CN116780893A - 电子控制装置和节能系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电子控制装置和节能系统，该电子控制装置包括：ECU电源电路；ECU节能电路，ECU节能电路包括第一控制器和驱动芯片，驱动芯片包括MOS管，第一控制器具有第一端和第二端，MOS管具有漏极、源极和栅极，ECU电源电路的正极用于与线圈的第一端电连接，MOS管的漏极用于与线圈的第二端电连接，MOS的源极与ECU电源电路的负极电连接，第一控制器的第一端与MOS管的栅极电连接，第一控制器用于调整第一控制器的第一端输出的脉宽调制信号的占空比。该电子控制装置从而解决了现有技术中节能电路设置在空间狭小的接触器内部会加速衰减节能电路的使用寿命的问题。

Description

电子控制装置和节能系统

技术领域

本申请涉及接触器技术领域，具体而言，涉及一种电子控制装置和节能系统。

背景技术

目前接触器的节能电路的缺点如下：

1.节能电路集成在接触器内部，由于接触器内部空间狭小，且节能电路中的芯片处于PWM耗能状态，节能电路在较高温度下的热应力非常大，会加速衰减节能电路的使用寿命；

2.节能电路集成在接触器内部，由于结构尺寸限制，电路原理图精简，仅具有基本功能，无诊断电路，无法诊断线圈的故障状态(如线圈对地短路和线圈对电源短路等)；

3.目前市场上大部分节能板的电压输入范围在12V～32V，而在某些应用场景中如充电桩、新能源汽车及家庭储能中所使用的接触器，则需要更宽的电压输入范围。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种电子控制装置和节能系统，以至少解决现有技术中节能电路设置在空间狭小的接触器内部会加速衰减节能电路的使用寿命的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种电子控制装置，接触器包括线圈，所述线圈具有第一端和第二端，所述电子控制装置包括：ECU电源电路；ECU节能电路，所述ECU节能电路包括第一控制器和驱动芯片，所述驱动芯片包括MOS管，所述第一控制器具有第一端和第二端，所述MOS管具有漏极、源极和栅极，所述ECU电源电路的正极用于与所述线圈的第一端电连接，所述MOS管的漏极用于与所述线圈的第二端电连接，所述MOS管的源极与所述ECU电源电路的负极电连接，所述第一控制器的第一端与所述MOS管的栅极电连接，所述第一控制器用于调整所述第一控制器的第一端输出的脉宽调制信号的占空比。

可选的，所述第一控制器用于调整所述第一控制器的第一端输出的脉宽调制信号的占空比包括：在所述接触器启动的初始时刻，将所述脉宽调制信号的占空比调整为第一占空比；获取启动时间，所述启动时间为所述第一控制器的第一端输出所述脉宽调制信号的时间；

在所述启动时间等于预设时间的情况下，将所述脉宽调制信号的占空比调整为第二占空比，所述第二占空比小于所述第二占空比。

可选的，所述ECU电源电路具有第一端，所述第一控制器具有第三端，所述ECU节能电路包括：系统基础芯片，所述系统基础芯片具有第一端和第二端，所述系统基础芯片的第一端和所述ECU电源电路的第一端电连接，所述系统基础芯片的第二端与所述第一控制器的第三端电连接，所述系统基础芯片用于采集所述ECU电源电路的输出电压值。

可选的，所述第一控制器用于：获取所述输出电压值；根据所述输出电压值和第一映射关系，确定所述第一占空比，所述第一映射关系为所述输出电压值和所述第一占空比之间的映射关系。

可选的，所述第一控制器具有第四端，所述电子控制装置还包括：电压采样电路，所述电压采样电路用于采集所述线圈的压降，所述电压采样电路具有第一电阻和第二电阻，所述第一电阻具有第一端和第二端，所述第二电阻具有第一端和第二端，所述第一电阻的第一端用于与所述线圈的第二端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，且与所述第一控制器的第四端电连接，所述第二电阻的第二端与所述ECU电源电路的负极电连接。

可选的，所述第一控制器用于：获取采样电压值，所述采样电压值为所述第一控制器的第三端采集到的电压；根据所述采样电压值和第二映射关系，确定所述第二占空比，所述第二映射关系为所述采样电压值和所述第二占空比之间的映射关系。

