CN213780295U - 总负继电器粘连检测电路、动力电池输出电路和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种总负继电器粘连检测电路、动力电池输出电路和电动汽车，其中，总负继电器粘连检测电路包括第一阻性电路、第二阻性电路和单向导通电路，总负继电器粘连检测电路与总负继电器的放电输出端连接，从而解决了信号源输出测试信号至第一阻性电路以及第二阻性电路，信号采集装置根据获取到的采集信号的幅值变化即可确定总负继电器处于正常状态还是处于粘连状态，总负继电器粘连检测电路未与其他检测电路构成回路，绝缘检测电路和继电器粘连检测电路可分别实时监测，互不影响，提高了绝缘检测和继电器检测的可靠性。

Description

总负继电器粘连检测电路、动力电池输出电路和电动汽车

技术领域

本实用新型属于电动汽车技术领域，尤其涉及一种总负继电器粘连检测电路、动力电池输出电路和电动汽车。

背景技术

动力电池作为电动汽车的能量输出，其能量输出通过一系列高压器件的通断来实现，其中，为了保证动力电池可靠输出，通常需要对动力电池以及对应的高压回路进行绝缘检测和继电器粘连状态检测。

在现有技术中，如图1所示，整车的绝缘检测电路和继电器粘连检测电路实时检测，存在整车绝缘下降、继电器状态误报的问题，形成的回路如下：红色虚线BAT+-->K5闭合-->PRE--->整车电机控制器的Y电容充电-->PRE-->K4闭合-->BAT-的回路，具体见图中虚线回路。

该检测电路存在两个问题：

1、总负继电器(K2)误判为闭合状态；

2、总正对PE引入了总负状态检测电路的相应电阻，导致绝缘检测精度下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种总负继电器粘连检测电路，旨在解决传统的绝缘检测电路和继电器粘连检测电路存在的整车绝缘下降、继电器状态误报的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种总负继电器粘连检测电路，包括第一阻性电路、第二阻性电路和单向导通电路；

所述第一阻性电路的输入端用于与信号源电性连接以输入测试信号，所述第一阻性电路的输出端与所述第二阻性电路的输入端连接构成采样点，所述采样点用于与信号采集装置电性连接以输出采样信号，所述第二阻性电路的输出端与所述单向导通电路的输入端连接，所述单向导通电路的输出端用于与总负继电器的放电输出端连接，所述信号采集装置用于根据所述采样信号的幅值变化确定所述总负继电器的粘连状态。

通过采用上述技术方案，总负继电器粘连检测电路与总负继电器并联设置，未与其他检测电路构成回路，切断了绝缘检测电路和继电器粘连检测电路之间的回路，两个检测电路可分别实时监测，互不影响，提高了绝缘检测和继电器检测的可靠性。

进一步地，所述测试信号包括PWM信号或者直流信号。

通过采用上述技术方案，可对应选择输入的测试信号类型，PWM信号或者直流信号输入至第一阻性电路和第二阻性电路后根据总负继电器的闭合状态输出不同幅值的采样信号，根据采样信号的幅值变化即可判断总负继电器的粘连状态。

进一步地，所述第一阻性电路包括第一电阻；

所述第一电阻的两端分别为所述第一阻性电路的输入端和输出端。

通过采用上述技术方案，在继电器闭合时，第一电阻可对测试信号进行分压，输出较小幅值的测试信号至信号采集装置，在继电器断开时则将测试信号传输至信号采集装置，信号采集装置根据反馈的采样信号的幅值变化可判断继电器的粘连状态。

进一步地，所述第二阻性电路包括第二电阻和第一电容，所述第二电阻和所述第一电容并联连接后串接在所述第一阻性电路的输出端和所述单向导通电路的输入端之间。

通过采用上述技术方案，第二电阻和第一电容组成RC电路，测试信号输入时电容充电，当输入的测试信号为PWM信号时第二电阻可为电容提供放电回路，提高总负继电器粘连检测电路的安全性。

