电动汽车高压线束导通性自动测试装置制造方法
【专利摘要】本发明属于一种电动汽车高压线束导通性自动测试装置。其高压接插件与高压线束连接；高压线束通过各自的转接线束与继电器矩阵相接，通过单片机I/O口控制继电器矩阵；利用单片机内部A/D读取采集电路输出的电压值，并根据A/D采集数值来判断高压线束高压接插件各端子导通性。本装置选择时间响应快、体积小、功耗低。在满足功能的同时，保证了测试信号的精度，同时保证了测试人员的安全。本发明可快速、准确、真实判断高压线束接插件导通情况，在不改变测试电路板设计的基础上，只要设计对应的转接线束即可完成不同高压线束高压接插件导通性测试，具备通用性高的特点，成功解决了高压线束高压接插件导通性测试难的问题。
【专利说明】
电动汽车高压线束导通性自动测试装置
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车设备的检测装置，具体是一种电动汽车高压线束导通性自动测试
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【背景技术】
[0002]电动汽车高压线束作为高压控制盒和高压用电器之间的连接桥梁，起到电能传输的作用。由于高压线束连接高压电气部件较多，所以引脚定义较多，因此检测高压线束电气连接是否存在问题或隐患非常有必要。
[0003]高压线束产品入库前都应进行线束连接各高压接插件导通性测试，由于引脚多，定义繁杂，且既有插针又有插孔，检验人员采用万用表测试，导致测试时间周期长，且需要对引脚定义熟悉。
[0004]目前一直采用人工作业的方式对其导通性进行检定。现有人工测试，每次测试时均需人工接线，并对照引脚定义插线，费时且不方便。由于引脚较多，导致人工操作时间长，检测结果在很大程度上取决于人员的技术水平和工作经验。
[0005]现有技术大多采用万用表，根据高压线束所连接各高压接插件引脚定义，对高压线束逐一进行导通测试，每次测试均需人工接线、查线，费时而且不方便，且易出现漏查、错查现象。即使有导通性自动测试装置，但都为专用测试设备，不具备通用性，难以满足实际测试需求，且测试设备成本很高，难以用于实际生产。
[0006]高压线束导通性测试一直存在着测试点多、时间要求紧等客观困难。导通电阻反映出电路点之间的通断关系，该量值的合格与否直接影响高压线束的可靠性，直接影响所连接高压电气部件能否正常工作。
[0007]因此，开发一套基于控制技术，具备检测精度高、操作简便、通用性高、人为干扰因素少的高压线束导通性自动测试装置具有很高的使用价值。
【发明内容】
[0008]为了克服目前电动汽车高压线束导通性测试的上述缺陷，本发明开发出一种电动汽车高压线束导通性自动测试装置。
[0009]本发明的技术方案是:
[0010]一种电动汽车高压线束导通性自动测试装置，分别由各高压接插件连接高压控制盒、电动空调压缩机控制器、车载充电机、DC/DC变换器和PTC控制器；所述的高压接插件与高压线束连接；高压线束通过各自的转接线束与继电器矩阵相接，通过单片机I/O 口控制继电器矩阵；利用单片机内部A/D读取采集电路输出的电压值，并根据A/D采集数值来判断高压线束高压接插件各端子导通性。
[0011]继电器矩阵包括导通测试输入端继电器矩阵SPl和导通测试输出端继电器矩阵。
[0012]继电器矩阵的测试输出端连接一采集电路，采集电路将测试输出端得到的电压值送到单片机内部A/D 口，单片机根据采集的电压值判断内部线束导通情况，并送IXD显示导通情况。
[0013]导通测试输入端继电器矩阵SPl与5V电源电路连接，在导通测试输入端施加+5V测试电压。
[0014]继电器矩阵的继电器为通用2a型常开PhotoMOS，其为输入元件中采用LED，输出元件中采用MOSFET的光电耦合器的半导体继电器。
[0015]本测试装置的导通测试由测试按键控制。
[0016]单片机、采集电路、IXD也由5V电源电路提供+5V供电；所述的5V电源电路与AC输入电路连接，经转换而得+5V电源。
