CN115629308A - 动力电池包接触器工作状态的诊断电路、诊断方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于诊断电路领域，具体涉及了一种动力电池包接触器工作状态的诊断电路、诊断方法和系统。本发明包括第一诊断单元和第二诊断单元；分别将主正接触器和主负接触器与电源相连的一端记为主正接触器前端和主负接触器前端；第一诊断单元的第一端连接所述主正接触器前端，第一诊断单元的第二端连接所述主负接触器的后端；第二诊断单元的第一端连接所述主正接触器的后端，第二诊断单元的第二端连接所述主负接触器的前端；所述第一诊断单元用于诊断主负接触器能否正常运行；所述第二诊断单元用于诊断主正接触器能否正常运行。本发明通过使用基础电子元件，对接触器的运行状态进行判断，相较于触点反馈接触器，使用寿命长，保持长期精确度。
Description
技术领域
本发明属于诊断电路领域，具体设计一种动力电池包接触器工作状态的诊断电路、诊断方法和系统。
背景技术
随着电动汽领域的发展，动力电池包的应用越来越多。动力电池包在给系统供电的过程中，接触器是必不可少的器件，一般接触器分为主正接触器和主负接触器，其中主正接触器串联在动力电池包正极和用电设备之间，主负接触器串联在动力电池包负极和用电设备之间。
随着动力电池包的日复一日的使用，接触器逐渐开始老化，发生故障的概率慢慢增大，因此对接触器的诊断非常重要，也非常有必要。
目前诊断接触器是否正常工作的方案是选用带触点反馈的接触器。但是这种方案存在明显的弊端和缺陷。第一是成本很高，带触点反馈的接触器比不带触点反馈的接触器在价格上多出一倍；第二是触点反馈属于机械动作，随着使用寿命的增加，触点反馈会存在失效的风险。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即现有技术中采用触点反馈接触器来判断接触器是否正常工作成本高，并且随着使用时间的增加，存在触点反馈失效的技术问题，基于此，本发明提供了一种动力电池包接触器工作状态的诊断电路，所述诊断电路设置于供电电路的电源与用电设备之间；电源正极通过主正接触器与用电设备连接，电源负极通过主负接触器与用电设备连接；
所述诊断电路包括：第一诊断单元和第二诊断单元；
分别将主正接触器和主负接触器与电源相连的一端记为主正接触器前端和主负接触器前端；分别将主正接触器和主负接触器与用电设备相连的一端记为主正接触器后端和主负接触器后端；
第一诊断单元的第一端连接所述主正接触器前端，第一诊断单元的第二端连接所述主负接触器的后端；
第二诊断单元的第一端连接所述主正接触器的后端，第二诊断单元的第二端连接所述主负接触器的前端；所述第一诊断单元用于诊断主负接触器能否正常运行；
所述第二诊断单元用于诊断主正接触器能否正常运行；
所述第一诊断单元和第二诊断单元基于光耦构建。
在一些优选的实施方式中，所述第一诊断单元，包括第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第一低压电源和第一光耦；
第一诊断单元的第一端和第二端之间，为第一限流电阻R1和第一光耦中的发光二极管；其中，第一光耦中的发光二极管的阳极连接所述第一限流电阻R1，第一光耦中的发光二极管的阴极连接第一诊断单元的第二端；
第一光耦的集电极连接第二限流电阻R2的第一端，第二限流电阻R2的第二端连接第一低压电源；
第一光耦的发射极连接低压地。
在一些优选的实施方式中，所述第二诊断单元，包括第三限流电阻R3、第四限流电阻R4、第二低压电源和第二光耦；
第二诊断单元的第一端和第二端之间，为第三限流电阻R3和第二光耦中的发光二极管；其中，第二光耦中的发光二极管的阳极连接所述第三限流电阻R3，第二光耦中的发光二极管的阴极连接第二诊断单元的第二端；
第二光耦的集电极连接第四限流电阻R4的第一端，第四限流电阻R4的第二端连接第二低压电源；
第二光耦的发射极连接低压地。
本发明的第二方面，提供一种动力电池包接触器工作状态的诊断方法，通过上述的动力电池包接触器工作状态的诊断电路实施，所述方法包括：
动力电池包作为电源通过主正接触器和主负接触器向用电设备供电；