进一步地，所述单向导通电路包括二极管，所述二极管的阳极与所述第二阻性电路输出端连接，所述二极管的阴极与所述总负继电器的放电输出端连接。

通过采用上述技术方案，二极管可防止外部信号倒灌至第一阻性电路、第二阻性电路以及信号源，提高总负继电器粘连检测电路的安全性。

本实用新型实施例的第二方面提了一种动力电池输出电路，动力电池输出电路包括绝缘检测电路、总正继电器、总负继电器和如上所述的总负继电器粘连检测电路，所述绝缘检测电路的第一端、所述总正继电器的输入端及动力电池的正极互连，所述绝缘检测电路的第二端、所述总负继电器的输入端及所述动力电池的负极互连，所述总正继电器的放电输出端和所述总负继电器的放电输出端与后端负载的电源端连接，所述总负继电器粘连检测电路还与所述总负继电器的放电输出端连接。

通过采用上述技术方案，绝缘检测电路和总负继电器粘连检测电路相互独立，两者之间不存在共同的回路，两个检测电路可分别实时监测，互不影响，提高了绝缘检测和继电器检测的可靠性。

进一步地，所述绝缘检测电路包括第一开关、第二开关、第三电阻和第四电阻；

所述第三电阻的第一端与所述动力电池的正极连接，所述第三电阻的第二端与所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端、所述第二开关的第一端和车身地连接，所述第二开关的第二端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述动力电池的负极连接。

通过采用上述技术方案，通过控制第一开关和第二开关的闭合或者断开，即可对动力电池对地绝缘性能进行测试，同时，各开关和电阻与总负继电器粘连检测电路独立设置，互不影响，可提高动力电池的绝缘检测和总负继电器的状态检测的可靠性。

进一步地，所述动力电池输出电路还包括预充电阻和预充继电器，所述预充电阻的第一端与所述总正继电器的输入端，所述预充电阻的第二端与所述预充继电器的第一端连接，所述预充继电器的第二端与所述总正继电器的放电输出端连接。

通过采用上述技术方案，预充电阻和预充继电器与总正继电器并联，两端的电压相等，通过预充电阻的限流作用，起到高压上电瞬间有效，保护总正继电器和总负继电器的作用。

进一步地，所述动力电池输出电路还包括X电容、第一Y电容和第二Y电容；

所述X电容的两端分别与所述总正继电器的放电输出端和所述总负继电器的放电输出端连接，所述第一Y电容的第一端与所述总正继电器的放电输出端连接，所述第二Y电容的第一端与所述总负继电器的放电输出端连接，所述第一Y电容的第二端、所述第二Y电容的第二端和车身地互连。

通过采用上述技术方案，X电容和Y电容可对动力电池输出的电源信号进行滤波，可对共模、差模干扰进行滤波，从而提高动力电池输出至后端负载的电源的稳定性，避免后端负载接收到干扰信号导致工作异常。

本实用新型实施例的第三方面提了一种电动汽车，电动汽车包括如上所述的动力电池输出电路。

通过采用上述技术方案，电动汽车的绝缘检测和继电器状态检测的可靠性更高，电动汽车运行更加安全。

本实用新型通过采用第一阻性电路、第二阻性电路和单向导通电路组成总负继电器粘连检测电路，总负继电器粘连检测电路与总负继电器的放电输出端连接，从而解决了信号源输出测试信号至第一阻性电路以及第二阻性电路，信号采集装置根据获取到的采集信号的幅值变化即可确定总负继电器处于正常状态还是处于粘连状态，总负继电器粘连检测电路未与其他检测电路构成回路，绝缘检测电路和继电器粘连检测电路可分别实时监测，互不影响，提高了绝缘检测和继电器检测的可靠性。

附图说明

图1为传统的绝缘检测电路和继电器粘连检测电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的继电器粘连检测电路的第一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的继电器粘连检测电路的第二种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的动力电池输出电路的第一种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的动力电池输出电路的第二种结构示意图。

