CN209290181U - 高压互锁检测装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆安全保护技术领域，提供一种高压互锁检测装置和车辆，所述高压互锁检测装置包括：诊断模块，与所述高压互锁回路相连接，用于在所述高压互锁回路处于不同状态时输出不同的电信号；以及处理模块，与所述诊断模块相连接，用于接收所述诊断模块输出的电信号，并根据所述诊断模块输出的电信号确定所述高压互锁回路的状态。本实用新型所述的高压互锁检测装置可以在高压互锁回路出现不同的故障时输出不同的信号，具有对高压互锁回路的故障的覆盖率高的优点，还可以使得工作人员可以对高压互锁回路的故障有一个初步的判断，方便工作人员定位故障部位。

Description

高压互锁检测装置和车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆安全保护技术领域，特别涉及一种高压互锁检测装置和车辆。

背景技术

现有的电动汽车的动力系统上一般含有多个高压器件，比如电机控制器、车载充电控制器和皮带驱动启发电机等。正常工作状态下，由于这些高压器件与电池包输出高压直流母线相并联，且随着电动车的持续里程的提高以及系统效率的提高，要求电池包的电压也需要随之提高，目前一般都工作在300V以上。为了确保设备安全和设备工作的可靠性，要求电动车的所有高压器件以及高压接插件在整车运行前必须处于可靠连接的状态。而高压互锁检测电路就是用于检测整车高压总成器件及高压插接件是否有效且可靠连接的检测电路。

图1是某电动车的高压回路连接示意图，图2是现有的高压互锁检测模块的结构示意图，结合图1和图2可知，现有的高压互锁检测电路是利用整车控制器HCU和电池管理系统BMS来共同实现高压检测的电路结构。其工作原理为：利用升压电路和调节电路来保证整车高压互锁回路中的开关触点电阻r增大而输出电路的电压进行同步增大以保证所述整车高压互锁回路中的电流保持不变，痛死也保证整车控制器HCU对H1点和H2点的采集电压和电池管理系统BMS对B1点和B2点采集电压范围保持不变。

图3是现有的高压互锁检测回路的电路原理图。如图3所示，该电路工作原理为：通过三极管Q1、三极管Q2和MOS管K1组成电源保护电路及使能触发电路，通过MOS管K3、比较器U1和三极管Q3组成恒流调整电路，通过三极管K2来完成电路诊断，并通过整车控制器HCU完成对X点和Y点处的电压检测。结合图3可知，其电路结构较为复杂，其相关辅助电路较多，在实际应用中的成本较大且容易产生故障，并且图3中采用了较多的I/O接口，浪费硬件资源。图3所示的电路的工作电压较低，能抵御整车高压互锁回路中的开关触点锈蚀等电阻增大的能力和范围有限，使用时间久了会导致误报故障。另外，现有的高压互锁回路都是通过采用整车控制器HCU和电池管理系统BMS互检的方式来检测高压互锁回路是否出现问题，而这两总成的共地点在整车的位置不同，会出现地漂移现象而导致误报警，同时还会受到环境EMC影响导致误报警。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种高压互锁检测装置和车辆，以解决上述技术问题中的一者或多者。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种高压互锁检测装置，所述高压互锁检测装置包括：诊断模块，与所述高压互锁回路相连接，用于在所述高压互锁回路处于不同状态时输出不同的电信号；以及处理模块，与所述诊断模块相连接，用于接收所述诊断模块输出的电信号，并根据所述诊断模块输出的电信号确定所述高压互锁回路的状态。

进一步的，所述诊断模块还包括电源VCC，所述电源VCC为所述诊断模块供电。

进一步的，所述电源VCC的电压大于5V。

进一步的，所述诊断模块包括比较器，所述比较器的一个输入端与所述高压互锁回路相连接，用于将所述诊断模块输入的电压值与所述高压互锁回路输入的电压值进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平。

