CN212304728U - 一种驱动电路的控制装置和汽车配电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种驱动电路的控制装置和汽车配电系统，该装置包括：驱动及短路保护单元；还包括：驱动状态检测单元和/或防反接单元；其中，所述驱动及短路保护单元，用于为待驱动器件提供驱动信号，且能够实现短路保护；所述驱动状态检测单元，用于基于所述驱动信号确定所述驱动及短路保护单元的运行状态，以在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元；和/或，所述防反接单元，用于对所述驱动信号的电源进行防反接保护。本实用新型的方案，可以解决汽车配电系统的低压侧未进行检测与保护影响了汽车配电系统的安全性的问题，达到提升汽车配电系统的安全性的效果。

Description

一种驱动电路的控制装置和汽车配电系统

技术领域

本实用新型属于配电技术领域，具体涉及一种驱动电路的控制装置和汽车配电系统，尤其涉及一种应用于电动汽车高压配电系统的驱动电路保护与状态检测的装置和汽车配电系统。

背景技术

配电系统是汽车动力系统的主要部件，随着汽车产业的迅速发展，对于汽车配电系统的性能要求也越来越高，因此需要对汽车配电系统进行保护并准确反馈故障信息。

在一些方案中，通过对汽车配电系统的高压侧进行检测与保护以反馈高压侧的故障信息并保护汽车配电系统，但对汽车配电系统的低压侧未进行检测与保护，一旦低压侧发生故障则无法准确反馈故障信息，影响了汽车配电系统的安全性。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种驱动电路的控制装置和汽车配电系统，以解决汽车配电系统的低压侧未进行检测与保护影响了汽车配电系统的安全性的问题，达到提升汽车配电系统的安全性的效果。

本实用新型提供一种驱动电路的控制装置，包括：驱动及短路保护单元；还包括：驱动状态检测单元和/或防反接单元；其中，所述驱动及短路保护单元，用于为待驱动器件提供驱动信号，且能够实现短路保护；所述驱动状态检测单元，用于基于所述驱动信号确定所述驱动及短路保护单元的运行状态，以在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元；和/或，所述防反接单元，用于对所述驱动信号的电源进行防反接保护。

可选地，所述驱动及短路保护单元，包括：第一级驱动及保护电路和第二级驱动及保护电路；其中，所述第一级驱动及保护电路的输入端，用于接收第一控制信号；所述第一级驱动及保护电路的输出端，输出至所述第二级驱动及保护电路的第二输入端；所述第二级驱动及保护电路的第一输入端，用于接收第二控制信号；所述第二级驱动及保护电路的输出端，用于输出所述驱动信号，以输出至待驱动器件的驱动端。

可选地，所述第一级驱动及保护电路和所述第二级驱动及保护电路的结构相同；其中，所述第一级驱动及保护电路，包括：第一运放模块、第一隔离模块、第一限流模块和第一开关管；所述第一运放模块，用于对所述第一控制信号进行运算放大处理，得到第一处理信号；所述第一隔离模块，用于对所述第一处理信号与第一电源之间进行隔离保护，得到第一隔离信号；所述第一限流模块，用于对所述第一隔离模块的供电端进行限流保护；所述第一开关管，用于以第一电源为供电电源，以所述第一隔离信号为控制信号，输出第一开关信号，所述第一开关信号输出至所述第二级驱动及保护电路的第二输入端。

可选地，所述第一运放模块，包括：第一电阻模块、第二电阻模块、第三电阻模块、第一电容模块和第一运算放大器模块；其中，所述第一电阻模块，设置在所述第一运算放大器模块的同相输入端，用于接收所述第一控制信号；所述第二电阻模块，设置在所述运算放大器模块的反相输入端；所述第三电阻模块和所述第一电容模块，并联设置在所述第一运算放大器模块的反相输入端与所述第一运算放大器模块的输出端之间。

可选地，所述驱动状态检测单元，包括：采样模块、第一级运放模块和第二级运放模块；其中，所述采样模块，用于采集所述驱动及保护单元输出的驱动信号，得到采样信号；所述第一级运放模块，用于对所述采样信号进行第一级运算放大处理，得到第一级运算放大信号；所述第二级运放模块，用于对所述第一级运算放大信号进行第二级运算放大处理，得到第二级运算放大信号，作为反馈信号，以根据所述反馈信号确定所述驱动及保护单元的运行状态，进而在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元。

可选地，所述驱动状态检测单元，还包括：第一滤波模块和/或第二滤波模块和/或钳位模块；其中，所述第一滤波模块，设置在所述第二级运放模块的输出端，用于对所述反馈信号进行滤波处理；和/或，所述第二滤波模块，设置在所述采样模块的输入端，用于对所述驱动信号进行滤波处理；和/或，所述钳位模块，设置在所述第一级运放模块的反相输入端、且连接至第三电源，用于防止所述采样信号大于预设值。

可选地，所述采样模块，包括：第一分压模块和第二分压模块；所述第一分压模块和所述第二分压模块串联设置在所述驱动及保护单元的输出端，所述第一分压模块和所述第二分压模块的公共端为采样端。

