一种电动汽车dc/dc低压供电与测试电路、设备、系统以及测试方法
【专利摘要】本发明涉及一种电动汽车DC/DC低压供电与测试电路、设备、系统以及测试方法，包括短路检测电路.防止回流电路.输出端口.检测端口，所述防止回流电路连接在所述输出端口和短路检测电路之间，所述输出端口连接所述DC/DC模块的输出端口，所述检测端口连接判断装置，根据检测端口检测的电平信息确定DC/DC模块对地短路故障，并通过提示装置进行提示，所述低压供电与测试电路包括供电模式和负载模式两种工作模式，两种模式由控制模块自动控制切换。
【专利说明】
一种电动汽车DC/DC低压供电与测试电路、设备、系统以及测试方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种电动汽车DC/DC低压供电与测试电路、设备、系统以及测试方法，特别涉及一种能够进行短路故障检测、过流保护的电动汽车DC/DC模块测试系统的低压供电电路、设备、系统以及测试方法。
【背景技术】
[0002]电动汽车DC/DC模块是将电池的高压电源转换为低压输出，为车上的低压电器设备供电的部件。为了保证DC/DC模块能够安全运行，DC/DC模块出厂时需要对其功能进行出厂检测，尤其是检测输出端口是否出现短路故障，这对DC/DC模块的能够正常运行尤为重要。然后，现有技术中主要是对DC/DC模块直接进行短路保护，如发明专利发明CN201510026685.1公开了一种DC/DC变换升压模块，主要是在DC变换过程中进行短路保护，设置于DC模块内部，无法适应多个DC模块的测试;发明专利发明CN201310105871.5公开了一种检测异步直流-直流升压转换器中短路的方法及电路，其目的是利用在PCB上接地端，获得简单.节省成本并且高校的短路保护，通过控制器利用电压闭锁保护下的电路进行短路检测，其随能够检测短路故障，但是其结果复杂，应用的目的性不够强，应用的电路元件较多，无法节约短路检测的成本。
[0003]为了能够对DC模块出厂时快速进行短路检测，解决现有技术中电路复杂，适应性不够强等技术问题，同时提高检测电路的检测稳定性和降低检测电路的成本，本发明提出一种电动汽车DC/DC低压供电与测试电路.设备以及测试方法。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明提出一种电动汽车DC/DC低压供电与测试电路、设备、系统以及测试方。
[0005]本发明的第一方面提供一种电动汽车DC/DC模块低压供电与测试电路，包括短路检测电路、防止回流电路、输出端口、检测端口，所述防止回流电路连接在所述输出端口和短路检测电路之间，所述输出端口连接所述DC/DC模块的输出端口，所述检测端口连接判断装置，根据检测端口检测的电平信息确定DC/DC模块对地短路故障，并通过提示装置进行提示，所述低压供电与测试电路包括供电模式和负载模式两种工作模式，两种模式由控制模块自动控制切换。
[0006]优选的是，所述供电模式为当DC/DC模块没有低压14V输出时，电路使用辅助12V电源为DC/DC模块供电；所述负载模式为当DC/DC模块输出14V电压时，电路切换到负载模式，作为DC/DC模块的输出负载。
[0007]在上述任一方案中优选的是，所述短路检测电路包括串联连接的电阻2(R2)、电阻6(R6)、稳压管(D2)，所述电阻2(R2)—端接电源，所述电阻2(R2)另一端和所述电阻6(R6)之间的连接点连接所述防止回流电路。
[0008]在上述任一方案中优选的是，所述电阻2(R2)、电阻6(R6)之间还包括晶体管Ql，所述晶体管Ql控制端连接晶体管Q2，所述晶体管Q2控制端通过限流电阻连接单片机端口 PA2，控制模块通过控制晶体管Q2的导通与关断，控制Ql的对应导通与关断，以控制辅助12V电源是否给DC/DC模块供电。
