一种动力电池主负继电器状态检测电路的制作方法

本实用新型涉及电动汽车高压系统控制领域，尤其是涉及一种动力电池主负继电器状态检测电路。

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，所述高压器件的工作状态，特别是动力电池正极和负极高压继电器是否正常通断对动力电池保证能量输出十分必要。

现有技术方案中，一般是基于高压继电器前后端的电压或电流大小来检测动力电池正端和负端高压继电器是否正常通断，采用的方法多是增加多个检测电路来检测动力电池正极和负极高压继电器是否正常通断，这种方法的缺点是成本高、而且在高压上电前无法完成对主负继电器状态的检测，从而导致电动汽车的能量输出存在安全风险的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种动力电池主负继电器状态检测电路，不仅成本低，而且能在高压上电前完成对主负继电器状态的检测。

第一方面，本申请实施例提供了一种动力电池主负继电器状态检测电路，包括动力电池高压回路以及高压控制器；

所述动力电池高压回路用于为电动汽车提供电能，所述高压控制器用于控制检测电路继电器的通断；

所述高压控制器包括绝缘检测电路和接地支路，所述绝缘检测电路的第一端子与所述动力电池的正极连接，所述绝缘检测电路的第二端子与所述动力电池的负极连接，所述接地支路包括第一开关(K3)和测试电阻(RK3)，所述第一开关(K3)的第一端和绝缘检测电路的第三端子连接并且接地，所述第一开关(K3)的第二端与所述测试电阻(RK3)的第一端连接，所述测试电阻(RK3)的第二端与所述负极继电器(S3)的第二端连接。

在一些实施例中，所述动力电池高压回路包括动力电池、正极继电器(S2)、负极继电器(S3)和负载电机(M)，所述动力电池的正极与正极继电器(S2)的第一端连接，所述动力电池的负极与负极继电器(S3)的第一端连接，所述正极继电器(S3)的第二端和负极继电器(S3)的第二端均与所述负载电机(M)连接。

在一些实施例中，所述正极继电器(S2)两端并联有预充电阻(RS1)和预充继电器(S1)。

在一些实施例中，所述绝缘检测电路包括第二开关(K1)、第一测试电阻(R0)、第二测试电阻(R1)和第三开关(K2)，所述第二开关(K1)的第一端与所述动力电池的正极连接，所述第二开关(K1)的第二端与所述第一测试电阻(R0)的第一端连接，所述第一测试电阻(R0)的第二端与所述第二测试电阻(R1)的第一端连接，所述第二测试电阻(R1)的第二端与所述第三开关(K2)的第一端连接，所述第三开关(K2)的第二端与所述动力电池的负极连接。

在一些实施例中，所述绝缘检测电路还包括动力电池正极、负极对地电压采样电路，所述动力电池正极、负极对地电压采样电路包括动力电池正极电压采样第一电阻(RP)和动力电池负极电压采样第二电阻(RN)，所述电池正极对地电压采样第一电阻(RP)的第一端与所述动力电池的正极连接，所述动力电池正极对地电压采样第一电阻(RP)的第二端与所述动力电池负极对地电压采样第二电阻(RN)的第一端连接，所述动力电池负极对地电压采样第二电阻(RN)的第二端与所述动力电池的负极连接，所述第一开关(K3)的第一端和所述电池正极对地电压采样第一电阻(RP)的第二端连接。

在一些实施例中，所述测试电阻(RK3)、所述第一测试电阻(R0)和第二测试电阻(R1)的阻值相等。

本申请实施例提供的一种动力电池主负继电器状态检测电路，采用引入接地支路的方法，与现有技术中增加多个检测电路和测量电阻的方法相比，接地支路仅包括第一开关(K3)和测试电阻(RK3)，通过测量检测电路中第一开关(K3)闭合前后的电压就可判断主负继电器的状态，并且接地支路通过接地消除了动力电池高压上电流程中的不安全因素，保证动力电池在所有高压继电器和器件工作状态正常的情况下完成高压上电流程，解决了在高压上电前无法完成对主负继电器状态的检测的问题，为电动汽车能量的输出提供了保障。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的一种动力电池主负继电器状态检测电路的结构示意图；

