CN111918787A - 使用触发器来控制继电器的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使用触发器来控制继电器的系统和方法，其安装有通过接收车辆的电池管理系统中的控制单元的信号来控制继电器的触发器，并且当车辆的电池管理系统的操作电力被中断时，通过连接到车辆的电池的监视电路将触发器操作电力供应给触发器，以保持控制车辆的驱动电力的继电器的闭合状态，并维持车辆的动力达预定时间。

Description

使用触发器来控制继电器的系统和方法

技术领域

本申请要求于2018年9月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0115723的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种使用触发器(flip-flop)来控制继电器的系统和方法，并且特别地，涉及一种使用触发器来控制继电器的系统和方法，其安装有通过接收车辆的电池管理系统中的控制单元的信号来控制继电器的触发器，并且即使当车辆的电池管理系统的操作电力被中断时，通过连接到车辆的电池的监视电路将触发器操作电力供应给触发器，以保持控制车辆的驱动电力的继电器的闭合状态，并维持车辆的动力达预定时间。

背景技术

根据产品类别的应用方便性高且具有包括高能量密度的电气特性的二次电池等普遍应用于由电动驱动源驱动的电动车辆(EV)、混合动力车辆(HV)或能量存储系统(ESS)或使用用于房屋或工业的中/大型电池的不间断电力供应(UPS)系统、以及便携式设备。

使用二次电池的汽车工业的未来趋势可以极大地集中在与环保友好问题有关的电动车辆和使驾驶员的便利最大化的自动驾驶车辆这两种类型上。

在使用二次电池的两种车辆中，最重要的问题之一可能是与稳定性有关的问题，并且存在以下问题：当在驾驶期间发生供应给控制车辆的电池的电池管理系统(BMS)的电力意外中断的情况时，车辆的动力也可能立即中断。为了应对在这种紧急情况下发生的问题，可能需要一种在中断电池管理系统的操作电力时不立即中断车辆的动力，而是将其保持达预定时间以应对紧急情况的功能。

发明内容

[技术问题]

本发明致力于解决该问题，并且已经做出努力以传递一种使用触发器来控制继电器的系统和方法，其安装能够通过接收车辆的电池管理系统中的控制单元的信号来控制继电器的触发器，并且即使当车辆的电池管理系统的操作电力被意外中断时，通过连接到车辆的电池的监视电路将触发器操作电力供应给触发器，以保持控制车辆的驱动电力的继电器的闭合状态，并维持车辆的动力达预定时间，从而应对紧急情况。

[技术方案]

根据本发明的实施例，一种用于使用触发器控制继电器的系统可以包括：控制单元，其生成用于输出继电器控制信号的输入信号；时钟信号生成单元，其生成单元向控制单元发送通信信号和从控制单元接收通信信号，并生成用于输出继电器控制信号的时钟信号；触发器，其接收时钟信号和输入信号，并基于所接收的时钟信号和输入信号输出继电器控制信号；以及，继电器，其接收继电器控制信号并基于所接收的继电器控制信号来转换操作状态。

在实施例中，该系统可以进一步包括：隔离器，其被定位在BMS的高电压区域和低电压区域之间的边界上，并防止高电压区域和低电压区域之间的电力冲突；变压器，其被定位在BMS的高电压区域和低电压区域之间的边界上，并且将由时钟信号生成单元生成并在高电压区域侧传递的通信信号传递到低电压区域，并将由控制单元生成并在低电压区域侧传递的通信信号传递到高电压区域；以及，信号变换单元，其被定位在控制单元和时钟信号生成单元的通信连接路径上，并变换通信信号以便被控制单元和时钟信号生成单元两者检测。

在实施例中，控制单元可以被定位在BMS中的低电压区域中，并且通过接收用于操作BMS的BMS电力来操作。

在实施例中，时钟信号生成单元可以被定位在BMS中的高电压区域中，通过接收车辆的电池电力来操作，并且将电力供应给触发器。

在实施例中，当由控制单元生成的输入信号被传递到触发器时，时钟信号生成单元可以将时钟信号传递到触发器直到继电器的操作状态被转换为闭合状态，并且当确认继电器的操作状态为闭合状态时停止时钟信号的生成。

在实施例中，当用于中断车辆的电池的电力的通信信号从控制单元传递时，时钟信号生成单元可以将时钟信号传递到触发器直到继电器的操作状态被转换为断开状态，并且当确认继电器的操作状态为断开状态时停止时钟信号的生成。

