CN211061653U - 多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，包括若干路的供电支路，每路供电支路的支路继电器的后端触点连接一个继电器状态检测电路，主控制器只控制其中一路供电支路对应的电子开关导通，其余各路供电支路的电子开关处于关闭状态，从而获取待检测的支路继电器的实际工作状态，另外它还包括隔离供电电源和正极母线检测电路，高压输入端B通过二极管D8和电子开关K8连接隔离供电电源的正极，正极母线检测电路包括二极管D5、电子开关K5和正极采样电路，电子开关K8和电子开关K5受主控制器控制，正极母线检测电路将获取的信号送到主控制器；它兼容性好，容易扩展，应用范围广。

Description

多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统

技术领域：

本实用新型涉及多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统。

背景技术：

目前，多合一控制器是电动商用车的一个重要方向，多合一控制器不但可以为驱动电机配电，还可以为空调、燃料电池、油泵、气泵、蓄电池、PTC加热器等诸多设备进行，因此形成多个独立的供电支路，每个供电支路安装一个继电器和熔断器进行独立的配电控制。

多合一控制器中最主要的电气部件为继电器和熔断器，而继电器的状态决定了控制单元的下一步指令，所以继电器的状态至关重要，需要采用一定的方法去判断继电器的状态，主流的有两种方法，一种是直接采购带辅助检测触点状态判断的继电器，此方法简单，但是成本高，因为带辅助检测触点得继电器内部结构复杂，增加了零部件，增加了失效风险，而带有触点反馈功能的继电器一般情况下，电气寿命相比较于不带此功能的继电器寿命较差，性能次之。另一种是采用额外的检测电路去判断继电器状态，此方法需要额外的电路处理，但是能够提高继电器电气寿命，降低采购成本，降低继电器失效率，逐渐成为各个主机厂、零部件厂青睐的方法。

目前，采用额外的检测电路去判断继电器状态的装置，且通过电子开关控制逐一开通的形式可以有效解决继电器粘连检测的问题，但功能还不完善。兼容性差、适用范围较窄，不容易扩张、且可靠性有待进一步提高。原因是：1)很多多合一控制器高压配电单元存在总负继电器，也需要对总负继电器的状态进行检测，2)没有在高压接入前后的两种状况的继电器状态进行检测，存在安全隐患。

发明内容：

本实用新型的第一目的是提供多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，解决现有技术中在高压接入前、后的两种状况的继电器状态进行检测，存在安全隐患技术问题。

本实用新型的第二目的是提供多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，解决现有技术中总负继电器没有检测，导致兼容性差、适用范围较窄，不容易扩张的技术问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。

多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，包括若干路的供电支路，每路供电支路的支路继电器的后端触点连接一个继电器状态检测电路，每路供电支路的支路继电器的前端触点通过正极母线L连接在一起形成高压输入端B，每个继电器状态检测电路将获取的信号送到主控制器，每个继电器状态检测电路包括电子开关和与电子开关串联的电压采样电路，主控制器控制电子开关的开通与关闭，工作时，主控制器只控制其中一路供电支路待检测的支路继电器所连接的继电器状态检测电路对应的电子开关导通，其余各路供电支路的继电器状态检测电路对应的电子开关处于关闭状态，从而获取待检测的支路继电器的实际工作状态，其特征在于：它还包括隔离供电电源和正极母线检测电路，高压输入端B通过二极管D8和电子开关K8连接隔离供电电源的正极，正极母线检测电路包括二极管D5、电子开关K5和正极采样电路，电子开关K8和电子开关K5受主控制器控制，正极母线检测电路将获取的信号送到主控制器。

上述主控制器控制电子开关K8闭合时，利用隔离供电电源被利用为各供电支路的支路继电器进行检测。

上述所述的隔离供电电源是低压直流供电电源。

上述各供电支路共用负极母线N，共用负极母线N设置总负继电器JK5，负极母线N输入端A连接隔离供电电源的正极，负极母线N输出端C连接回动力电池组的负极和隔离供电电源的负极，负极母线N连接负极母线检测电路，负极母线检测电路将获取的信号送到主控制器，负极母线检测电路包括二极管D6、电子开关K6和负极采样电路，电子开关K6受主控制器控制，总负继电器JK5的前端触点通过连接负极母线检测电路。

