CN109791174B - 电路故障检测器、包括其的电动车辆充电控制器及电路故障检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电路故障检测器，其包括：输入端，其用于从互锁电路接收具有第一频率的检测信号；校正电路，其用于对所接收的检测信号的电压进行校正；第一比较器，其将经校正的检测信号与第一参考电压进行比较并且输出高电压信号或低电压信号；第二比较器，将经校正的检测信号反转，将经反转的检测信号与第二参考电压进行比较并且输出高电压信号或低电压信号；计数信号发生器，用于生成具有第二频率的计数信号；第一耦合器，用于将第一比较器的输出信号与计数信号耦合；第二耦合器，用于将第二比较器的输出信号与计数信号耦合；以及控制器，用于基于第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号来检测电路故障。

Description

电路故障检测器、包括其的电动车辆充电控制器及电路故障 检测方法
技术领域
本发明涉及一种电路故障检测器，该电路故障检测器包括：输入端，其从互锁电路接收具有第一频率的检测信号；校正电路，其对所输入的检测信号的电压进行校正；第一比较器，其通过将经校正的检测信号与第一参考电压进行比较来输出高电压信号或低电压信号；第二比较器，其将经校正的检测信号反转，并且通过将经反转的检测信号与第二参考电压进行比较来输出高电压信号或低电压信号；计数信号发生器，其生成具有第二频率的计数信号；第一耦合器，其将第一比较器的输出信号与计数信号耦合；第二耦合器，其将第二比较器的输出信号与计数信号耦合；以及控制器，其基于第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号来检测电路故障。
背景技术
电动车辆是从电能而非通过化石燃料的燃烧获取车辆的驱动能量的车辆。这种电动车辆具有优异的无污染和生态友好的优点，因为电动车辆完全没有废气并且具有非常小的噪音。然而，电动车辆基本上都需要电池即供应能源，归因于电池的轻量/小尺寸和短的充电时间，电动车辆的商业化被推迟。
同时，对于电动车辆的基础设施建设，必须在全国范围内安装充电站。就像由车辆使用的常规加油站，充电站可以向电池即电动车辆的能源供应电力源。近来，随着电动车辆的快速供应，部署了许多充电站。
在这种情况下，如果电动车辆被连接至充电站并且执行充电或者放电，那么可以形成在充电或放电过程中生成的充电闭环。通过该充电闭环，充电站可以向电动车辆供应电力，并且电动车辆可以向充电站放电。
然而，在电动车辆在充电站中正在充电或放电的过程中，可能发生各种故障模式，例如，短路、开路、电路短路、电池短路和接地(车身)短路。参照图1，在传统电动车辆的情况下，使用单向环路中断检测方法来检测故障模式。
此外，参照图1，传统电动车辆还包括内部控制部件(ECU等)之间的熔断器110，并且当归因于过电流的故障模式出现时，传统电动车辆通过断开熔断器部件来检测故障发生。
然而，在这种传统故障模式处理方法中，由于当故障模式发生时熔断器被断开，因此存在必须每次都更换熔断器的不便。存在当过电流没有波动到熔断器被中断的程度时无法检测到故障模式的问题。此外，存在即使高电压互锁(HVIL)模块本身发生故障，也无法执行故障诊断的缺点。
发明内容
技术问题
为了解决如上所述的传统电动车辆故障模式检测器的缺点，本发明的目的是提供一种电路故障检测器，该电路故障检测器能够使用第一比较器和第二比较器通过两种类型的输出信号来检测电路故障，并且有区别地检测各种故障模式。
通过本发明实现的技术目的不限于上述目的，并且可以包括根据以下描述对于本领域的技术人员明显的范围内的各种技术目的。
技术方案
用于实现该目的的根据本发明的实施方式的电路故障检测器可以包括：输入端，其从互锁电路接收具有第一频率的检测信号；校正电路，其通过将偏移电压加入到输入的检测信号的电压来校正输入的检测信号的电压；第一比较器，其通过将经校正的检测信号与第一参考电压进行比较来输出高电压信号或低电压信号；第二比较器，其将经校正的检测信号反转，并且通过将经反转的检测信号与第二参考电压进行比较来输出高电压信号或低电压信号；计数信号发生器，其生成具有第二频率的计数信号；第一耦合器，其将第一比较器的输出信号与计数信号耦合；第二耦合器，其将第二比较器的输出信号与计数信号耦合；以及控制器，其基于第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号来检测电路故障。在本发明的一个实施方式中，当第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号为预设值或更大值时，控制器可以检测出互锁电路处于正常状态。
