CN204936858U - 一种电动汽车继电器安全控制电路 - Google Patents

一种电动汽车继电器安全控制电路 Download PDF

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周崇阳
李元
陈斌斌
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Abstract

本实用新型提出一种电动汽车继电器安全控制电路，包括依次连接的MCU模块、逻辑门控制模块、继电器控制驱动模块和高压继电器组；所述逻辑门控制模块包括相连的串行输入并行输出芯片和异或逻辑门阵列，所述串行输入并行输出芯片与所述MCU模块连接，所述异或逻辑门阵列与所述继电器控制驱动模块连接。本实用新型解决了传统高压继电器控制方法在系统上电和复位过程中开关状态不确定的问题，具有继电器状态确定，保证人员安全等优点，最大限度地保证了高压继电器组逻辑控制的正确性，提高系统的安全等级。

Description

一种电动汽车继电器安全控制电路
技术领域
本实用新型涉及电动汽车、油电混合动力汽车或储能电源系统技术领域，具体是一种电动汽车继电器安全控制电路。
背景技术
电动汽车高压供电部分由锂离子电池组、高压控制盒、电池管理系统、用电设备(如电机、空调、DC/DC)等组成。其中高压控制盒主要由预充继电器、总负继电器、总正继电器等高压控制器及保险丝、分流器等器件组成。高压继电器作为锂离子电池组和用电设备之间的桥梁，具有重要的安全意义。
当前，电动汽车高压继电器控制一般由MCU(微控制单元，MicrocontrollerUnit)通用输入输出端口(GPIO)与继电器控制驱动模块进行直接控制。在电动汽车启动的过程中，有相应的安全策略对高压继电器进行控制，保证电动汽车安全启动。但是，在电动汽车行驶过程中，MCU受到外部干扰或其他原因而产生复位现象，此时高压继电器状态无法确定，容易导致无法预知的故障，进而引发设备和人员安全事故。
实用新型内容
本实用新型提出一种电动汽车继电器安全控制电路，解决了现有技术中MCU受到外部干扰或其他原因而产生复位现象，导致无法预知的故障的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种电动汽车继电器安全控制电路，包括依次连接的MCU模块、逻辑门控制模块、继电器控制驱动模块和高压继电器组；
所述逻辑门控制模块包括相连的串行输入并行输出芯片和异或逻辑门阵列，所述串行输入并行输出芯片与所述MCU模块连接，所述异或逻辑门阵列与所述继电器控制驱动模块连接。
进一步地，所述串行输入并行输出芯片的型号为SN74HC595D。
进一步地，所述异或逻辑门阵列的型号为SN74HC86-Q1。
进一步地，
所述串行输入并行输出芯片的QA端与所述异或逻辑门阵列的1A端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QB端与所述异或逻辑门阵列的1B端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QC端与所述异或逻辑门阵列的2A端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QD端与所述异或逻辑门阵列的2B端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QE端与所述异或逻辑门阵列的3A端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QF端与所述异或逻辑门阵列的3B端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QG端与所述异或逻辑门阵列的4A端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QH端与所述异或逻辑门阵列的4B端连接；
所述QA端、QB端、QC端、QD端、QE端、QF端、QG端和QH端分别经第一下拉电阻接电源地。
进一步地，所述高压继电器组包括总负继电器、总正继电器和预充继电器。
进一步地，
所述异或逻辑门阵列的1Y端和2Y端与所述继电器控制驱动模块的总负控制输入端连接；
所述异或逻辑门阵列的3Y端与所述继电器控制驱动模块的总正控制输入端连接；
所述异或逻辑门阵列的4Y端与所述继电器控制驱动模块的预充控制输入端连接；
所述1Y端、2Y端、3Y端和4Y端分别经第二下拉电阻接电源地。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型解决了传统高压继电器控制方法在系统上电和复位过程中开关状态不确定的问题，具有继电器状态确定，保证人员安全等优点，最大限度地保证了高压继电器组逻辑控制的正确性，提高系统的安全等级。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一个实施例的电路原理图；
图2是图1中高压继电器组电路的放大图；
图3是图1中逻辑门控制模块电路的放大图；
图4是图1中MCU模块电路的放大图。
其中：
1、高压继电器组；2、继电器控制驱动模块；3、逻辑门控制模块；4、MCU模块；U2、串行输入并行输出芯片；U4、异或逻辑门阵列；K1、总负继电器；K2、总正继电器；K3、预充继电器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-图4所示，本实施例中的电动汽车继电器安全控制电路，包括依次连接的MCU模块4、逻辑门控制模块3、继电器控制驱动模块2和高压继电器组1。
逻辑门控制模块3包括相连的串行输入并行输出芯片U2和异或逻辑门阵列U4，串行输入并行输出芯片U2与MCU模块4连接，异或逻辑门阵列U4与继电器控制驱动模块2连接。
