CN110850279B - 一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器、电路及汽车 - Google Patents

一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器、电路及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器、电路及汽车，包括：第一开关、第二开关、第一电感、非门电路、与门电路和点火安全开关；第一开关的一端用于连接第一供电电源的输出端，第一开关的另一端与点火安全开关的一端连接，点火安全开关的另一端与第一负载的输入端连接；第二开关的一端连接直流电源的正极，第二开关的另一端连接与门电路的第一输入端，第二开关与第一开关联动；第一电感的一端与接地，第一电感的另一端分别与非门电路的输入端和第一控制单元的控制端连接；非门电路的输出端与与门电路的第二输入端连接；与门电路的输出端与点火安全开关的控制端连接。本发明可以使得负载有效地关断，避免潜在的系统功耗或者人员安全的威胁。

Description

一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器、电路及汽车
技术领域
本发明涉及汽车安全领域，尤其涉及一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器。
背景技术
随着汽车行业的发展，新能源汽车的普及，新能源汽车的安全问题逐渐越来越多的引发社会关注，目前电动汽车高压系统的继电器非正常闭合是导致人员安全问题的主要原因之一。
由于电动汽车高压系统的继电器数量众多，但是由于继电器生产不一致性、控制策略等原因，继电器很容易发生粘连故障，从而导致一路或多路高压回路无法断开，影响安全。
为了保护人员和设备的安全，控制系统通常会配备继电器粘连检测功能，但是传统继电器粘连检测方法，只有在控制器工作的时候才有可能检测到继电器发生了粘连并发出报警，如果控制器处于关闭状态的时候发生了继电器粘连，则控制系统不会发出任何报警，从而威胁到人员的安全。另外，即使检测到继电器发生了粘连，由于不能真正切断高压回路，高压系统还是存在对人员造成伤害的可能性。
因此，亟需提供一种将继电器的粘连检测与点火安全开关功能结合的技术方案，能够不需要通过控制器也可以检测继电器是否粘连并且将发生粘连的继电器所在的电路强制断开，从而真正保护人员和设备的安全。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明公开一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器，能够准确检测碰撞信号，并且能够保证器件安全。
一方面，本发明提供一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器，包括：第一开关、第二开关、第一电感、非门电路、与门电路和点火安全开关；
所述第一开关的一端用于连接第一供电电源的输出端，所述第一开关的另一端与所述点火安全开关的一端连接，所述点火安全开关的另一端与第一负载的输入端连接；
所述第二开关的一端连接直流电源的正极，所述第二开关的另一端连接所述与门电路的第一输入端，所述第二开关与所述第一开关联动；
所述第一电感的一端与接地，所述第一电感的另一端分别与所述非门电路的输入端和第一控制单元的控制端连接，所述第一电感用于控制所述第一开关或所述第二开关的闭合或断开；
所述非门电路的输出端与所述与门电路的第二输入端连接；
所述与门电路的输出端与所述点火安全开关的控制端连接。
进一步地、还包括：或门电路；
所述或门电路的第一输入端与所述与门电路的输出端连接，所述或门电路的第二输入端于外接设备连接，所述或门电路的输出端与所述点火安全开关的控制端连接。
进一步地、所述与门电路的第三输入端与所述第二控制单元的控制端连接。
进一步地、还包括第三开关和第二电感；
所述第二电感的一端与所述第二控制单元的控制端连接，所述第二电感的另一端接地，所述第三开关的一端与第二供电电源的输出端连接，所述第三开关的另一端与第二负载连接。
进一步地、所述直流电源输出电压值、所述第一控制单元的控制端输出电压值和所述第二控制单元输出的电压值相等。
进一步地、所述与门电路的输出端的电压值与所述碰撞检测单元的输出的电压值相等。
另一方面，本发明提供一种电路，所述电路设置有上述任一项所述的具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器。
再一方面，本发明提供一种车辆，所述车辆设有上述任一项所述的具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器或上述所述的电路。
实施本发明，具有如下有益效果：
1)传统继电器粘连检测方法只能检测继电器是否粘连，但是当继电器粘连之后不能有效切断高压回路。本发明通过将点火安全开关与粘连检测技术结合，确保当检测到继电器粘连的时候可以有效的切断高压回路，从而保证安全。
