CN210805623U - 接触器吸合保持电路、模块及包含其的电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子电路领域，其实施方式提供了一种接触器吸合保持电路，所述保持电路设置于控制器与受所述控制器所控制的接触器之间，包括：信号限定电路，用于对输入所述保持电路的触发信号进行选择后，输入信号维持电路；所述触发信号与所述控制器相关；所述信号维持电路响应于选择后的触发信号，将信号输出端与稳定工作电源导通；所述信号输出端的输出电平或电流用于控制所述接触器；反馈电路，用于将所述输出电平或电流耦合至所述信号维持电路的控制端，以控制所述信号维持电路的保持状态。本实用新型的实施方式有利于提升保持电路的稳定性。

Description

接触器吸合保持电路、模块及包含其的电动汽车

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，特别涉及一种接触器吸合保持电路、一种接触器吸合保持模块以及一种包含其的电动汽车。

背景技术

动力电池作为电动汽车的动力源，它通过提供高压给整车提供能量。而接触器是整车的动力总开关，通过接触器的闭合与通断来控制电池的高压是否输出。目前，主流的控制接触器闭合与断开的方式为单片机控制，且通过单片机指令连续实时控制才能保持当前状态。这种控制方式增加了接触器闭合时保持状态的不稳定性。目前的BMS产品进行接触器控制存在以下缺点：

(1)单片机自身输出的不稳定。由于EMC干扰、Bug的存在及单片机问题，在程序运行过程中可能会导致单片机输出信号中断现象。

(2)闭合信号的干扰会造成巨大的安全事故。当接触闭合时出现单片机信号中断现象，那么接触器会突然断开，特别在整车高速运行时，由于驱动永磁电机高速运行，当接触器断开后，由于惯性的存在，电机依然会高速转动，电机会形成反拖，产生远高于电池电压的电动势，该电动势作用于直流母排，可能会将高压总成烧毁。

(3)通过单片机直接实时控制接触器断开与闭合尤其是车高速行驶时控制闭合，这种方式安全等级低，发生故障的概率相对较大，容易造成人身财产损失。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种接触器吸合保持方法及模块，以至少解决现有接触器在吸合保持中存在的不稳定和误触发的问题。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供所述保持电路设置于控制器与受所述控制器所控制的接触器之间，所述保持电路包括：

信号限定电路，用于对输入所述保持电路的触发信号进行选择后，将选择后的触发信号输入信号维持电路；所述触发信号与所述控制器相关；

所述信号维持电路响应于选择后的触发信号，将所述信号维持电路的信号输出端与稳定工作电源导通；所述信号输出端输出的电平或电流用于控制所述接触器；

反馈电路，用于将输出的所述电平或电流耦合至所述信号维持电路的控制端，以控制所述信号维持电路的保持状态。

可选的，所述信号维持电路为第一可控开关器件，所述第一可控开关器件的第一受控端接所述稳定工作电源，所述第一可控开关器件的第二受控端用于输出所述电平或电流，所述第一可控开关器件的控制端与所述反馈电路的反馈端相连

可选的，所述反馈电路为第二可控开关器件，所述第二可控开关器件的第一受控端接地，所述第二可控开关器件的控制端与所述第一可控开关器件的第二受控端相连，所述第二可控开关器件的控制端还与所述信号限定电路的输出端相连；所述第二可控开关器件的第二受控端作为反馈端，其状态包括接地和接稳定工作电源，其状态根据所述第二可控开关器件的控制端的状态确定。

可选的，所述第一可控开关器件和第二可控开关器件均为三极管。

可选的，所述第一可控开关器件为PNP管，第二可控开关器件为NPN管；

所述NPN管的发射极接地，基极接第三电阻的一端，集电极通过第一电阻与VCC相连，并与PNP管的基极相连；

所述PNP管的基极通过第一电阻与VCC相连，并与所述NPN管的集电极相连，发射极与VCC相连，集电极与第四电阻的一端以及所述接触器的控制端相连；

所述信号限定电路的输出端连接至所述第三电阻的另一端和所述第四电阻的另一端。

可选的，所述信号限定电路包括第一二极管和第二二极管，

所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极均为触发信号输入端，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极短接后，作为所述信号限定电路的输出端。

在本实用新型的第二方面，还提供了一种接触器吸合保持模块，包括：供电引脚，用于向所述接触器吸合保持模块提供稳定工作电源，其特征在于，所述接触器吸合保持模块还包括：

信号输入引脚，用于接收触发信号，

信号输出引脚，用于输出所述触发信号所触发的电平或电流信号，

所述信号引脚与所述信号输出引脚之间包括前述的接触器吸合保持电路。

可选的，所述信号输入引脚为两个，分别用于接收接触器吸合信号和接触器断开信号。

在本实用新型的第三方面，还提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括前述的接触器吸合保持电路。

