CN210401588U

CN210401588U - 开路故障检测电路

Info

Publication number: CN210401588U
Application number: CN201920996310.1U
Authority: CN
Inventors: 葛兆凤; 张霞; 杨英振; 崔文韬; 张勇; 赵光亮
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2020-04-24
Anticipated expiration: 2029-06-28

Abstract

本实用新型提供一种开路故障检测电路。本实用新型提供的开路故障检测电路包括：开关信号电路、电压调节电路和电压检测电路；该开关信号电路分别与该电压调节电路和该电压检测电路连接；该电压调节电路，用于调节该开关信号电路在闭合时或者断开时，输出的开关信号的电压；该电压检测电路，用于检测该开关信号的电压，并根据该电压确定该开关信号电路的线束连接状态，该线束连接状态为正常状态或开路故障状态。该开路故障检测电路通过电压调节电路对开关信号电路输出的开关信号的电压值进行调节，使得线束连接正常时的开关信号的电压值与线束开路时的电压值不同，从而对开路故障进行检测，保证了电路的可靠性。

Description

开路故障检测电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术，尤其涉及一种开路故障检测电路。

背景技术

开关信号通常是在断开开关或闭合开关时输出的信号，在输出开关信号后，开关信号的接收端可以根据接收到的不同电压的信号执行不同的操作。

若开关与接收端连接的线路中存在开路，则开关会失效，那么接收端一直接收开关断开时的信号，从而无法按照断开开关时或者闭合开关时输出的不同信号执行不同的操作。

因此，如何检测开关与接收端连接的线路中是否存在开路故障是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种开路故障检测电路，以开关信号的开路故障进行检测。

本实用新型提供一种开路故障检测电路，包括：开关信号电路、电压调节电路和电压检测电路；该开关信号电路分别与该电压调节电路和该电压检测电路连接；

该电压调节电路，用于调节该开关信号电路在闭合时或者断开时，输出的开关信号的电压；

该电压检测电路，用于检测该开关信号的电压，并根据该电压确定该开关信号电路的线束连接状态，该线束连接状态为正常状态或开路故障状态。

可选的，该开关信号电路包括：第一开关、第一电阻和第一电源；

其中，该第一开关的一端与该第一电阻的一端连接，该第一开关的另一端接地；该第一电阻的另一端与该第一电源连接；该开关信号电路的输出端为该第一开关的一端与该第一电阻的一端的连接点；

该电压调节电路，具体用于调节该第一开关在闭合时或者断开时，开关信号电路输出的开关信号的电压。

该电压调节电路包括：第二电阻和第三电阻；

该第二电阻与该第一开关并联；该第三电阻的一端与开关信号电路的输出端连接，该第三电阻的另一端接地；

该第一开关闭合时，该开关信号电路输出的开关信号为零电压信号；该第一开关断开时，该开关信号电路输出的开关信号为第一高电平信号；该第一开关的另一端与地之间连接的线束开路时，或者，该第一开关一端与该第一电阻的一端之间连接的线束开路时，该开关信号电路输出的开关信号为第二高电平信号。

该电压检测电路，具体用于在检测到该开关信号为零电压信号或第一高电平信号时，确定该开关信号电路的线束连接状态为正常状态；

该电压检测电路，还具体用于在检测到该开关信号为第二高电平信号时，确定该开关信号电路的线束连接状态为开路故障状态。

该第二高电平信号的电压值大于该第一高电平信号的电压值。

可选的，该开关信号电路包括：第二开关、第四电阻和第二电源；

其中，该第二开关的一端与该第四电阻的一端连接，该第二开关的另一端与该第二电源连接；该第四电阻的另一端接地；该开关信号电路的输出端为该第二开关的一端与该第四电阻的一端的连接点；

该电压调节电路，具体用于调节该第二开关在闭合时或者断开时，开关信号电路输出的开关信号的电压。

该电压调节电路包括：第五电阻、第六电阻和第三电源；

该第五电阻与该第二开关并联；该第六电阻的一端与该开关信号电路的输出端连接，该第六电阻的另一端与该第三电源连接；

该第二开关闭合时，该开关信号电路输出的开关信号第三高电平信号；该第二开关断开时，该开关信号电路输出的开关信号第四高电平信号；该第二开关的另一端与该第二电源之间连接的线束开路时，或者，该第二开关的一端与该第四电阻的一端之间连接的线束开路时，该开关信号电路输出的开关信号第五高电平信号。

