CN210742399U - 高压互锁检测电路和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种高压互锁检测电路和电动汽车，包括：所述电源模块、限流模块、高压互锁模块和恒流模块相连形成检测回路；且所述恒流模块用于控制所述检测回路的电流保持恒定；所述检测模块的第一检测端口与所述高压互锁模块的第一端电连接；所述检测模块的第二检测端口与所述高压互锁模块的第二端电连接；所述检测模块第三检测端口与所述电源模块电连接；所述检测模块依据第一检测端口检测到的第一电压、第二检测端口检测到的第二电压、所述第三检测端口检测到的电源电压以及限流模块确定所述高压互锁模块的阻抗，并采用所述阻抗指示所述高压互锁模块的工作状态。本申请采用阻抗指示所述高压互锁模块的工作状态，有效增强的检测信抗干扰能力。

Description

高压互锁检测电路和电动汽车

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种高压互锁检测电路和电动汽车。

背景技术

目前，对于汽车的节能和环保的要求越来越高，随之而来的是电动汽车的爆发式发展。电动汽车高压安全也越来越被人们重视。高压电路自动松脱可引起高压突然断电，使汽车失去动力，可能导致安全事故。高压互锁就是用于监测高压单元接插件是否存在松脱风险，并在高压断电之前给整车控制器提供报警信息，预留整车系统采取应对措施的时间。目前高压互锁检测电路大多采用PWM信号、电压信号，但PMW和电压信号在高压系统中容易受干扰，会干扰到检测结果，会误报高压互锁故障或不能有效检测到故障，容易引发安全事故。

发明内容

本申请提一种高压互锁检测电路和电动汽车，以解决或者部分解决 PMW和电压信号在高压系统中容易受干扰，会干扰到检测结果，会误报高压互锁故障或不能有效检测到故障，容易引发安全事故的问题。

为了解决上述问题，本申请公开了一种高压互锁检测电路，包括：电源模块、限流模块、高压互锁模块、恒流模块、检测模块；

所述电源模块、限流模块、高压互锁模块和恒流模块相连形成检测回路；且所述恒流模块用于控制所述检测回路的电流保持恒定；

所述检测模块具有第一检测端口、第二检测端口和第三检测端口，所述高压互锁模块具有第一端和第二端；所述第一检测端口与所述高压互锁模块的第一端电连接；所述第二检测端口与所述高压互锁模块的第二端电连接；所述第三检测端口与所述电源模块电连接；

所述检测模块依据所述第一检测端口检测到的第一电压、第二检测端口检测到的第二电压、所述第三检测端口检测到的电源电压以及所述限流模块确定所述高压互锁模块的阻抗，并采用所述阻抗指示所述高压互锁模块的工作状态。