可选地，所述第一级运放模块和所述第二级运放模块的结构相同；其中，所述第一级运放模块，包括：第五电阻模块、第六电阻模块、第七电阻模块和第二运算放大器模块；其中，所述第五电阻模块，设置在所述采样模块的采样端与所述第二运算放大器模块的反相输入端之间；所述第六电阻模块，设置在所述第二运算放大器模块的同相输入端；所述第七电阻模块，并联设置在所述第二运算放大器模块的反相输入端与所述第二运算放大器模块的输出端之间。

可选地，所述防反接单元，包括：二极管模块；所述二极管模块的阳极连接至所述第二分压模块远离所述第一分压模块的一端。

与上述装置相匹配，本实用新型再一方面提供一种汽车配电系统，包括：以上所述的驱动电路的控制装置。

由此，本实用新型的方案，通过在电动汽车高压配电系统的驱动电路的低压侧的输入端采用双MOSFET驱动保护，并在驱动电路的低压侧的输出端增加防反接二极管；同时通过分压取样反馈驱动电路的低压侧的输出端，对驱动电路的驱动状态进行实时检测，以及时反馈驱动电路的故障信息，解决汽车配电系统的低压侧未进行检测与保护影响了汽车配电系统的安全性的问题，达到提升汽车配电系统的安全性的效果。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的驱动电路的控制装置的一实施例的结构示意图；

图2为电动汽车高压配电系统的驱动电路的一实施例的结构示意图；

图3为第一级MOSFET驱动电路的一实施例的结构示意图；

图4为第二级MOSFET驱动电路的一实施例的结构示意图；

图5为继电器状态检测反馈电路的一实施例的结构示意图；

图6为电动汽车高压配电系统的驱动电路的一实施例的驱动流程示意图；

图7为本实用新型的驱动电路的控制装置的一实施例的控制流程示意图；

图8为本实用新型的驱动电路的控制装置中按第一控制方式在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元的一实施例的流程示意图；

图9为本实用新型的驱动电路的控制装置中按第二控制方式在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元的一实施例的流程示意图；

图10为本实用新型的驱动电路的控制装置中确定所述驱动及保护单元中的第一开关管的运行状态是否为正常状态的一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅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。

根据本实用新型的实施例，提供了一种驱动电路的控制装置。参见图1所示本实用新型的装置的一实施例的结构示意图。该驱动电路的控制装置可以应用在电动汽车高压配电系统中继电器的低压驱动电路中，电动汽车高压配电系统中继电器的低压驱动电路的控制装置，可以包括：驱动及短路保护单元；还可以包括：驱动状态检测单元和/或防反接单元。所述防反接单元和/或所述驱动状态检测单元，设置在所述两级驱动单元的输出端。

在一个可选例子中，所述驱动及短路保护单元，设置在待驱动器件的低压驱动侧，可以用于为待驱动器件提供驱动信号，且能够实现短路保护。其中，待驱动器件可以包括继电器，如继电器K1可以作为高压侧的控制开关。

可选地，所述驱动及短路保护单元，可以包括：第一级驱动及保护电路和第二级驱动及保护电路。

其中，所述第一级驱动及保护电路的输入端，可以用于接收第一控制信号(如第一控制信号V1)。所述第一级驱动及保护电路的输出端，输出至所述第二级驱动及保护电路的第二输入端。

所述第二级驱动及保护电路的第一输入端，可以用于接收第二控制信号(如第二控制信号V2)。所述第二级驱动及保护电路的输出端，可以用于输出所述驱动信号，以输出至待驱动器件的驱动端。

例如：驱动及短路保护单元，可以采用双MOSFET驱动保护。

由此，通过采用双MOSFET驱动保护，可以解决因单MOSFET短路造成的误导通问题，能够实现短路保护。

更可选地，所述第一级驱动及保护电路和所述第二级驱动及保护电路的结构相同。其中，所述第一级驱动及保护电路，可以包括：第一运放模块、第一隔离模块(如第一光耦隔离器OC1)、第一限流模块(如第四电阻R4)和第一开关管(如第一MOS管Q1)。

具体地，所述第一运放模块，设置在控制器如DSP处理器的第一输出端(即第一控制信号的输出端)，可以用于对所述第一控制信号进行运算放大处理，得到第一处理信号。

更进一步可选地，所述第一运放模块，可以包括：第一电阻模块(如第一电阻R1)、第二电阻模块(如第二电阻R2)、第三电阻模块(如第三电阻R3)、第一电容模块(如第一电容C1)和第一运算放大器模块(如第一运算放大器U1)。

其中，所述第一电阻模块，设置在所述第一运算放大器模块的同相输入端，可以用于接收所述第一控制信号。所述第二电阻模块，设置在所述运算放大器模块的反相输入端。所述第三电阻模块和所述第一电容模块，并联设置在所述第一运算放大器模块的反相输入端与所述第一运算放大器模块的输出端之间。

例如：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1与第一运算放大器U1组成运放电路，起到对DSP处理器的输出信号进行运算放大的作用。

由此，通过第一电阻模块、第二电阻模块、第三电阻模块、第一电容模块和第一运算放大器模块等构成第一运放模块，可以实现可靠且精准地运放处理，且结构简单。

具体地，所述第一隔离模块，设置在所述第一运放模块和第一电源VCC1之间，可以用于对所述第一处理信号与第一电源之间进行隔离保护，得到第一隔离信号。例如：第一光耦隔离器OC1将第一电源VCC1与DSP处理器隔离，起到隔离保护的作用。

