CN211478502U - 高压互锁检测电路及包含其的车辆 - 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高压互锁检测电路及包含其的车辆，包括：恒流模块、高压互锁检测线路、限流模块和第一控制模块，所述第一控制模块用于检测所述恒流模块的输出信号经所述高压互锁检测线路后的采集值是否处于正常范围，所述限流模块用于限制所述高压互锁检测线路中的电流，所述高压互锁检测电路还包括：第一检测模块和第二检测模块；所述第一检测模块设置于所述恒流模块的输出端，用于检测所述恒流模块的输出信号是否正常；所述第二检测模块与限流模块相连，用于检测所述限流模块是否工作正常。本实用新型的实施方式有利于提升高压互锁检测电路的故障定位准确性。

Description

高压互锁检测电路及包含其的车辆

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，特别涉及一种高压互锁检测电路以及一种包含其的车辆。

背景技术

高压互锁(High Voltage Interlock Loop)功能是BMS的一个很重要的保护功能，他的作用是用来检测电动汽车中高压回路里的高压连接器的连接状态，识别高压连接器是否正常连接。如果监测到连接电路不完整，则系统无法上电。当一切检测正常后才允许进行工作，从而保证人车安全。HVIL的存在，使得在高压总线上电前确认整个系统的完整性，保证系统安全。HVIL主要通过连接器完成，主要防范的对象是线束和连接器的连接来确定整个高压互锁链是否完整。

图2为现有技术中某电动车的高压回路连接示意图，其检测原理可参考现有技术，此处不再赘述。该诊断电路缺少自诊断功能及相关设计，高压互锁电路需要做诊断(短路、断路或者开路)，当高压互锁诊断电路存在内部对地、对电源短路或某处开路等故障时，即使各个高压器件回路连接正常，也会引起电动车因高压互锁误报故障而导致整车无法上电或行驶过程中突然下电，影响整车使用或损坏正常运行中的电机。所以该高压互锁回路存在以下问题：缺少自诊断电路，无法做到高压互锁诊断电路内部的自我故障识别，影响整车功能安全。

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，以至少解决现有的高压互锁诊断电路中的自诊断和减少误报的问题。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面一种高压互锁检测电路，包括：恒流模块、高压互锁检测线路、限流模块和第一控制模块，所述第一控制模块用于检测所述恒流模块的输出信号经所述高压互锁检测线路后的采集值是否处于正常范围，所述限流模块用于限制所述高压互锁检测线路中的电流，所述高压互锁检测电路还包括：第一检测模块和第二检测模块；

所述第一检测模块设置于所述恒流模块的输出端，用于检测所述恒流模块的输出信号是否正常；

所述第二检测模块与所述限流模块相连，用于检测所述限流模块是否工作正常。

可选的，所述恒流模块包括电压稳压芯片，所述电压稳压芯片采用BOOST升压芯片供电。

可选的，所述电压稳压芯片的输出端通过电阻R18和正向二极管D2后，以所述正向二极管D2的负极作为所述恒流模块的输出端。

可选的，所述恒流模块还包括第一开关，所述第一开关受高压互锁检测使能信号的控制，控制所述BOOST升压芯片与所述电压稳压芯片是否接通。

可选的，所述第一开关，包括：NPN型三极管以及PMOSFET；

所述NPN型三极管的基极连接所述高压互锁检测使能信号，射极接地；

所述PMOSFET的栅极与所述NPN型三极管的源极相连，源极与所述BOOST升压芯片相连，漏极与所述电压稳压芯片的电压输入端相连。

可选的，第一检测模块包括：电容C10、电阻R8、电阻R9和第一控制模块，所述电容C10和电阻R8的一端均与所述恒流模块的输出端相连，所述电容C10的另一端接地，所述电阻R8的另一端经所述电阻R9接地；

所述电阻R8和电阻R9的连接点为所述第一检测模块的采集点；所述第一控制模块获取所述第一检测模块的采集点的电压值，并判断所述电压值是否在预设范围。

可选的，所述限流模块包括：电容C12、电阻R6、电阻R11和电阻R12；所述电容C12、电阻R6和电阻R11的一端均与所述限流模块的输入端相连，所述电容C12和电阻R6的另一端均接地，所述电阻R11的另一端经电阻R12接地；所述电阻R11和电阻R12的连接点为所述第二检测模块的采集点。

