電動汽車高壓線束導通性自動測試裝置制造方法
【專利摘要】本發明屬于一種電動汽車高壓線束導通性自動測試裝置。其高壓接插件與高壓線束連接；高壓線束通過各自的轉接線束與繼電器矩陣相接，通過單片機I/O口控制繼電器矩陣；利用單片機內部A/D讀取采集電路輸出的電壓值，并根據A/D采集數值來判斷高壓線束高壓接插件各端子導通性。本裝置選擇時間響應快、體積小、功耗低。在滿足功能的同時，保證了測試信號的精度，同時保證了測試人員的安全。本發明可快速、準確、真實判斷高壓線束接插件導通情況，在不改變測試電路板設計的基礎上，只要設計對應的轉接線束即可完成不同高壓線束高壓接插件導通性測試，具備通用性高的特點，成功解決了高壓線束高壓接插件導通性測試難的問題。
【專利說明】
電動汽車高壓線束導通性自動測試裝置

【技術領域】
[0001]本發明屬于汽車設備的檢測裝置，具體是一種電動汽車高壓線束導通性自動測試
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術】
[0002]電動汽車高壓線束作為高壓控制盒和高壓用電器之間的連接橋梁，起到電能傳輸的作用。由于高壓線束連接高壓電氣部件較多，所以引腳定義較多，因此檢測高壓線束電氣連接是否存在問題或隱患非常有必要。
[0003]高壓線束產品入庫前都應進行線束連接各高壓接插件導通性測試，由于引腳多，定義繁雜，且既有插針又有插孔，檢驗人員采用萬用表測試，導致測試時間周期長，且需要對引腳定義熟悉。
[0004]目前一直采用人工作業的方式對其導通性進行檢定。現有人工測試，每次測試時均需人工接線，并對照引腳定義插線，費時且不方便。由于引腳較多，導致人工操作時間長，檢測結果在很大程度上取決于人員的技術水平和工作經驗。
[0005]現有技術大多采用萬用表，根據高壓線束所連接各高壓接插件引腳定義，對高壓線束逐一進行導通測試，每次測試均需人工接線、查線，費時而且不方便，且易出現漏查、錯查現象。即使有導通性自動測試裝置，但都為專用測試設備，不具備通用性，難以滿足實際測試需求，且測試設備成本很高，難以用于實際生產。
[0006]高壓線束導通性測試一直存在著測試點多、時間要求緊等客觀困難。導通電阻反映出電路點之間的通斷關系，該量值的合格與否直接影響高壓線束的可靠性，直接影響所連接高壓電氣部件能否正常工作。
[0007]因此，開發一套基于控制技術，具備檢測精度高、操作簡便、通用性高、人為干擾因素少的高壓線束導通性自動測試裝置具有很高的使用價值。


【發明內容】

[0008]為了克服目前電動汽車高壓線束導通性測試的上述缺陷，本發明開發出一種電動汽車高壓線束導通性自動測試裝置。
[0009]本發明的技術方案是:
[0010]一種電動汽車高壓線束導通性自動測試裝置，分別由各高壓接插件連接高壓控制盒、電動空調壓縮機控制器、車載充電機、DC/DC變換器和PTC控制器；所述的高壓接插件與高壓線束連接；高壓線束通過各自的轉接線束與繼電器矩陣相接，通過單片機I/O 口控制繼電器矩陣；利用單片機內部A/D讀取采集電路輸出的電壓值，并根據A/D采集數值來判斷高壓線束高壓接插件各端子導通性。
[0011]繼電器矩陣包括導通測試輸入端繼電器矩陣SPl和導通測試輸出端繼電器矩陣。
[0012]繼電器矩陣的測試輸出端連接一采集電路，采集電路將測試輸出端得到的電壓值送到單片機內部A/D 口，單片機根據采集的電壓值判斷內部線束導通情況，并送IXD顯示導通情況。
[0013]導通測試輸入端繼電器矩陣SPl與5V電源電路連接，在導通測試輸入端施加+5V測試電壓。
[0014]繼電器矩陣的繼電器為通用2a型常開PhotoMOS，其為輸入元件中采用LED，輸出元件中采用MOSFET的光電耦合器的半導體繼電器。
[0015]本測試裝置的導通測試由測試按鍵控制。
[0016]單片機、采集電路、IXD也由5V電源電路提供+5V供電；所述的5V電源電路與AC輸入電路連接，經轉換而得+5V電源。
[0017]本發明的技術效果是:
