CN209766327U - 一种继电器驱动控制系统和电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种继电器驱动控制系统和电池管理系统，以实现为继电器驱动控制增加安全保护机制。该驱动控制系统包括单片机、安全控制单元、高边驱动电路HSD、两个低边驱动电路LSD1和LSD2以及第一与门、第二与门和第三与门，其中：每一个与门的两个输入端分别连接到单片机和安全控制单元的输出端；第一与门的输出连接HSD的高电平使能端；第二与门的输出连接LSD1的高电平使能端；第三与门的输出连接LSD2的高电平使能端；HSD的输出通过主正继电器线圈连接至LSD1的输出；HSD的输出通过主负继电器线圈连接至LSD2的输出；安全控制单元检测到监测点正常时输出高电平、异常时输出低电平，监测点包括单片机。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种继电器驱动控制系统和电池管理系统。
背景技术
新能源汽车电池包的电压远远高于人体的安全电压，而继电器作为控制电池包与负载进行电能传输的关口，它的可靠工作关乎整车的安全，比如说在遇到突发状况时，动力线上的继电器应能及时断开，以避免电池包的高压对外造成伤害。
但是，现有的BMS(Battery management system，电池管理系统)上的继电器驱动控制系统，普遍是由单片机独自控制继电器驱动，若单片机出现问题或者不能及时响应，那么继电器驱动就会无法响应或者误操作。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种继电器驱动控制系统和电池管理系统，以实现为继电器驱动控制增加安全保护机制。
一种继电器驱动控制系统，包括单片机、安全控制单元、高边驱动电路、第一低边驱动电路、第二低边驱动电路、第一与门、第二与门和第三与门，其中：
每一个与门的两个输入端分别连接到所述单片机的输出端和所述安全控制单元的输出端；
所述第一与门的输出端连接所述高边驱动电路的高电平使能端；
所述第二与门的输出端连接所述第一低边驱动电路的高电平使能端；
所述第三与门的输出端连接所述第二低边驱动电路的高电平使能端；
所述高边驱动电路的输出端通过主正继电器的线圈连接至所述第一低边驱动电路的输出端；
所述高边驱动电路的输出端还通过主负继电器的线圈连接至所述第二低边驱动电路的输出端；
所述安全控制单元用于在检测到监测点正常时输出高电平、在检测到所述监测点异常时输出低电平，所述监测点包括所述单片机。
可选的，每一个与门的两个输入端分别连接到所述单片机的输出端和所述安全控制单元的输出端，包括：所述第一与门的两个输入端分别连接到所述单片机的第一输出端和所述安全控制单元的第一输出端；所述第二与门的两个输入端分别连接到所述单片机的第二输出端和所述安全控制单元的第一输出端；所述第三与门的两个输入端分别连接到所述单片机的第三输出端和所述安全控制单元的第二输出端；
对应的，所述安全控制单元具体用于在检测到所述监测点异常时，先控制自身第一输出端输出低电平，在延时预设时间后再控制自身第二输出端输出低电平。
可选的，所述监测点还包括电池管理系统BMS外部的监测点。
可选的，所述安全控制单元还用于在上电后，首先进行自检，如果自检没有问题，再监测所述监测点是否异常；如果自检发现问题，输出低电平。
一种电池管理系统，包括如上述公开的任一种继电器驱动控制系统。
从上述的技术方案可以看出，由于有安全控制单元的介入，使得继电器驱动的控制权不再是由单片机独自掌握；安全控制单元会实时监测单片机的状况，起到一个“看门狗”的作用，一旦发现单片机出现问题或者不能及时响应，安全控制单元就会立即断开继电器，从而为继电器驱动控制增加了安全保护机制。
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为本实用新型实施例公开的一种继电器驱动控制系统结构示意图；
图2为本实用新型实施例公开的又一种继电器驱动控制系统结构示意图。
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。
参见图1，本实用新型实施例公开了一种继电器驱动控制系统，用于为BMS中的主正继电器K1和主负继电器K2提供驱动控制，主正继电器K1设置在连接于电池包正极和负载正极之间的动力线上，主负继电器K2设置在连接于电池包负极和负载负极之间的动力线上。
所述继电器控制系统具体包括单片机10、安全控制单元20、高边驱动电路HSD、第一低边驱动电路LSD1、第二低边驱动电路LSD2、第一与门31、第二与门32和第三与门33，其中：
