CN110869783A - 诊断继电器故障的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及继电器异常诊断系统和方法，更具体地，涉及在使用诊断电阻器来诊断继电器异常的继电器异常诊断系统中，通过将诊断电阻器直接地连接到电流测量单元并且通过使用从诊断电阻器输入到电流测量单元的电流以及由电流测量单元测量的、在电子电路中流动的电流，能够诊断继电器的异常的继电器异常诊断系统和方法。

Description

诊断继电器故障的系统和方法
技术领域
本申请要求于2017年12月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0172280的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。
本发明涉及继电器异常诊断系统和方法，并且更具体地，涉及在使用诊断电阻器来诊断继电器的异常的继电器异常诊断系统中，通过将诊断电阻器直接地连接到电流测量单元并且通过使用从诊断电阻器输入到电流测量单元的电流以及由电流测量单元测量的、在电子电路中流动的电流，能够诊断继电器的异常的继电器异常诊断系统和方法。
背景技术
继电器是当输入达到某一值时操作以断开或闭合另一电路的一种开关设备。继电器具有的优点是：继电器可以与独立电路互锁，并且通过由诸如5V的低压系统构成的电路的操作来接通或断开大电流电路。此外，由于继电器中的线圈部分和触点部分绝缘且分开，其优点是继电器可以与外部设备电绝缘。由于这些优点，继电器在需要断开/闭合切换的各种领域中被用作开关设备。
通常，当异常电流在电子电路中流动时，继电器基于控制信号执行断开/闭合操作，从而防止负载被异常电流损坏。
然而，当继电器由于出现诸如继电器的焊接的异常而不能操作时，在诸如高电流的异常电流在电子电路中流动的情况下，可能不阻断异常电流，由此可能会严重地损坏负载。
为了解决该问题，在相关技术中，已经通过使用继电器异常诊断系统，监视和诊断在继电器中是否发生异常来预先防止发生这种问题。
另一方面，相关技术中的继电器异常诊断系统使用其中电阻和开关在负载端子(DC链路)和诸如电池的电源的负极端子之间被串联连接，并且在继电器诊断时，在将开关的导通状态更改为接通状态之后，测量在电阻器中流动的电流的方法。
然而，当使用相关技术的这种继电器异常诊断系统时，由于需要用于连接继电器异常诊断系统和继电器侧的导线(DC链路导线)、用于连接到电池的负极端子侧的导线(电池组负导线)、MOSFET开关和大量的电阻器，存在系统体积增大和成本增加的问题。
因此，本发明人开发了继电器异常诊断系统和方法，该继电器异常诊断系统和方法能够在使用诊断电阻器来诊断继电器的异常的继电器异常诊断系统中，通过将诊断电阻器直接地连接到电流测量单元并且通过使用从诊断电阻器输入到电流测量单元的电流以及由电流测量单元测量的、在电子电路中流动的电流来诊断继电器的异常，减少对大量电阻器和导线的使用。
发明内容
[技术问题]
已经做出本发明以解决上述问题，并且本发明提供了继电器异常诊断系统和方法，其能够在使用诊断电阻器诊断继电器的异常的继电器异常诊断系统中，通过电路图案将位于一个印刷电路板(PCB)上的诊断电阻器直接地连接到电流测量单元，并且基于从诊断电阻器单元输入到电流测量单元的电流和由电流测量单元测量的、在电子电路上流动的电流来诊断继电器单元的异常，减少对大量电阻器和导线的使用。
[技术方案]
根据本发明的实施例的一种继电器异常诊断系统可以包括位于电子电路上的继电器单元；电流测量单元，所述电流测量单元被配置为测量在电子电路中流动的电流；诊断电阻器单元，所述诊断电阻器单元被配置为在所述继电器单元和所述电流测量单元之间连接或断连；以及控制单元，所述控制单元被配置为：控制所述诊断电阻器单元在所述继电器单元和所述电流测量单元之间连接，并且基于从所述诊断电阻器单元输入到所述电流测量单元的电流和所测量的在所述电子电路中流动的电流来诊断所述继电器单元的异常。
在实施例中，所述诊断电阻器单元可以包括一个或多个诊断电阻器；以及开关单元，所述开关单元被配置为改变所述继电器单元和所述电流测量单元之间的导通状态。
在实施例中，当所述控制单元旨在诊断所述继电器单元的异常时，所述控制单元可以输出用于控制所述开关单元的导通状态的控制信号。
在实施例中，所述电流测量单元可以通过使用位于所述电子电路上的分流电阻器来测量在所述电子电路中流动的电流。