[0017]本发明的技术效果是:
[0018]设计转接线束，建立高压线束检测回路。具体的说，就是安装与被测高压线束相匹配的高压接插件，手动方式设置电缆的连接关系，满足不同接插件型号高压线束的测试。
[0019]选择时间响应快、体积小、功耗低的PhotoMOS继电器构成继电器阵列，由单片机I/O直接控制继电器工作，实现被测点的选择与切换。
[0020]测试按键按下后，即可正常测试导通。
[0021]设计相应算法，并编制出相应程序，使采集的数据能准确反映被测电缆的通断关系，精确测量导通电阻。
[0022]本发明采用的芯片完全满足功耗需求，且充分考虑了电磁兼容设计和电安全设计，在满足功能的同时，保证了测试信号的精度，同时保证了测试人员的安全。
[0023]本发明中继电器全部采用PhotoMOS继电器，采用单片机I/O 口直接控制，省掉了继电器驱动电路，减小了电路板设计尺寸，同时采用PhotoMOS继电器，在满足测试要求的前提下，大大提高了测试速度。
[0024]本发明采用单片机控制为核心的导通测试电路，可快速、准确、真实判断高压线束接插件导通情况。在不改变测试电路板设计的基础上，根据不同高压线束引脚定义情况，只要设计对应的转接线束即可完成不同高压线束高压接插件导通性测试，具备通用性高的特点，成功解决了高压线束高压接插件导通性测试难的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1高压线束示意图，
[0026]图2高压线束接插件端子对应连接关系图，
[0027]图3高压线束导通测试系统框图，
[0028]图4导通测试输入端继电器矩阵图，
[0029]图5导通测试输出端继电器矩阵图，
[0030]图6SP1继电器控制电路图，
[0031]图7SW1继电器控制电路图，
[0032]图8MC9S08AC12864-Pin LQFP 引脚图，
[0033]图9电源模块的电路。
【具体实施方式】
[0034]本发明在充分分析高压线束所连接高压接插件的基础上，设计转接线束和继电器矩阵，通过单片机I/o 口控制继电器矩阵，测试时对检测点施加+5V直流电压，利用单片机内部A/D读取采集电路输出的电压值，并根据A/D采集数值来判断高压线束高压接插件各端子导通性，并送LCD显示。本发明充分利用LCD显示，测试人员只要根据操作说明即可完成高压线束导通性测试，而不必了解掌握高压线束各高压接插件内部引脚定义。
[0035]本发明的高压线束示意图如图1所示，其中Jl连接高压控制盒，J2连接电动空调压缩机控制器，J3连接车载充电机，J4连接DC/DC变换器，J5连接PTC控制器。
[0036]高压线束导通性测试设计思路以及继电器矩阵中PhotoMOS继电器的使用都是本发明的关键技术点之一。本装置既能保证高压线束导通性测试需求，又降低了设计开发成本。
[0037]本发明继电器矩阵均采用松下PhotoMOS继电器，其为输入元件中采用LED，输出兀件中米用MOSFET的光电稱合器的半导体继电器。与传统的机械型继电器最大的区别在于:PhotoM0S是一款“光电稱合器”,触点不进行机械性的开闭。因此，在触点可靠性、寿命、动作声音、动作速度、以及尺寸大小方面具有卓越的特性。
[0038]由图1可知，按照电压等级分类，高压线束接插件端子可分为两大类:高压正、负极端子、高压互锁端子。按照电压极性分类，高压线束接插件端子又可分为两大类:正极端子、负极端子。由图1可知，高压线束连接器存在26个引脚定义，若接插件之间线束连接错误，会导致相关电气部件无法正常工作。
[0039]由图1可知，高压线束接插件端子对应连接关系如图2所示。
[0040]根据图2，设计高压线束导通测试装置，其设计框图如图3所示。本发明根据高压线束物理连接情况，采用与高压线束高压接插件匹配的接插件设计转接线束，并设计继电器矩阵连接待测接插件端子连接线束。当转接线束连接完毕后，等待系统上电完成后，按下测试按键即可进行测试。在图3中，与各高压接插件连接的高压线束通过各自的转接线束连接到继电器矩阵。