本实施例中，串行输入并行输出芯片U2的型号为SN74HC595D，异或逻辑门阵列U4的型号为SN74HC86-Q1，高压继电器组1包括总负继电器K1、总正继电器K2和预充继电器K3。
其中，串行输入并行输出芯片U2的QA端与异或逻辑门阵列U4的1A端连接；串行输入并行输出芯片U2的QB端与异或逻辑门阵列U4的1B端连接；串行输入并行输出芯片U2的QC端与异或逻辑门阵列U4的2A端连接；串行输入并行输出芯片U2的QD端与异或逻辑门阵列U4的2B端连接；串行输入并行输出芯片U2的QE端与异或逻辑门阵列U4的3A端连接；串行输入并行输出芯片U2的QF端与异或逻辑门阵列U4的3B端连接；串行输入并行输出芯片U2的QG端与异或逻辑门阵列U4的4A端连接；串行输入并行输出芯片U2的QH端与异或逻辑门阵列U4的4B端连接；QA端、QB端、QC端、QD端、QE端、QF端、QG端和QH端分别经第一下拉电阻接电源地。
其中，异或逻辑门阵列U4的1Y端和2Y端与继电器控制驱动模块2的总负控制输入端连接；异或逻辑门阵列U4的3Y端与继电器控制驱动模块2的总正控制输入端连接；异或逻辑门阵列U4的4Y端与继电器控制驱动模块2的预充控制输入端连接；1Y端、2Y端、3Y端和4Y端分别经第二下拉电阻接电源地。
异或逻辑门阵列U4提供状态控制，下拉电阻确保初始状态稳定，串行输入并行输出芯片U2提供扩展输出通道。
本实施例的工作原理如下：
以电动汽车正常启动为例，系统正常运行中，MCU模块4发送相邻位互异、进行相应继电器的吸合操作：
1、先闭合总负继电器K1，MCU模块4发送十六进制数0C5H，经串行输入并行输出芯片U2转换后，MCU模块4检测到QH’端输出为高后，控制端口GPIO1端输出为低，即使能串行输入并行输出芯片U2输出，QA端、QC端、QG端、QH端输出为高，其余输出为低；通过异或逻辑门阵列U4进行逻辑判断，第一、第二通道1Y端、2Y端输出同时为高，使得总负继电器K1闭合。
2、接收到上电指令后，MCU模块4发送十六进制数0D5H，经步骤1中类似逻辑后，使得闭合预充继电器K3，总负继电器K1无动作。
3、达到预期电压后，MCU模块4按照需求依次发送十六进制数0A5H，085H，经步骤1中类似逻辑后，闭合总正继电器K2，断开预充继电器K3。
4、完成如上步骤1、2、3后，电动汽车处于高压上电状态，可以正常的驾驶运行。如果上电步骤异常，则断开高压继电器等待下次上电指令。
在原有的技术方案中，如果高压上电过程中MCU复位，或者汽车正常驾驶过程中，由于干扰或者其它原因导致MCU复位，则各高压继电器处于不确定状态(可能是断开也可能是闭合)，导致高压继电器误操作，未按照正常的上电顺序，可能引起设备的损坏和引发人员安全。本实施例针对该缺点，引入异或逻辑门阵列U4，使用下拉电阻确定异或逻辑门阵列U4的输出状态，确保在MCU复位过程中，各高压继电器一直处于断开状态，保护设备和人员安全。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电动汽车继电器安全控制电路，其特征在于，包括依次连接的MCU模块、逻辑门控制模块、继电器控制驱动模块和高压继电器组；
所述逻辑门控制模块包括相连的串行输入并行输出芯片和异或逻辑门阵列，所述串行输入并行输出芯片与所述MCU模块连接，所述异或逻辑门阵列与所述继电器控制驱动模块连接。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车继电器安全控制电路，其特征在于，所述串行输入并行输出芯片的型号为SN74HC595D。
3.如权利要求2所述的一种电动汽车继电器安全控制电路，其特征在于，所述异或逻辑门阵列的型号为SN74HC86-Q1。
4.如权利要求3所述的一种电动汽车继电器安全控制电路，其特征在于，
所述串行输入并行输出芯片的QA端与所述异或逻辑门阵列的1A端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QB端与所述异或逻辑门阵列的1B端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QC端与所述异或逻辑门阵列的2A端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QD端与所述异或逻辑门阵列的2B端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QE端与所述异或逻辑门阵列的3A端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QF端与所述异或逻辑门阵列的3B端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QG端与所述异或逻辑门阵列的4A端连接；
所述串行输入并行输出芯片的QH端与所述异或逻辑门阵列的4B端连接；
所述QA端、QB端、QC端、QD端、QE端、QF端、QG端和QH端分别经第一下拉电阻接电源地。
5.如权利要求4所述的一种电动汽车继电器安全控制电路，其特征在于，所述高压继电器组包括总负继电器、总正继电器和预充继电器。
6.如权利要求5所述的一种电动汽车继电器安全控制电路，其特征在于，
所述异或逻辑门阵列的1Y端和2Y端与所述继电器控制驱动模块的总负控制输入端连接；
所述异或逻辑门阵列的3Y端与所述继电器控制驱动模块的总正控制输入端连接；
所述异或逻辑门阵列的4Y端与所述继电器控制驱动模块的预充控制输入端连接；
所述1Y端、2Y端、3Y端和4Y端分别经第二下拉电阻接电源地。
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CN110473742A (zh) * 2018-05-10 2019-11-19 联合汽车电子有限公司 高压继电器控制电路、电池管理系统及电子装置

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