可选的，所述第二检测模块包括：

第一切换开关，所述第一切换开关用于切换所述限流模块的输入端的连接对象，所述连接对象包括所述高压互锁检测线路和电压源；

第二控制模块，用于获取所述第二检测模块的采集点的电压值，并判断所述电压值是否在预设范围。

可选的，所述第一控制模块、所述第二控制模块和所述第三控制模块集成于同一个硬件模块。

在本实用新型的第二方面，还提供了一种车辆，设置有前述的高压互锁检测电路。

通过本实用新型提供的上述技术方案，具有以下有益效果：这种带有自诊断功能的高压互锁检测电路整体结构简单，诊断控制方式简易，总体成本低，失效模式覆盖率高，功能安全等级高。

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高压互锁检测电路的模块连接示意图；

图2为现有技术中某电动车的高压回路连接示意图；

图3是本实用新型一种实施方式提供的高压互锁检测电路部分电路图一；

图4为本实用新型一种实施方式提供的高压互锁检测电路部分电路图二；

图5是本实用新型一种实施方式提供的高压互锁检测电路部分电路图三。

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高压互锁检测电路的模块连接示意图；如图1所示，本实用新型的一种实施方式提供了一种高压互锁检测电路，包括：恒流模块、高压互锁检测线路、限流模块和第一控制模块，所述第一控制模块用于检测所述恒流模块的输出信号经所述高压互锁检测线路后的采集值是否处于正常范围，所述限流模块用于限制所述高压互锁检测线路中的电流，所述高压互锁检测电路还包括：第一检测模块和第二检测模块；

所述第一检测模块设置于所述恒流模块的输出端，用于检测所述恒流模块的输出信号是否正常；

所述第二检测模块与所述限流模块相连，用于检测所述限流模块是否工作正常。

如此，通过在现有的高压互锁检测中增加两个检测模块，能够检测电路中的电流发送端是否正常状态以及在限流模块是否存在断路或短路等故障，避免了因检测电路本身的问题而导致的高压互锁的误报。

具体的，如背景技术所述，现有的高压互联检测模块是通过一个电路回路来时间高压模块之间的互连状态检测的。本实用新型实施方式增加一个检测电路通过采集恒流模块的输出端的采集电阻上的电压值来判断恒流模块的电流输出是否正常，以及通过另一个检测电路来检测限流模块是否存在短路或断路。当第一控制模块检测到高压互锁故障时，能够排查是恒流模块、高压互锁检测线路和限流模块中的哪个模块出了问题，以此更好地排除恒流模块或限流模块出现的故障，避免了对于高压互锁检测线路故障的误报。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述恒流模块包括电压稳压芯片，所述电压稳压芯片采用BOOST升压芯片供电。此处采用BOOST升压芯片进行供电，能够简化电路结构。以及所述电压稳压芯片的输出端通过电阻R18和正向二极管D2后，以所述正向二极管D2的负极作为所述恒流模块的输出端。所述恒流模块还包括第一开关，所述第一开关受高压互锁检测使能信号的控制，控制所述BOOST升压芯片与所述电压稳压芯片是否接通。以及所述第一开关，包括：NPN型三极管以及PMOSFET；所述NPN型三极管的基极连接所述高压互锁检测使能信号，射极接地；所述PMOSFET的栅极与所述NPN型三极管的源极相连，源极与所述BOOST升压芯片相连，漏极与所述电压稳压芯片的电压输入端相连。

图3是本实用新型一种实施方式提供的高压互锁检测电路部分电路图一，以下结合图3，对前述的电路进行说明。5V电源经过一个开关与电容相连进行滤波，此开关用于控制该5V电压的通断，之后与BOOST升压芯片的V+相接；D3是一个防反二极管，经过防反二极管D3之后与C2、C3并联的电容相连；R1与C4串联之后与R2、C5并联然后共同接地；经过稳压滤波之后输出一个稳定的BOOST电压。图4为本实用新型一种实施方式提供的高压互锁检测电路部分电路图二，以下结合图4进行继续说明。图中的GPIP_HVIL_EN信号即为所述高压互锁检测使能信号，通过Rb、Re与参考地相连，之后通过Q2与R5连接到MOSFET；BOOST升压芯片产生的BOOST电压通过钳位电路与MOSFET相连，之后与电压稳压芯片的V+相接，Vout连接一个电阻和一个二极管D3，经二极管D3的输出端与外部连接。图中的电压稳压芯片优选为线性稳压控制器，其输出的电压能够随着负载电阻的变化进行自动调节，以此实现恒流的目的。在实际的场景中，该BOOST升压芯片可选用DC-DC芯片进行升压，该电压稳压芯片可选用NCV317L系列的芯片。