在实施例中，所述继电器单元可以被置于位于所述电子电路中的电池的正极端子与负载之间，并且所述分流电阻器可以被置于所述电池的负极端子与所述负载之间。
在实施例中，当所述控制单元旨在诊断所述继电器单元的异常时，所述控制单元可以计算所测量的在所述电子电路中流动的电流与从所述诊断电阻器单元输入到所述电流测量单元的电流之间的差值，并且可以基于所计算的所述电流之间的差值来诊断所述继电器单元的异常。
在实施例中，所述电流测量单元、所述诊断电阻器单元和所述控制单元可以被置于一个印刷电路板(PCB)上，并且可以通过电路图案相互连接。
根据本发明的实施例的一种继电器异常诊断方法可以包括由电流测量单元测量在电子电路中流动的电流；在继电器单元和所述电流测量单元之间连接或断连；以及由控制单元控制所述诊断电阻器单元在所述继电器单元和所述电流测量单元之间连接，并且基于从所述诊断电阻器单元输入到所述电流测量单元的电流和所测量的在所述电子电路中流动的电流来诊断所述继电器单元的异常。
在实施例中，所述诊断电阻器单元可以包括一个或多个诊断电阻器；以及开关单元，所述开关单元被配置为改变所述继电器单元和所述电流测量单元之间的导通状态。
在实施例中，所述诊断可以包括当要诊断所述继电器单元的异常时，输出用于控制所述开关单元的导通状态的控制信号。
在实施例中，电流的测量可以包括通过使用位于所述电子电路上的分流电阻器来测量在所述电子电路中流动的电流。
在实施例中，所述继电器单元可以被置于位于所述电子电路中的电池的正极端子与负载之间，并且所述分流电阻器可以被置于所述电池的负极端子与所述负载之间。
在实施例中，所述诊断可以包括：当要诊断所述继电器单元的异常时，计算所测量的在所述电子电路中流动的电流与从所述诊断电阻器单元输入到所述电流测量单元的电流之间的差值，并且基于所计算的所述电流之间的差值来诊断所述继电器单元的异常。
在实施例中，所述电流测量单元、所述诊断电阻器单元和所述控制单元可以被置于一个印刷电路板(PCB)上，并且可以通过电路图案相互连接。
[有益效果]
本发明将诊断电阻器单元和电流测量单元直接地彼此连接，并且基于从诊断电阻器单元输入到电流测量单元的电流以及由电流测量单元测量的、在电子电路中流动的电流来诊断继电器的异常。因此，具有可以通过快速地确定继电器是否有故障来防止发生由于过电压或过电流导致的二次事故的优点。
此外，本发明通过电路图案将位于一个印刷电路板(PCB)上的诊断电阻器单元和电流测量单元直接地彼此连接。因此，具有不需要通过使用导线将诊断电阻器单元和电池的负极端子彼此连接，由此减小了系统的体积和成本的优点。
此外，在本发明中，由于流过诊断电阻器单元的电流被直接地输入到电流测量单元，因此不需要调整流过诊断电阻器单元的电流的值，由此减小了用在诊断电阻器单元中的电阻器的数量。
附图说明
图1是示意性地示出了相关技术的继电器异常诊断系统1的图。
图2是示意性地示出根据本发明的实施例的继电器异常诊断系统100的图。
图3是示意性地示出从根据本发明实施例的继电器异常诊断系统100中的电池10输出的电流的流动的图。
图4是示出使用根据本发明的实施例的继电器异常诊断系统100来诊断继电器的异常的一系列过程的流程图。
具体实施方式
在下文中，将描述本发明的优选实施例，以便于理解本发明。然而，仅出于更容易理解本发明的目的而提供下述实施例，并且本发明不限于该实施例。
图1是示意性地示出了相关技术的继电器异常诊断系统1的图。
参考图1，相关技术的继电器异常诊断系统1包括电池10、继电器20、分流电阻器30、ASIC 40、诊断电阻器50、MCU 60以及连接器70-1和70-2。
ASIC 40作为电流测量元件，测量包括电池10和继电器20的电子电路上的电流。此时，可以将分流电阻器30置于该电子电路上，并且ASIC 40通过测量流过分流电阻器30的电流来测量在电子电路中流动的电流。
诊断电阻器50被用来诊断继电器20的异常。例如，诊断电阻器50的一侧连接到继电器20，而诊断电阻器50的另一侧连接到分流电阻器30。因此，诊断电阻器50并联连接到电池10。
MCU 60控制包括在相关技术的继电器异常诊断系统1中的每个组件，并且基于由ASIC 40测量的电流来诊断继电器20的异常。
当将要通过使用上述相关技术的继电器异常诊断系统1来诊断继电器20的异常时，由于需要测量流过诊断电阻器50的电流，因此需要附加地包括能够测量流过诊断电阻器50的电流的电流测量设备。
