CN106546915A - 一种高压继电器粘连状态检测电路及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高压继电器粘连状态检测电路及系统，电路包括：检测电路控制单元、继电器、检测单元和信号处理单元；检测单元的输入端与继电器的输出端连接，检测单元的受控端与检测电路控制单元的输出端连接，检测单元的输出端与信号处理单元相连接；系统包括：检测电路、隔离电路和控制电路；检测电路与隔离电路相连，隔离电路与控制电路相连，控制电路与检测电路的相连接。本发明所述的一种高压继电器粘连状态检测电路及系统，通过检测电路控制单元控制检测电路检测继电器的粘连状态，实现了在电池管理系统运行过程中，及时准确的检测继电器粘连状态。
Description
技术领域
本发明涉及继电器检测技术领域，具体涉及一种高压继电器粘连状态检测电路及系统。
背景技术
随着国家新能源政策的推动，电动汽车所占的市场份额越来越大，但电动汽车起火的事件也频繁发生。因此，人们对为电动汽车提供动力的动力电池的安全性越来越重视，从而对动力电池进行管理的电池管理系统成了一个急需完善的方面。而影响动力电池安全性的一个主要因素是高压继电器的粘连问题。高压继电器用于控制动力电池与电动汽车电机的通断，若高压继电器存在粘连问题，导致高压继电器在需要断开的时候不能及时断开，容易导致动力电池过放、过温，严重时甚至发生起火、爆炸等严重事故，严重威胁人身安全。
现有技术中，电池管理系统对高压继电器粘连的检测方法多种多样，都是在电池管理系统上电运行前进行检测，利用在电池包之间串入继电器或电阻，判断高压继电器状态的方法进行。
现有的方案需要引入高压继电器，增加成本，或者需要将高压和低压部分引入电气连接，存在车身带高压的问题；而且高压继电器的粘连通常发生在电池管理系统上电时或是在系统运行过程中产生的，因此现有的高压继电器粘连检测方式不能及时、有效地检测出高压继电器粘连的问题。
发明内容
为解决上述技术问题。本发明提供一种高压继电器粘连状态检测电路及系统，实现了在电池管理系统运行过程中，及时准确的检测继电器粘连状态。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种高压继电器粘连状态检测电路，包括：
检测电路控制单元、继电器，其特征在于，所述检测电路还包括检测单元和信号处理单元；
所述检测单元的输入端与所述继电器的输出端连接，所述检测单元的受控端与所述检测电路控制单元的输出端连接，所述检测单元的输出端与所述信号处理单元相连接；
所述检测单元在接收到所述检测电路控制单元发送的检测信号时检测所述继电器的粘连状态，并在确定所述继电器发生粘连故障时，向所述信号处理单元发送报警信号。
进一步的，所述检测单元在接收到所述检测电路控制单元发送的控制信号时检测所述继电器的粘连状态，并在确定所述继电器未发生粘连故障时，向所述信号处理单元发送指示信号。
进一步的，所述检测单元包括：光电耦合器UA、电阻R11和运算放大器U11；光电耦合器UA的输入端连接至检测电路控制单元，光电耦合器UA输出端的集电极连接至继电器的输出端，继电器的输入端与电源的正极相连，输出端的发射极分别与电阻R11的一端和运算放大器U11的反向输入端相连，电阻R11的另一端分别与电源的负极和运算放大器U11的同向输入端相连，运算放大器U11的输出端连接至信号处理单元。
进一步的，所述检测单元包括：光电耦合器UB、电阻R21和运算放大器U21；光电耦合器UB的输入端连接至检测电路控制单元，光电耦合器UB输出端的集电极连接至电源的正极，输出端的发射极分别与电阻R21的一端和运算放大器U21的反向输入端相连，电阻R21的另一端分别与继电器的输入端和运算放大器U21的同向输入端相连，继电器的输出端与电源的负极相连，运算放大器U21的输出端连接至信号处理单元。
另一方面，本发明提供了一种高压继电器粘连状态检测系统，系统包括：检测电路、隔离电路和控制电路；
