CN216956276U - 一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置，在动力电池组的正极和负极上设置了两组公共参考点，并分别接到控制检测模块，在测量被测接触器或熔断器时，测量参考点的电压并反馈给控制检测模块，控制检测模块基于参考点电压修订被测接触器或熔断器两端电压，使电压测量更加精准，并且参考点与被测熔断器或接触器的测量点组成了回路，可以灵活测量正负极电压；可对高压电源分配管理单元内部关键部件的状态进行实时检测，进而为电源分配管理单元产品的配电输出提供有效保护。

Description

一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车高压配电诊断系统领域，尤其涉及一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置。

背景技术

电动汽车以电能为驱动能源，从动力电池组输出的电能需要经过电源分配管理单元进行分配输出给各负载部件。目前，实现电源分配管理单元的产品有高压配电箱，储能控制盒等，该类产品需设计若干个保护回路和开关回路，根据电压等级及电流能力选择熔断器及断路器，由于熔断器及断路器属于被动器件，只能实现基本的保护和开关功能，当器件由于保护出现熔断、粘连故障时，无法进行故障判断。为此，研究熔断器及接触器的故障诊断功能显得尤为重要，本发明提出了一种高压熔断器及接触器状态判断的装置，用于实现电源分配管理单元内部关键部件的状态检测，进而为电源分配管理单元产品的配电输出提供有效保护。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种高压熔断器及接触器状态判断的装置，用于实现电源分配管理单元内部关键部件的状态检测，进而为电源分配管理单元产品的配电输出提供有效保护。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置，其包括动力电池组、若干个熔断器、若干个接触器、高压采样回路、高压检测回路和控制检测模块，高压采样回路包括正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路以及若干路电压采样电路；

若干个接触器的线圈的一端与电源电性连接，若干个接触器的线圈的另一端分别与控制检测模块的若干个模拟输出端一一对应电性连接；

动力电池组的正极通过若干个熔断器、若干个接触器的触点与动力电池组的负极电性连接；

正极参考点电压采样电路和负极参考点电压采样电路的输入端分别与电池组的正极和负极一一对应电性连接；每两路电压采样电路为一组，每组所述电压采样电路的输入端分别与接触器或者熔断器的两端一一对应电性连接，正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路的控制端以及若干路所述电压采样电路的控制端分别与控制检测模块的若干个模拟输出端一一对应电性连接，正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路以及若干路所述电压采样电路的输出端分别通过高压检测回路与控制检测模块的若干个模拟输入端一一对应电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，正极参考点电电压采样电路包括电阻R1-R3和高压开关AQW216；

控制检测模块的模拟输出端与高压开关AQW216的引脚4电性连接，高压开关AQW216的引脚3与其引脚2电性连接，高压开关AQW216的引脚1与电源电性连接；

动力电池组的正极通过顺次连接的电阻R1-R3与高压开关AQW216的引脚5电性连接，高压开关AQW216的引脚6与其引脚7相连，高压开关AQW216的引脚8与控制检测模块的模拟输入端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路与电压采样电路的结构相同。

在以上技术方案的基础上，优选的，高压检测回路包括隔离采样电路、差分放大电路和电压抬升电路；

正极参考点电压采样电路的输出端、负极参考点电压采样电路的输出端和电压采样电路的输出端通过顺次连接的隔离采样电路、差分放大电路和电压抬升电路与控制检测模块的模拟输入端电性连接。

本实用新型的一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)在动力电池组的正极和负极上设置了两组公共参考点，并分别接到控制检测模块，在测量被测接触器或熔断器时，测量参考点的电压并反馈给控制检测模块，控制检测模块基于参考点电压修订被测接触器或熔断器两端电压，使电压测量更加精准，并且参考点与被测熔断器或接触器的测量点组成了回路，可以灵活测量正负极电压；

(2)高压采样回路中的高压开关能够减少多路高压熔断器及接触器状态判断时的硬件成本，并且在检测过程中，只有一路采样接入高压回路，避免由于高压采样串电所带来的不能正常上高压问题；

(3)可对高压电源分配管理单元内部关键部件的状态进行实时检测，进而为电源分配管理单元产品的配电输出提供有效保护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置的结构图；

