继电器控制端的电气故障诊断方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明一种继电器控制端的电气故障诊断方法，包括：接收电池管理系统发送的控制指令；测量继电器控制端的低端电压；比较阈值电压和低端电压的大小，得到低端电压信号；根据所述控制指令和所述低端电压信号判断所述继电器控制端是否存在电气故障：采用控制指令和低端电压信号配合判断继电器控制端的工作是否正常，可提醒驾驶员及时对电池管理系统及继电器进行维修，防止意外事故；也可方便对继电器故障的诊断。另外本发明还提供了一种盘点继电器控制端电气故障的诊断装置。
【专利说明】继电器控制端的电气故障诊断方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及继电器【技术领域】，特别涉及一种继电器控制端的电气故障诊断方法；另外本发明还涉及一种实现前述继电器控制端电气故障诊断方法的装置。
【背景技术】
[0002]电动汽车是未来汽车行业的重要发展、升级领域，其通过内部动力电池系统作为动力来源。电动汽车中的电池管理系统通过直接控制高压继电器的开闭间接控制电池的工作、输出动力。
[0003]动力电池系统经常受到高温、振动、大电流冲击，可能使得继电器出现电气故障，进而无法实现正常的操作。图1为现有技术中继电器控制原理图，其中电池管理系统13控制继电器11的控制端的通断电，继而控制继电器11的工作端的闭合和断开实现主电路12的开闭。A端为继电器11的低端、C端为继电器11的高端，C端连接电源，AC之间为继电器11的电磁线圈。当继电器的A端对C端或对地断路故障时，电池管理系统无法控制继电器闭合导致无法输出动力；当继电器的A端对地短路故障时，电池管理系统无法控制继电器断开，导致电池能量浪费，可能影响车辆电池使用寿命；在极端情况下，当电池所有的继电器控制端的A端对地短路时，短路线路存在高压，可能导致人身伤害。
[0004]现有技术中，对继电器工作状况的检测无法明确为机械处故障还是控制端电气故障，因此对其诊断和修理带来困难。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术中进行继电器故障诊断时无法判断控制端电气故障的问题，本发明提供了一种继电器控制端的电气故障诊断方法，另外被发明还提供了一种实现前述电气故障诊断方法的装置。
[0006]本发明一种继电器控制端的电气故障诊断方法，包括:
[0007]接收电池管理系统发送的控制指令；
[0008]测量所述继电器控制端的低端电压；
[0009]比较阈值电压和所述低端电压的大小，得到低端电压信号；
[0010]根据所述控制指令和所述低端电压信号判断所述继电器控制端是否存在电气故障:
[0011]若所述控制指令为工作指令且所述低端电压信号表示所述低端电压小于阈值电压，则所述继电器控制端正常；
[0012]若所述控制指令为工作指令且所述低端电压信号表示所述低端电压大于所述阈值电压，则所述继电器控制端短路；
[0013]若所述控制指令为非工作指令且所述低端电压信号表示所述低端电压大于阈值电压，则所述继电器控制端正常；
[0014]若所述控制指令为非工作指令且所述低端电压信号显示所述低端电压小于阈值电压，则所述继电器控制端断路。
[0015]采用控制指令和低端电压信号配合判断继电器控制端的工作是否正常，可提醒驾驶员及时对电池管理系统及继电器进行维修，防止意外事故；也可方便对继电器故障的诊断。
[0016]本发明还提供一种继电器控制端的电气故障诊断装置，包括:
[0017]与继电器控制端的低端连接的控制单元，用于接收电池管理系统发出的控制指令、控制所述继电器控制端电路的开闭；
[0018]与继电器控制端的低端相连的测量单元，用于测量继电器控制端的低端电压，得到低端电压信号；
[0019]分别与控制单元和测量单元连接的判断单元，所述判断单元接收所述控制单元的控制指令和所述测量单元测量的低端电压信号，判断继电器控制端是否出现故障；
[0020]若所述控制指令为工作指令且所述低端电压信号表示所述低端电压小于阈值电压，所述继电器控制端正常；
