加热开关电路故障的检测方法与流程

本发明涉及一种汽车上使用的空气加热装置，具体讲是一种加热开关电路故障的检测方法。

背景技术：

现有技术的加热开关电路如图1所示，该加热开关电路由开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，发热元件A、B、C，电阻R1、R2、R3连接而成。该加热开关电路具有三个发热元件，在实际的应用过程中也能够具有二个发热元件。工作时，通过控制芯片分别控制开关管的G极来控制开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的工作与否，进而对发热元件A、B、C的工作状态进行控制。上述结构的加热开关电路存在以下不足：当一个开关管失效短路时，由于同一支路还存在另一个串联的开关管，所以该支路相对应的发热元件仍然可以控制。但由于其使用六个开关管对三个发热元件(四个开关管是控制两个发热元件)进行控制，因此其生产成本较高。更重要的是，由于上述开关管失效时无法自主检测，因此当另一个串联的开关管损坏时，该加热开关电路失去控制而可能持续工作，这样不仅会导致电能的浪费，而且会发生安全事故。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种开关加热电路故障的检测方法，该检测方法在出现当一个开关管失效短路时、该支路相对应的发热元件仍然能够正常工作的情况时，能通过故障检测方法能够检测到开关的失效以进行更换。

本发明的技术方案是，提供一种加热开关电路故障的检测方法，包括至少三个功率器件1、2、4，至少两个发热元件1、2以及一控制芯片；所述的功率器件4为上桥功率器件，功率器件1、2为下桥功率器件；所述功率器件的数量比发热元件的数量多一个；所述功率器件4的输入端与电源正极连接，所述功率器件4的输出端与发热器件1的一端、发热器件2的一端连接；所述发热器件1的另一端、发热器件2的另一端分别于功率器件1的输入端、功率器件2的输入端连接；所述功率器件1的输出端、功率器件2的输出端分别与电源负极连接；所述功率器件1的控制端、功率器件2的控制端、功率器件4的控制端均与控制芯片连接；所述的控制芯片还通过一电流采样电路与发热器件1的一端、发热器件2的一端连接；

所述的检测方法包括以下步骤：

(1)、上电；

(2)、控制芯片控制上桥功率器件、下桥功率器件处于断路状态；

(3)、控制芯片检测是否有电流，若电流不为零，则判断上桥功率器件短路损坏，通过控制芯片检测各个下桥功率器件是否有电流流过，判定上桥功率器件短路故障以及下桥功率器件短路故障；否则，执行步骤(4)；

(4)、控制芯片控制上桥功率器件处于断路状态，下桥功率器件处于通路状态；

(5)、控制芯片检测是否有电流，若电流不为零，则判断上桥功率器件短路损坏，通过控制芯片检测下桥功率器件是否有电流流过，判定上桥功率器件短路故障以及下桥功率器件开路故障；否则，执行步骤(6)；

(6)、控制芯片控制上桥功率器件、下桥功率器件处于通路状态；

(7)、控制芯片检测是否有电流，若电流为零，则判定上桥功率器件开路故障或各下桥功率器件均开路故障；否则，执行步骤(8)；

(8)、则判定上桥功率器件正常，通过控制芯片检测下桥功率器件是否有电流流过，判定上桥功率器件短路故障以及下桥功率器件开路故障。

所述的控制芯片还通过一电流采样电路与电源正极或负极连接；采用该连接结构的检测步骤(8)为：则判定上桥功率器件正常，控制芯片控制上桥功率器件、功率器件1处于通路状态，功率器件2处于断路状态；(9)、控制芯片检测是否有电流，若电流为零，则判断功率器件1开路；否则，执行步骤(10)；(10)、则判定功率器件1正常；控制芯片控制上桥功率器件、功率器件2处于通路状态，功率器件1处于断路状态；(11)、控制芯片检测是否有电流，若电流为零，则判断功率器件2开路；否则，判定功率器件2正常。

一种实现加热开关电路故障的检测方法的加热开关电路，包括三个开关管Q1、Q2、Q4,两个电阻R1、R2，两个发热元件A、B；所述开关管Q4的C极与高压电池的正极连接；所述开关管Q4的E极与发热元件A的一电连接端、发热元件B的一电连接端连接；所述发热元件A的另一电连接端与开关管Q1的C极连接；所述开关管Q1的E极与电阻R1的一端连接；所述发热元件B的另一电连接端与开关管Q2的C极连接；所述开关管Q2的E极与电阻R2的一端连接；所述电阻R1的另一端、电阻R2的另一端与高压电池的负极连接；所述开关管Q1的G极、开关管Q2的G极、开关管Q3的G极均与控制芯片连接。