可选的，所述第一控制器用于：在所述第一控制器的第一端输出所述脉宽调制信号的情况下，获取采样电压值，所述采样电压值为所述第一控制器的第三端采集到的电压；在所述采样电压值等于第一预设电压值的情况下，确定所述线圈发生对ECU电源电路短路，在所述采样电压值等于第二预设电压值的情况下，确定所述线圈发生对地短路。

可选的，所述ECU节能电路包括：二极管，所述二极管具有正极和负极，所述二极管的负极与所述ECU电源电路的正极电连接，所述二极管的正极与所述ECU电源电路的负极电连接。

可选的，所述驱动芯片包括：数模转换器，所述数模转换器的输入端与所述第一控制器的第一端电连接，所述数模转换器的输出端与所述MOS管的栅极电连接。

根据本申请的另一个方面，提供了一种节能系统，所述节能系统包括：任意一种所述的电子控制装置；接触器，所述接触器包括线圈。

应用本申请的技术方案，上述电子控制装置为ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，将节能电路集成到电子控制单元中，使得节能电路的散热空间更大，从而使得节能电路在较高温度下的热应力大大降低，延长节能电路的使用寿命，从而解决了现有技术中节能电路设置在空间狭小的接触器内部会加速衰减节能电路的使用寿命的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例提供的一种电子控制装置的结构框图；

图2示出了根据本申请的实施例提供的一种第一控制器的控制方法的流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、ECU电源电路；20、节能电路；21、第一控制器；22、驱动芯片；23、MOS管；24、数模转换器；25、系统基础芯片；26、电压采样电路；27、第一电阻；28、第二电阻；29、二极管；30、接触器；31、线圈。

具体实施方式

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。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中节能电路设置在空间狭小的接触器内部会加速衰减节能电路的使用寿命，为解决现有技术中节能电路设置在空间狭小的接触器内部会加速衰减节能电路的使用寿命的问题，本申请的实施例提供了一种电子控制装置和节能系统。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本实施例中提供了一种电子控制装置。

图1是根据本申请实施例的电子控制装置的结构框图。如图1所示，接触器30包括线圈31，上述线圈31具有第一端和第二端，该电子控制装置包括：

ECU电源电路10；

具体地，ECU电源电路用于给接触器的线圈供电。

ECU节能电路20，上述ECU节能电路20包括第一控制器21和驱动芯片22，上述驱动芯片22包括MOS管23，上述第一控制器21具有第一端和第二端，上述MOS管23具有漏极、源极和栅极，上述ECU电源电路10的正极用于与上述线圈31的第一端电连接，上述MOS管23的漏极用于与上述线圈31的第二端电连接，上述MOS管23的源极与上述ECU电源电路10的负极电连接，上述第一控制器21的第一端与上述MOS管23的栅极电连接，上述第一控制器21用于调整上述第一控制器21的第一端输出的脉宽调制信号的占空比。

具体地，上述电子控制装置为ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，上述驱动芯片的型号为VNS7NV04，将节能电路集成到电子控制单元中，使得节能电路的散热空间更大，从而使得节能电路在较高温度下的热应力大大降低，延长节能电路的使用寿命，从而解决了现有技术中节能电路设置在空间狭小的接触器内部会加速衰减节能电路的使用寿命的问题。

为了降低接触器线圈的供电功耗，在一种可选的方案中，上述第一控制器用于调整上述第一控制器的第一端输出的脉宽调制信号的占空比包括：

在上述接触器启动的初始时刻，将上述脉宽调制信号的占空比调整为第一占空比；

获取启动时间，上述启动时间为上述第一控制器的第一端输出上述脉宽调制信号的时间；

在上述启动时间等于预设时间的情况下，将上述脉宽调制信号的占空比调整为第二占空比，上述第二占空比小于上述第二占空比。

本实施例中，接触器启动阶段，需要满足接触器最小启动电流的要求，因此，需要第一控制器输出大占空比的脉宽调制信号，使得线圈中的电流满足接触器最小启动电流的要求，直至启动时间等于预设时间(1例如，100ms)，进入保持阶段，此时，满足接触器厂家所要求的保持电流要求即可保证接触器正常工作，保持电流小于最小启动电流，因此，输出小占空比的脉宽调制信号，使得线圈的电流达到接触器厂家所要求的保持电流，即仅在接触器启动阶段输出大占空比的脉宽调制信号，在接触器保持阶段输出小占空比的脉宽调制信号，以降低接触器供电功耗。

