CN117457440A - 继电器控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于控制包括闭侧线圈和开侧线圈的自锁继电器的继电器控制装置，该继电器控制装置包括：供电控制单元，其包括供电电阻和供电开关；继电器关闭控制单元，其包括继电器关闭开关；继电器打开控制单元，其包括继电器打开开关；电压检测单元，其被构造为输出电压信号；以及控制单元，其被配置为输出用于控制供电开关的接通/断开的供电信号、用于控制继电器关闭开关的接通/断开的继电器关闭信号、用于控制继电器打开开关的接通/断开的继电器打开信号、以及用于控制电压检测开关的接通/断开的检测信号，该控制单元被配置为基于供电信号、继电器关闭信号、继电器打开信号、检测信号和电压信号检测故障。

Description

继电器控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制自锁继电器的继电器控制装置。

背景技术

在装备有电池的车辆中，能够在不通电的情况下保持开/闭状态的自锁继电器被广泛用作切换从电池到负载侧的供电状态的继电器。

通常，自锁继电器具有开侧线圈和闭侧线圈，并且控制电流使得电流仅在打开和关闭之间切换时流过其中一个线圈。因此，在用于控制自锁继电器的继电器控制装置中，电源经由开关连接至各个线圈，并且当在打开和关闭之间切换时一个开关接通。结果，其中一个线圈通电，并且自锁继电器打开或关闭。

如果继电器控制装置中发生诸如开关短路之类的故障，它将干扰自锁继电器的打开或关闭控制。由此，如专利文献1所述，继电器控制装置需要执行故障诊断功能。具有故障诊断功能的继电器控制装置通常在与自锁继电器的正常操作不同的时刻进行自诊断，并且例如，其能够通过接通和断开开关并测量当时流过线圈的电流来检测故障。

现有技术

专利文献

专利文献1

日本专利申请公开No.2017-17642

发明内容

本发明待解决的问题

然而，当开关被接通和断开以进行故障诊断时，每次进行故障诊断时自锁继电器都会打开和关闭。除了由于打开和关闭操作导致的磨损之外，用于从电池向负载侧供电的电源自锁继电器也可能是噪声源，因为它在打开和关闭操作期间发出相当大的操作声音。因此，优选减少除了在正常操作期间之外的自锁继电器的打开和关闭操作。

因此，本发明的目的是提供一种继电器控制装置，其能够减少故障诊断期间自锁继电器的打开和关闭操作。

技术方案

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面的继电器控制装置是一种用于接收供电并控制包括闭侧线圈和开侧线圈的自锁继电器的继电器控制装置，该继电器控制装置包括：

供电控制单元，该供电控制单元包括供电电阻和供电开关，供电电阻和供电开关并联连接于第一电极与所述闭侧线圈的第一端和所述开侧线圈的第一端的连接点之间；

继电器关闭控制单元，该继电器关闭控制单元包括连接在第二电极和所述闭侧线圈的第二端之间的继电器关闭开关；

继电器打开控制单元，该继电器打开控制单元包括连接在第二电极和所述开侧线圈的第二端之间的继电器打开开关；

电压检测单元，该电压检测单元包括电压检测电阻和电压检测开关，电压检测电阻和电压检测开关串联连接于所述连接点和所述第二电极之间，所述电压检测单元被构造为基于所述连接点的电压输出电压信号；以及

控制单元，该控制单元被构造为输出用于控制所述供电开关的接通/断开的供电信号、用于控制所述继电器关闭开关的接通/断开继电器关闭信号、用于控制所述继电器打开开关的接通/断开的继电器打开信号、以及用于控制所述电压检测开关的接通/断开的检测信号，所述控制单元被构造为基于所述供电信号、所述继电器关闭信号、所述继电器打开信号、所述检测信号和所述电压信号检测故障。

在此情况下，针对所述供电信号、所述继电器关闭信号、所述继电器打开信号和所述检测信号的状态的每种组合确定正常电压范围，并且在判定所述电压信号超出所述正常电压范围的情况下，所述控制单元能够判定故障发生。