在本发明的一个实施方式中，当第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号为低电压信号时，控制器可以检测出互锁电路存在处于开路状态的电路故障。
在本发明的一个实施方式中，当第一耦合器的输出信号为预设值或更大值并且第二耦合器的输出信号为低电压信号时，控制器可以检测出互锁电路存在处于电池短路状态的电路故障。
在本发明的一个实施方式中，当第一耦合器的输出信号为低电压信号并且第二耦合器的输出信号为预设值或更大值时，控制器可以检测出互锁电路存在处于接地(GND)短路状态的电路故障。
在本发明的一个实施方式中，当第一耦合器的输出信号的第二频率或者第二耦合器的输出信号的第二频率超出预设范围时，控制器可以检测出互锁电路故障。
此外，根据本发明的实施方式的电路故障检测器还可以包括给定检测信号发生器，该给定检测信号发生器生成具有第一频率的给定检测信号并且将该给定检测信号输入至输入端。
在本发明的一个实施方式中，控制器可以基于根据该给定检测信号生成的第一耦合器的输出信号或者第二耦合器的输出信号来检测电路故障。
一种根据本发明的另一实施方式的使用电路故障检测器进行的电路故障检测方法，电路故障检测器包括输入端、校正电路、第一比较器、第二比较器、计数信号发生器、第一耦合器、第二耦合器和控制器，电路故障检测方法包括以下步骤：(a)将来自互锁电路的具有第一频率的检测信号输入至输入端；(b)通过校正电路通过将偏移电压加入到输入的检测信号的电压来校正检测信号的电压；(c)通过第一比较器将经校正的检测信号与第一参考电压进行比较并且输出高电压信号或低电压信号；(d)通过第二比较器将经校正的检测信号反转，将经反转的检测信号与第二参考电压进行比较并且输出高电压信号或低电压信号；(e)通过计数信号发生器生成具有第二频率的计数信号；(f)通过第一耦合器将第一比较器的输出信号与计数信号耦合；(g)通过第二耦合器将第二比较器的输出信号与计数信号耦合；以及(h)通过控制器基于第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号来检测电路故障。
在根据本发明的实施方式的电路故障检测方法中，在步骤(h)中，当第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号为预设值或更大值时，互锁电路可以被检测为处于正常状态。
在根据本发明的实施方式的电路故障检测方法中，在步骤(h)中，当第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号为低电压信号时，互锁电路可以被检测为存在处于开路状态的电路故障。
在根据本发明的实施方式的电路故障检测方法中，在步骤(h)中，当第一耦合器的输出信号为预设值或更大值并且第二耦合器的输出信号为低电压信号时，互锁电路可以被检测为存在处于电池短路状态的电路故障。
在根据本发明的实施方式的电路故障检测方法中，在步骤(h)中，当第一耦合器的输出信号为低电压信号并且第二耦合器的输出信号为预设值或更大值时，互锁电路可以被检测为存在处于接地(GND)短路状态的电路故障。
在根据本发明的实施方式的电路故障检测方法中，在步骤(h)中，当第一耦合器的输出信号的第二频率或第二耦合器的输出信号的第二频率超出预设范围时，互锁电路可以被检测为存在故障。
根据本发明的又一实施方式的电动车辆充电控制器包括：电路故障检测器；电力连接器，其从电动车辆充电站接收电力；继电器电路，其连接至电力连接器；以及电力供应电路，其连接至继电器电路以向电动车辆的电池供应电力。电路故障检测器包括：输入端，其从互锁电路接收具有第一频率的检测信号；校正电路，其对输入的检测信号的电压进行校正；第一比较器，其通过将经校正的检测信号与第一参考电压进行比较来输出高电压信号或低电压信号；第二比较器，其将经校正的检测信号反转，并且通过将经反转的检测信号与第二参考电压进行比较来输出高电压信号或低电压信号；计数信号发生器，其生成具有第二频率的计数信号；第一耦合器，其将第一比较器的输出信号与计数信号耦合；第二耦合器，其将第二比较器的输出信号与计数信号耦合；以及控制器，其基于第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号来检测电路故障。当控制器检测到电路故障时，可以将继电器电路的开关断开。