其中，图中各附图标记：

100-继电器粘连检测电路，200-信号源，300-信号采集装置，400-绝缘检测电路，10-第一阻性电路，20-第二阻性电路，30-单向导通电路，K1-总正继电器，K2-总负继电器，K3-第一开关，K4-第二开关，K5-预充继电器，R1-第一电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，R4-第四电阻，R5-预充电阻，C1-第一电容，C2-X电容，C3-第一Y电容，C4-第二Y电容，D1-二极管，BAT-动力电池，IN-继电器粘连检测电路的信号输入端，OUT-继电器粘连检测电路的信号输出端。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

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。

实施例一

总负继电器粘连检测电路100，如图2所示，图2为本实用新型实施例提供的继电器粘连检测电路100的第一种结构示意图，包括第一阻性电路10、第二阻性电路20和单向导通电路30；

第一阻性电路10的输入端用于与信号源200电性连接以输入测试信号，第一阻性电路10的输出端与第二阻性电路20的输入端连接构成采样点，采样点用于与信号采集装置300电性连接以输出采样信号，第二阻性电路20的输出端与单向导通电路30的输入端连接，单向导通电路30的输出端用于与总负继电器K2的放电输出端连接，信号采集装置300用于根据采样信号的幅值变化确定总负继电器K2的粘连状态。

本实施例中，总正继电器K1与动力电池BAT的正极连接，总负继电器K2与动力电池BAT的负极连接，同时，绝缘检测电路400并联在动力电池BAT两端，总负继电器粘连检测电路100与总负继电器K2并联设置，并与信号源200和信号采集装置300连接，信号源200用于输入测试信号，信号采集装置300通过第一阻性电路10和第二阻性电路20的连接点获取采样信号，第一阻性电路10和第二阻性电路20根据总负继电器K2的闭合或者断开状态对应输出不同幅值的采样信号，信号采集装置300根据采样信号的幅值变化结合总负继电器K2的控制信号即可判断出总负继电器K2处于正常工作状态还是处于粘连状态。

例如，当总负继电器K2处于正常工作状态时，当总负继电器K2接收到闭合开关信号，总负继电器K2正常切换至闭合状态，此时，第一阻性电路10和第二阻性电路20与动力电池BAT的负极连通，并将测试信号进行分压输出幅值小于测试信号的采样信号至信号采集装置300，当总负继电器K2接收到关断开关信号时，总负继电器K2正常切换至断开状态，总负继电器粘连检测电路100与动力电池BAT的负极断开，第一阻性电路10将测试信号传输至信号采集装置300，采样信号即为初始的测试信号，信号采集装置300根据总负继电器K2接收到的开关信号和获取到的采集信号即可对应判断出总负继电器K2处于正常工作状态。

当总负继电器K2处于粘连状态时，当总负继电器K2接收到闭合开关信号，总负继电器K2维持闭合状态，此时，第一阻性电路10和第二阻性电路20与动力电池BAT的负极保持连通，并将测试信号进行分压，并输出幅值小于测试信号的采样信号至信号采集装置300，当总负继电器K2接收到关断开关信号时，总负继电器K2维持闭合状态，此时，第一阻性电路10和第二阻性电路20与动力电池BAT的负极保持连通，并将测试信号进行分压，并输出幅值小于测试信号的采样信号至信号采集装置300，信号采集装置300前后接收到的采样信号的幅值不变，信号采集装置300根据总负继电器K2接收到的开关信号和获取到的采集信号即可对应判断出总负继电器K2处于粘连状态。

本实施例中，通过信号注入的方式，并从采样点获取采样信号的幅值变化有效判断总负继电器K2的粘连状态，同时，总负继电器粘连检测电路100与总负继电器K2并联设置，未与其他检测电路构成回路，切断了绝缘检测电路400和继电器粘连检测电路100之间的回路，两个检测电路可分别实时监测，互不影响，提高了绝缘检测和继电器检测的可靠性，提高了电动汽车在上下电、正常行车过程中，绝缘检测电路400与继电器粘连检测电路100在实时检测的准确性及稳定性，防止误告警，保证了整车的可靠性与安全性。