图2为本实用新型一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置中正极参考点电压采样电路的电路图；

图3为本实用新型一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置中控制检测模块的外围电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置，其包括动力电池组、若干个熔断器、若干个接触器、高压采样回路、高压检测回路和控制检测模块。

若干个熔断器和接触器，为动力电池组的保护回路和开关回路中的保护器件，并且为本实施例的检测对象，其连接关系可以采用串联或并联的方式接入动力电池组的保护回路和开关回路中。本实施例中，若干个接触器的线圈的一端与电源电性连接，若干个接触器的线圈的另一端分别与控制检测模块的若干个模拟输出端一一对应电性连接；动力电池组的正极通过熔断器、接触器的触点与动力电池组的负极电性连接，以形成闭合回路。优选的，本实施例中，如图1所示，接触器设置了三个，分别标记为主正接触器K1、主负接触器K2和接触器K3，主正接触器K1、主负接触器K2线圈和接触器K3的另一端连接的控制检测模块的模拟输出端分别标记为OUT1、OUT2和OUT3，其连接关系如图1所示；熔断器设置了两个，分别标记为熔断器F1和熔断器F2，其连接关系如图1所示。

高压采样回路，用于采样高压熔断器、接触器前后端当前的电压状态。目前常用的熔断器和接触器故障判断方法也是通过检测熔断器和接触器两端故障前后的电压变化，根据电压状态变化，得知熔断器和接触器的状态，但是现有熔断器和接触器两端电压检测方法都是直接测量，存在测量精度低的问题，因此，为了解决上述问题，本实施例中，首先确定被测接触器或熔断器所在支路，在所述支路极性相反的支路上设置了参考点，在测量被测接触器或熔断器时，测量参考点的电压并反馈给控制检测模块，控制检测模块基于参考点电压修订被测接触器或熔断器两端电压，使电压测量更加精准，并且参考点与被测熔断器或接触器的测量点组成了回路，可以灵活测量正负极电压。具体的，当检测主正接触器K1、接触器K3或熔断器F1时，参考点为动力电池组的负极主线上的X-点；当检测主负接触器K2时，参考点为动力电池组的正极主线上的X+点。

具体的，高压采样回路包括正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路以及若干路电压采样电路。其中，控制检测模块控制正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路以及若干路电压采样电路的工作状态；正极参考点电压采样电路和负极参考点电压采样电路分别采集动力电池组的正极和负极电压，并将正极和负极电压反馈给控制检测模块；每两路电压采样电路为一组，分别检测接触器或者熔断器两端电压，并将电压信号反馈给控制检测模块。如图1所示，正极参考点电压采样电路和负极参考点电压采样电路的输入端分别与电池组的正极和负极一一对应电性连接，每组所述电压采样电路的输入端分别与接触器或者熔断器的两端一一对应电性连接，正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路的控制端以及若干路所述电压采样电路的控制端分别与控制检测模块的若干个模拟输出端一一对应电性连接，正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路以及若干路所述电压采样电路的输出端分别通过高压检测回路与控制检测模块的模拟输入端一一对应电性连接。

需要注意的是：由于被测熔断器和接触器处于高压线路中，高压点无法采用一组电压采样电路切换测量，并且存在较大的安全隐患，因此，本实施例中必须基于被测熔断器和接触器的数量确定电压采样电路的数量，一般电压采样电路的数量是被测熔断器和接触器总和的2倍。

本实施例中，如图1所示，将检测主正接触器K1两端电压的电压采样电路分别标记为P5和P1；将检测主负接触器K2两端电压的电压采样电路分别标记为P4和P6；将检测接触器K3两端电压的电压采样电路分别标记为P1和P3；将检测熔断器F1两端电压的电压采样电路分别标记为P5和P7；将检测熔断器F2两端电压的电压采样电路分别标记为P1和P2。如图3所示，将正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路、电压采样电路P1-P7的控制端分别标记为EN-P+、EN-P-、EN-P1、...、EN-P7，它们的输出端分别标记为OUT-P+、OUT-P-、OUT-P1、...、OUT-P7。