有益效果
本发明的电路故障检测器和包括该电路故障检测器的电动车辆充电控制器可以接收检测信号以在电动车辆的充电或放电过程中检测闭环状态，并且可以通过将与第一比较器的输出信号和第二比较器的输出信号耦合的耦合器的输出信号识别为四种状态来检测电动车辆的故障模式。
此外，本发明的电路故障检测器和包括该电路故障检测器的电动车辆充电控制器可以区别地检测正常状态、电池短路状态、GND短路状态以及开路状态的四种状态的故障模式。
此外，本发明的电路故障检测器和包括该电路故障检测器的电动车辆充电控制器可以提供故障诊断的便利，因为它们可以区分故障模式。
此外，本发明的电路故障检测器和包括该电路故障检测器的电动车辆充电控制器可以通过自主地生成给定检测信号来检测HVIL信号损失的故障模式，而无需接收由电动车辆生成的检测信号。
此外，与一次性熔断器相比，本发明的电路故障检测器和包括该电路故障检测器的电动车辆充电控制器可以降低故障修复成本，因为本发明的电路故障检测器和包括该电路故障检测器的电动车辆充电控制器包括单独的控制器而无需使用熔断器，并且控制器在检测到电路故障时断开继电器电路。此外，当故障模式返回至正常模式时，可以在没有单独措施甚至没有损失相关部件(熔断器等)的情况下执行正常操作。
此外，本发明的电路故障检测器和包括该电路故障检测器的电动车辆充电控制器可以减少其自身的故障，因为电路配置简单。
此外，本发明的电路故障检测器和包括该电路故障检测器的电动车辆充电控制器不需要根据电动车辆的信号配置进行单独的设计改变，并且可以以与模块独立的形式以及电动车辆联合的形式进行配置、安装和使用。
附图说明
图1涉及传统电动车辆故障模式预防电路的实施方式。
图2涉及根据本发明的实施方式的电动车辆和电路故障检测器的配置。
图3涉及根据本发明的实施方式的电路故障检测器的配置。
图4涉及根据本发明的实施方式的电路故障检测器的电路图。
图5a和图5b是根据本发明的实施方式的电路故障检测器的正常状态的输出信号的图形。
图6a和图6b涉及根据本发明的另一实施方式的电动车辆的开路状态的电路图。
图7是在根据本发明的另一实施方式的电动车辆的开路状态下电路故障检测器的输出信号的图形。
图8a和图8b涉及根据本发明的另一实施方式的电动车辆的电池短路状态的电路图。
图9是在根据本发明的另一实施方式的电动车辆的电池短路状态下电路故障检测器的输出信号的图形。
图10a和图10b涉及根据本发明的另一实施方式的电动车辆的GND短路状态的电路图。
图11是在根据本发明的另一实施方式的电动车辆的GND短路状态下电路故障检测器的输出信号的图形。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对根据本发明的“电路故障检测器及包括该电路故障检测器的电动车辆充电控制器”进行详细描述。提供实施方式以使本领域的技术人员可以容易地理解本发明的技术主旨，并且本发明不受该实施方式限制。此外，附图中描述的内容已经被图解表示以容易地描述本发明的实施方式，并且可以与实际上实现的形式不同。
本文所描述的元件仅是用于实现本发明的实施方式的示例。因此，在本发明的其他实现方式中，在不偏离本发明的主旨和范围的情况下可以使用不同的元件。
此外，“包括”一些元件的表述是“开放式”的表述，并且该表述仅仅表示存在相应的元件，而不应该被理解为不包括另外的元件。
此外，例如“第一”和“第二”的表述仅被用于多个元件之间的区分，而不限制元件的顺序或其他特征。
在本发明的描述中，当说到各个层(或膜)、区域、图案或结构形成在各个基板、层(或膜)、区域、板或结构“上方/上”或“下方/下”时，这包括两种表述，包括一个元件直接形成在另一元件上和第三元件被置于两个元件之间。基于附图来说明术语各个层的“上方/上”或“下方/下”的标准。
当描述一个部件“连接”至另一部件时，这一个部件可以“直接连接”至另一部件或可以通过第三部件“间接连接”至另一部件。此外，当说到一个部件“包括”其他部件时，除非明确地进行相反地描述，否则词语“包括(或包含)”将被理解为暗示包含所陈述的部件而不排除任何其他的任何部件。