可选地，当所述阻抗小于等于第一预设值时，指示所述高压互锁模块连接可靠；

当所述阻抗大于所述第一预设阈值且所述阻抗小于等于第二预设阈值时，指示所述高压互锁模块连接松动；

当所述阻抗大于第二预设阈值时，指示所述高压互锁模块连接断开。

可选地，所述检测电路还包括基准电压源；所述恒流模块包括相连接的电流调节器和第一限流电阻；

所述基准电压源具有第一信号连接端，所述第一信号连接端与所述电流调节器相连接，所述基准电压源用于控制所述第一信号连接端的电压保持恒定。

可选地，所述基准电压源还具有第二信号连接端，所述第二信号连接端与所述电源模块相连接，用于将所述电源模块的电压转换为基准电压。

可选地，所述电流调节器为金属-氧化物-半导体结构的晶体管；

所述晶体管的栅极与所述基准电压源的第一信号连接端相连接，所述晶体管的源极与第一限流电阻相连接，所述晶体管的漏极与所述高压互锁模块的第二端相连接。

可选地，所述基准电压源为低温漂的基准电压源。

可选地，所述金属-氧化物-半导体结构的晶体管为低温漂的金属-氧化物 -半导体结构的晶体管。

可选地，所述检测模块包括微处理器、第一分压单元、第二分压单元和第三分压单元；

所述微处理器通过第一分压单元与所述第一检测端口相连接；

所述微处理器通过第二分压单元与所述第二检测端口相连接；

所述微处理器通过第三分压单元与所述第三检测端口相连接；

所述检测模块依据所述第一检测端口检测到的第一电压、第二检测端口采集到的第二电压和第三检测端口检测到电源电压指示所述高压互锁模块的故障。

可选地，当所述第一电压、第二电压和电源电压均相等时，指示所述高压互锁模块出现短路到电源模块故障；

当所述第一电压等于第二电压且等为0V时，指示所述高压互锁模块出现短路到地故障；

当所述第一电压等于电源电压且所述第二电压为0V时，指示所述高压互锁模块出现开路故障。

本申请还公开了一种电动汽车，所述电动汽车包括前述的检测电路。

本申请实施例包括以下优点：

本申请实施例采用电源模块、限流模块、高压互锁模块、恒流模块组成检测回路，所述恒流模块能够保证所述检测回路的电流保持恒定。本申请实施例还利用检测模块检测所述高压互锁模块第一端的第一电压、第二端的第二电压、电源电压和所述限流模块确定所述高压互锁模块的阻抗，并采用所述阻抗指示所述高压互锁模块的工作状态。本申请实施例能够利用所述恒流模块保证所述检测回路的电流保持恒定，有效的增强了所述检测电路的抗干扰能力。并且能够利用所述高压互锁模块的阻抗，准确判断出高压互锁模块的工作状态，为车辆控制策略提供依据。

附图说明

图1是本申请实施例中所述的一种高压互锁电路的示意图；

图2是本申请实施例中所述的另一种高压互锁电路的示意图；

图3是本申请实施例中所述的另一种高压互锁电路的示意图；

图4是本申请实施例中所述的另一种高压互锁电路的示意图；

图5是本申请实施例中所述的另一种高压互锁电路的示意图；

图6是本申请实施例中所述的另一种高压互锁电路的示意图；

图7是本申请实施例中所述的另一种高压互锁电路的示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本申请实施例中的一种高压互锁检测电路示意图，所述电路包括电源模块101、限流模块102、高压互锁模块103、恒流模快104 和检测模块105，所述电源模块101、限流模块102、高压互锁模块103、恒流模快104形成检测回路；且所述恒流模快104用于控制所述检测回路的电流保持恒定。所述高压互锁模块103具有第一端和第二端。所述检测模块105 具有第一检测端口、第二检测端口和第三检测端口。所述检测模块105的第一检测端口与所述高压互锁模块103的第一端电连接，用于采集所述高压互锁模块103的第一端的第一电压；所述检测模块105的第二检测端口与所述高压互锁模块103的第二端电连接，用于采集所述高压互锁模块103的第二端的第二电压；所述检测模块105的第三检测端口与所述电源模块101电连接，用于采集电源电压；所述检测模块依据所述第一电压、第二电压、电源电压以及所述限流模块确定所述高压互锁模块的阻抗，并采用所述阻抗指示所述高压互锁模块的工作状态。

本申请实施例中，参照图2，所述电路还可以包括开关S，当整车电池管理系统(BMS)106上电后，所述开关S闭合，所述检测模块开始通过第一检测端口、第二检测端口和第三检测端口分别采集所述高压互锁模块第一端的第一电压V1、第二端的第二电压V2和电源模块的电源电压V_bat。可选地，所述限流模块包括限流电阻，所述检测模块根据限流电阻的阻值R1，与限流电阻两端的电压：第一电压V1和电源电压V-bat，计算出所述检测回路的电流I＝(V_bat-V1)/R1。然后再根据所述高压互锁模块两端的电压V1、V2以及所述检测回路的电流I，计算出所述高压互锁模块的阻抗R＝(V1-V2) /I。最后根据所述阻抗R指示所述高压互锁模块的工作状态。

作为本申请的一种示例，当所述阻抗小于等于第一预设值时，指示所述高压互锁模块连接可靠；

当所述阻抗大于所述第一预设阈值且所述阻抗小于等于第二预设阈值时，指示所述高压互锁模块连接松动；

当所述阻抗大于第二预设阈值时，指示所述高压互锁模块连接断开。

本申请实施例中，当所述阻抗小于等于第一预设阈值时，指示所述高压互锁模块连接可靠，所述电池管理系统上报所述高压互锁模块的工作状态为连接正确。具体的，所述第一预设值可根据整车的生产厂家的不同，做不同的设定。当所述阻抗大于所述第一预设阈值且所述阻抗小于等于第二预设阈值时，指示所述高压互锁模块连接松动；所述电池管理系统上报所述高压互锁模块的工作状态为半连接状态。具体的，所述第二预设值可根据整车的生产厂家的不同，做不同的设定。当所述阻抗大于第二预设阈值时，指示所述高压互锁模块连接断开，所述电池管理系统上报所述高压互锁模块的工作状态为连接断开。

