CN111580422B - 一种继电器电源控制装置及方法 - Google Patents

一种继电器电源控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种继电器电源控制装置及方法，该装置包括第一控制模块、故障信号控制模块、锁存器、第二控制模块和继电器。第一控制模块用于向锁存器发送控制信号；故障信号控制模块用于根据接收的故障信号和碰撞信号向锁存器发送第一使能信号，并向第二控制模块发送第二使能信号。锁存器用于根据控制信号携带的锁存标识锁存控制信号，根据第一使能信号向第二控制模块发送控制信号。第二控制模块用于根据第二使能信号和控制信号控制继电器开合。如此，可以提高对继电器电源控制的安全性。

Description

一种继电器电源控制装置及方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种继电器电源控制装置及方法。
背景技术
随着新能源汽车产业的发展，道路上电动汽车也日益增多，随之而增多的是新能源车的引发触电和起火事件事故。而这些事故，往往跟高压回路不能及时断开和继电器粘连有关。一个好的继电器电源控制电路能大大减少继电器粘连和高压不能及时断开的情况。
现有技术的继电器电源控制电路中，微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)通过对与继电器相连的电源进行控制，对电源输出的电压进行检测。如检测到电压在继电器工作范围内，MCU向开关模块发出继电器吸合控制信号，则开关模块根据该吸合控制信号允许电源向继电器输出电压，继电器吸合；若MCU向开关模块发出继电器断开控制信号，开关模块根据该断开控制信号断开电源电压，则继电器断开。
现有技术中存在的问题有：
1、MCU直接控制继电器的电源，若MCU复位将导致继电器的控制电源立即断开，而高压回路有大电流通过时，继电器断开，会导致继电器粘连。
2、发生碰撞事故可能会造成软件丧失继电器断开能力，将导致高压回路不能及时断开。碰撞易发生绝缘故障低、电池短路等故障，如不能及时断开高压继电器易引发触电和起火事件，危及乘客的人身安全，造成重大财产损失。
发明内容
本申请实施例提供了一种继电器电源控制装置及方法，可以提高对继电器电源控制的安全性。
一方面，本申请实施例提供了一种继电器电源控制装置，包括第一控制模块、故障信号控制模块、锁存器、第二控制模块和继电器；第一控制模块与锁存器连接；故障信号控制模块分别与锁存器和第二控制模块连接；第二控制模块分别与锁存器和继电器连接；
第一控制模块，用于向锁存器发送控制信号；
故障信号控制模块，用于根据接收的故障信号和碰撞信号向锁存器发送第一使能信号，并向第二控制模块发送第二使能信号；故障信号包括电源故障信号和复位故障信号；
锁存器，用于根据控制信号携带的锁存标识锁存控制信号，根据第一使能信号向第二控制模块发送控制信号；
第二控制模块，用于根据第二使能信号和控制信号控制继电器开合。
另一方面，本申请实施例提供了一种继电器电源控制方法，控制方法应用于设置于车辆内的控制装置，控制装置包括第一控制模块、故障信号控制模块、锁存器、第二控制模块和继电器；第一控制模块与锁存器连接；故障信号控制模块分别与锁存器和第二控制模块连接；第二控制模块分别与锁存器和继电器连接；方法包括：
通过第一控制模块向锁存器发送控制信号；
根据接收的故障信号和碰撞信号，通过故障信号控制模块向锁存器发送第一使能信号，并通过故障信号控制模块向第二控制模块发送第二使能信号；故障信号包括电源故障信号和复位故障信号；
根据控制信号携带的锁存标识，通过锁存器锁存控制信号，根据第一使能信号通过锁存器向第二控制模块发送控制信号；
根据第二使能信号和控制信号，通过第二控制模块控制继电器开合。
本申请实施例提供的一种继电器电源控制装置及方法具有如下有益效果：
该继电器电源控制装置包括第一控制模块、故障信号控制模块、锁存器和第二控制模块。第一控制模块用于向锁存器发送控制信号；故障信号控制模块用于根据接收的故障信号和碰撞信号向锁存器发送第一使能信号，并向第二控制模块发送第二使能信号；故障信号包括电源故障信号和复位故障信号。锁存器用于根据控制信号携带的锁存标识锁存控制信号，根据第一使能信号向第二控制模块发送控制信号。第二控制模块用于根据第二使能信号和控制信号控制继电器开合。如此，可以提高对继电器电源控制的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种继电器电源控制装置的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种故障信号控制模块的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种继电器电源控制装置的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种继电器电源控制方法的流程示意图。
具体实施方式