图2涉及根据本发明的实施方式的电动车辆和电路故障检测器的配置。图3涉及根据本发明的实施方式的电路故障检测器的配置。
参照图2和图3，当电动车辆210被连接至充电站220并且执行充电或放电时，由充电站220供应的电力或电压没有任何改变地施加至包括在电动车辆210中的各种部件(逆变器、电机、PDU、绝缘保护器、充电电池)。具体地，包括在电动车辆中的部件可以包括各种复杂电路。因此，当对该电路施加过电压或过电流时，存在电动车辆的全部操作可能停止的风险。
根据本发明的实施方式的电路故障检测器通过检测施加至在电动车辆中包括的各种电子部件的若干部分的电压状态来确定电路故障。更具体地，本发明的电路故障检测器优选地位于电动车辆中，并且可以在电动车辆充电控制器的控制下防止电动车辆的故障模式。电路故障检测器连接至继电器电路，并且通过将闭环电路断开来保护电动车辆的部件。
图4涉及根据本发明的实施方式的电路故障检测器的电路图。
参照图3和图4，本发明的电路故障检测器可以包括输入端310、校正电路320、第一比较器330、第二比较器340、计数信号发生器350、第一耦合器360、第二耦合器370和控制器380。
输入端310可以从互锁电路接收具有第一频率的检测信号。在电动车辆中，在与充电站连接的状态下可能出现各种故障模式，例如，车辆移动、充电站异常以及车辆内的电路损坏。电动车辆可以包括互锁电路以防止由于这种故障模式而出现的电动车辆的损失。
在这种情况下，互锁电路可以检测电动车辆的若干部件的状态并生成具有第一频率的检测信号。此外，这种检测信号包括脉冲宽度调制(PWM)信号，并且可以通过经由占空比的转换而调节各种状态来表示这种检测信号。更具体地，检测信号可以为具有88Hz的第一频率和50％的占空比的方波。
输入至输入端的检测信号通过校正电路、比较器和耦合器，因此可以基于输出信号来确定故障模式。
校正电路320可以校正输入的检测信号的电压。如果在没有任何改变的情况下使用检测信号，则在比较器或控制器中可能无法正确测量相应的检测信号的误差。本发明的校正电路对检测信号的电压进行校正，使得能够容易地检测到电路故障，并且使用经校正的信号。
更具体地，本发明的校正电路320可以通过向该电压加入偏移电压来校正输入的检测信号的电压。在本发明的电路故障检测器位于电动车辆中包括的电池中的情况下，校正电路320可以使用电池电压校正检测信号，因为电池电压在9V至16V之间摆动。因此，本发明的校正电路可以通过将输入的检测信号偏移至电池电压或给定设定电压来将输入的检测信号校正成预设方波。
更具体地，本发明的校正电路320可以包括：用于接收基于电压分配而调整至给定值的电池电压的运算放大器；用于接收运算放大器的输出值和由输入端施加的检测信号的运算放大器；用于调整其他的电压值的多个电阻器；以及用于充电、噪声消除和电路稳定的电容器等。
比较器是用于将一个电压与另一电压进行比较的电路，并且是用于接收输入电压、通过将输入电压与参考电压进行比较来检测输入电压是否超过参考电压并且将比较结果输出为数字(低、高)值的装置。此外，本发明的比较器可以将输入电压的大小与参考电压的大小进行比较并且输出输入电压和参考电压中的一个。
本发明的第一比较器330可以将经校正的检测信号与第一参考电压进行比较并且输出高电压信号或低电压信号。此外，本发明的第二比较器340可以将经校正的检测信号反转，可以将经反转的检测信号与第二参考电压进行比较并且可以输出高电压信号或低电压信号。
更具体地，本发明的第一比较器330和第二比较器340可以包括：用于接收经校正的检测信号并且将接收到的检测信号与第一参考电压进行比较的运算放大器；用于生成基于电压分配而调整至给定值的电压的多个电阻；以及用于充电、噪声消除和电路稳定的电容器等。
在这种情况下，第一比较器330和第二比较器340中的每一个接收经反转的信号，并且将经反转的信号与参考电压进行比较。参照图4，输入至第一比较器的经校正的检测信号被施加至运算放大器的(+)输入端，而输入至第二比较器的经校正的检测信号被施加至运算放大器的(-)输入端。因此，由第一比较器输出的信号与第二比较器输出的信号具有相反的值，因此可以基于所输出的信号值来有效地识别具有不同状态的故障模式的电路故障。
