CN105313700A - 一种新能源汽车的高压互锁电路及故障诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源汽车的高压互锁电路，信号发生电路根据主控芯片的控制产生PWM信号，第一电压比较器将与第一电阻的第二端的电压的第一比较结果传输至主控芯片；第二电压比较器将与第一电阻的第二端的电压的第二比较结果传输至主控芯片。由于第二电阻的第二端作为高压互锁电路的输出端与整车系统的高压互锁回路连接，且第三电阻的第二端作为高压互锁电路的输入端与整车系统的高压互锁回路连接，因此，通过主控芯片的控制高压互锁回路中就产生PWM信号，主控芯片根据第一比较结果和第二比较结果确定高压互锁回路的情况。此外，本发明还公开一种基于该电路的故障诊断方法。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，特别是涉及一种新能源汽车的高压互锁电路及故障诊断方法。
背景技术
随着全球气候逐步恶化、城市大气污染加剧和石油资源过度消耗，发展节能环保的新能源电动汽车已成为世界汽车工业技术创新的重要方向和汽车产业可持续发展的必然选择。电动汽车高压系统是一个绝缘封闭的系统，但在车辆维修及一些特殊环境下，若高压用电设备及其高压连接器没有正常连接会造成高压暴露，导致维修人员发生触电的安全问题。高压互锁功能对车辆高压系统连接状态进行监控，对非正常状态进行故障处理，通过控制继电器断开能切断动力电池的高压输出，提高电动汽车的安全性。
高压互锁回路是设计于电动汽车高压系统回路中的低压线束，低压线束将动力电池及高压用电设备的连接器、压触开关、维护开关串联形成回路。为保证高压互锁功能的可靠性，避免高压互锁回路出现故障不能被发现，设计的高压互锁电路并具备故障诊断。
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源汽车的高压互锁电路，用于保证高压互锁回路的可靠性，能够在高压互锁回路出现故障时及时发现。此外，本发明的目的还提供一种基于新能源汽车的高压互锁电路的故障诊断方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种新能源汽车的高压互锁电路，包括：
信号发生电路，与所述电池管理系统的主控芯片连接，用于根据所述主控芯片的控制产生PWM信号；
第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述信号发生电路的第一端连接；
第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二电阻的第二端作为所述高压互锁电路的输出端与高压互锁回路连接；
第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述信号发生电路的第二端连接，所述第三电阻的第二端作为所述高压互锁电路的输入端与所述高压互锁回路连接；
第一电压比较器，用于将与所述第一电阻的第二端的电压的第一比较结果传输至所述主控芯片；
第二电压比较器，用于将所述第一电阻的第二端的电压的第二比较结果传输至所述主控芯片。
优选的，所述信号发生电路包括：
第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管；
所述第一三极管的基极和所述第四三极管的基极与所述主控芯片的第一输出端连接；
所述第二三极管的基极和所述第三三极管的基极与所述主控芯片的第二输出端连接；
所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的集电极连接作为所述信号发生电路的第一端与所述第一电阻的第一端连接；
所述第三三极管的发射极和所述第四三极管的集电极连接作为所述信号发生电路的第二端与所述第三电阻的第一端连接；
其中，所述第一三极管、所述第二三极管、所述第三三极管和所述第四三极管均为PNP型；所述第二三极管的发射极和所述第四三极管的发射极接地；所述第一三极管的集电极和所述第三三极管的集电极与电源连接。
优选的，所述电源的电压为12V。
优选的，所述第一电压比较器的输入端和所述第二电压比较器的输入端均与所述第一电阻的第二端连接，用于接收所述第一电阻的第二端的电压；
所述第一电压比较器的输出端与所述主控芯片的第一输入端连接，用于将所述第一比较结果传输至所述主控芯片；
所述第二电压比较器的输出端与所述主控芯片的第二输入端连接，用于将所述第二比较结果传输至所述主控芯片。
一种基于新能源汽车的高压互锁电路的故障诊断方法，应用于所述的新能源汽车的高压互锁电路，包括：
第一电压比较器接收第一电阻的第二端的电压；
所述第一电压比较器将该电压与第一预设电压作比较；
所述第一电压比较器将第一比较结果传输至主控芯片；
第二电压比较器接收所述第一电阻的第二端的电压；
所述第二电压比较器将该电压与第二预设电压作比较；
所述第二电压比较器将第二比较结果传输至所述主控芯片；
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断。
优选的，所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断包括：
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述高压互锁回路连接正常。
优选的，所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断包括：
