CN112098825A - 一种接触器线圈故障的检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接触器线圈故障的检测电路，包括电源模块、第一线圈检测模块、第二线圈检测模块、BMS主控芯片和接触器线圈，其中：电源模块，其输出端通过开关KL1与第一线圈检测模块相连接，以及通过开关KL2与接触器线圈相连接；接触器线圈连接第一线圈检测模块；接触器线圈还连接第二线圈检测模块的电压输入端VT；第二线圈检测模块连接接触器线圈的电压输出端VN；BMS主控芯片具有的第一信号输入端和第二信号输入端，分别连接第一线圈检测模块和第二线圈检测模块。本发明公开的接触器线圈故障的检测电路，既可以检测接触器线圈短路和断路的故障，又可以检测接触器线圈电阻偏大和偏小的故障，提前预警更换，保障行车安全。

Description

一种接触器线圈故障的检测电路

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，特别是涉及一种接触器线圈故障的检测电路。

背景技术

电池管理系统(Battery Management System，以下简称BMS)是电池保护装置，也是电池与负载终端的桥梁，根据在线监测的电池实际使用状态为电池提供过充、过放、过温等保护功能，确保电池被安全使用。电池管理系统BMS在电动汽车、通信基站、机器人等诸多领域，被广泛应用。

以电动汽车为例，车载动力电池系统(以下简称电池系统)中普遍采用直流接触器(以下简称接触器)作为电池系统高压回路的开关装置，是电池系统中的关键电气部件，由BMS或车载电子控制系统控制其通断。在实际使用中，接触器的线圈经常会发生短路、断路故障，使BMS或车载电子控制系统失去对其的控制作用，严重影响车辆的正常使用，也为行车安全带来了风险。

造成以上问题的原因是：接触器线圈本身或者接触器线圈回路出现短路和断路故障。

鉴于上述问题，一些现有的技术方案针对接触器线圈进行检测，探测接触器是否失效，并实时报警，提醒尽快维修，避免出现安全事故。接触器线圈的故障模式主要分为四种：线圈短路、线圈断路、线圈电阻偏大和线圈电阻偏小，但是，这些技术方案一般只检测线圈的短路和断路这两种故障，而不能检测线圈电阻偏大和线圈电阻偏小的故障。

因此，迫切需要开发出一种技术方案，既可以检测接触器线圈短路和断路的故障，又可以检测接触器线圈电阻偏大和偏小的故障，可以通过获知线圈电阻的增大或减小，来提前预警更换故障接触器，保障行车安全。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种接触器线圈故障的检测电路。

为此，本发明提供了一种接触器线圈故障的检测电路，包括电源模块、第一线圈检测模块、第二线圈检测模块、开关KL1、开关KL2、开关KL3、开关KL4、BMS主控芯片和接触器线圈，其中：

电源模块，其输出端通过开关KL1与第一线圈检测模块相连接，以及通过开关KL2与接触器线圈相连接，用于为第一线圈检测模块和接触器线圈提供直流电源；

第一线圈检测模块，其具有的电压输入端VDI连接开关KL1，用于接收电源模块输出的直流电源；

第一线圈检测模块，其具有的电压输出端VDO连接接触器线圈的电压输入端VP，用于为接触器线圈输出直流电源；

第一线圈检测模块，其具有的检测信号输出端V1连接BMS主控芯片的第一信号输入端，用于为BMS主控芯片输出检测电压V1；

第一线圈检测模块，用于实现高压上电前的接触器线圈电压检测；

接触器线圈，其具有的电压输入端VP连接第一线圈检测模块的电压输出端VDO，用于接收第一线圈检测模块输出的直流电源；

接触器线圈，其具有的电压输出端VN连接开关KL3的一端；

开关KL3的另一端接地；

接触器线圈，其具有的电压输出端VN还连接第二线圈检测模块的电压输入端VT；

第二线圈检测模块，其具有的电压输入端VT分别连接接触器线圈的电压输出端VN和开关KL3的一端；

第二线圈检测模块，其具有的电压输出端VTN分别连接开关KL3的另一端和接地端GND；

第二线圈检测模块，其具有的信号输入端连接BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3；

第二线圈检测模块，其具有的检测信号输出端VL连接BMS主控芯片的第二信号输入端，用于为BMS主控芯片输出检测电压VL；

第二线圈检测模块，用于实现高压上电后的接触器线圈电压检测；

BMS主控芯片，其具有的第一信号输入端连接第一线圈检测模块的检测信号输出端V1，用于接收第一线圈检测模块输出的检测电压V1；

BMS主控芯片，其具有的第二信号输入端连接第二线圈检测模块的检测信号输出端VL，用于接收第二线圈检测模块输出的检测电压VL。

优选地，BMS主控芯片，其具有的四个控制信号输出端KCP1、KCP2、KCP3和KCP4，分别连接开关KL1、开关KL2、开关KL3和第二线圈检测模块中的开关KL4的受控端，用于控制开关KL1、开关KL2、开关KL3、开关KL4的通断。

