一种高压互锁电路的制作方法

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种高压互锁电路。

背景技术：

高压互锁电路被广泛应用于新能源汽车中，用于通过使用低压信号来检查汽车上所有与高压母线相连的各分路，通常包括整个电池系统、导线、连接器、车载开关电源、高压盒及保护盖等系统回路的电气连接完整性。

现有技术中，高压互锁电路通常包括集成在整车控制器中的高压互锁PWM输出电路和高压互锁PWM采集电路，高压互锁PWM输出电路和高压互锁PWM采集电路之间连接汽车的外部高压器件，如车载开关电源、车载充电器等。整车控制器通过高压互锁PWM输出电路输出一个信号电压，然后通过高压互锁PWM采集电路采集经过汽车外部高压器件后返回的信号电压，整车控制器根据返回的信号电压即可判断高压互锁电路中是否存在断路、对地短路或对电源短路等故障。

然而，因汽车的外部高压器件的电压较高，高压范围在300V-600V之间，导致整车控制器的高压互锁PWM输出电路和高压互锁PWM采集电路容易传入高压，造成整车控制器的硬件损伤。

技术实现要素：

本实用新型提供一种高压互锁电路，以实现高压互锁电路中整车控制器与外部高压器件的隔离，避免外部高压器件的高压传入整车控制器导致整车控制器的硬件损伤。

本实用新型实施例提供了一种高压互锁电路，包括整车控制器、第一继电器、第二继电器和高压器件；第一继电器包括第一控制端、第二控制端、第一输出端和第二输出端，第二继电器包括第三控制端、第四控制端、第三输出端和第四输出端；

整车控制器的输出端与第一控制端电连接，第二控制端电连接至第一参考电压；第二输出端与高压器件的第一端电连接；

整车控制器的输入端与第三输出端电连接，第四输出端电连接至第二参考电压；第四控制端与高压器件的第二端电连接；

其中，第一输出端电连接至电源，第三控制端接地，或者第一输出端接地，第三控制端电连接至电源。

其中，第一继电器包括第一线圈和第一开关，第一开关受第一线圈控制，第一线圈的第一端作为第一继电器的第一控制端，第一线圈的第二端作为第一继电器的第二控制端，第一开关的第一端作为第一继电器的第一输出端，第一开关的第二端作为第一继电器的第二输出端；

第二继电器包括第二线圈和第二开关，第二开关受第二线圈控制，第二线圈的第一端作为第二继电器的第三控制端，第二线圈的第二端作为第二继电器的第四控制端，第二开关的第一端作为第二继电器的第三输出端，第二开关的第二端作为第二继电器的第四输出端。

其中，整车控制器包括控制单元、输出电路和开关采集电路，控制单元通过输出电路电连接至整车控制器的输出端；控制单元通过开关采集电路电连接至整车控制器的输入端；控制单元用于通过输出电路控制第一开关的导通或关断，以及用于通过开关采集电路检测第二开关的导通或关断状态。

其中，输出电路包括第一晶体管和电流采集单元，第一晶体管的控制端与控制单元的输出端电连接，第一晶体管的第一端连接至电源，第一晶体管的第二端与整车控制器的输出端和电流采集单元的输入端电连接，电流采集单元的输出端与控制单元的第一输入端电连接。

其中，开关采集电路包括第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻和第三电阻，第一电容的第一极与整车控制器的输入端电连接，第一电容的第二极接地；第一电阻的第一端与第一电容的第一极电连接，第一电阻的第二端接地；第二电阻的第一端与第一电阻的第一端电连接，第二电阻的第二端与第三电阻的第一端电连接，第三电阻的第二端接地；第二电容的第一极与第三电阻的第一端电连接，第二电容的第二极接地，第二电容的第一极与控制单元的第二输入端电连接。

其中，第一参考电压为接地电压。

其中，第二参考电压为电源输出的电压。

其中，高压互锁电路包括至少两个高压器件，各高压器件串联连接在第一继电器的第二输出端和所述第二继电器的第四控制端之间。

其中，电源为车辆电池。

本实用新型实施例提供的高压互锁电路，通过在整车控制器的输出端与高压器件之间、以及整车控制器的输入端与高压器件之间分别设置了第一继电器和第二继电器，整车控制器的输出端与第一继电器的第一控制端电连接，第二控制端电连接至第一参考电压；第一继电器的第二输出端与高压器件的第一端电连接；整车控制器的输入端与第二继电器的第三输出端电连接，第四输出端电连接至第二参考电压；第二继电器的第四控制端与高压器件的第二端电连接，第一输出端电连接至电源，第三控制端接地，或者第一输出端接地，第三控制端电连接至电源，使得整车控制器不直接与高压器件电连接，在实现检测高压互锁电路中故障的前提下，可以避免高压器件的高电压进入到整车控制器给整车控制器带来的硬件损伤。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种高压互锁电路的结构示意图。

