CN111044897A - 一种继电器状态检测电路、控制方法及整车集成控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种继电器状态检测电路、控制方法及整车集成控制器，所述继电器状态检测电路应用于整车集成控制器，包括：继电器、PDU模块、辅驱控制器、主驱控制器。本发明的主驱控制器可以通过GPIO端口从PDU模块得到继电器的工作状态，也可通过CAN通信从辅驱控制器得到继电器的工作状态，在其中一路通信出现问题，主驱控制器和辅驱控制器依然可以得到继电器工作状态，从而对继电器的工作状态进行校验，提高了整车系统中主驱控制器和辅驱控制器对继电器工作状态检测的准确性和可靠性，一旦继电器发生故障，系统能及时进行处理，保护整车安全行驶以及车内人员的人生安全。

Description

一种继电器状态检测电路、控制方法及整车集成控制器
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种继电器状态检测电路、控制方法及整车集成控制器。
背景技术
电动汽车的动力由高压直流蓄电池唯一提供，整车控制系统通过控制高压直流继电器的线圈电压，实现电动汽车中负载（主驱电机、空调、DC/DC、油泵电机、气泵电机、电加热和电除霜）高压电的接通与关断。
继电器作为电动汽车高压系统的关键部件，它的工作状态对整车安全至关重要，如果不能对其工作状态进行准确的判断，就无法保证动力输出的安全性。在长时间使用过程中，继电器经常需要进行带载切断，会使继电器产生粘连故障，导致高达600V的电压并未真正的与负载断开，这将威胁到汽车部件和车内人员的安全。因此必须对继电器的工作状态进行准确和可靠的检测，一旦检测到故障，系统能立即采取措施。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种继电器状态检测电路、控制方法及整车集成控制器，用于提高整车中控制器对继电器状态检测的可靠性，保护整车安全行驶以及车内人员的人生安全。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种继电器状态检测电路，应用于整车集成控制器，包括：
继电器：包括触点和线圈，线圈连接低压控制电，所述触点一端连接所述电源，所述触点另一端连接负载，用于控制负载接通或断开电源；
PDU模块：所述PDU模块连接所述继电器的线圈，用于控制所述继电器的接通与关断，同时对继电器的工作状态进行检测；
辅驱控制器：所述辅驱控制器连接所述PDU模块，通过总线通讯从所述PDU模块获取所述继电器的工作状态；
主驱控制器：所述主驱控制器连接所述PDU模块和所述辅驱控制器，所述主驱控制器通过所述PDU模块获取所述继电器的工作状态，并通过总线通讯和所述辅驱控制器获取的继电器工作状态进行校验。
进一步地，所述继电器状态检测电路还包括：
电源：用于为负载提供电压，使负载工作；
电源电压采集电路：连接所述电源的两极和所述PDU模块，用于获取电源电压V1发送至所述PDU模块；
负载电压采样电路：连接负载的两极和所述PDU模块，用于获取负载的电压V2发送至所述PDU模块。
进一步地，所述辅驱控制器和所述PDU模块之间通过SPI通信，所述主驱控制器和所述辅驱控制器通过CAN总线通信。
进一步地，所述PDU模块的第一GPIO端口连接所述主驱控制器。
进一步地，所述电源电压采集电路和所述负载电压采样电路通过差分比例运算电路采集电源电压V1和负载电压V2。
进一步地，所述差分运算电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和运算放大器U1；
所述电阻R1的一端连接所述电源的负极，所述电阻R1的另一端连接所述电阻R3的一端且公共端连接所述运算放大器U1的反相输入端，所述电阻R3的另一端连接所述运算放大器U1的输出端，所述电阻R2的一端连接所述电源的正极，所述电阻R2的另一端连接所述电阻R4的一端且公共端连接所述运算放大器U1的同相输入端，所述电阻R4的另一端接地。