每一个与门的两个输入端分别连接到单片机10的输出端和安全控制单元20的输出端，例如：第一与门31的两个输入端分别连接到单片机10的第一输出端P1和安全控制单元20的第一输出端D1；第二与门32的两个输入端分别连接到单片机10的第二输出端P2和安全控制单元20的第一输出端D1；第三与门33的两个输入端分别连接到单片机10的第三输出端P3和安全控制单元20的第二输出端D2；
第一与门31的输出端连接高边驱动电路HSD的高电平使能端；
第二与门32的输出端连接第一低边驱动电路LSD1的高电平使能端；
第三与门33的输出端连接第二低边驱动电路LSD2的高电平使能端；
高边驱动电路HSD的输出端通过主正继电器K1的线圈连接至第一低边驱动电路LSD1的输出端；
高边驱动电路HSD的输出端还通过主负继电器K2的线圈连接至第二低边驱动电路LSD2的输出端；
安全控制单元20用于在检测到监测点正常时输出高电平、在检测到所述监测点异常时输出低电平，所述监测点包括单片机10，安全控制单元20与单片机10之间存在通讯连接。
下面，对本实用新型实施例的工作原理进行详述。
高边驱动电路HSD、第一低边驱动电路LSD1和第二低边驱动电路LSD2的使能端均为高电平使能。高边驱动电路HSD的使能端置高电平时，其输出端相当于是电源端；第一低边驱动电路LSD1的使能端置高电平时，其输出端相当于是接地端；第二低边驱动电路LSD2的使能端置高电平时，其输出端也相当于是接地端。
主正继电器K1的线圈两端分别与高边驱动电路HSD的输出端和第一低边驱动电路LSD1的输出端相连，只有当高边驱动电路HSD和第一低边驱动电路LSD1的使能端同时置高电平时，主正继电器K1的线圈才会得电，此时主正继电器K1吸合。
主负继电器K2的线圈两端分别与高边驱动电路HSD的输出端和第二低边驱动电路LSD2的输出端相连，只有当高边驱动电路HSD和第二低边驱动电路LSD2的使能端同时置高电平时，主负继电器K2的线圈才会得电，此时主负继电器K2吸合。
高边驱动电路HSD的使能端信号由单片机10的输出端信号和安全控制单元20的输出端信号经过“与”运算形成(在图1中具体是，高边驱动电路HSD的使能端信号由单片机10的第一输出端信号和安全控制单元20的第一输出端信号经过“与”运算形成，第一低边驱动电路LSD1的使能端信号由单片机10的第二输出端信号和安全控制单元20的第一输出端信号经过“与”运算形成，第二低边驱动电路LSD2的使能端信号由单片机10的第三输出端信号和安全控制单元20的第二输出端信号经过“与”运算形成)，只有当单片机10和安全控制单元20同时输出高电平时，高边驱动电路HSD、第一低边驱动电路LSD1和第二低边驱动电路LSD2才能使能，主正继电器K1和主负继电器K2才会吸合。而安全控制单元20一旦检测到单片机10异常(出现问题或者不能及时响应)时，会立即变为低电平输出，此时高边驱动电路HSD、第一低边驱动电路LSD1和第二低边驱动电路LSD2失去使能，主正继电器K1和主负继电器K2断开；直至检测到单片机10的异常情况被清除时，安全控制单元20才会控制主正继电器K1和主负继电器K2恢复吸合。
由此可见，由于有安全控制单元20的介入，使得继电器驱动的控制权不再是由单片机10独自掌握，安全控制单元20会实时监测单片机10的状况，起到一个“看门狗”的作用，一旦发现单片机10出现问题或者不能及时响应，安全控制单元20就会立即断开继电器，从而为继电器驱动控制增加了安全保护机制。
其中，单片机10主要是用于根据整机(例如新能源汽车)工作需要决定自身输出电平、在自检发现问题时输出低电平等，其控制逻辑属于现有技术，此处不再赘述。
其中需要说明的是，每一个与门的两个输入端与单片机10、安全控制单元20之间的连接关系，除了采用图1中示出的连接关系外，也可以是：第一与门31的两个输入端分别连接到单片机10的第一输出端和安全控制单元20的第一输出端；第二与门32的两个输入端分别连接到单片机10的第二输出端和安全控制单元20的第二输出端；第三与门33的两个输入端分别连接到单片机10的第三输出端和安全控制单元20的第三输出端。或者，也可以是：第一与门31的两个输入端分别连接到单片机10的第一输出端和安全控制单元20的第一输出端；第二与门32的两个输入端分别连接到单片机10的第二输出端和安全控制单元20的第一输出端；第三与门33的两个输入端分别连接到单片机10的第三输出端和安全控制单元20的第一输出端。其连接关系多样，此处不再一一赘述。