2)传统的继电器粘连检测技术需要在控制器工作的条件下才能起作用，本发明通过特殊的电路设计，可以在控制器不工作的情况下也可以有效的实现检测继电器是否粘连并断开发生粘连的继电器的功能。
附图说明
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
图1为本发明提供的一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器的电路示意图；
图2为本发明提供的又一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器的电路示意图；
图3为本发明提供的另一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器的电路示意图；
其中：1-第一开关、2-第二开关、3-第一电感、4-非门电路、5-与门电路、6-点火安全开关、7-或门电路、8-第三开关、9-第二电感。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，“连接”可以是通信连接也可以是电路连接。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
图1为本发明提供的一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器的电路示意图；如图1所示，本发明提供一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器，包括：第一开关1、第二开关2、第一电感3、非门电路4、与门电路5和点火安全开关6；
所述第一开关1的一端用于连接第一供电电源的输出端，所述第一开关1的另一端与所述点火安全开关6的一端连接，所述点火安全开关6的另一端与第一负载的输入端连接；
所述第二开关2的一端连接直流电源的正极，所述第二开关2的另一端连接所述与门电路5的第一输入端，所述第二开关2与所述第一开关1联动；
所述第一电感3的一端与接地，所述第一电感3的另一端分别与所述非门电路4的输入端和第一控制单元的控制端连接，所述第一电感3用于控制所述第一开关1或所述第二开关2的闭合或断开；
所述非门电路4的输出端与所述与门电路5的第二输入端连接；
所述与门电路5的输出端与所述点火安全开关6的控制端连接。
具体的，第一开关1和第二开关2可以是联动的开关，即如果第一开关1闭合第二开关2亦闭合，第一开关1断开第二开关2同样断开，反之亦联动。当第一开关1处于粘连状态时，第二开关2处于闭合状态。第一开关1可以用于控制第一负载与第一供电电源的连接，进而实现对第一负载的工作状态进行控制。需要说明的是，第一负载和第一供电电源可以根据实际应用场景进行设置，在本说明书实施例中不做具体限定，优选的第一负载为电动机，第一供电电源为车载的直流电池包，其中，直流电池包可以包括多组串联的电池组，电池组可以包括多节串联的单体电池。第一电感3可以用于控制第一开关1和/或第二开关2的断开或闭合。其中，第一电感3的一端可以接地，另一端可以连接第一控制单元的控制端。直流电源输出的电压值和第一控制单元输出的电压值可以是相同的，示例地、直流电源和第一控制单元为车载12V直流电源。
具体的，非门电路4的输入端可以与第一电感3的一端或另一端连接，在本说明书实施例中不做具体限定。与门电路5的输出端与点火安全开关6连接，并用于控制点火安全开关6的断开。
点火安全开关6可以是开关或PSS(pyro safety switches)点火安全开关，其主要由电信号、压力仓和活塞三大部分组成，基本原理是当电信号有效时，压力仓瞬间产生压力推动活塞，使之冲断连接装置。
在一些可能的实施例中，第一负载和第一供电电源位置可以互换。
需要说明的是，直流电源和第一控制单元的电压值在本说明书实施例中不做具体限定，优选的12V。第一电感3的工作参数也不是固定的，可以根据第一控制单元、第一开关1和/或第二开关2进行设置。非门电路4和与门电路5的具体电路连接和所需的电子元器件在本说明中实施例中不做具体限定，可以根据实际需要进行设置。
本发明通过将点火安全开关6与粘连检测技术结合，确保当检测到继电器粘连的时候可以有效的切断高压回路，从而保证安全。
本发明可以在控制器不工作的情况下也可以有效的实现检测继电器是否粘连并断开发生粘连的继电器的功能。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，所述还包括：或门电路7；
所述或门电路7的第一输入端与所述与门电路5的输出端连接，所述或门电路7的第二输入端与外接设备连接，所述或门电路7的输出端与所述点火安全开关6的控制端连接。
具体的，外接设备可以是碰撞检测单元或其他设备，该设备会输出与与门电路相等的电压值以确保对点火安全开关的控制；或门电路7的第一输入端或第二输入端可以与与门电路5的输出端连接，或门电路7的第二输入端或第一输入端可以与碰撞检测单元连接，碰撞检测单元可以输出与与门电路5输出的电压值相等的电压。碰撞检测单元可以设置在车辆上，并用于检测车辆是否发生碰撞，当碰撞检测单元可以设置有多个碰撞等级，当车辆碰撞等级达到预设等级后，碰撞检测单元可以向或门电路7输入相应的电压，以控制点火安全装置断开第一供电电源与第一负载之间的连接。