进一步的，所述诊断模块包括：串联连接的电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述电阻R1、电阻R2和电阻R3所在线路的输入端连接至所述电源VCC，输出端连接至所述电源VCC的负极，串联连接的电阻R8、高压互锁回路、电阻R9和电阻R10，所述电阻R8、高压互锁回路、电阻R9和电阻R10所在线路的输入端连接至所述电源VCC，输出端连接至所述电源VCC的负极，比较器U1，所述比较器U1的负相输入端A通过电阻R4连接至所述电阻R1和所述电阻R2之间的连接线，正相输入端B通过电阻R6连接至所述电阻R8和所述高压互锁回路之间的连接线，输出端与所述处理模块的I/O接口2相连接，比较器U2，所述比较器U2的正相输入端C通过电阻R5连接至所述电阻R2和所述电阻R3之间的连接线，负相输入端D通过电阻R7连接至所述电阻R9和所述高压互锁回路之间的连接线，输出端与所述处理模块的I/O接口3相连接。

进一步的，所述诊断模块还包括：二极管D1，所述二极管D1的正极与所述比较器U1的输出端相连接，负极与所述I/O接口2相连接；二极管D2，所述二极管D2的正极与所述比较器U2的输出端相连接，负极与所述I/O接口3相连接。

进一步的，在所述高压互锁回路处于正常状态时，所述比较器U1的反相输入端A的电压大于正相输入端B的电压，并输出低电平；所述比较器U2的正相输入端C的电压小于反相输入端D的电压，并输出低电平。

进一步的，所述处理模块的I/O接口1连接至所述电阻R9和所述电阻R10之间的连接线。

进一步的，所述处理模块为所述电池管理系统内的微控制单元MCU。

相对于现有技术，本实用新型所述的高压互锁检测装置可以在高压互锁回路出现不同的故障时输出不同的信号，具有对高压互锁回路的故障的覆盖率高的优点，还可以工作人员可以对高压互锁回路的故障有一个初步的判断，方便工作人员定位故障部位。

本实用新型还提供一种车辆，所述车辆设置有上述中任一项所述的高压互锁检测装置。

所述车辆与上述高压互锁检测装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为某电动车的高压回路的连接示意图；

图2为现有的告诉互锁检测模块的结构示意图；

图3为现有的高压互锁检测回路的电路原理图；

图4为本实用新型实施方式所述的高压互锁检测装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施方式所述的高压互锁检测装置的电路原理图。

附图标记说明：

10 高压互锁回路 20 诊断模块

30 处理模块

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

图4是本实用新型实施方式所述的一种高压互锁检测装置的结构框图，其中，所述高压互锁检测装置设置在电池管理系统BMS内部，其通过高压互锁检测装置输出的电信号来判定高压互锁回路是否处于正常工作状态。

如图4所示，该高压互锁回路检测装置包括高压互锁回路10、诊断模块20和处理模块30。其中，所述高压互锁回路10用于检测整车高压总成器件及高压插接件是否有效且可靠连接，其同过一检测电源来为高压互锁回路10供电，与所述高压互锁回路10相连接的诊断模块20用于在高压互锁回路处于不同状态时输出不同的电信号，且所述电信号被输送至处理模块30，与所述诊断模块20相连接的处理模块30接收所述电信号后，根据所述电信号来确定高压互锁回路的状态。

可选的，所述处理模块30可以为通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processing)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC，Application Specific IntegratedCircuit)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)电路或其他任何类型的集成电路(IC，Integrated Circuit)等。

其中，所述诊断模块20优选由一单独的电源VCC为其供电。考虑到高压互锁回路10中的开关触点电阻r的阻值会由于开关触点被锈蚀或氧化等情况而增大，因此所述电源VCC应当大于5V，以便所述诊断模块20能够解决高压回路10中的开关触点被锈蚀或氧化等导致高压互锁回路10中的电阻增大而影响对高压互锁回路状态的判断的问题。

本实用新型该实施例提供的技术方案，根据高压互锁回路的状态能够输出不同的电信号，具有对高压互锁回路的故障的覆盖率高的优点。另外，本实用新型该实施例提供的技术方案，仅利用电池管理系统BMS即可实现，而不需要整车控制单元HCU，有效解决了不同总成(电池管理系统BMS和整车控制单元HCU)的共地点不同的问题，简化了电路结构，并提高了高压互锁检测装置的安全性和检测结果的可靠性。

其中，所述诊断模块20包括比较器，且所述比较器的一个输入端与高压互锁回路10相连接，用于将所述诊断模块20输入的电压值与所述高压互锁回路10输入的电压值进行比较，并根据比较结果来输出高电平或低电平，以判断高压互锁回路当前处于正常工作状态还是故障状态。