在一个具体的实施例中，参考表1，其中R表示高压互锁模块的阻抗，所述Rx1表示第一预设阈值，Rx2表示第二预设阈值。表1详细描述所述高压互锁模块的工作状态与高压互锁模块阻抗之间的关系。

表1：

高压互锁模块的工作状态	判断条件
		连接可靠	R＝<Rx1
连接有松动	Rx1<R＝<Rx2
		连接断开	R>＝Rx2

作为本申请的一种示例，所述检测电路还包括基准电压源；所述恒流模块包括相连接的电流调节器和第一限流电阻；

所述基准电压源具有第一信号连接端，所述第一信号连接端与所述电流调节器相连接，所述基准电压源用于控制所述第一信号连接端的电压保持恒定。

参考图3，所述恒流模块包括电流调节器1041和第一限流电阻1042，所述第一限流电阻1042的一端连接电流调节器1041，另一端接地，所述检测电路还包括基准电压源106，所述基准电压源包括第一信号连接端1061；所述基准电压源106用于控制所述第一信号连接端1061的电压保持恒定。

可选地，参考图4所述基准电压源106还具有第二信号连接端1062，所述第二信号连接端1062与所述电源模块101相连接，用于将所述电源模块 101的电压转换为基准电压。所述电流调节器1041为金属-氧化物-半导体结构的晶体管；所述晶体管的栅极与所述基准电压源的第一信号连接端相连接，所述晶体管的源极与第一限流电阻相连接，所述晶体管的漏极与所述高压互锁模块的第二端相连接。

本申请实施例中，利用所述基准电压源106、金属-氧化物-半导体结构的晶体管1041和第一限流电阻1042产生恒定的电流；具体的，当电池管理系统上电后，开关S闭合，所述电源模块经基准电压源106输出基准电压 Vref，所述基准电压Vref能够将所述金属-氧化物-半导体结构的晶体管的栅极电压保持在恒定的电位上，所述金属-氧化物-半导体结构的晶体管的栅极和源极之间的压降为Vgs，则施加在第一限流电阻1042上的压降 Vr＝Vref-Vgs,第一限流电阻R2上的电流I＝Vr/R2，因为Vref、Vgs和R2均为固定值，所以电流I也为一恒定值；因为金属-氧化物-半导体结构的晶体管的导通电流非常小，可忽略不计，所以经过R2上的电流和经过检测回路的电流相等，即检测回路上的电流为恒流信号。本申请中的恒流信号利用基准电压源金属-氧化物-半导体结构的晶体管和第一限流电阻就能获得，结构简单，成本低。

作为本申请的一种示例，所述基准电压源为低温漂的基准电压源。

所述金属-氧化物-半导体结构的晶体管为低温漂的金属-氧化物-半导体结构的晶体管。

本申请实施例中，为了保证所述检测电路受温度的影响较小，本实施例选用低温漂的基准电压源和低温漂的金属-氧化物-半导体结构的晶体管。

本申请实施例中，得到的恒流信号不受车辆蓄电池电压影响，受温度影响较小，在车辆全工作电压和温度范围可达到恒流效果。

可选地，参考图5，所述检测单元包括微处理器1051，所述微处理器具有第一检测端口、第二检测端口和第三检测端口；所述第一检测端口与所述高压互锁模块的第一端相连接，用于检测第一端的第一电压，所述高压互锁模块的第一端可以为电流输入的一端；所述第二检测端口一所述高压互锁模块的第二端相连接，用于检测第二端的第二电压，所述高压互锁模块的第二端可以为电流输出的一端。所述第三检测端口用于和电源模块相连接，用于检测电源电压。所述微处理器根据检测到的第一电压、电源电压计算出施加在限流模块上的电压，所述限流模块可以为第二限流电阻，利用施加在第二限流电阻的电压和限流电阻本身的阻值计算出所述检测电路上的电流，并根据第一电压、第二电压和所述检测回路上的电流计算出所述高压互锁模块的阻抗。并利用所述阻抗指示所述高压互锁模块的工作状态。