所述检测电路与所述隔离电路相连，所述隔离电路与所述控制电路相连，所述控制电路与所述检测电路的相连接；
所述检测电路，用于将含有继电器粘连状态的模拟信号输出至隔离电路；
所述隔离电路，用于将接收的信号进行转换处理并输出至控制电路；
所述控制电路，用于控制检测电路进行继电器的粘连检测。
进一步的，所述隔离电路包括：A/D转换单元和数字隔离单元；
所述A/D转换单元，用于接收检测电路发送的模拟信号并将模拟信号转换为数字信号输出至数字隔离单元；
所述数字隔离单元，用于接收A/D转换单元发送数字信号，并将数字信号进行隔离处理输出至控制电路。
进一步的，所述控制电路的控制端与所述检测电路中检测电路控制单元的使能端相连接。
进一步的，所述控制电路包括：发送单元，用于将接收数字隔离单元发送的数字信号通过数据总线发送至电源管理系统。
由上述技术方案可知，本发明所述的一种高压继电器粘连状态检测电路及系统，通过检测电路控制单元控制检测电路检测继电器的粘连状态，实现了在电池管理系统运行过程中，及时准确的检测继电器粘连状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明的一种高压继电器粘连状态检测电路的结构示意图；
图2是本发明的一种高压继电器粘连状态检测电路中主正继电器检测单元原理图；
图3是本发明的一种高压继电器粘连状态检测电路中主负继电器检测单元原理图；
图4是本发明的一种高压继电器粘连状态检测系统的结构示意图；
图5是本发明的一种高压继电器粘连状态检测系统的原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
随着国家新能源政策的推动，电动汽车所占的市场份额越来越大，但电动汽车起火的事件也频繁发生。影响动力电池安全性的一个主要因素是高压继电器的粘连问题。高压继电器用于控制动力电池与电动汽车电机的通断，若高压继电器存在粘连问题，导致高压继电器在需要断开的时候不能及时断开，容易导致动力电池过放、过温，严重时甚至发生起火、爆炸等严重事故，严重威胁人身安全。而且高压继电器的粘连通常发生在电池管理系统上电时或是在系统运行过程中产生的，因此现有的高压继电器粘连检测方式不能及时、有效地检测出高压继电器粘连的问题。为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种高压继电器粘连状态检测电路及系统。
参见图1，本发明实施例一提供一种高压继电器粘连状态检测电路，包括：检测电路控制单元、继电器，其特征在于，所述检测电路还包括检测单元和信号处理单元；
所述检测单元的输入端与所述继电器的输出端连接，所述检测单元的受控端与所述检测电路控制单元的输出端连接，所述检测单元的输出端与所述信号处理单元相连接；
所述检测单元在接收到所述检测电路控制单元发送的检测信号时检测所述继电器的粘连状态，并在确定所述继电器发生粘连故障时，向所述信号处理单元发送报警信号。
所述检测单元在接收到所述检测电路控制单元发送的控制信号时检测所述继电器的粘连状态，并在确定所述继电器未发生粘连故障时，向所述信号处理单元发送指示信号。
在具体实施时，检测电路控制单元控制检测单元检测继电器的输出电压，根据检测的继电器输出电压检测单元输出检测信号，通过该检测信号表征继电器的粘连状态，处理单元可以接收检测单元输出的检测，对该检测信号进行转换、放大或其他方式进行处理。
具体地，参见图2，示出了本发明一种高压继电器粘连状态检测电路，所述检测单元包括：光电耦合器UA、电阻R11和运算放大器U11；光电耦合器UA的输入端连接至检测电路控制单元，光电耦合器UA输出端的集电极连接至继电器的输出端，继电器的输入端与电源的正极相连，输出端的发射极分别与电阻R11的一端和运算放大器U11的反向输入端相连，电阻R11的另一端分别与电源的负极和运算放大器U11的同向输入端相连，运算放大器U11的输出端连接至信号处理单元。
