二極體5同時點亮且亮度相同(即亮度無明顯差異)，上述兩個結果同時滿足時，可以判斷電池單體電壓採樣線連接順序正確，電池管理系統電池單體電壓採樣線束連接順序檢測通過。

本發明還涉及一種電動汽車電池單體電壓採樣線連接順序檢測方法，用於檢測電動汽車電池管理系統串聯連接的N個電池單體的單體電壓採樣線連接順序，可以參考圖1，將串聯連接的N個電池單體1形成的N+1個節點分別依次一一對應順序與單體電壓採樣線束插件2的N+1個埠相連接，首先配置與單體電壓採樣線束插件2配套使用的單體電壓採集板插件3(其具體埠數目可以根據實際的單體電壓採集板插件3型號確定)和2N個均包括LED發光二極體的檢測單元，N個檢測單元中的LED發光二極體稱為線束連接順序判斷LED發光二極體4，另外N個LED發光二極體稱為跨接判斷LED發光二極體5，將N個檢測單元(如圖1所示的實施例中為12個包括線束連接順序判斷LED發光二極體4的檢測單元)以共陰極形式相互連接(針對圖1所示實施例可直接說是將12個線束連接順序判斷LED發光二極體4以共陰極形式相互連接)且共陰極端與單體電壓採集板插件3的第一埠(是指連接12個線束連接順序判斷LED發光二極體4的共陰極端的埠)相連接並將N個檢測單元的N個陽極端(針對圖1所示實施例可直接說是將該12個線束連接順序判斷LED發光二極體4的12個陽極端)分別依次一一對應順序與單體電壓採集板插件3的其它埠相連接進而形成線束連接順序判斷檢測迴路；將另外N個檢測單元(如圖1所示的實施例中為12個包括跨接判斷LED發光二極體5的檢測單元)按照極性一致的方向依次串聯形成N+1個(如圖1所示的實施例中為13個)節點的檢測串，將該13個節點分別依次一一對應順序與單體電壓採集板插件3的13個埠相連接且保證單體電壓採集板插件3的第一埠連檢測串的陰極的一端(如圖1所示實施例的檢測串的左端，即最左側跨接判斷LED發光二極體5的左端)，進而形成跨接判斷檢測迴路；將單體電壓採集板插件3與單體電壓採樣線束插件2相互連接後，線束連接順序判斷檢測迴路的12個線束連接順序判斷LED發光二極體4同時點亮且亮度依次增加，並且跨接判斷檢測迴路的12個跨接判斷LED發光二極體5同時點亮且亮度相同，上述兩個結果同時滿足時，可以判斷電池單體電壓採樣線連接順序正確，電池管理系統各電池單體電壓採樣線束連接順序檢測通過。

優選地，可以參考圖2，可以設置上述檢測單元還包括能耗調節電阻7且將能耗調節電阻7與各自檢測單元中相應的LED發光二極體(即線束連接順序判斷LED發光二極體4或跨接判斷LED發光二極體5)串聯連接，將線束連接順序判斷LED發光二極體4或跨接判斷LED發光二極體5的陰極端的極性體現為檢測單元的陰極端，將線束連接順序判斷LED發光二極體4或跨接判斷LED發光二極體5的陽極端極性體現為檢測單元的陽極端，將N個檢測單元(即12個包括線束連接順序判斷LED發光二極體4的檢測單元，也可稱為線束連接順序判斷檢測單元)以共陰極形式相互連接且共陰極端與單體電壓採集板插件3的第一埠相連接，將該12個線束連接順序判斷檢測單元的12個陽極端分別依次一一對應順序與單體電壓採集板插件3的其它埠相連接，將另外N個檢測單元(即12個包括跨接判斷LED發光二極體5的檢測單元，也可稱為跨接判斷檢測單元)按照極性一致的方向依次串聯形成N+1個(如圖1所示的實施例中為13個)節點，將該13個節點分別依次一一對應順序與單體電壓採集板插件3的13個埠相連接且保證單體電壓採集板插件3的第一埠連接跨接判斷檢測單元的陰極端。

更優選地，參考圖2，可以設置上述檢測單元還包括保險絲6，並且將保險絲6、能耗調節電阻7與LED發光二極體(即線束連接順序判斷LED發光二極體4或跨接判斷LED發光二極體5)依次串聯連接，將線束連接順序判斷LED發光二極體4或跨接判斷LED發光二極體5的陰極端的極性體現為檢測單元的陰極端，將線束連接順序判斷LED發光二極體4或跨接判斷LED發光二極體5的陽極端的極性體現為檢測單元的陽極端。優選地，上述LED發光二極體優選可以為單色LED發光二極體或變色LED發光二極體，以實現更優化地電池單體電壓採樣線束檢測判斷比對；上述能耗調節電阻7優選可以依據LED發光二極體的參數選擇其阻值，以實現更優化地電池單體電壓採樣線束連接順序判斷比對。

應當指出，以上所述具體實施方式可以使本領域的技術人員更全面地理解本發明創造，但不以任何方式限制本發明創造。因此，儘管本說明書參照附圖和實施例對本發明創造已進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本發明創造進行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發明創造的精神和範圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明創造專利的保護範圍當中。