图2是本实用新型实施例二提供的一种高压互锁电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1所示为本实用新型实施例一提供的一种高压互锁电路的结构示意图，该高压互锁电路包括：整车控制器110、第一继电器120、第二继电器130和高压器件140；第一继电器120包括第一控制端A1、第二控制端A2、第一输出端B1和第二输出端B2，第二继电器130包括第三控制端A3、第四控制端A4、第三输出端B3和第四输出端B4；

整车控制器110的输出端OUT与第一控制端A1电连接，第二控制端A2电连接至第一参考电压150；第二输出端B2与高压器件140的第一端D1电连接；

整车控制器110的输入端IN与第三输出端B3电连接，第四输出端B4电连接至第二参考电压160；第四控制端A4与高压器件140的第二端D2电连接；

其中，第一输出端B1电连接至电源170，第三控制端A3接地，或者第一输出端B1接地，第三控制端A3电连接至电源170。

高压互锁电路是用来检查电动汽车上所有与高压母线相连的各分路，包括整个电池系统、导线、连接器、车载开关电源、电机控制器、高压盒及保护盖等系统回路的电气连接完整性。当整个动力系统高压回路连接断开或者完整性受到破坏的时候，就需要启动安全措施，如报警或断开高压回路等。由于新能源汽车动力系统是由多个子系统组成的，他们两两之间都是靠高压连接器相互连接，同时运行的环境比较恶劣，大多数工况处在振动与冲击条件下，因此各个子系统之间的连接可能会出现断路或短路等故障情况，因此高压互锁电路是确保人员安全和车辆设备安全运行的关键。但是在高压互锁电路中，若整车控制器110直接与外部的高压器件140相连，高压器件140的高电压可能会进入到整车控制器110，而整车控制器110中的硬件包括低压电路，高压器件140的高电压进入后会造成整车控制器110的硬件损伤。

参考图1，本实施例提供的高压互锁电路，在整车控制器110的输出端OUT与高压器件140之间、以及整车控制器110的输入端IN与高压器件140之间分别设置了第一继电器120和第二继电器130，汽车上各高压器件140串联在第一继电器120和第二继电器130之间。具体的，整车控制器110的输出端OUT与第一继电器120的控制部分，具体是第一继电器120的第一控制端A1电连接，第一继电器120的第二控制端A2连接至第一参考电压150，第一继电器120的第一输出端B1与电源170电连接，第二输出端B2与高压器件140电连接，即整车控制器110的输出端OUT不直接与高压器件140连接；整车控制器110的输入端IN与第二继电器130的输出部分，具体是第二继电器130的第三输出端B3电连接，第二继电器130的第四输出端B4连接至第二参考电压，第二继电器130的第四控制端A4与高压器件140电连接，第三控制端A3接地或连接电源电压，当第一继电器120的第一输出端B1连接电源170时，第二继电器130的第三控制端A3接地；当第一继电器120的第一输出端B1接地时，第二继电器130的第三控制端A3与电源170电连接，使得第一继电器120中的第一输出端B1和第二输出端B2导通且各高压器件140之间连接无故障时，可形成电源170经高压器件140至地的通路。由此可知，整车控制器110的输入端IN也不与高压器件140直接连接。因此，通过在高压器件140与整车控制器110的输出端OUT之间、以及高压器件140与整车控制器110的输入端IN之间分别设置第一继电器120和第二继电器130，即使高压器件140出现高压泄露的情况时，高电压也无法进入到整车控制器110，实现了整车控制器110与高压器件140之间的隔离。

