CN213689866U - 诊断电路、电源管理系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种诊断电流、电源管理系统和车辆。诊断电流包括电压检测模块和与之连接的输出电路。输出电路包括电源模块、第一接触器及第二接触器，电源模块通过第一接触器和第二接触器与耗能模块连接以用于给耗能模块供电。电压检测器分别连接第一接触器的两端和第二接触器的两端以检测电源模块的第一电压、耗能模块的第二电压及耗能模块至第二接触器的第三电压。本申请通过电压检测模块检测的第一电压、第二电压和第三电压从而可准确判断出第一接触器和第二接触器是否存在故障，且降低了检测成本。

Description

诊断电路、电源管理系统和车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，特别是一种诊断电路、电源管理系统和车辆。

背景技术

高压接触器作为车辆的动力回路执行器件，在动力系统中起控制输出和切断电池能量的作用，高压接触器直接关系到整车动力供给和电池安全，因此，对于高压接触器的故障诊断至关重要。相关技术中，可在高压上电时通过控制闭合高压接触器中总负、总第一接触器的闭合顺序，再采集电池外侧的电压变化判断高压接触器的总正、总接触器是否出现故障。然而，接触器动作顺序要求较严格，并且受接触器触点吸合时产生的抖动干扰影响，动力回路上产生较强干扰，使得电压采样误差较大，影响判断结果。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请需要提供一种诊断电路、电源管理系统和车辆。

本申请实施方式的诊断电路，包括电压检测模块和与所述电压检测模块连接的输出电路，所述输出电路包括电源模块、第一接触器及第二接触器，所述电源模块通过所述第一接触器和所述第二接触器与所述耗能模块连接以用于给所述耗能模块供电；

所述电压检测模块分别连接所述第一接触器的两端和所述第二接触器的两端以检测所述电源模块的第一电压、所述耗能模块的第二电压及所述耗能模块至所述第二接触器的第三电压。

在某些实施方式中，所述电源模块包括正极端和负极端，所述第一接触器包括第一端和第二端，所述第一接触器的第一端连接所述正极端，所述第一接触器的第二端连接所述耗能模块；

在某些实施方式中，所述第二接触器包括第一端和第二端，所述第二接触器的第一端连接所述负极端，所述第二接触器的第二端连接所述耗能模块。

在某些实施方式中，所述输出电路还包括接地端，所述正极端与所述接地端生成第一寄生电容和第一寄生电阻，所述负极端与所述接地端形成第二寄生电容和第二寄生电阻。

在某些实施方式中，所述电压检测模块包括第一端和第二端，所述电压检测模块的第一端连接所述正极端，所述电压检测模块的第二端连接所述负极端以用于检测所述第一电压。

在某些实施方式中，所述电压检测模块还包括第三端和第四端，所述电压检测模块的第三端连接所述第一接触器的第二端，所述电压检测模块的第四端连接所述第二接触器的第二端，所述第三端和所述第四端用于检测所述第二电压，所述第二端和所述第四端用于检测所述第三电压。

在某些实施方式中，所述电压检测模块在检测到所述第二电压和所述第三电压的变化相同，判断所述第二接触器粘连；在检测到所述第二电压的变化速率大于所述第三电压的变化速率，判断所述第二接触器断开。

在某些实施方式中，所述电压检测模块在检测到所述第一电压与所述第三电压的差值小于等于阈值电压，则判断所述第一接触器粘连；在检测到所述第一电压与所述第三电压的差值大于阈值电压且所述第三电压下降，判断所述第一接触器断开。

在某些实施方式中，所述电压检测模块在检测到所述第一电压、第二电压和所述第三电压相等，判断所述第一接触器和所述第二接触器粘连。

本申请实施方式的电源管理系统，包括如上所述的诊断电路。

本申请实施方式的车辆，包括如上述的电源管理系统。

本申请实施方式的诊断电路、电源管理系统和车辆中，通过电压检测模块获取电源模块的第一电压、耗能模块的第二电压及耗能模块和第二接触器的第三电压，从而根据第一电压、第二电压和第三电压能够准确判断出第一接触器和第二接触器是否存在故障，避免了因第一接触器和第二接触器因故障而导致车辆出现安全隐患，并且降低了故障检测成本。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的车辆的模块示意图。