当诊断电阻器50连接到分流电阻器30并且使用分流电阻器30和ASIC 40测量电流时，由于需要通过使用导线使负电极侧连接器70-2和电子电路彼此连接以便将流过诊断电阻器50的电流提供给分流电阻器30，因此，还需要安装附加的导线。
此外，当使用分流电阻器30和ASIC 40测量电流时，由于需要调节流过分流电阻器30的电流的大小，因此需要诊断电阻器50通过将多个电阻器彼此串联和并联连接来使用多个电阻器。
也就是说，相关技术的继电器异常诊断系统1具有由于附加的电流测量元件、电阻器和导线而增加系统体积并且增加系统成本的问题。在下文中，将参考图2和3，描述根据本发明的实施例的继电器异常诊断系统100能够解决相关技术的继电器异常诊断系统1的问题。
图2是示意性地示出根据本发明的实施例的继电器异常诊断系统100的图。
参考图2，根据本发明的实施例的继电器异常诊断系统100可以包括继电器单元110、电流测量单元120、分流电阻器130、诊断电阻器单元140、连接器150-1和150-2，以及控制单元160。
图2中所示的继电器异常诊断系统100是根据实施例的系统，其组件不限于图2所示的实施例，并且可以根据需要添加、更改或删除。例如，稍后所述的电流测量单元120和控制单元160可以是一个微控制单元(MCU)，并且一个MCU可以同时地执行电流测量功能和控制功能。
首先，继电器单元110可以位于包括电池10和负载20的电子电路上，并且可以将从电池10输出的电力提供给负载20，或者可以通过控制电子电路的导通状态来执行短路。
在此，尽管图2的继电器单元110被示为能够根据输入值来控制导通状态的继电器，但是本发明不限于此，并且可以将位于电子电路上并且能够控制电子电路的导通状态的任何组件应用于本发明。例如，继电器单元110可以是接触器、晶体管和晶闸管。
在此，导通状态可以是指其中在不断开的情况下连接电子电路以形成闭合电路并且因此电流可以在电子电路中流动的接通状态；以及其中电子电路的一个表面侧被开路或短路以形成开路电路并且因此电流可不在电子电路中流动的断开状态。
在实施例中，可以基于在电子电路中流动的电流的大小和施加到负载的电压的大小使用处于多个继电器彼此连接的形式的继电器单元110。
在实施例中，继电器单元110可以被置于位于电子电路上的电池10的正极端子与负载20之间。
电流测量单元120可以测量在包括电池10和负载20的电子电路中流动的电流。例如，分流电阻器130可以置于包括电池10和负载20的电子电路上，并且电流测量单元120可以通过使用分流电阻器130测量在分流电阻器130上流动的电流来测量在电子电路上流动的电流。
例如，电流测量单元120可以包括运算放大器。运算放大器可以与预定增益值成比例地放大施加到分流电阻器130的电池10的电压值，并且电流测量单元120可以通过使用放大的电压值、分流电阻器130的电阻值计算电流来测量在包括电池10和负载20的电子电路上流动的电流。
在实施例中，分流电阻器130可以被安装在用于使电池10和负载彼此连接的汇流排上，如图2所示，并且可以置于电池10的负极端子与负载20之间。
诊断电阻器单元140可以被用来诊断继电器单元110的异常，并且使继电器单元110连接到电流测量单元120或从电流测量单元120断连。为此，诊断电阻器单元140可以包括一个或多个诊断电阻器140a和开关单元140b。
一个或多个诊断电阻器140a的一侧可以通过正电极连接器150-1连接到继电器单元110，并且一个或多个诊断电阻器140a的另一侧可以被连接到稍后所述的开关单元140b。
另外，一个或多个诊断电阻器140a可以并联地连接到电池10，并且可以具有预定电阻值，以通过从电池10接收电压来输出预定大小的电流。例如，诊断电阻器140a可以是一个或多个电阻器彼此串联或并联地连接的形式。
开关单元140b可以改变继电器单元110和电流测量单元120之间的导通状态。例如，开关单元140b可以是如图2所示的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且当从稍后所述的控制单元160输出的控制信号被输入到栅极端子时，开关单元140b变为接通状态，因此继电器单元110和电流测量单元120可以彼此连接。
开关单元140b的一侧可以连接到一个或多个诊断电阻器140a，并且开关单元140b的另一侧可以直接地连接到电流测量单元120，而不是通过负电极连接器150-2连接到分流电阻器130。