进一步，可选地，参考图5，所述检测模块还包括第一分压模块1052、第二分压模块1053和第三分压模块1054；所述通过第一分压模块1052与所述第一检测端口相连接，由于本申请实施例中的电源模块的电压范围 9V-16V，所述微处理器的电压为5V，所以本实施例利用所述第一分压模块 1052分担部分第一检测端口检测到的电压，以免第一检测端口检测到的电压大于所述微处理器的可承受电压，对所述微处理器造成损坏，同样的，所述第二分压模块和第三分压模块具有相同的作用。

作为本申请的一种示例，所述检测模块依据所述第一检测端口检测到的第一电压、第二检测端口采集到的第二电压和第三检测端口检测到电源电压指示所述高压互锁模块的故障。

具体的，参考表2，所述微处理器通过采集的高压互锁模块第一端的电压、第二端的电压和电源电压，能够判断出高压互锁模块本身存在的故障，例：当所述第一电压、第二电压和电源电压均相等时，指示所述高压互锁模块出现短路到电源模块故障；当所述第一电压等于第二电压且等为0V时，指示所述高压互锁模块出现短路到地故障；当所述第一电压等于电源电压且所述第二电压为0V时，指示所述高压互锁模块出现开路故障。

本申请实施例中，所述检测电路具备自诊断功能，能够准确诊断出电路的故障类型，提高了信号的安全等级。

表2

故障类型	第一电压	第二电压
			对电源短路	电源电压	电源电压
对地短路	0V	0V
			开路	电源电压	0V

可选地，本申请实施例中所述电源模块可以为车身常电，当然也可以选择其他，本申请对此不作限制。

本申请实施例对车身常电、第一电压和第二电压进行回采，可准确计算出所述检测回路的电流和BMS外部高压互锁模块的阻抗，准确判断出高压连接的程度，为车辆控制策略提供准确的依据。

可选地，参考图6，所述高压互锁模块包括电机、DC/DC(直流斩波器)、压缩机、PTC(加热器)、空调和MSD(多排量系统)等其它高压互锁连接器。从所述高压互锁模块的第一端到第二端可以简化为一个阻抗，在所述高压互锁模块完全可靠连接时此阻抗值为0，在所述高压互锁模块外部连接不可靠时此阻抗值会增大，断开时则阻抗为无穷大，具体的，可以通过电池管理系统通过检测此阻抗值来判断外部相关高压模块的连接可靠性。

在一个具体的实施例中，参考图7，当所述BMS(电池管理系统)上电后，所述开关S闭合，所述MCU(微处理器)采集高压互锁模块两端的第一电压HVIL_OUT、第二电压HVIL_IN和车身常电K30的电压V_bat，并利用所述第一电压HVIL_OUT、第二电压HVIL_IN和电源电压V_bat进行高压互锁模块自身故障的判断，当高压互锁模块存在自身故障时，所述电池管理系统上报高压互锁模块自身的故障类型，具体的，所述自身的故障类型可参考表2。当所述高压互锁模块不存在自身故障时，利用电源电压V_bat、第一电压HVIL_OUT和电阻R1计算电流I，并进一步根据所述第一电压 HVIL_OUT、第二电压HVIL_IN和电流I计算阻抗R_hvil，所述阻抗R_hvil 为高压互锁模块的阻抗。并利用所述阻抗R_hvil判断所述高压互锁模块的工作状态，具体可参考表1。并进一步利用电池管理系统上报所述高压互锁模块的工作状态。

本申请实施例采用电源模块、限流模块、高压互锁模块、恒流模块组成检测回路，所述恒流模块能够保证所述检测回路的电流保持恒定。本申请实施例还利用检测模块检测所述高压互锁模块第一端的第一电压、第二端的第二电压、电源电压和所述限流模块确定所述高压互锁模块的阻抗，并采用所述阻抗指示所述高压互锁模块的工作状态。本申请实施例能够利用所述恒流模块保证所述检测回路的电流保持恒定，有效的增强了所述检测电路的抗干扰能力。并且能够利用所述高压互锁模块的阻抗，准确判断出高压互锁模块的工作状态，为车辆控制策略提供依据。