所述的加热开关电路还包括一用于对发热元件产生的感应电流进行导流以防止开关管Q1损坏的二极管D1，所述二极管D1的阳极与开关管Q1的C极连接；所述二极管D1的阴极与高压电池的正极连接。

所述的加热开关电路还包括一用于对发热元件产生的感应电流进行导流以防止开关管Q2损坏的二极管D2，所述二极管D2的阳极与开关管Q2的C极连接；所述二极管D2的阴极与高压电池的正极连接。

所述的加热开关电路还包括一防止反接高压电源正负极以损坏开关管Q1、Q2的二极管D4，所述二极管D4的阳极与高压电池的负极连接，所述二极管D4的阴极与开关管Q4的E极连接。

采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明故障的检测方法通过上电的自检能够检测到上桥以及下桥中开关管的使用状态，因此当任何一个开关管损坏时，即能够直接判断出来开关管的位置以进行更换，从而避免导致电能的浪费，以及可能会发生的安全事故。本发明加热开关电路通过控制芯片来控制开关管Q1、Q2、Q4的导通与关闭，从而控制两个发热元件A、B的通断。当开关管Q4损坏时，开关管Q4内部形成通路，这时开关管Q1、Q2导通仍然能够控制两个发热元件A、B导通。而当开关管Q1损坏时，开关管Q1内部形成通路，这时开关管Q4导通仍然能够控制发热元件A导通。同理，当开关管Q2损坏时也是如此。因此，当该电路当一个开关管失效短路时，该支路相对应的发热元件仍然能够正常工作。现有技术中，四个开关管是控制两个发热元件，而在本申请中，三个开关管能够控制两个发热元件，因此相对于现有技术降低了生产成本。对于本申请，控制的发热原因越多，其降低生产成本的效果越显著。

进一步地，所述的加热开关电路还包括一用于对发热元件产生的感应电流进行导流以防止开关管Q1损坏的二极管D1，所述二极管D1的阳极与开关管Q1的C极连接；所述二极管D1的阴极与高压电池的正极连接。二极管D1的设置能够将发热元件产生的感应电流导出，从而防止损坏开关管Q1，进而保证了本申请加热开关电路的工作可靠性。

进一步地，所述的加热开关电路还包括一用于对发热元件产生的感应电流进行导流以防止开关管Q2损坏的二极管D2，所述二极管D2的阳极与开关管Q2的C极连接；所述二极管D2的阴极与高压电池的正极连接。二极管D2的设置能够将发热元件产生的感应电流导出，从而防止损坏开关管Q2，进而保证了本申请加热开关电路的工作可靠性。

进一步地，所述的加热开关电路还包括一防止反接高压电源正负极以损坏开关管Q1、Q2的二极管D4，所述二极管D4的阳极与高压电池的负极连接，所述二极管D4的阴极与开关管Q4的E极连接。二极管D4的设置能够在高压电源正负极接反时将电流导回高压电源负极，从而防止损坏开关管，进而提高了本申请加热开关电路的工作可靠性。

附图说明

图1是现有技术加热开关电路的电路原理图。

图2是本发明加热开关电路实施例1的电路原理图。

图3是本发明加热开关电路实施例2的电路原理图。

图4是本发明加热开关电路实施例3的电路原理图。

图5是本发明一种加热开关电路故障的检测方法实施例1的流程图。

图6是本发明一种加热开关电路故障的检测方法实施例1的硬件框图。

图7是本发明一种加热开关电路故障的检测方法实施例2的硬件框图。

图8是本发明一种加热开关电路故障的检测方法实施例3的硬件框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图5、图6、图7、图8所示，本发明一种加热开关电路故障的检测方法，包括至少三个功率器件1、2、4，至少两个发热元件1、2以及一控制芯片；所述的功率器件4为上桥功率器件，功率器件1、2为下桥功率器件；所述功率器件的数量比发热元件的数量多一个；所述功率器件4的输入端与电源正极连接，所述功率器件4的输出端与发热器件1的一端、发热器件2的一端连接；所述发热器件1的另一端、发热器件2的另一端分别于功率器件1的输入端、功率器件2的输入端连接；所述功率器件1的输出端、功率器件2的输出端分别与电源负极连接；所述功率器件1的控制端、功率器件2的控制端、功率器件4的控制端均与控制芯片连接；所述的控制芯片还通过一电流采样电路与发热器件1的一端、发热器件2的一端连接，该结构采样单控制回路电流；在本实施例中，采用的是两路控制回路，一控制回路由发热元件和功率器件组成，但也可以采用三路控制回路、四路控制回路等；所述的控制芯片还通过一电流采样电路与三个回路均连接即可；