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述高压互锁回路断开。
优选的，所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断包括：
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述高压互锁回路对电源短路。
优选的，所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断包括：
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述高压互锁回路对地短路。
本发明所提供的一种新能源汽车的高压互锁电路，包括：信号发生电路、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电压比较器和第二电压比较器。信号发生电路根据主控芯片的控制产生PWM信号，第一电压比较器将与第一电阻的第二端的电压的第一比较结果传输至主控芯片；第二电压比较器将与第一电阻的第二端的电压的第二比较结果传输至主控芯片。由于第二电阻的第二端作为高压互锁电路的输出端与高压互锁回路连接，且第三电阻的第二端作为高压互锁电路的输入端与高压互锁回路连接，因此当高压互锁电路根据主控芯片的控制产生PWM信号后，高压互锁回路中就产生PWM信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明提供的一种新能源汽车的高压互锁电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。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，都属于本发明保护范围。
本发明的核心是提供一种新能源汽车的高压互锁电路及故障诊断方法。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
高压互锁功能实现的硬件电路集成在电动汽车的一个控制器上，一般为BMS(电池管理系统)，并作为高压互锁回路的起点和终点。具体设置参见下文描述。
图1本发明提供的一种新能源汽车的高压互锁电路图。新能源汽车的高压互锁电路，包括：
信号发生电路10，与所述电池管理系统的主控芯片MCU连接，用于根据所述主控芯片MCU的控制产生PWM信号；
第一电阻R1，所述第一电阻R1的第一端与所述信号发生电路的第一端连接；
第二电阻R2，所述第二电阻R2的第一端与所述第一电阻R1的第二端连接，所述第二电阻R2的第二端作为所述高压互锁电路的输出端OUT与高压互锁回路连接；
第三电阻R3，所述第三电阻R3的第一端与所述信号发生电路10的第二端连接，所述第三电阻R3的第二端作为所述高压互锁电路的输入端IN与所述高压互锁回路连接；
第一电压比较器U1，用于接收所述第一电阻R1的第二端的电压U0并将第一比较结果传输至所述主控芯片MCU；
第二电压比较器U2，用于接收所述第一电阻R1的第二端的电压U0并将第二比较结果传输至所述主控芯片MCU。
在具体实施中，高压互锁回路串联了高压用电设备的高压连接器，压触开关等。当某个高压连接器未连接或压触开关未闭合时，车辆可能出现高压暴露点，则高压互锁回路开路。由于本发明提供的高压互锁电路设置在高压互锁回路中，主控芯片MCU控制信号发生电路产生特定的PWM信号，则当高压互锁回路正常连接时，在高压互锁回路能够检测出PWM信号；如果高压互锁回路出现异常，则在高压互锁回路就检测不到相同的PWM信号；以此可以判断高压互锁回路是否正常连接。其中，高压用电设备包括空调压缩机，电机控制器，直流电平转换器，车载充电机，高压分线盒等。
本发明提供的新能源汽车的高压互锁电路，包括：信号发生电路、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电压比较器和第二电压比较器。信号发生电路根据主控芯片的控制产生PWM信号，第一电压比较器将与第一电阻的第二端的电压的第一比较结果传输至主控芯片；第二电压比较器将与第一电阻的第二端的电压的第二比较结果传输至主控芯片。由于第二电阻的第二端作为高压互锁电路的输出端与高压互锁回路连接，且第三电阻的第二端作为高压互锁电路的输入端与高压互锁回路连接，因此当高压互锁电路根据主控芯片的控制产生PWM信号后，高压互锁回路中就产生PWM信号，主控芯片根据第一比较结果和第二比较结果确定高压互锁回路的情况。
为了让本领域技术人员更加理解本发明提供的新能源汽车的高压互锁电路，以下做具体说明。
如图1所示，作为一种优选的实施方式，所述信号发生电路10包括：
第一三极管K1、第二三极管K2、第三三极管K3和第四三极管K4；
所述第一三极管K1的基极和所述第四三极管K4的基极与所述主控芯片MCU的第一输出端连接；
所述第二三极管K2的基极和所述第三三极管K3的基极与所述主控芯片MCU的第二输出端连接；
所述第一三极管K1的发射极和所述第二三极管K2的集电极连接作为所述信号发生电路10的第一端与所述第一电阻R1的第一端连接；
所述第三三极管K3的发射极和所述第四三极管K4的集电极连接作为所述信号发生电路10的第二端与所述第三电阻R3的第一端连接；
其中，所述第一三极管K1、所述第二三极管K2、所述第三三极管K3和所述第四三极管K4均为PNP型；所述第二三极管K2的发射极和所述第四三极管K4的发射极接地；所述第一三极管K1的集电极和所述第三三极管K3的集电极与电源连接。