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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种继电器电源控制装置的结构示意图，包括第一控制模块101、故障信号控制模块102、锁存器103、第二控制模块104和继电器105。第一控制模块101与锁存器102连接；故障信号控制模块102分别与锁存器103和第二控制模块104连接；第二控制模块104分别与锁存器103和继电器105连接。
第一控制模块101，用于向锁存器103发送控制信号；
故障信号控制模块102，用于根据接收的故障信号和碰撞信号向锁存器103发送第一使能信号，并向第二控制模块104发送第二使能信号；故障信号包括电源故障信号和复位故障信号；
锁存器103，用于根据控制信号携带的锁存标识锁存控制信号，根据第一使能信号向第二控制模块104发送控制信号；
第二控制模块104，用于根据第二使能信号和控制信号控制继电器105开合。
本申请实施例中，第一控制模块101、故障信号控制模块102、锁存器103、第二控制模块104和继电器105之间可以是有线连接，也可以是无线连接。
本申请实施例中，第一控制模块101向锁存器103发送控制信号，故障信号控制模块102在正常情况下根据接收的故障信号和碰撞信号向锁存器103发送第一使能信号，并向第二控制模块104发送第二使能信号。锁存器103根据控制信号携带的锁存标识锁存控制信号，并根据第一使能信号向第二控制模块104发送控制信号。第二控制模块104根据第二使能信号和控制信号控制继电器105开合。
本申请实施例中，第一控制模块101、故障信号控制模块102、锁存器103、第二控制模块104和继电器105之间可以是有线连接，也可以是无线连接。
可选的，第一控制模块可以是微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。
可选的，故障信号可以是由电源发生故障产生的，也可以是由MCU多次复位失败异常产生的。
可选的，碰撞信号可以由碰撞传感器发出的。
本申请实施例中，第二控制模块还用于连接电源和继电器，根据第二使能信号连通电源和继电器。当电源发生故障或第一控制模块连续复位失败异常，故障信号控制模块可以根据接收的故障信号所携带的故障标识改变第二使能信号，使得第二控制模块不使能，从而切断继电器的电源。如此，可以提高对继电器电源控制的安全性。
本申请实施例中，锁存器还用于根据控制信号向第一控制模块发送反馈信号；反馈信号包括锁存器当前的锁存信息。
本申请实施例中，故障信号控制模块包括与门电路单元和非门电路单元；与门电路单元的输入端用于接收故障信号和碰撞信号；非门电路单元的输入端与与门电路单元的输出端连接。
请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种故障信号控制模块的结构示意图，包括与门电路单元和非门电路单元。其中，与门电路单元包括第一二极管D1、第一电阻R1、第二二极管D2和第二电阻R2。非门电路单元可以包括三极管Q和第三电阻R3。具体的，第一二极管D1的阴极用于接收故障信号，第一二极管D1的阳极与第一电阻R1的第一端连接；第二二极管D2的阴极用于接收碰撞信号，第二二极管D2的阳极与第二电阻R2的第一端连接；第一电阻R1的第二端与电源连接；第二电阻R2的第二端接地；第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阳极、第一电阻R1的第一端和第二电阻R2的第一端均与三极管Q的基极连接；三极管Q的集电极与第三电阻R3的第二端连接；三极管Q的发射极接地；第三电阻R3的第一端与电源连接；第三电阻R3的第二端与锁存器的输入端连接；三极管Q的基极与第二控制模块的输入端连接。
可选的，第二控制模块可以包括场效应晶体管；场效应管的输入端与锁存器的输出端连接。场效应晶体管用于控制继电器的开合。
下面具体介绍本申请实施例提供的一种继电器电源控制装置的工作原理。请参阅图3，图3是本申请实施例提供的一种继电器电源控制装置的结构示意图，该继电器电源控制装置应用于车辆的电池管理系统(Battery Management System，BMS)，第一控制模块为MCU。MCU向锁存器发送控制信号，锁存器锁存控制信号并向MCU发送反馈信号。正常情况下，碰撞信号Crash signal和故障信号Fail signal都是高电平，依次经故障信号控制模块的与门电路单元和非门电路单元后输出为低电平(第一使能信号为低电平)，使能锁存器，锁存器向第二控制模块发送锁存的控制信号。Crash signal和Fail signal经故障信号控制模块的与门电路单元输出为高电平(第二使能信号为高电平)，使能第二控制模块，则与第二控制模块相连的电源Power_supply有电压输出。可选的，MCU还可以对Power_supply输出的电压进行检测，以保护继电器工作在正常电压范围内。