优选的，传统的熔断器或接触器两端电压采集方法是将两端电压直接输入至高压检测回路，这种方式存在以下几个问题，问题一：各电压采样电路互相之间串电导致采样异常或者影响系统其它高压设备；问题二：需要在每路电压采样电路中设置高压隔离电路，导致高压隔离电路数量多。因此，为了解决这个问题，本实施例的电压采样电路中设置了高压开关，合理地控制高压开关的接入时机，同时，保证在检测时只有一组高压采样点接入高压采样回路。在多路高压熔断器及接触器状态均需要判断的情况下，一方面能够减少高压隔离电路的数量，从而降低成本和减少PCB面积；另一方面，能够完全避免由于各高压回路互相之间串电导致采样异常或者影响系统其它高压设备。

由于正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路与电压采样电路的结构相同，因此，在此只介绍正极参考点电压采样电路P+的电路结构和原理。如图2所示，正极参考点电压采样电路包括电阻R1-R3和高压开关AQW216；控制检测模块的模拟输出端与高压开关AQW216的引脚4电性连接，高压开关AQW216的引脚3与其引脚2电性连接，高压开关AQW216的引脚1与电源电性连接；动力电池组的正极通过顺次连接的电阻R1-R3与高压开关AQW216的引脚5电性连接，高压开关AQW216的引脚6与其引脚7相连，高压开关AQW216的引脚8与控制检测模块的模拟输入端电性连接。其中，电阻R1-R3为分压电阻，起到限流作用；高压开关AQW216起到隔离作用。本实施例通过控制EN-P+端来实现高压开关的开闭，当EN-P+端为低电平时，高压开关AQW216闭合，将图1中X+点的电压信号送到控制检测模块的OUT-P+端。

高压检测回路，用于对高压采样回路输出信号进行调理。本实施例中，高压检测回路包括隔离采样电路、差分放大电路和电压抬升电路；正极参考点电压采样电路的输出端、负极参考点电压采样电路的输出端和电压采样电路的输出端通过顺次连接的隔离采样电路、差分放大电路和电压抬升电路与控制检测模块的模拟输入端电性连接。其中，高压采样回路将对应采样点的信号送入隔离采样电路的输入端，经隔离后送入差分放大电路端进行信号放大处理，然后通过电压抬升电路将信号调理到ADC能够采样的范围。

优选的，隔离采样电路采用德州仪器的AMC1200全差分隔离放大器，能够采样±250mV的输入电压，输出±2V的电压，输入端能够承受±2500V的高压ESD，能够满足该判断方法所在的高压环境，同时能够输出正负电压，提高了检测范围，兼容性更强。属于现有技术，在此不再累述。

优选的，差分放大电路采用意法半导体的TL082组成的差分放大器，能够将隔离采样电路输出的信号进行差分放大到合适的比例，提高采样精度。属于现有技术，在此不再累述。

优选的，电压抬升电路由上拉电源及电阻组成，将差分放大电路输出的正负电压抬升到ADC能够采集到的正压范围。属于现有技术，在此不再累述。

本实施例判断主正接触器K1的原理为：当检测主正接触器K1时，控制检测模块控制EN-P-端输入低电平至负极参考点电压采样电路，控制负极参考点电压采样电路的高压开关闭合，此时，X-点上的电压经过高压检测回路处理后传输至控制检测模块；

控制检测模块控制EN-P5端输入低电平至电压采样电路P5，图1中X+点的电压经过高压检测回路处理后得到主正接触器K1前端电压Ubat1，前端电压Ubat1传输至控制检测模块；

控制检测模块控制EN-P1端输出低电平至电压采样电路P1，图1中X1点的电压经过高压检测回路处理后得到主正接触器K1后端电压Ubat2，后端电压Ubat2传输至控制检测模块；