此外，本发明的第一比较器的第一参考电压可以低于第二比较器的第二参考电压。在本发明中，可以使用低于第一参考电压的第二参考电压生成输出信号，因为施加至第一比较器的检测信号被反转并且被施加至第二比较器。
例如，连接至运算放大器的电阻器可以被配置成使本发明的第一参考电压具有电池电压的2/3的大小。连接至运算放大器的电阻器可以被配置成使第二参考电压具有电池电压的1/3的大小。
此外，本发明的第一比较器330可以在经校正的检测信号高于第一参考电压时输出经校正的检测信号。此外，本发明的第二比较器340可以在经反转的检测信号低于第二参考电压时输出经反转的检测信号。
此外，本发明的比较器330和340可以在将值与参考电压进行比较时根据所比较的值的+或-来输出高电压信号(高)或低电压信号(低)。然而，当值高于或低于参考电压时，比较器可以没有任何改变地输出相应的输入信号。因此，本发明的第一比较器和第二比较器可以在与参考电压比较之后输出所接收到的经校正的检测信号。
计数信号发生器350可以生成具有第二频率的计数信号。计数信号通过耦合器与检测信号耦合，以使控制器基于最终输出信号来检测电路故障。可以仅使用检测信号来检测电路故障。在这种情况下，可能无法区别地确定各种状态，因为输出信号仅具有高电压(高)状态值或低电压(低)状态值。因此，本发明的电路故障检测器还包括计数信号发生器350，并且因此可以基于与计数信号耦合的检测信号来有效地检测电路故障。
在这种情况下，计数信号的第二频率可以高于第一频率。例如，本发明的第二频率可以为约10kHz的频率，以及第一频率可以具有88Hz的频率。
第一耦合器360可以将第一比较器330的输出信号与计数信号耦合。第二耦合器370可以将第二比较器340的输出信号与计数信号耦合。如上所述，可以通过将由比较器330、比较器340输出的信号与计数信号进行耦合来生成具有第一频率和第二频率的最终输出信号。在这种情况下，耦合器360、耦合器370可以包括与门(AND gate)。
根据图5a和图5b，可以看到与计数信号耦合的检测信号的最终输出信号。当将图5a的水平轴(时间)的比例展开并查看时，可以看到1/0/1/0状态在检测信号的第一频率的高时段期间如以计数信号的第二频率交替。
控制器380可以基于第一耦合器360的输出信号和第二耦合器370的输出信号来检测电路故障。更具体地，控制器检测第一耦合器360的输出信号和第二耦合器370的输出信号，并且通过识别相应的输出信号的状态来确定电路是否存在故障。在这种情况下，控制器通过检测到第一耦合器360的输出信号为高状态并且第二耦合器370的输出信号为低状态来检测出电路故障。
参照图5a，当第一耦合器360的输出信号和第二耦合器370的输出信号(例如，脉冲计数，图5b)为预设值或更大值时，本发明的控制器380可以检测出互锁电路处于正常状态。当电动车辆的充电闭环处于正常状态时，输入的检测信号通常交替地具有高状态和低状态。因此，本发明的控制器380可以识别出第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号通常具有给定值(高值)或更大值，并且可以检测出互锁电路处于正常状态。
根据图5b，可以看到本发明的控制器380对具有较高频率的信号进行耦合并对其进行计数，以识别出图5a的高信号和低信号是交替的。
当图5a的时间0至6.3的结果被展开时，可以看到高频率信号已经被如图5b地耦合。本发明的控制器380可以通过对第一耦合器360的输出信号(图5b的高侧脉冲)计数以及对第二耦合器370的输出信号(图5b的低侧脉冲)计数来检测电路故障。控制器可以通过对脉冲的数目计数来识别是否接收到正常占空比的输入信号。
图6a和图6b涉及根据本发明的另一实施方式的电动车辆的开路状态的电路图。图7是在根据本发明的另一实施方式的电动车辆的开路状态下电路故障检测器的输出信号的图形。
参照图6a、图6b和图7，当第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号为低电压信号时，本发明的控制器380可以检测出互锁电路存在处于开路状态的电路故障。
当互锁电路处于开路状态时，这意味着由互锁电路施加的检测信号400未连接至两个输入端中的任一个。电动车辆的所有开路状态410和开路状态420可以表示为图6a或图6b的电路。可以说，开路状态的故障模式已经在属于电动车辆的各种部件的部件中出现，并且该故障模式被本发明的电路故障检测器检测到。