该电压检测电路，具体用于在检测到该开关信号为第三高电平信号或第四高电平信号时，确定该开关信号电路的线束连接状态为正常状态；

该电压检测电路，还具体用于在检测到该开关信号为第五高电平信号时，确定该开关信号电路的线束连接状态为开路故障状态。

该第三高电平信号的电压值小于该第四高电平信号的电压值，且大于该第五高电平信号的电压值。

可选的，该电压检测电路为单片机。

可选的，该电路还包括显示电路；

该显示电路与该电压检测电路连接，用于在该开关信号电路的线束连接状态为开路故障状态时，显示线束开路告警信息。

本实用新型提供一种开关故障检测电路，包括开关信号电路、电压调节电路和电压检测电路；该开关信号电路分别与该电压调节电路和该电压检测电路连接；该电压调节电路，用于调节该开关信号电路在闭合时或者断开时，输出的开关信号的电压；该电压检测电路，用于检测该开关信号的电压，并根据该电压确定该开关信号电路的线束连接状态，该线束连接状态为正常状态或开路故障状态。该开路故障检测电路通过电压调节电路对开关信号电路输出的开关信号的电压值进行调节，使得线束连接正常时的开关信号的电压值与线束开路时的电压值不同，从而对开路故障进行检测，保证了电路的可靠性。

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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种开路故障检测电路的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种开路故障检测电路的电路图一；

图3为本实用新型提供的一种开路故障检测电路的电路图二。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本实用新型实施例各部分及附图中的术语“第一”、“第二”及“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

图1为本实用新型提供的一种开路故障检测电路的结构示意图。如图1所示，该开路故障检测电路，包括：开关信号电路101、电压调节电路102和电压检测电路103；其中，开关信号电路101分别与电压调节电路102和电压检测电路103连接。

电压调节电路102，用于调节开关信号电路101在闭合时或者断开时，输出的开关信号的电压；

电压检测电路103，用于检测该开关信号的电压，并根据该电压确定开关信号电路102的线束连接状态，该线束连接状态为正常状态或开路故障状态。

开关信号电路101可以为各种应用场景中的通过电路闭合或断开输出不同电压的开关信号的电路。例如，在各类交通工具中，可以设置一急停开关，用于在紧急情况下通过按下开关控制发动机停止运行，即，通过开关信号电路向发动机的控制单元输出开关信号，如按下开关时，输出低电平信号，断开开关时是，输出高电平信号，从而使得控制单元可以根据该开关信号判断是否急停。

为了将开关信号电路101的线束连接正常的情况下的电路断开与由于连接故障等原因导致的线束开路进行区别，将电压调节电路102于开关信号电路101进行连接，示例地，电压调节电路102中可以包括电源，或者电阻等分压器件，使得在开关信号电路101在线束连接正常的情况下的电路断开时输出一个电压值的开关信号，而在开关信号电路101线束开路时输出另一个电压值的开关信号，从而使电压检测电路103在检测到开关信号电路101输出的开关信号时，可以根据开关信号的电压值的不同来确定开关信号电路101的线束连接状态为正常状态或开路故障状态。

本实施例提供的开路故障检测电路，包括：开关信号电路、电压调节电路和电压检测电路；该开关信号电路分别与该电压调节电路和该电压检测电路连接；该电压调节电路，用于调节该开关信号电路在闭合时或者断开时，输出的开关信号的电压；该电压检测电路，用于检测该开关信号的电压，并根据该电压确定该开关信号电路的线束连接状态，该线束连接状态为正常状态或开路故障状态。该开路故障检测电路通过电压调节电路对开关信号电路输出的开关信号的电压值进行调节，使得线束连接正常时断开电路的开关信号的电压值与线束开路时的电压值不同，从而对开路故障进行检测，保证了开关信号电路的可靠性。