为了实时监控ECU电源的输出电压值，在一种可选的方案中，如图1所示，上述ECU电源电路10具有第一端，上述第一控制器21具有第三端，上述ECU节能电路20包括：

系统基础芯片25，上述系统基础芯片25具有第一端和第二端，上述系统基础芯片25的第一端和上述ECU电源电路10的第一端电连接，上述系统基础芯片25的第二端与上述第一控制器21的第三端电连接，上述系统基础芯片25用于采集上述ECU电源电路10的输出电压值。

本实施例中，上述系统基础芯片为(System Basis Chip，SBC)，本申请通过SBC实时采集ECU电源电路的输出电压值，以实时监控ECU电源的输出电压值。

为了提高接触器线圈的输入电压范围，上述第一控制器用于：

获取上述输出电压值；

根据上述输出电压值和第一映射关系，确定上述第一占空比，上述第一映射关系为上述输出电压值和上述第一占空比之间的映射关系。

本实施例中，接触器启动初始时刻，第一控制器通过系统基础芯片获取ECU电源电路的输出电压值，即确定接触器线圈的输入电压，根据获取到的输出电压值和第一映射关系确定第一占空比，当ECU电源电路输出该输出电压值，且第一控制器输出该输出电压值对应的第一占空比的脉宽调制信号的情况下，接触器的线圈中的电流满足接触器线圈的最小启动电流的要求，即根据接触器线圈的输入电压，调整第一占空比，保证接触器线圈在不同输入电压范围内均能够正常启动，从而提高了接触器线圈的输入电压范围。

具体地，在一种可选的方案中，一个输出电压值范围的输出电压值对应同一个一个第一占空比，例如，在接触器的线圈的输入电压范围为9V～12V时，由于接触器的线圈的输入电压偏低，为满足接触器最小启动电流的要求，在接触器启动阶段，第一控制器需要输出脉宽调制信号PWM1，在接触器的线圈的输入电压范围为12V～24V时，由于接触器的线圈的输入电压适中，为满足接触器最小启动电流的要求，在接触器启动阶段，第一控制器需要输出脉宽调制信号PWM2，在接触器的线圈的输入电压范围为12V～36V时，由于接触器的线圈的输入电压偏高，为满足接触器最小启动电流的要求，在接触器启动阶段，第一控制器需要输出脉宽调制信号PWM3，PWM1的占空比大于PWM2的占空比，PWM2的占空比大于PWM3的占空比。

为了实时监控接触器线圈的电流，在一种可选的方案中，如图1所示，上述第一控制器具有第四端，上述电子控制装置还包括：

电压采样电路26，上述电压采样电路26用于采集上述线圈31的压降，上述电压采样电路26具有第一电阻27和第二电阻28，上述第一电阻27具有第一端和第二端，上述第二电阻28具有第一端和第二端，上述第一电阻27的第一端用于与上述线圈31的第二端电连接，上述第一电阻27的第二端与上述第二电阻28的第一端电连接，且与上述第一控制器21的第四端电连接，上述第二电阻28的第二端与上述ECU电源电路10的负极电连接。

本实施例中，电压采集电路可以确定线圈的压降，由于线圈的阻值是确定的，通过该压降可以实时监控线圈中的电流。

为了提高接触器线圈的输入电压范围同时保证最低的线圈的供电功耗，在一种可选的方案中，上述第一控制器用于：

获取采样电压值，上述采样电压值为上述第一控制器的第三端采集到的电压；

根据上述采样电压值和第二映射关系，确定上述第二占空比，上述第二映射关系为上述采样电压值和上述第二占空比之间的映射关系。

本实施例中，每一个输出电压值对应一个第二占空比，进入保持阶段，控制输出该采样电压值对应的第二占空比的脉宽调制信号，第一控制器输出该采样电压值对应的第二占空比的脉宽调制信号的情况下，接触器的线圈中的电流达到满足接触器厂家所要求的保持电流要求，第二占空比小于第二占空比，即降低进入保持阶段的线圈的供电功耗，从而使得提高接触器线圈的输入电压范围同时保证最低的线圈的供电功耗。