根据图7，可以看到在互锁电路处于开路状态时本发明的第一耦合器360的输出信号和第二耦合器370的输出信号的状态。当互锁电路处于开路状态时，检测信号400不再被输入至互锁电路的输入端。因此，第一耦合器和第二耦合器二者均输出低电压信号0。因此，本发明的控制器可以通过检测出所有输出信号都具有低电压信号来检测出电动车辆的部件处于开路状态。
图8a和图8b涉及根据本发明的另一实施方式的电动车辆的电池短路状态的电路图。图9是在根据本发明的另一实施方式的电动车辆的电池短路状态下电路故障检测器的输出信号的图形。
参照图8a、图8b和图9，当第一耦合器的输出信号为预设值或更大值并且第二耦合器的输出信号为低电压信号时，本发明的控制器可以检测出互锁电路存在处于电池短路状态的电路故障。
互锁电路位于电动车辆内，并且因此可能处于其中电池500的电力输入节点510与互锁电路410、互锁电路420短路的电池短路状态。这意味着电池500的电力输入节点510已经被连接至输入端的端部410和端部420二者中的任一个。因此，电动车辆的所有电池短路状态可以被表示为图8a或图8b的电路。因此，可以看出，属于包括在电动车辆中的各种部件的、以及通过本发明的电路故障检测器检测出的部件处于其中该部件与电池短路的电池短路状态的故障模式。
根据图9，可以看到当互锁电路处于电池短路状态时本发明的第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号。在电池短路状态的情况下，第一耦合器输出具有预设值或更大值的高状态，并且因此第二耦合器输出低电压信号0。因此，本发明的控制器可以通过检测第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号来检测电动车辆的部件处于电池短路状态。
图10a和图10b涉及根据本发明的另一实施方式的电动车辆的GND短路状态的电路图。图11是在根据本发明的另一实施方式的电动车辆的GND短路状态下电路故障检测器的输出信号的图形。
参照图10a、图10b和图11，当第一耦合器的输出信号为低电压信号并且第二耦合器的输出信号为预设值或更大值时，本发明的控制器可以检测出互锁电路存在处于接地(GND)短路状态的电路故障。
互锁电路位于电动车辆内，并且因此可能处于其中地520与互锁电路短路的GND短路状态。具体地，在车辆的情况下，当互锁电路的一部分与车身接触时可能发生故障模式，这是因为由金属制成的车身本身起到地的作用。
这意味着地520被连接至输入端的端子410和端子420二者中的任一个。因此，电动车辆的所有接地短路状态可以被表示为图10a或图10b的电路。因此，可以说属于包括在电动车辆中的各种部件、以及通过本发明的电路故障检测器检测出的部件处于其中该部件与地短路的GND短路状态的故障模式。
根据图11，可以看到当互锁电路处于GND短路状态时本发明的第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号。在GND短路状态的情况下，第一耦合器输出低电压信号0，并且第二耦合器输出预设值或更大值(高)。因此，本发明的控制器可以通过检测第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号来检测电动车辆的部件处于GND短路状态。
此外，当第一耦合器360的输出信号的第二频率或第二耦合器370的输出信号的第二频率超出预设范围时，本发明的控制器380可以检测出互锁电路存在故障。输入至本发明的输入端的检测信号可以与计数信号耦合以生成最终输出信号。在正常状态的情况下，最终输出信号的第二频率需要如图5b地不断地输出。
然而，当包括在电动车辆中的部件或计数信号发生器本身异常时，第二频率可能发生异常。更具体地，在第一频率的高状态下可以交替地出现55次高/低。然而，当部件或计数信号发生器异常时，可能出现交替出现40次或100次高/低的频率异常。本发明的控制器可以通过检测第二频率来识别电动车辆的故障模式。
此外，本发明的电路故障检测器还可以包括给定检测信号发生器。该给定检测信号发生器可以生成具有第一频率的给定检测信号并且将该给定检测信号输入至输入端。在这种情况下，本发明的控制器可以基于根据给定检测信号生成的第一耦合器的输出信号或第二耦合器的输出信号来检测电路故障。