在具体实施时，继电器的输入端与电源的正极相连，输出端与光电耦合器UA输出端的集电极相连接，此时该继电器为主正继电器，当主正继电器吸和时，通过电阻R11取样，电阻R11两端上的电压送至运算放大器的输入端，运算放大器的输出信号即为表征继电器的粘连状态的检测信号，通过对该检测信号做进一步处理来显示继电器的粘连状态。
参见图3，示出了本发明另一种高压继电器粘连状态检测电路，所述检测单元包括：光电耦合器UB、电阻R21和运算放大器U21；光电耦合器UB的输入端连接至检测电路控制单元，光电耦合器UB输出端的集电极连接至电源的正极，输出端的发射极分别与电阻R21的一端和运算放大器U21的反向输入端相连，电阻R21的另一端分别与继电器的输入端和运算放大器U21的同向输入端相连，继电器的输出端与电源的负极相连，运算放大器U21的输出端连接至信号处理单元。
在具体实施时，继电器的输出端与电源的负极相连，继电器的输入端分别与电阻R21的另一端和运算放大器U21的同向输入端相连，此时继电器为主负继电器，当主负继电器吸和时，通过电阻R21取样，电阻R21两端上的电压送至运算放大器的输入端，运算放大器的输出信号即为表征继电器的粘连状态的检测信号，通过对该检测信号做进一步处理来显示继电器的粘连状态。
从上述描述可知，检测电路包括检测主正继电器的检测电路和主负继电器的检测电路，两个检测电路均是通过取样电阻获取电压差值，根据电压差值表征继电器的粘连状态，降低了检测电路或检测装置的成本。
参见图4，本发明实施例二提供一种高压继电器粘连状态检测系统，包括：检测电路、隔离电路和控制电路；
所述检测电路与所述隔离电路相连，所述隔离电路与所述控制电路相连，所述控制电路与所述检测电路的相连接；
所述检测电路，用于将含有继电器粘连状态的模拟信号输出至隔离电路；
所述隔离电路，用于将接收的信号进行转换处理并输出至控制电路；
所述控制电路，用于控制检测电路进行继电器的粘连检测。
在具体实施时，继电器检测数据位于电池高压部分，主正继电器状态检测电路、主负继电器状态检测电路分别用于检测高压电池包主正继电器和主负继电器状态，检测方式是通过采集电池电压等模拟量信息并送入隔离电路，通过隔离电路传输传送至控制电路，控制电路位于低压部分，控制单元通过判断此数字量范围来确认继电器状态，并和系统目前应有的继电器状态进行比较，自动判断继电器是否正常开闭或者有粘连故障。
参见图5，以主正继电器为例加以说明，控制单元预先通过总线从整车得到主正继电器此时应当的状态位。当主正继电器吸和时，取样电阻上的电压差通过差分方式进入运算放大器计算，在设置好适合的放大倍数后，此电压值差送入A/D转换，转换为数字量经过隔离芯片送入控制单元。控制单元通过确认此数字量的范围得到主正继电器的吸和状态，并对比从总线上得到的控制位是否一致，判定继电器状态是否正常。
具体地，所述隔离电路包括：A/D转换单元和数字隔离单元；
所述A/D转换单元，用于接收检测电路发送的模拟信号并将模拟信号转换为数字信号输出至数字隔离单元；
所述数字隔离单元，用于接收A/D转换单元发送数字信号，并将数字信号进行隔离处理输出至控制电路。
在具体实施时，将检测电路输出的模拟信号送入A/D转换芯片来将模拟量转换为数字量，此数字量通过所述隔离电路传送至控制电路此过程是物理隔离的，一般是通过隔离芯片实现。隔离电路传输也保障控制单元不受高压部分故障的影响，提高系统安全系数。
所述控制电路包括：发送单元，用于将接收数字隔离单元发送的数字信号通过数据总线发送至电源管理系统。所述控制电路的控制端与所述检测电路中检测电路控制单元的使能端相连接。
在具体实施时，控制电路通过判断此数字量范围来确认继电器状态，并和系统目前应有的继电器状态进行比较，自动判断继电器是否正常开闭或者有粘连故障，并实时将此判断通过总线传送至整车。控制电路通过检测电路控制控制继电器状态检测电路的使能，在需要了解继电器状态时可以马上进行检测，如果检测到继电器粘连会实时发送故障信息。控制电路将继电器状态传送至整车，当继电器有粘连故障时，可随时报警。