优选地，第一线圈检测模块包括电阻RS0、电阻R4和电阻R3，其中：

电阻RS0的第1管脚连接第一线圈检测模块的电压输入端VDI；

电阻RS0的第2管脚连接第一线圈检测模块的电压输出端VDO，该第一线圈检测模块的电压输出端连接所述接触器线圈的电压输入端VP；

第一线圈检测模块的电压输出端VDO，还连接电阻R3的第2管脚；

电阻R3的第1管脚连接电阻R4的第2管脚；

电阻R3的第1管脚还连接第一线圈检测模块的检测信号输出端V1；

电阻R4的第1管脚连接接地端GND。

优选地，第二线圈检测模块包括电阻RS1、电阻RS2、电阻R1、电阻R2、稳压管D1和开关KL4，其中：

电阻RS2的第1管脚连接第二线圈检测模块的电压输入端VT；

电阻RS2的第2管脚连接开关KL4的一端；

开关KL4的另一端，分别连接电阻RS1的第1管脚和电阻R2的第1管脚；

电阻RS1的第2管脚，连接第二线圈检测模块的电压输出端VTN；

电阻R2的第2管脚，还分别连接电阻R1的第1管脚和稳压管D1的第1管脚；

电阻R1的第2管脚，分别连接稳压管D1的第2管脚和第二线圈检测模块的电压输出端VTN。

优选地，包括以下检测阶段：

第一检测阶段：高压上电前检测阶段，该阶段是动力电池系统高压回路上电前对接触器线圈的检测；

其中，接触器位于动力电池系统高压回路上，用于控制动力电池系统高压回路的通断；

其中，在高压上电前，最初的时候，所述开关KL1、开关KL2、开关KL3和开关KL4均断开；

第一检测阶段，具体包括以下检测步骤：

步骤S11，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3输出高电平给开关KL3，闭合开关KL3，第一线圈检测模块的检测信号输出端V1输出检测电压V1至所述BMS主控芯片，此时V1等于0V，在进行步骤S12之前，BMS主控芯片不判断V1；

步骤S12，BMS主控芯片控制信号输出端KCP1输出高电平给开关KL1，闭合开关KL1，此时第一线圈检测模块的检测信号输出端V1输出的检测电压V1大于0V；

步骤S13，BMS主控芯片判断V1是否小于或等于线圈短路故障电压阈值，若大于，则判定接触器线圈没有短路，则进行步骤S14，若小于或等于，则判定接触器线圈短路，在记录线圈短路故障后，进行步骤S18和步骤S19；

步骤S14，BMS主控芯片判断V1是否大于或等于线圈断路故障电压阈值，若小于，则判定接触器线圈没有断路，则进行步骤S15，若大于或者等于，则判定接触器线圈断路，在记录线圈断路故障后进行步骤S18和步骤S19；

步骤S15，BMS主控芯片，判断V1是否大于或等于预设的线圈电阻偏大电压阈值，若小于，则判定接触器线圈正常，接触器线圈电阻没有偏大，则进行步骤S16，若大于或者等于，判定接触器线圈电阻偏大，在记录线圈偏大故障后进行步骤S18和步骤S19；

步骤S16，BMS主控芯片，判断V1是否小于或等于预设的线圈电阻偏小电压阈值，若大于，则判定接触器线圈正常，接触器线圈电阻没有偏小，则进行步骤S17，若小于或等于，判定接触器线圈电阻偏小，在记录线圈偏小故障后进行步骤S18和步骤S19；

步骤S17，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP1的控制信号，由高电平变为低电平，断开开关KL1，允许高压上电，高压上电前检测结束；

步骤S18，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP1的控制信号由高电平变为低电平，断开开关KL1；

步骤S19，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3的控制信号由高电平变为低电平，断开开关KL3，不允许高压上电，高压上电前检测结束。

优选地，在第一检测阶段之后，开始进行高压上电阶段；

高压上电阶段具体为：BMS主控芯片的控制信号输出端KCP2向开关KL2输出高电平，闭合开关KL2，接通接触器线圈启动回路，吸合接触器触点，从而实现接通接触器所在动力电池系统的高压回路，完成高压上电；

该接触器线圈启动回路包括：电源模块、开关KL2、接触器线圈和开关KL3；

其中，所述开关KL3保持闭合状态，所述开关KL2保持断开状态，所述BMS主控芯片输出控制信号KCP2闭合开关KL2，接通12/24V电源的电源模块为接触器线圈供电，从而实现吸合接触器触点。

优选地，在高压上电阶段之后，还包括以下检测阶段：

第二检测阶段：高压上电后检测阶段，该阶段是动力电池系统高压回路上电后对接触器线圈的检测；

其中，在第二检测阶段中，在最初的时候，所述开关KL2、KL3保持闭合状态，所述开关KL4为断开状态；

第二检测阶段，具体包括以下检测步骤：

步骤S21，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP4输出高电平，闭合开关KL4，由于开关KL3也闭合，因此第二线圈检测模块的检测信号输出端VL输出电压VL等于0V，在进行步骤S22之前，BMS主控芯片不判断VL；

步骤S22，BMS主控芯片控制信号输出端KCP3的控制信号由高电平变为低电平，断开开关KL3，此时，第二线圈检测模块的检测信号输出端VL输出的检测电压VL大于0V；

步骤S23，BMS主控芯片判断VL是否大于或者等于线圈短路故障电压阈值，若小于，则判定接触器线圈没有短路，则进行步骤S24，若大于或者等于，则判定接触器线圈短路，在记录线圈短路故障后进行步骤S28和步骤S29；

步骤S24，BMS主控芯片判断VL是否小于或等于线圈断路故障电压阈值，若大于，则判定接触器线圈没有断路，则进行步骤S25，若小于或等，则判定接触器线圈断路，在记录线圈断路故障后进行步骤S28和步骤S29；

步骤S25，BMS主控芯片，判断VL是否小于或等于预设的线圈电阻偏大电压阈值，若大于，则判定接触器线圈正常，则进行步骤S26，若小于或者等于，则判定接触器线圈电阻偏大，在记录线圈偏大故障后进行步骤S28和步骤S29；

步骤S26，BMS主控芯片，判断VL是否大于或者等于线圈电阻偏小电压阈值，若小于，则判定接触器线圈正常，则进行步骤S27，若大于或者等于，则判定接触器线圈电阻偏小，在记录线圈偏小故障后进行步骤S28和步骤S29；

步骤S27，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3的控制信号保持低电平，断开开关KL3，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP4的控制信号保持高电平，闭合开关KL4，持续进行高压上电后检测；

