状态检测装置和动力系统的制作方法

本发明涉及触头状态检测技术领域，具体而言，涉及一种状态检测装置和动力系统。

背景技术：

随着传统化石能源的枯竭，以及环境污染问题的日益严重，新能源的开发与利用得到了广泛的关注。其中，汽车作为日常生活不可或缺的一部分，在传统化石能源的消耗中占据着重要的地位。因此，新能源汽车已在较大范围内得到了应用。

目前新能源汽车主要包括纯电动汽车和混合动力汽车，其动力系统都配置有高电压的电池组以向汽车的外部驱动电路提供电能。其中，在电池中向外部驱动电路输出电能过程中需要设置高压继电器，以实现对电能输出的控制。在继电器的触头动作过程中由于电压过高，会使空气因电离而产生电弧，进而损坏高压继电器。为避免使用损坏的高压继电器而造成动力系统无法安全、可靠地对外输出电能的问题，会对高压继电器的工作状态进行检测以提示工作人员及时进行更换。

经发明人研究发现，在现有技术中，因采用具有辅助触头的高压继电器而存在成本高的问题和因根据辅助触头的电压判断高压继电器的工作状态而在辅助触头损坏时存在判断不准确的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种状态检测装置和动力系统，以解决现有技术中因采用具有辅助触头的高压继电器而存在成本高的问题和因根据辅助触头的电压判断高压继电器的工作状态而在辅助触头损坏时存在判断不准确的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种状态检测装置，应用于新能源汽车的动力系统。所述动力系统包括电池组、高压继电器和处理器，所述高压继电器包括与所述电池组的正极连接的触头和与所述处理器的输出端连接的线圈，所述状态检测装置包括：

电压检测电路，所述电压检测电路的输入端与所述触头远离所述电池组的一端连接，以检测所述触头远离所述电池组一端的电压；

控制信号检测电路，所述控制信号检测电路的输入端与所述线圈连接有处理器的一端连接，以检测所述处理器输出至所述线圈的控制信号；

状态判断电路，所述状态判断电路的第一输入端与所述电压检测电路的输出端连接、第二输入端与所述控制信号检测电路的输出端连接，以根据检测到的触头的电压和处理器输出的控制信号判断所述触头的工作状态；

供电电路，所述供电电路的输出端与所述电压检测电路、控制信号检测电路和状态判断电路分别连接，以向所述电压检测电路、控制信号检测电路和状态判断电路提供电能。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述状态检测装置中，所述电压检测电路包括光电耦合器、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

所述光电耦合器的第一输入端通过所述第一电阻与所述触头远离所述电池组的一端连接、第二输入端与所述电池组的负极连接、第一输出端通过所述第二电阻与所述供电电路的输出端连接并通过所述第三电阻与所述状态判断电路的第一输入端连接、第二输出端接地；

在所述触头断开时，所述触头远离所述电池组的一端为低电平，所述光电耦合器断开以使所述状态判断电路通过所述第二电阻和第三电阻向所述供电电路获取高电平信号；

在所述触头闭合时，所述触头远离所述电池组的一端为高电平，所述光电耦合器闭合以使所述状态判断电路通过所述光电耦合器和第三电阻接地以获取低电平信号。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述状态检测装置中，所述电压检测电路还包括第一二极管；

所述第一二极管串联于所述第一电阻与所述触头之间，且所述第一二极管的阳极与所述触头连接、阴极与所述第一电阻连接。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述状态检测装置中，所述控制信号检测电路包括三极管、第四电阻、第五电阻以及第六电阻；

所述三极管的基极通过所述第四电阻与所述线圈连接有处理器的一端连接、集电极通过所述第五电阻与所述供电电路的输出端连接并通过所述第六电阻与所述状态判断电路的第二输入端连接、发射极接地；

在所述处理器未向所述线圈输出控制信号时，所述三极管的基极为低电平，以使所述三极管的集电极与发射极之间断开，所述状态判断电路通过所述第五电阻和第六电阻向所述供电电路获取高电平信号；

在所述处理器向所述线圈输出控制信号时，所述三极管的基极为高电平，以使所述三极管的集电极与发射极之间导通，所述状态判断电路通过所述三极管和第六电阻接地以获取低电平信号。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述状态检测装置中，所述控制信号检测电路还包括第二二极管；

所述第二二极管串联连接于所述线圈和所述第四电阻之间，且所述第二二极管的阳极与所述线圈连接、阴极与所述第四电阻连接。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述状态检测装置中，所述状态判断电路为异或门逻辑电路；