所述的检测方法包括以下步骤：

(1)、上电；

(2)、控制芯片控制上桥功率器件、下桥功率器件处于断路状态；

(3)、控制芯片检测是否有电流，若电流不为零，则判断上桥功率器件短路损坏，通过控制芯片检测各个下桥功率器件是否有电流流过，判定上桥功率器件短路故障以及下桥功率器件短路故障；否则，执行步骤(4)；

(4)、控制芯片控制上桥功率器件处于断路状态，下桥功率器件处于通路状态；

(5)、控制芯片检测是否有电流，若电流不为零，则判断上桥功率器件短路损坏，通过控制芯片检测下桥功率器件是否有电流流过，判定上桥功率器件短路故障以及下桥功率器件开路故障；否则，执行步骤(6)；

(6)、控制芯片控制上桥功率器件、下桥功率器件处于通路状态；

(7)、控制芯片检测是否有电流，若电流为零，则判定上桥功率器件开路故障或各下桥功率器件均开路故障；否则，执行步骤(8)；

(8)、则判定上桥功率器件正常，通过控制芯片检测下桥功率器件是否有电流流过，判定上桥功率器件短路故障以及下桥功率器件开路故障。

该连接结构为采集总电流，所述的控制芯片还通过一电流采样电路与电源正极或负极连接；采用该连接结构的检测步骤(8)为：则判定上桥功率器件正常，控制芯片控制上桥功率器件、功率器件1处于通路状态，功率器件2处于断路状态；(9)、控制芯片检测是否有电流，若电流为零，则判断功率器件1开路；否则，执行步骤(10)；(10)、则判定功率器件1正常；控制芯片控制上桥功率器件、功率器件2处于通路状态，功率器件1处于断路状态；(11)、控制芯片检测是否有电流，若电流为零，则判断功率器件2开路；否则，判定功率器件2正常。

如图2所示，一种加热开关电路，包括三个开关管Q1、Q2、Q4,两个电阻R1、R2、R4、R5，两个发热元件A、B；所述开关管Q4的C极与高压电池的正极连接；所述开关管Q4的E极与发热元件A的一电连接端、发热元件B的一电连接端连接；所述发热元件A的另一电连接端与开关管Q1的C极连接；所述开关管Q1的E极与电阻R1的一端连接；所述发热元件B的另一电连接端与开关管Q2的C极连接；所述开关管Q2的E极与电阻R2的一端连接；所述电阻R1的另一端、电阻R2的另一端与高压电池的负极连接；所述开关管Q1的G极、开关管Q2的G极、开关管Q3的G极均与控制芯片连接；在本实施例中，采用电阻R4、R5作为采用电阻进行，所述电阻R4的一端、电阻R5的一端与控制芯片连接，所述电阻R4的一端、电阻R5的一端分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端连接，所述电阻R4的一端、电阻R5的一端还可以分别与功率器件1的另一端、功率器件2的另一端连接，只要电阻R4的一端、电阻R5的一端接入功率器件1和发热元件1组成的回路1或功率器件1和发热元件1组成的回路2中均可。发热元件A、B一般为PTC、电阻丝等，开关管为IGBT或者为MOSFET；在本申请中，控制芯片一般为微处理器。在本实施例中，还可以再加一个发热元件C，同时增加电阻R3、开关管Q3,即可。这样通过四个开关管即可实现控制，具体如图4所示。DC+、DC-接高压电池。

如图3所示，所述的加热开关电路还包括一用于对发热元件产生的感应电流进行导流以防止开关管Q1损坏的二极管D1，所述二极管D1的阳极与开关管Q1的C极连接；所述二极管D1的阴极与高压电池的正极连接。

所述的加热开关电路还包括一用于对发热元件产生的感应电流进行导流以防止开关管Q2损坏的二极管D2，所述二极管D2的阳极与开关管Q2的C极连接；所述二极管D2的阴极与高压电池的正极连接。

所述的加热开关电路还包括一防止反接高压电源正负极以损坏开关管Q1、Q2的二极管D4，所述二极管D4的阳极与高压电池的负极连接，所述二极管D4的阴极与开关管Q4的E极连接。

以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。