图2示出了本申请实施例所提供的一种动力电池主负继电器状态检测电路中高压控制器的结构示意图；

图3示出了本申请实施例所提供的一种动力电池主负继电器状态检测电路的电路图；

图4示出了本申请实施例所提供的一种动力电池主负继电器状态检测电路使用原理图；

图5示出了本申请实施例所提供的另一种动力电池主负继电器状态检测电路使用原理图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

考虑到现有技术中增加多个检测电路和测量电阻的方法判断继电器的状态，成本高而且在高压上电前无法完成对主负继电器状态的检测的问题，为电动汽车能量的输出存在安全风险。基于此，本申请实施例提供了一种动力电池主负继电器状态检测电路，在高压上电前完成对主负继电器状态的检测，为电动汽车能量的输出提供了保障，为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种信息处理系统进行详细介绍。

图1示出了本申请实施例所提供的一种动力电池主负继电器状态检测电路的结构示意图。

在一种实施例中，结合图1，这里的一种动力电池主负继电器状态检测电路，包括动力电池高压回路101以及高压控制器102；所述动力电池高压回路101用于为电动汽车提供电能，所述高压控制器102用于控制检测电路继电器的通断。

图2示出了本申请实施例所提供的一种动力电池主负继电器状态检测电路中高压控制器的结构示意图。

图3示出了本申请实施例所提供的一种动力电池主负继电器状态检测电路的电路图。

结合图2和图3，所述高压控制器102包括绝缘检测电路201和接地支路202，所述绝缘检测电路201的第一端子与所述动力电池(Ubat)的正极连接，所述绝缘检测电路201的第二端子与所述动力电池(Ubat)的负极连接，所述接地支路包括第一开关(K3)和测试电阻(RK3)，所述第一开关(K3)的第一端和所述绝缘检测电路的第三端子连接并且接地，所述第一开关(K3)的第二端与所述测试电阻(RK3)的第一端连接，所述测试电阻(RK3)的第二端与所述负极继电器(S3)的第二端连接。

这里，通过引入接地支路202的方法，与现有技术中增加多个检测电路和测量电阻的方法相比，接地支路仅包括第一开关(K3)和测试电阻(RK3)，通过测量检测电路中第一开关(K3)闭合前后，动力电池正极电压采样第一电阻(RP)和动力电池负极电压采样第二电阻(RN)的电压，比较第一开关(K3)闭合前和闭合后的动力电池正极电压采样第一电阻(RP)和动力电池负极电压采样第二电阻(RN)的电压在预设阈值范围内时，就可判断主负继电器的状态，并且接地支路通过接地消除了动力电池高压上电流程中的不安全因素，保证动力电池在所有高压继电器和器件工作状态正常的情况下完成高压上电流程。

在具体实施中，所述动力电池高压回路包括动力电池(Ubat)、正极继电器(S2)、负极继电器(S3)和负载电机(M)，所述动力电池的正极与正极继电器(S2)的第一端连接，所述动力电池的负极与负极继电器(S3)的第一端连接，所述正极继电器(S3)的第二端和负极继电器(S3)的第二端均与所述负载电机(M)连接。

这里动力电池高压回路通过动力电池(Ubat)、正极继电器(S2)、负极继电器(S3)和负载电机(M)直接通过动力电池(Ubat)给负载电机供电，在正极继电器、负极继电器正常工作时，为负载电机提供充足的电源。

在具体实施中，所述正极继电器(S2)两端并联有预充电阻(RS1)和预充继电器(S1)。

这里，预充电阻(RS1)和预充继电器(S1)与正极继电器(S2)并联，两端的电压相等，通过预充电阻(RS1)的限流作用，起到高压上电瞬间有效，保护正极继电器(S2)和负极继电器(S1)的作用。

