CN115071425A - 动力电池系统及其高压继电器控制电路、电动车辆 - Google Patents

动力电池系统及其高压继电器控制电路、电动车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池系统及其高压继电器控制电路、电动车辆，其中，控制电路包括开关控制单元、故障检测单元、延时单元和控制器，开关控制单元用于控制高压继电器断开或闭合，故障检测单元用于检测动力电池系统出现异常时输出故障检测信号，延时单元在接收到故障检测信号时便开始计时，如果计时达到第一预设时间，则输出第一关断控制信号至开关控制单元以控制高压继电器断开，如果在第一预设时间内根据故障检测信号确定无需断开高压继电器时，则通过控制器控制延时单元停止计时，以保持高压继电器闭合。由此，该控制电路能够通过软件和硬件结合对高压继电器进行控制，做到安全冗余，同时提高控制精度，保证动力电池系统的安全。

Description

动力电池系统及其高压继电器控制电路、电动车辆
技术领域
本发明涉及继电器控制技术领域，尤其涉及一种用于动力电池系统的高压继电器控制电路、一种动力电池系统和一种电动车辆。
背景技术
电动汽车的高压继电器是关乎驾驶员人身安全的器件，其控制要求级别较高，目前，在相关技术中，电动汽车高压继电器多采用高边开关或者低边开关进行控制。无论是高边开关还是低边开关，均采用软件单独控制，即单片机或者控制器发出软件开关指令，然后通过硬件电路控制开关，进而开打或者关闭继电器。该方法如果在软件本身故障，或者是硬件故障导致软件命令无法发出的时候，就失去了开关的控制能力，进而失去了对继电器的控制，从而可能影响到驾驶员的人身安全。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于动力电池系统的高压继电器控制电路，能够通过软件和硬件结合对高压继电器进行控制，做到安全冗余，同时提高控制精度，保证动力电池系统的安全。
本发明的第二个目的在于提出一种动力电池系统。
本发明的第三个目的在于提出一种电动车辆。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种用于动力电池系统的高压继电器控制电路，该控制电路包括：开关控制单元，所述开关控制单元用于控制高压继电器断开或闭合；故障检测单元，所述故障检测单元用于在检测到所述动力电池系统出现异常时输出故障检测信号；延时单元，所述延时单元分别与所述故障检测单元和所述开关控制单元相连，所述延时单元在接收到所述故障检测信号时开始计时，并在计时时间达到第一预设时间时输出第一关断控制信号至所述开关控制单元，以便通过所述开关控制单元控制所述高压继电器断开；控制器，所述控制器分别与所述故障检测单元、所述延时单元和所述开关控制单元相连，所述控制器在所述第一预设时间内根据所述故障检测信号确定无需断开所述高压继电器时控制所述延时单元停止计时，以使所述高压继电器保持闭合。
本发明实施例的控制电路包括开关控制单元、故障检测单元、延时单元和控制器，其中，开关控制单元用于控制高压继电器断开或闭合，故障检测单元用于检测动力电池系统出现异常时输出故障检测信号，延时单元与开关控制单元和故障检测单元相连，并且延时单元在接收到故障检测信号时便开始计时，在计时时间达到第一预设时间时输出第一关断控制信号至开关控制单元，开关控制单元在接收到第一关断控制信号后控制高压继电器断开，控制器与故障检测单元、延时单元和开关控制单元相连，然后在第一预设时间内根据故障检测信号确定无需断开高压继电器时，则可控制延时单元停止计时，使得高压继电器能够保持闭合。由此，该用于动力电池系统的高压继电器控制电路能够通过软件和硬件结合对高压继电器进行控制，做到安全冗余，同时提高控制精度，保证动力电池系统的安全。
在本发明的一些示例中，所述控制器还用于，在所述第一预设时间内根据所述故障检测信号确定需要断开所述高压继电器时，输出第二关断控制信号至所述开关控制单元，以便通过所述开关控制单元控制所述高压继电器断开。
在本发明的一些示例中，在所述控制器出现异常时，所述延时单元在计时时间达到第一预设时间时输出第一关断控制信号至所述开关控制单元，以便通过所述开关控制单元控制所述高压继电器断开。
在本发明的一些示例中，所述开关控制单元包括与门和开关电路，所述与门的第一输入端与所述控制器的输出端相连，所述与门的第二输入端与所述延时单元的输出端相连，所述与门的输出端与所述开关电路相连。
在本发明的一些示例中，所述开关电路包括高边开关或低边开关。