在本实用新型的第四方面，还提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括前述的接触器吸合保持模块。

通过本实用新型提供的上述技术方案，具有以下有益效果：

(1)降低了接触器在工作过程中的单片机问题、EMC干扰及软硬件Bug等因素带来的干扰风险，增强了整车的安全等级；

(2)接触器闭合以后通过本电路保持接触器闭合状态，无需持续的保持信号，降低控制器的运行负载，增加控制器的稳定性。

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是本实用新型一种实施方式提供的接触器吸合保持电路的模块连接示意图；

图2是本实用新型一种实施方式提供的接触器吸合保持电路的电路结构示意图；

图3是本实用新型一种实施方式提供的接触器吸合保持模块的引脚示意图。

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。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1是本实用新型一种实施方式提供的接触器吸合保持电路的模块连接示意图。如图1所示，本实施方式提供一种接触器吸合保持电路，所述保持电路设置于控制器与受所述控制器所控制的接触器之间，所述保持电路包括：

信号限定电路，用于对输入所述保持电路的触发信号进行选择后，将选择后的触发信号输入信号维持电路；所述触发信号与所述控制器相关；

所述信号维持电路响应于选择后的触发信号，将所述信号维持电路的信号输出端与稳定工作电源导通；所述信号输出端输出的电平或电流用于控制所述接触器；

反馈电路，用于将输出的所述电平或电流耦合至所述信号维持电路的控制端，以控制所述信号维持电路的保持状态。

如此，通过信号维持电路将信号输出端与稳定工作电源导通，通过此方式得到稳定的输出，同时将该稳定的输出电平或电流通过反馈电路作用于所述信号维持电路的控制端，以此达到信号保持的效果。在此情况下，即使撤去触发信号，也能够通过自身对电路的输出状态进行保持。同时还通过信号限定电路对输入该保持电路的电平或电流进行选择，避免了干扰信号对该保持电路的干扰，还能够实现在保持状态下的再次触发信号失效，以此达到避免误操作的目的和提升稳定性的目的。

具体的，所述保持电路设置于控制器与受所述控制器所控制的接触器之间，控制器的信号经信号限定电路输入所述信号维持电路，若该信号为接触器闭合信号，则信号维持电路通过将信号输出端与稳定工作电源导通，以输出稳定的输出，此处的输出可以为电平信号，也可以为电流信号。为了维持信号维持电路在控制端的稳定性，则通过反馈电路将该输出电平或电流信号作为反馈电路的控制端信号，使反馈电路的受控端维持一个稳定的信号，通过该稳定的信号再去控制所述信号维持电路。以此达到一个信号保持的技术效果。其具体结构在后文详述。

本实用新型提供的一种实施方式中，所述信号维持电路为第一可控开关器件，所述第一可控开关器件的第一受控端接所述稳定工作电源，所述第一可控开关器件的第二受控端用于输出所述电平或电流，所述第一可控开关器件的控制端与所述反馈电路的反馈端相连。以及所述反馈电路为第二可控开关器件，所述第二可控开关器件的第一受控端接地，所述第二可控开关器件的控制端与所述第一可控开关器件的第二受控端相连，所述第二可控开关器件的控制端还与所述信号限定电路的输出端相连；所述第二可控开关器件的第二受控端作为反馈端，其状态包括接地和接稳定工作电源，其状态根据所述第二可控开关器件的控制端的状态确定。在本实施方式中，信号维持电路和反馈电路均采用可控开关器件进行实施。两个可控开关器件的控制端和受控端相互耦合，以达到在一次触发后达到状态保持的技术效果。

本实用新型提供的一种实施方式中，所述第一可控开关器件和第二可控开关器件均为三极管。管是一种常用的用于控制和驱动的电子元件，具有响应速度快和通过电流大的优点。本实施方式通过三极管进行实施，具有电路结构简单和硬件成本低的优点。

图2是本实用新型一种实施方式提供的接触器吸合保持电路的电路结构示意图；如图2所示，以主正接触器为例，本实用新型提供的一种实施方式中，所述第一可控开关器件为PNP管，第二可控开关器件为NPN管；