第二方面，本发明还提供一种继电器状态检测电路的控制方法，所述继电器状态检测电路的控制方法应用于第一方面所述的继电器状态检测电路。
进一步地，所述继电器状态检测电路的控制方法包括：
所述主控控制器发出继电器断开指令至所述PDU模块，延时T秒；
通过所述电源电压采集电路获取电源电压V1，通过所述负载电压采样电路获取负载电压V2；
根据所述电源电压V1和所述负载电压V2判断所述继电器的工作状态。
进一步地，所述根据所述电源电压V1和所述负载电压V2判断所述继电器的工作状态具体包括：
通过参考电压产生电路产生参考电压VREF；
当V1-V2>VREF时，所述PDU模块的第一GPIO端口输出高电平给所述主驱控制器，所述继电器处于断开状态；
当V1-V2＜VREF时，所述PDU模块的第一GPIO端口输出低电平给所述主驱控制器，所述继电器处于吸合状态。
第三方面，本发明还提供一种整车集成控制器，所述整车集成控制器包括第一方面所述的继电器状态检测电路。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种继电器状态检测电路、控制方法及整车集成控制器，本发明的主驱控制器可以通过GPIO端口从PDU模块得到继电器的工作状态，也可通过CAN通信从辅驱控制器得到继电器的工作状态，在其中一路通信出现问题，主驱控制器和辅驱控制器依然可以得到继电器工作状态，从而对继电器的工作状态进行校验，提高了整车系统中主驱控制器和辅驱控制器对继电器工作状态检测的准确性和可靠性，一旦继电器发生故障，系统能及时进行处理，保护整车安全行驶以及车内人员的人生安全。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的实施例1的继电器状态检测电路的继电器状态检测原理图。
图2是本发明的实施例1的整车集成控制器中继电器状态检测逻辑框图。
图3是本发明的实施例1的继电器状态检测电路的差分比例运算电路的电路结构示意图。
图4是本发明的实施例1的继电器状态检测电路的参考电压产生电路的电路结构示意图。
图5是本发明的实施例2的继电器状态检测电路的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1，一种继电器状态检测电路。
如附图1至4所示，本实施例的一种继电器状态检测电路，应用于整车集成控制器，包括：
继电器：包括触点和线圈，线圈连接低压控制电，触点一端连接电源，触点另一端连接负载，用于控制负载接通或断开电源；
PDU模块：PDU模块连接继电器的线圈，用于控制继电器的接通与关断，同时对继电器的工作状态进行检测；
辅驱控制器：辅驱控制器连接PDU模块，通过总线通讯从PDU模块获取继电器的工作状态；
主驱控制器：主驱控制器连接PDU模块和辅驱控制器，主驱控制器通过PDU模块获取继电器的工作状态，并通过总线通讯和辅驱控制器获取的继电器工作状态进行校验。
电源：用于为负载提供电压，使负载工作；
电源电压采集电路：连接电源的两极和PDU模块，用于获取电源电压V1发送至PDU模块；
负载电压采样电路：连接负载的两极和PDU模块，用于获取负载的电压V2发送至PDU模块。
其中，本实施例中的负载包括主电机、油泵电机、气泵电机等，主电机、油泵电机、气泵电机等的电压采集电路结构都相同，本实施例以主电机为例进行说明。
在本实施例中，辅驱控制器和PDU模块之间通过SPI通信，主驱控制器和辅驱控制器之间通过CAN总线通信，PDU模块的第一GPIO端口连接主驱控制器。
在本实施例中，电源电压采集电路和负载电压采样电路通过差分比例运算电路采集电源电压V1和负载电压V2。
具体地，差分运算电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和运算放大器U1；