所述异或门逻辑电路的第一输入端与所述电压检测电路的输出端连接、第二输入端与所述控制信号检测电路的输出端连接、电源端与所述供电电路连接、接地端接地；

在所述异或门逻辑电路的第一输入端为高电平信号、第二输入端为高电平信号时，所述异或门逻辑电路的输出低电平信号；

在所述异或门逻辑电路的第一输入端为高电平信号、第二输入端为低电平信号时，所述异或门逻辑电路的输出高电平信号；

在所述异或门逻辑电路的第一输入端为低电平信号、第二输入端为高电平信号时，所述异或门逻辑电路的输出高电平信号；

在所述异或门逻辑电路的第一输入端为低电平信号、第二输入端为低电平信号时，所述异或门逻辑电路的输出低电平信号。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述状态检测装置中，所述供电电路包括供电电源和电压转换电路；

所述电压转换电路的输入端与所述供电电源的正极连接、输出端与所述电压检测电路、控制信号检测电路、状态判断电路分别连接，以将所述供电电源的电能进行降压处理后输出至所述电压检测电路、控制信号检测电路、状态判断电路。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述状态检测装置中，所述状态检测装置还包括状态显示电路；

所述状态显示电路的输入端与所述状态判断电路的输出端连接，以根据所述状态判断电路的控制显示所述触头的工作状态。

在本发明实施例较佳的选择中，在上述状态检测装置中，所述状态显示电路包括第七电阻和发光二极管；

所述发光二极管的阳极通过所述第七电阻与所述状态判断电路的输出端连接、阴极接地。

在上述基础上，本发明实施例还提供了一种动力系统，应用于新能源汽车。所述动力系统包括电池组、高压继电器、处理器以及上述状态检测装置；

所述处理器的输出端与所述高压继电器连接，以通过所述高压继电器控制所述电池组向外部电路供电，所述状态检测装置与所述高压继电器连接，以检测所述高压继电器的工作状态。

本发明提供的状态检测装置和动力系统，通过电压检测电路、控制信号检测电路、状态判断电路以及供电电路的配合设置，可以解决现有技术中因采用具有辅助触头的高压继电器而存在成本高的问题和因根据辅助触头的电压判断高压继电器的工作状态而在辅助触头损坏时存在判断不准确的问题，极大地提高了状态检测装置和动力系统的实用性和可靠性。

为使本发明的上述目的、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

图1为本发明实施例提供的状态检测装置的应用框图。

图2为本发明实施例提供的状态检测装置的电路原理图。

图3为本发明实施例提供的电压检测电路的电路原理图。

图4为本发明实施例提供的控制信号检测电路的电路原理图。

图标：100-状态检测装置；110-电压检测电路；130-控制信号检测电路；150-状态判断电路；170-供电电路；171-供电电源；173-电压转换电路；190-状态显示电路；200-电池组；300-高压继电器；400-处理器；u-光电耦合器；r1-第一电阻；r2-第二电阻；r3-第三电阻；r4-第四电阻；r5-第五电阻；r6-第六电阻；r7-第七电阻；d1-第一二极管；d2-第二二极管；d3-发光二极管；q-三极管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种状态检测装置100，应用于新能源汽车的动力系统。所述动力系统包括电池组200、高压继电器300和处理器400，所述高压继电器300包括与所述电池组200的正极连接的触头和与所述处理器400的输出端连接的线圈，所述状态检测装置100包括电压检测电路110、控制信号检测电路130、状态判断电路150以及供电电路170。

进一步地，在本实施例中，所述电压检测电路110的输入端与所述触头远离所述电池组200的一端连接，以检测所述触头远离所述电池组200一端的电压。所述控制信号检测电路130的输入端与所述线圈连接有处理器400的一端连接，以检测所述处理器400输出至所述线圈的控制信号。所述状态判断电路150的第一输入端与所述电压检测电路110的输出端连接、第二输入端与所述控制信号检测电路130的输出端连接，以根据检测到的触头的电压和处理器400输出的控制信号判断所述触头的工作状态。所述供电电路170的输出端与所述电压检测电路110、控制信号检测电路130和状态判断电路150分别连接，以向所述电压检测电路110、控制信号检测电路130和状态判断电路150提供电能。

可选地，所述电压检测电路110包括的电气元件不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，可以根据具体的检测方式、检测的精度精度进行设置。在本实施例中，结合图3，所述电压检测电路110可以包括光电耦合器u、第一电阻r1、第二电阻r2以及第三电阻r3。通过采用光电耦合器u，可以有效避免所述触头闭合时所述电池组200的高电压通过所述电压检测电路110施加于所述状态判断电路150，进而避免所述状态判断电路150因高电压而损坏的问题。