在上述实施例的基础上，结合具体的电路图对本实用新型提供的开路故障检测电路做进一步的示例说明。

图2为本实用新型提供的一种开路故障检测电路的电路图一。如图2所示，在图1所示实施例的基础上，开关信号电路101包括：第一开关K1、第一电阻R1和第一电源V1。

其中，第一开关K1的一端与第一电阻R1的一端连接，第一开关K1的另一端接地；第一电阻R1的另一端与第一电源V1连接；开关信号电路101的输出端为第一开关K1的一端与第一电阻R1的一端的连接点。

电压调节电路102，具体用于调节在第一开关K1闭合时或者断开时，开关信号电路101输出的开关信号的电压。

可选的，电压调节电路102包括：第二电阻R2和第三电阻R3；

第二电阻R2与第一开关K1并联；第三电阻R3的一端与开关信号电路101的输出端连接，第三电阻R3的另一端接地；

第一开关K1闭合时，开关信号电路101输出的开关信号为零电压信号；第一开关K1断开时，开关信号电路101输出的开关信号为第一高电平信号；第一开关K1的另一端与地之间连接的线束开路时，或者，第一开关K1一端与第一电阻R1的一端之间连接的线束开路时，开关信号电路101输出的开关信号为第二高电平信号。第二高电平信号的电压值大于第一高电平信号的电压值。

电压检测电路103，具体用于在检测到该开关信号为零电压信号或第一高电平信号时，确定开关信号电路101的线束连接状态为正常状态；

电压检测电路，还具体用于在检测到开关信号为第二高电平信号时，确定开关信号电路101的线束连接状态为开路故障状态。

显然，图2所示的电路中，在不考虑电压调节电路102的情况下，即，若仅具有开关信号电路101，则在第一开关K1断开，或者，第一开关K1的另一端与地之间连接的线束开路时或第一开关K1一端与第一电阻R1的一端之间连接的线束开路时，电压检测电路103检测到的电压值相等，因此无法对上述状态进行区分。

然而，在本实用新型具有电压调节电路102的基础上，第一开关K1闭合时，开关信号电路101的输出点与地连接，因此开关信号电路101输出的开关信号为零电压信号。

第一开关K1断开时，根据基尔霍夫电流定律，开关信号电路101输出的第一高电平信号的电压值V_O1，通过以下公式计算：

第一开关K1的另一端与地之间连接的线束开路时，或者，第一开关K1一端与第一电阻R1的一端之间连接的线束开路时，开关信号电路101输出的第二高电平信号的电压值V_O2，通过以下公式计算：

在实际应用中可以通过对第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的阻值的设置来确定第一高电平信号和第二高电平信号的电压值，示例的，可以通过设置使V_O1大于或等于1V，且小于或等于2.5V，使V_O2大于或等于4V。

本实施例提供的开路故障检测电路中，通过简单的电路设计，采用第一电阻、第二电阻和第三电阻进行分压，使得在线束连接正常时断开第一开关时开关信号电路输出的开关信号的电压值与线束开路时的开关信号电路输出的电压值不同，从而对开关信号电路的开路故障进行检测，保证了开关信号电路的可靠性。

图3为本实用新型提供的一种开路故障检测电路的电路图二。如图3所示，在图1所示实施例的基础上，开关信号电路101包括：第二开关K2、第四电阻R4和第二电源V2。

其中，第二开关K2的一端与第四电阻R4的一端连接，第二开关K2的另一端与第二电源V2连接；第四电阻R4的另一端接地；开关信号电路101的输出端为第二开关K2的一端与第四电阻R4的一端的连接点。

电压调节电路102，具体用于调节在第二开关K2闭合时或者断开时，开关信号电路101输出的开关信号的电压。

电压调节电路102包括：第五电阻R5、第六电阻R6和第三电源V3；

第五电阻R5与第二开关K2并联；第六电阻R6的一端与开关信号电路101的输出端连接，第六电阻R6的另一端与第三电源V3连接；

第二开关K2闭合时，开关信号电路101输出的开关信号第三高电平信号；第二开关K2断开时，开关信号电路101输出的开关信号第四高电平信号；第二开关K2的另一端与第二电源V2之间连接的线束开路时，或者，第二开关K2的一端与第四电阻R4的一端之间连接的线束开路时，开关信号电路101输出的开关信号第五高电平信号。第三高电平信号的电压值小于第四高电平信号的电压值，且大于第五高电平信号的电压值。