此外，所述供电电阻优选为具有在所述供电开关为断开状态时即使将所述继电器关闭开关或所述继电器打开开关切换为接通状态，也将电流限制为所述自锁继电器不操作的程度的值。

根据本发明的一个方面的继电器控制装置能够减少故障诊断期间自锁继电器的打开和关闭操作。

附图说明

图1是示出根据本实施例的继电器控制装置的框图。

图2是示出每次操作的控制信号和正常电压范围之间的对应关系的示图。

图3是示出继电器控制装置的正常操作的流程图。

图4是示出继电器控制装置的诊断模式操作的流程图。

图5是示出继电器控制装置的诊断模式操作的流程图。

参考标记列表

100 继电器控制装置

110 供电控制单元

111 供电开关

112 供电电阻

120 继电器关闭控制单元

121 继电器关闭开关

130 继电器打开控制单元

131 继电器打开开关

140 电压检测单元

141 电压检测电阻

142 电压检测开关

150 控制单元

200 自锁继电器

201闭侧线圈

202 开侧线圈

301 电源

具体实施方式

将参照附图详细描述本发明的实施例。图1是示出根据本发明的实施例的继电器控制装置100的框图。继电器控制装置100是从外部接收电力并控制自锁继电器200的打开和关闭操作的装置。电源线由电源301和地G形成。

此处，自锁继电器200具有在关闭操作期间通电的闭侧线圈201和在打开操作期间通电的开侧线圈202。闭侧线圈201的电源301侧的第一端和开侧线圈202的电源301侧的第一端在连接点A处连接。闭侧线圈201的地G侧的第二端和开侧线圈202的地G侧的第二端是独立的。在该图中，省略了设置在自锁继电器200中的线圈以外的机构，诸如可动触点和固定触点。在本示例中，第一电极，即继电器控制装置100接收电力的电极，是电源301，并且第二电极是地G。然而，第一电极可以是正极，并且第二电极可以是负极。

如图所示，继电器控制装置100包括供电控制单元110、继电器关闭控制单元120、继电器打开控制单元130、电压检测单元140和控制单元150。

供电控制单元110设置在连接点A与电源301之间，并且包括并联连接的供电开关111和供电电阻112。供电开关111能够由例如pMOSFET构成，并且基于来自控制单元150的供电信号而接通和断开。当供电开关111处于接通状态时，连接点A和电源301通过供电开关111与供电电阻112的并联电路连接。在此情况下，供电电阻112的影响非常小。当供电开关111处于断开状态时，供电电阻112能够产生故障检测所需的电压。

继电器关闭控制单元120设置在闭侧线圈201的第二端与地G之间，并且具有用于切换它们之间的连接状态的继电器关闭开关121。继电器关闭开关121能够由例如nMOSFET构成，并且基于来自控制单元150的继电器关闭信号接通和断开。

继电器打开控制单元130设置在开侧线圈202的第二端与地G之间，并且具有用于切换它们之间的连接状态的继电器打开开关131。继电器打开开关131能够由例如nMOSFET构成，并且基于来自控制单元150的继电器打开信号而接通和断开。

电压检测单元140检测连接点A的电压，并将该电压作为电压信号输出至控制单元150。电压检测单元140包括在连接点A与地之间串联连接的电压检测电阻141和电压检测开关142。电压检测开关142能够由例如nMOSFET构成，并且基于来自控制单元150的检测信号而接通和断开。

在电压检测开关142接通的情况下，连接点A经由电压检测电阻141接地，并且将在电压检测电阻141处产生的电压作为电压信号输出。由于在电压检测开关142断开时不形成该路径，因此能够减少电压检测电阻141的电力消耗。

可以将通过对连接点A的电压进行分压而获得的值作为电压信号输出。此外，可以设置测量连接点A的电压的电压传感器，并且可以将基于测量结果的值作为电压信号输出。

控制单元150能够由例如微型计算机构成，并且控制供电控制单元110、继电器关闭控制单元120、继电器打开控制单元130和电压检测单元140的操作。控制的内容包括供电控制单元110的供电开关111、继电器关闭控制单元120的继电器关闭开关121、继电器打开控制单元130的继电器打开开关131和电压检测单元140的电压检测开关142的接通/断开控制。

当继电器关闭开关121或继电器打开开关131被接通而供电开关111处于断开状态时，电流从电源301经过供电电阻112流到地G。供电电阻112具有将电流限制到在这种情况下自锁继电器200不操作的程度的大值。

继电器控制装置100具有用于进行自我诊断的诊断模式，并且根据控制单元150的控制转换至诊断模式。诊断模式是这样的模式：用于通过自诊断来检测供电控制单元110、继电器关闭控制单元120、继电器打开控制单元130和电压检测单元140的故障，并且进行与自锁继电器200的正常打开和关闭操作不同的操作。

