CN108445386A - 一种电动汽车功率继电器故障检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车功率继电器故障检测系统及其方法，其系统，包括电压测量电路、电压注入电路以及CPU控制器，该电压测量电路用于与受检测继电器的主触点两端连接，该电压注入电路用于通过电压测量电路往受检测继电器的主触点两端注入一个检测电压，该CPU控制器用于控制电压注入电路往电压检测电路注入检测电压，与此同时该CPU控制器通过电压测量电路检测到的电压信号判断受侧继电器是否正常。不需要继电器提供反馈触点，通用性更好，能够做到提前检测，提前预警，提前采取安全措施，使电动汽车的安全性大大提高。所以本发明具有适用范围广、性能稳定、抗干扰能力强、提高车辆安全性等优点。

Description

一种电动汽车功率继电器故障检测系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车功率继电器故障检测系统及其方法。

背景技术

新能源汽车在国家政策的大力支持下得到迅猛发展，电动汽车是一个复杂的机电一体化产品，其中的许多部件包括动力电池、电机、充电机、能量回收装置、辅助电池充电装置等都会涉及高压大电流通断控制问题。这些部件的工作条件比较恶劣，振动、酸碱气体的腐蚀、温度及湿度的变化以及大电流切断，都有可能造成功率继电器失灵破损，使设备错误动作或不受控制，危及人身安全。

目前用于电动汽车高压上下电中使用的继电器一般分为两种，一种是自身带有反馈触点的，另一种是不带有反馈触点的。对于带反馈触点的一般是通过反馈信号来判断继电器的状态，但反馈触点不能完全反应主触点状态，尤其是主触点氧化等；对于不带反馈触点的一般不判断继电器的实际状态。以上不管哪种方式,都是被动检测, 当检测到粘连故障时，可能事故已经发生，无法提前做出预警并及时的补救措施，传统的检测电路和方法都需要检测电流和电压，较为复杂，且当检测到粘连故障时，可能事故已经发生，无法做出及时的补救措施。

发明内容

本发明得主要目的解决了功率继电器状态在线实时监测问题,对功率继电器故障提前做出报警,避免危险情况发生；本发明具有性能稳定,抗干扰能力强的优点,满足车辆振动和防护的要求，能适应恶劣工作环境的需要。

本发明又一目的提出利用注入检测电压监测继电器状况的方法可以较好地解决上述问题，具有较高的精度，安全性、可靠性和耐久性都满足电动汽车的要求。

本发明采用的技术方案为：一种电动汽车功率继电器故障检测系统，包括电压测量电路、电压注入电路以及CPU控制器，该电压测量电路用于与受检测继电器的主触点两端连接，该电压注入电路用于通过电压测量电路往受检测继电器的主触点两端注入一个检测电压，该CPU控制器用于控制电压注入电路往电压检测电路注入检测电压，与此同时该CPU控制器通过电压测量电路检测到的电压信号判断受侧继电器是否正常。

该电动汽车功率继电器故障检测系统还包括与CPU控制器连接的报警电路以及为整个电路提供电压的工作电源，该工作电源包括依次连接的辅助电源、滤波电路、隔离变换电路，通过隔离电源变换电路为整个检测系统提供5V工作电源。

该电压注入电路注入的检测电压可以是直流电压或者交流电压。

电压测量电路的数量可以是一路或者多路。

该电压测量电路包括电阻以及光耦，该电压注入电路包括受控电压源，其中该电阻、该受控电压源分别与光耦的两端连接，该光耦的另外两端其中一端与3.3V电源连接、另一端为检测端。

一种电动汽车功率继电器故障检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、往继电器注入电压；

步骤二、通过电压测量电路测量其光耦检测端的电压；

步骤三、通过控制CPU计算继电气主触点的电阻；

步骤四、判断继电器当前的状态是否导通；

步骤五、如继电器导通则判断继电器触点电阻是否小于0.1Ω时，如果大于0.1Ω时时，则继电器触点存在氧化或者开路的故障，反之则继电器状态正常；如继电器不能导通则判断继电器触点是否大于1MΩ，如小于1MΩ则继电器触点存在绝缘降低或者黏连故障，反之则继电器状态正常；

步骤六、输出CAN信号报告步骤五中的继电器正常或者存在故障的情况。

本发明的有益效果为：

1.本发明能够提供多路继电器检测接口（按所需检测继电器数量而定），每一路接口都是互相隔离的，互不影响，提高通用性。每一路都有一个相互隔离的受控电压源，电压源经过含有光耦的电压测量电路连接到继电器主触点两端，构成一个独立的回路。CPU控制器控制电压源主动向回路注入一个检测电压，同时通过光耦检测电压信号，CPU控制器通过检测到的电压信号，结合相关信息，从而判断出继电器是正常还是粘连、开路、触点老化等故障情况。

2.发明通过在检测回路中注入电压来检测继电器状态，不需要继电器提供反馈触点，通用性更好；由于采用电压注入法解决了其它方法无法检测的触点氧化的问题，同时采用电压注入法变被动检测为主动检测，能够做到提前检测，提前预警，提前采取安全措施，使电动汽车的安全性大大提高。所以本发明具有适用范围广、性能稳定、抗干扰能力强、提高车辆安全性等优点。

附图说明

图1为本发明的测量电路原理图。

图2为本发明的原理方框图。

图3为本发明的检测方法流程图。

具体实施方式

如图1至图3所示为本发明的一种较佳的具体实施例子，一种电动汽车功率继电器故障检测系统，如图1所示包括电压测量电路10、电压注入电路20以及CPU控制器30，该电压测量电路10用于与受检测继电器(图1中的KM1、KM2、KM3中的任一个)的主触点两端连接，该电压注入电路20用于通过电压测量电路10往受检测继电器的主触点两端注入一个检测电压，该CPU控制器30用于控制电压注入电路20往电压检测电路注入检测电压，与此同时该CPU控制器30通过电压测量电路10检测到的电压信号判断出是正常还是不正常（存在黏连、开路、触点老化等故障情况）。