步骤S28，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP2的信号由高电平变为低电平，断开开关KL2；

步骤S29，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3的信号由高电平变为低电平，断开开关KL3，停止为接触器线圈供电。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种接触器线圈故障的检测电路，其既可以检测接触器线圈短路和断路的故障，又可以检测接触器线圈电阻偏大和偏小的故障，可以通过获知线圈电阻的增大或减小，来提前预警更换故障接触器，保障行车安全，具有重大的实践意义。

另外，对于本发明，同时实现了高压上电前、高压上电后对接触器线圈故障的检测，并可以实时报警，提醒相关人员尽快更换故障接触器，避免发生安全事故。

此外，本发明的硬件电路设计科学，电子元器件为普遍应用型号，易于选型，而且电路板占用空间小，设计成本很低；因此，本发明的技术方案具有很强的实用价值和市场推广价值。

附图说明

图1为本发明提供的一种接触器线圈故障的检测电路的整体结构图；

图2为本发明提供的一种接触器线圈故障的检测电路中，第一线圈检测模块的具体电路图；

图3为本发明提供的一种接触器线圈故障的检测电路中，第二线圈检测模块的具体电路图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参见图1至图3所示，本发明提供了一种接触器线圈故障的检测电路，包括电源模块100、第一线圈检测模块200、第二线圈检测模块400、开关KL1、开关KL2、开关KL3、开关KL4、BMS主控芯片500和接触器线圈300，其中：

电源模块100，其输出端通过开关KL1与第一线圈检测模块200相连接，以及通过开关KL2与接触器线圈300相连接，用于为第一线圈检测模块200和接触器线圈300提供直流电源(12V或者24V的直流电源)；

具体实现上，电源模块100是12V/24V电源模块。电源模块100的输入端连接外部常电12V或24V电源；其中，外部常电12V电源一般是车载蓄电池，外部常电24V电源一般是DC-DC电源模块；

具体实现上，电源模块100优选是现有的具备输出过流保护和短路保护功能的电源模块。

第一线圈检测模块200，其具有的电压输入端VDI连接开关KL1，用于接收电源模块100输出的直流电源(即12V或24V电源)；

第一线圈检测模块200，其具有的电压输出端VDO连接接触器线圈300的电压输入端VP，用于为接触器线圈300输出直流电源(即12V或24V电源)；

第一线圈检测模块200，其具有的检测信号输出端V1连接BMS主控芯片500的第一信号输入端，用于为BMS主控芯片500输出检测电压V1；

第一线圈检测模块200，用于实现高压上电前的接触器线圈电压检测；

接触器线圈300，其具有的电压输入端VP连接第一线圈检测模块200的电压输出端VDO，用于接收第一线圈检测模块200输出的直流电源(例如直流12V或24V电源)；

接触器线圈300，其具有的电压输出端VN连接开关KL3的一端；

开关KL3的另一端接地；

接触器线圈300，其具有的电压输出端VN还连接第二线圈检测模块400的电压输入端VT；

第二线圈检测模块400，其具有的电压输入端VT分别连接接触器线圈300的电压输出端VN和开关KL3的一端；

第二线圈检测模块400，其具有的电压输出端VTN分别连接开关KL3的另一端和接地端GND；

第二线圈检测模块400，其具有的信号输入端连接BMS主控芯片500的控制信号输出端KCP3；

第二线圈检测模块400，其具有的检测信号输出端VL连接BMS主控芯片500的第二信号输入端，用于为BMS主控芯片500输出检测电压VL；

第二线圈检测模块400，用于实现高压上电后的接触器线圈电压检测；

BMS主控芯片500，其具有的第一信号输入端连接第一线圈检测模块200的检测信号输出端V1，用于接收第一线圈检测模块200输出的检测电压V1；

BMS主控芯片500，其具有的第二信号输入端连接第二线圈检测模块400的检测信号输出端VL，用于接收第二线圈检测模块400输出的检测电压VL；

在本发明中，具体实现上，BMS主控芯片500，其具有的四个控制信号输出端KCP1、KCP2、KCP3和KCP4，分别连接开关KL1、开关KL2、开关KL3和第二线圈检测模块400中的开关KL4的受控端，用于控制开关KL1、开关KL2、开关KL3、开关KL4的通断。

需要说明的是，在本发明中，BMS主控芯片500，用于存储线圈故障检测电压阈值，具体包括线圈短路故障电压阈值、线圈断路故障电压阈值、线圈电阻偏大电压阈值和线圈电阻偏小电压阈值。

具体实现上，BMS主控芯片500，用于将第二线圈检测模块400输出的检测电压VL和第一线圈检测模块200输出的检测电压V1，分别与线圈故障检测电压阈值(包括线圈短路故障电压阈值、线圈断路故障电压阈值、线圈电阻偏大电压阈值和线圈电阻偏小电压阈值)比较，判断线圈是否发生短路、断路、电阻偏大或电阻偏小故障；

具体实现上，BMS主控芯片500记录接触器线圈发生故障时的检测电压VL或V1，直至故障消除。

在本发明中，具体实现上，开关KL1、开关KL2、开关KL3和开关KL4可以选用MOSFET或三极管。

在本发明中，具体实现上，开关KL1，其一端连接12V/24V电源模块的输出端，另一端连接第一线圈检测模块200的电压输入端VDI；

具体实现上，开关KL1，其受控端连接BMS主控芯片的控制信号输出端KCP1，当KCP1为低电平时，开关KL1断开，第一线圈检测模块200的电压输入端VDI的电压为0V；当KCP1为高电平时，开关KL1闭合，第一线圈检测模块200的电压输入端VDI的电压等于12V或24V；