进一步地，在本实施例中，所述光电耦合器u的第一输入端通过所述第一电阻r1与所述触头远离所述电池组200的一端连接、第二输入端与所述电池组200的负极连接、第一输出端通过所述第二电阻r2与所述供电电路170的输出端连接并通过所述第三电阻r3与所述状态判断电路150的第一输入端连接、第二输出端接地。

通过上述设置，可以实现：在所述触头断开时，所述触头远离所述电池组200的一端为低电平，所述光电耦合器u断开以使所述状态判断电路150通过所述第二电阻r2和第三电阻r3向所述供电电路170获取高电平信号。在所述触头闭合时，所述触头远离所述电池组200的一端为高电平，所述光电耦合器u闭合以使所述状态判断电路150通过所述光电耦合器u和第三电阻r3接地以获取低电平信号。

进一步地，为避免光电耦合器u中的电流反向作用于所述触头，进而造成与所述动力系统连接的外部电路的不正常工作，在本实施例中，所述电压检测电路110还可以包括第一二极管d1。所述第一二极管d1串联于所述第一电阻r1与所述触头之间，且所述第一二极管d1的阳极与所述触头连接、阴极与所述第一电阻r1连接。

可选地，所述光电耦合器u和所述第一二极管d1的具体型号不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，可以根据耐压性、耦合性进行设置。在本实施例中，所述光电耦合器u的型号为4n25，所述第一二极管d1的型号为1n4001。

可选地，所述第一电阻r1、第二电阻r2以及第三电阻r3的阻值不受限制，可以根据在该电路中，所允许的最大电流和最大电压进行设置。在本实施例中，所述第一电阻r1的阻值为47kω，所述第二电阻r2的阻值为4.7kω，所述第三电阻r3的阻值为2kω。

可选地，所述控制信号检测电路130包括的电气元件不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，可以根据具体的检测方式、检测的精度精度进行设置。在本实施例中，结合图4，所述控制信号检测电路130可以包括三极管q3、第四电阻r4、第五电阻r5以及第六电阻r6。

进一步地，在本实施例中，所述三极管q3的基极通过所述第四电阻r4与所述线圈连接有处理器400的一端连接、集电极通过所述第五电阻r5与所述供电电路170的输出端连接并通过所述第六电阻r6与所述状态判断电路150的第二输入端连接、发射极接地。

通过上述设置，可以实现：在所述处理器400未向所述线圈输出控制信号时，所述三极管q3的基极为低电平，以使所述三极管q3的集电极与发射极之间断开，所述状态判断电路150通过所述第五电阻r5和第六电阻r6向所述供电电路170获取高电平信号。在所述处理器400向所述线圈输出控制信号时，所述三极管q3的基极为高电平，以使所述三极管q3的集电极与发射极之间导通，所述状态判断电路150通过所述三极管q3和第六电阻r6接地以获取低电平信号。

进一步地，为避免所述三极管q3中的电流反向作用于所述线圈，进而造成与所述触头误动作的问题，在本实施例中，所述控制信号检测电路130还可以包括第二二极管d2。所述第二二极管d2串联连接于所述线圈和所述第四电阻r4之间，且所述第二二极管d2的阳极与所述线圈连接、阴极与所述第四电阻r4连接。

可选地，所述三极管q3和所述第二二极管d2的具体型号不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，可以根据耐压性进行设置。在本实施例中，所述三极管q3的型号为s8050，所述第二二极管d2的型号为1n4001。

可选地，所述第四电阻r4、第五电阻r5以及第六电阻r6的阻值不受限制，可以根据在该电路中，所允许的最大电流和最大电压进行设置。在本实施例中，所述第四电阻r4的阻值为4.7kω，所述第二电阻r2的阻值为4.7kω，所述第三电阻r3的阻值为2kω。

可选地，所述状态判断电路150的具体类型不受限制，可以根据实际需求进行设置，只要具有信号接收、处理、输出的能力即可。在本实施例中，所述状态判断电路150为异或门逻辑电路。

进一步地，在本实施例中，所述异或门逻辑电路的第一输入端与所述电压检测电路110的输出端连接、第二输入端与所述控制信号检测电路130的输出端连接、电源端与所述供电电路170连接、接地端接地。

通过上述设置，可以实现：在所述异或门逻辑电路的第一输入端为高电平信号、第二输入端为高电平信号时，即在所述触头断开且所述处理器400未向所述线圈输出控制信号时，所述异或门逻辑电路的输出低电平信号。在所述异或门逻辑电路的第一输入端为高电平信号、第二输入端为低电平信号时，即在所述触头断开且所述处理器400向所述线圈输出控制信号时，所述异或门逻辑电路的输出高电平信号。在所述异或门逻辑电路的第一输入端为低电平信号、第二输入端为高电平信号时，即在所述触头闭合且所述处理器400未向所述线圈输出控制信号时，所述异或门逻辑电路的输出高电平信号。在所述异或门逻辑电路的第一输入端为低电平信号、第二输入端为低电平信号时，即在所述触头闭合且所述处理器400向所述线圈输出控制信号时，所述异或门逻辑电路的输出低电平信号。

