CN215067144U - 一种继电器粘连检测电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种继电器粘连检测电路，应用于电池与负载之间的正极回路和/或负极回路中，正极回路和/或所述负极回路设置有继电器；所述电路至少包括交流信号发生单元、耦合电感、信号调理单元、以及至少一个开关；至少一个所述开关、信号发生单元、耦合电感连接形成检测回路且连接设置在所述继电器的两端，所述信号调理单元与所述耦合电感耦合连接，且通过接收所述继电器的信号进行电路检测。通过本申请的检测电路不仅能够准确检测继电器的状态，还没有限制使用条件，且方案简单易行。

Description

一种继电器粘连检测电路

技术领域

本申请涉及电池管理系统技术领域，特别涉及一种继电器粘连检测电路。

背景技术

目前UPS锂电池高压主回路继电器控制着电池系统的充放电，其可靠性直接关系到UPS电池的安全问题。高压继电器在粘连状态下无法受控断开，在故障状态无法断开可能造成严重的安全事故。因此，整个电池系统需要可靠检测出继电器是否有粘连状态。在现有技术中，继电器粘连的检测方法有多种，总结起来大致分为以下两种：第一，端电压检测法，即通过电阻分压的方法，采集正、负极高压继电器外端的电压或者正极高压继电器外端对电池负极的电压，然后通过电压大小来判断高压继电器的通断状态；第二，电流检测法，即通过在高压继电器两端外置电流检测装置来实现高压继电器通断状态的检测。

上述继电器粘连检测方案，或多或少存在这样或那样的问题，如需要断开负载，甚至，由于负载也有电压，而导致对继电器粘连状态的误判。另外，如果有继电器粘连时，虽然能检测到，但是无法准确判断是哪个继电器等。因此，需一套能准确检测继电器粘连状态的装置。

发明内容

本申请为了解决上述技术问题，提供了一种继电器粘连检测电路，应用于电池与负载之间的正极回路和/或负极回路中，所述正极回路和/或所述负极回路设置有继电器；所述电路至少包括交流信号发生单元、耦合电感、信号调理单元、以及至少一个开关；至少一个所述开关、信号发生单元、耦合电感连接形成检测回路且连接设置在所述继电器的两端，所述信号调理单元与所述耦合电感耦合连接，且通过接收所述继电器的信号进行电路检测。

可选地，所述开关为数量为两个，两个所述开关分别为第一选通开关、第二选通开关；

所述第一选通开关的第一连接端通过交流信号发生单元、耦合电感与所述第二选通开关的第一端连接；所述第一选通开关的第二连接端、所述第二选通开关的第二连接端分别连接在正极回路的继电器两端；所述第一选通开关的第三连接端、所述第二选通开关的第三连接端分别连接在负极回路的继电器两端。

可选地，所述交流信号发生单元包括第一运算放大器、选频网络电路、负反馈电路，所述第一运算放大器的正相输入端与所述选频电路连接，反相输入端与所述负反馈电路连接，输出端通过第三电容连接在所述检测回路上。

可选地，所述选频网络电路包括第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻，所述第一电容、第一电阻、第二电阻均与所述第一运算放大器的正相输入端连接，所述第一电阻、第一电容另一端接地，所述第二电阻另一端通过所述第二电容与所述第一运算放大器的输出端连接。

可选地，所述负反馈电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、可变电阻，所述第三电阻、可调电阻均与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述可调电阻另一端通过第四电阻、第五电阻连接在所述第一运算放大器的输出端，所述第三电阻另一端接地。

可选地，所述第五电阻两端连接分别并联有第一二极管、第二二极管。

可选地，所述信号调理单元包括测试芯片、第二运算放大器，所述第二运算放大器的正相输入端与测试芯片的参考电压端连接，反相输入端与所述耦合电感耦合连接，输出端与所述测试芯片的检测端连接。

可选地，所述第二运算放大器与所述参考电压端、所述耦合电感、所述检测端之间还分别连接有第六电阻、第七电阻、第八电阻，用于分压。

可选地，所述第二运算放大器的反相输入端与输出端还连接有相互并联的第九电阻、第四电容。

可选地，所述正极回路的继电器与电池模组的正极之间还连接有保险丝；所述负极回路的继电器与电池模组的负极之间还连接有保护电阻。

本申请的一种继电器粘连检测电路，其有益效果在于：本申请通过将交流信号发生单元的交流信号传输到正极回路和/或负极回路的待测继电器中，经过耦合电感，隔离传输至信号调理单元，最后通过检测芯片的ADC通道件检测；当有继电器粘连时，形成信号传输通路，通过耦合电感传至MCU，否则，不形成信号传输通路，据此来判断待测继电器的状态。通过本申请的检测电路不仅能够准确检测继电器的状态，还没有限制使用条件，且方案简单易行。