上述的每个继电器状态检测电路的电子开关与支路继电器的后端触点之间连接二极管，支路继电器的后端触点与二极管正极连接，二极管负极连接电子开关。

上述的电子开关是MOS三极管或者可控硅或者光耦。

上述每个继电器状态检测电路的电压采样电路、负极母线检测电路的负极采样电路和正极母线检测电路的正极采样电路共用一个采样电路，该共用的采样电路包括两个串联起来的分压电阻R101和电子R102。上述共用的采样电路的输出端通过隔离电路连接主控制器。

上述所述的若干路独立的供电支路包括为汽车驱动电机供电的主供电支路、空调供电支路、油泵供电支路、气泵供电支路、蓄电池供电支路、燃料电池供电支路、电除霜供电支路、PTC加热供电支路、上装供电支路和慢充供电支路。

上述的每路供电支路安装的支路继电器还串联一个熔断器，主控制器是汽车整车控制器，主控制器通过驱动电路控制所有继电器，主控制器控制各电子开关。

本实用新型与现有技术相比具有如下效果：

1、兼容性好，适用性强，且容易扩展；

2、检测速度快，安全可靠；

3、电路中的电压隔离检测电路是现在行业中常用的电路，但已知现有其它厂家检测方案则是每一路电压检测用到一个这样的电路。本设计则只需要一个这样的电路，而用电子开关来实现多点电压值的检测。电子开关的成本只有电压隔离检测电路的1/3，检测继电器的数量越多，成本优势越明显。

4、本实用新型的其它优点在说明书实施例部分作详细的描述。

附图说明：

图1是本实用新型实施例一的一个继电器状态检测电路的电路方框图；

图2是图1对应的电路图；

图3是本实用新型实施例一的各支路继电器工作原理方框图；

图4是图3对应的电路图；

图5是本实用新型实施例二的电路图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例一：

如图1、图2、图3、图4所示，本实施例是多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，包括若干路的供电支路，每路供电支路的支路继电器的后端触点连接一个继电器状态检测电路，每路供电支路的支路继电器的前端触点通过正极母线L连接在一起形成高压输入端B，每个继电器状态检测电路将获取的信号送到主控制器，每个继电器状态检测电路包括电子开关和与电子开关串联的电压采样电路，主控制器控制电子开关的开通与关闭，工作时，主控制器只控制其中一路供电支路待检测的支路继电器所连接的继电器状态检测电路对应的电子开关导通，其余各路供电支路的继电器状态检测电路对应的电子开关处于关闭状态，从而获取待检测的继电器的实际工作状态。它具有如下优点:1、选用继电器时不受限制，节省成本，不带辅助触点提高可靠性，电气寿命次数大幅度增加，从300多次提升至3000多次。可选择品牌相对于带辅助触点的继电器较多，检测准确、快速；使用了电子开关，阻碍了继电器状态检测电路把高压传到后级继电器状态检测电路，避免误判为粘连的可能。

主控制器在轮流检测每个供电支路的支路继电器工作状态时，采用了电子开关交替延时关闭的控制方式，降低电子开关闭合时的电压，提高了电子开关使用寿命，同时也可以降低电子开关额定电压等级，降低成本。

当然，每路供电支路的支路继电器的开通或者关闭受主控制器控制。

上述所述的每个继电器状态检测电路的电子开关与继电器的后端触点之间连接二极管，支路继电器的后端触点与二极管正极连接，二极管负极连接电子开关。上述所述的电子开关是MOS三极管或者可控硅或者光耦。

上述所述的电压采样电路包括两个串联起来的分压电阻R101和电子R102。

上述所述的每路供电支路安装的继电器受主控制器控制关闭或者断开。上述所述每路供电支路安装的支路继电器还串联一个熔断器。

如图1、图2所示，本实用新型的一个继电器状态检测电路，图中带有是继电器开关JK，继电器的后端触点H0(即继电器的电流流出的触点)，继电器开关JK的的前端触点(即继电器的电流流入的触点)与电源正极Vdc1连接，继电器的后端触点H0通过二极管D0后连接接电子开关Q0的一端，电子开关Q0设置开通或者关闭的控制端PT0，电子开关Q0的另一端连接电压采样电路，电压采样电路包括两个串联起来的分压电阻R101和电子R102。