[0041]继电器矩阵作为本发明的关键部分，其包括:导通测试输入端继电器矩阵(见图4)、导通测试输出端继电器矩阵(见图5)。测试过程中通过在导通测试输入端施加测试电压+5V，采集电路将测试输出端得到的电压值送单片机内部A/D 口，单片机根据采集的电压值判断内部线束导通情况，并送IXD显示导通情况。
[0042]图4中导通测试输入端继电器矩阵SPl选择松下AQY211系列PhotoMOS继电器，用于控制测试输入端+5V上电。AQY211连续负载电流可达1.0A，其正常工作时LED电流为5?10mA，可直接采用单片机I/O 口驱动，控制电路设计如图6所示。本发明LED导通电流选择5.5mA左右，保证LED可靠导通，LED正向导通压降约为1.25V，所以限流电阻RSPl的阻值为680 Ω。
[0043]为便于控制且节省电路板空间，并考虑单片机I/O 口驱动能力，继电器矩阵中除SPl外，其余继电器均选择松下AQW212H1继电器，其为通用2a型常开PhotoMOS。为保证低功耗，图5采集电路中运放电路采用电压跟随器设计，保证有较高的输入阻抗和非常低的输出阻抗，保证U2输出电压精度，本发明U2输出电压为R2上分压值。采集电路中分压电阻Rl和R2均取3.3k Ω，这样某一路导通测试时流过继电器的电流低于1mA，AQW212EH继电器其连续负载电流可达0.5A，完全满足测试需求。当待测试回路导通时，R2上电压降为+2.5V，当待测试回路断开时，R2上电压降几乎为0V，单片机内部A/D根据U2输出电压是2.5V还是OV，对线束导通性做出判断。
[0044]同时AQW212EH正常工作时LED电流为5?10mA，可直接采用单片机I/O 口驱动。AQW212EH输出端导通电阻平均值为0.83 Ω，该电阻值以及转接线束自身电阻值与Rl和R2相比可忽略不计。
[0045]以SWl为例，AQW212EH控制电路如图7所示。本发明LED导通电流选择5.5mA左右，保证LED可靠导通，LED正向导通压降约为1.25V，所以限流电阻RSWl和RSW2的阻值均为680 Ω，SW2?SW7继电器以及SNl?SN7继电器的控制电路设计原理及参数均和SWl控制电路保持一致，从而保证继电器矩阵设计的一致性和调试便利性。
[0046]本发明单片机采用飞思卡尔MC9S08AC128系列，其封装为64_Pin LQFP，如图8所示。具有128Kb闪存、16通道10位ADC和高达20MHz的总线频率，其I/O可达54个，并且该单片机采用+5V供电，保证了整个低压系统电源设计统一，不必再增加电源转换模块。
[0047]本发明采用单片机I/O 口直接驱动PhotoMOS继电器，其中驱动继电器的单片机I/O 口需要29个，IXD数据线占用8个I/O 口，所以MC9S08AC128I/0 口数量完全满足设计需求，且有余量。本发明采集电路输出电压为OV或2.5V，电压波动很小，考虑到本测试系统对于A/D的精度不做过高要求，所以采用MC9S08AC128内部A/D进行数据采集，不增加额外A/D芯片，即可满足设计要求。
[0048]本发明中电路供电端均采用+5V电源，电源模块电路如图9所示。电源模块采用DAS5-DC5-N隔离型AC/DC电源模块，其为单片机、继电器矩阵、采集电路、IXD提供+5V。DAS5-DC5-N输入电压范围为AC165?265V，输出电压为5V DC,输出电流可达1A，远远满足设计需求。工作频率100kHz，效率>75%，输入过、欠压保护，长期自恢复，隔离电压Vin-Vo可达2500V AC，冷却方式为自然冷却。电源模块具有高功率密度、超薄设计、体积小、多重保护功能等优点，一体化灌封加强了防腐、防潮、防震性能，同时一体化灌封还增加了导热性，从而加强了产品可靠性。