[0021]若所述控制指令为工作指令且所述低端电压信号表示所述低端电压大于所述阈值电压，所述继电器控制端短路；
[0022]若所述控制指令为非工作指令且所述低端电压信号表示所述低端电压大于阈值电压，所述继电器控制端正常；
[0023]若所述控制指令为非工作指令且所述低端电压信号显示所述低端电压小于阈值电压，则所述继电器控制端断路。
[0024]优选的，所述控制单元包括MOS管，所述MOS管的漏极与所述继电器控制端的低端连接。
[0025]优选的，所述测量单元具有运算放大器，所述运算放大器的第一输入端与所述继电器控制端的低端连接，所述运算放大器的第二输入端输入阈值电压信号。
[0026]优选的，所述测量单元具有直流电流源，所述直流电流源的第一端接地；当检测所述继电器控制端的开路故障时，所述直流电流源的第二端连接所述继电器控制端的低端。
[0027]优选的，所述阈值电压信号大小为1.25V。
[0028]优选的，所述运算放大器的第一输入端为正向输入端，所述运算放大器的第二输入端为反向输入端。
[0029]优选的，所述运算放大器的输出电压为0-5V。
[0030]优选的，所述测量单元还包括与非门，运算放大器的输出端与所述与非门的第一输入端连接，所述与非门的第二输入端输入抗尖峰脉冲信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为现有技术中继电器控制原理图；
[0032]图2为本发明实施例一的判断继电器控制端电气故障方法的流程图；
[0033]图3为本发明实施例二的电气故障诊断装置结构示意图；
[0034]图4为本发明实施例二的电气故障诊断装置判断继电器控制端有无断路故障时控制单元和测量单元的电路图；
[0035]图5为本发明实施例二判断继电器控制端无负载断路故障时各信号的波形图；
[0036]图6为本发明实施例二判断继电器控制端负载断路故障时各信号的波形图；
[0037]图7为本发明实施例二的电器故障诊断装置判断继电器控制端有无短路时控制单元和测量单元的电路图；
[0038]图8为本发明实施例二判断继电器控制端无负载短路故障时各信号的波形图；
[0039]图9为本发明实施例二判断继电器控制端负载短路故障时各信号的波形图。
【具体实施方式】
[0040]为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0041]实施例一:
[0042]图2为本发明实施例一的判断继电器控制端电气故障方法的流程图。从图2中可看出，为了诊断继电器控制端是否具有电气故障，包括以下步骤:
[0043]步骤21:接收电池管理系统发送的控制指令；
[0044]步骤22:测量继电器控制端的低端电压；
[0045]步骤23:比较阈值电压和所述低端电压的大小，得到低端电压信号；
[0046]步骤24:根据控制指令和低端电压信号判断继电器控制端是否存在电气故障:
[0047]若控制指令为工作指令且低端电压信号表示低端电压小于阈值电压，则继电器控制端正常；
[0048]若控制指令为工作指令且低端电压信号表示低端电压大于阈值电压，则继电器控制端短路；
[0049]若控制指令为非工作指令且低端电压信号表示低端电压大于阈值电压，则继电器控制端正常；
[0050]若控制指令为非工作指令且低端电压信号显示低端电压小于阈值电压，则继电器控制端断路。
[0051]因继电器控制端的高端连接电源，其高端电压一直为电源输出电压，正常情况下继电器控制端的低端因形成通路而电压为0、因为断路电压为电源电压；而阈值电压是根据电路特性确定的数值为0V到电源输出电压之间的合理电压，因此根据阈值电压判断输出电压的状况得到低端电压信号，利用低端电压信号和控制指令结合判断继电器控制端是否具有电气故障。
[0052]实施例二:
[0053]图3为本发明实施例二的电气故障诊断装置结构示意图。本实施例的控制单元31与继电器控制端33的低端连接、接收电池管理系统发出的控制指令、控制继电器控制端33的工作状态；测量单元32可测量低端的低端电压，根据低端电压转换为低端电压信号；判断单元34与控制单元31和测量单元32连接，根据控制指令类型和低端电压信号综合判断继电器控制端是否出现故障。
