CN108303641A - 高压接触器状态微电流注入检测电路及检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压接触器状态微电流注入检测电路及检测方法和系统，利用隔离电源，往被检测接触器的开关触点注入电流，通过检测流过电阻的电流来判断接触器的开关触点状态。如果检测到有电流，则表示接触器的开关触点闭合；当检测到无电流，则表示接触器的开关触点断开。完全采用电子器件实现，与机械辅助触点相比，可靠性更高，使用寿命更长。本发明的电路工作时，不依赖于高压电，在系统未上高压之前，就可以检测直流接触器的状态。在测试电路中，直流接触器为一个可通断的导体，与是否上高压无关。

Description

高压接触器状态微电流注入检测电路及检测方法和系统

技术领域

本发明属于新能源汽车高压安全领域，具体涉及一种高压接触器状态微电流注入检测电路及检测方法和系统。

背景技术

随着新能源汽车的普及，高压安全越来越受到厂家和用户的重视，高压接触器作为高压系统的重要组成部分，其工作的可靠性和安全性直接关系到车辆安全。目前新能源汽车用的直流接触器的应用存在如下问题：

1、大部分直流接触器没有辅助触点，无法反馈直流接触器的工作状态。当直流接触器出现问题后，车辆及驾驶员无法及时知道故障状态，存在安全隐患。

2、少数有辅助触点的直流接触器，辅助触点工作不可靠，随着接触器开合次数的增加，弹簧特性的变化和机械结构的磨损，会引起辅助触点和主触点动作不同步，严重的情况下辅助触点失效。

3、对接触器状态的测试，目前普遍采用电压检测法。采集接触器两端的电压，通过逻辑计算，判断接触器当前的状态。该方法的问题在于：首先，车辆必须先上高压，在未接通高压的情况下，无法采集接触器两端电压，亦无法判断接触器状态；其次，由于高压系统中存在电容，当接触器断开后，接触器后端的电压不会马上下降，无法及时判断接触器的状态；再次，由于电压检测电路每一路都要用到精密电阻和线性光耦，因此成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高压接触器状态微电流注入检测电路及检测方法和系统，解决了目前新能源汽车直流接触器电压检测方法准确率低成本高的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

高压接触器状态微电流注入检测电路，包括电源电路、微处理器、通讯电路、输出控制电路、信号采样电路、采样电阻、隔离直流电源、控制开关和二极管，其中，电源电路的输入端连接外部电源、输出端与隔离直流电源的输入端连接；隔离直流电源的正极输出端与采样电阻的一端连接、负极输出端连接被测接触器负端采样电阻的另一端与二极管的阳极连接，二极管的阴极与控制开关的一端连接，控制开关的另一端连接被测接触器的正端；信号采集电路的输入端并联连接于采样电阻的两端、输出端与微处理器连接；微处理器分别与电源电路、通讯电路、输出控制电路连接；输出控制电路的输出端与控制开关的控制端连接。

电源电路的输出电压为5V。

所述通讯电路采用CAN通讯电路。

一种新能源汽车高压系统，包括电源、高压配电柜、用电设备，用电设备的正极与电源正极连接、负极与电源负极连接，用电设备的正极与电源正极之间串联总正接触器，用电设备的负极与电源负极之间串联总负接触器，预充电组和预充接触器串联连接后并联于总正接触器的两端，总负接触器的两端并联连接高压接触器状态微电流注入检测电路，总正接触器、总负接触器、预充电组、预充接触器、高压接触器状态微电流注入检测电路均设置于高压配电柜内。

所述用电设备包括电机、电空调、电转向。

一种高压接触器状态微电流注入检测电路的检测方法，包括如下步骤：

步骤1、微控制器向输出控制电路发送控制信号，控制开关闭合；

步骤2、微控制器采集流过采样电阻两端的电压信号；

步骤3、微控制器通过采集到的电压信号判断是否有电流流过采样电阻，如果有，执行步骤4，否则，判断总负接触器处于断开状态，结束测试；

步骤4、判断总负接触器处于闭合状态，微控制器控制总负接触器断开，结束测试。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提出了一种检测直流接触器状态检测电路及检测方法，该电路完全采用电子器件实现，与机械辅助触点相比，可靠性更高，使用寿命更长。

2、本发明的电路工作时，不依赖于高压电，在系统未上高压之前，就可以检测直流接触器的状态。在测试电路中，直流接触器为一个可通断的导体，与是否上高压无关。

3、本发明的电路工作时，不受系统内电容的影响，因为注入电流的流动只与直流接触器的状态有关，接触器闭合，电流流动；接触器断开，电流停止。且注入电流只经过直流接触器的开关部分，不经过接触器后端连接的电路(如电机控制器等)。

附图说明

图1为新能源汽车高压系统基本原理图。

图2为本发明接触器状态检测单元电路模块连接图。

图3为接触器状态检测单元电路图。

其中，图中的标识为：1-控制开关；2-采样电阻；3-直流电源；4-选择开关；5-二极管。

具体实施方式

如图2、图3所示，高压接触器状态微电流注入检测电路，包括电源电路、微处理器、通讯电路、输出控制电路、信号采样电路、采样电阻、隔离直流电源、控制开关和二极管，其中，电源电路的输出电压为5V，为其他模块提供直流电源供电，电源电路的输入端连接外部电源、输出端与隔离直流电源的输入端连接；隔离直流电源的正极输出端与采样电阻的一端连接、负极输出端连接被测接触器负端采样电阻的另一端与二极管的阳极连接，二极管的阴极与控制开关的一端连接，控制开关的另一端连接被测接触器的正端；信号采集电路的输入端并联连接于采样电阻的两端、输出端与微处理器连接；微处理器分别与电源电路、通讯电路、输出控制电路连接；输出控制电路的输出端与控制开关的控制端连接。