在诊断模式中，根据预定流程控制供电控制单元110、继电器关闭控制单元120、继电器打开控制单元130和电压检测单元140的操作。具体地，通过依次切换控制信号(供电信号、继电器关闭信号、继电器打开信号和检测信号)的状态来进行每个功能单元的故障诊断，所述控制信号将设置在供电控制单元110、继电器关闭控制单元120、继电器打开控制单元130和电压检测单元140中的各个开关驱动为接通或断开状态。

在控制单元150中，如图2所示，电压信号的正常范围是根据各个功能单元的控制信号的组合而预先确定的。在从电压检测单元140输入的电压信号处于与接通/断开控制信号的组合相对应的正常电压范围之外的情况下，控制单元150判定继电器控制装置100中发生了故障。

在本实施例中，电压范围被分类为三种电平，即，高电平、中电平和低电平。高电平是与电源301的电压大致对应的范围，低电平是与地G的电压大致对应的范围，并且中电平是其间的范围。这些电压范围是根据电源301的电压、供电电阻112和电压检测电阻141的值等预先确定的。应当理解，电压信号能够通过分压等适当地电平偏移，并且电压范围也能够根据电平偏移的电压信号来确定。

接着，将说明如上所述配置的继电器控制装置100的操作。首先，将参考图3的流程图描述继电器控制装置100的正常操作，即诊断模式以外的操作。该操作是根据控制单元150的控制来进行的。

在自锁继电器200不操作的正常操作期间的待机状态下，控制单元150将供电控制单元110、继电器关闭控制单元120、继电器打开控制单元130和电压检测单元140全部控制为断开状态(S101)。由此，供电开关111、继电器关闭开关121、继电器打开开关131和电压检测开关142全部处于断开状态。

在正常操作期间满足向稍后说明的诊断模式的转换条件的情况下(S102：是)，进行诊断模式操作(S103)。诊断模式操作将在后面详细说明。当不满足诊断模式转换条件时(S102：否)，正常操作继续。

在自锁继电器200被操作为关闭的情况下(S104：是)，供电控制单元110、继电器关闭控制单元120和电压检测单元140全部被控制为接通状态(S105)。因此，闭侧线圈201通电，并且自锁继电器200被操作以关闭。

在经过了考虑到关闭操作时间的预定时间段之后，将供电控制单元110、继电器关闭控制单元120和电压检测单元140全部控制为断开状态(S106)。即使在断开控制之后，自锁继电器200也保持关闭状态。

在自锁继电器200被操作为接通的情况下(S107：是)，供电控制单元110、继电器打开控制单元130和电压检测单元140全部被控制为接通状态(S108)。因此，开侧线圈202通电，并且自锁继电器200被操作以接通。

在经过了考虑到打开操作时间的预定时间段之后，将供电控制单元110、继电器打开控制单元130和电压检测单元140全部控制为断开状态(S109)。即使在断开控制之后，自锁继电器200也保持打开状态。然后，返回至(S101)，根据需要重复关闭操作和打开操作。

在正常操作中，正常电压范围对于两种操作都处于高电平。在正常操作中检测到除高电平之外的电压的情况下，控制单元150能够判定继电器控制装置100中发生了故障。

由此，控制单元150仅在继电器控制装置100的正常操作期间的自锁继电器200的打开和关闭操作期间接通供电控制单元110和电压检测单元140。这能够减少在不进行打开和关闭操作期间的电力消耗。

接着，将参考图4和图5的流程图来说明继电器控制装置100在诊断模式下的操作。该操作是根据控制单元150的控制来进行的。例如，当继电器控制装置100启动时，继电器控制装置100能够转换至诊断模式，继电器控制装置100能够响应于来自另一个装置的请求而转换至诊断模式，或者继电器控制装置100能够在从前一次诊断起经过预定时间段之后转换至诊断模式。

在诊断模式下，作为初始状态，控制单元150将电压检测单元140、供电控制单元110、继电器关闭控制单元120和继电器打开控制单元130全部关闭(图4：S201)。

在任何功能单元中没有发生故障的情况下，没有电流从电源301流到地G，并且电压检测单元140通过供电控制单元110的供电电阻112检测到与电源301的电压大致相等的电压。因此，正常电压范围为高电平(图2：A)。

在电压信号超出该正常电压范围的情况下(S202：是)，即，电压信号处于高电平以外的电平的情况下，控制单元150判定继电器控制装置100中发生了故障(S203)。故障位置可能是例如继电器关闭控制单元120的继电器关闭开关121、继电器打开控制单元130的继电器打开开关131或电压检测单元140的电压检测开关142的短路故障。