在具体实施中，所述绝缘检测电路201包括第二开关(K1)、第一测试电阻(R0)、第二测试电阻(R1)和第三开关(K2)，所述第二开关(K1)的第一端与所述动力电池的正极连接，所述第二开关(K1)的第二端与所述第一测试电阻(R0)的第一端连接，所述第一测试电阻(R0)的第二端与所述第二测试电阻(R1)的第一端连接，所述第二测试电阻(R1)的第二端与所述第三开关(K2)的第一端连接，所述第三开关(K2)的第二端与所述动力电池的负极连接。

这里，绝缘检测电路201直接与动力电池(Ubat)连接，通过在动力电池(Ubat)的正极端引入第二开关(K1)的同时在动力电池(Ubat)的负极引入第三开关(K2)，绝缘检测电路会动作第二开关(K1)和第三开关(K2)，通过将第二开关(K1)和第三开关(K2)断开来检测继电器的状态，并且接入第二测试电阻(R1)。

在具体实施中，所述绝缘检测电路还包括动力电池Ubat正极、负极对地电压采样电路，所述动力电池正极、负极对地电压采样电路203包括动力电池Ubat正极电压采样第一电阻电阻(RP)和动力电池负极电压采样第二电阻电阻(RN)，所述电池正极电压采样第二电阻电阻(RP)的第一端与所述动力电池(Ubat)的正极连接，所述动力电池Ubat正极电压采样第一电阻(RP)的第二端与所述动力电池(Ubat)负极电压采样第二电阻(RN)的第一端连接，所述动力电池(Ubat)负极电压采样第二电阻(RN)的第二端与所述动力电池(Ubat)的负极连接，所述第一开关(K3)的第一端和所述电池正极电压采样第一电阻(RP)的第二端连接。

这里，在上述步骤中绝缘检测电路201中第二开关(K1)和第三开关(K2)断开的情况下，接入动力电池Ubat正极电压采样第一电阻(RP)和动力电池负极电压采样第二电阻(RN)，通过测量正极电压采样第一电阻(RP)和负极对地电压采样第二电阻(RN)的端电压，通过控制第一开关(K3)闭合前后的电压正极电压采样第一电阻(RP)的电压和负极电压采样第二电阻(RN)的电压来判断主负继电器S3的状态。

在具体实施中，所述测试电阻(RK3)、所述第一测试电阻(R0)和第二测试电阻(R1)的阻值相等。

这里测试电阻(RK3)可与第一测试电阻(R0)不同，优选与R0相同的阻值。阻值选的过大，第一开关K3闭合后，动力电池负极(Ubat)对地的电阻可能变化较小，导致分压值变化较小；选的过小，导致动力电池负极对地绝缘性能变差，有安全风险，当测试电阻(RK3)与第一测试电阻(R0)的阻值相同时，不仅能有效检测出负极继电器(S3)粘连时的状态，也不会带来动力电池负极对地绝缘性能变差的安全风险。

图4示出了本申请实施例所提供的一种动力电池主负继电器状态检测电路使用原理图。

结合图4，基于相同的技术构思，本申请实施例还提供一种该检测电路的使用原理，执行在上述检测电路中，所述使用原理包括：

S401:在绝缘检测电路中的第二开关(K1)和第三开关(K2)均断开的情况下，测量动力电池正极电压Up0和动力电池负极对地电压Un0。

这里在第二开关(K1)和第三开关(K2)均断开的情况下，绝缘检测电路不工作的情况下，测量接入动力电池Ubat正极电压采样第一电阻(RP)的端电压Up0和动力电池负极电压采样第二电阻(RN)的端电压Un0。

S402:在|Up0-Un0|小于预设阈值的情况下,例如，我们根据实际情况将预设阈值电压取为5V，闭合所述接地支路中的第一开关(K3)，测量动力电池正极对地电压Up1、动力电池Ubat负极对地电压Un1，将所述Up1和所述Un1与所述第一开关(K3)、所述第二开关(K1)和所述第三开关(K2)均断开的情况下得到的动力电池正极对地电压Up0、动力电池负极对地电压Un0进行比较；在|Un0-Un1|和|Up0-Up1|均小于预设阈值的情况下，确定主负继电器S3正常工作。