在本实用新型提供的一种实施方式中，第一检测模块包括：电容C10、电阻R8、电阻R9和第一控制模块，所述电容C10和电阻R8的一端均与所述恒流模块的输出端相连，所述电容C10的另一端接地，所述电阻R8的另一端经所述电阻R9接地；所述电阻R8和电阻R9的连接点为所述第一检测模块的采集点；所述第一控制模块获取所述第一检测模块的采集点的电压值，并判断所述电压值是否在预设范围。本实施方式继续如图4所示，在图4的右侧，X处即表示第一检测模块的采集点，通过采集此处的电压值以判断恒流模块是否正常工作。

图5是本实用新型一种实施方式提供的高压互锁检测电路部分电路图三，以下结合图5进行说明。所述限流模块包括：电容C12、电阻R6、电阻R11和电阻R12；所述电容C12、电阻R6和电阻R11的一端均与所述限流模块的输入端相连，所述电容C12和电阻R6的另一端均接地，所述电阻R11的另一端经电阻R12接地；所述电阻R11和电阻R12的连接点为所述第二检测模块的采集点。进一步的，所述第二检测模块包括：第一切换开关，所述第一切换开关用于切换所述限流模块的输入端的连接对象，所述连接对象包括所述高压互锁检测线路和电压源；第二控制模块，用于获取所述第二检测模块的采集点的电压值，并判断所述电压值是否在预设范围。图中的Q3为第一切换开关，GPIO与Q3相接，PWR_5V与Q3相接，Q3能够控制5V电压的输出和断开，当图中的CONNECTOR没有输入时，可以导通5V电压，以测试图5中的电路部分是否正常。Y处即表示第二检测模块的采集点。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述第一控制模块、所述第二控制模块和所述第三控制模块集成于同一个硬件模块。此处的硬件模块具有数值计算和逻辑运算的功能，其至少具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统等。此处控制模块或控制设备可以例如为单片机、芯片或处理器等常用硬件，在此处，该装置可以是PMS(电池包管理系统)或BMS(电池管理系统)中的现有控制器，其实现的功能为该控制器的子功能。

在本实用新型提供的实施方式中，还提供了一种车辆，设置有前述的高压互锁检测电路。进一步的，所述车辆可以为混合动力汽车或电动汽车。

为了使本领域技术人员理解本高压互锁检测电路实施例的自诊断功能，特提供其自诊断的工作原理以及其他细节如下：

首先通过下半桥电路中的5V电源输出高电平来打开MOSFET，进行电路中电流恒流部分的诊判断下半桥部分是否存在对电源短路，对地短路或开路的故障。

当下半桥部分没有检测到故障时，断开电路中的5V电源，此时通过MCU使能端发出信号导通三极管进行电流限流部分的状态诊断，通过MCU对X点的电压进行采集并与给定的故障阈值进行对比，来判断上半桥部分是否存在对电源短路，对地短路或开路的故障。

当上面两部分没有检测到故障后，此时高压互锁诊断电路处于正常工作状态，通过MCU对X和Y点的电压进行采集并与故障阈值进行对比，来判断高压互锁回路是否存在短路或开路的故障，从而进行整车高压互锁回路的检测与诊断。

其中，故障诊断阈值参数选取方法如下：

正确的选取故障判断阈值是进行高压互锁自诊断的关键，其影响到MCU采集到的电阻分压能否准确判断出高压互锁诊断电路的自身状态。在选取参数前，因根据高压互锁诊断电路的工作状态，工作电压范围和自诊断回路开关的闭合顺序以及各个电路中电阻的数值，来确定高压互锁诊断电路中各个子模块失效状态与MCU在X点和Y点处采集电压的关系，从而得到一个故障诊断阈值表。具体的步骤如下，

一、首先通过使能信号导通三极管，等待一定时间后，读取MCU ADC端口在X处和Y处采集的电压，若高压互锁诊断电路恒流模块端口为正常状态，则Y点处电压不用考虑，X点处电压应为自己预定电压值；若X点处检测到的电压值与这个值的偏差超过一定范围，则证明则该电路恒流模块处于故障状态，并无需进入到下一自诊断阶段；