本申请实施例还公开了一种电动汽车，所述电动汽车包括前述的高压互锁检测电路。

本申请实施例由于所述电动汽车包括所述高压互锁电路，所述电路采用电源模块、限流模块、高压互锁模块、恒流模块组成，所述恒流模块能够保证所述检测回路的电流保持恒定。本申请实施例还利用检测模块检测所述高压互锁模块第一端的第一电压、第二端的第二电压、电源电压和所述限流模块确定所述高压互锁模块的阻抗，并采用所述阻抗指示所述高压互锁模块的工作状态。本申请实施例能够利用所述恒流模块保证所述检测回路的电流保持恒定，有效的增强了所述检测电路的抗干扰能力。并且能够利用所述高压互锁模块的阻抗，准确判断出高压互锁模块的工作状态，为车辆控制策略提供依据。

本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。

以上对所提供的一种高压互锁检测电路和电动汽车，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种高压互锁检测电路，其特征在于，包括：电源模块、限流模块、高压互锁模块、恒流模块、检测模块；

所述电源模块、限流模块、高压互锁模块和恒流模块相连形成检测回路；且所述恒流模块用于控制所述检测回路的电流保持恒定；

所述检测模块具有第一检测端口、第二检测端口和第三检测端口，所述高压互锁模块具有第一端和第二端；所述第一检测端口与所述高压互锁模块的第一端电连接；所述第二检测端口与所述高压互锁模块的第二端电连接；所述第三检测端口与所述电源模块电连接；

所述检测模块依据所述第一检测端口检测到的第一电压、所述第二检测端口检测到的第二电压、所述第三检测端口检测到的电源电压以及所述限流模块确定所述高压互锁模块的阻抗，并采用所述阻抗指示所述高压互锁模块的工作状态。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，当所述阻抗小于等于第一预设阈值时，指示所述高压互锁模块连接可靠；

当所述阻抗大于所述第一预设阈值且所述阻抗小于等于第二预设阈值时，指示所述高压互锁模块连接松动；

当所述阻抗大于第二预设阈值时，指示所述高压互锁模块连接断开。

3.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括基准电压源；所述恒流模块包括相连接的电流调节器和第一限流电阻；

所述基准电压源具有第一信号连接端，所述第一信号连接端与所述电流调节器相连接，所述基准电压源用于控制所述第一信号连接端的电压保持恒定。

4.根据权利要求3所述的检测电路，其特征在于，所述基准电压源还具有第二信号连接端，所述第二信号连接端与所述电源模块相连接，用于将所述电源模块的电压转换为基准电压。

5.根据权利要求3所述的检测电路，其特征在于，所述电流调节器为金属-氧化物-半导体结构的晶体管；

所述晶体管的栅极与所述基准电压源的第一信号连接端相连接，所述晶体管的源极与第一限流电阻相连接，所述晶体管的漏极与所述高压互锁模块的第二端相连接。

6.根据权利要求4所述的检测电路，其特征在于，所述基准电压源为低温漂的基准电压源。

7.根据权利要求5所述的检测电路，其特征在于，所述金属-氧化物-半导体结构的晶体管为低温漂的金属-氧化物-半导体结构的晶体管。

8.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述检测模块包括微处理器、第一分压单元、第二分压单元和第三分压单元；

所述微处理器通过第一分压单元与所述第一检测端口相连接；

所述微处理器通过第二分压单元与所述第二检测端口相连接；

所述微处理器通过第三分压单元与所述第三检测端口相连接；

所述检测模块依据所述第一检测端口检测到的第一电压、第二检测端口采集到的第二电压和第三检测端口检测到电源电压指示所述高压互锁模块的故障。

9.根据权利要求8所述的检测电路，其特征在于，当所述第一电压、第二电压和电源电压均相等时，指示所述高压互锁模块出现短路到电源模块故障；

当所述第一电压等于第二电压且等为0V时，指示所述高压互锁模块出现短路到地故障；

当所述第一电压等于电源电压且所述第二电压为0V时，指示所述高压互锁模块出现开路故障。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的检测电路。

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