需要注意的是，预设阈值的具体大小可以根据实际需要进行设定，例如，可以将预设阈值设置为5V，或者，也可以设置为10V，关于预设阈值的具体大小在此不做具体限定。

当|Up0-Un0|之间的电压变化过大，说明动力电池Ubat电压采样第一电阻(RP)电压采样第二电阻(RN)存在问题，不满足我们进一步测量的条件，只有在小于预设阈值，例如，我们根据实际情况将预设阈值电压取为5V，的情况下，我们闭合第一开关(K3)进行进一步的测量，当电压|Un0-Un1|和|Up0-Up1|在例如，我们根据实际情况将预设阈值电压取为5V时，我们确定主负继电器S3的功能是正常的。

图5示出了本申请实施例所提供的另一种动力电池主负继电器状态检测电路使用原理图。

在具体实施中，结合图5所述使用原理还包括步骤S501：在|Un0-Un1|和|Up0-Up1|>＝预设阈值，例如，我们根据实际情况将预设阈值电压取为5V，的情况下，断开所述第一开关(K3)，所述测量动力电池正极对地电压Up2和动力电池负极对地电压Un2；将所述Un2与所述第一开关(K3)、第二开关(K1)和第三开关(K2)均断开的情况下得到的动力电池负极电压Un0进行比较，在|Un2-Un0|<预设阈值的情况下，确定主负继电器S3粘连故障。

这里，在|Un0-Un1|和|Up0-Up1|>＝预设阈值，例如，我们根据实际情况将预设阈值电压取为5V，的情况下，我们将第一开关(K3)断开，重新测量动力电池负极对地电压Un2与第一开关(K3)、第二开关(K1)和第三开关(K2)均断开的情况下得到的动力电池负极电压Un0进行比较，在电压变化较小的情况下，确定主负继电器S3是粘连故障。

在具体实施中，所述使用原理还包括S502，在|Up2-Un2|>＝预设阈值，这里我们可以取5V或者更小的电压值，根据电路实际情况来确定，在|Up2-Un2|>＝预设阈值的情况下，确定主负继电器S3的状态不可信。

这里，在|Un0-Un1|和|Up0-Up1|>＝预设阈值，这里我们可以取5V或者更小的电压值，根据电路实际情况来确定，我们将第一开关(K3)断开，重新测量动力电池负极对地电压Un2与第一开关(K3)、第二开关(K1)和第三开关(K2)均断开的情况下得到的动力电池负极电压Un0进行比较，在电压变化较大的情况下，说明动力电池正极、负极对地绝缘电阻发生了变化，此次采集的动力电池正极、负极对地电压不能用于判定主负继电器的状态，确定主负继电器(S3)的状态不可信。

在一些实施例中，主负继电器S3的状态不可信包括主负继电器粘连故障和主负继电器S3正常工作。

在接地电路中第一开关(K3)断开闭合的情况下通过测量电压就可以判断主负继电器S3的状态是粘连故障、正常或者不可信，方法简便可行，又不增加检测风险。

综上所述，本申请实施例提供的一种动力电池主负继电器状态检测电路，采用引入接地支路的方法，与现有技术中增加多个检测电路和测量电阻的方法相比，接地支路仅包括第一开关(K3)和测试电阻(RK3)，通过测量检测电路中第一开关(K3)闭合前后的电压就可判断主负继电器的状态，并且接地支路通过接地消除了动力电池高压上电流程中的不安全因素，保证动力电池在所有高压继电器和器件工作状态正常的情况下完成高压上电流程。

本申请实施例提供的一种动力电池主负继电器状态检测电路的使用原理，通过将绝缘测量电路中的开关断开的情况下测量第一开关(K3)闭合前后的电压，对主负继电器的状态进行测量，快速有效，通过将接地支路接地可以支持在高压上电过程中进行。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

以上为本申请的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本申请的保护范围。