具体实现上，开关KL2，其一端连接电源模块100(具体为12V/24V电源模块)的输出端，另一端分别连接第一线圈检测模块200的电压输出端VDO和接触器线圈300的电压输入端VP；

具体实现上，开关KL2，其受控端连接BMS主控芯片的控制信号输出端KCP2，当KCP2为低电平时，开关KL2断开，接触器线圈300的电压输入端VP的电压为0V；当KCP2为高电平时，开关KL2闭合，接触器线圈300的电压输入端VP的电压等于12V或24V；

具体实现上，开关KL3，其一端连接接触器线圈300的电压输出端VN，另一端连接接地端GND；

具体实现上，开关KL3，其受控端连接BMS主控芯片500的控制信号输出端KCP3，当KCP3为低电平时，开关KL3断开，接触器线圈300的电压输出端VN的电压等于其输入端VP的电压；当KCP3为高电平时，开关KL3闭合，接触器线圈300的电压输入端VP等于0V；

具体实现上，开关KL4，其受控端连接BMS主控芯片500的控制信号输出端KCP4，当KCP4为低电平时，开关KL4断开，第二线圈检测模块400的电压输入端VT的电压等于接触器线圈300的电压输出端VN的电压，第二线圈检测模块400的检测信号输出端VL的电压VL等于0V；当KCP4为高电平时，开关KL4闭合，第二线圈检测模块400的电压输入端VT的电压为VT，检测信号输出端VL的电压为VL；

开关KL4，设置在第二线圈检测模块400内。

在本发明中，具体实现上，参见图2所示，第一线圈检测模块200包括电阻RS0、电阻R4和电阻R3，其中：

电阻RS0的第1管脚连接第一线圈检测模块200的电压输入端VDI；

电阻RS0的第2管脚连接第一线圈检测模块200的电压输出端VDO，该第一线圈检测模块200的电压输出端连接所述接触器线圈300的电压输入端VP；

第一线圈检测模块200的电压输出端VDO，还连接电阻R3的第2管脚；

电阻R3的第1管脚连接电阻R4的第2管脚；

电阻R3的第1管脚还连接第一线圈检测模块200的检测信号输出端V1；

电阻R4的第1管脚连接接地端GND。

需要说明的是，电阻RS0为限流电阻，该电阻的取值应保证不能启动接触器线圈300的吸合接触器触点

需要说明的是，第一线圈检测模块200的检测信号输出端V1的电压V1＝VDO×R4/(R3+R4)，当第一线圈检测模块200的电压输入端VDI的电压VDI＝0V时，V1＝0V；当第一线圈检测模块200的电压输入端VDI的电压VDI为12V或24V时，输出端VDO的电压VDO等于电压VDI减电阻RS0的压降，此时，V1＝VDO×R4/(R3+R4)。

在本发明中，具体实现上，参见图3所示，第二线圈检测模块400包括电阻RS1、电阻RS2、电阻R1、电阻R2、稳压管D1和开关KL4，其中：

电阻RS2的第1管脚连接第二线圈检测模块400的电压输入端VT；

电阻RS2的第2管脚连接开关KL4的一端；

开关KL4的另一端，分别连接电阻RS1的第1管脚和电阻R2的第1管脚；

电阻RS1的第2管脚，连接第二线圈检测模块400的电压输出端VTN；

电阻R2的第2管脚，还分别连接电阻R1的第1管脚和稳压管D1的第1管脚；

电阻R1的第2管脚，分别连接稳压管D1的第2管脚和第二线圈检测模块400的电压输出端VTN。

需要说明的是，电阻RS1和电阻RS2为限流电阻，其取值应保证接触器线圈300能正常工作；

需要说明的是，电阻R2的取值，其取值应保证稳压管D1能够稳压。

需要说明的是，关于第二线圈检测模块400的检测信号输出端VL的电压VL，当所述KL4断开时(此时KCP4为低电平)，VL等于0V；当所述KL4闭合时(此时KCP4为高电平)，VL等于所述电阻R1的压降。

在本发明中，具体实现上，本发明提供的一种接触器线圈故障的检测电路，其在具体应用上，包括以下检测阶段：

第一检测阶段：高压上电前检测阶段，该阶段是动力电池系统高压回路上电前对接触器线圈的检测；

其中，接触器位于动力电池系统高压回路上，用于控制动力电池系统高压回路的通断；

其中，在高压上电前，最初的时候，所述开关KL1、开关KL2、开关KL3和开关KL4均断开；

第一检测阶段，具体包括以下检测步骤：

步骤S11，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3输出高电平给开关KL3，闭合开关KL3，第一线圈检测模块200的检测信号输出端V1输出检测电压V1至所述BMS主控芯片，此时V1等于0V，在进行步骤S12之前，BMS主控芯片不判断V1；

步骤S12，BMS主控芯片控制信号输出端KCP1输出高电平给开关KL1，闭合开关KL1，此时第一线圈检测模块200的检测信号输出端V1输出的检测电压V1大于0V；

步骤S13，BMS主控芯片判断V1是否小于或等于线圈短路故障电压阈值，若大于，则判定接触器线圈没有短路，则进行步骤S14，若小于或等于，则判定接触器线圈短路，在记录线圈短路故障后，进行步骤S18和步骤S19；

步骤S14，BMS主控芯片判断V1是否大于或等于线圈断路故障电压阈值，若小于，则判定接触器线圈没有断路，则进行步骤S15，若大于或者等于，则判定接触器线圈断路，在记录线圈断路故障后进行步骤S18和步骤S19；

步骤S15，BMS主控芯片，判断V1是否大于或等于预设的线圈电阻偏大电压阈值，若小于，则判定接触器线圈正常，接触器线圈电阻没有偏大，则进行步骤S16，若大于或者等于，判定接触器线圈电阻偏大，在记录线圈偏大故障后进行步骤S18和步骤S19；