[0009]在上述任一方案中优选的是，还包括低压输出负载(R1)、取样电阻(R3)，所述低压输出负载(Rl)的一端与取样电阻(R3)—端串联连接，连接点输出到控制模块的AD采样单元，所述低压输出负载(Rl)另一端通过开关单元(RLl)连接所述输出端口(J1.1)，所述取样电阻(R3)的另一端接地。
[0010]在上述任一方案中优选的是，所述开关单元(RLl)包括继电器，通过驱动电路控制继电器的开关切换，以控制DC/DC模块是否向所述低压输出负载(R1)、取样电阻(R3)供电。
[0011]在上述任一方案中优选的是，还包括负载模式指示灯LED2、供电模式指示灯LEDl，供电模式下，LEDl红灯亮;负载模式下LED2绿灯亮。
[0012]在上述任一方案中优选的是，所述负载模式指示灯LED2、限流电阻I串联后与所述低压输出负载(R1)、取样电阻(R3)所形成的串联电路并联连接。
[0013]在上述任一方案中优选的是，所述供电模式指示灯LED1、限流电阻2串联后与电阻6(R6)、稳压管(D2)所形成的串联电路并联连接。
[0014]在上述任一方案中优选的是，所述电阻6(R6)与稳压管(D2)的负极之间的连接点连接检测端口PAl，所述稳压管(D2)的正极接地。
[0015]在上述任一方案中优选的是，所述稳压管(D2)稳压值为5.1V。
[0016]在上述任一方案中优选的是，所述防止回流电路包括二极管(Dl)，所述二极管(Dl)正极连接所述电阻2(R2)另一端和所述电阻6(R6)之间的连接点，负极连接输出端口。
[0017]在上述任一方案中优选的是，所述提示装置为LCD或LED显示器或发光二极管至少之一O
[0018]在上述任一方案中优选的是，所述DC/DC模块为输出电压为14V的DC转换模块。
[0019]在上述任一方案中优选的是，所述控制模块包括单片机。
[0020]—种电动汽车DC/DC模块自动测试系统，包括如前述任意一项所述的低压供电与测试电路。
[0021]本发明的另一方面提供一种低压控制设备，包括被测设备、工业计算机、低压控制系统，还包括负载电阻，所述低压控制系统根据工业计算机的指令调节所述负载电阻的大小、切换负载接入高压中控盒不同的模块或接口，采集负载电压和电流信号反馈给工业计算机，所述低压控制系统包括如权利要求1-15任意一项所述的低压供电与测试电路。
[0022]优选的是，所述工业计算机根据高压中控盒反馈信息，以及低压测试系统信息，实时判断测试项目是否合格，给出测试报告。
[0023]在上述任一方案中优选的是，所述被测设备、工业计算机、低压控制系统之间通过CAN总线进行通信连接。
[0024]本发明的再一方面提供一种DC/DC模块测试方法，包括如下步骤:
(1)控制模块控制接通晶体管Q1，同时立即检测检测端口PAl的状态，根据检测端口 PAl的状态判断DC/DC模块是否正常;正常，则进入步骤(2)，不正常，则进入步骤(4);
(2)正常情况下，检测端口PAl输出高电平，控制模块控制晶体管Ql持续导通，启动DC/DC模块工作，进入步骤(3);
(3)控制模块经驱动模块闭合继电器RLl，同时光端Ql，DC/DC模块输出电压与负载接通，通过测量负载电流的数据，结合DC/DC模块上CAN总线上的报文综合判断DC/DC工作是否正确；
(4)不正常，检测端口PAl输出低电平，立即控制单片机端口PA2关断晶体管Ql，避免过流故障。
[0025]优选的是，所述DC/DC模块的故障情况包括:(I)DC/DC无输出电压，或者输出电压不正确；(2)DC/DC模块输出端搭铁，或者输出电压近似为O。
[0026]在上述任一方案中优选的是，通过负载电流判断所述故障情况(1)，通过检测端口PAl判断所述故障情况(2)。