上面描述的检测信号不是由本发明的电路故障检测器生成的，而是从互锁电路接收到的。然而，在另一实施方式中，本发明的电路故障检测器可以自主地生成检测信号，并且可以在输入端的检测信号本身损坏时检测故障模式。此外，电路故障检测器可以使用给定的检测信号来有效地检测车辆部件的故障模式，而无需从车辆接收信号。
同时，本发明的电路故障检测器可以在电动车辆充电控制器211中使用并且也可以包括在电动车辆210中。
根据本发明的实施方式的电动车辆充电控制器211包括：电路故障检测器；电力连接器，其用于从电动车辆充电站接收电力；继电器电路，其连接至电力连接器；以及电力供应电路，其连接至继电器电路以向电动车辆的电池供应电力。电路故障检测器包括：输入端，其从互锁电路接收具有第一频率的检测信号；校正电路，其对所输入的检测信号的电压进行校正；第一比较器，其通过将经校正的检测信号与第一参考电压进行比较来输出高电压信号或低电压信号；第二比较器，其将经校正的检测信号反转，并且通过将经反转的检测信号与第二参考电压进行比较来输出高电压信号或低电压信号；计数信号发生器，其生成具有第二频率的计数信号；第一耦合器，其将第一比较器的输出信号与计数信号耦合；第二耦合器，其将第二比较器的输出信号与计数信号耦合；以及控制器，其基于第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号来检测电路故障。当控制器检测到电路故障时，电路故障检测器可以断开继电器电路的开关。
上述电路故障检测器仅确定包括在电动车辆中的电路的故障，而根据电路故障的附加措施的配置可以通过电动车辆充电控制器来实现。为此，本发明的电动车辆充电控制器可以包括电路故障检测器、电力连接器、继电器电路和电力供应电路。
当电动车辆连接至充电站并接收电力时，电力连接器可以接收电力并且通过电力供应电路向电动车辆的电池供应电力。
本发明的电动车辆充电控制器还包括继电器电路，并且通过在控制器检测到电路故障时断开继电器电路的开关来将电动车辆转换为安全状态。
同时，根据本发明的实施方式的电动车辆210包括：互锁电路；电路故障检测器；电力连接器，其从电动车辆充电站接收电力；继电器电路，其连接至电力连接器；以及电力供应电路，其连接至继电器电路以向电动车辆的电池供应电力。电力连接器包括电力输入端口和互锁端口。互锁电路包括：检测信号发生器，其生成具有第一频率的检测信号；至少一个电子部件，其包括在电动车辆中；以及检测线，其连接至互锁端口和检测信号发生器以形成闭环。电路故障检测器包括：输入端，其从互锁电路接收具有第一频率的检测信号；校正电路，其对输入的检测信号的电压进行校正；第一比较器，其通过将经校正的检测信号与第一参考电压进行比较来输出高电压信号或低电压信号；第二比较器，其将经校正的检测信号反转，并且通过将经反转的检测信号与第二参考电压进行比较来输出高电压信号或低电压信号；计数信号发生器，其生成具有第二频率的计数信号；第一耦合器，其将第一比较器的输出信号与计数信号耦合；第二耦合器，其将第二比较器的输出信号与计数信号耦合；以及控制器，其基于第一耦合器的输出信号和第二耦合器的输出信号来检测电路故障。当控制器检测到电路故障时，电路故障检测器可以断开继电器电路的开关。
电动车辆可以包括各种部件，并且可以包括连接至相应的部件、互锁端口以及检测信号发生器以形成闭环的检测线。本发明的电路故障检测器可以通过检测线识别电动车辆的充电状态，并且可以如上述电动车辆充电控制器的控制方法那样识别故障模式，并且通过继电器电路的断开控制将其实现为电动车辆的安全状态。
在这种情况下，电动车辆充电控制器和包括在电动车辆中的电路故障检测器可以被实现成包括上面描述的电路故障检测器的所有元件和功能。
出于说明目的，已经公开了本发明的上述实施方式，但是本发明不受这些实施方式限制。此外，本发明所属领域的技术人员可以在本发明的主旨和范围内以各种方式修改和改变本发明，并且这种修改和改变应当被解释为落入本发明的权利的范围内。

Claims (15)

1.一种电路故障检测器，包括：
输入端，其从互锁电路接收具有第一频率的检测信号；
校正电路，其对所输入的检测信号的电压进行校正；
第一比较器，其通过将经校正的检测信号与第一参考电压进行比较来输出包括高电压信号或低电压信号的第一输出信号；
第二比较器，其将经校正的检测信号反转，并且通过将经反转的检测信号与第二参考电压进行比较来输出包括高电压信号或低电压信号的第二输出信号；
计数信号发生器，其生成具有第二频率的计数信号；
