CN110014839B - 一种电动汽车高压互锁检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车高压互锁检测电路，包括微处理器CPU、电压上拉电路和互锁检测电路；电压上拉电路的输入端与微处理器CPU的输出端电连接，电压上拉电路的输出端用于输出高压互锁检测信号V1；电压上拉电路的输出端与互锁检测电路的输入端电连接，互锁检测电路的检测输出端与微处理器CPU的输入端电连接；微处理器CPU用于为电压上拉电路提供矩形脉冲输入信号Pusle,用于对检测输出端输出的检测电压V2进行分析，并判断电动汽车高压回路的完整性以及定位出现断路的高压插件；本发明可解决现有技术中无法准确定位出现断路的高压插件的问题，为电动汽车高压回路的维修和故障排除提供参考。

Description

一种电动汽车高压互锁检测电路

技术领域

本发明属于电动汽车高压安全控制技术领域，尤其涉及一种电动汽车高压互锁检测电路。

背景技术

电动汽车高压互锁是一种用低压信号监视高压回路完整性的安全设计措施，其监测目标是电动汽车高压部件中需要外力作用实现电路接通与断开的高压插件或者高压部件的盒盖。在车辆上电启动时，高压互锁检测单元如果检测到高压回路不完整，则系统不上电，避免因为高压部件的高压插件松脱或者盒盖开启等问题造成安全事故；如果车辆碰撞造成高压插件松脱或者维修人员因作业需要打开高压部件盒盖，通过对高压互锁信号检测，执行系统下电，以降低风险发生的概率。

目前，电动汽车上采用的高压互锁检测电路一般通过检测它的通断性来判断高压回路的完整性，无法准确定位出现松脱的高压插件或者高压部件盒盖，不利于电动汽车高压回路的维修和故障排除。

发明内容

为了克服现有技术中无法准确定位出现断路的高压插件位置问题，本发明解决的技术问题是提供一种电动汽车高压互锁检测电路，不仅能够监测高压回路的完整性，而且能够准确定位出现断路的高压插件，为电动汽车高压回路的维修和故障排除提供参考。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电动汽车高压互锁检测电路，所述高压互锁检测电路包括微处理器CPU、电压上拉电路和互锁检测电路；

所述电压上拉电路的输入端与所述微处理器CPU的输出端电连接，所述电压上拉电路的输出端用于输出高压互锁检测信号V1；所述电压上拉电路的输出端与所述互锁检测电路的输入端电连接，所述互锁检测电路的检测输出端与所述微处理器CPU的输入端电连接；

所述微处理器CPU用于为所述电压上拉电路提供矩形脉冲输入信号Pusle, 用于对所述检测输出端输出的检测电压V2进行分析，并判断电动汽车高压回路的完整性以及定位出现断路的高压插件。

进一步，所述电压上拉电路包括限流电阻R8、光电耦合器U1、上拉电阻R7 和稳压二级管D3；

所述限流电阻R8的一端与所述微处理器CPU的输出端连接，另一端与光电耦合器U1的输入端连接；所述上拉电阻R7串接于所述光电耦合器U1的输出端与低压电源VCC之间；所述稳压二级管D3串接于所述光电耦合器U1的输出端与接地点之间；

所述光电耦合器U1的输出端与所述互锁检测电路的输入端电连接。

进一步，所述互锁检测电路包括N个桥接器JP，N个并联电阻R，以及电阻 R5和电阻R6，所述N个并联电阻R的阻值相同或不相同；

所述N个并联电阻R的一公共端与所述电压上拉电路的输出端连接，另一公共端与所述电阻R5连接；所述电阻R5与所述电阻R6串接，所述电阻R6与接地点连接，所述电阻R5和所述电阻R6的公共结点a与所述微处理器CPU的输入端连接；

第一个所述桥接器JP连接在第一个所述电阻R和第二个所述电阻R之间，第二个所述桥接器JP连接在第二个所述电阻R和第三个所述电阻R之间，第N-1 个所述桥接器JP连接在第N-1个所述电阻R和第N个所述电阻R之间，第N个所述桥接器JP连接在第N个所述电阻R和所述电阻R5之间。