[0027]在上述任一方案中优选的是，在DC/DC模块的输出端口以及检测端口还设置有多个高次谐波滤波电容，对电路的高次谐波进行滤除。
[0028]将检测电路的电阻、二极管、稳压管等集成设置于PCB上，只预留电源+12V的供电电源接口，连接DC/DC模块的输出接口，和连接单片机的检测端口，同时，在PCB上设置有固定用的端口，可以将该PCB与其他模块固定住，方便携带以及能够与其他模块配合使用。
[0029]本发明所提供的DC/DC模块测试系统的供电电路简单可靠，使用器件少，结构占用面积小，可以单独形成一个简单的模块，也可以集成在其他大型电路中，适应性强，只需要通过简单的电阻以及二极管.稳压管就能够对DC/DC模块进行短路故障检测，整个电路造价低，节约成本，无需对DC/DC模块通电就能够检测DC/DC模块是否短路，防止DC/DC模块短路时，通电造成内部器件的损坏，并且稳定，能够稳定的进行短路检测，同时，有效控制模块输出电流的回流，减小了回流对电路的影响；并且能够通过提示装置提示DC/DC模块是否短路，方便工程人员对DC/DC模块出厂时进行检测，能够直观的判断DC/DC模块是否处于正常工作状态。
【附图说明】
[0030]图1为按照本发明的自动测试系统的一优选的示意图。
[0031]图2为按照本发明的供电和测试电路的一优选的示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图对本发明作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下【具体实施方式】只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述
【发明内容】
对本发明作出一些非本质的改进和调整。
[0033]电动汽车中，需要大量的DC/DC模块将电池的高压电源转换为低压输出，为车上的低压电器设备供电，由于需要的数量较多，这些DC/DC模块出厂时需要快速的进行检测，在提高检测速度的同时，还需要提高检测的稳定性，同时，作为DC/DC模块的生产厂家，生产成本和模块的稳定性都是需要考虑的，因此，本发明设计一种专门用于检测DC/DC模块的检测电路。
[0034]如图2所述，按照本发明的电动汽车DC/DC模块低压供电与测试电路的一优选实施例包括短路检测电路、防止回流电路、输出端口、检测端口，所述防止回流电路连接在所述输出端口和短路检测电路之间，所述输出端口连接所述DC/DC模块的输出端口，所述检测端口连接判断装置，根据检测端口检测的电平信息确定DC/DC模块对地短路故障，并通过提示装置进行提示，所述低压供电与测试电路包括供电模式和负载模式两种工作模式，两种模式由控制模块自动控制切换。
[0035]在本实施例中，所述供电模式为当DC/DC模块没有低压14V输出时，电路使用辅助12V电源为DC/DC模块供电；所述负载模式为当DC/DC模块输出14V电压时，电路切换到负载模式，作为DC/DC模块的输出负载。
[0036]在本实施例中，所述短路检测电路包括串联连接的电阻2(R2)、电阻6 (R6 )、稳压管(D2)，所述电阻2(R2)—端接电源，所述电阻2(R2)另一端和所述电阻6(R6)之间的连接点连接所述防止回流电路。
[0037]在本实施例中，所述电阻2(R2)、电阻6(R6)之间还包括晶体管Ql，所述晶体管Ql控制端连接晶体管Q2，所述晶体管Q2控制端通过限流电阻连接单片机端口 PA2，控制模块通过控制晶体管Q2的导通与关断，控制Ql的对应导通与关断，以控制辅助12V电源是否给DC/DC模块供电。
[0038]在本实施例中，还包括低压输出负载(R1)、取样电阻(R3)，所述低压输出负载(Rl)的一端与取样电阻(R3 )—端串联连接，连接点输出到控制模块的AD采样单元，所述低压输出负载(Rl)另一端通过开关单元(RLl)连接所述输出端口(J1.1)，所述取样电阻(R3)的另一端接地。