在实施例中，电流测量单元120、诊断电阻器单元140和稍后所述的控制单元160可以位于一个印刷电路板(PCB)上并且可以通过电路图案互连。例如，开关单元140b可以在PCB上的电路图案中连接到电流测量单元120。因此，由于根据本发明的实施例的继电器异常诊断系统100不通过导线使诊断电阻器单元140和分流电阻器130彼此连接，而是通过电路图案使电流测量单元和诊断电阻器单元140彼此简单地连接，因此不需要使用导线。因此，具有可以减小系统的体积和制造成本的优点。
控制单元160可以通过控制诊断电阻器单元140使继电器单元110和电流测量单元120彼此连接。例如，当需要诊断继电器单元110的异常时，控制单元160可以输出用于控制开关单元140b的导通状态的控制信号，并且通过根据控制信号将导通状态改变为接通状态，开关单元140b可以将继电器单元110和电流测量单元120彼此连接。
在实施例中，控制单元160可以基于从诊断电阻器单元140输入到电流测量单元120的电流以及由电流测量单元120测量的在电子电路中流动的电流，来诊断继电器单元110的异常。
当控制单元160旨在诊断继电器单元110的异常时，控制单元160可以计算由电流测量单元120测量的在电子电路中流动的电流与从诊断电阻器单元140输入到电流测量单元120的电流之间的差值，并且可以基于所计算的电流之间的差值来诊断继电器单元110的异常。在下文中，将参考图3更详细地描述本发明。
图3是示意性地示出在根据本发明的实施例的继电器异常诊断系统100中从电池10输出的电流的流动的图。
参考图3，从电池10输出的电流I1在通过继电器单元110时被划分为流向负载20的电流I2和流向正电极连接器150-1的电流I3。此时，与负载20的电阻值和诊断电阻器140a的电阻值成反比地划分从电池10输出的电流I1。此后，流过负载20的电流I2在通过分流电阻器130时被划分为流向电池10的负极端子的电流I4和流过分流电阻器130的电流I5，并且电流测量单元120测量流过分流电阻器130的电流I5。此时，由于电流测量单元120接收从诊断电阻器单元140流向电流测量单元120的电流I3，因此电流测量单元120实际上测量通过将流向正电极连接器150-1的电流I3和流过分流电阻器130的电流I5相加而获得的电流值。
控制单元160可以计算在电子电路中流动的电流I3与由电流测量单元120测量的电流(I3+I5)之间的差值I5，并且可以基于所计算的电流之间的差值I5来诊断继电器单元110的异常。
在实施例中，根据本发明的实施例的继电器异常诊断系统100可以在诊断电阻值140a的电阻值、继电器单元110的类型、发生在继电器单元110中的故障的类型以及电池10的电压值和电流值当中的一个或多个条件下，实验地测量流过诊断电阻器140a的电流值，并且可以包括能够将所测量的电流值存储在数据表中的存储单元(未示出)。
在实施例中，控制单元160可以计算在电子电路中流动的电流与从诊断电阻器单元140输入到电流测量单元120的电流之间的差值，并且可以通过将所计算的电流与存储在存储单元中的电流值进行比较来诊断继电器单元110的异常。
在另一实施例中，存储单元(未示出)可以存储由电流测量单元120测量的电流值。控制单元160可以分析所存储的电流值的趋势和模式以检测异常症状，并且当检测到异常症状时，控制单元160可以诊断出在继电器单元110中已经发生了异常。在下文中，参照图4，将描述使用根据本发明的实施例的继电器单元异常诊断系统100来诊断继电器单元的异常的方法。
图4是示出使用根据本发明的实施例的继电器异常诊断系统100来诊断继电器的异常的一系列过程的流程图。
参考图4，首先，接收继电器单元异常诊断请求(S110)。
在此，继电器单元异常诊断请求可以是从外部输入以诊断继电器单元的异常的信号。然而，本发明不限于此，并且即使未输入附加的异常诊断请求信号和指令，继电器异常诊断系统也可以以预定时间间隔重复地执行继电器单元异常诊断操作。
在步骤S110中，当接收到继电器单元异常诊断请求时，控制单元控制诊断电阻器单元使继电器单元和电流测量单元彼此连接(S120)，并且使用电流测量单元中的分流电阻器来测量电流(S130)。
此后，控制单元基于在步骤S120和S130中测量的电流，计算在电子电路中流动的电流与从诊断电阻器单元输入到电流测量单元的电流之间的差值(S140)，并且基于所计算的电流之间的差值来诊断继电器单元的异常(S150)。