进一步，所述互锁检测电路包括电容C1和电容C2；

所述电容C1串接在所述公共结点a与接地点之间；所述电容C2一端与所述N个并联电阻R的公共端b连接，所述电容C2另一端与接地点连接。

进一步，所述高压互锁检测电路包括高压互锁连接线路，所述高压互锁连接线路包括N个高压部件及互锁信号线，N个所述高压部件通过所述互锁信号线串联连接；

每个所述高压部件均包括低压插件和所述高压插件，所述互锁信号线经过所述低压插件连接到相应所述高压插件；第一个所述低压插件的输入端与所述电压上拉电路的输出端连接，第N个所述低压插件的输出端与所述N个并联电阻R的公共端b连接；

所述桥接器JP与相应所述高压插件集成在一起，且断开时先于所述高压插件断开；所述高压互锁检测信号V1经过所述低压插件连接到所述高压插件，再经过相应所述桥接器JP连接到所述低压插件。

进一步，N等于四；四个所述桥接器JP分别为桥接器JP1、桥接器JP2、桥接器JP3和桥接器JP4；所述四个并联电阻R分别为电阻R1、电阻R2、电阻R3 和电阻R4，且所述电阻R1、所述电阻R2、所述电阻R3和所述电阻R4的阻值相同。

进一步，所述电阻R5和所述电阻R6的所述公共结点a处的电压为所述检测电压V2，所述检测电压V2用来作为所述微处理器CPU中A/D转换器的模拟输入电压；

所述N个并联电阻R的所述公共端b与接地点之间的电压为故障确认检测电压V3。

进一步，所述微处理器CPU通过对所述检测电压V2进行分析，判断所述电动汽车高压回路的完整性以及出现断路的所述高压插件，生成具有明确指向的故障代码和数据流；所述故障代码和数据流借助通讯协议传输给所述电动汽车的其它控制器，协调整车执行下电程序；

所述故障确认检测电压V3用于维修人员在维护检修过程中进一步确认故障位置。

进一步，所述高压互锁检测电路包括与所述微处理器CPU电连接的复位电路、晶体振荡电路、直流电源电路、参考电位电路和CAN通讯电路。

进一步，所述CAN通讯电路包括CAN收发器，所述CAN收发器的协议信号发送端和接收端分别与所述微处理器CPU的协议信号接收端和发送端电连接。

通过采用上述技术方案，本发明得到的有益效果是：

本发明电动汽车高压互锁检测电路是独立于电动汽车高压回路之外的低压电连接电路；其中来自微处理器CPU的矩形脉冲输入信号Pulse经过电压上拉电路后输出高压互锁检测信号V1，高压互锁检测信号V1经过互锁检测电路输出检测电压V2,微处理器CPU对该检测电压V2进行分析，并判断电动汽车高压回路的完整性以及定位出现断路的高压插件，生成具有明确指向的故障代码和数据流，为电动汽车高压回路的维修和故障排除提供参考，方便维修人员有针对性的进行检查检测，减小工作量。

附图说明

图1是本发明实施例的原理框图；

图2是图1中电压上拉电路的电路原理图；

图3是图1中互锁检测电路的电路原理图；

图4是图1中高压互锁连接线路的示意图；

图5是图1中CAN通讯电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种电动汽车高压互锁检测电路，主要包括微处理器CPU(型号为PIC18F4580)、电压上拉电路和互锁检测电路；电压上拉电路的输入端与微处理器CPU的输出端电连接，电压上拉电路的输出端用于输出高压互锁检测信号V1；电压上拉电路的输出端与互锁检测电路的输入端电连接，互锁检测电路的检测输出端与微处理器CPU的输入端电连接；微处理器CPU用于为电压上拉电路提供矩形脉冲输入信号Pusle,用于对检测输出端输出的检测电压V2进行分析，并判断电动汽车高压回路的完整性以及定位出现断路的高压插件。

除此之外，电动汽车高压互锁检测电路还括与微处理器CPU电连接的复位电路、晶体振荡电路、直流电源电路和参考电位电路；需要说明的是，上述电路采用本领域技术人员常规使用的电路即可，不是本发明的改进点，在此不做赘述。