上述电动汽车功率继电器故障检测系统还包括与CPU控制器连接的报警电路40以及为整个电路提供电压的工作电源50，该工作电源50包括依次连接的辅助电源51、滤波电路52、隔离变换电路53，通过隔离电源变换电路54为整个检测系统提供5V工作电源（报警电路为本技术领域常用的一种电路结构，在此不再赘述）。

值得一提的是，电压注入电路注入的检测电压可以是直流电压或者交流电压。

上述电压测量电路10的数量可以是一路或者多路，主要根据继电器的数量而定。

该电压测量电路10包括电阻11（图1中的R1、R2、R3的任一个，这里选取R3说明）以及光耦12（图1中的U1、U2、U3中的任一个，这里选取U3说明），该电压注入电路20包括受控电压源21，其中该电阻11、该受控电压源21分别按图1所示与光耦12的两端连接，该光耦12的另外两端其中一端与3.3V电源连接、另一端为检测端。

该电压测量电路10与该CPU控制器30之间通过隔离接口A连接，该电压注入电路20与该CPU控制器30之间通过隔离接口B连接。

该CPU控制器与CAN通信接口C连接。

一种电动汽车功率继电器故障检测方法，包括以下步骤：

步骤一、往继电器注入电压；

步骤二、通过电压测量电路测量其光耦检测端的电压；

步骤三、通过控制CPU计算继电气主触点的电阻；

步骤四、判断继电器当前的状态是否导通；

步骤五、如继电器导通则判断继电器触点电阻是否小于0.1Ω时，如果大于0.1Ω时时，则继电器触点存在氧化或者开路的故障，反之则继电器状态正常；如继电器不能导通则判断继电器触点是否大于1MΩ，如小于1MΩ则继电器触点存在绝缘降低或者黏连故障，反之则继电器状态正常；

步骤六、输出CAN信号报告步骤五中的继电器正常或者存在故障的情况。

本发明能够提供多路继电器检测接口（按所需检测继电器数量而定），每一路接口都是互相隔离的，互不影响，提高通用性。每一路都有一个相互隔离的受控电压源，电压源经过含有光耦的电压测量电路连接到继电器主触点两端，构成一个独立的回路。CPU控制器控制电压源主动向回路注入一个检测电压，同时通过光耦检测电压信号，CPU控制器通过检测到的电压信号，结合相关信息，从而判断出继电器是正常还是粘连、开路、触点老化等故障情况。

发明通过在检测回路中注入电压来检测继电器状态，不需要继电器提供反馈触点，通用性更好；由于采用电压注入法解决了其它方法无法检测的触点氧化的问题，同时采用电压注入法变被动检测为主动检测，能够做到提前检测，提前预警，提前采取安全措施，使电动汽车的安全性大大提高。所以本发明具有适用范围广、性能稳定、抗干扰能力强、提高车辆安全性等优点。

本发明的实施例以及附图只是为了展示本发明的设计构思，本发明的保护范围不应当局限于这一实施例。

通过上面的叙述可以看出本发明的设计目的是可以有效实施的。实施例的部分展示了本发明的目的以及实施功能和结构主题，并且包括其他的等同替换。

因此，本发明的权利构成包括其他的等效实施，具体权利范围参考权利要求。

Claims (6)

1.一种电动汽车功率继电器故障检测系统，其特征在于：包括电压测量电路、电压注入电路以及CPU控制器，该电压测量电路用于与受检测继电器的主触点两端连接，该电压注入电路用于通过电压测量电路往受检测继电器的主触点两端注入一个检测电压，该CPU控制器用于控制电压注入电路往电压检测电路注入检测电压，与此同时该CPU控制器通过电压测量电路检测到的电压信号判断受测继电器是否正常。

2.如权利要求要求1所述的一种电动汽车功率继电器故障检测系统，其特征在于，该电动汽车功率继电器故障检测系统还包括与CPU控制器连接的报警电路以及为整个电路提供电压的工作电源，该工作电源包括依次连接的辅助电源、滤波电路、隔离变换电路，通过隔离电源变换电路为整个检测系统提供5V工作电源。

3.如权利要求要求1所述的一种电动汽车功率继电器故障检测系统，其特征在于，该电压注入电路注入的检测电压可以是直流电压或者交流电压。

4.如权利要求要求1所述的一种电动汽车功率继电器故障检测系统，其特征在于，电压测量电路的数量可以是一路或者多路。

5.如权利要求要求1所述的一种电动汽车功率继电器故障检测系统，其特征在于，该电压测量电路包括电阻以及光耦，该电压注入电路包括受控电压源，其中该电阻、该受控电压源分别与光耦的两端连接，该光耦的另外两端其中一端与3.3V电源连接、另一端为检测端。

6.一种电动汽车功率继电器故障检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、往继电器注入电压；

步骤二、通过电压测量电路测量其光耦检测端的电压；

步骤三、通过控制CPU计算继电气主触点的电阻；

步骤四、判断继电器当前的状态是否导通；

步骤五、如继电器导通则判断继电器触点电阻是否小于0.1Ω时，如果大于0.1Ω时时，则继电器触点存在氧化或者开路的故障，反之则继电器状态正常；如继电器不能导通则判断继电器触点是否大于1MΩ，如小于1MΩ则继电器触点存在绝缘降低或者黏连故障，反之则继电器状态正常；

步骤六、输出CAN信号报告步骤五中的继电器正常或者存在故障的情况。