CN210294501U

CN210294501U - 车辆高压环路接触器通断检测电路

Info

Publication number: CN210294501U
Application number: CN201920435614.0U
Authority: CN
Inventors: 徐童辉; 张红涛; 张亚辉; 龚珍
Original assignee: Zhengzhou Yutong Group Co ltd; Zhengzhou Shenlan Power Technology Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Yutong Group Co ltd; Zhengzhou Shenlan Power Technology Co Ltd
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2029-04-01

Abstract

本实用新型涉及一种车辆高压环路接触器通断检测电路。该检测电路包括采样电路和一条检测支路，该检测支路的第一端连接在当前待检测接触器靠近动力电池的一端，该检测支路的第二端连接在当前待检测接触器远离动力电池的一端；还设有连接第一端的第一开关、连接第二端的第二开关、若干个分压电阻和参考电流源；第一开关、参考电流源、第一分压电阻、第三分压电阻、第二开关依次串联，参考电流源和第一分压电阻串联后与第二分压电阻并联；采样电路的采样点连接第一分压电阻与第三分压电阻的串联点。该检测电路的工作并不依赖动力电池，而是设置有参考电流源，通过参考电流源提供稳定的电流对接触器的状态进行检测，大大提高了检测的安全性。

Description

车辆高压环路接触器通断检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种车辆高压环路接触器通断检测电路，属于高压技术领域。

背景技术

高压电气系统应用中，为了控制高压电气系统的通断，保证高压环路的安全，需要引入高压接触器进行环路通断的控制。在高压实施例中，称为高压接触器的高压开关设置于电池组和其他受保护装置之间的高压总线上的电气电路中，当高压电气系统不使用时，电池组与后端其他受保护的装置自动断开连接。高压接触器使用电磁铁来打开和闭合连接到高压总线的导电机械触点，机械触点的闭合形成低电阻电路连接；机械触点的打开控制负载(即其他受保护装置)断开与电池组的电路连接，从而断开电池组。

高压接触器是电动汽车电池系统中非常重要的电气控制装置，高压接触器的安全状态决定这整个高压电气系统的安全性，因此在车辆静止与运行过程中，需要对高压接触器的通断状态进行诊断，以确保高压接触器的状态与实际要求一致。

目前的高压接触器状态诊断方式中，其需要对每一个接触器采用诊断电路进行通断诊断，并且诊断电路对于正极接触器与负极接触器诊断是分开独立的，这就导致系统电路成本增加，电路复杂。例如：申请公布号为CN 106427614A的中国发明专利申请文件，但是该专利文件的问题在于采样点很多，而且测量电路依赖动力电池，测量电路还可能与外部电路存在潜在电流通路，导致存在安全隐患。另外，由于该测量电路的参考地依赖于整车地，测量电路的系统阻抗可能引入整车的高低压绝缘阻抗中，会影响到整车绝缘性能，导致整车安全问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种车辆高压环路接触器通断检测电路，用于解决现有技术安全性、可靠性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种车辆高压环路接触器通断检测电路，该车辆高压环路接触器通断检测电路包括采样电路和至少包括一条检测支路，该检测支路的第一端连接在当前待检测接触器靠近动力电池的一端，该检测支路的第二端连接在当前待检测接触器远离动力电池的一端；该检测支路中设有连接第一端的第一开关、连接第二端的第二开关、若干个分压电阻和参考电流源；第一开关、参考电流源、第一分压电阻、第三分压电阻、第二开关依次串联，参考电流源和第一分压电阻串联后与第二分压电阻并联；采样电路的采样点连接第一分压电阻与第三分压电阻的串联点。

有益效果是：本实用新型将实际采集到的采样电路中的采样点电压与计算出的采样电路中的采样点电压进行比较，即可得出接触器的通断状态，实现了对接触器的诊断，该检测电路的工作并不依赖动力电池和整车地，而是设置有参考电流源，通过参考电流源提供稳定的电流对接触器的状态进行检测，大大提高了检测的安全性，还可以降低该电路对整车绝缘性能的影响。而且通过采集采样点的实际电压进行检测，提高检测的可靠性。