步骤S16，BMS主控芯片，判断V1是否小于或等于预设的线圈电阻偏小电压阈值，若大于，则判定接触器线圈正常，接触器线圈电阻没有偏小，则进行步骤S17，若小于或等于，判定接触器线圈电阻偏小，在记录线圈偏小故障后进行步骤S18和步骤S19；

步骤S17，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP1的控制信号，由高电平变为低电平，断开开关KL1，允许高压上电，高压上电前检测结束；

步骤S18，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP1的控制信号由高电平变为低电平，断开开关KL1；

步骤S19，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3的控制信号由高电平变为低电平，断开开关KL3，不允许高压上电，高压上电前检测结束；

在本发明中，具体实现上，在第一检测阶段进行高压上电前检测结束后，开始进行高压上电阶段；

高压上电阶段具体为：BMS主控芯片的控制信号输出端KCP2向开关KL2输出高电平，闭合开关KL2，接通接触器线圈启动回路，吸合接触器触点，从而实现接通接触器所在动力电池系统的高压回路，完成高压上电。

需要说明的是，第一检测阶段的高压上电前检测，如果判定接触器线圈没有故障，可以启动接触器线圈吸合接触器触点，给动力电池系统的高压回路上电。

具体实现上，该接触器线圈启动回路包括：电源模块100、开关KL2、接触器线圈300和开关KL3；其中，所述开关KL3保持闭合状态，所述开关KL2保持断开状态，所述BMS主控芯片输出控制信号KCP2闭合开关KL2，接通12/24V电源的电源模块100为接触器线圈300供电，从而实现吸合接触器触点，进而接通接触器所在的动力电池系统的高压回路，高压回路上电完成。

需要说明的是，接触器的主连接触点，与动力电池系统的高压回路相接，接触器用于控制该高压回路的通断。

需要说明的是，对于第一检测阶段，在检测时，涉及到的高压上电前检测回路包括：电源模块100、开关KL1、第一线圈检测模块200、接触器线圈300和开关KL3。

其中，在第一检测阶段中，最初的时候，所述开关KL1、开关KL2、开关KL3和开关KL4均断开；第一线圈检测模块电压输入端VDI的电压VDI等于0V，接触器线圈中也没有电流I流过，接触器线圈电压VP等于0V，第一线圈检测模块200的检测信号输出端V1输出检测电压V1至所述BMS主控芯片，检测电压V1＝VDO×R4/(R4+R3)，VDO＝VP＝0V，故V1＝0V。

需要说明的是，对于本发明，在进行第一检测阶段时，所述BMS主控芯片首先输出控制信号KCP3闭合所述开关KL3，然后输出控制信号KCP1闭合所述开关KL1，通过所述第一线圈检测模块200给所述接触器线圈300供电，但不能启动接触器线圈吸合接触器触点；

在第一检测阶段，第一线圈检测模块电压输入端VDI的电压VDI等于电源电压，接触器线圈中有电流I流过，接触器线圈电压VP＝I×RL，接触器线圈的电阻值RL及最大允许误差可由接触器的规格书获得；

在第一检测阶段，第一线圈检测模块200输出的检测电压V1大于0V，其中，检测电压V1＝VDO×R4/(R4+R3)，VDO＝VP，VP＝VDI-I×RS。

需要说明的是，对于本发明，在第一检测阶段，所述BMS主控芯片通过将所述检测电压V1与预先存储的线圈故障检测电压阈值比较，判断所述接触器线圈是否发生故障；具体判断方式如下:

一、当接触器线圈电阻RL很小或为0Ω时，视为线圈电阻短路，第一线圈检测模块200的电压输出端VDO的电压VDO很小或为0V，由于检测电压V1＝VDO×R4/(R4+R3)，故检测电压V1也很小或等于0V，此时V1小于或等于短路故障检测电压阈值；

二、当接触器线圈电阻RL很大或断路时，视为线圈电阻断路，接触器线圈电流I很小或为零，第一线圈检测模块的输入电压VDI等于电源电压12V/24V，则检测电压V1＝VDI×R4/(RS+R3+R4)，此时V1大于或等于断路故障检测电压阈值；

三、当接触器线圈电阻RL偏大时，接触器线圈电流I减小，接触器线圈电压VP随之增大，由于检测电压V1＝VDO×R4/(R4+R3)，VDO＝VP，则V1也增大，此时V1大于或等于线圈电阻偏大电压阈值；

四、当接触器线圈电阻RL偏小时，接触器线圈电流I增大，接触器线圈电压VP随之减小，由于检测电压V1＝VDO×R4/(R4+R3)，VDO＝VP，则V1也减小，此时V1小于或等于线圈电阻偏小电压阈值；

需要说明的是，可以根据接触器线圈电阻规格值并结合实际应用来确定线圈短路和断路的电阻值，从而确定短路和断路故障电压阈值；根据接触器规格书所允许的线圈电阻最大值和最小值并结合实际应用来设定线圈电阻偏大和偏小电压阈值。

具体实现上，如果没有故障发生，所述BMS主控芯片输出低电平的控制信号KCP1给开关KL1，断开所述开关KL1，保持所述开关KL3为闭合状态，至此，高压上电前检测结束，可以接通接触器所在的动力电池系统的高压回路，即可以高压上电；

具体实现上，如果有线圈故障，所述BMS主控芯片首先记录线圈故障，然后输出控制信号KCP1断开开关KL1，最后输出控制信号KCP3断开开关KL3，高压上电前检测结束，不允许接通动力电池系统的高压回路，即不能高压上电。