电动汽车高压互锁检测电路还包括用于进行数据交互的CAN通讯电路，用于使微处理器CPU和电动汽车的其它控制器(例如电控单元ECU)建立通讯连接。

如图2所示，本实施例中，电压上拉电路包括限流电阻R8、光电耦合器U1、上拉电阻R7和稳压二级管D3。

限流电阻R8的一端与微处理器CPU的输出端连接，另一端与光电耦合器U1 的输入端连接，即限流电阻R8与光电耦合器U1的输入端串联后连接微处理器 CPU矩形脉冲输入信号Pulse；上拉电阻R7串接于光电耦合器U1的输出端与低压电源VCC之间；稳压二级管D3串接于光电耦合器U1的输出端与接地点之间；光电耦合器U1的输出端与互锁检测电路的输入端电连接。

其中，光电耦合器U1选型为PS2801，限流电阻R8＝1KΩ，上拉电阻R7＝10K Ω，脉冲输入信号为1kHz，低压电源VCC＝12V,稳压二级管D3稳压值9V，高压互锁检测信号V1是频率为1kHz、幅值为+9V的脉冲信号。

互锁检测电路包括N个桥接器JP，N个并联电阻R，以及电阻R5和电阻R6， N个并联电阻R的阻值相同或不相同。N个并联电阻R的一公共端与电压上拉电路的输出端(高压互锁检测信号V1)连接，另一公共端与电阻R5连接；电阻 R5与电阻R6串接构成分压电路，电阻R6与接地点连接，电阻R5和电阻R6的公共结点a与微处理器CPU的输入端(微处理器CPU中A/D转换器的模拟输入端)连接。

即，电阻R5和电阻R6的公共结点a处的电压为上述检测电压V2，检测电压V2用来作为微处理器CPU中A/D转换器的模拟输入电压。N个并联电阻R的公共端b与接地点之间的电压为故障确认检测电压V3。

第一个桥接器JP连接在第一个电阻R和第二个电阻R之间，第二个桥接器 JP连接在第二个电阻R和第三个电阻R之间，第N-1个桥接器JP连接在第N-1 个电阻R和第N个电阻R之间，第N个桥接器JP连接在第N个电阻R和电阻R5 之间。即，第二个电阻R经过第一个桥接器JP与第一个电阻R并联，同样，第三个电阻R经过第二个桥接器JP与第二个电阻R并联，以此类推，第N个电阻R经过第N-1个桥接器JP与第N-1个电阻R并联。剩余的第N个桥接器JP一端与第N个电阻R连接，另一端与电阻R5连接。

互锁检测电路还电容C1和电容C2；电容C1串接在公共结点a与接地点之间；即电容C1与电阻R6并联连接，用来滤除检测电压V2中的干扰信号。电容 C2一端与N个并联电阻R的公共端b连接，电容C2另一端与接地点连接，电容 C2用来滤除故障确认检测电压V3中的干扰信号。

本实施例中，为了对本发明进行进一步详细说明，以N等于四为例进行阐述。

如图3所示，四个桥接器JP分别为桥接器JP1、桥接器JP2、桥接器JP3 和桥接器JP4；四个并联电阻R分别为电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，且电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4的阻值相同。

其中，R1＝R2＝R3＝R4＝100KΩ，R5＝30KΩ，R6＝10KΩ，C1＝C2＝0.1uF。

如图4所示为高压互锁连接线路的部分示意图，主要用来对图3中桥接器 JP的安装位置进行解释，高压互锁连接线路包括四个高压部件及互锁信号线，四个高压部件通过该互锁信号线串联连接；每个高压部件均包括低压插件和高压插件，互锁信号线经过低压插件连接到高压插件；第一个低压插件的输入端与电压上拉电路的输出端(高压互锁检测信号V1)连接，第四个低压插件的输出端与四个并联电阻R(电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4)的公共端b连接；桥接器JP1、桥接器JP2、桥接器JP3和桥接器JP4与电动汽车中相应高压部件的高压插件1、2、3、4集成在一起，且断开时先于高压插件断开。