为了确定接触器是否发生短路故障，在一种可选的方案中，上述第一控制器用于：

获取采样电压值，上述采样电压值为上述第一控制器的第三端采集到的电压；

在上述采样电压值等于第一预设电压值的情况下，确定上述线圈发生对ECU电源电路短路，在上述采样电压值等于第二预设电压值的情况下，确定上述线圈发生对地短路。

本实施例中，若线圈发生对ECU电源电路短路，线圈第二端电压为电源电路的输出电压值，此时，第一控制器第三端采集到的采样电压值相比线圈未发生对ECU电源电路短路时的采样电压值要大，第一预设电压值设为线圈未发生对ECU电源电路短路时的采样电压值，在采样电压值大于第一预设电压值的情况下，确定线圈发生对ECU电源电路短路，在采样电压值等于第二预设电压值(第二预设电压值为0)的情况下，确定线圈发生对地短路，从而确定接触器发生短路故障。

为了避免过温损坏接触器，在一种可选的方案中，上述驱动芯片包括：

温度传感器，上述温度传感器用于采集上述驱动芯片内部的温度；

第二控制器，上述第二控制器具有第一端和第二端，上述第二控制器的第一端与上述温度传感器通信连接，上述第二控制器的第二端与上述MOS管的栅极电连接，上述第二控制器在上述驱动芯片内部的温度位于预设温度范围内的情况下，控制上述第二控制器的第二端输出低电平信号。

本实施例中，上述预设温度范围一般设置为150℃～190℃，第二控制器在确定驱动芯片内部的温度在150℃～190℃的情况下，控制第二控制器的第二端输出低电平信号，以关断MOS管，避免过温损驱动芯片，进而避免过温损坏接触器。

为了提高接触器的可靠性，在一种可选方案中，上述ECU节能电路20包括：

二极管29，上述二极管29具有正极和负极，上述二极管29的负极与上述ECU电源电路10的正极电连接，上述二极管29的正极与上述ECU电源电路10的负极电连接。

本实施例中，在ECU电源电路两端反向并联二极管，以保证线圈两端的电压稳定，从而提高接触器的可靠性。

为了保证MOS管正常工作，在一种可选的方案中，上述驱动芯片包括：

数模转换器24，上述数模转换器24的输入端与上述第一控制器21的第一端电连接，上述数模转换器24的输出端与上述MOS管23的栅极电连接。

本实施例中，驱动芯片内部集成有数模转换器，数模转换器将来自第一控制器的脉宽调制信号转换为模拟信号，以控制MOS管开断。

通过本实施例，上述电子控制装置为ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，将节能电路集成到电子控制单元中，使得节能电路的散热空间更大，从而使得节能电路在较高温度下的热应力大大降低，延长节能电路的使用寿命，从而解决了现有技术中节能电路设置在空间狭小的接触器内部会加速衰减节能电路的使用寿命的问题。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例对本申请的导线机械强度的检测方法的实现过程进行详细说明。

本实施例涉及一种第一控制器的控制方法，如图2所示，第一控制器的控制方法包括如下步骤：

步骤S1：确定电压采集芯片检测到输出电压值AD；

步骤S2：在电压采集芯片检测到输出电压值AD的情况下，确定输出电压值AD是否满足输出电压值9≤输出电压值AD≤12，确定输出电压值AD是否满足12≤输出电压值AD≤24，确定输出电压值是否满足24≤输出电压值AD≤36；

步骤S3：在9≤输出电压值AD≤12的情况下，控制第一控制器的第一端输出PWM1，在12≤输出电压值AD≤24的情况下，控制第一控制器的第一端输出PWM2，在24≤输出电压值AD≤36的情况下，控制第一控制器的第一端输出PWM3，PWM1的占空比大于PWM2的占空比，PWM2的占空比大于PWM3的占空比；