或门电路7的具体电路连接和所需的电子元器件在本说明中实施例中不做具体限定，可以根据实际需要进行设置。
本说明书实施例提供的具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器，通过设置或门电路7，或门电路7的第一输入端可以与碰撞检测单元连接，或门电路7的第二输入端可以与门电路5的输出端连接，提高了第一负载和第一供电电源连接断开的安全性，保障了第一负载的安全的情况下工作，避免由于第一负载在非安全情况下工作，造成人员安全的威胁，提高了第一负载的工作可靠性。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，如图2所示，图2为本发明提供的又一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器的电路示意图；所述与门电路5的第三输入端与所述第二控制单元的控制端连接。
具体的，与门电路5可以包括：与门电路5的第一输入端、与门电路5的第二输入端和与门电路5的第三输入端，与门电路5的第三输入端可以与第二控制单元的控制端连接。
具体的，第二控制单元输出的电压值可以与直流电源输出的电压值或第一控制单元输出的电压值相等。
需要说明的是，与门电路5和第二控制单元在本说明书实施例中不做具体限定，优选的、第二控制单元的电压值为12V。
示例地、当具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器设置在车辆的电池包和电动机之间时，与门电路5和第二控制单元可以通过旋钮开关或按键开关连接，当需要开启粘连自诊断和强制断开功能时，闭合旋钮开关或按键开关，此时，如果第一开关1处于粘连状态时，点火安全开关6会断开电动机与电池包之间的连接。如果断开旋钮开关或按键开关时，即使第一开关1处于粘连状态时，点火安全开关6也不会断开电动机与电池包的连接。
示例地、如图2所示，本电路原理图中所述的一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器设计，包括第一开关1和随动辅助触点第二开关2，第一开关1连接在应用电路中，与点火安全开关6串联后连接至第一负载；第一开关1和第二开关2同时受控动作，第二开关2的状态反映第一开关1的粘连状态。
继电器粘连检测电路R1至少由非门电路4、与门电路5组成，该检测电路有三个输入信号和一个输出信号。第二开关2的状态作为继电器粘连检测电路的一个输入信号S2，继电器的驱动信号作为继电器粘连检测电路的一个输入信号S1，外部使能控制信号作为一个输入信号S4；S3作为继电器粘连检测电路的输出信号，S3与车辆碰撞检测信号作为或门电路7的两个输入信号，或门电路7的输出信号连接至点火安全开关6。
当车辆碰撞检测信号无效时：
如果第一开关1发生粘连，则信号S1为低电平，S2为高电平，如果S4也为高电平，则S3输出高电平，从而触发点火安全开关6，断开应用电路。
如果第一开关1未发生粘连，则信号S1和S2同时为高电平或低电平，不论S4是高电平还是低电平，S3输出都输出低电平，不会触发点火安全开关6。
当车辆碰撞检测信号有效时：
或门电路7的输出为高电平，从而触发点火安全开关6。
本说明书实施例提供的具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器，通过对应的旋钮开关或按键开关实现粘连自诊断和强制断开功能的开启或关闭，提高用户使用的便捷性。
在上述实施例基础上，本说明书一个实施例中，图3为本发明提供的另一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器的电路示意图，如图3所示，所示继电器还包括第三开关8和第二电感9；
所述第二电感9的一端与所述第二控制单元的控制端连接，所述第二电感9的另一端接地，所述第三开关8的一端与第二供电电源的输出端连接，所述第三开关8的另一端与第二负载连接。
具体的，第二供电电源和第二负载在本说明书实施例中不做具体限定，可以根据实际场景进行设置。第二供电电源可以与第一供电电源相同，也可以与第一供电电源不相同。第二负载可以与第一负载相同，也可以与第一负载不相同。
示例地，第二负载可以是车辆上的照明系统、通讯系统、导航系统或驱动系统等。
示例地，图3展示了本发明的一个实际应用，在某些电路系统中，由于电路拓扑的关系，某些开关不能同时闭合，否则会引起严重的安全问题，除了在软件控制上完善策略，还可以利用图3所示的方案从硬件上确保第一开关1和第三开关8不会同时闭合。图3中的第一开关1和第三开关8由于设计需要不能同时闭合，S4作为S3的驱动信号可以由控制系统的软件控制，当驾驶人员需要开启强制断开功能时，可以开启S4，如果驾驶人员不需要开启强制断开功能时，则可以使S4处于断开状态。示例地、如果S4处于连接状态或处于高电平状态时，控制系统检测出第一开关1发生粘连的故障，则S3会输出高电平，触发点火安全开关6，断开应用电路保证安全。