本实施例中，具体为：高压互锁检测信号V1经过低压插件1连接到高压插件1，再经过相应桥接器JP1连接到低压插件1，低压插件1与下一个低压插件 2连接；低压插件2连接到高压插件2，再经过相应桥接器JP2连接到低压插件 2；低压插件2与下一个低压插件3连接，低压插件3连接到高压插件3，再经过相应桥接器JP3连接到低压插件3；低压插件3与低压插件4连接，低压插件 4连接到高压插件4，再经过相应桥接器JP4连接到低压插件4，低压插件4与四个并联电阻R(电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4)的公共端b连接。

如图5所示，本实施例中，CAN通讯电路包括型号为TJA1050的CAN收发器， CAN收发器的协议信号发送端TXD和接收端RXD分别与微处理器CPU的协议信号接收端和发送端电连接。CAN收发器的VCC端接5V的低压电源，CAN收发器的 VCC端和接地点之间串接电容C3，CAN收发器的信号线连接端CANL、CANH为CAN 总线接口。

高压互锁连接线路的桥接器JP1、桥接器JP2、桥接器JP3、桥接器JP4以不同组合断开时，检测电压V2、故障确认检测电压V3按照表1变化，通过检测电压V2的电压值判断电动汽车高压回路的完整性，并准确定位出现断路的高压插件(桥接器JP的状态可间接反应高压插件的状态；断开时桥接器JP先于高压插件断开，可以将桥接器JP通俗理解为导线；桥接器JP断开时，与之对应的高压插件松脱或即将松脱，可认定为高压插件出现故障，高压回路的完整性无法保证)，生成具有明确指向的故障代码和数据流；该故障代码和数据流经过CAN通讯电路传输给电动汽车其他控制器，协调整车执行下电程序；故障确认检测电压V3用于电动汽车维护检修过程中维修人员进一步确认故障位置。

桥接器JP1、桥接器JP2、桥接器JP3、桥接器JP4所在的互锁检测电路中；当桥接器JP1断开时(其余桥接器JP的状态可忽略)，电阻R1与电阻R5串联；当桥接器JP2断开时(桥接器JP1未断开，其余桥接器JP的状态可忽略)，电阻R1、R2并联后与电阻R5串联；当桥接器JP3断开时(桥接器JP1、JP2未断开，桥接器JP4的状态可忽略)，电阻R1、R2、R3并联后与电阻R5串联；当桥接器JP4断开时(桥接器JP1、JP2、JP3均未断开)，电阻R1、R2、R3、R4 并联后与电阻R5串联。

表1：

其中：R12为电阻R1和电阻R2并联后的等效电阻，

R123为电阻R1、电阻R2、电阻R3并联后的等效电阻，

R1234为电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4并联后的等效电阻，

将R1＝R2＝R3＝R4＝100KΩ，R5＝30KΩ，R6＝10KΩ，V1＝9V代入上述公式中，获得检测电压V2、故障确认检测电压V3的数值，如表2。

表2：

例如：当微处理器CPU分析出检测电压V2为0.6V时，证明至少桥接器JP1 断开，电动汽车高压互锁回路不完整；同时维修人员根据故障确认检测电压V3 为2.6V来进一步确认故障位，方便维修人员有针对性的进行检查检测，减小工作量。其余状态详见上述表2，在此不做赘述。

在上述实施例的基础上，本领域技术人员基于本发明的电动汽车高压互锁检测电路可演变出多种实施方式，即可以依次推导出电阻R1、电阻R2、电阻R3 和电阻R4的阻值不相同；甚至是更多个高压插件即更多桥接器JP、更多并联电阻R情况下，检测电压V2、故障确认检测电压V3的计算公式和具体数值。依据上述实施例推导的任何结论均应包含在本发明的保护范围之内

综上，以上所述仅为本发明的一个实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动汽车高压互锁检测电路，其特征在于，所述高压互锁检测电路包括微处理器CPU、电压上拉电路和互锁检测电路；

所述电压上拉电路的输入端与所述微处理器CPU的输出端电连接，所述电压上拉电路的输出端用于输出高压互锁检测信号V1；所述电压上拉电路的输出端与所述互锁检测电路的输入端电连接，所述互锁检测电路的检测输出端与所述微处理器CPU的输入端电连接；

所述微处理器CPU用于为所述电压上拉电路提供矩形脉冲输入信号Pusle,用于对所述检测输出端输出的检测电压V2进行分析，并判断电动汽车高压回路的完整性以及定位出现断路的高压插件；