所述NPN管的发射极接地，基极接第三电阻R3的一端，集电极通过第一电阻R1与VCC相连，并与PNP管的基极相连；所述PNP管的基极通过第一电阻R1与VCC相连，并与所述NPN管的集电极相连，发射极与VCC相连，集电极与第四电阻R4的一端以及所述接触器的控制端相连；所述信号限定电路的输出端连接至所述第三电阻R3的另一端和所述第四电阻R4的另一端。对其简要描述如下：吸合触发时，当输入高电平触发时，NPN管(即图中Q1)导通，PNP管(即图中Q2)的基极为低电平，则Q2的集电极与VCC导通，在接触器的控制端产生高电平，使所述接触器吸合，同时将该高电平接入Q1的基极，使Q1保持持续导通，以达到信号保持的技术效果。断开触发时，当输入低电平触发时，NPN管(即图中Q1)截止，PNP管(即图中Q2)的基极为高电平，则Q2的集电极与VCC截止，在接触器的控制端恢复到初始状态，使所述接触器断开，同时将该低电平接入Q1的基极，使Q1保持持续截止，以达到截止信号保持的技术效果。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述信号限定电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极均为触发信号输入端，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极短接后，作为所述信号限定电路的输出端。信号限定电路可以采用的实施方式有软件限制，滤波电路以及比较电路等多种形式。例如可以采用比较器，仅能输入大于预设电平的触发信号，并对其他弱信号进行去除。软件限制包括判定当前接触器的工作状态，若当前工作状态为吸合时，则对后续输入的吸合信号进行去除。本实施方式中的信号限定电路是采用两个二极管来实现的。二极管不仅有防止反向的作用，还能用于一定程度上的滤除干扰。在接触器的控制端产生高电平时，从正向二极管输入的低电平不会通过，而且输入的高电平不会再次触发接触器动作，此时只有从反向二极管输入低电平才能触发接触器断开；同理，当接触器的控制端产生低电平时，只有从正向二极管输入高电平才能触发接触器吸合；以此达到减少干扰和防止重复动作的目的。

图3是本实用新型一种实施方式提供的接触器吸合保持模块的引脚示意图，如图3所示，在本实用新型提供的一种实施方式中，还提供了一种接触器吸合保持模块，包括：供电引脚，用于向所述接触器吸合保持模块提供稳定工作电源，所述接触器吸合保持模块还包括：

信号输入引脚，用于接收触发信号，

信号输出引脚，用于输出所述触发信号所触发的电平或电流信号，

所述信号引脚与所述信号输出引脚之间包括如前述的接触器吸合保持电路。将前述的接触器吸合保持电路进行集成化，封装为模块并通过外部的引脚进行连接使用，不仅提升了该电路的集成度，还有利于扩展本保持电路的使用范围。在具体的使用场合，通过连接外部引脚就能实现保持电路的信号保持功能。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述信号输入引脚为两个，分别用于接收接触器吸合信号和接触器断开信号。接触器吸合信号通过前述的第一二极管的正极进入该模块，接触器断开信号通过前述的第二二极管的负极进入该模块。通过对两个信号输入引脚的分开，有利于对触发信号的高低电平的限定和对重复触发信号的忽略。

本实用新型提供的一种实施方式中，还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括前述的接触器吸合保持电路。以及本实用新型提供的另一种实施方式中，还提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括前述的接触器吸合保持模块。如背景技术中所述，本接触器吸合保持电路或模块的常用的使用场合为电动汽车。在电动汽车中采用本实用新型提供的接触器吸合保持电路或模块，能够避免接触器的异常吸合或断开，避免高压总成烧毁等严重故障。

为了便于本领域技术人员的理解和实施，特结合图2对前述的接触器吸合保持电路的工作过程和具体实施方式进行说明。

如图2所示，在需要控制两个接触器(主正接触器和主负接触器)的实施场景中，该接触器吸合保持电路包含：2个NPN三极管、2个PNP三极管、4个二极管及10个电阻。

工作状态1：闭合接触器。当收到软件控制命令需要执行上电流程时，首先闭合主负接触器，软件会发出控制命令I1，且I1为高电平触发信号。此时，I1高电平、R10、R5及主负接触器触点形成回路，从而主负接触器将闭合。主正接触器控制原理同主负，当收到软件控制命令需要执行上电流程时，在主负接触器完成闭合以后，软件会发出控制命令I3且I3为高电平触发信号。此时，I3高电平、R8、R4及主正接触器触点形成回路，从而主正接触器将闭合。