如图3所示，图中的多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，包括4路独立的供电支路，4路独立的供电支路分别为设备一、设备二、设备三和设备四供电，4路独立的供电支路分别安装支路继电器JK1、支路继电器JK2、支路继电器JK3、支路继电器JK4用于开通或者关闭供电支路，支路继电器JK1包括前端触点H01和后端触点H1，支路继电器JK2包括前端触点H02和后端触点H2；支路继电器JK3包括前端触点H03和后端触点H3；支路继电器JK4包括前端触点H04和后端触点H4。设备一的供电支路上的支路继电器JK1用第一继电器状态检测电路来检测支路继电器JK1的状态；设备二的供电支路上的支路继电器JK2用第二继电器状态检测电路来检测支路继电器JK2的状态；设备三的供电支路上的支路继电器JK3用第三继电器状态检测电路来检测支路继电器JK3的状态；设备四的供电支路上的支路继电器JK4用第四继电器状态检测电路来检测支路继电器JK4的状态。第一继电器状态检测电路上的电子开关Q1的控制端PT1连接到主控制器，第一继电器状态检测电路上的高压电采样电路输出信号V1到主控制器；第二继电器状态检测电路上的电子开关Q2的控制端PT2连接到主控制器，第二继电器状态检测电路上的高压电采样电路输出信号V2到主控制器；第三继电器状态检测电路上的电子开关Q3的控制端PT3连接到主控制器，第三继电器状态检测电路上的高压电采样电路输出信号V3到主控制器；第四继电器状态检测电路上的电子开关Q4的控制端PT4连接到主控制器，第四继电器状态检测电路上的高压电采样电路输出信号V4到主控制器。

图3、图4的工作原理是：当需要检测支路继电器JK1的状态时，主控制器给出控制信号到控制端PT1打开电子开关Q1，其余的所有电子开关Q2、Q3、Q4关闭，就能迅速准确检测检测支路继电器JK1的状态；同理，需要检测支路继电器JK2的状态时，主控制器给出控制信号到控制端PT2打开电子开关Q2，其余的所有电子开关Q1、Q3、Q4关闭，就能迅速准确检测检测支路继电器JK2的状态；以此类推，在此不再叙述，即工作时，主控制器只控制其中一路供电支路待检测的支路继电器连接的继电器状态检测电路对应的电子开关导通，其余各路供电支路的继电器状态检测电路对应的电子开关处于关闭状态，从而获取待检测的继电器的实际工作状态。由于主控制器只控制其中一路供电支路待检测的支路继电器连接的继电器状态检测电路对应的电子开关导通，其余各路供电支路的继电器状态检测电路对应的电子开关处于关闭状态，因此电压采样电路可以共用，以简化电路，节省成本。图4、图5的只公开了4路供电支路为设备一、设备二、设备三和设备四供电，供电支路的数量根据设备的数量而定，并不局限4路，可以是3路、5路、6路、7路等。

实施例二：

如图5所示，本实用新型是在实施例一基础上的改进，它还包括隔离供电电源和正极母线检测电路，高压输入端B通过二极管D8和电子开关K8连接隔离供电电源的正极，正极母线检测电路包括二极管D1、电子开关K1和正极采样电路，电子开关K8和电子开关K1受主控制器控制，正极母线检测电路将获取的信号送到主控制器；

工作时，首先利用正极母线检测电路测量正极母线L的电压V+，主控制器判断动力电池组的高压是否接入系统，如果电压V+在系统应用的电压范围内则判断高压已经接入系统；如果电压V+接近等于0，则判断无高压接入。

主控制器控制电子开关K8闭合为高压输入端B接入隔离供电电源，利用隔离供电电源为各供电支路的支路继电器进行检测，采用实施例一中主控制器只控制其中一路供电支路待检测的支路继电器所连接的继电器状态检测电路对应的电子开关导通，其余各路供电支路的继电器状态检测电路对应的电子开关处于关闭状态，从而获取待检测的支路继电器的实际工作状态。