具体的，结合图5所示，本实用新型该实施例还提供了一具体的高压互锁检测装置的电路原理图。其中，本实用新型该实施例采用了两个比较器，并综合两个比较器的输出结果来判定高压互锁回路的状态，所述处理模块为微控制器MCU，诊断模块20通过图5中的I/O接口2和I/O接口3将输出的电信号传送至微控制器MCU，并通过微控制器MCU确定高压互锁回路的状态。

如图5所示，所述高压互锁检测装置的诊断模块20分为两条支路，第一条支路通过电源VCC正极、电阻R1、电阻R2和电阻R3串联连接后与电源VCC的负极相连接，第二条支路通过电源VCC正极、电阻R8、高压互锁回路10、电阻R9和电阻R10串联连接后与电源VCC的负极相连接。其中，在电阻R1和电阻R2之间接入电阻R4，所述电阻R4的另一端与比较器U1的反相输入端相连接，正相输入端与电阻R6的一端相连接，电阻R6另一端连接至电阻R8和高压互锁回路10之间，输出端与微控制单元MCU的I/O接口2相连接，类似的，在电阻R2和电阻R3之间接入电阻R5，所述电阻R5的另一端与比较器U2的正相输入端相连接，反相输入端与电阻R7的一端相连接，电阻R7的另一端连接至高压互锁回路10和电阻R9之间，输出端与微控制单元MCU的I/O接口3相连接。图5中所述的电阻r为高压互锁回路中开关触点的等效电阻。

其中，图5中示出的各个电阻的阻值的设置原则为：在高压互锁回路处于正常状态时，所述比较器U1的反相输入端A的电压应当大于正相输入端B的电压，所述比较器U2的正相输入端C的电压应当小于反相输入端D的电压。也就是说，在高压互锁回路处于正常状态时，I/O接口2输出低电平，且I/O接口3也输出低电平。

在此基础上，当高压互锁回路出现断路时，由于比较器U1的正相输入端B的电压值为电源VCC的电压值，所以此时比较器U1的正相输入端B的电压大于反相输入端A的电压，而由于比较器U2的反相输入端D的电压为零，所以比较器U2的正相输入端C的电压大于反相输入端D的电压。也就是说，在高压互锁回路处于断路状态时，I/O接口2输出高电平，且I/O接口3也输出高电平。

如果高压互锁回路出现对电源正极短路，会导致比较器U1的正相输入端B的电压大于反相输入端A的电压，同理，会导致比较器U2的正相输入端C的电压小于反相输入端D的电压。也就是说，在高压互锁回路出现对电源正极短路故障时，I/O接口2输出高电平，I/O接口3输出低电平。

如果高压互锁回路出现对电源负极短路，会导致比较器U1的正相输入端B的电压小于反相输入端A的电压，同理，会导致比较器U2的正相输入端C的电压大于反相输入端D的电压。也就是说，在高压互锁回路出现对电电源负极短路故障时，I/O接口2输出低电平，I/O接口3输出高电平。

可选的，为了进一步保护电路，可以在比较器输出端与I/O接口之间设置一个具有反向保护作用的二极管。

具体的，如图5所示，可以在比较器U1的输出端与I/O接口2之间设置一二极管D1，所述二极管D1的正极与比较器U1的输出端相连接，负极与I/O接口2相连接，在比较器U2的输出端与I/O接口3之间设置一二极管D2，所述二极管D2的正极与比较器U2的输出端相连接，负极与I/O接口3相连接。

进一步的，为了高压互锁检测装置的检测结果的准确度，还可以在电阻R9和电阻R10之间设置一个I/O接口1，用于采集E点处的电压值。

具体的，在高压互锁回路处于正常状态时，I/O接口1采集的电压值为

在高压互锁回路处于断路状态时，I/O接口1采集的电压值为0。

在高压互锁回路处于对电源正极短路时，I/O接口1采集的电压值为

在高压互锁回路处于对电源负极短路时，I/O接口1采集的电压值为0。

其中，由于图5中E点处采集的信号为模拟信号，且所述I/O接口1为微控制单元MCU的接口，因此可以直接将微控制单元MCU的I/O接口1设置成可以ADC接口以采集模拟信号，或者为了提高采集的信号精确度，还可以在输出点E和微控制单元MCU的I/O接口1之间设置一A/D转换器，所述A/D转换器可以将E点输出的模拟信号转换成数字信号后，再通过I/O接口1，将所述数字信号输入至微控制单元MCU。