在具体实施中，主控芯片MCU控制信号发送电路10的方法如下：
步骤一：主控芯片MCU控制第一三极管K1和第四三极管K4导通，同时控制第二三极管K2和第三三极管K3断开；
步骤二：经过预设时长，主控芯片MCU控制第一三极管K1和第四三极管K4断开，同时控制第二三极管K2和第三三极管K3导通。
经过所述预设时长，重复所述步骤一，依据上述步骤，主控芯片MCU循环控制第一三极管K1、第二三极管K2、第三三极管K3和第四三极管K4。
作为一种优选的实施方式，所述电源的电压为12V。
如图1所示，第一三极管K1和第三三极管K3的集电极连接的电源的电压为12V。
如图1所示，作为一种优选的实施方式，所述第一电压比较器U1的输入端和所述第二电压比较器U2的输入端均与所述第一电阻R1的第二端连接，用于接收所述第一电阻R1的第二端的电压U0；
所述第一电压比较器U1的输出端与所述主控芯片的第一输入端连接，用于将所述第一比较结果传输至所述主控芯片MCU；
所述第二电压比较器U1的输出端与所述主控芯片的第二输入端连接，用于将所述第二比较结果传输至所述主控芯片MCU。
在具体实施中，第一电压比较器U1的预设值为REF1，当U0的输入值大于REF1时，则第一比较结果为1；当U0的输入值小于REF1时，则第一比较结果为0。同样的，第二电压比较器U2的预设值为REF2，当U0的输入值大于REF2时，则第二比较结果为1；当U0的输入值小于REF2时，则第二比较结果为0。
实施例二
新能源汽车的高压互锁电路的故障诊断方法，应用于实施例一中所述的新能源汽车的高压互锁电路，包括：
第一电压比较器接收第一电阻的第二端的电压；
所述第一电压比较器将该电压与第一预设电压作比较；
所述第一电压比较器将第一比较结果传输至主控芯片；
第二电压比较器接收所述第一电阻的第二端的电压；
：所述第二电压比较器将该电压与第二预设电压作比较；
所述第二电压比较器将第二比较结果传输至所述主控芯片；
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断。
为了让本领域技术人员更加理解本发明提供的新能源汽车的高压互锁电路的故障诊断方法，以图1为例进行说明。
主控芯片MCU控制高压互锁回路产生PWM信号，第一电压比较器U1接收电压U0，与预设值REF1作比较，并将比较结果(第一比较结果)传输至主控芯片MCU。同理，第二电压比较器U2接收电压U0，与预设值REF2作比较，并将比较结果(第二比较结果)传输至主控芯片MCU。主控芯片MCU根据第一比较结果和第二比较结果对高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断。
本实施例提供的方法通过两个电压比较器对第二电阻第二端的电压进行比较，并将比较结果传输至主控芯片，主控芯片根据比较结果诊断高压互锁回路是否出现故障。该方法的步骤简单，能够利用高压互锁电路本身的结构，节约成本。
作为一种优选的实施方式，所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断包括：
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述高压互锁回路连接正常。
在高压互锁回路连接正常的情况下，高压互锁电路的输出端OUT与输入端IN是导通的。当第一三极管K1和第四三极管K4导通，第二三极管K2和第三三极管K3断开，U0的电压为当第一三极管K1和第四三极管K4断开，第二三极管K2和第三三极管K3导通，U0的电压为
作为一种优选的实施方式，所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断包括：
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述高压互锁回路断开。
在高压互锁回路断开的情况下，高压互锁电路的输出端OUT与输入端IN是悬空的。当第一三极管K1和第四三极管K4导通，第二三极管K2和第三三极管K3断开，U0的电压为12V；当第一三极管K1和第四三极管K4断开，第二三极管K2和第三三极管K3导通，U0的电压为0V。
作为一种优选的实施方式，所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断包括：
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述高压互锁回路对电源短路。
在高压互锁回路对电源短路的情况下，高压互锁电路的输出端OUT与电源短路。当第一三极管K1和第四三极管K4导通，第二三极管K2和第三三极管K3断开，U0的电压为12V；当第一三极管K1和第四三极管K4断开，第二三极管K2和第三三极管K3导通，U0的电压为
作为一种优选的实施方式，所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断包括：
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述高压互锁回路对地短路。
在高压互锁回路对地短路的情况下，高压互锁电路的输出端OUT与地短路。当第一三极管K1和第四三极管K4导通，第二三极管K2和第三三极管K3断开，U0的电压为当第一三极管K1和第四三极管K4断开，第二三极管K2和第三三极管K3导通，U0的电压为0。