具体地，所述第一限流模块，设置在第一电源VCC1与第一隔离模块之间，可以用于对所述第一隔离模块的供电端进行限流保护。例如：第四电阻R4起到限流保护的目的。

具体地，所述第一开关管，分别与第一隔离模块、第一电流模块和第一电源VCC1配合设置，可以用于以第一电源为供电电源，以所述第一隔离信号为控制信号，输出第一开关信号，所述第一开关信号输出至所述第二级驱动及保护电路的第二输入端。例如：第一MOS管Q1起到控制开关的作用。

由此，通过第一运放模块、第一隔离模块、第一限流模块和第一开关管构成第一级驱动及保护电路，可以对第一控制信号进行运放、隔离、限流等处理后再进行开关处理，结构简单，且控制方式简单、保护效果好。

在一个可选例子中，所述驱动状态检测单元，设置在所述驱动及短路保护单元的输出端，可以用于基于所述驱动信号确定所述驱动及短路保护单元的运行状态，以使控制器在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元。

可选地，所述驱动状态检测单元，可以包括：采样模块、第一级运放模块和第二级运放模块。

具体地，所述采样模块，设置在所述驱动及保护单元的输出端，可以用于采集所述驱动及保护单元输出的驱动信号，得到采样信号。

更可选地，所述采样模块，可以包括：第一分压模块和第二分压模块。所述第一分压模块和所述第二分压模块串联设置在所述驱动及保护单元的输出端，所述第一分压模块和所述第二分压模块的公共端为采样端。

例如：第一分压模块如第十六电阻R16、第二分压模块如第十七电阻R17，第十六电阻R16、第十七电阻R17为分压采样电阻。

由此，通过两个分压模块对驱动及保护单元输出的驱动信号进行采集，结构简单，且采集得到的信号的精准性可以得到保证。

具体地，所述第一级运放模块，可以用于对所述采样信号进行第一级运算放大处理，得到第一级运算放大信号。

具体地，所述第二级运放模块，可以用于对所述第一级运算放大信号进行第二级运算放大处理，得到第二级运算放大信号，作为反馈信号，以使控制器根据所述反馈信号确定所述驱动及保护单元的运行状态，进而使控制器在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元。

由此，通过对驱动侧运行状态进行实时检测，可以解决因低压驱动侧故障导致的继电器无法正常开断的问题，实现低压侧驱动状态保护。

更可选地，所述第一级运放模块和所述第二级运放模块的结构相同。其中，所述第一级运放模块，可以包括：第五电阻模块(如第十五电阻R15)、第六电阻模块(如第十四电阻R14)、第七电阻模块(如第十三电阻R13)和第二运算放大器模块(如第三运算放大器U3)。

其中，所述第五电阻模块，设置在所述采样模块的采样端与所述第二运算放大器模块的反相输入端之间。所述第六电阻模块，设置在所述第二运算放大器模块的同相输入端。所述第七电阻模块，并联设置在所述第二运算放大器模块的反相输入端与所述第二运算放大器模块的输出端之间。

例如：第十五电阻R15、第十三电阻R13、第十四电阻R14与第三运算放大器U3起到一级运放的目的。

由此，通过第五电阻模块、第六电阻模块、第七电阻模块和第二运算放大器模块形成第一级运放模块，结构简单，运放处理速度快、效果好。

进一步可选地，所述驱动状态检测单元，还可以包括：第一滤波模块(如第三电容C3)和/或第二滤波模块(如第四电容C4)和/或钳位模块(如第二二极管D2)。

具体地，所述第一滤波模块，设置在所述第二级运放模块的输出端，可以用于对所述反馈信号进行滤波处理。和/或，所述第二滤波模块，设置在所述采样模块的输入端，可以用于对所述驱动信号进行滤波处理。例如：第三电容C3、第四电容C4为滤波电容。

由此，通过设置滤波电容，可以提升滤波效果，进而提升控制的精准性。

具体地，所述钳位模块，设置在所述第一级运放模块的反相输入端、且连接至第三电源(如第三电源VCC3)，可以用于防止所述采样信号大于预设值。例如：第二二极管D2为钳位二极管，通过钳位二极管，可以防止因采样电压过大损坏DSP处理器，起到保护DSP处理器的作用。

在一个可选例子中，所述防反接单元，设置在所述驱动及短路保护单元的输出端，可以用于对所述驱动信号的电源进行防反接保护。例如：防反接单元，可以采用防反接二极管。

例如：电动汽车高压配电系统的驱动电路采用双MOSFET保护驱动，并在低压输出端增加了防反二极管；同时，相对于一些方案中的高压侧粘连检测，电动汽车高压配电系统的驱动电路增加低压驱动侧状态实时检测。

由此，通过驱动及短路保护单元、防反接单元、驱动状态检测单元的配合设置，可以通过驱动及短路保护单元实现短路保护，通过防反接单元在电源反接时对器件进行保护，通过驱动状态检测单元实现低压侧驱动状态保护，可以提升用电系统如汽车配电系统的安全性。

可选地，所述防反接单元，可以包括：二极管模块(如第一二极管D1)。所述二极管模块的阳极连接至所述第二分压模块远离所述第一分压模块的一端，所述二极管模块的阴极接地。