上述利用隔离供电电源为各供电支路的支路继电器进行检测后，主控制器控制电子开关K8断开，再将高压输入端B连接动力电池组的正极，主控制器然后利用动力电池组输出的高压接入系统并为各供电支路的支路继电器再次进行检测，即采用实施例一中主控制器只控制其中一路供电支路待检测的支路继电器所连接的继电器状态检测电路对应的电子开关导通，其余各路供电支路的继电器状态检测电路对应的电子开关处于关闭状态，从而获取待检测的支路继电器的实际工作状态。

上述主控制器输出若干路电子开关控制信号以控制若干电子开关，若干电子开关包括K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8；主控制器通过继电器驱动电路输出若干路继电器控制信号以控制若干继电器。若干继电器包括支路继电器JK1、JK2、JK3、JK4和总负继电器JK5。电子开关K5、K6、K7、K8与图1中的形式类似，可以采用MOS管控制形式，主控制器输出信号控制电子开关K5、K6、K7、K8的接通或者断开。

上述所述的隔离供电电源是低压直流供电电源。

上述各供电支路共用负极母线N，共用负极母线N设置总负继电器JK5，负极母线N输入端A连接隔离供电电源的正极Vdc1，负极母线N输出端C连接回动力电池组的负极和隔离供电电源的负极GND，负极母线N连接负极母线检测电路，负极母线检测电路将获取的信号送到主控制器，负极母线检测电路包括二极管D6、电子开关K6和负极采样电路，电子开关K6受主控制器控制，总负继电器JK5的前端触点通过连接负极母线检测电路。负极母线N输入端A与供电电源的正极Vdc1连接电子开关K7和二极管D7，电子开关K7由主控制器控制。

上述每个继电器状态检测电路的电压采样电路、负极母线检测电路的负极采样电路和正极母线检测电路的正极采样电路共用一个采样电路，该共用的采样电路包括两个串联起来的分压电阻R101和电子R102。电采样电路通过隔离电路与主控制器连接。

上述共用的采样电路的输出端通过隔离电路连接主控制器。

上述所述的若干路独立的供电支路包括为汽车驱动电机供电的主供电支路、空调供电支路、油泵供电支路、气泵供电支路、蓄电池供电支路、燃料电池供电支路、电除霜供电支路、PTC加热供电支路、上装供电支路和慢充供电支路。

上述的每路供电支路安装的支路继电器还串联一个熔断器，主控制器是汽车整车控制器，主控制器通过驱动电路控制所有继电器，主控制器控制各电子开关。

本实用新型的继电器检测过程如下：

首先，测量正极母线L的电压V+以判断高压是否接入系统，如果电压值在系统应用的电压范围内则判断高压已经接入系统；如果电压值近似等于0，则判断无高压接入；

1、如果高压已接入:

(1)、切换各支路继电器对应的电子开关K1、K2、K3、K4分别测量V1、V2、V3、V4，再将各电压值与V+比较，差值小于预设电压值则判断对应继电器短路，反之则判断为开路；

(2)、闭合“电子开关K7”将辅助电源加在总负继电器两端，再测量“V-”,如果近似等于0，则判断总负继电器短路；如果不等于0，则判断总负继电器开路。

2、如果无高压接入：

(1)、闭合“电子开关K7”将辅助电源加在总负继电器两端，再测量“V_-”,如果近似等于0，则判断总负继电器短路；如果不等于0，则判断总负继电器开路。则通知整机控制系统可以接入高压；

(2)、控制电子开光断开辅助电源，切换电子开关测量V+，直到高压接入开始检测其它支路继电器状态。

本实用新型可以准确测量各支路继电器在高压系统接入前后的状态，应用范围广，功能更加完善，兼容性好、容易扩张推广。

图5中如果实际应用情况没有总负继电器JK5，则继电器检测过程如下：首先，测量正极母线L的电压V+以判断高压是否接入系统，如果电压值在系统应用的电压范围内则判断高压已经接入系统；如果电压值近似等于0，则判断无高压接入；

1、如果高压已接入，切换各支路继电器对应的电子开关K1、K2、K3、K4分别测量V1、V2、V3、V4，再将各电压值与V+比较，差值小于预设电压值则判断对应继电器短路，反之则判断为开路