二、然后关闭上半桥5V，并打开下半桥电路中的5V电源，等待一定时间后，读取MCUADC端口在X处和Y处采集的电压，若高压互锁诊断电路限流模块端口为正常状态，则X点处电压应为0V，Y点处电压应为IHVIL*[RHCU+R18+(R8+R9)//R6//(R11+R12)],其中RHCU是HCU中的分压电阻值；若Y点处检测到的电压值与这个值的偏差超过一定范围，则证明则该电路限流模块处于故障状态，并无需进入到最后阶段；

三、最后关闭下半桥电路中的5V电源，并导通三极管，此时高压互锁诊断电路为正常工作状态，读取MCU ADC端口在X处和Y处采集的电压，并根据HCU中高压互锁回路检测电阻和系统需求中规定的高压互锁回路电流信号的值，来判断高压互锁回路的运行状态。

整体电路的故障判断条件为“与”的关系，及当X处采集到电压值与Y处采集到的电压值均处在某个故障阈值范围内时，才能证明有该阈值所对应的故障存在，否则不作处理。

通过以上实施方式，能够在高压互锁诊断中增加自我诊断的功能，而且整体结构简单，诊断控制方式简易，总体成本低，失效模式覆盖率高，功能安全等级高。

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)

1.一种高压互锁检测电路，包括：恒流模块、高压互锁检测线路、限流模块和第一控制模块，所述第一控制模块用于检测所述恒流模块的输出信号经所述高压互锁检测线路后的采集值是否处于正常范围，所述限流模块用于限制所述高压互锁检测线路中的电流，其特征在于，所述高压互锁检测电路还包括：

第一检测模块，设置于所述恒流模块的输出端，用于检测所述恒流模块的输出信号是否正常；

第二检测模块，与所述限流模块相连，用于检测所述限流模块是否工作正常。

2.根据权利要求1所述的高压互锁检测电路，其特征在于，所述恒流模块包括电压稳压芯片，所述电压稳压芯片采用BOOST升压芯片供电。

3.根据权利要求2所述的高压互锁检测电路，其特征在于，所述电压稳压芯片的电压输出端通过电阻R18和正向二极管D2后，以所述正向二极管D2的负极作为所述恒流模块的输出端。

4.根据权利要求3所述的高压互锁检测电路，其特征在于，所述恒流模块还包括第一开关，所述第一开关受高压互锁检测使能信号的控制，用于控制所述BOOST升压芯片与所述电压稳压芯片是否接通。

5.根据权利要求4所述的高压互锁检测电路，其特征在于，所述第一开关包括：NPN型三极管以及PMOSFET；

所述NPN型三极管的基极连接所述高压互锁检测使能信号，所述NPN型三极管的射极接地；

所述PMOSFET的栅极与所述NPN型三极管的源极相连，所述PMOSFET的源极与所述BOOST升压芯片相连，所述PMOSFET的漏极与所述电压稳压芯片的电压输入端相连。

6.根据权利要求5所述的高压互锁检测电路，其特征在于，所述第一检测模块包括：电容C10、电阻R8、电阻R9和第二控制模块；

所述电容C10和所述电阻R8的一端均与所述恒流模块的输出端相连，所述电容C10的另一端接地，所述电阻R8的另一端经所述电阻R9接地；

所述电阻R8和所述电阻R9的连接点为所述第一检测模块的采集点；所述第二控制模块用于获取所述第一检测模块的采集点的电压值，并判断所述电压值是否在预设范围。

7.根据权利要求6所述的高压互锁检测电路，其特征在于，所述限流模块包括：电容C12、电阻R6、电阻R11和电阻R12；

所述电容C12、所述电阻R6和所述电阻R11的一端均与所述限流模块的输入端相连，所述电容C12和所述电阻R6的另一端均接地；

所述电阻R11的另一端经电阻R12接地，所述电阻R11和所述电阻R12的连接点为所述第二检测模块的采集点。

8.根据权利要求7所述的高压互锁检测电路，其特征在于，所述第二检测模块包括：

第一切换开关，所述第一切换开关用于切换所述限流模块的输入端的连接对象，所述连接对象包括所述高压互锁检测线路和电压源；

第三控制模块，用于获取所述第二检测模块的采集点的电压值，并判断所述电压值是否在预设范围。

9.根据权利要求8所述的高压互锁检测电路，其特征在于，所述第一控制模块、所述第二控制模块和所述第三控制模块集成于同一个硬件模块。

10.一种车辆，其特征在于，设置有权利要求1至9中任一项权利要求所述的高压互锁检测电路。

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