[0018]設計轉接線束，建立高壓線束檢測回路。具體的說，就是安裝與被測高壓線束相匹配的高壓接插件，手動方式設置電纜的連接關系，滿足不同接插件型號高壓線束的測試。
[0019]選擇時間響應快、體積小、功耗低的PhotoMOS繼電器構成繼電器陣列，由單片機I/O直接控制繼電器工作，實現被測點的選擇與切換。
[0020]測試按鍵按下后，即可正常測試導通。
[0021]設計相應算法，并編制出相應程序，使采集的數據能準確反映被測電纜的通斷關系，精確測量導通電阻。
[0022]本發明采用的芯片完全滿足功耗需求，且充分考慮了電磁兼容設計和電安全設計，在滿足功能的同時，保證了測試信號的精度，同時保證了測試人員的安全。
[0023]本發明中繼電器全部采用PhotoMOS繼電器，采用單片機I/O 口直接控制，省掉了繼電器驅動電路，減小了電路板設計尺寸，同時采用PhotoMOS繼電器，在滿足測試要求的前提下，大大提高了測試速度。
[0024]本發明采用單片機控制為核心的導通測試電路，可快速、準確、真實判斷高壓線束接插件導通情況。在不改變測試電路板設計的基礎上，根據不同高壓線束引腳定義情況，只要設計對應的轉接線束即可完成不同高壓線束高壓接插件導通性測試，具備通用性高的特點，成功解決了高壓線束高壓接插件導通性測試難的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1高壓線束示意圖，
[0026]圖2高壓線束接插件端子對應連接關系圖，
[0027]圖3高壓線束導通測試系統框圖，
[0028]圖4導通測試輸入端繼電器矩陣圖，
[0029]圖5導通測試輸出端繼電器矩陣圖，
[0030]圖6SP1繼電器控制電路圖，
[0031]圖7SW1繼電器控制電路圖，
[0032]圖8MC9S08AC12864-Pin LQFP 引腳圖，
[0033]圖9電源模塊的電路。

【具體實施方式】
[0034]本發明在充分分析高壓線束所連接高壓接插件的基礎上，設計轉接線束和繼電器矩陣，通過單片機I/o 口控制繼電器矩陣，測試時對檢測點施加+5V直流電壓，利用單片機內部A/D讀取采集電路輸出的電壓值，并根據A/D采集數值來判斷高壓線束高壓接插件各端子導通性，并送LCD顯示。本發明充分利用LCD顯示，測試人員只要根據操作說明即可完成高壓線束導通性測試，而不必了解掌握高壓線束各高壓接插件內部引腳定義。
[0035]本發明的高壓線束示意圖如圖1所示，其中Jl連接高壓控制盒，J2連接電動空調壓縮機控制器，J3連接車載充電機，J4連接DC/DC變換器，J5連接PTC控制器。
[0036]高壓線束導通性測試設計思路以及繼電器矩陣中PhotoMOS繼電器的使用都是本發明的關鍵技術點之一。本裝置既能保證高壓線束導通性測試需求，又降低了設計開發成本。
[0037]本發明繼電器矩陣均采用松下PhotoMOS繼電器，其為輸入元件中采用LED，輸出兀件中米用MOSFET的光電稱合器的半導體繼電器。與傳統的機械型繼電器最大的區別在于:PhotoM0S是一款“光電稱合器”,觸點不進行機械性的開閉。因此，在觸點可靠性、壽命、動作聲音、動作速度、以及尺寸大小方面具有卓越的特性。
[0038]由圖1可知，按照電壓等級分類，高壓線束接插件端子可分為兩大類:高壓正、負極端子、高壓互鎖端子。按照電壓極性分類，高壓線束接插件端子又可分為兩大類:正極端子、負極端子。由圖1可知，高壓線束連接器存在26個引腳定義，若接插件之間線束連接錯誤，會導致相關電氣部件無法正常工作。
[0039]由圖1可知，高壓線束接插件端子對應連接關系如圖2所示。
[0040]根據圖2，設計高壓線束導通測試裝置，其設計框圖如圖3所示。本發明根據高壓線束物理連接情況，采用與高壓線束高壓接插件匹配的接插件設計轉接線束，并設計繼電器矩陣連接待測接插件端子連接線束。當轉接線束連接完畢后，等待系統上電完成后，按下測試按鍵即可進行測試。在圖3中，與各高壓接插件連接的高壓線束通過各自的轉接線束連接到繼電器矩陣。