若BMS在运行过程中，由于碰撞使得Crash signal由高电平变为低电平，Crashsignal和Fail signal通过故障信号控制模块的与门电路单元后输出为低电平，第二控制模块不使能，Power_supply没有电压输出，继电器断开。同时Crash signal和Fail signal依次经故障信号控制模块的与门电路单元和非门电路单元后输出为高电平，锁存器不使能，锁存器不输出锁存的控制信号。第二控制模块无控制信号也无电压输出。
若BMS在运行过程中，电源发生故障，则电源故障信号在一定硬件延时后，Failsignal变为高电平，Crash signal和Fail signal经故障信号控制模块的与门电路单元后输出为低电平，第二控制模块不使能，Power_supply没有电压输出，继电器断开。同时Crashsignal和Fail signal依次经故障信号控制模块的与门电路单元和非门电路单元后输出为高电平，锁存器不使能，锁存器不输出锁存的控制信号。第二控制模块无控制信号也无电压输出。
若BMS在运行过程中，MCU软件跑飞多次复位，程序无法正常恢复，则在预设次数复位不成功后，Fail signal变为高电平，Crash signal和Fail signal经故障信号控制模块的与门电路单元后输出为低电平，第二控制模块不使能，Power_supply没有电压输出，继电器断开。同时Crash signal和Fail signal依次经故障信号控制模块的与门电路单元和非门电路单元后输出为高电平，锁存器不使能，锁存器不输出锁存的控制信号。第二控制模块无控制信号也无电压输出。
在上述几种紧急情况下，本申请实施例提供的装置可以根据硬件产生的故障信号和碰撞信号及时断开电源，使得第二控制模块无继电器驱动电压输出，且锁存器输出端不使能，使第二控制模块无控制信号输出，如此，可以提高继电器电源控制的安全性，从而避免产生危及乘客人身安全的危险事故。
以下介绍本申请一种继电器电源控制方法的具体实施例，图4是本申请实施例提供的一种继电器电源控制方法的流程示意图，本说明书提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。具体的，该控制方法应用于设置于车辆内的控制装置，控制装置包括第一控制模块、故障信号控制模块、锁存器、第二控制模块和继电器；第一控制模块与锁存器连接；故障信号控制模块分别与锁存器和第二控制模块连接；第二控制模块分别与锁存器和继电器连接。如图4所示，该方法可以包括：
S401：通过第一控制模块向锁存器发送控制信号。
S403：根据接收的故障信号和碰撞信号，通过故障信号控制模块向锁存器发送第一使能信号，并通过故障信号控制模块向第二控制模块发送第二使能信号；故障信号包括电源故障信号和复位故障信号。
S405：根据控制信号携带的锁存标识，通过锁存器锁存控制信号，根据第一使能信号通过锁存器向第二控制模块发送控制信号。
S407：根据第二使能信号和控制信号，通过第二控制模块控制继电器开合。
本申请实施例中的方法与装置实施例基于同样地申请构思。
由上述本申请提供的一种继电器电源控制装置及方法的实施例可见，本申请中继电器电源控制装置包括第一控制模块、故障信号控制模块、锁存器和第二控制模块；第一控制模块与锁存器连接；故障信号控制模块分别与锁存器和第二控制模块连接；第二控制模块分别与锁存器和继电器连接。第一控制模块用于向锁存器发送控制信号；故障信号控制模块用于根据接收的故障信号和碰撞信号向锁存器发送第一使能信号，并向第二控制模块发送第二使能信号；故障信号包括电源故障信号和复位故障信号。锁存器用于根据控制信号携带的锁存标识锁存控制信号，根据第一使能信号向第二控制模块发送控制信号。第二控制模块用于根据第二使能信号和控制信号控制继电器开合。如此，可以提高对继电器电源控制的安全性。
需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种继电器电源控制装置，其特征在于，包括第一控制模块(101)、故障信号控制模块(102)、锁存器(103)、第二控制模块(104)和继电器(105)；
所述第一控制模块(101)，用于向所述锁存器(103)发送控制信号；
所述故障信号控制模块(102)，用于根据接收的故障信号和碰撞信号向所述锁存器(103)发送第一使能信号，并向所述第二控制模块(104)发送第二使能信号；所述故障信号包括电源故障信号和复位故障信号；
所述锁存器(103)，用于根据所述控制信号携带的锁存标识锁存所述控制信号，根据所述第一使能信号向所述第二控制模块(104)发送所述控制信号；
所述第二控制模块(104)，用于根据所述第二使能信号和所述控制信号控制所述继电器(105)开合；
所述故障信号控制模块(102)包括与门电路单元和非门电路单元；所述与门电路单元的输入端用于接收所述故障信号和所述碰撞信号；所述非门电路单元的输入端与所述与门电路单元的输出端连接；
所述与门电路单元包括第一二极管、第一电阻、第二二极管和第二电阻；所述非门电路单元包括三极管和第三电阻；