电阻R1的一端连接电源的负极，电阻R1的另一端连接电阻R3的一端且公共端连接运算放大器U1的反相输入端，电阻R3的另一端连接运算放大器U1的输出端，电阻R2的一端连接电源的正极，电阻R2的另一端连接电阻R4的一端且公共端连接运算放大器U1的同相输入端，电阻R4的另一端接地。
其中，在本实施例中，R1=R2=R3=R4，负载和蓄电池的电压采样路构成减法器，其中，由运算放大器U1的虚断可知，通过第四电阻R4和通过第二电阻R2的电流相等；同样的，通过第一电阻R1和第三电阻R3的电流相等，A点电压为Va，H点电压为Vh，运算放大器U1的同相端电压为V+ ，运算放大器U1的反相端电压为V- ，运算放大器U1的输出端电压为V1，所以
（Va - V+ ）/R2 =V+ /R4 （1）
（Vh - V- ）/R1 = （V-- V1）/R3 （2）
由式（1）和式（2）可得V1 = Va – Vh，Va 和Vh即为电源或主电机的电压。
其中，参考电压产生电路包括VCC电源、电阻R9、电阻R10、电容C1和运算放大器U3；
电阻R9的一端连接VCC电源，电阻R9的另一端连接电阻R10的一端且公共端连接电容C1的一端和运算放大器U3的反相输入端，电阻R10的另一端连接电容C1的另一端且公共端接地，运算放大器U3的同相输入端连接运算放大器U3的输出端且公共端连接比较器U5的反相输入端。
在本实施例中，电源VCC以+5V的直流电压源为例进行说明，电阻R9和电阻R10构成分压电路，电容C1用于滤波。
输入第三运算放大器U3的反相输入端的电压为R10/（R9+R10）*VCC，第三运算放大器U3构成电压跟随器，为比较器U5生成稳定的参考电压VREF，通过选用不同阻值的电阻R9和电阻R10，可以根据需求设置不同的参考电压VREF的大小。、
本实施例的工作原理：PDU模块接收指令断开主电机对应的继电器K1，延时T秒后，采集电源电压V1，和继电器K1输出端B与H之间的主电机电压V2，PDU模块获取电源电压V1、主电机电压V2和参考电压VREF后，比较V1-V2和VREF的大小，若V1-V2>VREF时，通过GPIO端口输出高电平给主驱控制器，表明继电器处于断开状态，继电器未发生粘连；若V1-V2＜VREF，通过GPIO端口输出低电平给主驱控制器，表明继电器处于吸合状态，继电器端子发生粘连故障，主驱控制器对故障进行报警，提醒车内人员注意。PDU模块通过SPI通信将继电器K1的工作状态发送给辅驱控制器，辅驱控制器再通过CAN通信发送至主驱控制器，这样保证了，当GPIO通信或者SPI通信其中一个出现问题是，主驱控制器仍然能接收到继电器K1的工作状态，这提高了继电器状态检测的可靠性。并在两路通信均正常工作时，主驱控制器可以将接收到的继电器工作状态进行校验，提高了继电器状态检测的准确性。
本实施例的一种继电器状态检测电路，本实施例的主驱控制器可以通过GPIO端口从PDU模块得到继电器的工作状态，也可通过CAN通信从辅驱控制器得到继电器的工作状态，在其中一路通信出现问题，主驱控制器和辅驱控制器依然可以得到继电器工作状态，从而对继电器的工作状态进行校验，提高了整车系统中主驱控制器和辅驱控制器对继电器工作状态检测的准确性和可靠性，一旦继电器发生故障，系统能及时进行处理，保护整车安全行驶以及车内人员的人生安全。
实施例2，一种继电器状态检测电路的控制方法。
本实施例提供了一种继电器状态检测电路的控制方法，所述继电器状态检测电路的控制方法应用于实施例1所述的继电器状态检测电路。
所述继电器状态检测电路的控制方法包括：
所述主控控制器发出继电器断开指令至所述PDU模块，延时T秒；
通过所述电源电压采集电路获取电源电压V1，通过所述负载电压采样电路获取负载电压V2；
根据所述电源电压V1和所述负载电压V2判断所述继电器的工作状态。
具体地，所述根据所述电源电压V1和所述负载电压V2判断所述继电器的工作状态具体包括：
通过参考电压产生电路产生参考电压VREF；