图2是本申请实施方式的诊断电路的模块示意图。

图3是本申请实施方式的输出电路的等效电路示意图。

图4是本申请实施方式的输出电路的又一等效电路示意图。

图5是本申请实施方式的诊断电路的等效电路示意图。

图6是本申请实施方式的第二接触器故障的电压变化示意图。

图7是本申请实施方式的第二接触器正常的电压变化示意图。

图8是本申请实施方式的第一接触器和第二接触器都故障电压变化示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

高压接触器做为动力回路执行器件，在动力系统中起控制输出和切断电池能量的作用，高压接触器的运行状态是否正常直接关系到整车动力供给和电池安全，通常，高压接触器的功能安全等级要求不低于ASIL C，因此，高压接触器的故障诊断是电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)要解决的重要课题之一。

当前，市面上针对接触器故障诊断，一般采用在高压上电过程中通过控制闭合接触器顺序再结合电池外侧电压变化判断的方案，然而，在此方案中，对接触器动作顺序要求较严格，并且受接触器触点吸合时产生的抖动干扰影响，动力回路上产生较强的浪涌干扰，会导致总压采样误差较大，影响判断结果。在另一些方案中，除通过控制闭合接触器顺序再结合电池外侧电压变化外，还另外增加采集电路从而单独采集总负接触器的外侧电压，从而进行综合判断接触器状态，而增加这个采集电路增加了成本，并且，电压容限比较窄(比如故障阈值设置为5V)，如果采样误差大于所设故障阈值就容易存在误判。

有鉴于此，请参阅图1，本申请实施方式提供了一种车辆1000，车辆1000包括电源管理系统100，电源管理系统100有诊断电路10。

请结合图2和图5，诊断电路10包括电压检测模块11和与电压检测模块11连接的输出电路12，输出电路12包括电源模块121、第一接触器S1、第二接触器S2及耗能模块122，电源模块121通过第一接触器S1和第二接触器S2与耗能模块122连接以用于给耗能模块 122供电。

电压检测模块11分别连接第一接触器S1的两端和第二接触器S2的两端，用于在电源模块121停止给耗能模块122供电过程中，依次断开第一接触器S1和第二接触器S2，并检测电源模块121的电压、耗能模块122的电压及耗能模块122和第二接触器S2的电压以确定第一接触器S1和第二接触器S2的状态。

本申请实施方式的诊断电路10、电源管理系统100和车辆1000中，通过在下电的过程中，依次断开第一接触器S1和第二接触器S2，并分别检测电源模块121的第一电压Vab、耗能模块122的第二电压Vcd及耗能模块122至第二接触器S2的第三电压Vcb，从而可根据第一电压Vab、第二电压Vcd及第三电压Vcb的变化准确判断出第一接触器S1和第二接触器S2的状态，避免了因第一接触器S1和第二接触器S2因发生故障而导致车辆1000出现安全隐患，并且降低了故障检测成本。

具体地，电源模块121存储有电量，能够为车辆1000提供高压，电源模块121包括正极端和负极端，第一接触器S1和第二接触器S2为高压接触器，耗能模块122或者车辆1000中其它与耗能模块122并联的电性元件可通过第一接触器S1和第二接触器S2与电源模块121连接。在第一接触器S1和第二接触器S2闭合时，电源模块121与耗能模块122或其它等电性元件形成闭合回路，从而能够为耗能模块122或车辆1000中其它的电性元件供电。

进一步地，电压检测模块11可以包括处理器或控制器等，与电源模块121、第一接触器S1、第二接触器S2及耗能模块122连通，用于控制第一接触器S1和第二接触器S2的导通与断开，以及还用于检测出电源模块121的电压、耗能模块122的电压及耗能模块122至第二接触器S2的电压，在电源模块121停止给耗能模块122供电的过程中，电压检测模块 11可控制第一接触器S1和第二接触器S2依次断开，并实时检测电源模块121的第一电压 Vab、耗能模块122的第二电压Vcd及耗能模块122至第二接触器S2的第三电压Vcb以判断第一接触器S1和第二接触器S2是否存在故障。