在实施例中，当在继电器处于闭合状态的同时未从控制单元传递通信信号时，时钟信号生成单元可以将对触发器的电力供应保持达预定时间，并且当经过预定时间时中断对触发器的电力供应。

在实施例中，触发器可以包括D触发器类型逻辑电路。

在实施例中，继电器可以包括半导体继电器，该半导体继电器包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

根据本发明的另一实施例，一种用于使用触发器来控制继电器的方法可以包括：由控制单元生成用于输出继电器控制信号的输入信号；由时钟信号生成单元向控制单元发送通信信号和从控制单元接收通信信号，并生成用于输出继电器控制信号的时钟信号；由触发器接收时钟信号和输入信号，并基于所接收的时钟信号和输入信号输出继电器控制信号；以及，由继电器接收继电器控制信号，并基于所接收的继电器控制信号来转换操作状态。

在实施例中，由时钟信号生成单元向控制单元发送通信信号和从控制单元接收通信信号并生成用于输出继电器控制信号的时钟信号可以包括当由控制单元生成的输入信号被传递到触发器时，将时钟信号传递到触发器直到继电器的操作状态被转换为闭合状态，并且当确认继电器的操作状态为闭合状态时停止时钟信号的生成。

在实施例中，由时钟信号生成单元向控制单元发送通信信号和从控制单元接收通信信号并生成用于输出继电器控制信号的时钟信号可以包括：当用于中断车辆的电池的电力的通信信号被从控制单元传递到时钟信号生成单元时，将时钟信号传递到触发器直到继电器的操作状态被转换为断开状态，并且当确认继电器的操作状态为断开状态时停止时钟信号的生成。

在实施例中，由时钟信号生成单元向控制单元发送通信信号和从控制单元接收通信信号并生成用于输出继电器控制信号的时钟信号可以包括：

当在继电器处于闭合状态的同时未从控制单元传递通信信号时，将对触发器的电力供应保持达预定时间，并且当经过预定时间时中断对触发器的电力供应。

根据本发明的又一实施例，一种电池管理系统可以包括：控制单元，其生成用于输出继电器控制信号的输入信号；时钟信号生成单元，其向控制单元发送通信信号并从控制单元接收通信信号，并生成用于输出继电器控制信号的时钟信号；以及，触发器其接收时钟信号和输入信号，并基于所接收的时钟信号和输入信号输出继电器控制信号。

在实施例中，该电池管理系统可以进一步包括：隔离器，其被定位在BMS的高电压区域和低电压区域之间的边界上，并防止高电压区域和低电压区域之间的电力冲突；变压器，其被定位在BMS的高电压区域和低电压区域之间的边界上，并且将在高电压区域侧传递的通信信号传递到低电压区域，并将在低电压区域侧传递的通信信号传递到高电压区域；以及，信号变换单元，其被定位在控制单元和时钟信号生成单元的通信连接路径上，并变换通信信号以便被控制单元和时钟信号生成单元两者检测。

[有益效果]

根据本发明的实施例的一种使用触发器来控制继电器的系统和方法将触发器安装在车辆的电池管理系统中，并且即使当车辆的电池管理系统的操作电力被意外中断时，通过连接到车辆的电池的监视电路将触发器操作电力供应给触发器，以保持控制车辆的驱动电力的继电器的闭合状态，并维持车辆的动力达预定时间，从而应对紧急情况。

附图说明

图1是示出现有技术中的继电器控制系统1的形状的图。

图2是示出根据本发明的实施例的用于使用触发器来控制继电器的系统100的配置的图。

图3是更具体地示出根据本发明的实施例的用于使用触发器来控制继电器的系统100的图。

图4是用于描述根据本发明的实施例的通过用于使用触发器来控制继电器的系统100的继电器控制过程的流程图。

图5是用于描述应用根据本发明的用于使用触发器来控制继电器的系统100的应用示例的进度过程的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本发明。在此，将省略可能使本发明的主旨不必要地模糊的公知功能和配置的重复描述和详细描述。提供本发明的实施例以向本领域技术人员更完整地描述本发明。因此，附图中的元件的形状、尺寸等可能被夸大，以便更清楚地解释。

在整个说明书中，除非有相反的明确描述，否则任何部分“包括”任何组件的情况将被理解为暗示包括所述组件但不排除任何其他组件。

此外，说明书中公开的术语“…单元”意指处理至少一个功能或操作的单元，并且该单元可以通过硬件或软件或硬件和软件的组合来实现。

图1是示出现有技术中的继电器控制系统1的形状的图。

参照图1，在现有技术中的继电器控制系统1中，控制单元1a的输入信号通过隔离器1d被传递到继电器1c并且继电器1c的操作状态被控制，并且根据继电器1c的操作状态来改变车辆和电池10之间的连接状态。