[0041]繼電器矩陣作為本發明的關鍵部分，其包括:導通測試輸入端繼電器矩陣(見圖4)、導通測試輸出端繼電器矩陣(見圖5)。測試過程中通過在導通測試輸入端施加測試電壓+5V，采集電路將測試輸出端得到的電壓值送單片機內部A/D 口，單片機根據采集的電壓值判斷內部線束導通情況，并送IXD顯示導通情況。
[0042]圖4中導通測試輸入端繼電器矩陣SPl選擇松下AQY211系列PhotoMOS繼電器，用于控制測試輸入端+5V上電。AQY211連續負載電流可達1.0A，其正常工作時LED電流為5?10mA，可直接采用單片機I/O 口驅動，控制電路設計如圖6所示。本發明LED導通電流選擇5.5mA左右，保證LED可靠導通，LED正向導通壓降約為1.25V，所以限流電阻RSPl的阻值為680 Ω。
[0043]為便于控制且節省電路板空間，并考慮單片機I/O 口驅動能力，繼電器矩陣中除SPl外，其余繼電器均選擇松下AQW212H1繼電器，其為通用2a型常開PhotoMOS。為保證低功耗，圖5采集電路中運放電路采用電壓跟隨器設計，保證有較高的輸入阻抗和非常低的輸出阻抗，保證U2輸出電壓精度，本發明U2輸出電壓為R2上分壓值。采集電路中分壓電阻Rl和R2均取3.3k Ω，這樣某一路導通測試時流過繼電器的電流低于1mA，AQW212EH繼電器其連續負載電流可達0.5A，完全滿足測試需求。當待測試回路導通時，R2上電壓降為+2.5V，當待測試回路斷開時，R2上電壓降幾乎為0V，單片機內部A/D根據U2輸出電壓是2.5V還是OV，對線束導通性做出判斷。
[0044]同時AQW212EH正常工作時LED電流為5?10mA，可直接采用單片機I/O 口驅動。AQW212EH輸出端導通電阻平均值為0.83 Ω，該電阻值以及轉接線束自身電阻值與Rl和R2相比可忽略不計。
[0045]以SWl為例，AQW212EH控制電路如圖7所示。本發明LED導通電流選擇5.5mA左右，保證LED可靠導通，LED正向導通壓降約為1.25V，所以限流電阻RSWl和RSW2的阻值均為680 Ω，SW2?SW7繼電器以及SNl?SN7繼電器的控制電路設計原理及參數均和SWl控制電路保持一致，從而保證繼電器矩陣設計的一致性和調試便利性。
[0046]本發明單片機采用飛思卡爾MC9S08AC128系列，其封裝為64_Pin LQFP，如圖8所示。具有128Kb閃存、16通道10位ADC和高達20MHz的總線頻率，其I/O可達54個，并且該單片機采用+5V供電，保證了整個低壓系統電源設計統一，不必再增加電源轉換模塊。
[0047]本發明采用單片機I/O 口直接驅動PhotoMOS繼電器，其中驅動繼電器的單片機I/O 口需要29個，IXD數據線占用8個I/O 口，所以MC9S08AC128I/0 口數量完全滿足設計需求，且有余量。本發明采集電路輸出電壓為OV或2.5V，電壓波動很小，考慮到本測試系統對于A/D的精度不做過高要求，所以采用MC9S08AC128內部A/D進行數據采集，不增加額外A/D芯片，即可滿足設計要求。
[0048]本發明中電路供電端均采用+5V電源，電源模塊電路如圖9所示。電源模塊采用DAS5-DC5-N隔離型AC/DC電源模塊，其為單片機、繼電器矩陣、采集電路、IXD提供+5V。DAS5-DC5-N輸入電壓范圍為AC165?265V，輸出電壓為5V DC,輸出電流可達1A，遠遠滿足設計需求。工作頻率100kHz，效率>75%，輸入過、欠壓保護，長期自恢復，隔離電壓Vin-Vo可達2500V AC，冷卻方式為自然冷卻。電源模塊具有高功率密度、超薄設計、體積小、多重保護功能等優點，一體化灌封加強了防腐、防潮、防震性能，同時一體化灌封還增加了導熱性，從而加強了產品可靠性。