[0054]图4为本发明实施例二的电气故障诊断装置判断继电器控制端有无断路故障时控制单元和测量单元的电路图。其中控制单元31包括MOS管311，此MOS管311的漏极与继电器控制端33的低端A点连接；测量单元32包括运算放大器321、直流电流源322和与非门323。运算放大器321的正向输入端连接继电器控制端33的低端A点、反向输入端输入阈值电压；与非门323的一个输入端与运算放大器321的输出端连接、另一输入端输入抗脉冲尖峰信号。继电器控制端33的高端C点电压为12V。运算放大器321的正向输入端和直流电流源322的一端分别与继电器控制端33的低端A连接，运算放大器321的反向输入端输入1.25V的阈值电压。运算放大器321的输出端电压为0-5V。本实施例中与非门323的作用是通过输入抗尖峰脉冲信号消除运算放大器输出信号的尖峰脉冲，在其他实施例中可不设置与非门323。当然，从原理考虑，只要测得继电器控制端33的低端电压，就可将其提供至判断单元34进行判断，因此在其他实施例中也可不设置运算放大器321和直流电流源322。应当注意，本发明实施例中的运算放大器321的正向输入端连接继电器控制端33的低端、反向输入端输入阈值电压；当然，在本发明的其他实施例中，也可调换。
[0055]图5为本发明实施例二判断继电器控制端无负载断路故障时各信号的波形图。如继电器控制端33无断路故障，则控制指令由高电平转为低电平时，MOS管311从导通状态变为非导通状态，继电器控制端33的低端A点电压将由0V升至12V，如波形图显示，A点电压经过一定时间波动后稳定在12V电压。因此，运算放大器321的正向输入端电压大于阈值电压，运算放大器321的输出端输出高电平，高电平与抗尖峰脉冲经过与非门323计算后输出高电平的低端电压信号，判断单元34根据高电平的低端电压信号和工作指令判定继电器控制端33无断路故障。
[0056]图6为本发明实施例二判断继电器控制端负载断路故障时各信号的波形图。如图，继电器控制端33存在断路故障，则控制指令由高电平转为低电平时，MOS管311从导通状态变为非导通状态，继电器控制端33的低端A点电压理论上不变化。但由于电路本身特性，在直流电流源322作用下，经过一段时间波动后继电器控制端33的低端变为0V。运算放大器321的正向输入端电压小于阈值电压，运算放大器321的输出端输出低电平至与非门电路323，与抗尖峰脉冲经过与非门323计算后输出低电平的低端电压信号，判断单元34根据低电平的低端电压信号和工作指令判定继电器控制端33存在断路故障。
[0057]图7为本发明实施例二的电器故障诊断装置判断继电器控制端有无短路时控制单元和测量单元的电路图。与图4不同的是，短路故障无需采用电流源322，因此没有将体现在图中。
[0058]图8为本发明实施例二判断继电器控制端无负载短路故障时各信号的波形图。如图，如继电器控制端33无短路故障，则控制指令由低电平转为高电平时，MOS管311从非导通状态变为导通状态，继电器控制端33的低端A点电压将由12V降至0V，如波形图显示，A点电压经过一定时间波动后稳定在0V。因此，运算放大器321的正向输入端电压小于阈值电压，运算放大器321的输出端输出低电平至与非门电路323、与非门计算后输出高电平的低端电压信号，判断单元34根据高电平的低端电压信号和工作指令判定继电器控制端33无断路故障。
[0059]图9为本发明实施例二判断继电器控制端负载短路故障时各信号的波形图。如图，如继电器控制端33存在短路故障，则控制指令由低电平转为高电平时，M0S管311从非导通状态变为导通状态，继电器控制端33的低端Α点理论电压是12V，如波形图显示，A点电压经过一定时间波动后稳定在12V。因此，运算放大器321的正向输入端电压大于阈值电压，运算放大器321的输出端输出高电平至与非门电路323，与非门323输出低电平的低端电压信号，判断单元34根据控制指令和低电平的低端电压信号判定继电器控制端存在断路故障。