在此，电池10可以意指能够驱动车辆的主电源，并且意指包括在安装在车辆上的电池组中的电池单体。

更具体地，在继电器控制系统1中，由于电池10是否被中断由通过控制单元1a的输入信号控制继电器1c的操作状态来确定，当控制单元1a的功能被停止或者电力被中断时，不生成输入信号，并且作为结果，继电器1c偏离控制，且电池10被中断，并且作为结果，车辆的动力也丢失。

继电器控制系统1具有以下问题：当在行驶中的车辆的BMS中发生问题或电力被中断时，立即跟随车辆的动力丢失，并且作为结果，难以应付紧急情况。

图2是示出根据本发明实施例的用于使用触发器来控制继电器的系统100的配置的图，且图3是更具体地示出根据本发明的实施例的用于使用触发器来控制继电器的系统100的图。

参照图2和图3，根据本发明的实施例的用于使用触发器来控制继电器的系统100可以被配置为总体上包括控制单元101、时钟信号生成单元102、触发器103和继电器104。此外，附加地，在实施例中，系统100可以被配置为进一步包括隔离器105、变压器106和信号变换单元107。如图2和图3所示用于使用触发器来控制继电器的系统100遵循该实施例，并且其构成元件不限于图2和图3所示的实施例，并且根据需要，可以添加、修改或删除一些构成元件。

首先，控制单元101可以生成用于输出继电器控制信号的输入信号。

此外，控制单元101可以被定位在电池管理系统(BMS)中的低电压区域中，并且可以通过接收用于操作BMS的BMS电力来操作。

在此，BMS的内部可以被分为高电压区域和低电压区域，并且高电压区域可以意指其中可以直接或间接连接到车辆的电池10并且可以使用或处理大约数百伏或更高的电压的电路和元件被定位的区域，并且低电压区域可以意指其中可以使用或处理大约10伏或更低的电压的电路和元件被定位的区域。

接下来，时钟信号生成单元102可以生成时钟信号，该时钟信号用于发送和接收与控制单元101的通信信号并输出继电器控制信号。

此外，时钟信号生成单元102可以被定位在BMS中的高电压区域中，通过接收车辆的电池10的电力来操作，并且可以将电力供应给触发器103。

此外，当由控制单元101生成的输入信号被传递到触发器103时，时钟信号生成单元102可以将时钟信号传递到触发器103，直到继电器104的操作状态被转换为闭合状态，并且当确认继电器104的操作状态为闭合状态时，停止时钟信号的生成。

此外，当用于中断车辆的电池10的电力的通信信号从控制单元101传递时，时钟信号生成单元102可以将时钟信号传递到触发器103，直到继电器104的操作状态被转换为断开状态，并且当确认继电器104的操作状态为断开状态时，停止时钟信号的生成。

另外，当在继电器104处于闭合状态的同时未从控制单元101传递通信信号时，时钟信号生成单元102可以保持对触发器103的电力供应达预定时间，并且当预定时间过去时中断对触发器103的电力供应。

这里，预定时间可以是在时钟信号生成单元102中预设的固定值，并且可以是通过用户向BMS输入而改变的值，并且在实施例中，预定时间可以是60秒。

具体地，作为示例，在时钟信号生成单元102在其中继电器104处于闭合状态的状态下与控制单元101执行双向通信的同时，如果未从控制单元101传递通信信号，则时钟信号生成单元102通过尝试与控制单元101通信达60秒来连续地确定控制单元101的状态。在60秒期间，为了防止车辆的电力丢失，通过将对触发器103的电力供应保持60秒来保持继电器104的闭合状态，并且即使经过60秒，如果未从控制单元101传递通信信号，则时钟信号生成单元102在切换到空闲状态的同时中断对触发器103的电力供应。

接下来，触发器103可以接收时钟信号和输入信号，并基于接收到的时钟信号和输入信号来输出继电器控制信号。

这里，触发器103可以包括D触发器类型逻辑电路。

具体地，例如，当触发器103接收从时钟信号生成单元102传递的时钟信号时，触发器103可以原样输出从控制单元101传递的输入信号的输入值作为输出值。因此，当用于将继电器104转换为闭合状态或断开状态的输入信号被传递到触发器103时，当在通过将大约一个周期的时钟信号传递到触发器103来允许触发器103输出输入值并且停止时钟信号的生成之后，当停止时钟信号的生成时，控制单元101可以允许时钟信号生成单元102连续地输出初始输入值作为输出值。