结合当前主正接触器的使能情况，可得出以下几种接触器状态：

状态1：控制检测模块控制OUT1＝1(使能有效)，同时|Vbat1–Vbat2|≤20V，此时接触器正常闭合；

状态2：控制检测模块控制OUT1＝0(使能无效)，同时|Vbat1–Vbat2|≤20V，此时接触器粘连故障；

状态3：控制检测模块控制OUT1＝1(使能有效)，同时|Vbat1–Vbat2|≥100V，此时接触器非正常断开；

状态4：控制检测模块控制OUT1＝0(使能无效)，同时|Vbat1–Vbat2|≥100V，此时接触器正常断开。

需要注意的是：本实施例判断主负接触器K2和接触器K3状态的原理与判断主正接触器K1的原理相同，在此不再累述。

本实施例判断熔断器F1的原理为：当检测熔断器F1时，控制检测模块控制EN-P-端输入低电平至负极参考点电压采样电路，控制负极参考点电压采样电路的高压开关闭合，此时，X-点上的电压经过高压检测回路处理后传输至控制检测模块；

控制检测模块控制EN-P5输入为低，图1中X+点的电压经过高压检测回路处理后得到熔断器F1前端电压Ubat1；控制检测模块控制EN-P7输入为低，图1中X1点的电压经过高压检测回路处理后得到熔断器F1后端电压Ubat5；

结合当前主正接触器的使能情况，可得出以下几种接触器状态：

状态1：|Vbat1–Vbat5|≤20V，此时熔断器正常；

状态2：|Vbat1–Vbat5|≥100V，此时熔断器故障熔断。

需要注意的是：本实施例判断熔断器F2状态的原理与判断熔断器F1的原理相同，在此不再累述。

本实施例的有益效果为：在动力电池组的正极和负极上设置了两组公共参考点，并分别接到控制检测模块，在测量被测接触器或熔断器时，测量参考点的电压并反馈给控制检测模块，控制检测模块基于参考点电压修订被测接触器或熔断器两端电压，使电压测量更加精准，并且参考点与被测熔断器或接触器的测量点组成了回路，可以灵活测量正负极电压；

高压采样回路中的高压开关能够减少多路高压熔断器及接触器状态判断时的硬件成本，并且在检测过程中，只有一路采样接入高压回路，避免由于高压采样串电所带来的不能正常上高压问题；

可对高压电源分配管理单元内部关键部件的状态进行实时检测，进而为电源分配管理单元产品的配电输出提供有效保护。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，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保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置，其包括动力电池组、若干个熔断器、若干个接触器、高压采样回路、高压检测回路和控制检测模块，其特征在于：所述高压采样回路包括正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路以及若干路电压采样电路；

若干个所述接触器的线圈的一端与电源电性连接，若干个接触器的线圈的另一端分别与控制检测模块的若干个模拟输出端一一对应电性连接；

所述动力电池组的正极通过若干个熔断器、若干个接触器的触点与动力电池组的负极电性连接；

正极参考点电压采样电路和负极参考点电压采样电路的输入端分别与电池组的正极和负极一一对应电性连接；每两路电压采样电路为一组，每组所述电压采样电路的输入端分别与接触器或者熔断器的两端一一对应电性连接，正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路的控制端以及若干路所述电压采样电路的控制端分别与控制检测模块的若干个模拟输出端一一对应电性连接，正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路以及若干路所述电压采样电路的输出端分别通过高压检测回路与控制检测模块的若干个模拟输入端一一对应电性连接。

2.如权利要求1所述的一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置，其特征在于：所述正极参考点电压采样电路包括电阻R1-R3和高压开关AQW216；

所述控制检测模块的模拟输出端与高压开关AQW216的引脚4电性连接，高压开关AQW216的引脚3与其引脚2电性连接，高压开关AQW216的引脚1与电源电性连接；

所述动力电池组的正极通过顺次连接的电阻R1-R3与高压开关AQW216的引脚5电性连接，高压开关AQW216的引脚6与其引脚7相连，高压开关AQW216的引脚8与控制检测模块的模拟输入端电性连接。

3.如权利要求1或2所述的一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置，其特征在于：所述正极参考点电压采样电路、负极参考点电压采样电路与电压采样电路的结构相同。

4.如权利要求3所述的一种多路高压熔断器及接触器状态判断的装置，其特征在于：所述高压检测回路包括隔离采样电路、差分放大电路和电压抬升电路；

所述正极参考点电压采样电路的输出端、负极参考点电压采样电路的输出端和电压采样电路的输出端通过顺次连接的隔离采样电路、差分放大电路和电压抬升电路与控制检测模块的模拟输入端电性连接。

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