CN112379253A - 48v启停的断路器电路及其状态检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种48V启停的断路器电路及其状态检测方法，48V启停的断路器电路包括断路器模块和预充回路；断路器模块与电池和设备串联构成回路；预充回路与断路器模块并联；断路器模块和预充回路连接有控制模块，控制模块用于控制断路器模块和预充回路的导通和断开；断路器模块预充回路通过多个探测点连接检测模块；检测模块通过断路器模块和预充回路的导通和断开情况，以及探测点的电压检测，来确认断路器模块和预充回路的短路情况。本发明的有益效果在于：通过48V启停的断路器电路在控制模块和检测模块的配合下，能够及时检测48V启停的断路器电路的状态。

Description

48V启停的断路器电路及其状态检测方法
技术领域
本发明涉及断路器电路领域，特别是涉及到一种48V启停的断路器电路及其状态检测方法。
背景技术
伴随时代发展科技进步，能源的消耗不断增，温室效应效应越来越严重，全世界都在提倡节能减排，全世界各国都在汽车领域制定的详细的排放标准及相关逐步实施计划，48V启停与传统的燃油车结合，可有效降低的排放污染等级满足当前日益严苛的排放标，同时不会带来汽车成本大幅上升、具备一定燃油经济性、已得到主流市场的认可。
48V启停的应用场景决定其动力电池其电流工况急剧变化的，往往瞬间需要的提供500A及上电流的能力，传统继电器往往不满足瞬间承受电流，且在大电电流条件下切断的寿命有限，容易出现粘连，现在有大部分采用MOSFET作为48V动力电池的断路器，当动力电池出现过电压，过温度及出现一些热失控时，为了保证安全需要断开断路器，对于断路的状态检测显得有为重要，因此，如何及时检测48V启停的断路器电路的状态是亟需解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种48V启停的断路器电路及其状态检测方法，旨在实现及时检测48V启停的断路器电路的状态的技术问题。
本发明提出一种48V启停的断路器电路，包括：
断路器模块，与电池和设备串联构成回路；
预充回路，与断路器模块并联；
断路器模块和预充回路连接有控制模块，控制模块用于控制断路器模块和预充回路的导通和断开；
断路器模块预充回路通过多个探测点连接检测模块；
检测模块通过断路器模块和预充回路的导通和断开情况，以及探测点的电压检测，来确认断路器模块和预充回路的短路情况。
进一步地，断路器模块包括两个串联的MOS管组，分别为第一MOS管组和第二MOS管组，第一MOS管组包括若干并联的MOS管，第二MOS管组包括若干并联的MOS管，MOS管组的控制端连接控制模块。
进一步地，第一MOS管组包括一个第一MOS管，第二MOS管组包括一个第二MOS管；
第一MOS管的漏极连接电池的正极，第一MOS管的源极连接第二MOS管的源极，第二MOS管的漏极连接设备；
第一MOS管的漏极设有第一探测点，第一MOS管的源极与第二MOS管的源极之间设有第二探测点，第二MOS管的漏极设有第三探测点；第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极连接控制模块。
进一步地，预充回路包括两个串联的MOS管，分别为第三MOS管和第四MOS管；
第三MOS管的漏极连接电池的正极，第三MOS管的源极连接第四MOS管的源极，第四MOS管的漏极连接设备；第三MOS管的源极与第四MOS管的源极之间设有第四探测点；第三MOS管的栅极和第四MOS管的栅极连接控制模块。
进一步地，预充回路还包括电阻，第三MOS管的漏极通过电阻连接电池的正极。
进一步地，还包括计时模块，计时模块连接控制模块，用于对预充回路的闭合时间，以使在预充回路的闭合时间达到阈值时，控制模块控制断开预充回路。
本发明还提出一种48V启停的断路器电路状态检测方法，应用于上述的48V启停的断路器电路；
48V启停的断路器电路状态检测方法的步骤如下：
在断路器模块和预充回路处于断开状态时检测第一探测点的第一电压、第二探测点的第一电压、第四探测点的第一电压；