可选的，在上述公开的任一种继电器驱动控制系统中，安全控制单元20具体用于在检测到所述监测点异常时，先控制自身第一输出端输出低电平，在延时预设时间后再控制自身第二输出端输出低电平，这样就可以先让高边驱动电路HSD、第一低边驱动电路LSD1失去使能，断开主正继电器K1，然后延时一顿时间再让第二低边驱动电路LSD2失去使能，断开主负继电器K2，从而避免主正继电器K1和主负继电器K2同时断开而发生继电器触点粘连。该延时可通过软件方式或者在安全控制单元20的第二输出端增设延时电路的硬件方式实现，并不局限。
可选的，在上述公开的任一种继电器驱动控制系统中，所述监测点除包括单片机10外，还包括BMS外部的多个监测点J1～Jn，n≥1，n的BMS外部监测点的总个数。例如，安全控制单元20通过温度探头检测电池包表面温度，当电池包表面温度异常时输出低电平，断开控制电池包与负载之间的连接，避免发生事故。
可选的，在上述公开的任一种继电器驱动控制系统中，安全控制单元20在上电后，首先进行自检，如果自检没有问题，再监测所述监测点是否异常；如果自检发现问题，输出低电平。
本实用新型实施例还公开了一种BMS，包括如上述公开的任一种继电器驱动控制系统。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种继电器驱动控制系统，其特征在于，包括单片机、安全控制单元、高边驱动电路、第一低边驱动电路、第二低边驱动电路、第一与门、第二与门和第三与门，其中：
每一个与门的两个输入端分别连接到所述单片机的输出端和所述安全控制单元的输出端；
所述第一与门的输出端连接所述高边驱动电路的高电平使能端；
所述第二与门的输出端连接所述第一低边驱动电路的高电平使能端；
所述第三与门的输出端连接所述第二低边驱动电路的高电平使能端；
所述高边驱动电路的输出端通过主正继电器的线圈连接至所述第一低边驱动电路的输出端；
所述高边驱动电路的输出端还通过主负继电器的线圈连接至所述第二低边驱动电路的输出端；
所述高边驱动电路、第一低边驱动电路和第二低边驱动电路的使能端均为高电平使能，所述高边驱动电路的使能端置高电平时，其输出端相当于是电源端；所述第一低边驱动电路的使能端置高电平时，其输出端相当于是接地端；所述第二低边驱动电路的使能端置高电平时，其输出端也相当于是接地端；只有当所述高边驱动电路和第一低边驱动电路的使能端同时置高电平时，所述主正继电器的线圈才会得电，所述主正继电器才会吸合；只有当所述高边驱动电路和第二低边驱动电路的使能端同时置高电平时，所述主负继电器的线圈才会得电，所述主负继电器才会吸合；
所述安全控制单元用于在检测到监测点正常时输出高电平、在检测到所述监测点异常时输出低电平，所述监测点包括所述单片机，此时所述安全控制单元起到一个看门狗的作用，只有当所述单片机和所述安全控制单元同时向所述第一与门、第二与门和第三与门输出高电平时，所述高边驱动电路、第一低边驱动电路和第二低边驱动电路才能使能，所述主正继电器和主负继电器才会吸合；所述安全控制单元在检测到所述单片机异常时变为低电平输出，此时所述高边驱动电路、第一低边驱动电路和第二低边驱动电路失去使能，所述主正继电器和主负继电器断开。
2.根据权利要求1所述的继电器驱动控制系统，其特征在于，每一个与门的两个输入端分别连接到所述单片机的输出端和所述安全控制单元的输出端，包括：所述第一与门的两个输入端分别连接到所述单片机的第一输出端和所述安全控制单元的第一输出端；所述第二与门的两个输入端分别连接到所述单片机的第二输出端和所述安全控制单元的第一输出端；所述第三与门的两个输入端分别连接到所述单片机的第三输出端和所述安全控制单元的第二输出端；
对应的，所述安全控制单元具体用于在检测到所述监测点异常时，先控制自身第一输出端输出低电平，在延时预设时间后再控制自身第二输出端输出低电平。
3.根据权利要求1所述的继电器驱动控制系统，其特征在于，所述监测点还包括电池管理系统BMS外部的监测点。
4.根据权利要求1所述的继电器驱动控制系统，其特征在于，所述安全控制单元还用于在上电后，首先进行自检，如果自检没有问题，再监测所述监测点是否异常；如果自检发现问题，输出低电平。
5.一种电池管理系统，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项所述的继电器驱动控制系统。
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2019
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