[0039]在本实施例中，所述开关单元(RLl)包括继电器，通过驱动电路控制继电器的开关切换，以控制DC/DC模块是否向所述低压输出负载(R1)、取样电阻(R3)供电。
[0040]在本实施例中，还包括负载模式指示灯LED2、供电模式指示灯LEDl，供电模式下，LEDl红灯亮;负载模式下LED2绿灯亮。
[0041]在本实施例中，所述负载模式指示灯LED2、限流电阻I串联后与所述低压输出负载(RI)、取样电阻(R3 )所形成的串联电路并联连接。
[0042]在本实施例中，所述供电模式指示灯LED1、限流电阻2串联后与电阻6(R6)、稳压管(D2)所形成的串联电路并联连接。
[0043]在本实施例中，所述电阻6(R6)与稳压管(D2)的负极之间的连接点连接检测端口PAl，所述稳压管(D2)的正极接地。
[0044]在本实施例中，所述稳压管(D2)稳压值为5.1V。
[0045]在本实施例中，所述防止回流电路包括二极管(Dl)，所述二极管(Dl)正极连接所述电阻2 (R2 )另一端和所述电阻6 (R6 )之间的连接点，负极连接输出端口。
[0046]在本实施例中，所述提示装置为IXD或LED显示器或发光二极管至少之一。
[0047]在本实施例中，所述DC/DC模块为输出电压为14V的DC转换模块。
[0048]在本实施例中，所述控制模块包括单片机。
[0049]本发明的又一方面提供一种电动汽车DC/DC模块自动测试系统，包括如前述任意一项所述的低压供电与测试电路。
[0050]本发明还提供一种低压控制设备，包括被测设备、工业计算机、低压控制系统，还包括负载电阻，所述低压控制系统根据工业计算机的指令调节所述负载电阻的大小、切换负载接入高压中控盒不同的模块或接口，采集负载电压和电流信号反馈给工业计算机，所述低压控制系统包括如权利要求1-15任意一项所述的低压供电与测试电路。
[0051]优选的是，所述工业计算机根据高压中控盒反馈信息，以及低压测试系统信息，实时判断测试项目是否合格，给出测试报告。
[0052]在本实施例中，所述被测设备、工业计算机、低压控制系统之间通过CAN总线进行通信连接。
[0053]一种DC/DC模块测试方法，包括如下步骤:
(1)控制模块控制接通晶体管Q1，同时立即检测检测端口PAl的状态，根据检测端口 PAl的状态判断DC/DC模块是否正常;正常，则进入步骤(2)，不正常，则进入步骤(4);
(2)正常情况下，检测端口PAl输出高电平，控制模块控制晶体管Ql持续导通，启动DC/DC模块工作，进入步骤(3);
(3)控制模块经驱动模块闭合继电器RLl，同时光端Ql，DC/DC模块输出电压与负载接通，通过测量负载电流的数据，结合DC/DC模块上CAN总线上的报文综合判断DC/DC工作是否正确；
(4)不正常，检测端口PAl输出低电平，立即控制单片机端口PA2关断晶体管Ql，避免过流故障。
[0054]在本实施例中，所述DC/DC模块的故障情况包括:(1)DC/DC无输出电压，或者输出电压不正确；(2)DC/DC模块输出端搭铁，或者输出电压近似为O。
[0055]在本实施例中，通过负载电流判断所述故障情况(I)，通过检测端口PAl判断所述故障情况(2)。
[0056]在本实施例中，在DC/DC模块的输出端口以及检测端口还设置有多个高次谐波滤波电容，对电路的高次谐波进行滤除。
[0057]将检测电路的电阻、二极管、稳压管等集成设置于PCB上，只预留电源+12V的供电电源接口，连接DC/DC模块的输出接口，和连接单片机的检测端口，同时，在PCB上设置有固定用的端口，可以将该PCB与其他模块固定住，方便携带以及能够与其他模块配合使用。