附图说明

图1为现有技术中的检测电路示意图。

图2为现有技术中的交流信号发生单元的电路图。

图3为本申请实施例的信号调理单元的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

在如图1-3所示的实施例中，本申请提供了一种继电器粘连检测电路，应用于电池与负载之间的正极回路B+～P+和/或负极回路B-～P-中，正极回路B+～P+ 和/或负极回路B-～P-设置有继电器K1；电路至少包括交流信号发生单元100、耦合电感L1、信号调理单元200、以及至少一个开关；至少一个开关、信号发生单元、耦合电感L1连接形成检测回路且连接设置在继电器K1的两端，信号调理单元与耦合电感L1耦合连接，且通过接收继电器K1的信号进行电路检测。在本实施例中，交流信号发生单元100产生低频交流信号，通过交流信号发生单元100的第三电容耦合至被测继电器K1。耦合电感L1将交流信号隔离，然后传送至信号调理单元200，最后进入信号调理单元200的测试芯片的ADC通道。信号调理单元200用于将低频交流信号转换成直流信号，便于测试芯片能识别。如果被被测继电器K1有粘连，低频交流信号会通过耦合电容传至耦合电感L1，再经过继电器K1，同时耦合电感L1上也会感应出低频交流信号，经过信号调理单元200，测试芯片就能检测到信号幅度和周期。如果继电器K1无粘连，则耦合电感L1上无感应交流信号，测试芯片也检测不到信号。其中，B+为电池模组正极，B-为电池模组负极，P+为负载或充电器正极，P-为负载或充电器负极。

在一些实施例中，开关为数量为两个，两个开关分别为第一选通开关K3、第二选通开关K4；第一选通开关K3的第一连接端通过交流信号发生单元100、耦合电感L1与第二选通开关K4的第一端连接；第一选通开关K3的第二连接端、第二选通开关K4的第二连接端分别连接在正极回路B+～P+的继电器K1两端；第一选通开关K3的第三连接端、第二选通开关K4的第三连接端分别连接在负极回路B-～P-的继电器K1两端。在本实施例中，通过切换第一选通开关K3、第二选通开关K4，可以将检测回路选择与正极回路B+～P+或负极回路B-～P-连接。

选通开关打到B+和P+，即将第一选通开关K3的第一连接端与第二连接端连接，将第二选通开关K4的第一连接端与第二连接端相连。如果继电器K1有粘连，低频交流信号会通过耦合电容传至耦合电感L1，再经过正极回路B+～P+ 的继电器K1，同时耦合电感L1上也会感应出低频交流信号，经过信号调理单元 200，测试芯片就能检测到信号幅度和周期。如果继电器K1无粘连，则耦合电感 L1上无感应交流信号，测试芯片也检测不到信号。

同理，需要检测负极回路B-～P-的继电器K1的状态时，选通开关打到B-和 P-，即将第一选通开关K3的第一连接端与第三连接端连接，将第二选通开关K4 的第一连接端与第三连接端相连。如果继电器K1有粘连，耦合电感L1上也会感应出低频交流信号，测试芯片就能检测到信号幅度和周期。如果继电器K1无粘连，则耦合电感L1上无感应交流信号，测试芯片也检测不到信号。

在一些实施例中，交流信号发生单元100包括第一运算放大器U1A、选频网络电路、负反馈电路，第一运算放大器U1A的正相输入端与选频电路连接，反相输入端与负反馈电路连接，输出端通过第三电容连接在检测回路上。具体地，选频网络电路包括第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2，第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2均与第一运算放大器U1A的正相输入端连接，第一电阻R1、第一电容C1另一端接地，第二电阻R2另一端通过第二电容C2与第一运算放大器U1A的输出端连接。具体地，负反馈电路包括第三电阻 R3、第四电阻R4、第五电阻R5、可变电阻RX，第三电阻R3、可调电阻RX均与第一运算放大器U1A的反相输入端连接，可调电阻RX另一端通过第四电阻 R4、第五电阻R5连接在第一运算放大器U1A的输出端，第三电阻R3另一端接地。在本实施例中，当第一电阻R1阻值等于第二电阻R2、第一电容C1电容等于第二电容C2时，则信号频率f＝1/2πR1C1。第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、可调电阻RX运放构成负反馈电路，可调电阻RX用于调整反馈深度，使电路起振。第一运算放大器U1A的型号可以为LM393。