[0049]本发明在保证电源模块正常工作的前提下，着重考虑了电源模块的电磁兼容性设计，电源电路中增加了 Fl (保险丝)、RV1 (压敏电阻)、C1 (X电容)、L1 (差模电感)、L2(差模电感)、C3 (高频滤波电容)、C4 (低频滤波电容)设计，保证电源模块正常工作的前提下，同时考虑了电源模块的安全设计以及电磁兼容性设计，从而保证了测试设备的电安全以及输出5V电源的质量，从而保证了整个测试电路信号的完整性。
[0050]继电器矩阵中PhotoMOS继电器可选择机械式继电器,但与PhotoMOS继电器相比，机械式继电器在触点可靠性、寿命、动作速度上、尺寸大小方面不具有优势。单片机也可选择其它单片机，采集电路可选择单独的A/D芯片，若选择单独的A/D芯片，又会增加测试电路板的尺寸。采集电阻也可选择其它阻值的电阻。
[0051]电动汽车高压线束导通性自动测试步骤为:
[0052]1、转接接插件安装完成后，接通AC输入，经电源模块后输出5V电压，单片机上电，处于工作状态；
[0053]2、按下测试按键后，系统自检5s钟后，开始进行测试，测试过程中先闭合SPl继电器，这样导通测试转接输入端继电器矩阵负载上端带电；
[0054]3、单片机I/O 口控制SNl继电器与J4_B相连的输出端闭合，然后单片机I/O 口控制SWl继电器与Jl-A相连的输出端闭合，等待2s钟后，保证SNl和SWl输出端可靠闭合，若此时单片机A/D采集到+2.5V电压，说明该路所连接的线束导通性正常，若采集到电压值为OV左右，说明该路所连接的线束不导通或几乎处于断开状态，测试等待2s后，该路测试结果存储到单片机内存储器；控制断开SWl继电器中与Jl-A相连的输出端，然后控制断开SNl继电器与J4-B相连的输出端；
[0055]4、按照步骤3，对图2中其余连接线束，按自左向右的检测顺序，逐一完成线束导通性测试；
[0056]5、步骤4完成5s钟后，断开SPl继电器；
[0057]6、重复步骤2-5测试流程，完成高压线束导通性的第二次测试；
[0058]7、单片机软件分析Flash存储器中高压线束两次导通性测试数据，并得出高压线束各端子导通性测试判定结果；
[0059]8、在IXD上显示该高压控制盒各端子导通性测试判定结果。
【权利要求】
1.电动汽车高压线束导通性自动测试装置，分别由各高压接插件连接高压控制盒、电动空调压缩机控制器、车载充电机、DC/DC变换器和PTC控制器；所述的高压接插件与高压线束连接；其特征在于:高压线束通过各自的转接线束与继电器矩阵相接，通过单片机I/O口控制继电器矩阵；利用单片机内部A/D读取采集电路输出的电压值，并根据A/D采集数值来判断高压线束高压接插件各端子导通性。
2.根据权利要求1所述的自动测试装置，其特征在于:继电器矩阵包括导通测试输入端继电器矩阵SP1和导通测试输出端继电器矩阵。
3.根据权利要求1或2所述的自动测试装置，其特征在于:继电器矩阵的测试输出端连接一采集电路，采集电路将测试输出端得到的电压值送到单片机内部A/D 口，单片机根据采集的电压值判断内部线束导通情况，并送IXD显示导通情况。
4.根据权利要求1或2所述的自动测试装置，其特征在于:导通测试输入端继电器矩阵SP1与5V电源电路连接，在导通测试输入端施加+5V测试电压。
5.根据权利要求2或3所述的自动测试装置，其特征在于:继电器矩阵的继电器为通用2a型常开PhotoMOS，其为输入元件中采用LED，输出元件中采用M0SFET的光电耦合器的半导体继电器。
6.根据权利要求1或3所述的自动测试装置，其特征在于:本测试装置的导通测试由测试按键控制。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的自动测试装置，其特征在于:单片机、采集电路、IXD也由5V电源电路提供+5V供电；所述的5V电源电路与AC输入电路连接，经转换而得+5V电源。
【文档编号】G01R31/02GK104375050SQ201410585087
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】白健, 高新杰, 李兴华, 张弛, 尹文龙 申请人:北京新能源汽车股份有限公司