在本发明中，具体实现上，本发明提供的一种接触器线圈故障的检测电路，其在具体应用上，在高压上电阶段之后，还包括以下检测阶段：

第二检测阶段：高压上电后检测阶段，该阶段是动力电池系统高压回路上电后对接触器线圈的检测；

其中，在第二检测阶段中，在最初的时候，所述开关KL2、KL3保持闭合状态，所述开关KL4为断开状态；

第二检测阶段，具体包括以下检测步骤：

步骤S21，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP4输出高电平，闭合开关KL4，由于开关KL3也闭合，因此第二线圈检测模块400的检测信号输出端VL输出电压VL等于0V，在进行步骤S22之前，BMS主控芯片不判断VL；

步骤S22，BMS主控芯片控制信号输出端KCP3的控制信号由高电平变为低电平，断开开关KL3，此时，第二线圈检测模块400的检测信号输出端VL输出的检测电压VL大于0V；

步骤S23，BMS主控芯片判断VL是否大于或者等于线圈短路故障电压阈值，若小于，则判定接触器线圈没有短路，则进行步骤S24，若大于或者等于，则判定接触器线圈短路，在记录线圈短路故障后进行步骤S28和步骤S29；

步骤S24，BMS主控芯片判断VL是否小于或等于线圈断路故障电压阈值，若大于，则判定接触器线圈没有断路，则进行步骤S25，若小于或等于，则判定接触器线圈断路，在记录线圈断路故障后进行步骤S28和步骤S29；

步骤S25，BMS主控芯片，判断VL是否小于或等于预设的线圈电阻偏大电压阈值，若大于，则判定接触器线圈正常，则进行步骤S26，若小于或者等于，则判定接触器线圈电阻偏大，在记录线圈偏大故障后进行步骤S28和步骤S29；

步骤S26，BMS主控芯片，判断VL是否大于或者等于预设的线圈电阻偏小电压阈值，若小于，则判定接触器线圈正常，则进行步骤S27，若大于或者等于，则判定接触器线圈电阻偏小，在记录线圈偏小故障后进行步骤S28和步骤S29；

步骤S27，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3的控制信号保持低电平，断开开关KL3，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP4的控制信号保持高电平，闭合开关KL4，持续进行高压上电后的检测；

步骤S28，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP2的信号由高电平变为低电平，断开开关KL2；

步骤S29，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3的信号由高电平变为低电平，断开开关KL3，停止为接触器线圈供电。

需要说明的是，对于第二检测阶段，进行高压上电后检测，此时保持接触器触点为吸合状态，在检测时，涉及到的接触器线圈保持回路包括：电源模块100、开关KL2、接触器线圈和第一线圈检测模块200，以及第二线圈检测模块400中的开关KL4；

图3中，检测电压VL＝VS×R1/(R1+R2)，其中，VS＝VT－I×RS2，VT＝电源电压－I×RL；

具体实现上，在第二检测阶段中，在最初的时候，所述开关KL2、KL3保持闭合状态，所述开关KL4为断开状态，第二线圈检测模块400中没有接触器线圈电流I流过，其输入端VT的电压VT等于0V，所述第二线圈检测模块400输出检测电压VL至所述BMS主控芯片，此时检测电压VL为0V；

具体实现上，在第二检测阶段中，所述BMS主控芯片输出控制信号KCP4闭合所述第二线圈检测模块400中的开关KL4，由于开关KL3也闭合，第二线圈检测模块400的输入电压VT等于0V，因此所述检测电压VL仍然为0V；

具体实现上，在第二检测阶段中，所述BMS主控芯片输出控制信号KCP3，断开所述开关KL3，第二线圈检测模块400中有接触器线圈电流I流过，其输入端VT的电压VT增大，此时所述检测电压VL大于0V；

具体实现上，在第二检测阶段中所述BMS主控芯片将所述检测电压VL与预先存储的线圈故障检测电压阈值比较，判断所述接触器线圈是否发生故障。具体判断方式如下：

一、当接触器线圈电阻RL很小或为0Ω时，视为线圈电阻短路，第二线圈检测模块400的电压输出端VT的电压VT很大或等于电源电压12V/24V，检测电压V1也随之增大，此时VL大于或等于短路故障检测电压阈值；

二、当接触器线圈电阻RL很大或断路时，视为线圈电阻断路，接触器线圈电流I很小或为零，第二线圈检测模块400的电压输入端VT的电压VT很小或等于0V，检测电压VL也随之减小，此时VL小于或等于断路故障检测电压阈值；

三、当接触器线圈电阻RL偏大时，接触器线圈电流I减小，第二线圈检测模块400的电压输入端VT的电压VT也减小，检测电压VL也随之减小，此时VL小于或等于线圈电阻偏大电压阈值；

四、当接触器线圈电阻RL偏小时，接触器线圈电流I增大，第二线圈检测模块400的电压输入端VT的电压VT也增大，检测电压VL也随之增大，此时VL大于或等于线圈电阻偏小电压阈值。

其中，如果没有线圈故障，所述开关KL3保持断开状态，所述开关KL4保持闭合，使接触器触点保持吸合状态，从而保证接触器所在的动力电池系统的高压回路处于导通状态。

其中，如果有线圈电阻偏大或偏小故障，所述BMS主控芯片记录线圈故障，并向位于外部的车载电子控制系统或外部设备(如充电机)报警，请求高压下电；在接触器所在的动力电池系统的高压回路电流较小或为零时，所述BMS主控芯片输出控制信号KCP2断开所述开关KL2，停止为接触器线圈供电。

其中，如果有线圈短路故障，所述BMS主控芯片判断所述检测电压VL≥第二线圈短路故障电压阈值时，记录线圈短路故障，并输出控制信号KCP2断开所述开关KL2；所述电源模块100也会因输出电流过大，而实现过流保护或短路保护；

其中，如果有线圈断路故障，所述BMS主控芯片判断所述检测电压VL≤第二线圈断路故障电压阈值时，记录线圈断路故障，输出控制信号KCP2断开所述开关KL1，停止为接触器线圈供电；