第一耦合器，其将所述第一比较器的输出信号与所述计数信号耦合；
第二耦合器，其将所述第二比较器的输出信号与所述计数信号耦合；以及
控制器，其基于所述第一耦合器的输出信号和所述第二耦合器的输出信号来检测电路故障。
2.根据权利要求1所述的电路故障检测器，其中，所述校正电路通过将偏移电压加到所输入的检测信号的电压上来校正所输入的检测信号的电压。
3.根据权利要求1所述的电路故障检测器，其中，当所述第一耦合器的输出信号和所述第二耦合器的输出信号为低电压信号时，所述控制器检测出所述互锁电路存在处于开路状态的电路故障。
4.根据权利要求1所述的电路故障检测器，其中，当所述第一耦合器的输出信号为预设值或更大值并且所述第二耦合器的输出信号为低电压信号时，所述控制器检测出所述互锁电路存在处于电池短路状态的电路故障。
5.根据权利要求1所述的电路故障检测器，其中，当所述第一耦合器的输出信号为低电压信号并且所述第二耦合器的输出信号为预设值或更大值时，所述控制器检测出所述互锁电路存在处于接地(GND)短路状态的电路故障。
6.根据权利要求1所述的电路故障检测器，其中，当所述第一耦合器的输出信号或者所述第二耦合器的输出信号的第二频率超出预设范围时，所述控制器检测出所述互锁电路存在故障。
7.根据权利要求1所述的电路故障检测器，还包括给定检测信号发生器，所述给定检测信号发生器生成具有所述第一频率的给定检测信号并且将所述给定检测信号输入至所述输入端。
8.根据权利要求7所述的电路故障检测器，其中，所述控制器基于根据所述给定检测信号生成的所述第一耦合器的输出信号或所述第二耦合器的输出信号来检测电路故障。
9.一种电路故障检测方法，其使用电路故障检测器进行，所述方法包括以下步骤：
接收来自互锁电路的具有第一频率的检测信号；
校正所输入的检测信号的电压；
基于将经校正的检测信号与第一参考电压进行比较的结果来输出包括高电压信号或低电压信号的第一输出信号；
将经校正的检测信号进行反转；
基于将经反转的检测信号与第二参考电压进行比较的结果来输出包括高电压信号或低电压信号的第二输出信号；
生成具有第二频率的计数信号；
将所述第一输出信号与所述计数信号耦合；
将所述第二输出信号与所述计数信号耦合；以及
基于与所述第一输出信号耦合的计数信号的数目以及与所述第二输出信号耦合的计数信号的数目确定电路故障。
10.根据权利要求9所述的电路故障检测方法，其中，通过将偏移电压加到所输入的检测信号的电压上来校正所输入的检测信号的电压。
11.根据权利要求9所述的电路故障检测方法，其中，当所述第一输出信号和所述第二输出信号为低电压信号时，所述互锁电路被确定为存在处于开路状态的电路故障。
12.根据权利要求9所述的电路故障检测方法，其中，当所述第一输出信号为预设值或更大值并且所述第二输出信号为低电压信号时，所述互锁电路被确定为存在处于电池短路状态的电路故障。
13.根据权利要求9所述的电路故障检测方法，其中，当所述第一输出信号为低电压信号并且所述第二输出信号为预设值或更大值时，所述互锁电路被确定为存在处于接地(GND)短路状态的电路故障。
14.根据权利要求9所述的电路故障检测方法，其中，当所述第一输出信号或所述第二输出信号的第二频率超出预设范围时，所述互锁电路被确定为存在故障。
15.一种电动车辆充电控制器，包括：
电路故障检测器；
电力连接器，其从电动车辆充电站接收电力；
继电器电路，其连接至所述电力连接器；以及
电力供应电路，其连接至所述继电器电路以向电动车辆的电池供应电力；
其中，所述电路故障检测器包括：
输入端，其从互锁电路接收具有第一频率的检测信号；
校正电路，其对所输入的检测信号的电压进行校正；
第一比较器，其通过将经校正的检测信号与第一参考电压进行比较来输出高电压信号或低电压信号；
第二比较器，其将经校正的检测信号反转，并且通过将经反转的检测信号与第二参考电压进行比较来输出高电压信号或低电压信号；
计数信号发生器，其生成具有第二频率的计数信号；
第一耦合器，其将所述第一比较器的输出信号与所述计数信号耦合；
第二耦合器，其将所述第二比较器的输出信号与所述计数信号耦合；以及
控制器，其基于所述第一耦合器的输出信号和所述第二耦合器的输出信号来检测电路故障，并且
其中，当所述控制器检测到电路故障时，将所述继电器电路的开关断开。
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