当电压信号不在该正常电压范围之外时(S202：否)，即，当电压信号处于高电平时，电压检测单元140被控制为接通状态(S204)。

在任何功能单元中都没有发生故障的情况下，电流从电源301经过供电控制单元110的供电电阻112和电压检测单元140的电压检测电阻141流到地，并且电压检测单元140检测通过根据供电电阻112和电压检测电阻141对电源301的电压进行分压而获得的电压。由此，正常电压范围处于中电平(图2：B)。

在电压信号超出该正常电压范围的情况下(S205：是)，即，在电压信号处于中电平以外的电平的情况下，控制单元150判定继电器控制装置100中发生了故障(S206)。例如，当电压信号处于高电平时，故障位置可能是供电控制单元110的供电开关111中的短路故障或电压检测单元140的电压检测开关142中的开路故障，并且当电压信号位于低电平时，故障位置可能是继电器关闭控制单元120的继电器关闭开关121或继电器打开控制单元130的继电器打开开关131中的短路故障。此后，控制单元150将电压检测单元140控制为断开状态(S207)，并终止诊断模式。

当电压信号不在该正常电压范围之外时(S205：否)，即，当电压信号处于中电平时，供电控制单元110被控制为接通状态(S208)。

在任何功能单元中都没有发生故障的情况下，电流从电源301经过供电控制单元110的供电开关111和电压检测单元140的电压检测电阻141流到地，并且电压检测单元140检测到与电源301的电压大致相等的电压。由此，正常电压范围处于高电平(图2：C)。

在电压信号超出该正常电压范围的情况下(S209：是)，即，在电压信号处于高电平以外的电平的情况下，控制单元150判定继电器控制装置100中发生了故障(S210)。故障位置可能是例如供电控制单元110的供电开关111或电压检测单元140的电压检测开关142中的开路故障。此后，控制单元150将供电控制单元110控制为断开状态(S211)，将电压检测单元140控制为断开状态(S207)，并终止诊断模式。

在诊断模式操作期间的处理中，控制单元150将供电控制单元110控制为接通状态(S208)，但是继电器关闭控制单元120和继电器打开控制单元130两者都被保持为被控制在断开状态，并且因此，只要继电器控制装置100处于正常状态，自锁继电器200将不进行打开和关闭操作。

当电压信号不在该正常电压范围之外时(S209：否)，即当电压信号处于高电平时，供电控制单元110被控制为断开状态(图5：S212)。然后，继电器关闭控制单元120被控制为接通状态(S213)。

在任何功能单元中都没有发生故障的情况下，电流从电源301经过供电控制单元110的供电电阻112、闭侧线圈201和继电器关闭控制单元120的继电器关闭开关121流到地，并且电压检测单元140检测到与地G的电压大致相等的电压。由此，正常电压范围处于低电平(图2：D)。

在电压信号超出该正常电压范围的情况下(S214：是)，即，在电压信号处于低电平以外的电平的情况下，控制单元150判定继电器控制装置100中发生了故障(S215)。故障位置可能是例如继电器关闭控制单元120的继电器关闭开关121中的开路故障。另外，存在闭侧线圈201中断线等的可能性。因此，也可以在故障判定中判定闭侧线圈201中的断线。此后，控制单元150将继电器关闭控制单元120控制为断开状态(S216)，并且将电压检测单元140控制为断开状态(S207)，并终止诊断模式。

在诊断模式操作期间的处理(S213)中，控制单元150将继电器关闭控制单元120控制为接通状态，但将供电控制单元110控制为断开状态，并且因此，只要继电器控制装置100处于正常状态，则供电电阻112不允许足以使自锁继电器200操作的电流流过闭侧线圈201，使得自锁继电器100不会进行关闭操作。

当电压信号不在该正常电压范围之外时(S214：否)，即，当电压信号处于低电平时，继电器关闭控制单元120被控制为断开状态(S217)。然后，继电器打开控制单元130被控制为接通状态(S218)。应当注意，利用继电器关闭控制单元120的接通控制(S213)进行的诊断和利用继电器打开控制单元130的接通控制(S218)进行的诊断的顺序可以颠倒。

在任何功能单元中都没有发生故障的情况下，电流从电源301经过供电控制单元110的供电电阻112、开侧线圈202和继电器打开控制单元130的继电器打开开关131流到地，并且电压检测单元140检测到与地的电压大致相等的电压。由此，正常电压范围处于低电平(图2：E)。