主正接触器和主负接触器根据动作命令闭合和断开；
通过第一诊断单元提取的数字采样电压与第二诊断单元提取的数字采样电平判断主正接触器和主负接触器的实际状态；
比对所述实际状态与动作命令，获得主正接触器工作状态和主负接触器工作状态。
在一些优选的实施方式中，所述实际状态，其获得方法为：
通过电源、第一诊断单元和主负接触器构成第一回路，由第一诊断单元提取的数字采样电平判断主负接触器的实际状态；
通过电源、主正接触器和第二诊断单元构成第二回路，由第二诊断单元的提取的数字采样电平判断主正接触器的实际状态。
在一些优选的实施方式中，所述主负接触器的实际状态，其判断依据为：
当主负接触器的实际状态为闭合时，第一诊断单元提取电源正极电流，电源正极电流经过第一光耦中的发光二极管，并通过主负接触器回到电源负极，形成闭合回路；
第一光耦中的发光二极管发光，第一光耦导通；
在第一光耦的集电极进行数字采样获得低电平；
当主负接触器的实际状态为断开时，第一诊断单元不形成闭合回路；
第一光耦中的发光二极管中没有电流，第一光耦不导通；
在第一光耦的集电极进行数字采样获得高电平。
在一些优选的实施方式中，所述主正接触器的实际状态，其判断依据为：
当主正接触器的实际状态为闭合时，第二诊断单元提取电源正极电流，电源正极电流经过第二光耦中的发光二极管，并回到电源负极，形成闭合回路；
第二光耦中的发光二极管发光，第二光耦导通；
在第二光耦的集电极进行数字采样获得低电平；
当主正接触器的实际状态为断开时，第二诊断单元不形成闭合回路；
第二光耦中的发光二极管没有电流，第二光耦不导通；
在第二光耦的集电极进行数字采样获得高电平。
在一些优选的实施方式中，所述比对所述实际状态与动作命令，获得主正接触器工作状态和主负接触器工作状态，具体包括：
当主正接触器和主负接触器的动作命令与实际状态一致时，主正接触器与主负接触器工作状态为正常；
当主正接触器或主负接触器的动作命令与实际状态不一致时，主正接触器或主负接触器的工作状态为对应动作命令的工作状态异常。
本发明的第三方面，提供一种动力电池包接触器工作状态的诊断系统，通过上述的动力电池包接触器工作状态的诊断电路实施，所述系统包括：
供电模块，配置为动力电池包作为电源通过主正接触器和主负接触器向用电设备供电；
动作命令控制模块，配置为主正接触器和主负接触器根据动作命令闭合和断开；
实际状态获取模块，配置为通过第一诊断单元提取的数字采样电压与第二诊断单元提取的数字采样电平判断主正接触器和主负接触器的实际状态；
状态比对模块，配置为比对所述实际状态与动作命令，获得主正接触器工作状态和主负接触器工作状态。
本发明的有益效果：
（1）本发明均使用基础的电子元件，相较于现有技术中采用触点反馈的接触器进行接触器工作状态的判断，极大的降低了成本。
（2）本发明采用检测电路中电平信号的方式进行诊断，通过电信号进行判断，大幅提高了使用寿命，并且保证准确率不会随使用时间增长而下降。
（3）电平信号种类和接触器断闭状态这些信息非常的直观，明确，因此当这些信息作为诊断依据时，诊断的结果准确率会更高。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明实施例中动力电池包接触器工作状态的诊断电路结构示意图；
图2是现有技术接触器的连接电路结构图；
图3是本发明实施例中动力电池包接触器工作状态的诊断方法的流程示意图。
具体实施方式
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发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
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。
目前电动汽车领域的动力包在给系统供电工程中，接触器是必不可少的器件。一般接触器分为主正接触器和主负接触器，它们与动力电池包和用电设备具体的连接关系如图2所示，其中主正接触器串联在动力电池包正极和用电设备之间，主负接触器串联在动力电池包负极和用电设备之间。