请结合图3，在某些实施方式中，电源模块121包括正极端和负极端，第一接触器S1包括第一端和第二端，第一接触器S1的第一端连接电源模块121的正极端，第一接触器S1的第二端连接耗能模块122；第二接触器S2包括第一端和第二端，第二接触器S2的第一端连接电源模块121的负极端，第二接触器S2的第二端连接耗能模块122。

具体地，电源模块121由n个电源连接而成，n大于等于1，第一接触器S1为正接触器，第二接触器S2为负接触器。其中，第一接触器S1的第一端与电源模块121的正极端连接，第一接触器S1的第二端与耗能模块122连接。第二接触器S2的第一端连接与电源模块121的负极端连接，第二接触器S2的第二端与耗能模块122连接。若任意断开第一接触器S1或者第二接触器S2，则电源模块121停止给耗能模块122的供电。

需要说明的是，在本申请中，电源模块121的第一电压是指在电源模块121的正极端和负极端两端测得的电压，耗能模块122的第二电压是指在第一接触器S1的第二端和第二接触器S2的第二端两端所测得的电压，耗能模块122和第二接触器S2的第三电压是指在第一接触器S1的第二端和第二接触器S2的第一端两端所测得的电压。

在某些实施方式中，输出电路12还包括接地端，电源模块121的正极端与接地端生成第一寄生电容Cx1和第一寄生电阻Rx1，电源模块121的负极端与接地端形成第二寄生电容 Cx2和第二寄生电阻Rx2。

具体地，接地端可以为车辆1000的壳体，壳体可以与地线GND连接。可以理解，电源模块121存储有高压电，电源模块121会与车辆1000的壳体形成寄生电容和寄生电阻，其中，电源模块121的正极端与车辆1000的壳体之间形成第一寄生电容Cx1和第一寄生电阻 Rx1，电源模块121的负极端与壳体之间会形成第二寄生电容Cx2和第二寄生电阻Rx2。

此外，在第一接触器S1和第二接触器S2闭合过程中，也即是，电源模块121向耗能模块122供电的过程中，电源模块121的正极端至耗能模块122的线路与壳体之间形成寄生电容和寄生电阻，电源模块121的负极端至耗能模块122的线路与壳体之间也会形成寄生电容和寄生电阻，并且，若第一接触器S1断开，第一接触器S1的第二端与接地端之间形成第三寄生电容Cx3和第三寄生电阻Rx3，若第二接触器S2断开，第二接触器S2的第二端与接地端之间形成第四寄生电容Cx4和第四寄生电阻Rx4。

在某些实施方式中，耗能模块122可以包括第一电阻R1和电容C1，第一电阻R1和电容C1并联连接第一接触器S1的第二端和第二接触器S2的第二端。

具体而言，车辆1000还包括有电机控制器，电容C1为电机控制器的滤波电容，电容C1用于在车辆1000上电时稳定车辆1000的电机控制器的输入电压。电容C1包括两端，电容C1的一端连接第一接触器S1的第二端，电容C1的另一端连接第二接触器S2的第二端。第一电阻R1包括两端，第一电阻R1的一端连接第一接触器S1的第二端，第一电阻R1的另一端连接第二接触器S2的第二端。第一电阻R1用于将输入电容C1的电量消耗。可以理解，在第一接触器S1和第二接触器S2断开时，电容C1存储有电量，第一电阻R1与电容C1形成闭合回路，第一电阻R1将消耗电容C1所储存的电量，如此，避免在电源模块121停止给耗能模块122供电时，第一电阻R1能够将电容C1所储存的电量消耗，增强了车辆1000安全。