根据第一探测点的第一电压、第二探测点的第一电压、第四探测点的第一电压判断第一MOS管和第三MOS管是否短路；
若第一MOS管和第三MOS管未短路，则闭合预充回路后，根据检测的第三探测点的第一电压和第一探测点的第二电压判断预充是否完成；
若预充完成，则检测第二探测点的第二电压，并通过第三探测点的第一电压与第二探测点的第二电压比较判定第二MOS管是否短路；
若第二MOS管未短路，则保持预充回路闭合，且在闭合第二MOS管后，检测第三探测点的第二电压与第二探测点的第三电压并根据第三探测点的第二电压与第二探测点的第三电压判断第二MOS管是否开路；
若第二MOS管未开路，则断开第二MOS管，并延时闭合第一MOS管后，检测第一探测点的第三电压与第二探测点的第四电压并根据第一探测点的第三电压与第二探测点的第四电压判断第一MOS管是否开路；
若第一MOS管未开路，则判定48V启停的断路器电路正常，并在导通断路器模块后，断开预充回路。
本发明的有益效果在于：通过48V启停的断路器电路在控制模块和检测模块的配合下，能够及时检测48V启停的断路器电路的状态。
附图说明
图1本发明48V启停的断路器电路一实施例的结构示意图；
图2本发明48V启停的断路器电路状态检测方法一实施例的流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，本发明提出一种48V启停的断路器电路，包括：
断路器模块，与电池和设备串联构成回路；
预充回路，与断路器模块并联；
断路器模块和预充回路连接有控制模块，控制模块用于控制断路器模块和预充回路的导通和断开；
断路器模块预充回路通过多个探测点连接检测模块；
检测模块通过断路器模块和预充回路的导通和断开情况，以及探测点的电压检测，来确认断路器模块和预充回路的短路情况。
图1中，Part1为48V动力电池内部battery(电池)及MOSFET组成的断路器电路，part2为设备部分，在本实施例中为电机部分。
具体的，控制模块可以控制断路器模块的通断，还可以控制预充回路的通断，可以变换控制断路器模块和预充回路的通断情况，并结合检测到的探测点的电压实现对断路器模块和预充回路是否短路进行判断，及时发现48V启停的断路器电路的异常状况并发出提醒，避免照成不必要的损失。
应道说的是，控制模块可以为48V启停的断路器电路应用终端的中央处理单元，也可以单独用于控制48V启停的断路器电路工作及配合48V启停的断路器电路的状态检测的MCU。
应道说的是，在一些实施例中，设备为车载电机。
进一步地，断路器模块包括两个串联的MOS管组，分别为第一MOS管组和第二MOS管组，第一MOS管组包括若干并联的MOS管，第二MOS管组包括若干并联的MOS管，MOS管组的控制端连接控制模块。断路器模块根据实际电流工况及极端工况确认第一MOS管组和第二MOS管组中MOS管的数量，保证断路器模块能够正常工作。
进一步地，在本实施例中，第一MOS管组包括一个第一MOS管Q1，第二MOS管组包括一个第二MOS管Q2；
第一MOS管Q1的漏极连接电池的正极，第一MOS管Q1的源极连接第二MOS管Q2的源极，第二MOS管Q2的漏极连接设备；
第一MOS管Q1的漏极设有第一探测点A，第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的源极之间设有第二探测点B，第二MOS管Q2的漏极设有第三探测点C；第一MOS管Q1的栅极和第二MOS管Q2的栅极连接控制模块。通过控制模块可以控制第一MOS管Q1的通断和第二MOS管Q2的通断，进而控制断路器模块是否工作，还能够结合第一探测点A的电压、第二探测点B的电压和第三探测点C的电压来判断第一MOS管Q1和第二MOS管Q2是否有短路。
在图1中第一探测点A标为A点，第二探测点B标为B点，第三探测点C标为C点，第四探测点D标为D点。
进一步地，在本实施例中，预充回路包括两个串联的MOS管，分别为第三MOS管Q3和第四MOS管Q4；