[0060]当然，在本发明的其他实施例中，控制继电器控制端33开闭的控制单元31也可采用其他的控制元件，比如采用另一继电器。从原理上分析，获取继电器控制端33的低端电压或低端电压信号也可采用其他类型的测量单元32。
[0061]从图以上本发明实施例中的继电器控制端电气故障诊断方法和诊断装置进行了详细介绍。本文应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，还可对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种继电器控制端的电气故障诊断方法，其特征在于，包括: 接收电池管理系统发送的控制指令； 测量所述继电器控制端的低端电压； 比较阈值电压和所述低端电压的大小，得到低端电压信号； 根据所述控制指令和所述低端电压信号判断所述继电器控制端是否存在电气故障:若所述控制指令为工作指令且所述低端电压信号表示所述低端电压小于阈值电压，则所述继电器控制端正常； 若所述控制指令为工作指令且所述低端电压信号表示所述低端电压大于所述阈值电压，则所述继电器控制端短路； 若所述控制指令为非工作指令且所述低端电压信号表示所述低端电压大于阈值电压，则所述继电器控制端正常； 若所述控制指令为非工作指令且所述低端电压信号显示所述低端电压小于阈值电压，则所述继电器控制端断路。
2.一种继电器控制端的电气故障诊断装置，其特征在于，包括: 与继电器控制端的低端连接的控制单元(311)，用于接收电池管理系统发出的控制指令、控制所述继电器控制端(33)电路的开闭； 与继电器控制端(33)的低端相连的测量单元(32)，用于测量继电器控制端(33)的低端电压，得到低端电压信号； 分别与控制单元(31)和测量单元(32)连接的判断单元(34)，所述判断单元(34)接收所述控制单元(32)的控制指令和所述测量单元(32)测量的低端电压信号，判断继电器控制端(33)是否出现故障: 若所述控制指令为工作指令且所述低端电压信号表示所述低端电压小于阈值电压，所述继电器控制端(33)正常； 若所述控制指令为工作指令且所述低端电压信号表示所述低端电压大于所述阈值电压，所述继电器控制端(33)短路； 若所述控制指令为非工作指令且所述低端电压信号表示所述低端电压大于阈值电压，所述继电器控制端(33)正常； 若所述控制指令为非工作指令且所述低端电压信号显示所述低端电压小于阈值电压，则所述继电器控制端(33)断路。
3.根据权利要求2所述的电气故障诊断装置，其特征在于，所述控制单元(31)包括MOS管(311)，所述MOS管(311)的漏极与所述继电器控制端(33)的低端连接。
4.根据权利要求2所述的电气故障诊断装置，其特征在于，所述测量单元(32)具有运算放大器(321)，所述运算放大器(321)的第一输入端与所述继电器控制端(33)的低端连接，所述运算放大器(321)的第二输入端输入阈值电压信号。
5.根据权利要求4所述的电气故障诊断装置，其特征在于，所述测量单元(32)具有直流电流源(322)，所述直流电流源(322)的第一端接地；当检测所述继电器控制端(33)的开路故障时，所述直流电流源(322)的第二端连接所述继电器控制端(33)的低端。
6.根据权利要求4述的电气故障诊断装置，其特征在于，所述阈值电压信号大小为1.25Vo
7.根据权利要求4述的电气故障诊断装置，其特征在于，所述运算放大器的第一输入端为正向输入端，所述运算放大器的第二输入端为反向输入端。
8.根据权利要求4所述的电气故障诊断装置，其特征在于，所述运算放大器(321)的输出电压为0-5V。
9.根据权利要求4所述的电器故障诊断装置，其特征在于，所述测量单元(32)还包括与非门(323)，运算放大器(321)的输出端与所述与非门(323)的第一输入端连接，所述与非门(323)的第二输入端输入抗尖峰脉冲信号。
【文档编号】G01R31/02GK104483588SQ201410792350
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】刘冬群, 杨辉前, 姚振辉, 周安健, 苏岭, 邓柯军, 贺刚, 刘波 申请人:重庆长安汽车股份有限公司, 重庆长安新能源汽车有限公司