在某些实施方式中，耗能模块122包括第二电阻R2和开关元件S3，第二电阻R2和开关元件S3串联连接第一接触器S1的第二端和第二接触器S2的第二端。

在这样的实施方式中，开关元件S3用于控制第二电阻R2与第一接触器S1的关断，开关元件S3可以为继电器、三极管、金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)等可控制通断的元器件。例如，在一些实施例中，开关元件S3可采用继电器。在实际操作中，在依次断开第一接触器S1和第二接触器S2后，闭合开关元件S3，使得第一电阻R1与第一接触器S1的第二端和第二接触器S2的第二端连通，从而消耗第三寄生电容Cx3、第四寄生电容Cx4及电容C1存储的电量。

请参阅图4，在某些实施方式中，耗能模块122包括电机M，电机M分别连接第一接触器S1的第二端和第二接触器S2的第二端。

需要说明的时，在本申请中，电机M在输出电路12的作用等同于上述的第二电阻R2和开关元件S3在输出电路12的作用，也即是，耗能模块122中也可采用电机M替代上述开关元件S3和第二电阻R2，可以理解，车辆1000自带有电机M，若采用电机M替代开关元件 S3和第二电阻R2，能够节省成本。

请参阅图5，在某些实施方式中，电压检测模块11包括第一端、第二端、第三端和第四端，电压检测模块11的第一端连接电源模块121的正极端，电压检测模块11的第三端连接第一接触器S1的第二端，电压检测模块11的第四端连接第二接触器S2的第二端。

在这样的实施方式中，电压检测模块11通过第一端和第二端使得电压检测模块11能够检测出电源电压，电压检测模块11通过第三端和第四端使得电压检测模块11能够获取耗能模块122的电压。电压检测模块11通过第二端和第三端能够获取耗能模块122和第二接触器S2的电压。

如图5的控制电路100的等效电路示意图中，在检测第一接触器S1和第二接触器S2是否出现故障的实际操作中，依次第一接触器S1和第二接触器S2断开，并闭合开关元件S3，同时，实时检测第一电压Vab、第二电压Vcd和第三电压Vcb，以确定第一电压Vab、第二电压Vcd及第三电压Vcb的变化。

在某些实施方式中，电压检测模块11在检测到第二电压Vcd和第三电压Vcb的变化相同，则判断第二接触器S2粘连，在检测到第二电压Vcd的变化速率大于第三电压Vcb的变化速率，则判断第二接触器S2断开。

具体而言，若第二电压Vcd和第三电压Vcb都逐渐下降且下降速率相等,如图6所述，则判断第二接触器S2粘连。若第二电压Vcd和第三电压Vcb都逐渐下降且第二电压Vcd的下降速率大于第三电压Vcb的下降速率，如图7所示，则判断第二接触器S2正常。

可以理解，第三电压Vcb为第一接触器S1的第二端与电源模块121的负极端两端的电压，第二电压Vcd为第一接触器S1第二端至第二接触器S2的第二端两端的电压，若第二接触器S2发生故障而使得第二接触器S2粘连，则电源模块121的负极端的电位等同于第二接触器S2的第二端的电位，第二电压Vcd等于第三电压Vcb。若第二接触器S2正常，第二接触器S2为断开状态，第一接触器S1的第二端与接地端之间存在第三寄生电容Cx3和第三寄生电阻Rx3，电源模块121的负极端与接地端之间存在有第二寄生电容Cx2和第二寄生电阻 Rx2，第三电压Vcb为第一接触器S1的第二端与接地端之间的电压Vce和电源模块121的负极端与接地端之间的电压Vbe，第二电压Vcd为电容C1的电压，由于开关元件S3闭合，电容C1的存储的电量被第一电阻R1和第二电阻R2消耗，从而电容C1的电压逐渐减小，而在第三电压Vcb中，由于接地端与电源模块121的负极端之间形成的第二寄生电容Cx2存储的电量无法被消耗，则电压Vbe不变化，第一接触器S1的第二端与接地端之间形成的第三寄生电容Cx3被消耗，则电压Vce电压逐渐减小，因此，第二电压Vcd的下降速率大于第三电压Vcb的下降速率。

在某些实施方式中，电压检测模块11在检测到第一电压Vab与第三电压Vcb的差值小于等于阈值电压，则判断第一接触器S1粘连，在检测到第一电压Vab与第三电压Vcb的差值大于阈值电压且第三电压Vcb下降，则判断第一接触器S1断开。