在本发明的一些示例中，所述故障检测单元包括电压异常检测电路、通信异常检测电路、碰撞信号检测电路和温度异常检测电路中的一种或多种。
在本发明的一些示例中，所述延时单元包括555定时电路、单稳态运放延时电路或晶体管RC延时电路。
在本发明的一些示例中，所述控制器与所述开关电路相连，所述控制器还用于获取所述开关电路的状态信息，并根据所述开关电路的状态信息和接收到继电器控制指令输出第二关断控制信号或闭合控制信号至所述与门。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种动力电池系统，该动力电池系统包括如上述实施例所述的用于动力电池系统的高压继电器控制电路。
根据本发明实施例动力电池系统，通过上述实施例中的用于动力电池系统的高压继电器控制电路，能够通过软件和硬件结合对高压继电器进行控制，做到安全冗余，同时提高控制精度，保证动力电池系统的安全。
为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电动车辆，该电动车辆包括如上述实施例所述的动力电池系统。
根据本发明实施例的，通过上述实施例中的动力电池系统，能够通过软件和硬件结合对高压继电器进行控制，做到安全冗余，同时提高控制精度，保证电动车辆的行车安全。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明一个实施例的用于动力电池系统的高压继电器控制电路示意图；
图2是本发明另一个实施例的用于动力电池系统的高压继电器控制电路示意图；
图3是本发明又一个实施例的用于动力电池系统的高压继电器控制电路示意图；
图4是本发明实施例的动力电池系统的结构框图；
图5是本发明实施例的电动车辆的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的动力电池系统及其高压继电器控制电路、电动车辆。
图1是本发明一个实施例的用于动力电池系统的高压继电器控制电路示意图。
如图1所示，用于动力电池系统的高压继电器控制电路10包括开关控制单元11、故障检测单元12、延时单元13和控制器14。
其中，开关控制单元11用于控制高压继电器1断开或闭合；故障检测单元12用于在检测到动力电池系统出现异常时输出故障检测信号；延时单元13分别与故障检测单元12和开关控制单元11相连，延时单元13在接收到故障检测信号时开始计时，并在计时时间达到第一预设时间时输出第一关断控制信号至开关控制单元11，以便通过开关控制单元11控制高压继电器1断开；控制器14分别与故障检测单元12、延时单元13和开关控制单元11相连，控制器14在第一预设时间内根据故障检测信号确定无需断开高压继电器1时控制延时单元13停止计时，以使高压继电器1保持闭合。
具体地，控制器14分别与故障检测单元12、延时单元13和开关控制单元11相连，开关控制单元11与高压继电器1相连。故障检测单元12可以检测动力电池系统是否出现异常，如果动力电池系统出现异常，则输出故障检测信号，延时单元13和控制器14可以接收到该故障检测信号，延时单元13在接收到该故障检测信号时开始计时，并在计时时间达到第一预设时间时则向开关控制单元11输出第一关断控制信号，使高压继电器1处于关断状态；控制器14接收到故障检测信号时，则对该故障检测信号进行判断以确定是否断开高压继电器1，如果在第一预设时间内根据故障检测信号确定无需断开高压继电器1，则控制延时单元13停止计时，使得延时单元13不向开关控制单元11输出第一关断控制信号，从而保持高压继电器1处于闭合状态。
可以理解的是，如图1所示，控制器11可以先向开关控制单元11发送一个控制信号，然后在故障检测单元12控制延时单元13向开关控制单元11输出另一个控制信号，然后结合两个控制信号对开关控制单元11进行控制，以完成对高压继电器1的控制。需要说明的是，控制器14还能够诊断开关控制单元11处于何种状态，然后更好地对开关控制单元11进行控制。
在本发明的一个实施例中，参见图1，控制器14还用于，在第一预设时间内根据故障检测信号确定需要断开高压继电器1时，输出第二关断控制信号至开关控制单元11，以便通过开关控制单元11控制高压继电器1断开。
具体地，在故障检测单元12检测到车辆动力电池系统异常并发出故障检测信号时，控制器14接收到该故障检测信号在第一预设时间内，如果确定需要断开高压继电器1，那么控制器14则输出第二关断控制信号至开关控制单元11中，开关控制单元11在接收到第二关断控制信号之后则控制高压继电器1断开。