例如：第一二极管D1为防反接二极管。

由此，通过在驱动及保护单元的输出端增加防反接二极管，可以解决因电源反接导致器件损坏的问题，能够在电源反接时对器件进行保护。

在一个可选实施方式中，所述驱动电路的控制装置，还可以包括：控制器。控制器，可以用于在需要接通待驱动器件的情况下，发出接通指令；或在需要关断待驱动器件的情况下，发出关断指令。进而，所述控制器可以根据所述反馈信号确定所述驱动及保护单元的运行状态，进而在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元。

由此，通过根据所述反馈信号确定所述驱动及保护单元的运行状态，进而在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元，可以提升驱动电路的安全性。

经大量的试验验证，采用本实用新型的技术方案，通过在电动汽车高压配电系统的驱动电路的低压侧的输入端采用双MOSFET驱动保护，并在驱动电路的低压侧的输出端增加防反接二极管；同时通过分压取样反馈驱动电路的低压侧的输出端，对驱动电路的驱动状态进行实时检测，以及时反馈驱动电路的故障信息，能及时有效地对继电器的低压侧驱动部分进行防反接、防短路保护并进行工作状态检测，对故障信号进行诊断，将不同的故障原因进行及时反馈处理，可以提升汽车配电系统的安全性。

根据本实用新型的实施例，还提供了对应于驱动电路的控制装置的一种汽车配电系统。该汽车配电系统可以包括：以上所述的驱动电路的控制装置。

配电系统是汽车动力系统的主要部件，通过对汽车配电系统进行保护并准确反馈故障信息，可以保证高压配电系统进行正常的高压分配，确保汽车的安全性能。整车控制系统通过对高压直流继电器的通断(即接通与关断)进行控制，实现电动汽车中负载(如主驱电机、空调、DC/DC、油泵电机、气泵电机、电加热和电除霜)高压电的接通与关断。

继电器作为电动汽车高压系统的关键部件，在长时间使用过程中，经常需要进行闭合(即接通)与关断的操作，其正常的闭合与关断对整车及其人员安全起着重要的安全作用。而一些方案中都是对高压侧进行粘连检测，缺乏对低压驱动侧进行检测与保护，一旦发生故障无法准确具体的进行故障判断。因此必须对低压驱动侧进行保护与检测，保证发生故障时，控制系统能准确的判断高低压故障，并采取相应的措施。

在一个可选实施方式中，本实用新型的方案提供一种应可以用于电动汽车高压配电系统的驱动电路保护与状态检测的方案，适合所有电动汽车中高压配电系统低压驱动侧保护与检测的工作场合。该方案能及时有效地对继电器的低压侧驱动部分进行防反接、防短路保护并进行工作状态检测，对故障信号进行诊断，将不同的故障原因进行及时反馈处理。通过对配电系统低压驱动部分进行有效地防反接、防短路保护，可以防止因电源的极性接反与器件内部短路造成的零件损坏、系统失灵等严重后果；同时对低压驱动的状态进行检测，能有效地判断出故障来源，减小维修的工作量；且该电路简单实用。

在一个可选例子中，本实用新型的方案中，电动汽车高压配电系统驱动电路采用双MOSFET驱动保护，并在输出端增加防反接二极管；同时通过分压取样反馈对其驱动状态进行实时检测，并及时反馈故障信息，能有效地减小驱动电路的零部件损坏和因故障导致的系统失灵现象，增加了系统的安全可靠性，减小了维修工作量。

可选地，本实用新型的方案中，采取了双MOSFET驱动保护，解决了因单MOSFET短路造成的误导通问题，因而取得了短路保护的效果。

可选地，本实用新型的方案中，采取在输出端增加防反接二极管，解决了因电源反接导致器件损坏问题，因而取得了器件保护的效果。

可选地，本实用新型的方案中，对驱动侧运行状态进行实时检测，解决了因低压驱动侧故障导致的继电器无法正常开断的问题，因而取得了低压侧驱动状态保护的效果。

在一个可选具体实施方式中，可以参见图2至图6所示的例子，对本实用新型的方案的具体实现过程进行示例性说明。

图2为电动汽车高压配电系统的驱动电路的一实施例的结构示意图。在图2所示的例子中，电动汽车高压配电系统的驱动电路采用双MOSFET保护驱动，并在低压输出端增加了防反二极管；同时，相对于一些方案中的高压侧粘连检测，电动汽车高压配电系统的驱动电路增加低压驱动侧状态实时检测。

如图2所示，电动汽车高压配电系统的驱动电路，可以包括：第一级MOSFET驱动电路、第二级MOSFET驱动电路和继电器状态检测反馈电路。

其中，第一级MOSFET驱动电路的第一端、第二级MOSFET驱动电路的第一端、以及继电器K1状态检测反馈电路的第一端，分别连接至DSP处理器。第二级MOSFET驱动电路的第二端，分别连接至第一级MOSFET驱动电路的第二端、以及继电器K1状态检测反馈电路的第二端。继电器K1状态检测反馈电路的第二端，还通过继电器K1连接至负载。继电器K1，作为高压侧的控制开关。

图3为第一级MOSFET驱动电路的一实施例的结构示意图。如图3所示，第一级MOSFET驱动电路，可以包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一运算放大器U1、第一电容C1、第一光耦隔离器OC1和第一MOS管(即第一MOSFET)。