接下来，继电器104可以接收继电器控制信号并且基于所接收的继电器控制信号来转换操作状态。

在此，继电器104可以意指包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的半导体继电器。

接下来，隔离器105可以被定位在BMS的高电压区域和低电压区域之间的边界上，并且可以防止高电压区域和低电压区域之间的电力冲突。

在此，隔离器105可以将从控制单元101在低电压区域中传递的输入信号传递到高电压区域的触发器103，而没有在高电压区域和低电压区域之间的电力冲突。

接下来，变压器106可以被定位在BMS的高电压区域和低电压区域之间的边界上，由时钟信号生成单元102生成并从高电压区域侧传递的通信信号被传递到低电压区域，并且由控制单元101生成并从低电压区域传递的通信信号可以被传递到高电压区域。

接下来，信号变换单元107可以被定位在控制单元101和时钟信号生成单元102的通信连接路径上，并且变换要被控制单元101和时钟信号生成单元102两者检测的通信信号。

在此，在信号变换单元107和控制单元101的通信连接路径之间进行的通信可以包括串行外围接口(SPI)通信。

接下来，将通过图4描述通过用于使用触发器来控制继电器的系统100的继电器控制过程。

图4是用于描述通过使用图2和图3所示的触发器的继电器控制系统的继电器控制过程的流程图。

参照图4，首先，控制单元生成用于输出继电器控制信号的输入信号(S301)，并且通过隔离器将所生成的输入信号传递到高电压区域中的触发器(S302)。

接下来，通过与控制单元的双向通信，时钟信号生成单元生成时钟信号，并将生成的时钟信号传递到触发器(S303)。

接下来，触发器基于传递的输入信号和时钟信号，根据D触发器的逻辑电路输出继电器控制信号(S304)，并且继电器接收由触发器生成的继电器控制信号并确定操作状态以中断或连接电池(S305)。

接下来，将参考图5描述应用用于使用触发器来控制继电器的系统100的应用示例的进度过程。

图5是用于描述在应用使用图2和3所示的触发器控制继电器的系统的应用示例中的进度过程的流程图。

参照图5，首先，当在BMS中发生由于用户未意图的或用户不知道的问题而导致发生BMS的电力中断的情况时(S401)，被定位在BMS中并且通过共享BMS的电力进行操作的控制单元也停止功能(S402)。

接下来，当时钟信号生成单元未从控制单元接收到通信信号时，时钟信号生成单元通过尝试与控制单元的通信达预定时间来连续地确定控制单元的状态(S403)。

在此，当在预定时间内控制单元的功能恢复并且通信再次重新开始时，时钟信号生成单元保持对触发器的电力供应，并且作为结果，继续使用触发器的继电器控制系统(S405)。

同时，当在预定时间内控制单元的功能未恢复并且通信未重新开始时，在经过预定时间之后，时钟信号生成单元被切换为空闲状态，并且作为结果，被供应给触发器的电力被中断，并且车辆的动力被中断(S405')。

已经参考附图中所示的流程图描述了用于使用触发器来中继继电器的前述方法。为了易于描述，已经通过一系列框示出并描述了该方法，但是应当理解，本发明不限于框的顺序，并且可以按照与本说明书中所示和所描述的其他框不同的顺序并与之并行地生成一些框，并且可以实现框的各种其他分支、流动路径和顺序以实现相同或相似的结果。另外，实施本说明书中描述的方法可能不需要所有示出的框。

已经参考本发明的优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离在所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。

Claims (15)

1.一种用于使用触发器来控制继电器的系统，所述系统包括：

控制单元，所述控制单元生成用于输出继电器控制信号的输入信号；

时钟信号生成单元，所述时钟信号生成单元向所述控制单元发送通信信号和从所述控制单元接收通信信号，并生成用于输出所述继电器控制信号的时钟信号；

触发器，所述触发器接收所述时钟信号和所述输入信号，并基于所接收的时钟信号和输入信号输出所述继电器控制信号；以及

继电器，所述继电器接收所述继电器控制信号并基于所接收的继电器控制信号来转换操作状态。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

隔离器，所述隔离器被定位在BMS的高电压区域和低电压区域之间的边界上，并防止所述高电压区域和所述低电压区域之间的电力冲突；

变压器，所述变压器被定位在所述BMS的高电压区域和低电压区域之间的边界上，并且将由所述时钟信号生成单元生成并在所述高电压区域侧传递的所述通信信号传递到所述低电压区域，并将由所述控制单元生成并在所述低电压区域侧传递的所述通信信号传递到所述高电压区域；以及