目前诊断主正接触器和主负接触器能否正常工作主要依靠触点反馈，但是这种方法首先成本比较高，其次触点反馈属于机械运动，随着使用时间的增加，触点反馈检测存在诊断准确率下降的技术问题。
本发明提供一种动力电池包接触器工作状态的诊断电路，该诊断电路相较于现有技术中采用出点反馈的接触器进行接触器工作状态的判断，极大的降低了成本，所述所述诊断电路设置于供电电路的电源与用电设备之间；电源正极通过主正接触器与用电设备连接，电源负极通过主负接触器与用电设备连接；
所述诊断电路包括：第一诊断单元和第二诊断单元
分别将主正接触器和主负接触器与电源相连的一端记为主正接触器前端和主负接触器前端；分别将主正接触器和主负接触器与用电设备相连的一端记为主正接触器后端和主负接触器后端；
第一诊断单元的第一端连接所述主正接触器前端，第一诊断单元的第二端连接所述主负接触器的后端；
第二诊断单元的第一端连接所述主正接触器的后端，第二诊断单元的第二端连接所述主负接触器的前端；所述第一诊断单元用于诊断主负接触器能否正常运行；
所述第二诊断单元用于诊断主正接触器能否正常运行；
所述第一诊断单元和第二诊断单元基于光耦构建。
为了更清晰地对本发明动力电池包接触器工作状态的诊断电路进行说明，下面结合图1对本发明实施例中各组件展开详述。
本发明第一实施例的动力电池包接触器工作状态的诊断电路，设置于供电电路的电源与用电设备之间；电源正极通过主正接触器与用电设备连接，电源负极通过主负接触器与用电设备连接；
所述诊断电路包括：第一诊断单元和第二诊断单元；
所述第一诊断单元和第二诊断单元基于光耦构建；采用光耦可将高压系统和低压采集系统实现电气隔离，避免采集系统中的元件损坏，增加使用寿命和保持长期准确度。
分别将主正接触器和主负接触器与电源相连的一端记为主正接触器前端和主负接触器前端；分别将主正接触器和主负接触器与用电设备相连的一端记为主正接触器后端和主负接触器后端；
第一诊断单元的第一端连接所述主正接触器前端，第一诊断单元的第二端连接所述主负接触器的后端；
在本实施例中，所述第一诊断单元，包括第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第一低压电源和第一光耦；
第一诊断单元的第一端和第二端之间，为第一限流电阻R1和第一光耦中的发光二极管；其中，第一光耦中的发光二极管的阳极连接所述第一限流电阻R1，第一光耦中的发光二极管的阴极连接第一诊断单元的第二端；
第一光耦的集电极连接第二限流电阻R2的第一端，第二限流电阻R2的第二端连接第一低压电源；
第一光耦的发射极连接低压地。
第二诊断单元的第一端连接所述主正接触器的后端，第二诊断单元的第二端连接所述主负接触器的前端；所述第一诊断单元用于诊断主负接触器能否正常运行；
所述第二诊断单元用于诊断主正接触器能否正常运行；
在本实施例中，所述第二诊断单元，包括第三限流电阻R3、第四限流电阻R4、第二低压电源和第二光耦；
第二诊断单元的第一端和第二端之间，为第三限流电阻R3和第二光耦中的发光二极管；其中，第二光耦中的发光二极管的阳极连接所述第三限流电阻R3，第二光耦中的发光二极管的阴极连接第二诊断单元的第二端；
第二光耦的集电极连接第四限流电阻R4的第一端，第四限流电阻R4的第二端连接第二低压电源；
第二光耦的发射极连接低压地。
本发明的第二实施例，如图3所示，提出一种动力电池包接触器工作状态的诊断方法，通过上述的动力电池包接触器工作状态的诊断电路实施，包括步骤S100-步骤S400，各步骤详细描述如下：
步骤S100，动力电池包作为电源通过主正接触器和主负接触器向用电设备供电；
步骤S200，主正接触器和主负接触器根据动作命令闭合和断开；
步骤S300，通过第一诊断单元提取的数字采样电压与第二诊断单元提取的数字采样电平判断主正接触器和主负接触器的实际状态；
在本实施例中，所述实际状态，其获得方法为：
通过电源、第一诊断单元和主负接触器构成第一回路，由第一诊断单元提取的数字采样电平判断主负接触器的实际状态；
在本实施例中，所述主负接触器的实际状态，其判断依据为：
当主负接触器的实际状态为闭合时，第一诊断单元提取电源正极电流，电源正极电流经过第一光耦中的发光二极管，并通过主负接触器回到电源负极，形成闭合回路；