可以理解的是，当控制器14接收到该故障检测信号在第一预设时间内，如果确定不需要断开高压继电器1，那么控制器14则输出控制信号至开关控制单元11中，开关控制单元11在接收到该控制信号之后则控制高压继电器1维持闭合状态。
在本发明的一个实施例中，参见图1，控制器14出现异常时，延时单元13在计时时间达到第一预设时间时输出第一关断控制信号至开关控制单元11，以便通过开关控制单元11控制高压继电器1断开。
具体地，在故障检测单元12检测到车辆动力电池系统异常并发出故障检测信号时，如果该故障影响到控制器14的工作，使其不能判断故障或者不能发出控制信号，则延时单元13在计时时间达到第一预设时间时则输出第一关断控制信号至开关控制单元11，使得高压继电器1能够在开关控制单元11的控制下进行关断操作，以防止控制器14异常而无法对高压继电器1进行控制而造成的车辆故障。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，开关控制单元11包括与门110和开关电路111，与门110的第一输入端与控制器14的输出端相连，与门110的第二输入端与延时单元13的输出端相连，与门110的输出端与开关电路111相连。
具体地，在该实施例中，可以通过与门110和开关电路111将动力电池控制在高压接通状态。更具体地，首先，通过控制器14向与门110输出接通信号，然后如果故障检测单元12未检测到动力电池系统出现异常，那么控制器14则输出正常信号给延时单元13，延迟单元13向与门110也输出接通信号，从而使得与门110能够向开关电路111输出接通信号，进而实现高压继电器1的闭合，控制动力电池处于高压接通状态。可以理解的是，本实施例中的接通信号为高电平信号，与门110的两个输入端都为高电平时，其输出端才输出高电平信号，即接通信号，从而通过开关电路111对动力电池状态进行控制。
可以理解的，还可以通过与门110和开关电路111将动力电池控制在高压断开状态。更具体地，通过控制器14向与门110输出关断信号，此时故障检测单元12和延迟单元14无论处于何种状态，与门110的输出均为关断信号，从而使得与门110能够向开关电路111输出关断信号，进而实现高压继电器1的关断，控制动力电池处于高压断开状态。可以理解的是，本实施例中的关断信号为低电平信号，与门110的两个输入端中只要有一个为低电平信号，其输出端则输出低电平信号，即关断信号，从而通过开关电路111对动力电池状态进行控制。
在该实施例中，如图2所示，控制器14与开关电路111相连，控制器14还用于获取开关电路111的状态信息，并根据开关电路111的状态信息和接收到继电器控制指令输出第二关断控制信号或闭合控制信号至与门110。
具体地，控制器14还用于获取开关电路111的状态信息，其中，开关电路111的状态信息可以为控制高压继电器1的接通信息，或者是控制高压继电器1的关断信息，在控制器14获取到开关电路111的状态信息之后，则可以根据该状态信息和接收到继电器控制指令输出第二关断控制信号或者闭合控制信号至与门110。举例而言，当控制器14获取到开关电路111的状态信息为控制高压继电器1的接通信息，并且当前控制器14接收到控制继电器接通的控制指令，那么控制器14则输出闭合控制信号至与门110中，使得与门110输出端向开关电路111输出的信号为维持高压继电器1接通的信号。可以理解的是，在该例子中，如果开关电路111的状态信息为控制高压继电器1的关断信息，那么与门110输出端向开关电路111输出的信号则为控制高压继电器1接通的信号。也就是说，控制器14根据继电器控制指令对开关电路111进行控制，如果开关电路111的状态与继电器控制指令所对应的控制状态相对应，则进行维持，如果不对应，则将开关电路111的状态控制到与继电器控制指令相对应的状态。
在本发明的一些实施例中，开关电路可以包括高边开关或低边开关。
在本发明的一些实施例中，故障检测单元包括电压异常检测电路、通信异常检测电路、碰撞信号检测电路和温度异常检测电路中的一种或多种。
在本发明的一些实施例中，延时单元包括555定时电路、单稳态运放延时电路或晶体管RC延时电路。
另外，需要说明的是，本发明实施例中的控制器可以为单片机、ARM(AdvancedRISC Machines，高级精简指令集计算机机器)处理器、多核处理器等。故障检测单元在系统出现异常时输出的异常状态信号包括但不限于高电平转为低电平、低电平转为高电平、脉冲波形频率变化、脉冲波形占空比变化、脉冲波形幅值变化等。