电压检测电路103，具体用于在检测到开关信号为第三高电平信号或第四高电平信号时，确定开关信号电路101的线束连接状态为正常状态；

电压检测电路103，还具体用于在检测到开关信号为第五高电平信号时，确定开关信号电路101的线束连接状态为开路故障状态。

显然，图3所示的电路中，在不考虑电压调节电路102的情况下，即，若仅具有开关信号电路101，则在第二开关K2断开，或者，第二开关K2的另一端与第二电源V2之间连接的线束开路时或第二开关K2的一端与第四电阻R4的一端之间连接的线束开路时，电压检测电路103检测到的电压值相等，因此无法对上述状态进行区分。

然而，在本实用新型具有电压调节电路102的基础上，第二开关K2闭合时，开关信号电路101的输出点与第二电源V2连接，开关信号电路101输出的第三高电平信号的电压值V_O3为第二电源V2的电压值，示例的，可以通过设置第二电源V2使第三高电平信号的电压值V_O3大于或等于4.5V。

第二开关K2断开时，开关信号电路101输出的第四高电平信号的电压值V_O4，通过以下公式计算：

第二开关K2的另一端与第二电源V2之间连接的线束开路时，或者，第二开关K2的一端与第四电阻R4的一端之间连接的线束开路时，开关信号电路101输出的第五高电平信号V_O5，通过以下公式计算：

在实际应用中可以通过对第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6的阻值的设置来确定第四高电平信号和第五高电平信号的电压值，示例的，可以通过设置使V_O4大于或等于3V，且小于或等于4V，使V_O2小于或等于2.5V。

本实施例提供的开路故障检测电路，通过简单的电路设计，采用第四电阻、第五电阻和第六电阻进行分压，使得在线束连接正常时断开第一开关时开关信号电路输出的开关信号的电压值与线束开路时的开关信号电路输出的电压值不同，从而对开关信号电路的开路故障进行检测，保证了开关信号电路的可靠性。

图2和图3所示的实施例分别对开关连接电源和开关接地的两种开关信号电路的开路故障检测进行了示例说明，在实际应用中，可以根据开关信号电路的实际情况按照图2或图3所示实施例进行开路故障检测。

上述任一实施例中，电压检测电路可以为单片机，或者成为微控制单元(MicroController Unit，简称MCU)。

可选的，该电路还包括显示电路；显示电路与电压检测电路103连接，用于在开关信号电路101的线束连接状态为开路故障状态时，显示线束开路告警信息。示例的，显示电路中可以包括发光二极管，当在开关信号电路101的线束连接状态为开路故障状态时，电压检测电路103向显示电路输出驱动信号使发光二极管亮起，从而提示告警信息。

上述任一实施例中，开关信号电路101可以为用于向发动机的电控单元(Electronic Control Unit,简称ECU)输出开关信号的电路，例如开关信号电路101中的第一开关K1或者第二开关K2为急停开关，通过急停开关断开或闭合使开关信号电路101向ECU输出开关信号，进而进行急停控制，从而本实用新型的开路故障检测电路可应用于具有电控发动机的交通工具中，开路故障则表示开关信号电路101与ECU连接的线束断开，开路故障检测电路中的电压检测模块可以为ECU中的MCU。

在这种应用场景中，由于在发动机起车前，发电机不工作，若电池馈电，则检测到的开关信号电路101输出的开关信号的电压值不稳定，导致ECU接收的电压值不稳定，从而无法可靠的进行故障判断，因此在发动机启动前不进行开路故障检测。

在发动机启动过程中，发电机不工作，起动机消耗大电流，电池电压在启动过程中有下降，检测到的开关信号电路101输出的开关信号的电压值不稳定，导致ECU接收的电压值不稳定，因此在启动过程中也不进行开路故障检测。

在发动机启动成功后，开始进行开路故障检测，示例的，当检测到的开关信号电路101输出的开关信号的电压值小于或等于2.5V时，确定开关信号电路的线束状态为开路故障状态，同时可以输出一个驱动信号，以驱动显示电路中的故障灯，以通知驾驶员开关信号电路处于开路状态；当检测到的开关信号电路101输出的开关信号的电压值大于或等于4.5V，确定开关信号电路101处于闭合状态，线束状态为正常状态；当检测到的开关信号电路101输出的开关信号的电压值大于或等于3V，且小于或等于4V，确定开关信号电路101处于断开状态，线束状态为正常状态。