在电压信号超出该正常电压范围的情况下(S219：是)，即，在电压信号处于低电平以外的电平的情况下，控制单元150判定继电器控制装置100中发生了故障(S220)。故障位置可能是例如继电器打开控制单元130的继电器打开开关131中的开路故障。另外，存在开侧线圈202中断线等的可能性。因此，也可以在故障判定中判定开侧线圈202中的断线。此后，控制单元150将继电器打开控制单元130控制为断开状态(S221)，将电压检测单元140控制为断开状态(S207)，并终止诊断模式。

在诊断模式操作期间的处理(S218)中，控制单元150将继电器打开控制单元130控制为接通状态，但将供电控制单元110控制为断开状态，并且因此，只要继电器控制装置100处于正常状态，则供电电阻112不允许足以使自锁继电器200操作的电流流过开侧线圈202，使得自锁继电器100不会进行打开操作。

当电压信号不在该正常电压范围之外时(S219：否)，即，当电压信号处于低电平时，继电器控制装置100中未发生故障，并且判定供电控制单元110、继电器关闭控制单元120、继电器打开控制单元130和电压检测单元140全部正常(S222)。

此后，控制单元150将继电器打开闭控制单元130控制为断开状态(S223)，将电压检测单元140控制为断开状态(S224)，并终止诊断模式。在诊断模式终止之后，控制单元150转换至正常操作。

如上所述，当根据本实施例的继电器控制装置100具有这样的配置时，即当通过将继电器关闭控制单元120和继电器打开控制单元130驱动至接通状态来进行诊断时，供电控制单元110能够被控制为断开状态，并且因此，能够减少自锁继电器200的打开和关闭操作。

图4和图5所示的故障诊断流程仅为示例，并且故障诊断可根据其他流程而进行。此外，虽然电压检测单元140已经被描述为独立于控制单元150的功能单元，但是电压检测单元140可以被包括在控制单元150中。

Claims (5)

1.一种继电器控制装置，该继电器控制装置用于接收电力的供给并控制包括闭侧线圈和开侧线圈的自锁继电器，所述继电器控制装置包括：

供电控制单元，该供电控制单元包括供电电阻和供电开关，该供电电阻和该供电开关并联连接于第一电极与所述闭侧线圈的第一端和所述开侧线圈的第一端的连接点之间；

继电器关闭控制单元，该继电器关闭控制单元包括连接在第二电极与所述闭侧线圈的第二端之间的继电器关闭开关；

继电器打开控制单元，该继电器打开控制单元包括连接在所述第二电极与所述开侧线圈的第二端之间的继电器打开开关；

电压检测单元，该电压检测单元包括电压检测电阻和电压检测开关，该电压检测电阻和该电压检测开关串联连接于所述连接点与所述第二电极之间，所述电压检测单元被配置为基于所述连接点的电压输出电压信号；以及

控制单元，该控制单元被配置为输出用于控制所述供电开关的接通/断开的供电信号、用于控制所述继电器关闭开关的接通/断开的继电器关闭信号、用于控制所述继电器打开开关的接通/断开的继电器打开信号以及用于控制所述电压检测开关的接通/断开的检测信号，所述控制单元被配置为基于所述供电信号、所述继电器关闭信号、所述继电器打开信号、所述检测信号和所述电压信号检测故障。

2.根据权利要求1所述的继电器控制装置，其中，针对所述供电信号、所述继电器关闭信号、所述继电器打开信号和所述检测信号的状态的每种组合确定正常电压范围，并且在判定所述电压信号超出所述正常电压范围的情况下，所述控制单元判定故障发生。

3.根据权利要求1所述的继电器控制装置，其中，所述供电电阻具有在所述供电开关为断开状态时即使将所述继电器关闭开关或所述继电器打开开关切换为接通状态，也将电流限制为所述自锁继电器不操作的程度的值。

4.根据权利要求1所述的继电器控制装置，其中，所述控制单元具有诊断模式，并且所述控制单元被配置为，在所述诊断模式下所述继电器关闭信号被改变为接通状态或者所述继电器打开信号被改变为接通状态的情况下，将所述供电信号改变为断开状态。

5.根据权利要求4所述的继电器控制装置，其中，所述控制单元被配置为，在所述诊断模式以外的模式下所述继电器关闭信号被改变为接通状态或者所述继电器打开信号被改变为接通状态的情况下，将所述供电信号改变为接通状态。