通过上述描述可知，控制单元可随时通过检测电路控制部分来启动检测过程，并可实时将检测结果通过总线传输给整车，此过程是通过物理隔离实现，隔离电源的引入使检测系统的高压部分和低压部分可以物理隔离，此隔离电压可高达2000V以上。保证了系统在高压部分故障情况下，整车不会带高压。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种高压继电器粘连状态检测电路，包括：检测电路控制单元、继电器，其特征在于，所述检测电路还包括检测单元和信号处理单元；
所述检测单元的输入端与所述继电器的输出端连接，所述检测单元的受控端与所述检测电路控制单元的输出端连接，所述检测单元的输出端与所述信号处理单元相连接；
所述检测单元在接收到所述检测电路控制单元发送的检测信号时检测所述继电器的粘连状态，并在确定所述继电器发生粘连故障时，向所述信号处理单元发送报警信号。
2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述检测单元在接收到所述检测电路控制单元发送的控制信号时检测所述继电器的粘连状态，并在确定所述继电器未发生粘连故障时，向所述信号处理单元发送指示信号。
3.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述检测单元包括：光电耦合器UA、电阻R11和运算放大器U11；光电耦合器UA的输入端连接至检测电路控制单元，光电耦合器UA输出端的集电极连接至继电器的输出端，继电器的输入端与电源的正极相连，输出端的发射极分别与电阻R11的一端和运算放大器U11的反向输入端相连，电阻R11的另一端分别与电源的负极和运算放大器U11的同向输入端相连，运算放大器U11的输出端连接至信号处理单元。
4.根据权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述检测单元包括：光电耦合器UB、电阻R21和运算放大器U21；光电耦合器UB的输入端连接至检测电路控制单元，光电耦合器UB输出端的集电极连接至电源的正极，输出端的发射极分别与电阻R21的一端和运算放大器U21的反向输入端相连，电阻R21的另一端分别与继电器的输入端和运算放大器U21的同向输入端相连，继电器的输出端与电源的负极相连，运算放大器U21的输出端连接至信号处理单元。
5.一种如权利要求1-4任一项所述检测电路的系统，其特征在于，所述系统包括：检测电路、隔离电路和控制电路；
所述检测电路与所述隔离电路相连，所述隔离电路与所述控制电路相连，所述控制电路与所述检测电路的相连接；
所述检测电路，用于将含有继电器粘连状态的模拟信号输出至隔离电路；
所述隔离电路，用于将接收的信号进行转换处理并输出至控制电路；
所述控制电路，用于控制检测电路进行继电器的粘连检测。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述隔离电路包括：A/D转换单元和数字隔离单元；
所述A/D转换单元，用于接收检测电路发送的模拟信号并将模拟信号转换为数字信号输出至数字隔离单元；
所述数字隔离单元，用于接收A/D转换单元发送数字信号，并将数字信号进行隔离处理输出至控制电路。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制电路的控制端与所述检测电路中检测电路控制单元的使能端相连接。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制电路包括：发送单元，用于将接收数字隔离单元发送的数字信号通过数据总线发送至电源管理系统。
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