为实现上述对开路故障检测时机的控制，ECU可以通过检测发动机启动成功的信号或状态标识，来判断是否进行开路故障检测，若ECU通过检测发动机启动状态标识确定发动机启动成功，则开始进行开路故障检测，若未检测到发动机启动成功，则继续检测发动机是否启动成功，直至发动机启动成功后开始进行开路故障检测。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种开路故障检测电路，其特征在于，包括：开关信号电路、电压调节电路和电压检测电路；所述开关信号电路分别与所述电压调节电路和所述电压检测电路连接；

所述电压调节电路，用于调节所述开关信号电路在闭合时或者断开时，输出的开关信号的电压；

所述电压检测电路，用于检测所述开关信号的电压，并根据所述电压确定所述开关信号电路的线束连接状态，所述线束连接状态为正常状态或开路故障状态。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关信号电路包括：第一开关、第一电阻和第一电源；

其中，所述第一开关的一端与所述第一电阻的一端连接，所述第一开关的另一端接地；所述第一电阻的另一端与所述第一电源连接；所述开关信号电路的输出端为所述第一开关的一端与所述第一电阻的一端的连接点；

所述电压调节电路，具体用于调节在所述第一开关在闭合时或者断开时，所述开关信号电路输出的开关信号的电压。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电压调节电路包括：第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻与所述第一开关并联；所述第三电阻的一端与所述开关信号电路的输出端连接，所述第三电阻的另一端接地；

所述第一开关闭合时，所述开关信号电路输出的开关信号为零电压信号；所述第一开关断开时，所述开关信号电路输出的开关信号为第一高电平信号；所述第一开关的另一端与地之间连接的线束开路时，或者，所述第一开关一端与所述第一电阻的一端之间连接的线束开路时，所述开关信号电路输出的开关信号为第二高电平信号。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，

所述电压检测电路，具体用于在检测到所述开关信号为零电压信号或第一高电平信号时，确定所述开关信号电路的线束连接状态为正常状态；

所述电压检测电路，还具体用于在检测到所述开关信号为第二高电平信号时，确定所述开关信号电路的线束连接状态为开路故障状态。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第二高电平信号的电压值大于所述第一高电平信号的电压值。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关信号电路包括：第二开关、第四电阻和第二电源；

其中，所述第二开关的一端与所述第四电阻的一端连接，所述第二开关的另一端与所述第二电源连接；所述第四电阻的另一端接地；所述开关信号电路的输出端为所述第二开关的一端与所述第四电阻的一端的连接点；

所述电压调节电路，具体用于调节在所述第二开关在闭合时或者断开时，所述开关信号电路输出的开关信号的电压。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述电压调节电路包括：第五电阻、第六电阻和第三电源；

所述第五电阻与所述第二开关并联；所述第六电阻的一端与所述开关信号电路的输出端连接，所述第六电阻的另一端与所述第三电源连接；

所述第二开关闭合时，所述开关信号电路输出的开关信号第三高电平信号；所述第二开关断开时，所述开关信号电路输出的开关信号第四高电平信号；所述第二开关的另一端与所述第二电源之间连接的线束开路时，或者，所述第二开关的一端与所述第四电阻的一端之间连接的线束开路时，所述开关信号电路输出的开关信号第五高电平信号。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，

所述电压检测电路，具体用于在检测到所述开关信号为第三高电平信号或第四高电平信号时，确定所述开关信号电路的线束连接状态为正常状态；

所述电压检测电路，还具体用于在检测到所述开关信号为第五高电平信号时，确定所述开关信号电路的线束连接状态为开路故障状态。

9.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第三高电平信号的电压值小于所述第四高电平信号的电压值，且大于所述第五高电平信号的电压值。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电路，其特征在于，所述电压检测电路为单片机。

11.根据权利要求1-9任一项所述的电路，其特征在于，所述开路故障检测电路还包括显示电路；

所述显示电路与所述电压检测电路连接，用于在所述开关信号电路的线束连接状态为开路故障状态时，显示线束开路告警信息。