2、如果无高压接入，则闭合“电子开关K8”使高压输入端B连接隔离供电电源的正极Vdc1，然后切换各支路继电器对应的电子开关K1、K2、K3、K4分别测量V1、V2、V3、V4，再将各电压值与V+比较,判断各支路继电器的状态。

本实用新型的核心是：1、通过选择不同的电子开关测量各点电压值来监控继电器状态，对高压配电电路提供保护及故障诊断，同时也能对要求有预充的电路提供精确的预充控制。2、针对“有总负继电器”的应用，通过电子开关K7将低压隔离电源加载到高压配电系统电路中，以达到在无高压的情况下对总负继电器的检测。3、针对“无总负继电器”的应用，通过电子开关K8将低压隔离电源加载到高压配电系统电路中，以达到在无高压的情况下对支路继电器(除总负继电器)的检测。即无论高压配电系统中是否有高压输入，无论是否有总负继电器，本检测系统都可以兼容，容易扩展，应用范围广。

以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，包括若干路的供电支路，每路供电支路的支路继电器的后端触点连接一个继电器状态检测电路，每路供电支路的支路继电器的前端触点通过正极母线L连接在一起形成高压输入端B，每个继电器状态检测电路将获取的信号送到主控制器，每个继电器状态检测电路包括电子开关和与电子开关串联的电压采样电路，主控制器控制电子开关的开通与关闭，工作时，主控制器只控制其中一路供电支路待检测的支路继电器所连接的继电器状态检测电路对应的电子开关导通，其余各路供电支路的继电器状态检测电路对应的电子开关处于关闭状态，从而获取待检测的支路继电器的实际工作状态，其特征在于：它还包括隔离供电电源和正极母线检测电路，高压输入端B通过二极管D8和电子开关K8连接隔离供电电源的正极，正极母线检测电路包括二极管D5、电子开关K5和正极采样电路，电子开关K8和电子开关K5受主控制器控制，正极母线检测电路将获取的信号送到主控制器。

2.根据权利要求1所述的多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，其特征在于：主控制器控制电子开关K8闭合时，隔离供电电源被利用为各供电支路的支路继电器进行检测。

3.根据权利要求2所述的多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，其特征在于：所述的隔离供电电源是低压直流供电电源。

4.根据权利要求1或2或3所述的多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，其特征在于：各供电支路共用负极母线N，共用负极母线N设置总负继电器JK5，负极母线N输入端A连接隔离供电电源的正极，负极母线N输出端C连接回动力电池组的负极和隔离供电电源的负极，负极母线N连接负极母线检测电路，负极母线检测电路将获取的信号送到主控制器，负极母线检测电路包括二极管D6、电子开关K6和负极采样电路，电子开关K6受主控制器控制，总负继电器JK5的前端触点连接负极母线检测电路。

5.根据权利要求4所述的多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，其特征在于：每个继电器状态检测电路的电子开关与支路继电器的后端触点之间连接二极管，支路继电器的后端触点与二极管正极连接，二极管负极连接电子开关。

6.根据权利要求5所述的多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，其特征在于：电子开关是MOS三极管或者可控硅或者光耦。

7.根据权利要求6所述的多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，其特征在于：每个继电器状态检测电路的电压采样电路、负极母线检测电路的负极采样电路和正极母线检测电路的正极采样电路共用一个采样电路，该共用的采样电路包括两个串联起来的分压电阻R101和电子R102。

8.根据权利要求4所述的多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，其特征在于：该共用的采样电路的输出端通过隔离电路连接主控制器。

9.根据权利要求8所述的多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，其特征在于：所述的若干路独立的供电支路包括为汽车驱动电机供电的主供电支路、空调供电支路、油泵供电支路、气泵供电支路、蓄电池供电支路、燃料电池供电支路、电除霜供电支路、PTC加热供电支路、上装供电支路和慢充供电支路。

10.根据权利要求9所述的多合一控制器高压配电单元继电器状态检测系统，其特征在于：每路供电支路安装的支路继电器还串联一个熔断器，主控制器是汽车整车控制器，主控制器通过驱动电路控制所有继电器，主控制器控制各电子开关。

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