步骤S4：获取启动时间；

步骤S5：在启动时间等于预设时间的情况下，获取采样电压值；

步骤S6：根据采样电压值和第二映射关系确定第二占空比；

步骤S7：控制第一控制器的第一端输出第二占空比的脉宽调制信号。

在本实施例中提供了一种节能系统，上述节能系统包括：

上述的电子控制装置；

接触器，上述接触器包括线圈。

通过上述实施例，上述电子控制装置为ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，将节能电路集成到电子控制单元中，使得节能电路的散热空间更大，从而使得节能电路在较高温度下的热应力大大降低，延长节能电路的使用寿命，从而解决了现有技术中节能电路设置在空间狭小的接触器内部会加速衰减节能电路的使用寿命的问题。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意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、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请的电子控制装置，包括：ECU电源电路；ECU节能电路，上述ECU节能电路包括第一控制器和驱动芯片，上述驱动芯片包括MOS管，上述第一控制器具有第一端和第二端，上述MOS管具有漏极、源极和栅极，上述ECU电源电路的正极用于与上述线圈的第一端电连接，上述MOS管的漏极用于与上述线圈的第二端电连接，上述MOS管的源极与上述ECU电源电路的负极电连接，上述第一控制器的第一端与上述MOS管的栅极电连接，上述第一控制器用于调整上述第一控制器的第一端输出的脉宽调制信号的占空比。上述电子控制装置为ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)，将节能电路集成到电子控制单元中，使得节能电路的散热空间更大，从而使得节能电路在较高温度下的热应力大大降低，延长节能电路的使用寿命，从而解决了现有技术中节能电路设置在空间狭小的接触器内部会加速衰减节能电路的使用寿命的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子控制装置，其特征在于，接触器包括线圈，所述线圈具有第一端和第二端，所述电子控制装置包括：

ECU电源电路；

ECU节能电路，所述ECU节能电路包括第一控制器和驱动芯片，所述驱动芯片包括MOS管，所述第一控制器具有第一端和第二端，所述MOS管具有漏极、源极和栅极，所述ECU电源电路的正极用于与所述线圈的第一端电连接，所述MOS管的漏极用于与所述线圈的第二端电连接，所述MOS管的源极与所述

ECU电源电路的负极电连接，所述第一控制器的第一端与所述MOS管的栅极电连接，所述第一控制器用于调整所述第一控制器的第一端输出的脉宽调制信号的占空比。

2.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，所述第一控制器用于调整所述第一控制器的第一端输出的脉宽调制信号的占空比包括：

在所述接触器启动的初始时刻，将所述脉宽调制信号的占空比调整为第一占空比；

获取启动时间，所述启动时间为所述第一控制器的第一端输出所述脉宽调制信号的时间；

在所述启动时间等于预设时间的情况下，将所述脉宽调制信号的占空比调整为第二占空比，所述第二占空比小于所述第二占空比。

3.根据权利要求2所述的电子控制装置，其特征在于，所述ECU电源电路具有第一端，所述第一控制器具有第三端，所述ECU节能电路包括：

系统基础芯片，所述系统基础芯片具有第一端和第二端，所述系统基础芯片的第一端和所述ECU电源电路的第一端电连接，所述系统基础芯片的第二端与所述第一控制器的第三端电连接，所述系统基础芯片用于采集所述ECU电源电路的输出电压值。

4.根据权利要求3所述的电子控制装置，其特征在于，所述第一控制器用于：

获取所述输出电压值；

根据所述输出电压值和第一映射关系，确定所述第一占空比，所述第一映射关系为所述输出电压值和所述第一占空比之间的映射关系。

5.根据权利要求2所述的电子控制装置，其特征在于，所述第一控制器具有第四端，所述电子控制装置还包括：

电压采样电路，所述电压采样电路用于采集所述线圈的压降，所述电压采样电路具有第一电阻和第二电阻，所述第一电阻具有第一端和第二端，所述第二电阻具有第一端和第二端，所述第一电阻的第一端用于与所述线圈的第二端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端电连接，且与所述第一控制器的第四端电连接，所述第二电阻的第二端与所述ECU电源电路的负极电连接。

6.根据权利要求5所述的电子控制装置，其特征在于，所述第一控制器用于：

获取采样电压值，所述采样电压值为所述第一控制器的第三端采集到的电压；

根据所述采样电压值和第二映射关系，确定所述第二占空比，所述第二映射关系为所述采样电压值和所述第二占空比之间的映射关系。

7.根据权利要求5所述的电子控制装置，其特征在于，所述第一控制器用于：

获取采样电压值，所述采样电压值为所述第一控制器的第三端采集到的电压；

在所述采样电压值等于第一预设电压值的情况下，确定所述线圈发生对ECU电源电路短路，在所述采样电压值等于第二预设电压值的情况下，确定所述线圈发生对地短路。

8.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，所述ECU节能电路包括：

二极管，所述二极管具有正极和负极，所述二极管的负极与所述ECU电源电路的正极电连接，所述二极管的正极与所述ECU电源电路的负极电连接。

9.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，所述驱动芯片包括：

数模转换器，所述数模转换器的输入端与所述第一控制器的第一端电连接，所述数模转换器的输出端与所述MOS管的栅极电连接。

10.一种节能系统，其特征在于，所述节能系统包括：

权利要求1至9中任意一项所述的电子控制装置；

接触器，所述接触器包括线圈。