其中，第一电阻R1的第一端可以用于输入第一控制信号V1，第一电阻R1的第二端连接至第一运算放大器U1的同相输入端。第二电阻R2的第一端接地，第二电阻R2的第二端连接至第一运算放大器U1的反相输入端。第三电阻R3和第一电容C1并联设置在第一运算放大器U1的反相输入端和第一运算放大器U1的输出端之间。第一运算放大器U1的输出端还连接至第一光耦隔离器OC1的阳极，第一光耦隔离器OC1的阴极接地，第一光耦隔离器OC1的集电极经第四电阻R4后连接至第一电源VCC1，第一光耦隔离器OC1的发射极连接至第一MOS管Q1的栅极。第一MOS管Q1的漏极连接至第一电源VCC1，第一MOS管Q1的源极可以用于输出第一输出信号OUT1。

具体地，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1与第一运算放大器U1组成运放电路，起到对DSP处理器的输出信号进行运算放大的作用。第一光耦隔离器OC1将第一电源VCC1与DSP处理器隔离，起到隔离保护的作用。第四电阻R4起到限流保护的目的，第一MOS管Q1起到控制开关的作用。第一电容C1为滤波电容。

图4为第二级MOSFET驱动电路的一实施例的结构示意图。如图4所示，第二级MOSFET驱动电路，可以包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第二运算放大器U2、第二电容C2、第二光耦隔离器OC2和第二MOS管(即第二MOSFET)。

其中，第五电阻R5的第一端可以用于输入第二控制信号V2，第五电阻R5的第二端连接至第二运算放大器U2的同相输入端。第六电阻R6的第一端接地，第六电阻R6的第二端连接至第二运算放大器U2的反相输入端。第七电阻R7和第二电容C2并联设置在第二运算放大器U2的反相输入端和第二运算放大器U2的输出端之间。第二运算放大器U2的输出端还连接至第二光耦隔离器OC2的阳极，第二光耦隔离器OC2的阴极接地，第二光耦隔离器OC2的集电极经第八电阻R8后连接至第二电源VCC2，第二光耦隔离器OC2的发射极连接至第二MOS管Q2的栅极。第二MOS管Q2的漏极连接至第二电源VCC2，第二MOS管Q2的源极可以用于输出第二输出信号OUT2。

具体地，第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2与第二运算放大器U2组成运放电路，起到对DSP处理器的输出信号进行运算放大的作用。第二光耦隔离器OC2将第二电源VCC2与DSP处理器隔离，起到隔离保护的作用。第八电阻R8起到限流保护的目的，第二MOS管Q2起到控制开关的作用。第二电容C2为滤波电容。

图5为继电器状态检测反馈电路的一实施例的结构示意图。如图5所示，继电器状态检测反馈电路，可以包括：第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第三电容C3、第四电容C4、第三运算放大器U3、第四运算放大器U4、第一二极管D1和第二二极管D2。

其中，第十六电阻R16和第十七电阻R17串联后，与第四电容C4并联，形成并联支路。该并联支路的第一端，连接至继电器K1的线圈的第一端，还连接至第二输出信号OUT2的输出端；该并联支路的第二端，连接至继电器K1的线圈的第二端，还连接至第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极接地。第十六电阻R16和第十七电阻R17的公共端，经第十五电阻R15后连接至第三运算放大器U3的反相输入端，第三运算放大器U3的同相输入端经第十四电阻R14接地。第二二极管D2为两个串联设置的二极管组，第三运算放大器U3的反相输入端还连接至该二极管组的公共端(即串联设置的两个二极管的公共端)，该二极管组的阳极接地，该二极管组的阴极连接至第三电源VCC3。第十三电阻R13并联设置在第三运算放大器U3的反相输入端和第三运算放大器U3的输出端之间。第三运算放大器U3的输出端经第十二电阻R12后连接至第四运算放大器U4的反相输入端。第四运算放大器U4的同相输入端经第十一电阻R11后接地。第十电阻R10并联在第四运算放大器U4的反相输入端和第四运算放大器U4的输出端之间。第四运算放大器U4的输出端经第九电阻R9后连接至反馈信号V3的输出端。反馈信号V3的反馈端还经第三电容C3后接地。

具体地，第十六电阻R16、第十七电阻R17为分压采样电阻。第十五电阻R15、第十三电阻R13、第十四电阻R14与第三运算放大器U3起到一级运放的目的，第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11与第四运算放大器U4起到二级运放的目的，第三电容C3、第四电容C4为滤波电容。第一二极管D1为防反接二极管，第二二极管D2为钳位二极管，防止因采样电压过大损坏DSP处理器，起到保护DSP处理器的作用。

例如：D1为防反接二极管，当电源的正负极反接时，由于二极管的正向导通原理，可以有效的阻止反接电路导通，防止损坏器件。D2为钳位二极管，及可以将反馈信号V3钳位在VCC3和GND之间，满足DSP接收电压范围，防止电压过大或者负压损坏DSP，起到保护DSP的作用。

图6为电动汽车高压配电系统的驱动电路的一实施例的驱动流程示意图。如图6所示，电动汽车高压配电系统的驱动电路的驱动流程，可以包括：

步骤10、控制器(如DSP处理器)发出控制指令，并进行指令判断：若为闭合指令则执行步骤20至步骤21，若为关断指令则执行步骤30。

步骤20、当给出闭合指令时：第一控制信号V1和第二控制信号V2输出高电平，驱动第一MOS管Q1和第二MOS管Q2工作。

具体地，DSP同时输出高电平的第一控制信号V1和第二控制信号V2，第一控制信号V1经第一运算放大器U1进行运放处理，然后经过第一光耦隔离器OC1驱动第一MOS管Q1工作，如图3所示；第二控制信号V2经第二运算放大器U2进行运放处理，然后经过第二光耦隔离器OC2驱动第二MOS管Q2工作，如图4所示。