在本发明中，具体实现上，需要说明的是，电源模块100可以使用目前普遍应用的低功耗直流电源电路方案，如线性LDO、开关电源等，直流电源电路应具备过流和短路保护功能，以保护后级电路中的电子元器件不被损伤。

在本发明中，具体实现上，需要说明的是，所述BMS主控芯片500可以应用目前普遍应用的品牌、系列和型号，如NXP的MC9S12系列、英飞凌的TC2系列的TC265等，所述BMS主控芯片500的型号不在本发明保护范围内。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种接触器线圈故障的检测电路，其既可以检测接触器线圈短路和断路的故障，又可以检测接触器线圈电阻偏大和偏小的故障，可以通过获知线圈电阻的增大或减小，来提前预警更换故障接触器，保障行车安全，具有重大的实践意义。

另外，对于本发明，同时实现了高压上电前、高压上电后对接触器线圈故障的检测，并可以实时报警，提醒相关人员尽快更换故障接触器，避免发生安全事故。

此外，本发明的硬件电路设计科学，电子元器件为普遍应用型号，易于选型，而且电路板占用空间小，设计成本很低；因此，本发明的技术方案具有很强的实用价值和市场推广价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种接触器线圈故障的检测电路，其特征在于，包括电源模块(100)、第一线圈检测模块(200)、第二线圈检测模块(400)、开关KL1、开关KL2、开关KL3、开关KL4、BMS主控芯片(500)和接触器线圈(300)，其中：

电源模块(100)，其输出端通过开关KL1与第一线圈检测模块(200)相连接，以及通过开关KL2与接触器线圈(300)相连接，用于为第一线圈检测模块(200)和接触器线圈(300)提供直流电源；

第一线圈检测模块(200)，其具有的电压输入端VDI连接开关KL1，用于接收电源模块(100)输出的直流电源；

第一线圈检测模块(200)，其具有的电压输出端VDO连接接触器线圈(300)的电压输入端VP，用于为接触器线圈(300)输出直流电源；

第一线圈检测模块(200)，其具有的检测信号输出端V1连接BMS主控芯片(500)的第一信号输入端，用于为BMS主控芯片(500)输出检测电压V1；

第一线圈检测模块(200)，用于实现高压上电前的接触器线圈电压检测；

接触器线圈(300)，其具有的电压输入端VP连接第一线圈检测模块(200)的电压输出端VDO，用于接收第一线圈检测模块(200)输出的直流电源；

接触器线圈(300)，其具有的电压输出端VN连接开关KL3的一端；

开关KL3的另一端接地；

接触器线圈(300)，其具有的电压输出端VN还连接第二线圈检测模块(400)的电压输入端VT；

第二线圈检测模块(400)，其具有的电压输入端VT分别连接接触器线圈(300)的电压输出端VN和开关KL3的一端；

第二线圈检测模块(400)，其具有的电压输出端VTN分别连接开关KL3的另一端和接地端GND；

第二线圈检测模块(400)，其具有的信号输入端连接BMS主控芯片(500)的控制信号输出端KCP3；

第二线圈检测模块(400)，其具有的检测信号输出端VL连接BMS主控芯片(500)的第二信号输入端，用于为BMS主控芯片(500)输出检测电压VL；

第二线圈检测模块(400)，用于实现高压上电后的接触器线圈电压检测；

BMS主控芯片(500)，其具有的第一信号输入端连接第一线圈检测模块(200)的检测信号输出端V1，用于接收第一线圈检测模块(200)输出的检测电压V1；

BMS主控芯片(500)，其具有的第二信号输入端连接第二线圈检测模块(400)的检测信号输出端VL，用于接收第二线圈检测模块(400)输出的检测电压VL。

2.如权利要求1所述的接触器线圈故障的检测电路，其特征在于，BMS主控芯片(500)，其具有的四个控制信号输出端KCP1、KCP2、KCP3和KCP4，分别连接开关KL1、开关KL2、开关KL3和第二线圈检测模块(400)中的开关KL4的受控端，用于控制开关KL1、开关KL2、开关KL3、开关KL4的通断。

3.如权利要求1所述的接触器线圈故障的检测电路，其特征在于，第一线圈检测模块(200)包括电阻RS0、电阻R4和电阻R3，其中：

电阻RS0的第1管脚连接第一线圈检测模块(200)的电压输入端VDI；

电阻RS0的第2管脚连接第一线圈检测模块(200)的电压输出端VDO，该第一线圈检测模块(200)的电压输出端连接所述接触器线圈(300)的电压输入端VP；

第一线圈检测模块(200)的电压输出端VDO，还连接电阻R3的第2管脚；

电阻R3的第1管脚连接电阻R4的第2管脚；

电阻R3的第1管脚还连接第一线圈检测模块(200)的检测信号输出端V1；

电阻R4的第1管脚连接接地端GND。

4.如权利要求3所述的接触器线圈故障的检测电路，其特征在于，第二线圈检测模块(400)包括电阻RS1、电阻RS2、电阻R1、电阻R2、稳压管D1和开关KL4，其中：