第三MOS管Q3的漏极连接电池的正极，第三MOS管Q3的源极连接第四MOS管Q4的源极，第四MOS管Q4的漏极连接设备；第三MOS管Q3的源极与第四MOS管Q4的源极之间设有第四探测点D；第三MOS管Q3的栅极和第四MOS管Q4的栅极连接控制模块。通过控制模块可以控制第三MOS管Q3的通断和第四MOS管Q4的通断，进而控制预充回路是否工作，还能够结合第一探测点A的电压、第二探测点B的电压和第四探测点D的电压来判断第一MOS管Q1和第二MOS管Q2是否有短路。
进一步地，预充回路还包括电阻R，第三MOS管Q3的漏极通过电阻R连接电池的正极。电阻R起到分压限流的作用。
进一步地，还包括计时模块，计时模块连接控制模块，用于对预充回路的闭合时间，以使在预充回路的闭合时间达到阈值时，控制模块控制断开预充回路。通过计时模块监控预充回路的闭合时间，进而通过在预充回路的闭合时间达到阈值时，控制模块控制断开预充回路，避免电阻R散热过多，起到保护48V启停的断路器电路的作用。
进一步地，在一些实施例中，设备还包括电容C，电容C与设备并联。电容C起到滤波作用。
参照图2，本发明还提出一种48V启停的断路器电路状态检测方法，应用于上述的48V启停的断路器电路；
48V启停的断路器电路状态检测方法的步骤如下：
在断路器模块和预充回路处于断开状态时检测第一探测点A的第一电压、第二探测点B的第一电压、第四探测点D的第一电压；
根据第一探测点A的第一电压、第二探测点B的第一电压、第四探测点D的第一电压判断第一MOS管Q1和第三MOS管Q3是否短路，具体的，通过第一探测点A的第一电压和第二探测点B的第一电压比较判断第一MOS管Q1是否短路，当第一探测点A的第一电压和第二探测点B的第一电压几近相同时，代表第一MOS管Q1短路，并上报第一MOS管Q1故障，通过第一探测点A的第一电压和第四探测点D的第一电压比较判断第三MOS管Q3是否短路，当第一探测点A的第一电压和第四探测点D的第一电压几近相同时，代表第三MOS管Q3短路，并上报第三MOS管Q3故障；
若第一MOS管Q1和第三MOS管Q3未短路，则闭合预充回路后，根据检测的第三探测点C的第一电压和第一探测点A的第二电压判断预充是否完成，具体的，当第三探测点C的第一电压和第一探测点A的第二电压存在设定范围内的电压差时，代表预充完成，若第三探测点C的第一电压和第一探测点A的第二电压都接近为零，代表预充未完成，并上报第四MOS管Q4故障；
若预充完成，则检测第二探测点B的第二电压，并通过第三探测点C的第一电压与第二探测点B的第二电压比较判定第二MOS管Q2是否短路，具体的，若第三探测点C的第一电压与第二探测点B的第二电压几近相同，则第二MOS管Q2短路并，上报第二MOS管Q2故障，若第二探测点B的第二电压为零，且第三探测点C的第一电压与第二探测点B的第二电压存在电压压差，则第二MOS管Q2未短路；
若第二MOS管Q2未短路，则保持预充回路闭合，且在闭合第二MOS管Q2后，检测第三探测点C的第二电压与第二探测点B的第三电压并根据第三探测点C的第二电压与第二探测点B的第三电压判断第二MOS管Q2是否开路，具体的，若第三探测点C的第二电压与第二探测点B的第三电压几近相同，则第二MOS管Q2未开路，若第二探测点B的第三电压为零，且第三探测点C的第二电压与第二探测点B的第三电压存在电压压差，则第二MOS管Q2开路，并上报第二MOS管Q2故障；
若第二MOS管Q2未开路，则断开第二MOS管Q2，并延时闭合第一MOS管Q1后，检测第一探测点A的第三电压与第二探测点B的第四电压并根据第一探测点A的第三电压与第二探测点B的第四电压判断第一MOS管Q1是否开路，具体的，若第一探测点A的第三电压与第二探测点B的第四电压几近相同，则第一MOS管Q1未开路，若第二探测点B的第四电压为零，且第一探测点A的第三电压与第二探测点B的第四电压存在电压压差，则第一MOS管Q1开路，并上报第一MOS管Q1故障；
若第一MOS管Q1未开路，则判定48V启停的断路器电路正常，并在导通断路器模块后，断开预充回路，实现对48V启停的断路器电路的状态检测，并开启断路器模块工作。