同时，单向导通电路30防止外部信号倒灌至信号源200、信号采集装置300以及各阻性电路，提高电路安全性。

本实施例中，第一阻性电路10和第二阻性电路20可分别采用具有阻抗的元器件或者电路结构，例如电阻、RC电路等，单向导通电路30可为二极管电路。

信号源200用于输出测试信号，可选择信号发生器、CPU、单片机等，同时，根据测试需求，测试信号可对应设计，进一步地，测试信号包括PWM信号或者直流信号，PWM信号或者直流信号输入至第一阻性电路10和第二阻性电路20后根据总负继电器K2的闭合状态输出不同幅值的采样信号，信号采集装置300根据采样信号的幅值变化即可判断总负继电器K2的粘连状态，PWM信号的幅值和频率可对应设计，例如频率为1KHZ，幅值为0～3V，占空比为50％方波的PWM信号，PWM信号的幅值和频率不做具体限制，同理，直流信号的电压和电流大小可根据采样信号的需求对应设计，具体大小不做限制。

进一步地，为了具有相同的电位参考点，信号源200的接地端可与电池的负极以及总负继电器K2的输入端连接，具体连接方式可根据电位需求对应设计。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上进行具体化，如图3所示，图3为本实用新型实施例提供的继电器粘连检测电路100的第二种结构示意图，第一阻性电路10包括第一电阻R1；

第一电阻R1的两端分别为第一阻性电路10的输入端和输出端。

第二阻性电路20包括第二电阻R2和第一电容C1，第二电阻R2和第一电容C1并联连接后串接在第一阻性电路10的输出端和单向导通电路30的输入端之间。

单向导通电路30包括二极管D1，二极管D1的阳极与第二阻性电路20输出端连接，二极管D1的阴极与总负继电器K2的放电输出端连接。

本实施例中，第一电阻R1和第二电阻R2组成电阻分压电路，同时第二电阻R2和第一电容C1组成RC充放电回路，第二电阻R2为第一电容C1提供放电回路，当总负继电器K2闭合时，第一电阻R1和第二电阻R2对测试信号进行电阻分压，并输出幅值小于测试信号的采样信号至信号采集装置300，当总负继电器K2断开时，采样点则输出测试信号至信号采集装置300，信号采集装置300根据总负继电器K2接收到的开关信号和获取到的采集信号即可对应判断出总负继电器K2处于正常工作状态还是处于粘连状态，总负继电器粘连检测电路100由两个电阻和一电容组成，成本低，结构简单，并且与绝缘检测电路400无连接回路，两个检测电路可分别实时监测，互不影响，提高了绝缘检测和继电器检测的可靠性，提高了电动汽车在上下电、正常行车过程中，绝缘检测电路400与继电器粘连检测电路100在实时检测的准确性及稳定性，防止误告警，保证了整车的可靠性与安全性。

其中，当测试信号为PWM信号时，PWM信号有高电平和低电平，第一电容C1在高电平时充电，在低电平时放电，第二电阻R2为第一电容C1提供放电回路，从而使得总负继电器粘连检测电路100可兼容输入不同类型的测试信号，即可适配不同类型的信号源200，提高了总负继电器粘连检测电路100的兼容性和安全性。

二极管D1可防止外部信号倒灌至第一阻性电路10、第二阻性电路20以及信号源200，提高总负继电器粘连检测电路100的安全性。

第一电阻R1和第二电阻R2的阻值可相等或者不等，在确保信号采集装置300在总负继电器K2通断切换可接收到不同幅值的采样信号的前提下，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值可对应设计。