电阻RS2的第1管脚连接第二线圈检测模块(400)的电压输入端VT；

电阻RS2的第2管脚连接开关KL4的一端；

开关KL4的另一端，分别连接电阻RS1的第1管脚和电阻R2的第1管脚；

电阻RS1的第2管脚，连接第二线圈检测模块(400)的电压输出端VTN；

电阻R2的第2管脚，还分别连接电阻R1的第1管脚和稳压管D1的第1管脚；

电阻R1的第2管脚，分别连接稳压管D1的第2管脚和第二线圈检测模块(400)的电压输出端VTN。

5.如权利要求4所述的接触器线圈故障的检测电路，其特征在于，包括以下检测阶段：

第一检测阶段：高压上电前检测阶段，该阶段是动力电池系统高压回路上电前对接触器线圈的检测；

其中，接触器位于动力电池系统高压回路上，用于控制动力电池系统高压回路的通断；

其中，在高压上电前，最初的时候，所述开关KL1、开关KL2、开关KL3和开关KL4均断开；

第一检测阶段，具体包括以下检测步骤：

步骤S11，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3输出高电平给开关KL3，闭合开关KL3，第一线圈检测模块(200)的检测信号输出端V1输出检测电压V1至所述BMS主控芯片，此时V1等于0V，在进行步骤S12之前，BMS主控芯片不判断V1；

步骤S12，BMS主控芯片控制信号输出端KCP1输出高电平给开关KL1，闭合开关KL1，此时第一线圈检测模块(200)的检测信号输出端V1输出的检测电压V1大于0V；

步骤S13，BMS主控芯片判断V1是否小于或等于第一线圈短路故障电压阈值，若大于，则判定接触器线圈没有短路，则进行步骤S14，若小于或等于，则判定接触器线圈短路，在记录线圈短路故障后，进行步骤S18和步骤S19；

步骤S14，BMS主控芯片判断V1是否大于或等于线圈断路故障电压阈值，若小于，则判定接触器线圈没有断路，则进行步骤S15，若大于或者等于，则判定接触器线圈断路，在记录线圈断路故障后进行步骤S18和步骤S19；

步骤S15，BMS主控芯片，判断V1是否大于或等于预设的线圈电阻偏大电压阈值，若小于，则判定接触器线圈正常，接触器线圈电阻没有偏大，则进行步骤S16，若大于或者等于，判定接触器线圈电阻偏大，在记录线圈偏大故障后进行步骤S18和步骤S19；

步骤S16，BMS主控芯片，判断V1是否小于或等于预设的线圈电阻偏小电压阈值，若大于，则判定接触器线圈正常，接触器线圈电阻没有偏小，则进行步骤S17，若小于或等于，判定接触器线圈电阻偏小，在记录线圈偏小故障后进行步骤S18和步骤S19；

步骤S17，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP1的控制信号，由高电平变为低电平，断开开关KL1，允许高压上电，高压上电前检测结束；

步骤S18，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP1的控制信号由高电平变为低电平，断开开关KL1；

步骤S19，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3的控制信号由高电平变为低电平，断开开关KL3，不允许高压上电，高压上电前检测结束。

6.如权利要求5所述的接触器线圈故障的检测电路，其特征在于，在第一检测阶段之后，开始进行高压上电阶段；

高压上电阶段具体为：BMS主控芯片的控制信号输出端KCP2向开关KL2输出高电平，闭合开关KL2，接通接触器线圈启动回路，吸合接触器触点，从而实现接通接触器所在动力电池系统的高压回路，完成高压上电；

该接触器线圈启动回路包括：电源模块(100)、开关KL2、接触器线圈(300)和开关KL3；

其中，所述开关KL3保持闭合状态，所述开关KL2保持断开状态，所述BMS主控芯片输出控制信号KCP2闭合开关KL2，接通12/24V电源的电源模块(100)为接触器线圈(300)供电，从而实现吸合接触器触点。

7.如权利要求6所述的接触器线圈故障的检测电路，其特征在于，在高压上电阶段之后，还包括以下检测阶段：

第二检测阶段：高压上电后检测阶段，该阶段是动力电池系统高压回路上电后对接触器线圈的检测；

其中，在第二检测阶段中，在最初的时候，所述开关KL2、KL3保持闭合状态，所述开关KL4为断开状态；

第二检测阶段，具体包括以下检测步骤：

步骤S21，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP4输出高电平，闭合开关KL4，由于开关KL3也闭合，因此第二线圈检测模块400的检测信号输出端VL输出电压VL等于0V，在进行步骤S22之前，BMS主控芯片不判断VL；

步骤S22，BMS主控芯片控制信号输出端KCP3的控制信号由高电平变为低电平，断开开关KL3，此时，第二线圈检测模块(400)的检测信号输出端VL输出的检测电压VL大于0V；

步骤S23，BMS主控芯片判断VL是否大于或者等于线圈短路故障电压阈值，若小于，则判定接触器线圈没有短路，则进行步骤S24，若大于或者等于，则判定接触器线圈短路，在记录线圈短路故障后进行步骤S28和步骤S29；

步骤S24，BMS主控芯片判断VL是否小于或等于线圈断路故障电压阈值，若大于，则判定接触器线圈没有断路，则进行步骤S25，若小于或等于，则判定接触器线圈断路，在记录线圈断路故障后进行步骤S28和步骤S29；

步骤S25，BMS主控芯片，判断VL是否小于或等于预设的线圈电阻偏大电压阈值，若大于，则判定接触器线圈正常，则进行步骤S26，若小于或者等于，则判定接触器线圈电阻偏大，在记录线圈偏大故障后进行步骤S28和步骤S29；

步骤S26，BMS主控芯片，判断VL是否大于或者等于线圈电阻偏小电压阈值，若小于，则判定接触器线圈正常，则进行步骤S27，若大于或者等于，则判定接触器线圈电阻偏小，在记录线圈偏小故障后进行步骤S28和步骤S29；

步骤S27，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3的控制信号保持低电平，断开开关KL3,BMS主控芯片的控制信号输出端KCP4的控制信号保持高电平，闭合开关KL4，持续进行高压上电后检测；

步骤S28，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP2的信号由高电平变为低电平，断开开关KL2；

步骤S29，BMS主控芯片的控制信号输出端KCP3的信号由高电平变为低电平，断开开关KL3，停止为接触器线圈供电。

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