信号变换单元，所述信号变换单元被定位在所述控制单元和所述时钟信号生成单元的通信连接路径上，并变换所述通信信号以便被所述控制单元和所述时钟信号生成单元两者检测。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制单元被定位在所述BMS中的所述低电压区域中，并且通过接收用于操作所述BMS的BMS电力来操作。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述时钟信号生成单元被定位在所述BMS中的所述高电压区域中，通过接收车辆的电池电力来操作，并且将电力供应给所述触发器。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，当由所述控制单元生成的所述输入信号被传递到所述触发器时，所述时钟信号生成单元将所述时钟信号传递到所述触发器直到所述继电器的操作状态被转换为闭合状态，并且当确认所述继电器的操作状态为闭合状态时停止所述时钟信号的生成。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，当用于中断所述车辆的所述电池的电力的所述通信信号被从所述控制单元传递时，所述时钟信号生成单元将所述时钟信号传递到所述触发器直到所述继电器的操作状态被转换为断开状态，并且当确认所述继电器的操作状态为断开状态时停止所述时钟信号的生成。

7.根据权利要求4所述的系统，其中，当在所述继电器处于闭合状态的同时未从所述控制单元传递所述通信信号时，所述时钟信号生成单元将对所述触发器的电力供应保持达预定时间，并且当经过预定时间时中断对所述触发器的电力供应。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述触发器包括D触发器类型逻辑电路。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述继电器是包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的半导体继电器。

10.一种用于使用触发器来控制继电器的方法，所述方法包括：

由控制单元生成用于输出继电器控制信号的输入信号；

由时钟信号生成单元向所述控制单元发送通信信号和从所述控制单元接收通信信号，并生成用于输出所述继电器控制信号的时钟信号；

由触发器接收所述时钟信号和所述输入信号，并基于所接收的时钟信号和输入信号输出所述继电器控制信号；以及

由继电器接收所述继电器控制信号，并基于所接收的继电器控制信号来转换操作状态。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，由所述时钟信号生成单元向所述控制单元发送所述通信信号和从所述控制单元接收所述通信信号并生成用于输出所述继电器控制信号的所述时钟信号包括：

当由所述控制单元生成的所述输入信号被传递到所述触发器时，由所述时钟信号生成单元将所述时钟信号传递到所述触发器直到所述继电器的操作状态被转换为闭合状态，并且当确认所述继电器的操作状态为闭合状态时停止所述时钟信号的生成。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，由所述时钟信号生成单元向所述控制单元发送所述通信信号和从所述控制单元接收所述通信信号并生成用于输出所述继电器控制信号的所述时钟信号包括：

当用于中断所述车辆的所述电池的电力的所述通信信号被从所述控制单元传递到所述时钟信号生成单元时，由所述时钟信号生成单元将所述时钟信号传递到所述触发器直到所述继电器的操作状态被转换为断开状态，并且当确认所述继电器的操作状态为断开状态时停止所述时钟信号的生成。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，由所述时钟信号生成单元向所述控制单元发送所述通信信号和从所述控制单元接收所述通信信号并生成用于输出所述继电器控制信号的所述时钟信号包括：

当在继电器处于闭合状态的同时未从所述控制单元传递所述通信信号时，将对所述触发器的电力供应保持达预定时间，并且当经过预定时间时中断对所述触发器的电力供应。

14.一种电池管理系统，包括：

控制单元，所述控制单元生成用于输出继电器控制信号的输入信号；

时钟信号生成单元，所述时钟信号生成单元向所述控制单元发送通信信号并从所述控制单元接收通信信号，并生成用于输出所述继电器控制信号的时钟信号；以及

触发器，所述触发器接收所述时钟信号和所述输入信号，并基于所接收的时钟信号和输入信号输出所述继电器控制信号。

15.根据权利要求14所述的电池管理系统，进一步包括：

隔离器，所述隔离器被定位在BMS的高电压区域和低电压区域之间的边界上，并防止所述高电压区域和所述低电压区域之间的电力冲突；

变压器，所述变压器被定位在所述BMS的所述高电压区域和所述低电压区域之间的边界上，并且将在所述高电压区域侧传递的所述通信信号传递到所述低电压区域，并将在所述低电压区域侧传递的所述通信信号传递到所述高电压区域；以及

信号变换单元，所述信号变换单元被定位在所述控制单元和所述时钟信号生成单元的通信连接路径上，并变换所述通信信号以便被所述控制单元和所述时钟信号生成单元两者检测。

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