所述互锁检测电路包括N个桥接器JP，N个并联电阻R，以及电阻R5和电阻R6，所述N个并联电阻R的阻值相同或不相同；

所述N个并联电阻R的一公共端与所述电压上拉电路的输出端连接，另一公共端与所述电阻R5连接；所述电阻R5与所述电阻R6串接，所述电阻R6与接地点连接，所述电阻R5和所述电阻R6的公共结点a与所述微处理器CPU的输入端连接；

第一个所述桥接器JP连接在第一个所述电阻R和第二个所述电阻R之间，第二个所述桥接器JP连接在第二个所述电阻R和第三个所述电阻R之间，第N-1个所述桥接器JP连接在第N-1个所述电阻R和第N个所述电阻R之间，第N个所述桥接器JP连接在第N个所述电阻R和所述电阻R5之间。

2.根据权利要求1所述的电动汽车高压互锁检测电路，其特征在于，所述电压上拉电路包括限流电阻R8、光电耦合器U1、上拉电阻R7和稳压二级管D3；

所述限流电阻R8的一端与所述微处理器CPU的输出端连接，另一端与光电耦合器U1的输入端连接；所述上拉电阻R7串接于所述光电耦合器U1的输出端与低压电源VCC之间；所述稳压二级管D3串接于所述光电耦合器U1的输出端与接地点之间；

所述光电耦合器U1的输出端与所述互锁检测电路的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的电动汽车高压互锁检测电路，其特征在于，所述互锁检测电路包括电容C1和电容C2；

所述电容C1串接在所述公共结点a与接地点之间；所述电容C2一端与所述N个并联电阻R的公共端b连接，所述电容C2另一端与接地点连接。

4.根据权利要求1所述的电动汽车高压互锁检测电路，其特征在于，所述高压互锁检测电路包括高压互锁连接线路，所述高压互锁连接线路包括N个高压部件及互锁信号线，N个所述高压部件通过所述互锁信号线串联连接；

每个所述高压部件均包括低压插件和所述高压插件，所述互锁信号线经过所述低压插件连接到相应所述高压插件；第一个所述低压插件的输入端与所述电压上拉电路的输出端连接，第N个所述低压插件的输出端与所述N个并联电阻R的公共端b连接；

所述桥接器JP与相应所述高压插件集成在一起，且断开时先于所述高压插件断开；所述高压互锁检测信号V1经过所述低压插件连接到所述高压插件，再经过相应所述桥接器JP连接到所述低压插件。

5.根据权利要求1所 述的电动汽车高压互锁检测电路，其特征在于，N等于四；四个所述桥接器JP分别为桥接器JP1、桥接器JP2、桥接器JP3和桥接器JP4；所述四个并联电阻R分别为电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，且所述电阻R1、所述电阻R2、所述电阻R3和所述电阻R4的阻值相同。

6.根据权利要求1所述的电动汽车高压互锁检测电路，其特征在于，所述电阻R5和所述电阻R6的所述公共结点a处的电压为所述检测电压V2，所述检测电压V2用来作为所述微处理器CPU中A/D转换器的模拟输入电压；

所述N个并联电阻R的所述公共端b与接地点之间的电压为故障确认检测电压V3。

7.根据权利要求6所述的电动汽车高压互锁检测电路，其特征在于，所述微处理器CPU通过对所述检测电压V2进行分析，判断所述电动汽车高压回路的完整性以及出现断路的所述高压插件，生成具有明确指向的故障代码和数据流；所述故障代码和数据流借助通讯协议传输给所述电动汽车的其它控制器，协调整车执行下电程序；

所述故障确认检测电压V3用于维修人员在维护检修过程中进一步确认故障位置。

8.根据权利要求1所述的电动汽车高压互锁检测电路，其特征在于，所述高压互锁检测电路包括与所述微处理器CPU电连接的复位电路、晶体振荡电路、直流电源电路、参考电位电路和CAN通讯电路。

9.根据权利要求8所述的电动汽车高压互锁检测电路，其特征在于，所述CAN通讯电路包括CAN收发器，所述CAN收发器的协议信号发送端和接收端分别与所述微处理器CPU的协议信号接收端和发送端电连接。

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