进一步的，该车辆高压环路接触器通断检测电路包括第一、第二两条检测支路，第一检测支路与第二检测支路共用参考电流源、第一分压电阻、第二分压电阻和第三分压电阻。

有益效果是：第一、第二检测支路分别用于检测正接触器、负接触器的通断情况，两条检测支路公用参考电流源、第一分压电阻、第二分压电阻和第三分压电阻进一步的简化电路，节约成本。

进一步的，第一开关和第二开关为继电器开关。

有益效果是：采用继电器开关可以更加可靠的控制开关的断开与闭合，使得检测结果更加准确、可靠。

进一步的，第一分压电阻与第二分压电阻的阻值相同。

有益效果是：第一分压电阻与第二分压电阻的阻值相同可以简化计算过程，提高检测效率。

进一步的，采样电路包括ADC电路。

有益效果是：通过ADC电路可以较为准确的采集采样点的电压，进而使得接触器的通断检测更加可靠。

附图说明

图1为本实用新型车辆高压环路接触器通断检测电路实施例1的电路图；

图2为本实用新型车辆高压环路接触器通断检测电路实施例2的电路图。

具体实施方式

车辆高压环路接触器通断检测电路实施例1：

本实施例提出的车辆高压环路接触器通断检测电路(以下简称检测电路)只对正极接触器Relay P进行检测，具体电路如图1所示，在检测正极接触器Relay P(即高压电气环路正极控制接触器，以下简称正极接触器)时，该检测电路包括采样电路和检测支路，该检测支路的第一端连接在正极接触器靠近动力电池的一端(这里的靠近动力电池的一端为动力电池的正极输出端)，该检测支路的第二端连接在正极接触器远离动力电池的一端(这里远离动力电池的一端为正极接触器连接其他保护装置的一端)。

该检测支路中设有连接第一端的第一开关SW1、连接第二端的第二开关SW3；还设有若干分压电阻和参考电流源I_ref，若干分压电阻包括第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三分压电阻R3；第一开关SW1、参考电流源I_ref、第一分压电阻R1、第三分压电阻R3、第二开关SW3依次串联，参考电流源I_ref和第一分压电阻R1串联后与第二分压电阻R2并联；采样电路的采样点V_adc连接第一分压电阻R1与第三分压电阻R3的串联点；动力电池(即电池组)为图中的V_bat。

检测电路的原理在于，闭合第一开关SW1和第二开关SW3，通过采样电路实际采集采样点的电压V_adc，同时通过计算得出采样点的电压V，将实际采集采样点的电压V_adc与计算得出采样点的电压V进行比较即可检测出正极接触器的通断状态。

本实施例中，为了更加可靠的控制各开关的闭合与断开，各开关都采用继电器开关，而且继电器开关为常开开关，通过图1所示的控制器控制各继电器开关的闭合，当然作为其他实施方式，各开关也可以为电子开关，不同的应用场景所选取的开关器件是不同的，本实用新型对开关的具体实施方式不做限制，只要可以实现电路的通断即可。

为了进一步的简化计算过程，本实施例中，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的阻值是相同的。作为其他实施方式，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的阻值也可以是不相同的。

为了更加准确的对采样点的电压进行采集，本实施例中，采样电路为ADC电路，由ADC芯片完成采集，当然，本实用新型对采样电路的具体实施方式不做限制，只要可以采集到采样点的电压即可。

该电路进行正极接触器检测时，地参考为电池组(即动力电池)负极。此电路在进行检测时，对正极接触器的数量并不做限制，正极接触器可以是多个。

当检测电路未进行正极接触器的检测时，参考电流源的驱动路径为参考电流源、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2构成的小环路；

当检测电路对正极接触器检测时，分两种情况，

情况一，若正极接触器断开，参考电流源的驱动路径为参考电流源、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2构成的小环路；

情况二，若正极接触器粘连，参考电流源的驱动路径分为两条，一条是参考电流源、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2构成的小环路，另一条是参考电流源、第一分压电阻R1和第三分压电阻R3构成的外部环路，因此通过采样点的电压即可得知正极接触器的通断情况。

正极接触器通断检测的方法如下：

1)控制器控制闭合第一开关SW1和第二开关SW3，ADC电路采集采样点的电压V_adc。

2)ADC电路将采集的电压V_adc发送至控制器，控制器计算两种情况下采样点的理论电压值，情况一时，采样点的理论电压值V₁＝I*R2；情况二时，采样点的理论电压值为V₂＝I*(R2//R3)，其中I为参考电流源所提供的稳定电流，控制器将采集的电压V_adc分别与V₁、V₂进行比较，若(V₁-V_adc)/V₁＜0.05，则认为正极接触器断开；