所述第一二极管的阴极用于接收所述故障信号，所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的第一端连接；
所述第二二极管的阴极用于接收所述碰撞信号，所述第二二极管的阳极与所述第二电阻的第一端连接；
所述第一电阻的第二端与电源连接；
所述第二电阻的第二端接地；
所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极、所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端均与所述三极管的基极连接；
所述三极管的集电极与所述第三电阻的第二端连接；
所述三极管的发射极接地；
所述第三电阻的第一端与所述电源连接；
所述第三电阻的第二端与所述锁存器(103)的输入端连接；
所述三极管的基极与所述第二控制模块(104)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第二控制模块(104)，还用于连接电源和所述继电器(105)，根据所述第二使能信号连通所述电源和所述继电器(105)；
所述锁存器(103)，还用于根据所述控制信号向所述第一控制模块(101)发送反馈信号；所述反馈信号包括所述锁存器(103)当前的锁存信息。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二控制模块(104)包括场效应晶体管；
所述场效应晶体管的输入端与所述锁存器(103)的输出端连接。
4.一种继电器电源控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于设置于车辆内的控制装置，所述控制装置包括第一控制模块(101)、故障信号控制模块(102)、锁存器(103)、第二控制模块(104)和继电器(105)；所述方法包括：
通过所述第一控制模块(101)向所述锁存器(103)发送控制信号；
根据接收的故障信号和碰撞信号，通过所述故障信号控制模块(102)向所述锁存器(103)发送第一使能信号，并通过所述故障信号控制模块(102)向所述第二控制模块(104)发送第二使能信号；所述故障信号包括电源故障信号和复位故障信号；
根据所述控制信号携带的锁存标识，通过所述锁存器(103)锁存所述控制信号，根据所述第一使能信号通过所述锁存器(103)向所述第二控制模块(104)发送所述控制信号；
根据所述第二使能信号和所述控制信号，通过所述第二控制模块(104)控制所述继电器(105)开合；
其中，所述故障信号控制模块(102)包括与门电路单元和非门电路单元；所述与门电路单元的输入端用于接收所述故障信号和所述碰撞信号；所述非门电路单元的输入端与所述与门电路单元的输出端连接；
所述与门电路单元包括第一二极管、第一电阻、第二二极管和第二电阻；所述非门电路单元包括三极管和第三电阻；
所述第一二极管的阴极用于接收所述故障信号，所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的第一端连接；
所述第二二极管的阴极用于接收所述碰撞信号，所述第二二极管的阳极与所述第二电阻的第一端连接；
所述第一电阻的第二端与电源连接；
所述第二电阻的第二端接地；
所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极、所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端均与所述三极管的基极连接；
所述三极管的集电极与所述第三电阻的第二端连接；
所述三极管的发射极接地；
所述第三电阻的第一端与所述电源连接；
所述第三电阻的第二端与所述锁存器(103)的输入端连接；
所述三极管的基极与所述第二控制模块(104)的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二控制模块(104)用于连接电源和所述继电器(105)；
所述根据所述第二使能信号和所述控制信号，通过所述第二控制模块(104)控制所述继电器(105)开合，包括：
根据所述第二使能信号，通过所述第二控制模块(104)连通所述电源和所述继电器(105)，并根据所述控制信号，通过所述第二控制模块(104)控制所述继电器(105)开合；
所述通过所述第一控制模块(101)向所述锁存器(103)发送控制信号之后，所述根据接收的故障信号和碰撞信号，通过所述故障信号控制模块(102)向所述锁存器(103)发送第一使能信号之前，还包括：
根据所述控制信号，通过所述锁存器(103)向所述第一控制模块(101)发送反馈信号；所述反馈信号包括所述锁存器(103)当前的锁存信息。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二控制模块(104)包括场效应晶体管；
所述场效应晶体管的输入端与所述锁存器(103)的输出端连接。
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