具体地，电压检测模块11还设置预先设置有阈值电压，若第一电压Vab与第三电压Vcb 的差值小于或等于阈值电压且不保持不变，则可确定第一接触器S1出现故障从而第一接触器S1粘连，若第一电压Vab与第三电压Vcb的差值大于阈值电压，且第三电压持续下降，则可确定第一接触器S1正常，可以理解，第一电压Vab为电源模块121的负极端和电源模块121的正极端两端的电压，第三电压Vcb为第一接触器S1的第二端与电源模块121的负极端两端的电压，若第一接触器S1闭合，则第一接触器S1的第二端的电位与电源模块121 的正极端的电位相等，因此，第三电压Vcb会与第一电压Vab相同，而若第一接触器S1断开，则第一电压Vab与第三电压Vcb存在差值且差值会阈值电压。

在某些实施方式中，电压检测模块11在检测到第一电压Vab、第二电压Vcd和第三电压Vcb相等，则判断第一接触器S1和第二接触器S2粘连。

请结合图8，更近一步地，若第一电压Vab、第二电压Vcd和第三电压Vcb都相等或者第一电压Vab与第三电压Vcb的差值或第二电压Vcd与第三电压Vcb的差值小于等于阈值电压且第一电压Vab、第二电压Vcd及第三电压Vcb保持不变时，则可确定第一接触器S1和第二接触器S2都发生故障而粘连。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种诊断电路，其特征在于，包括电压检测模块和与所述电压检测模块连接的输出电路，所述输出电路包括电源模块、第一接触器和第二接触器，所述电源模块通过所述第一接触器和所述第二接触器与耗能模块连接以用于给所述耗能模块供电；

所述电压检测模块分别连接所述第一接触器的两端和所述第二接触器的两端以检测所述电源模块的第一电压、所述耗能模块的第二电压及所述耗能模块至所述第二接触器的第三电压。

2.如权利要求1所述的诊断电路，其特征在于，所述电源模块包括正极端和负极端，所述第一接触器包括第一端和第二端，所述第一接触器的第一端连接所述正极端，所述第一接触器的第二端连接所述耗能模块；

所述第二接触器包括第一端和第二端，所述第二接触器的第一端连接所述负极端，所述第二接触器的第二端连接所述耗能模块。

3.如权利要求2所述的诊断电路，其特征在于，所述输出电路还包括接地端，所述正极端与所述接地端生成第一寄生电容和第一寄生电阻，所述负极端与所述接地端形成第二寄生电容和第二寄生电阻。

4.如权利要求2所述的诊断电路，其特征在于，所述电压检测模块包括第一端和第二端，所述电压检测模块的第一端连接所述正极端，所述电压检测模块的第二端连接所述负极端以检测所述第一电压。

5.如权利要求4所述的诊断电路，其特征在于，所述电压检测模块还包括第三端和第四端，所述电压检测模块的第三端连接所述第一接触器的第二端，所述电压检测模块的第四端连接所述第二接触器的第二端，所述第三端和所述第四端用于检测所述第二电压，所述第二端和所述第四端用于检测所述第三电压。

6.如权利要求5所述的诊断电路，其特征在于，所述电压检测模块在检测到所述第二电压和所述第三电压的变化相同，则判断所述第二接触器粘连；在检测到所述第二电压的变化速率大于所述第三电压的变化速率，判断所述第二接触器断开。

7.如权利要求5所述的诊断电路，其特征在于，所述电压检测模块在检测到所述第一电压与所述第三电压的差值小于等于阈值电压，判断所述第一接触器粘连；在检测到所述第一电压与所述第三电压的差值大于阈值电压且所述第三电压下降，判断所述第一接触器断开。

8.如权利要求5所述的诊断电路，其特征在于，所述电压检测模块在检测到所述第一电压、第二电压和所述第三电压相等，判断所述第一接触器和所述第二接触器粘连。

9.一种电源管理系统，其特征在于，所述电源管理系统包括如权利要求1-8任一项所述的诊断电路。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的电源管理系统。

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