在上述实施例的一种实施方式中，第五电阻两端连接分别并联有第一二极管 D1、第二二极管D2。第一二极管D1、第二二极管D2用于限幅。利用的是二极管电流增大时，动态电阻减小；电流减小时，动态电阻增大的特点，从而使输出电压幅度稳定。

在上述实施例的一种实施方式中，信号调理单元200包括测试芯片、第二运算放大器U2A，第二运算放大器U2A的正相输入端与测试芯片的参考电压端Vref 连接，反相输入端与耦合电感L1耦合连接，输出端与测试芯片的检测端Vout连接。第二运算放大器U2A与参考电压端Vref、耦合电感L1、检测端Vout之间还分别连接有第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8，用于分压。第二运算放大器U2A的反相输入端与输出端还连接有相互并联的第九电阻R9、第四电容C4。用于滤波稳压。在本实施例中，Vin端与耦合电感连接，参考电压端Vref为参考电压，电压根据测试芯片的ADC的量程决定。交流信号通过该电路后，将变成直流，然后输入测试芯片的检测端Vout。通过测试芯片运算，计算出信号的幅度和频率。第二运算放大器U1A的型号可以为LM393。测试芯片可以是型号为 STM32F407VG的MCU。

在一些实施例中，正极回路B+～P+的继电器K1与电池模组的正极之间还连接有保险丝F1；负极回路B-～P-的继电器K1与电池模组的负极之间还连接有保护电阻RE。在本实施例中，保险丝F1用于保护电池模组，保护电阻RE用于保护电路。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种继电器粘连检测电路，其特征在于，应用于电池与负载之间的正极回路和/或负极回路中，所述正极回路和/或所述负极回路设置有继电器；所述电路至少包括交流信号发生单元、耦合电感、信号调理单元、以及至少一个开关；至少一个所述开关、信号发生单元、耦合电感连接形成检测回路且连接设置在所述继电器的两端，所述信号调理单元与所述耦合电感耦合连接，且通过接收所述继电器的信号进行电路检测。

2.根据权利要求1所述的一种继电器粘连检测电路，其特征在于，所述开关为数量为两个，两个所述开关分别为第一选通开关、第二选通开关；

所述第一选通开关的第一连接端通过交流信号发生单元、耦合电感与所述第二选通开关的第一端连接；所述第一选通开关的第二连接端、所述第二选通开关的第二连接端分别连接在正极回路的继电器两端；所述第一选通开关的第三连接端、所述第二选通开关的第三连接端分别连接在负极回路的继电器两端。

3.根据权利要求1所述的一种继电器粘连检测电路，其特征在于，所述交流信号发生单元包括第一运算放大器、选频网络电路、负反馈电路，所述第一运算放大器的正相输入端与所述选频电路连接，反相输入端与所述负反馈电路连接，输出端通过第三电容连接在所述检测回路上。

4.根据权利要求3所述的一种继电器粘连检测电路，其特征在于，所述选频网络电路包括第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻，所述第一电容、第一电阻、第二电阻均与所述第一运算放大器的正相输入端连接，所述第一电阻、第一电容另一端接地，所述第二电阻另一端通过所述第二电容与所述第一运算放大器的输出端连接。

5.根据权利要求3所述的一种继电器粘连检测电路，其特征在于，所述负反馈电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、可变电阻，所述第三电阻、可调电阻均与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述可调电阻另一端通过第四电阻、第五电阻连接在所述第一运算放大器的输出端，所述第三电阻另一端接地。

6.根据权利要求5所述的一种继电器粘连检测电路，其特征在于，所述第五电阻两端连接分别并联有第一二极管、第二二极管。

7.根据权利要求1所述的一种继电器粘连检测电路，其特征在于，所述信号调理单元包括测试芯片、第二运算放大器，所述第二运算放大器的正相输入端与测试芯片的参考电压端连接，反相输入端与所述耦合电感耦合连接，输出端与所述测试芯片的检测端连接。

8.根据权利要求7所述的一种继电器粘连检测电路，其特征在于，所述第二运算放大器与所述参考电压端、所述耦合电感、所述检测端之间还分别连接有第六电阻、第七电阻、第八电阻，用于分压。

9.根据权利要求7所述的一种继电器粘连检测电路，其特征在于，所述第二运算放大器的反相输入端与输出端还连接有相互并联的第九电阻、第四电容。

10.根据权利要求1所述的一种继电器粘连检测电路，其特征在于，所述正极回路的继电器与电池模组的正极之间还连接有保险丝；所述负极回路的继电器与电池模组的负极之间还连接有保护电阻。

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