当在步骤S150中未诊断出继电器单元的异常时，过程可以返回至步骤S110，并且可以重复地执行步骤S110至S150。
已经参考附图中所示的流程图描述了上述继电器异常诊断方法。尽管为了简单起见将上述方法示出并描述为一系列框，但是本发明不限于上述框的顺序，一些框可以以不同的顺序出现或与如在本说明书中示出和描述的其他框同时出现，并且可以实现获得相同或相似结果的各种其他分支、流动路径和框的顺序。另外，对于本说明书中所述的方法的实施方式，可以不需要所有示出的框。
虽然已经参考本发明的优选实施例进行了描述，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离下述权利要求书中所述的本发明的精神和范围的情况下，可以在一定范围内对本发明进行各种改变和修改。

Claims (14)

1.一种继电器异常诊断系统，包括：
继电器单元，所述继电器单元位于电子电路上；
电流测量单元，所述电流测量单元被配置为测量在所述电子电路中流动的电流；
诊断电阻器单元，所述诊断电阻器单元被配置为在所述继电器单元和所述电流测量单元之间连接或断连；以及
控制单元，所述控制单元被配置为：控制所述诊断电阻器单元在所述继电器单元和所述电流测量单元之间连接，并且基于从所述诊断电阻器单元输入到所述电流测量单元的电流和所测量的在所述电子电路中流动的电流来诊断所述继电器单元的异常。
2.如权利要求1所述的继电器异常诊断系统，其中，所述诊断电阻器单元包括：
一个或多个诊断电阻器；以及
开关单元，所述开关单元被配置为改变所述继电器单元和所述电流测量单元之间的导通状态。
3.如权利要求2所述的继电器异常诊断系统，其中，当所述控制单元旨在诊断所述继电器单元的异常时，所述控制单元输出用于控制所述开关单元的导通状态的控制信号。
4.如权利要求1所述的继电器异常诊断系统，其中，所述电流测量单元通过使用位于所述电子电路上的分流电阻器来测量在所述电子电路中流动的电流。
5.如权利要求4所述的继电器异常诊断系统，其中，所述继电器单元被置于位于所述电子电路中的电池的正极端子与负载之间，并且所述分流电阻器被置于所述电池的负极端子与所述负载之间。
6.如权利要求1所述的继电器异常诊断系统，其中，当所述控制单元旨在诊断所述继电器单元的异常时，所述控制单元计算所测量的在所述电子电路中流动的电流与从所述诊断电阻器单元输入到所述电流测量单元的电流之间的差值，并且基于所计算的所述电流之间的差值来诊断所述继电器单元的异常。
7.如权利要求1所述的继电器异常诊断系统，其中，所述电流测量单元、所述诊断电阻器单元和所述控制单元被置于一个印刷电路板(PCB)上，并且通过电路图案相互连接。
8.一种继电器异常诊断方法，包括：
由电流测量单元测量在电子电路中流动的电流；
在继电器单元和所述电流测量单元之间连接或断连；以及
由控制单元控制所述诊断电阻器单元在所述继电器单元和所述电流测量单元之间连接，并且基于从所述诊断电阻器单元输入到所述电流测量单元的电流和所测量的在所述电子电路中流动的电流来诊断所述继电器单元的异常。
9.如权利要求8所述的继电器异常诊断方法，其中，所述诊断电阻器单元包括：
一个或多个诊断电阻器；以及
开关单元，所述开关单元被配置为改变所述继电器单元和所述电流测量单元之间的导通状态。
10.如权利要求9所述的继电器异常诊断方法，其中，所述诊断包括当要诊断所述继电器单元的异常时，输出用于控制所述开关单元的导通状态的控制信号。
11.如权利要求8所述的继电器异常诊断方法，其中，测量所述电流包括通过使用位于所述电子电路上的分流电阻器来测量在所述电子电路中流动的电流。
12.如权利要求11所述的继电器异常诊断方法，其中，所述继电器单元被置于位于所述电子电路中的电池的正极端子与负载之间，并且所述分流电阻器被置于所述电池的负极端子与所述负载之间。
13.如权利要求8所述的继电器异常诊断方法，其中，所述诊断包括：当要诊断所述继电器单元的异常时，计算所测量的在所述电子电路中流动的电流与从所述诊断电阻器单元输入到所述电流测量单元的电流之间的差值，并且基于所计算的所述电流之间的差值来诊断所述继电器单元的异常。
14.如权利要求8所述的继电器异常诊断方法，其中，所述电流测量单元、所述诊断电阻器单元和所述控制单元被置于一个印刷电路板(PCB)上，并且通过电路图案相互连接。
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