当V1-V2>VREF时，所述PDU模块的第一GPIO端口输出高电平给所述主驱控制器，所述继电器处于断开状态；
当V1-V2＜VREF时，所述PDU模块的第一GPIO端口输出低电平给所述主驱控制器，所述继电器处于吸合状态。
实施例3，一种整车集成控制器。
本实施例提供了一种整车集成控制器，所述整车集成控制器包括实施例1所述的继电器状态检测电路。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种继电器状态检测电路，应用于整车集成控制器，其特征在于，包括：
继电器：包括触点和线圈，线圈连接低压控制电，所述触点一端连接所述电源，所述触点另一端连接负载，用于控制负载接通或断开电源；
PDU模块：所述PDU模块连接所述继电器的线圈，用于控制所述继电器的接通与关断，同时对继电器的工作状态进行检测；
辅驱控制器：所述辅驱控制器连接所述PDU模块，通过总线通讯从所述PDU模块获取所述继电器的工作状态；
主驱控制器：所述主驱控制器连接所述PDU模块和所述辅驱控制器，所述主驱控制器通过所述PDU模块获取所述继电器的工作状态，并通过总线通讯和所述辅驱控制器获取的继电器工作状态进行校验。
2.如权利要求1所述的一种继电器状态检测电路，其特征在于，还包括：
电源：用于为负载提供电压，使负载工作；
电源电压采集电路：连接所述电源的两极和所述PDU模块，用于获取电源电压V1发送至所述PDU模块；
负载电压采样电路：连接负载的两极和所述PDU模块，用于获取负载的电压V2发送至所述PDU模块。
3.如权利要求1所述的一种继电器状态检测电路，其特征在于，所述辅驱控制器和所述PDU模块之间通过SPI通信，所述主驱控制器和所述辅驱控制器通过CAN总线通信。
4.如权利要求1所述的一种继电器状态检测电路，其特征在于，所述PDU模块的第一GPIO端口连接所述主驱控制器。
5.如权利要求1所述的一种继电器状态检测电路，其特征在于，所述电源电压采集电路和所述负载电压采样电路通过差分比例运算电路采集电源电压V1和负载电压V2。
6.如权利要求5所述的一种继电器状态检测电路，其特征在于，所述差分运算电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和运算放大器U1；
所述电阻R1的一端连接所述电源的负极，所述电阻R1的另一端连接所述电阻R3的一端且公共端连接所述运算放大器U1的反相输入端，所述电阻R3的另一端连接所述运算放大器U1的输出端，所述电阻R2的一端连接所述电源的正极，所述电阻R2的另一端连接所述电阻R4的一端且公共端连接所述运算放大器U1的同相输入端，所述电阻R4的另一端接地。
7.一种继电器状态检测电路的控制方法，其特征在于，所述继电器状态检测电路的控制方法应用于权利要求1至6任意一项所述的继电器状态检测电路。
8.如权利要求7所述的一种继电器状态检测电路的控制方法，其特征在于，包括：
所述主控控制器发出继电器断开指令至所述PDU模块，延时T秒；
通过所述电源电压采集电路获取电源电压V1，通过所述负载电压采样电路获取负载电压V2；
根据所述电源电压V1和所述负载电压V2判断所述继电器的工作状态。
9.如权利要求8所述的一种继电器状态检测电路的控制方法，其特征在于，所述根据所述电源电压V1和所述负载电压V2判断所述继电器的工作状态具体包括：
通过参考电压产生电路产生参考电压VREF；
当V1-V2>VREF时，所述PDU模块的第一GPIO端口输出高电平给所述主驱控制器，所述继电器处于断开状态；
当V1-V2＜VREF时，所述PDU模块的第一GPIO端口输出低电平给所述主驱控制器，所述继电器处于吸合状态。
10.一种整车集成控制器，其特征在于，所述整车集成控制器包括权利要求1至6任意一项所述的继电器状态检测电路。
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