在本发明的另一个实施例中，如图3所示，该实施例没有设置延时单元，而是直接将故障检测单元12将检测到的信号发送给与门110，在该实施例中，高压互锁控制电路112为被控器件，其作用是在动力电池系统正常时，闭合高压互锁开关3，保证互锁信号能够通过高压互锁开关3顺利传递。本实施例没有设置延时单元，其目的是当动力电池系统出现异常时，能够随时切换高压互锁信号，使得动力电池系统能够对故障进行检测。
可以理解的是，本实施例中的高压互锁控制电路112还可以替换为其他受控的电路或系统，在此为避免赘述，不再一一举例阐述。
综上，本实施例的用于动力电池系统的高压继电器控制电路能够通过软件和硬件结合对高压继电器进行控制，做到安全冗余，同时提高控制精度，保证动力电池系统的安全。
图4是本发明实施例的动力电池系统的结构框图。
进一步地，本发明提出了一种动力电池系统100，该动力电池系统100包括上述实施例中的用于动力电池系统的高压继电器控制电路10。
本发明实施例的动力电池系统包括上述实施例中的用于动力电池的高压继电器控制电路，通过该控制电路，本实施例中的动力电池系统能够通过软件和硬件结合对高压继电器进行控制，做到安全冗余，同时提高控制精度，保证动力电池系统的安全。
图5是本发明实施例的电动车辆的结构框图。
进一步地，本发明提出了一种电动车辆200，该电动车辆200包括上述实施例中的动力电池系统100。
本发明实施例的电动车辆通过上述实施例中的动力电池系统，能够通过软件和硬件结合对高压继电器进行控制，做到安全冗余，同时提高控制精度，保证电动车辆的行车安全。
另外，本发明实施例的电动车辆的其他构成及作用对本领域的技术人员来说是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于动力电池系统的高压继电器控制电路，其特征在于，包括：
开关控制单元，所述开关控制单元用于控制高压继电器断开或闭合；
故障检测单元，所述故障检测单元用于在检测到所述动力电池系统出现异常时输出故障检测信号；
延时单元，所述延时单元分别与所述故障检测单元和所述开关控制单元相连，所述延时单元在接收到所述故障检测信号时开始计时，并在计时时间达到第一预设时间时输出第一关断控制信号至所述开关控制单元，以便通过所述开关控制单元控制所述高压继电器断开；
控制器，所述控制器分别与所述故障检测单元、所述延时单元和所述开关控制单元相连，所述控制器在所述第一预设时间内根据所述故障检测信号确定无需断开所述高压继电器时控制所述延时单元停止计时，以使所述高压继电器保持闭合。
2.如权利要求1所述的用于动力电池系统的高压继电器控制电路，其特征在于，所述控制器还用于，在所述第一预设时间内根据所述故障检测信号确定需要断开所述高压继电器时，输出第二关断控制信号至所述开关控制单元，以便通过所述开关控制单元控制所述高压继电器断开。
3.如权利要求1所述的用于动力电池系统的高压继电器控制电路，其特征在于，在所述控制器出现异常时，所述延时单元在计时时间达到第一预设时间时输出第一关断控制信号至所述开关控制单元，以便通过所述开关控制单元控制所述高压继电器断开。
4.如权利要求1-3中任一项所述的用于动力电池系统的高压继电器控制电路，其特征在于，所述开关控制单元包括与门和开关电路，所述与门的第一输入端与所述控制器的输出端相连，所述与门的第二输入端与所述延时单元的输出端相连，所述与门的输出端与所述开关电路相连。
5.如权利要求4所述的用于动力电池系统的高压继电器控制电路，其特征在于，所述开关电路包括高边开关或低边开关。
6.如权利要求1所述的用于动力电池系统的高压继电器控制电路，其特征在于，所述故障检测单元包括电压异常检测电路、通信异常检测电路、碰撞信号检测电路和温度异常检测电路中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的用于动力电池系统的高压继电器控制电路，其特征在于，所述延时单元包括555定时电路、单稳态运放延时电路或晶体管RC延时电路。
8.如权利要求4所述的用于动力电池系统的高压继电器控制电路，其特征在于，所述控制器与所述开关电路相连，所述控制器还用于获取所述开关电路的状态信息，并根据所述开关电路的状态信息和接收到继电器控制指令输出第二关断控制信号或闭合控制信号至所述与门。
9.一种动力电池系统，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的用于动力电池系统的高压继电器控制电路。
10.一种电动车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的动力电池系统。
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