第一光耦中的发光二极管发光，第一光耦导通；
在第一光耦的集电极进行数字采样获得低电平；
当主负接触器的实际状态为断开时，第一诊断单元不形成闭合回路；
第一光耦中的发光二极管中没有电流，第一光耦不导通；
在第一光耦的集电极进行数字采样获得高电平。
通过电源、主正接触器和第二诊断单元构成第二回路，由第二诊断单元的提取的数字采样电平判断主正接触器的实际状态。
在本实施例中，所述主正接触器的实际状态，其判断依据为：
当主正接触器的实际状态为闭合时，第二诊断单元提取电源正极电流，电源正极电流经过第二光耦中的发光二极管，并回到电源负极，形成闭合回路；
第二光耦中的发光二极管发光，第二光耦导通；
在第二光耦的集电极进行数字采样获得低电平；
当主正接触器的实际状态为断开时，第二诊断单元不形成闭合回路；
第二光耦中的发光二极管没有电流，第二光耦不导通；
在第二光耦的集电极进行数字采样获得高电平。
步骤S400，比对所述实际状态与动作命令，获得主正接触器工作状态和主负接触器工作状态。
在本实施例中，所述比对所述实际状态与动作命令，获得主正接触器工作状态和主负接触器工作状态，具体包括：
当主正接触器和主负接触器的动作命令与实际状态一致时，主正接触器与主负接触器工作状态为正常；
当主正接触器或主负接触器的动作命令与实际状态不一致时，主正接触器或主负接触器的工作状态为对应动作命令的工作状态异常。
更具体的，若动作命令要求主负接触器闭合，而在第一光耦的集电极进行数字采样获得高电平，则主负接触器故障，不能正常闭合；若动作命令要求主负接触器断开，而在第一光耦的集电极进行数字采样获得低电平，则主负接触器故障，不能正常断开；
若动作命令要求主正接触器闭合，而在第二光耦的集电极进行数字采样获得高电平，则主正接触器故障，不能正常闭合；若动作命令要求主正接触器断开，而在第二光耦的集电极进行数字采样获得低电平，则主正接触器故障，不能正常断开。
上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。
本发明的第三实施例，提出一种动力电池包接触器工作状态的诊断系统，通过上述的动力电池包接触器工作状态的诊断电路实施，所述系统包括：
供电模块，配置为动力电池包作为电源通过主正接触器和主负接触器向用电设备供电；
动作命令控制模块，配置为主正接触器和主负接触器根据动作命令闭合和断开；
实际状态获取模块，配置为通过第一诊断单元提取的数字采样电压与第二诊断单元提取的数字采样电平判断主正接触器和主负接触器的实际状态；
状态比对模块，配置为比对所述实际状态与动作命令，获得主正接触器工作状态和主负接触器工作状态。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，上述实施例提供的动力电池包接触器工作状态的诊断系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种动力电池包接触器工作状态的诊断电路，其特征在于，所述诊断电路设置于供电电路的电源与用电设备之间；电源正极通过主正接触器与用电设备连接，电源负极通过主负接触器与用电设备连接；
所述诊断电路包括：第一诊断单元和第二诊断单元；
分别将主正接触器和主负接触器与电源相连的一端记为主正接触器前端和主负接触器前端；分别将主正接触器和主负接触器与用电设备相连的一端记为主正接触器后端和主负接触器后端；
第一诊断单元的第一端连接所述主正接触器前端，第一诊断单元的第二端连接所述主负接触器的后端；
第二诊断单元的第一端连接所述主正接触器的后端，第二诊断单元的第二端连接所述主负接触器的前端；所述第一诊断单元用于诊断主负接触器能否正常运行；
所述第二诊断单元用于诊断主正接触器能否正常运行；
所述第一诊断单元和第二诊断单元基于光耦构建。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池包接触器工作状态的诊断电路，其特征在于，所述第一诊断单元，包括第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第一低压电源和第一光耦；