[0049]本發明在保證電源模塊正常工作的前提下，著重考慮了電源模塊的電磁兼容性設計，電源電路中增加了 Fl (保險絲)、RV1 (壓敏電阻)、C1 (X電容)、L1 (差模電感)、L2(差模電感)、C3 (高頻濾波電容)、C4 (低頻濾波電容)設計，保證電源模塊正常工作的前提下，同時考慮了電源模塊的安全設計以及電磁兼容性設計，從而保證了測試設備的電安全以及輸出5V電源的質量，從而保證了整個測試電路信號的完整性。
[0050]繼電器矩陣中PhotoMOS繼電器可選擇機械式繼電器,但與PhotoMOS繼電器相比，機械式繼電器在觸點可靠性、壽命、動作速度上、尺寸大小方面不具有優勢。單片機也可選擇其它單片機，采集電路可選擇單獨的A/D芯片，若選擇單獨的A/D芯片，又會增加測試電路板的尺寸。采集電阻也可選擇其它阻值的電阻。
[0051]電動汽車高壓線束導通性自動測試步驟為:
[0052]1、轉接接插件安裝完成后，接通AC輸入，經電源模塊后輸出5V電壓，單片機上電，處于工作狀態；
[0053]2、按下測試按鍵后，系統自檢5s鐘后，開始進行測試，測試過程中先閉合SPl繼電器，這樣導通測試轉接輸入端繼電器矩陣負載上端帶電；
[0054]3、單片機I/O 口控制SNl繼電器與J4_B相連的輸出端閉合，然后單片機I/O 口控制SWl繼電器與Jl-A相連的輸出端閉合，等待2s鐘后，保證SNl和SWl輸出端可靠閉合，若此時單片機A/D采集到+2.5V電壓，說明該路所連接的線束導通性正常，若采集到電壓值為OV左右，說明該路所連接的線束不導通或幾乎處于斷開狀態，測試等待2s后，該路測試結果存儲到單片機內存儲器；控制斷開SWl繼電器中與Jl-A相連的輸出端，然后控制斷開SNl繼電器與J4-B相連的輸出端；
[0055]4、按照步驟3，對圖2中其余連接線束，按自左向右的檢測順序，逐一完成線束導通性測試；
[0056]5、步驟4完成5s鐘后，斷開SPl繼電器；
[0057]6、重復步驟2-5測試流程，完成高壓線束導通性的第二次測試；
[0058]7、單片機軟件分析Flash存儲器中高壓線束兩次導通性測試數據，并得出高壓線束各端子導通性測試判定結果；
[0059]8、在IXD上顯示該高壓控制盒各端子導通性測試判定結果。
【權利要求】
1.電動汽車高壓線束導通性自動測試裝置，分別由各高壓接插件連接高壓控制盒、電動空調壓縮機控制器、車載充電機、DC/DC變換器和PTC控制器；所述的高壓接插件與高壓線束連接；其特征在于:高壓線束通過各自的轉接線束與繼電器矩陣相接，通過單片機I/O口控制繼電器矩陣；利用單片機內部A/D讀取采集電路輸出的電壓值，并根據A/D采集數值來判斷高壓線束高壓接插件各端子導通性。
2.根據權利要求1所述的自動測試裝置，其特征在于:繼電器矩陣包括導通測試輸入端繼電器矩陣SP1和導通測試輸出端繼電器矩陣。
3.根據權利要求1或2所述的自動測試裝置，其特征在于:繼電器矩陣的測試輸出端連接一采集電路，采集電路將測試輸出端得到的電壓值送到單片機內部A/D 口，單片機根據采集的電壓值判斷內部線束導通情況，并送IXD顯示導通情況。
4.根據權利要求1或2所述的自動測試裝置，其特征在于:導通測試輸入端繼電器矩陣SP1與5V電源電路連接，在導通測試輸入端施加+5V測試電壓。
5.根據權利要求2或3所述的自動測試裝置，其特征在于:繼電器矩陣的繼電器為通用2a型常開PhotoMOS，其為輸入元件中采用LED，輸出元件中采用M0SFET的光電耦合器的半導體繼電器。
6.根據權利要求1或3所述的自動測試裝置，其特征在于:本測試裝置的導通測試由測試按鍵控制。
7.根據權利要求1-5任意一項所述的自動測試裝置，其特征在于:單片機、采集電路、IXD也由5V電源電路提供+5V供電；所述的5V電源電路與AC輸入電路連接，經轉換而得+5V電源。
【文檔編號】G01R31/02GK104375050SQ201410585087
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】白健, 高新杰, 李興華, 張弛, 尹文龍 申請人:北京新能源汽車股份有限公司