工作状态2：上电以后接触器状态保持。初始时Q3的基极电压与发射极电压相同，所以Q3不能导通。而Q4的基极电压为0，电压不大于发射极电压，因此Q4也是截止状态。在电路接收到主负控制信号I1后，Q4基极电压升高然后Q4导通，因为Q4导通后分压导致Q3基极电压降低而导通，此时外加电源直接作用在主负接触器线圈，Q3集电极维持Q4的基极的高电平，维持Q4导通状态，从而保持着Q3基极的低电压，保持Q3处于导通状态，依次循环从而保持主负接触器闭合状态。主正控制原理同主负，初始时Q2的基极电压与发射极电压相同，所以2不能导通。而Q1的基极电压为0，电压不大于发射极电压，因此Q1也是截止状态。在电路接受到主正控制信号I2后，Q1基极电压升高然后Q1导通，因为Q1分压导致Q2基极电压降低而导通，此时外加电源直接作用在主正接触器线圈，Q2集电极维持Q1的基极的高电平，维持Q1导通状态，从而保持着Q2基极的低电压，保持Q2处于导通状态，依次循环从而保持主正接触器闭合状态。

工作状态3：断开接触器工作原理。当整车需要执行切断高压命令时，首先断开主正接触器，单片机会发出I4低电平触发信号，而Q1的基极电压为0，电压不大于发射极电压，因此Q1状态将会从导通变为截止状态，Q2的基极电压与发射极电压相同，所以Q2也不再处于导通即主正控制电路恢复到初始状态；主负接触器断开由触发低电平信号I2控制，电路工作原理同主正接触器。

通过以上实施方式，能够在一次触发状态后，保持电路的当前状态，并避免误操作和减少干扰的影响。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种接触器吸合保持电路，其特征在于，所述保持电路设置于控制器与受所述控制器所控制的接触器之间，所述保持电路包括：

信号限定电路，用于对输入所述保持电路的触发信号进行选择后，将选择后的触发信号输入信号维持电路；所述触发信号与所述控制器相关；

所述信号维持电路响应于选择后的触发信号，将所述信号维持电路的信号输出端与稳定工作电源导通；所述信号输出端输出的电平或电流用于控制所述接触器；

反馈电路，用于将输出的所述电平或电流耦合至所述信号维持电路的控制端，以控制所述信号维持电路的保持状态。

2.根据权利要求1所述的接触器吸合保持电路，其特征在于，所述信号维持电路为第一可控开关器件，所述第一可控开关器件的第一受控端接所述稳定工作电源，所述第一可控开关器件的第二受控端用于输出所述电平或电流，所述第一可控开关器件的控制端与所述反馈电路的反馈端相连。

3.根据权利要求2所述的接触器吸合保持电路，其特征在于，所述反馈电路为第二可控开关器件，所述第二可控开关器件的第一受控端接地，所述第二可控开关器件的控制端与所述第一可控开关器件的第二受控端相连，所述第二可控开关器件的控制端还与所述信号限定电路的输出端相连；所述第二可控开关器件的第二受控端作为反馈端，其状态包括接地和接稳定工作电源，其状态根据所述第二可控开关器件的控制端的状态确定。

4.根据权利要求3所述的接触器吸合保持电路，其特征在于，所述第一可控开关器件和所述第二可控开关器件均为三极管。

5.根据权利要求4所述的接触器吸合保持电路，其特征在于，所述第一可控开关器件为PNP管，所述第二可控开关器件为NPN管；

所述NPN管的发射极接地，基极接第三电阻的一端，集电极通过第一电阻与VCC相连，并与PNP管的基极相连；

所述PNP管的基极通过第一电阻与VCC相连，并与所述NPN管的集电极相连，发射极与VCC相连，集电极与第四电阻的一端以及所述接触器的控制端相连；

所述信号限定电路的输出端连接至所述第三电阻的另一端和所述第四电阻的另一端。

6.根据权利要求1所述的接触器吸合保持电路，其特征在于，所述信号限定电路包括第一二极管和第二二极管；

所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极均为触发信号输入端，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极短接后，作为所述信号限定电路的输出端。

7.一种接触器吸合保持模块，包括：供电引脚，用于向所述接触器吸合保持模块提供稳定工作电源，其特征在于，所述接触器吸合保持模块还包括：

信号输入引脚，用于接收触发信号；

信号输出引脚，用于输出所述触发信号所触发的电平或电流信号；

所述信号输入引脚与所述信号输出引脚之间包括权利要求1至6中任一项权利要求所述的接触器吸合保持电路。

8.根据权利要求7所述的接触器吸合保持模块，其特征在于，所述信号输入引脚为两个，分别用于接收接触器吸合信号和接触器断开信号。

9.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括权利要求1至6中任一项权利要求所述的接触器吸合保持电路。

10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括权利要求7或8所述的接触器吸合保持模块。

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