[0058]如图1所示，低压控制设备根据主控计算机的指令调节负载大小、切换负载接入高压中控盒不同的模块或接口。采集负载电压和电流信号，反馈给主控计算机。
[0059]主控计算机根据高压中控盒反馈信息，以及低压测试设备信息，实时判断测试项目是否合格，给出测试报告。本发明的电路示意图如图2所示。
[0060]Jl是DC/DC模块的低压电源输出端口，正常情况下输出电压为+14VDC。Jl.2是低压输入/输出的电位参考端(搭铁)。J1.1既是低压电源输出的正极+14V，又是DC/DC模块的工作电源的输入端。初始状态下，或者在负载为空载情况下，DC/DC模块无输出电压，DC/DC模块的.11.1端为高阻状态。当给11.1输入电压12￥时，即可启动0(:/0(:工作，0(:/0(:将的母线直流高压电源的输入转换为低压14VDC从Jl.1覆盖输出。
[0061]图中12V是测量设备的辅助电源;Rl作为低压输出的负载;R3是取样电阻，由单片机的A/D取样后，计算出低压输出的电流;继电器RLl将输出电压与负载接通。初始状态下，DC/DC无输出，RLl打开。
[0062]电路主要工作在两种模式下:(I)供电模式，当DC/DC模块没有低压14V输出时，电路使用辅助12V电源为DC/DC模块供电；(2)负载模式，当DC/DC模块输出14V电压时，电路切换到负载模式，作为DC/DC模块的输出负载;两种模式有单片机自动控制切换。
[0063]测量步骤为:
(I)单片机控φ?」ΡΑ2接通Ql，同时立即检测PAl的状态。正常情况下，Jl.1为高阻，或者DC/DCS启动，在Jl.1输出14V，则单片机在PAl端检测到高电平;如果，DC/DC故障，输出电平在Jl.1搭铁，输出低电平。PAl检测到低电平，应立即控制PA2关断Ql，避免过流故障。
[0064](2 )正常情况下，单片机控制QI持续导通，经J1.1输出给DC/DC，启动DC/DC工作。DC/DC工作后从Jl.1覆盖输出14V，D1阻断14V电压产生的回流。
[0065 ] (3 )单片机经驱动电路控制YI闭合继电器RLI，同时关断QI。DC/DC模块的输出电压与负载接通，通过测量负载电流的数据，结合DC/DC模块上CAN总线上的报文综合判断DC/DC工作是否正确。
[0066]DC/DC模块的故障情况及检测方式:(1)DC/DC无输出电压，或者输出电压不正确。通过负载电流可以判断。(2)DC/DC模块输出端搭铁，或者输出电压近似为O。通过PA I端口可以判断。
[0067]电路具有过流保护功能，当DC/DC模块输出端搭铁，单片机通过PAl端口可以判断，并立即关断Ql。
[0068]供电模式下，LEDl红灯亮;负载模式下LED2绿灯亮。
[0069]本发明所提供的DC/DC模块测试系统的供电电路，电路简单可靠，使用器件少，结构占用面积小，可以单独形成一个简单的模块，也可以集成在其他大型电路中，适应性强，只需要通过简单的电阻以及二极管.稳压管就能够对DC/DC模块进行短路故障检测，整个电路造价低，节约成本，无需对DC/DC模块通电就能够检测DC/DC模块是否短路，防止DC/DC模块短路时，通电造成内部器件的损坏，并且稳定，能够稳定的进行短路检测，同时，有效控制模块输出电流的回流，减小了回流对电路的影响;并且能够通过提示装置提示DC/DC模块是否短路，方便工程人员对DC/DC模块出厂时进行检测，能够直观的判断DC/DC模块是否处于正常工作状态。
[0070]工业计算机控制测试过程，显示测试参数与测试结果，自动切换供电模式和负载模式。供电模式下具有过流保护功能。具有防止DC/DC输出电压产生的回流。测量DC/DC模块输出电压和电流的大小。在计算机中将该测量结果与DC/DC模块CAN报文的数据进行比较，判断模块输出结果是否正确。