步骤21、DSP处理器判断反馈信号V3是否为高电平，若反馈信号V3是高电平，则完成驱动，继电器K1闭合；若反馈信号V3不是高电平，则发起故障报警，提示驱动异常。

具体地，继电器状态检测反馈电路对第二输出信号OUT2输出的驱动电压进行分压反馈，采集分压后的A点电压，经第三运算放大器U3、第四运算放大器U4双级运放处理后反馈给DSP，如图5所示。若DSP处理器接收到的反馈信号V3(如反馈电压、采样电压等)为高电平，则判断驱动电路已完成正常驱动；若DSP处理器接收到的反馈信号V3(如反馈电压、采样电压等)为低电平，则判驱动异常，进行低压侧驱动故障报警。

步骤30、当给出关断指令时：第一控制信号V1为高电平，第二控制信号V2为低电平，第一MOS管Q1开通，第二MOS管Q2关断。

具体地，第一控制信号V1为高电平不变，第一MOS管Q1经第一运放放大器U1和第一光耦隔离器OC1驱动后仍然处于导通状态，第一输出信号OUT1为高电平如第一电源VCC1；第二控制信号V2变为低电平，第二MOS管Q2无驱动信号截止，此时第二输出信号OUT2应为低电平。

步骤31、DSP处理器判断反馈信号V3是否为低电平，若反馈信号V3是低电平，则驱动结束；若反馈信号V3不是低电平，则发起报警，提示无法完成关断指令。

具体地，对第二输出信号OUT2分压后的A点电压进行采样处理，若反馈信号V3(如反馈电压、采样电压等)为低电平，则可判断为完成驱动关断指令；若反馈信号V3(如反馈电压、采样电压等)为高电平，则判断驱动部分未完成关断指令，二级MOSFET驱动出现故障，执行下一步。

控制第一控制信号V1输出低电平，第一MOS管Q1无驱动信号截止。进而，对第二输出信号OUT2分压后的A点电压进行采样处理，若反馈信号V3(如反馈电压、采样电压等)为低电平，则可判断为完成驱动关断指令；若反馈信号V3(如反馈电压、采样电压等)为高电平，则判断驱动部分未完成关断指令，一级MOSFET驱动出现故障，无法完成关断指令，进行低压侧关断故障报警。

由于本实施例的汽车配电系统所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实用新型的技术方案，通过在电动汽车高压配电系统的驱动电路的低压侧的输入端采用双MOSFET驱动保护，并在驱动电路的低压侧的输出端增加防反接二极管；同时通过分压取样反馈驱动电路的低压侧的输出端，对驱动电路的驱动状态进行实时检测，以及时反馈驱动电路的故障信息，通过对配电系统低压驱动部分进行有效地防反接、防短路保护，可以防止因电源的极性接反与器件内部短路造成的零件损坏、系统失灵等严重后果；同时对低压驱动的状态进行检测，能有效地判断出故障来源，减小维修的工作量；且该电路简单实用。

根据本实用新型的实施例，还提供了对应于汽车配电系统的一种汽车配电系统的驱动电路的控制方法，如图7所示本实用新型的方法的一实施例的流程示意图。该汽车配电系统的驱动电路的控制方法可以包括：步骤S110至步骤S130。

在步骤S110处，在需要接通待驱动器件的情况下，发出接通指令。或在需要关断待驱动器件的情况下，发出关断指令。例如：控制器(如DSP处理器)发出控制指令，并进行指令判断，根据指令判断结果执行不同的控制策略。

在步骤S120处，若接收到所述接通指令，则按第一控制方式，基于所述驱动信号确定所述驱动及短路保护单元的运行状态，以在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元。

可选地，步骤S120中按第一控制方式，基于所述驱动信号确定所述驱动及短路保护单元的运行状态，以在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元的具体过程，可以参见以下示例性说明。

下面结合图8所示本实用新型的方法中按第一控制方式在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S120中按第一控制方式在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元的具体过程，可以包括：步骤S210至步骤S240。

步骤S210，根据所述接通指令，控制第一控制信号和第二控制信号均输出第一设定电平(如高电平)，驱动第一开关管和第二开关管均接通并工作，并检测反馈信号(如反馈信号V3)。

例如：当给出闭合指令时：第一控制信号V1和第二控制信号V2输出高电平，驱动第一MOS管Q1和第二MOS管Q2工作。具体地，DSP同时输出高电平的第一控制信号V1和第二控制信号V2，第一控制信号V1经第一运算放大器U1进行运放处理，然后经过第一光耦隔离器OC1驱动第一MOS管Q1工作；第二控制信号V2经第二运算放大器U2进行运放处理，然后经过第二光耦隔离器OC2驱动第二MOS管Q2工作。