若(V₂-V_adc)/V₂＜0.05；则认为正极接触器粘连(即连通)，公式中的0.05为一个系数，可以根据实际进行调整。

同样的检测支路也可以单独适用于检测负极接触器，只不过需要将检测支路的一端连接在负极接触器连接其他保护装置的一端，另一端连接在动力电池的负极输出端。

车辆高压环路接触器通断检测电路实施例2：

本实施例提出的车辆高压环路接触器通断检测电路(以下简称检测电路)不仅可以对正极接触器Relay P(即高压电气环路正极控制接触器，以下简称正极接触器)进行检测，还可以对负极接触器Relay N(高压电气环路负极控制接触器，以下简称负极接触器)进行检测。检测电路通过切换开关皆可以切换对正极接触器和负极接触器的检测，具体检测电路如图2所示，包括第一、第二两条检测支路，第一检测支路是检测正极接触器的，与实施例1中的电路结构基本相同，不同之处在于第一检测支路还包括第四分压电阻R4，第四分压电阻R4串联在第三分压电阻R3和第二开关SW3之间。

第二检测支路是检测负极接触器的，第二检测支路的第一端连接在负极接触器靠近动力电池的一端(这里的靠近动力电池的一端为动力电池的负极输出端)，该检测支路的第二端连接在正极接触器远离动力电池的一端(这里远离动力电池的一端为负极接触器连接其他保护装置的一端)。

第二检测支路中设有连接该支路第一端的第三开关SW2、连接该支路第二端的第四开关SW4以及第五分压电阻R5；第一检测支路与第二检测支路共用参考电流源I_ref、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2和第三分压电阻R3，第四开关SW4、第五分压电阻R5和第三分压电阻R3依次串联。

第二检测支路的检测原理为：闭合第四开关SW4和第三开关SW2，通过采样电路实际采集采样点的电压V_adc，同时通过计算得出采样点的电压V，将实际采集采样点的电压V_adc与计算得出采样点的电压V进行比较即可检测出负极接触器的通断状态。

本实施例中，为了更加可靠的控制各开关的闭合与断开，各开关都采用继电器开关，而且继电器开关为常开开关，通过图2所示的控制器控制各继电器开关的闭合，当然作为其他实施方式，各开关也可以为电子开关，不同的应用场景所选取的开关器件是不同的，本实用新型对开关的具体实施方式不做限制，只要可以实现电路的通断即可。

为了进一步的简化计算过程，本实施例中，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的阻值是相同的，第四分压电阻R4和第五分压电阻R5的阻值是相同的。作为其他实施方式，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的阻值也可以是不相同的，第四分压电阻R4和第五分压电阻R5的阻值也可以是不相同的。

下面介绍正、负极接触器通断的检测方法。

该电路进行正极接触器检测时，地参考为电池组(即动力电池)负极；进行负极接触器检测时，地参考为电池组正极；此电路在进行检测时，只能对正极接触器诊断或者负极接触器单独进行检测，不可同时进行，不过本实用新型对正极接触器或负极接触器的数量并不做限制，正极接触器或负极接触器都可以是多个。

检测方法的检测原理在于，以正极接触器为例：

当检测电路检测正极接触器时，分两种情况，

情况二，若正极接触器粘连，参考电流源的驱动路径分为两条，一条是参考电流源、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2构成的小环路，另一条是参考电流源、第一分压电阻R1、第三分压电阻R3和第四分压电阻R4构成的外部环路，因此通过采样点的电压即可得知正极接触器的通断情况。

负极接触器通断的检测原理与正极接触器的不同之处在于，当检测电路检测负极接触器在情况二的情形下，若负极接触器粘连，参考电流源的驱动路径分为两条，一条是参考电流源、第一分压电阻R1和第二分压电阻R2构成的小环路，另一条是参考电流源、第一分压电阻R1、第三分压电阻R3和第五分压电阻R5构成的外部环路。