【主权项】
1.一种电动汽车DC/DC模块低压供电与测试电路，包括短路检测电路、防止回流电路、输出端口、检测端口，其特征在于:所述防止回流电路连接在所述输出端口和短路检测电路之间，所述输出端口连接所述DC/DC模块的输出端口，所述检测端口连接判断装置，根据检测端口检测的电平信息确定DC/DC模块对地短路故障，并通过提示装置进行提示，所述低压供电与测试电路包括供电模式和负载模式两种工作模式，两种模式由控制模块自动控制切换。2.如权利要求1所述的低压供电与测试电路，其特征在于:所述供电模式为当DC/DC模块没有低压14V输出时，电路使用辅助12V电源为DC/DC模块供电；所述负载模式为当DC/DC模块输出14V电压时，电路切换到负载模式，作为DC/DC模块的输出负载。3.如权利要求1所述的低压供电与测试电路，其特征在于:所述短路检测电路包括串联连接的电阻2(R2)、电阻6(R6)、稳压管(D2)，所述电阻2(R2)—端接电源，所述电阻2(R2)另一端和所述电阻6(R6)之间的连接点连接所述防止回流电路。4.如权利要求3所述的低压供电与测试电路，其特征在于:所述电阻2(R2)、电阻6(R6)之间还包括晶体管Ql，所述晶体管Ql控制端连接晶体管Q2，所述晶体管Q2控制端通过限流电阻连接单片机端口 PA2，控制模块通过控制晶体管Q2的导通与关断，控制Ql的对应导通与关断，以控制辅助12V电源是否给DC/DC模块供电。5.如权利要求1所述的低压供电与测试电路，其特征在于:还包括低压输出负载(R1)、取样电阻(R3)，所述低压输出负载(Rl)的一端与取样电阻(R3)—端串联连接，连接点输出到控制模块的AD采样单元，所述低压输出负载(Rl)另一端通过开关单元(RLl)连接所述输出端口( J1.1)，所述取样电阻(R3 )的另一端接地。6.如权利要求5所述的低压供电与测试电路，其特征在于:所述开关单元(RLl)包括继电器，通过驱动电路控制继电器的开关切换，以控制DC/DC模块是否向所述低压输出负载(R1)、取样电阻(R3)供电。7.如权利要求5所述的低压供电与测试电路，其特征在于:还包括负载模式指示灯LED2、供电模式指示灯LEDl，供电模式下，LEDl红灯亮;负载模式下LED2绿灯亮。8.—种电动汽车DC/DC模块自动测试系统，包括如权利要求1-7任意一项所述的低压供电与测试电路。9.一种低压控制设备，包括被测设备、工业计算机、低压控制系统，其特征在于:还包括负载电阻，所述低压控制系统根据工业计算机的指令调节所述负载电阻的大小、切换负载接入高压中控盒不同的模块或接口，采集负载电压和电流信号反馈给工业计算机，所述低压控制系统包括如权利要求1-7任意一项所述的低压供电与测试电路。10.一种DC/DC模块测试方法，包括如下步骤: (1)控制模块控制接通晶体管Q1，同时立即检测检测端口PAl的状态，根据检测端口PAl的状态判断DC/DC模块是否正常;正常，则进入步骤(2)，不正常，则进入步骤(4); (2)正常情况下，检测端口PAl输出高电平，控制模块控制晶体管Ql持续导通，启动DC/DC模块工作，进入步骤(3); (3)控制模块经驱动模块闭合继电器RLI，同时光端Ql，DC/DC模块输出电压与负载接通，通过测量负载电流的数据，结合DC/DC模块上CAN总线上的报文综合判断DC/DC工作是否正确；(4)不正常，检测端口PAl输出低电平，立即控制单片机端口PA2关断晶体管Ql，避免过流故障。
【文档编号】G01R31/02GK105929299SQ201610404045
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】杭和平, 邵明刚, 杨锋, 李万韬, 胡熏
【申请人】北京联合大学