步骤S220，确定所述反馈信号是否为第一设定电平(如高电平)。

步骤S230，若所述反馈信号是所述第一设定电平，则确定所述驱动及保护单元的运行状态为正常状态，并控制待驱动器件接通并运行。

步骤S240，若所述反馈信号不是所述第一设定电平，则确定所述驱动及保护单元的运行状态为异常状态，发起所述驱动及保护单元异常无法正常驱动的第一提醒消息。

例如：DSP处理器判断反馈信号V3是否为高电平，若反馈信号V3是高电平，则完成驱动，继电器K1闭合；若反馈信号V3不是高电平，则发起故障报警，提示驱动异常。具体地，继电器状态检测反馈电路对第二输出信号OUT2输出的驱动电压进行分压反馈，采集分压后的A点电压，经第三运算放大器U3、第四运算放大器U4双级运放处理后反馈给DSP。若DSP处理器接收到的反馈信号V3(如反馈电压、采样电压等)为高电平，则判断驱动电路已完成正常驱动；若DSP处理器接收到的反馈信号V3(如反馈电压、采样电压等)为低电平，则判驱动异常，进行低压侧驱动故障报警。

由此，通过在接收到接通指令的情况下按第一控制方式，基于所述驱动信号确定所述驱动及短路保护单元的运行状态，以在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元，可以提升接通控制下驱动电路的安全性。

在步骤S130处，若接收到所述关断指令，则按第二控制方式，基于所述驱动信号确定所述驱动及短路保护单元的运行状态，以在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元。

由此，通过根据所述反馈信号确定所述驱动及保护单元的运行状态，进而在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元，可以提升驱动电路的安全性。

可选地，步骤S130中按第二控制方式，基于所述驱动信号确定所述驱动及短路保护单元的运行状态，以在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元的具体过程，可以参见以下示例性说明。

下面结合图9所示本实用新型的方法中按第二控制方式在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S130中按第二控制方式在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元过程，可以包括：步骤S310至步骤S340。

步骤S310，根据所述关断指令，控制第一控制信号输出第一设定电平(如高电平)，并控制第二控制信号均输出第二设定电平(如低电平)，驱动第一开关管接通并工作，并控制第二开关管关断，并检测反馈信号(如反馈信号V3)。

例如：当给出关断指令时：第一控制信号V1为高电平，第二控制信号V2为低电平，第一MOS管Q1开通，第二MOS管Q2关断。具体地，第一控制信号V1为高电平不变，第一MOS管Q1经第一运放放大器U1和第一光耦隔离器OC1驱动后仍然处于导通状态，第一输出信号OUT1为高电平如第一电源VCC1；第二控制信号V2变为低电平，第二MOS管Q2无驱动信号截止，此时第二输出信号OUT2应为低电平。

步骤S320，确定所述反馈信号是否为第二设定电平(如低电平)。

步骤S330，若所述反馈信号是所述第二设定电平，则确定所述驱动及保护单元中的第二开关管的运行状态为正常状态，并控制待驱动器件关断。

步骤S340，若所述反馈信号不是所述第二设定电平，则确定所述驱动及保护单元中的第二开关管的运行状态为异常状态，并确定所述驱动及保护单元中的第一开关管的运行状态是否为正常状态。

例如：对第二输出信号OUT2分压后的A点电压进行采样处理，若反馈信号V3(如反馈电压、采样电压等)为低电平，则可判断为完成驱动关断指令。若反馈信号V3(如反馈电压、采样电压等)为高电平，则判断驱动部分未完成关断指令，二级MOSFET驱动出现故障，执行下一步。

由此，通过在接收到关闭指令的情况下按第二控制方式，基于所述驱动信号确定所述驱动及短路保护单元中第二开关管的运行状态，可以在第二开关管异常时及时发现故障状态，使得故障确定方便且快捷。

更可选地，可以结合图10所示本实用新型的方法中确定所述驱动及保护单元中的第一开关管的运行状态是否为正常状态的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S340中确定所述驱动及保护单元中的第一开关管的运行状态是否为正常状态的具体过程，可以包括：步骤S410至步骤S440。

步骤S410，控制所述第一控制信号输出所述第二设定电平(如低电平)，控制第一开关管关断，并再次检测反馈信号(如反馈信号V3)。

步骤S420，确定再次检测到的所述反馈信号是否为第二设定电平(如低电平)。

步骤S430，若再次检测到的所述反馈信号是所述第二设定电平，则确定所述驱动及保护单元中的第一开关管的运行状态为正常状态，并控制待驱动器件关断。

步骤S440，若再次检测到的所述反馈信号不是所述第二设定电平，则确定所述驱动及保护单元中的第一开关管的运行状态为异常状态，则发起所述驱动及保护单元异常无法正常关断的第二提醒消息。

例如：控制第一控制信号V1输出低电平，第一MOS管Q1无驱动信号截止。进而，对第二输出信号OUT2分压后的A点电压进行采样处理，若反馈信号V3(如反馈电压、采样电压等)为低电平，则可判断为完成驱动关断指令。若反馈信号V3(如反馈电压、采样电压等)为高电平，则判断驱动部分未完成关断指令，一级MOSFET驱动出现故障，无法完成关断指令，进行低压侧关断故障报警。

由此，通过在接收到关闭指令的情况下按第二控制方式，基于所述驱动信号确定所述驱动及短路保护单元中第二开关管的运行状态，可以在第二开关管异常时及时发现故障状态，并进一步确定第一开关管是否故障，以在第一开关管的运行状态也异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元，可以提升关断控制下驱动电路的安全性。