第一诊断单元的第一端和第二端之间，为第一限流电阻R1和第一光耦中的发光二极管；其中，第一光耦中的发光二极管的阳极连接所述第一限流电阻R1，第一光耦中的发光二极管的阴极连接第一诊断单元的第二端；
第一光耦的集电极连接第二限流电阻R2的第一端，第二限流电阻R2的第二端连接第一低压电源；
第一光耦的发射极连接低压地。
3.根据权利要求1所述的一种动力电池包接触器工作状态的诊断电路，其特征在于，所述第二诊断单元，包括第三限流电阻R3、第四限流电阻R4、第二低压电源和第二光耦；
第二诊断单元的第一端和第二端之间，为第三限流电阻R3和第二光耦中的发光二极管；其中，第二光耦中的发光二极管的阳极连接所述第三限流电阻R3，第二光耦中的发光二极管的阴极连接第二诊断单元的第二端；
第二光耦的集电极连接第四限流电阻R4的第一端，第四限流电阻R4的第二端连接第二低压电源；
第二光耦的发射极连接低压地。
4.一种动力电池包接触器工作状态的诊断方法，其特征在于，通过如权利要求1-3任一项所述的动力电池包接触器工作状态的诊断电路实施，所述方法包括：
动力电池包作为电源通过主正接触器和主负接触器向用电设备供电；
主正接触器和主负接触器根据动作命令闭合和断开；
通过第一诊断单元提取的数字采样电压与第二诊断单元提取的数字采样电平判断主正接触器和主负接触器的实际状态；
比对所述实际状态与动作命令，获得主正接触器工作状态和主负接触器工作状态。
5.根据权利要求4所述的动力电池包接触器工作状态的诊断方法，其特征在于，所述实际状态，其获得方法为：
通过电源、第一诊断单元和主负接触器构成第一回路，由第一诊断单元提取的数字采样电平判断主负接触器的实际状态；
通过电源、主正接触器和第二诊断单元构成第二回路，由第二诊断单元的提取的数字采样电平判断主正接触器的实际状态。
6.根据权利要求5所述的动力电池包接触器工作状态的诊断方法，其特征在于，所述主负接触器的实际状态，其判断依据为：
当主负接触器的实际状态为闭合时，第一诊断单元提取电源正极电流，电源正极电流经过第一光耦中的发光二极管，并通过主负接触器回到电源负极，形成闭合回路；
第一光耦中的发光二极管发光，第一光耦导通；
在第一光耦的集电极进行数字采样获得低电平；
当主负接触器的实际状态为断开时，第一诊断单元不形成闭合回路；
第一光耦中的发光二极管中没有电流，第一光耦不导通；
在第一光耦的集电极进行数字采样获得高电平。
7.根据权利要求5所述的动力电池包接触器工作状态的诊断方法，其特征在于，所述主正接触器的实际状态，其判断依据为：
当主正接触器的实际状态为闭合时，第二诊断单元提取电源正极电流，电源正极电流经过第二光耦中的发光二极管，并回到电源负极，形成闭合回路；
第二光耦中的发光二极管发光，第二光耦导通；
在第二光耦的集电极进行数字采样获得低电平；
当主正接触器的实际状态为断开时，第二诊断单元不形成闭合回路；
第二光耦中的发光二极管没有电流，第二光耦不导通；
在第二光耦的集电极进行数字采样获得高电平。
8.根据权利要求4所述的动力电池包接触器工作状态的诊断方法，其特征在于，所述比对所述实际状态与动作命令，获得主正接触器工作状态和主负接触器工作状态，具体包括：
当主正接触器和主负接触器的动作命令与实际状态一致时，主正接触器与主负接触器工作状态为正常；
当主正接触器或主负接触器的动作命令与实际状态不一致时，主正接触器或主负接触器的工作状态为对应动作命令的工作状态异常。
9.一种动力电池包接触器工作状态的诊断系统，其特征在于，通过如权利要求1-3任一项所述的动力电池包接触器工作状态的诊断电路实施，所述系统包括：
供电模块，配置为动力电池包作为电源通过主正接触器和主负接触器向用电设备供电；
动作命令控制模块，配置为主正接触器和主负接触器根据动作命令闭合和断开；
实际状态获取模块，配置为通过第一诊断单元提取的数字采样电压与第二诊断单元提取的数字采样电平判断主正接触器和主负接触器的实际状态；
状态比对模块，配置为比对所述实际状态与动作命令，获得主正接触器工作状态和主负接触器工作状态。
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