所述通讯电路采用CAN通讯电路，CAN通讯是汽车标准通讯接口，但是将CAN通讯用于检测电路上，现有技术中尚属第一次，原来的检测电路通过模拟量口输出信号，对应的电控单元采集该信号，由于电路要匹配，一般检测电路和电控单元要一一对应.由于CAN通讯是标准接口，检测电路和电控单元之间不需要做一一对应，同时多个电控单元可以同时在CAN网络上同时获得信号。

如图1所示，一种新能源汽车高压系统，包括电源(即图中的电源包)、高压配电柜、用电设备，用电设备的正极与电源正极连接、负极与电源负极连接，用电设备的正极与电源正极之间串联总正接触器，用电设备的负极与电源负极之间串联总负接触器，预充电组和预充接触器串联连接后并联于总正接触器的两端，总负接触器的两端并联连接高压接触器状态微电流注入检测电路，总正接触器、总负接触器、预充电组、预充接触器、高压接触器状态微电流注入检测电路均设置于高压配电柜内。

为了控制高压电的通断，在高压配电柜中安装了直流接触器，车辆控制及安全需要实施掌握直流接触器的状态，因此需要接触器状态检测单元，把需要测量的直流接触器的两端连接到检测单元上。

所述用电设备包括电机、电空调、电转向。

一种高压接触器状态微电流注入检测电路的检测方法，包括如下步骤：

步骤1、微控制器向输出控制电路发送控制信号，控制开关闭合；

步骤2、微控制器采集流过采样电阻两端的电压信号；

步骤3、微控制器通过采集到的电压信号判断是否有电流流过采样电阻，如果有，执行步骤4，否则，判断总负接触器处于断开状态，结束测试；

步骤4、判断总负接触器处于闭合状态，微控制器控制总负接触器断开，结束测试。

具体实施例，

该发明还可以扩展成多路，对多个直流接触器进行测试，各测量电路可以共用直流电源3，一般情况下，新能源汽车高压配电柜中有总正接触器、总负接触器、预充接触器等多个直流接触器，每个接触器都需要监控状态，因此需要多路检测功能，接触器状态检测单元中，有多个开关4，有多对接口，被测接触器正，被测接触器负，单片机通过选择开关4来决定对哪个直流接触器进行测试。

本发明检测电路的工作原理如下：

直流接触器状态的微电流注入检测法，利用隔离电源，往被检测接触器的开关触点注入电流，通过检测流过电阻的电流来判断接触器的开关触点状态。如果检测到有电流，则表示接触器的开关触点闭合；当检测到无电流，则表示接触器的开关触点断开。

电源电路把车辆的供电转换成5V，给微控制器、隔离直流电源、通讯电路等供电。对直流接触器进行测试，首先微控制器通过输出控制电路把控制开关闭合，隔离直流电源的就可以输出注入电流。如果被测直流接触器闭合，则注入电流就通过直流接触器到达采样电阻2，单片机采集采样电阻两端的电压信号，就可以判断是都有电流流过采样电阻，即判断直流接触器是否闭合。测试完毕后，微控制器通过输出控制电路把控制开关1断开。二极管5的作用是防止高压电影响测量电路。

Claims (6)

1.高压接触器状态微电流注入检测电路，其特征在于：包括电源电路、微处理器、通讯电路、输出控制电路、信号采样电路、采样电阻、隔离直流电源、控制开关和二极管，其中，电源电路的输入端连接外部电源、输出端与隔离直流电源的输入端连接；隔离直流电源的正极输出端与采样电阻的一端连接、负极输出端连接被测接触器负端采样电阻的另一端与二极管的阳极连接，二极管的阴极与控制开关的一端连接，控制开关的另一端连接被测接触器的正端；信号采集电路的输入端并联连接于采样电阻的两端、输出端与微处理器连接；微处理器分别与电源电路、通讯电路、输出控制电路连接；输出控制电路的输出端与控制开关的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的高压接触器状态微电流注入检测电路，其特征在于：电源电路的输出电压为5V。

3.根据权利要求1所述的高压接触器状态微电流注入检测电路，其特征在于：所述通讯电路采用CAN通讯电路。

4.基于权利要求1所述高压接触器状态微电流注入检测电路的新能源汽车高压系统，包括电源、高压配电柜、用电设备，用电设备的正极与电源正极连接、负极与电源负极连接，其特征在于：用电设备的正极与电源正极之间串联总正接触器，用电设备的负极与电源负极之间串联总负接触器，预充电组和预充接触器串联连接后并联于总正接触器的两端，总负接触器的两端并联连接高压接触器状态微电流注入检测电路，总正接触器、总负接触器、预充电组、预充接触器、高压接触器状态微电流注入检测电路均设置于高压配电柜内。

5.根据权利要求4所述的新能源汽车高压系统，其特征在于：所述用电设备包括电机、电空调、电转向。

6.基于权利要求1所述高压接触器状态微电流注入检测电路的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、微控制器向输出控制电路发送控制信号，控制开关闭合；

步骤2、微控制器采集流过采样电阻两端的电压信号；

步骤3、微控制器通过采集到的电压信号判断是否有电流流过采样电阻，如果有，执行步骤4，否则，判断总负接触器处于断开状态，结束测试；

步骤4、判断总负接触器处于闭合状态，微控制器控制总负接触器断开，结束测试。