由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述汽车配电系统的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过在电动汽车高压配电系统的驱动电路的低压侧的输入端采用双MOSFET驱动保护，并在驱动电路的低压侧的输出端增加防反接二极管；同时通过分压取样反馈驱动电路的低压侧的输出端，对驱动电路的驱动状态进行实时检测，以及时反馈驱动电路的故障信息，能有效地减小驱动电路的零部件损坏和因故障导致的系统失灵现象，增加了系统的安全可靠性，减小了维修工作量。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种驱动电路的控制装置，其特征在于，包括：驱动及短路保护单元；还包括：驱动状态检测单元和/或防反接单元；其中，

所述驱动及短路保护单元，用于为待驱动器件提供驱动信号，且能够实现短路保护；

所述驱动状态检测单元，用于基于所述驱动信号确定所述驱动及短路保护单元的运行状态，以在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元；和/或，

所述防反接单元，用于对所述驱动信号的电源进行防反接保护。

2.根据权利要求1所述的驱动电路的控制装置，其特征在于，所述驱动及短路保护单元，包括：第一级驱动及保护电路和第二级驱动及保护电路；其中，

所述第一级驱动及保护电路的输入端，用于接收第一控制信号；所述第一级驱动及保护电路的输出端，输出至所述第二级驱动及保护电路的第二输入端；

所述第二级驱动及保护电路的第一输入端，用于接收第二控制信号；所述第二级驱动及保护电路的输出端，用于输出所述驱动信号，以输出至待驱动器件的驱动端。

3.根据权利要求2所述的驱动电路的控制装置，其特征在于，所述第一级驱动及保护电路和所述第二级驱动及保护电路的结构相同；其中，

所述第一级驱动及保护电路，包括：第一运放模块、第一隔离模块、第一限流模块和第一开关管；

所述第一运放模块，用于对所述第一控制信号进行运算放大处理，得到第一处理信号；

所述第一隔离模块，用于对所述第一处理信号与第一电源之间进行隔离保护，得到第一隔离信号；

所述第一限流模块，用于对所述第一隔离模块的供电端进行限流保护；

所述第一开关管，用于以第一电源为供电电源，以所述第一隔离信号为控制信号，输出第一开关信号，所述第一开关信号输出至所述第二级驱动及保护电路的第二输入端。

4.根据权利要求3所述的驱动电路的控制装置，其特征在于，所述第一运放模块，包括：第一电阻模块、第二电阻模块、第三电阻模块、第一电容模块和第一运算放大器模块；其中，

所述第一电阻模块，设置在所述第一运算放大器模块的同相输入端，用于接收所述第一控制信号；所述第二电阻模块，设置在所述运算放大器模块的反相输入端；所述第三电阻模块和所述第一电容模块，并联设置在所述第一运算放大器模块的反相输入端与所述第一运算放大器模块的输出端之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动电路的控制装置，其特征在于，所述驱动状态检测单元，包括：采样模块、第一级运放模块和第二级运放模块；其中，

所述采样模块，用于采集所述驱动及保护单元输出的驱动信号，得到采样信号；

所述第一级运放模块，用于对所述采样信号进行第一级运算放大处理，得到第一级运算放大信号；

所述第二级运放模块，用于对所述第一级运算放大信号进行第二级运算放大处理，得到第二级运算放大信号，作为反馈信号，以根据所述反馈信号确定所述驱动及保护单元的运行状态，进而在所述驱动及短路保护单元的运行状态异常时进行提醒并关断所述驱动及短路保护单元。

6.根据权利要求5所述的驱动电路的控制装置，其特征在于，所述驱动状态检测单元，还包括：第一滤波模块和/或第二滤波模块和/或钳位模块；其中，

所述第一滤波模块，设置在所述第二级运放模块的输出端，用于对所述反馈信号进行滤波处理；和/或，

所述第二滤波模块，设置在所述采样模块的输入端，用于对所述驱动信号进行滤波处理；和/或，

所述钳位模块，设置在所述第一级运放模块的反相输入端、且连接至第三电源，用于防止所述采样信号大于预设值。

7.根据权利要求5所述的驱动电路的控制装置，其特征在于，所述采样模块，包括：第一分压模块和第二分压模块；所述第一分压模块和所述第二分压模块串联设置在所述驱动及保护单元的输出端，所述第一分压模块和所述第二分压模块的公共端为采样端。

8.根据权利要求5所述的驱动电路的控制装置，其特征在于，所述第一级运放模块和所述第二级运放模块的结构相同；其中，

所述第一级运放模块，包括：第五电阻模块、第六电阻模块、第七电阻模块和第二运算放大器模块；其中，

所述第五电阻模块，设置在所述采样模块的采样端与所述第二运算放大器模块的反相输入端之间；所述第六电阻模块，设置在所述第二运算放大器模块的同相输入端；所述第七电阻模块，并联设置在所述第二运算放大器模块的反相输入端与所述第二运算放大器模块的输出端之间。

9.根据权利要求7所述的驱动电路的控制装置，其特征在于，所述防反接单元，包括：二极管模块；所述二极管模块的阳极连接至所述第二分压模块远离所述第一分压模块的一端。

10.一种汽车配电系统，其特征在于，包括：如权利要求1至9中任一项所述的驱动电路的控制装置。

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