本发明的有益效果在于：通过48V启停的断路器电路在控制模块和检测模块的配合下，能够及时检测48V启停的断路器电路的状态。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种48V启停的断路器电路，其特征在于，包括：
断路器模块，与电池和设备串联构成回路；
预充回路，与所述断路器模块并联；
所述断路器模块和所述预充回路连接有控制模块，所述控制模块用于控制所述断路器模块和预充回路的导通和断开；
所述断路器模块所述预充回路通过多个探测点连接检测模块；
所述检测模块通过所述断路器模块和所述预充回路的导通和断开情况，以及探测点的电压检测，来确认所述断路器模块和所述预充回路的短路情况。
2.根据权利要求1所述的48V启停的断路器电路，其特征在于，所述断路器模块包括两个串联的MOS管组，分别为第一MOS管组和第二MOS管组，所述第一MOS管组包括若干并联的MOS管，所述第二MOS管组包括若干并联的MOS管，所述MOS管组的控制端连接所述控制模块。
3.根据权利要求2所述的48V启停的断路器电路，其特征在于，所述第一MOS管组包括一个第一MOS管，所述第二MOS管组包括一个第二MOS管；
所述第一MOS管的漏极连接所述电池的正极，所述第一MOS管的源极连接所述第二MOS管的源极，所述第二MOS管的漏极连接所述设备；
所述第一MOS管的漏极设有第一探测点，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极之间设有第二探测点，所述第二MOS管的漏极设有第三探测点；所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极连接所述控制模块。
4.根据权利要求3所述的48V启停的断路器电路，其特征在于，所述预充回路包括两个串联的MOS管，分别为第三MOS管和第四MOS管；
所述第三MOS管的漏极连接所述电池的正极，所述第三MOS管的源极连接所述第四MOS管的源极，所述第四MOS管的漏极连接所述设备；所述第三MOS管的源极与所述第四MOS管的源极之间设有第四探测点；所述第三MOS管的栅极和所述第四MOS管的栅极连接所述控制模块。
5.根据权利要求4所述的48V启停的断路器电路，其特征在于，所述预充回路还包括电阻，所述第三MOS管的漏极通过所述电阻连接所述电池的正极。
6.根据权利要求1所述的48V启停的断路器电路，其特征在于，还包括计时模块，所述计时模块连接所述控制模块，用于对所述预充回路的闭合时间，以使在所述预充回路的闭合时间达到阈值时，所述控制模块控制断开所述预充回路。
7.一种48V启停的断路器电路状态检测方法，其特征在于，应用权利要求4-5中任一项所述的48V启停的断路器电路；
48V启停的断路器电路状态检测方法的步骤如下：
在所述断路器模块和所述预充回路处于断开状态时检测所述第一探测点的第一电压、第二探测点的第一电压、第四探测点的第一电压；
根据所述第一探测点的第一电压、第二探测点的第一电压、第四探测点的第一电压判断所述第一MOS管和第三MOS管是否短路；
若所述第一MOS管和第三MOS管未短路，则闭合所述预充回路后，根据检测的所述第三探测点的第一电压和所述第一探测点的第二电压判断预充是否完成；
若所述预充完成，则检测所述第二探测点的第二电压，并通过所述第三探测点的第一电压与所述第二探测点的第二电压比较判定所述第二MOS管是否短路；
若所述第二MOS管未短路，则保持所述预充回路闭合，且在闭合所述第二MOS管后，检测所述第三探测点的第二电压与第二探测点的第三电压并根据所述第三探测点的第二电压与第二探测点的第三电压判断所述第二MOS管是否开路；
若所述第二MOS管未开路，则断开所述第二MOS管，并延时闭合所述第一MOS管后，检测所述第一探测点的第三电压与第二探测点的第四电压并根据所述第一探测点的第三电压与第二探测点的第四电压判断所述第一MOS管是否开路；
若所述第一MOS管未开路，则判定所述48V启停的断路器电路正常，并在导通所述断路器模块后，断开所述预充回路。
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