实施例三

本实用新型还提出了一种动力电池输出电路，如图4所示，图4为本实用新型实施例提供的动力电池输出电路的第一种结构示意图，动力电池输出电路包括绝缘检测电路400、总正继电器K1、总负继电器K2和总负继电器粘连检测电路100，该总负继电器粘连检测电路100的具体结构参照上述实施例，由于本动力电池输出电路采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

其中，绝缘检测电路400的第一端、总正继电器K1的输入端及动力电池BAT的正极互连，绝缘检测电路400的第二端、总负继电器K2的输入端及动力电池BAT的负极互连，总正继电器K1的放电输出端和总负继电器K2的放电输出端与后端负载的电源端连接，总负继电器粘连检测电路100还与总负继电器K2的放电输出端连接。

本实施例中，总正继电器K1与动力电池BAT的正极连接，总负继电器K2与动力电池BAT的负极连接，同时，绝缘检测电路400并联在动力电池BAT两端，总负继电器粘连检测电路100与总负继电器K2并联设置，总负继电器粘连检测电路100的信号输入端IN与信号源200连接，总负继电器粘连检测电路100的信号输出端OUT和信号采集装置300连接，信号源200用于输入测试信号，信号采集装置300通过总负继电器粘连检测电路100的第一阻性电路10和第二阻性电路20的连接点获取采样信号，第一阻性电路10和第二阻性电路20根据总负继电器K2的闭合或者断开状态对应输出不同幅值的采样信号，信号采集装置300根据采样信号的幅值变化结合总负继电器K2的控制信号即可判断出总负继电器K2处于正常工作状态还是处于粘连状态。

并且，总负继电器粘连检测电路100与绝缘检测电路400相互独立，两者之间不存在共同的回路，两个检测电路可分别实时监测，互不影响，提高了绝缘检测和继电器检测的可靠性。

实施例四

本实施例在实施例三的基础上进行具体化，如图5所示，图5为本实用新型实施例提供的动力电池输出电路的第二种结构示意图，绝缘检测电路400包括第一开关K3、第二开关K4、第三电阻R3和第四电阻R4；

第三电阻R3的第一端与动力电池BAT的正极连接，第三电阻R3的第二端与第一开关K3的第一端连接，第一开关K3的第二端、第二开关K4的第一端和车身地连接，第二开关K4的第二端与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与动力电池BAT的负极连接。

动力电池输出电路还包括X电容C2、第一Y电容C3和第二Y电容C4；

X电容C2的两端分别与总正继电器K1的放电输出端和总负继电器K2的放电输出端连接，第一Y电容C3的第一端与总正继电器K1的放电输出端连接，第二Y电容C4的第一端与总负继电器K2的放电输出端连接，第一Y电容C3的第二端、第二Y电容C4的第二端和车身地互连。

本实施例中，绝缘检测电路400通过控制第一开关K3和第二开关K4的闭合或者断开，并通过电压采集电路检测动力电池BAT的正负极对车身底盘的电压变化来计算正负极对地绝缘电阻的阻值，进而判断整车当前的绝缘等级。

并且第一开关K3、第二开关K4、第三电阻R3和第四电阻R4与总负继电器粘连检测电路100内的第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1无共同的回路，两者电路独立设置，互不影响，可提高动力电池BAT的绝缘检测和总负继电器K2的状态检测的可靠性。

同时，X电容C2和Y电容可对动力电池BAT输出的电源信号进行滤波，可对共模、差模干扰进行滤波，从而提高动力电池BAT输出至后端负载的电源的稳定性，避免后端负载接收到干扰信号导致工作异常。

实施例五

本实施例在实施例三的基础上进行优化，如图5所示，动力电池输出电路还包括预充电阻R5和预充继电器K5，预充电阻R5的第一端与总正继电器K1的输入端，预充电阻R5的第二端与预充继电器K5的第一端连接，预充继电器K5的第二端与总正继电器K1的放电输出端连接。