可选地，所述异或门逻辑电路的具体型号不受限制，可以根据实际需求进行设置。在本实施例中，所述异或门逻辑电路的型号为sn54ls86a。

进一步地，为便于工作人员及时、便利地获取所述状态判断电路150判断得出的结果，在本实施例中，所述状态检测装置100还可以包括状态显示电路190。所述状态显示电路190的输入端与所述状态判断电路150的输出端连接，以根据所述状态判断电路150的控制显示所述触头的工作状态。

可选地，所述状态显示电路190包括的电气元件不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，可以根据具体的显示要求进行设置。考虑到只要可以显示所述高压继电器300存在故障以提示用户及时进行更换即可，无需具体显示出所述高压继电器300的故障类型，因此，在本实施例中，所述状态显示电路190可以包括第七电阻r7和发光二极管d3，所述发光二极管d3的阳极通过所述第七电阻r7与所述状态判断电路150的输出端连接、阴极接地。

通过上述设置，可以实现：在所述触头断开且所述处理器400未向所述线圈输出控制信号时或在所述触头闭合且所述处理器400向所述线圈输出控制信号时，所述状态判断电路150输出低电平信号，所述发光二极管d3不发光，以指示所述高压继电器300正常。在所述触头断开且所述处理器400向所述线圈输出控制信号时或在所述触头闭合且所述处理器400未向所述线圈输出控制信号时，所述状态判断电路150输出高电平信号，所述发光二极管d3被点亮，以指示所述高压继电器300存在故障。

可选地，所述第七电阻r7的具体阻值不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，根据所述状态判断电路150输出的高电平信号的幅值和所述发光二极管d3的最小、最大驱动电流进行设置。在本实施例中，所述第七电阻r7的阻值为2kω。

可选地，所述供电电路170包括的电气元件不受限制，可以根据实际需求进行设置，例如，可以根据所述供电电路170输出电能的电压值以及稳定性进行设置。在本实施例中，所述供电电路170可以包括供电电源171和电压转换电路173。

进一步地，在本实施例中，所述电压转换电路173的输入端与所述供电电源171的正极连接、输出端与所述电压检测电路110、控制信号检测电路130、状态判断电路150分别连接，以将所述供电电源171的电能进行降压处理后输出至所述电压检测电路110、控制信号检测电路130、状态判断电路150。

可选地，所述供电电源171既可以是所述新能源汽车的车载电源，也可以是单独设置的电池。在本实施例中，所述供电电源171为所述新能源汽车的12v车载电源。

可选地，所述电压转换电路173的具体型号不受限制，只要具有进行电压转换的能力即可。在本实施例中，所述电压转换电路173的型号为lm7805，其输出电压为5v，且具有较好的稳压作用。

本发明实施例还提供一种动力系统，应用于新能源汽车，所述动力系统包括电池组200、高压继电器300、处理器400以及上述状态检测装置100。

进一步地，在本实施例中，所述处理器400的输出端与所述高压继电器300连接，以通过所述高压继电器300控制所述电池组200向外部电路供电，所述状态检测装置100与所述高压继电器300连接，以检测所述高压继电器300的工作状态。

可选地，所述电池组200包括的单体电池的数量不受限制，可以根据实际应用中需要输出的最大电压和单个单体电池的电压进行设置。在本实施例中，根据新能源汽车的外部驱动电路的一般需求电压，所述电池组200的输出电压可以是300-400v。

可选地，所述处理器400的具体类型不受限制，只要具有控制信号的输出能力即可。在本实施例中，所述处理器400优选为数字信号处理器。

考虑到所述动力系统包括所述状态检测装置100，所述动力系统具有所述状态检测装置100的全部技术特征，并能解决相同的技术问题，产生相同的技术效果，因此，在本实施例中，所述动力系统的全部技术特征不再一一赘述，请结合前文对所述状态检测装置100的解释说明。

综上所述，本发明提供的一种状态检测装置100和动力系统，通过电压检测电路110、控制信号检测电路130、状态判断电路150以及供电电路170的配合设置，可以解决现有技术中因采用具有辅助触头的高压继电器300而存在成本高的问题和因根据辅助触头的电压判断高压继电器300的工作状态而在辅助触头损坏时存在判断不准确的问题，极大地提高了状态检测装置100和动力系统的实用性和可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。