在具体实施中，根据上述判断方法，可以设计第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电压比较器和第二电压比较器的预设电压，使得第一电压比较器的第一比较结果和第二电压比较器的第二比较结果如表1所示。
表1
以上对本发明所提供的新能源汽车的高压互锁电路及故障诊断方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种新能源汽车的高压互锁电路，其特征在于，包括：
信号发生电路，与电池管理系统的主控芯片连接，用于根据所述主控芯片的控制产生PWM信号；
第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述信号发生电路的第一端连接；
第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端连接，所述第二电阻的第二端作为所述高压互锁电路的输出端与高压互锁回路连接；
第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述信号发生电路的第二端连接，所述第三电阻的第二端作为所述高压互锁电路的输入端与所述高压互锁回路连接；
第一电压比较器，用于将与所述第一电阻的第二端的电压的第一比较结果传输至所述主控芯片；
第二电压比较器，用于将所述第一电阻的第二端的电压的第二比较结果传输至所述主控芯片。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车的高压互锁电路，其特征在于，所述信号发生电路包括：
第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管；
所述第一三极管的基极和所述第四三极管的基极与所述主控芯片的第一输出端连接；
所述第二三极管的基极和所述第三三极管的基极与所述主控芯片的第二输出端连接；
所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的集电极连接作为所述信号发生电路的第一端与所述第一电阻的第一端连接；
所述第三三极管的发射极和所述第四三极管的集电极连接作为所述信号发生电路的第二端与所述第三电阻的第一端连接；
其中，所述第一三极管、所述第二三极管、所述第三三极管和所述第四三极管均为PNP型；所述第二三极管的发射极和所述第四三极管的发射极接地；所述第一三极管的集电极和所述第三三极管的集电极与电源连接。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车的高压互锁电路，其特征在于，所述电源的电压为12V。
4.根据权利要求1所述的新能源汽车的高压互锁电路，其特征在于，所述第一电压比较器的输入端和所述第二电压比较器的输入端均与所述第一电阻的第二端连接，用于接收所述第一电阻的第二端的电压；
所述第一电压比较器的输出端与所述主控芯片的第一输入端连接，用于将所述第一比较结果传输至所述主控芯片；
所述第二电压比较器的输出端与所述主控芯片的第二输入端连接，用于将所述第二比较结果传输至所述主控芯片。
5.一种基于新能源汽车的高压互锁电路的故障诊断方法，应用于权利要求1-4任意一项所述的新能源汽车的高压互锁电路，其特征在于，包括：
第一电压比较器接收第一电阻的第二端的电压；
所述第一电压比较器将该电压与第一预设电压作比较；
所述第一电压比较器将第一比较结果传输至主控芯片；
第二电压比较器接收所述第一电阻的第二端的电压；
所述第二电压比较器将该电压与第二预设电压作比较；
所述第二电压比较器将第二比较结果传输至所述主控芯片；
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断。
6.根据权利要求5所述的基于新能源汽车的高压互锁电路的故障诊断方法，其特征在于，所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断包括：
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述高压互锁回路连接正常。
7.根据权利要求5所述的基于新能源汽车的高压互锁电路的故障诊断方法，其特征在于，所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断包括：
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述高压互锁回路断开。
8.根据权利要求5所述的基于新能源汽车的高压互锁电路的故障诊断方法，其特征在于，所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断包括：
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述高压互锁回路对电源短路。
9.根据权利要求5所述的基于新能源汽车的高压互锁电路的故障诊断方法，其特征在于，所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果对所述高压互锁电路所在的高压互锁回路进行故障诊断包括：
所述主控芯片根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述高压互锁回路对地短路。
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