本实施例中，预充电阻R5和预充继电器K5与总正继电器K1并联，两端的电压相等，在高压上电时，先控制预充继电器K5导通，通过预充电阻R5的限流作用，起到高压上电瞬间有效，在动力电池BAT的电压达到预设值时切换总正继电器K1导通，从而达到保护总正继电器K1和总负继电器K2的目的。

实施例六

本实用新型实施例的第三方面提出了一种电动汽车，电动汽车包括如上的动力电池输出电路。

本实施例中，动力电池输出电路内的绝缘检测电路400和继电器粘连检测电路100独立设置，两个检测电路可分别实时监测，互不影响，提高了绝缘检测和继电器检测的可靠性，提高了电动汽车在上下电、正常行车过程中，绝缘检测电路400与继电器粘连检测电路100在实时检测时数据的准确性及稳定性，防止误告警，保证了整车的可靠性与安全性。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种总负继电器粘连检测电路，其特征在于，包括第一阻性电路、第二阻性电路和单向导通电路；

所述第一阻性电路的输入端用于与信号源电性连接以输入测试信号，所述第一阻性电路的输出端与所述第二阻性电路的输入端连接构成采样点，所述采样点用于与信号采集装置电性连接以输出采样信号，所述第二阻性电路的输出端与所述单向导通电路的输入端连接，所述单向导通电路的输出端用于与总负继电器的输出端连接，所述信号采集装置用于根据所述采样信号的幅值变化确定所述总负继电器的粘连状态。

2.如权利要求1所述的总负继电器粘连检测电路，其特征在于，所述测试信号包括PWM信号或者直流信号。

3.如权利要求1所述的总负继电器粘连检测电路，其特征在于，所述第一阻性电路包括第一电阻；

所述第一电阻的两端分别为所述第一阻性电路的输入端和输出端。

4.如权利要求1所述的总负继电器粘连检测电路，其特征在于，所述第二阻性电路包括第二电阻和第一电容，所述第二电阻和所述第一电容并联连接后串接在所述第一阻性电路的输出端和所述单向导通电路的输入端之间。

5.如权利要求1所述的总负继电器粘连检测电路，其特征在于，所述单向导通电路包括二极管，所述二极管的阳极与所述第二阻性电路输出端连接，所述二极管的阴极与所述总负继电器的放电输出端连接。

6.一种动力电池输出电路，其特征在于，包括绝缘检测电路、总正继电器、总负继电器和如权利要求1～5任一项所述的总负继电器粘连检测电路，所述绝缘检测电路的第一端、所述总正继电器的输入端及动力电池的正极互连，所述绝缘检测电路的第二端、所述总负继电器的输入端及所述动力电池的负极互连，所述总正继电器的放电输出端和所述总负继电器的放电输出端与后端负载的电源端连接，所述总负继电器粘连检测电路还与所述总负继电器的放电输出端连接。

7.如权利要求6所述的动力电池输出电路，其特征在于，所述绝缘检测电路包括第一开关、第二开关、第三电阻和第四电阻；

所述第三电阻的第一端与所述动力电池的正极连接，所述第三电阻的第二端与所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端、所述第二开关的第一端和车身地连接，所述第二开关的第二端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述动力电池的负极连接。

8.如权利要求6所述的动力电池输出电路，其特征在于，所述动力电池输出电路还包括预充电阻和预充继电器，所述预充电阻的第一端与所述总正继电器的输入端，所述预充电阻的第二端与所述预充继电器的第一端连接，所述预充继电器的第二端与所述总正继电器的放电输出端连接。

9.如权利要求6所述的动力电池输出电路，其特征在于，所述动力电池输出电路还包括X电容、第一Y电容和第二Y电容；

所述X电容的两端分别与所述总正继电器的放电输出端和所述总负继电器的放电输出端连接，所述第一Y电容的第一端与所述总正继电器的放电输出端连接，所述第二Y电容的第一端与所述总负继电器的放电输出端连接，所述第一Y电容的第二端、所述第二Y电容的第二端和车身地互连。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求6～9任一项所述的动力电池输出电路。

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