另外，根据图5所示的电路图可知，所述高压互锁检测装置能够抵御高压互锁回路的电阻r的阻值增大的范围是由电阻R8、电阻R9和电阻R10的阻值决定的，因此工作人员可以考虑这一因素来选择合适的阻值的电阻。

本实用新型实施例提供的高压互锁检测装置，能够在高压互锁回路处于不同的状态时输出不同的信号，因此根据输出的信号的不同可以准确确定高压互锁回路出现故障为断路、对电源正极短路还是对电源负极短路，以使得工作人员可以对高压互锁回路的故障有一个初步的判断，方便工作人员定位故障部位。

并且所述诊断模块的工作电源和处理模块都在一个总成内，且电源的正极和电源的负极与主芯片共用，因此不会出现地漂移导致的误报故障的现象。

另外，根据本实用新型实施例提供的高压互锁检测装置的具体结构可知，其具有电路结构简单、诊断方式简易、总体成本低和失效模式覆盖率高的优点。

相应的，本实用新型实施例还提供一种车辆，所述车辆设置有上述中高压互锁检测装置，以检测整车的安全性。

进一步的，所述车辆可以为混合动力汽车。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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 (10)

1.一种高压互锁检测装置，其特征在于，所述高压互锁检测装置包括：

诊断模块，与高压互锁回路相连接，用于在所述高压互锁回路处于不同状态时输出不同的电信号；以及

处理模块，与所述诊断模块相连接，用于接收所述诊断模块输出的电信号，并根据所述诊断模块输出的电信号确定所述高压互锁回路的状态。

2.根据权利要求1所述的高压互锁检测装置，其特征在于，所述诊断模块还包括电源VCC，所述电源VCC为所述诊断模块供电。

3.根据权利要求2所述的高压互锁检测装置，其特征在于，所述电源VCC的电压大于5V。

4.根据权利要求2所述的高压互锁检测装置，其特征在于，所述诊断模块包括比较器，所述比较器的一个输入端与所述高压互锁回路相连接，用于将所述诊断模块输入的电压值与所述高压互锁回路输入的电压值进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平。

5.根据权利要求2所述的高压互锁检测装置，其特征在于，所述诊断模块包括：

串联连接的电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述电阻R1、电阻R2和电阻R3所在线路的输入端连接至所述电源VCC，输出端连接至所述电源VCC的负极，

串联连接的电阻R8、高压互锁回路、电阻R9和电阻R10，所述电阻R8、高压互锁回路、电阻R9和电阻R10所在线路的输入端连接至所述电源VCC，输出端连接至所述电源VCC的负极，

比较器U1，所述比较器U1的负相输入端A通过电阻R4连接至所述电阻R1和所述电阻R2之间的连接线，正相输入端B通过电阻R6连接至所述电阻R8和所述高压互锁回路之间的连接线，输出端与所述处理模块的I/O接口2相连接，

比较器U2，所述比较器U2的正相输入端C通过电阻R5连接至所述电阻R2和所述电阻R3之间的连接线，负相输入端D通过电阻R7连接至所述电阻R9和所述高压互锁回路之间的连接线，输出端与所述处理模块的I/O接口3相连接。

6.根据权利要求5所述的高压互锁检测装置，其特征在于，所述诊断模块还包括：

二极管D1，所述二极管D1的正极与所述比较器U1的输出端相连接，负极与所述I/O接口2相连接；

二极管D2，所述二极管D2的正极与所述比较器U2的输出端相连接，负极与所述I/O接口3相连接。

7.根据权利要求5所述的高压互锁检测装置，其特征在于，在所述高压互锁回路处于正常状态时，

所述比较器U1的反相输入端A的电压大于正相输入端B的电压，并输出低电平；

所述比较器U2的正相输入端C的电压小于反相输入端D的电压，并输出低电平。

8.根据权利要求5所述的高压互锁检测装置，其特征在于，所述处理模块的I/O接口1连接至所述电阻R9和所述电阻R10之间的连接线。

9.根据权利要求1所述的高压互锁检测装置，其特征在于，所述处理模块为电池管理系统内的微控制单元MCU。

10.一种车辆，其特征在于，设置有权利要求1-9中任意一项所述的高压互锁检测装置。