需要说明的是，直流电源、第一控制单元和第二控制单元可以是车载的直流电池，也可以是通过车载的控制系统与车载的直流电池连接。
另一方面，本发明提供一种电路，所述电路设置有上述任一项所述的具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器。
由于上述具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器具有上述技术效果，因此具有上述具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器的电路也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
再一方面，本发明提供一种车辆，所述车辆设有上述任一项所述的具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器或上述所述的电路。
由于上述具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器具有上述技术效果，因此具有上述具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器或上述所述的电路的汽车也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (7)

1.一种具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器，其特征在于，包括：
第一开关(1)、第二开关(2)、第一电感(3)、非门电路(4)、与门电路(5)、点火安全开关(6)以及或门电路(7)；所述第一开关(1)与所述点火安全开关(6)构成回路，所述第二开关(2)、所述与门电路(5)、所述点火安全开关(6)和所述或门电路(7)构成回路，所述第一电感(3)、所述非门电路(4)、所述与门电路(5)、所述点火安全开关(6)和所述或门电路(7)构成回路；所述点火安全开关(6)的初始状态为闭合状态；
所述第一开关(1)的一端用于连接第一供电电源的输出端，所述第一开关(1)的另一端与所述点火安全开关(6)的一端连接，所述点火安全开关(6)的另一端与第一负载的输入端连接；
所述第二开关(2)的一端连接直流电源的正极，所述第二开关(2)的另一端连接所述与门电路(5)的第一输入端，所述第二开关(2)与所述第一开关(1)联动；
所述第一电感(3)的一端与接地，所述第一电感(3)的另一端分别与所述非门电路(4)的输入端和第一控制单元的控制端连接，所述第一电感(3)用于控制所述第一开关(1)或所述第二开关(2)的闭合或断开；
所述非门电路(4)的输出端与所述与门电路(5)的第二输入端连接；
所述或门电路(7)的第一输入端与所述与门电路(5)的输出端连接，所述或门电路(7)的第二输入端与用于反映车辆碰撞信号的外接设备连接，所述或门电路(7)的输出端与所述点火安全开关(6)的控制端连接；所述点火安全开关(6)在存在目标电信号的情况下通过触发点火装置以切断应用电路，所述目标电信号包括继电器粘连信号和车辆碰撞信号中至少一种；
所述与门电路(5)的第三输入端与第二控制单元的控制端之间通过功能控制开关连接；若所述功能控制开关处于闭合状态情况下，在所述第一开关处于粘连状态时，所述点火安全开关(6)切换为断开状态；若所述功能控制开关处于断开状态情况下，在所述第一开关处于粘连状态时，所述点火安全开关(6)维持闭合状态。
2.根据权利要求1所述的具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器，其特征在于，所述外接设备包括碰撞检测单元。
3.根据权利要求1所述的具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器，其特征在于，还包括第三开关(8)和第二电感(9)；
所述第二电感(9)的一端与所述第二控制单元的控制端连接，所述第二电感(9)的另一端接地，所述第三开关(8)的一端与第二供电电源的输出端连接，所述第三开关(8)的另一端与第二负载连接。
4.根据权利要求1所述的具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器，其特征在于，所述直流电源输出电压值、所述第一控制单元的控制端输出电压值和所述第二控制单元输出的电压值相等。
5.根据权利要求2所述的具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器，其特征在于，所述与门电路(5)的输出端的电压值与所述碰撞检测单元的输出的电压值相等。
6.一种电路，其特征在于，所述电路设置有权利要求1-5任一项所述的具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器。
7.一种车辆，其特征在于，所述车辆设有权利要求1-5任一项所述的具有粘连自诊断和强制断开功能的继电器或权利要求6所述的电路。
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