具体正极接触器通断检测的方法如下：

1)控制器控制闭合第一开关SW1和第二开关SW3，断开第四开关SW4和第三开关SW2，ADC电路采集采样点的电压V_adc。

2)ADC电路将采集的电压V_adc发送至控制器，控制器计算两种情况下采样点的理论电压值，情况一时，采样点的理论电压值V₁＝I*R2；情况二时，采样点的理论电压值为V₂＝I*[R2//(R3+R4)]，其中I为参考电流源所提供的稳定电流，控制器将采集的电压V_adc分别与V₁、V₂进行比较，若(V₁-V_adc)/V₁＜0.05，则认为正极接触器断开；

若(V₂-V_adc)/V₂＜0.05；则认为正极接触器粘连，公式中的0.05为一个系数，可以根据实际进行调整。

具体负极接触器通断检测方法如下：

1)控制器控制闭合第四开关SW4和第三开关SW2，断开第一开关SW1和第二开关SW3，ADC电路采集采样点的电压V_adc。

2)ADC电路将采集的电压V_adc发送至控制器，控制器计算两种情况下采样点的理论电压值，情况一时，采样点的理论电压值V₁＝I*R2；情况二时，采样点的理论电压值为V₃＝I*[R2//(R3+R5)]，控制器将采集的电压V_adc分别与V₁、V₃进行比较，若(V₁-V_adc)/V₁＜0.05，则认为负极接触器断开；

若(V₃-V_adc)/V₃＜0.05；则认为负极接触器粘连，公式中的0.05为一个系数，可以根据实际进行调整。

通过仿真对上述的方法进行验证。

进行仿真时，选择的参数为V_bat＝200V；R1＝R2＝R3＝1kΩ；R4＝R5＝10kΩ；I_ref＝10mA。

按照上述方法过程对正极接触器通断检测进行仿真，

实际仿真闭合正极接触器采样得到V_adc＝209.17V-200V＝9.17V；

根据上述正极接触器的计算公式得出：

V₁＝10V；V₂＝9.16667V

经过判断，(V₂–V_adc)/V₂＝0.0036＜0.05，可判定正极接触器粘连，在实际仿真时，正极接触器也是处于粘连状态，可以判定理论推导符合实际运用。

按照上述方法过程对负极接触器通断检测进行仿真，

实际仿真闭合负极接触器采样得到V_adc＝9.16667V；

根据上述负极接触器的计算公式得出：

V₁＝10V；V₃＝9.16667V

经过判断，(V₃–V_adc)/V₃＝0＜0.05，可判定负极接触器粘连，在实际仿真时，负极接触器也是处于粘连状态，可以判定理论推导符合实际运用。

该检测电路的工作并不依赖动力电池和整车地，而是设置有参考电流源，通过参考电流源提供稳定的电流对接触器的状态进行检测，大大提高了检测的安全性，还可以降低该电路对整车绝缘性能的影响。

Claims

1.一种车辆高压环路接触器通断检测电路，其特征在于，该车辆高压环路接触器通断检测电路包括采样电路和至少包括一条检测支路，该检测支路的第一端连接在当前待检测接触器靠近动力电池的一端，该检测支路的第二端连接在当前待检测接触器远离动力电池的一端；该检测支路中设有连接所述第一端的第一开关、连接所述第二端的第二开关、若干个分压电阻和参考电流源；第一开关、参考电流源、第一分压电阻、第三分压电阻、第二开关依次串联，所述参考电流源和第一分压电阻串联后与第二分压电阻并联；所述采样电路的采样点连接所述第一分压电阻与第三分压电阻的串联点。

2.根据权利要求1所述的车辆高压环路接触器通断检测电路，其特征在于，该车辆高压环路接触器通断检测电路包括第一、第二两条检测支路，第一检测支路与第二检测支路共用所述参考电流源、第一分压电阻、第二分压电阻和第三分压电阻。

3.根据权利要求1或2所述的车辆高压环路接触器通断检测电路，其特征在于，所述第一开关和第二开关为继电器开关。

4.根据权利要求1或2所述的车辆高压环路接触器通断检测电路，其特征在于，所述第一分压电阻与第二分压电阻的阻值相同。

5.根据权利要求1或2所述的车辆高压环路接触器通断检测电路，其特征在于，所述采样电路包括ADC电路。