当通过高压互锁电路检测各高压器件140系统回路的完整性时，整车控制器110通过输出端向第一继电器120输出第一控制信号，第一继电器120的第一控制端A1和第二控制端A2在接收到该第一控制信号后，控制第一继电器120的第一输出端B1和第二输出端B2之间导通，第一继电器120的第二输出端B2可输出第一电流信号或第一电压信号，例如第一继电器120的第二输出端B2输出第一电流信号，当汽车上各高压器件140无短路和断路等故障时，该第一电流信号流经各高压器件140后，第二继电器130的第四控制端A4可接收到第一电流信号，第二继电器130的第三输出端B3和第四输出端B4之间导通。第四输出端B4连接第二参考电压160，第三输出端B3和第四输出端B4导通时，整车控制器110的输入端IN输入第二参考电压160，整车控制器110可检测到输入端IN输入相应的电流，此时可以判定高压互锁电路中没有短路或断路故障；相反的，若整车控制器110未能检测到有电流输入，则可判定高压互锁电路中存在对地短路或断路的情况。整车控制器110也可通过输出端向第一继电器120输出第二控制信号，第一继电器120的第一控制端A1接收到该控制信号后，可控制第一输出端B1和第二输出端B2之间断开，此时，若高压互锁电路中各高压器件140之间的连接无故障，则第二继电器130的第四控制端A4接收不到电流，第二继电器130的第三输出端B3和第四输出端B4之间应是断开的，整车控制器110的输入端IN应不能接收到电流；相反的，若第二继电器130的第四控制端A4接收到电流，会使第三输出端B3和第四输出端B4之间导通，整车控制器110的输入端IN则可接收到电流，进而可判定该高压互锁电路中存在对电源170短路的故障。

需要说明的是，图1所示高压互锁电路只是以第一输出端B1电连接至电源170，第三控制端A3接地进行了示意性说明，当第一输出端B1接地，第三控制端A3电连接至电源170时，检测高压互锁电路中是否存在故障的方式与图1类似，在此不再赘述。

本实施例提供的高压互锁电路，通过在整车控制器的输出端与高压器件之间、以及整车控制器的输入端与高压器件之间分别设置了第一继电器和第二继电器，在实现检测高压互锁电路中故障的前提下，使得整车控制器不与高压器件直接电连接，避免高压器件的高电压进入到整车控制器给整车控制器带来的硬件损伤。

实施例二

图2是本实用新型实施例二提供的一种高压互锁电路的结构示意图。本实施例建立在上述实施例一的基础之上，进一步提供了一种可选的高压互锁电路。参考图2，可选的，第一继电器120包括第一线圈121和第一开关122，第一开关122受第一线圈121控制，第一线圈121的第一端作为第一继电器120的第一控制端A1，第一线圈121的第二端作为第一继电器120的第二控制端A2，第一开关122的第一端作为第一继电器120的第一输出端B1，第一开关122的第二端作为第一继电器120的第二输出端B2；

第二继电器130包括第二线圈131和第二开关132，第二开关132受第二线圈131控制，第二线圈131的第一端作为第二继电器130的第三控制端A3，第二线圈131的第二端作为第二继电器130的第四控制端A4，第二开关132的第一端作为第二继电器130的第三输出端B3，第二开关132的第二端作为第二继电器130的第四输出端B4。

具体的，第一线圈121作为第一继电器120的控制部分，整车控制器110通过其输出端OUT向第一线圈121的第一端输出控制信号，第一线圈121得电，受第一线圈121控制的第一开关122闭合。示例性的，当第一开关122的第一端B1与电源170电连接时，电源170可通过导通的第一开关122向高压器件140输出电流或电压信号，当高压互锁电路中不存在故障时，该电流或电压信号可传输至第二继电器130的第二线圈131，第二线圈131得电后，第二开关132闭合，第二开关132的第二端与第二参考电压160连接，第二参考电压160提供的电流或电压信号输入到整车控制器110中，整车控制器110可根据其输出端输出的控制信号，以及输入端接收到的信号判定高压互锁电路中是否存在故障，具体判定方法与上述实施例一中相同，在此不再赘述。

可选的，整车控制器110包括控制单元111、输出电路112和开关采集电路113，控制单元111通过输出电路112电连接至整车控制器110的输出端OUT；控制单元111通过开关采集电路113电连接至整车控制器110的输入端IN；控制单元111用于通过输出电路112控制第一开关122的导通或关断，以及用于通过开关采集电路113检测第二开关132的导通或关断状态。

具体的，整车控制器110可通过控制输出电路112，使输出电路112输出电压或电流信号，也可控制输出电路112不输出电压或电流信号，在输出电路112输出电流或电压信号时，第一开关122才能导通，进而实现控制单元111间接控制第一开关122的导通和关断状态。因整车控制器110的输入端IN通过第二开关132直接与第二参考电压160电连接，第二开关132导通时，第二参考电压160直接输入到整车控制器110，对于整车控制器110的控制单元111来说，若第二参考电压160过高可能会超出控制单元111的采集范围，故在控制单元111与整车控制器110的输入端IN之间设置开关采集电路113，控制单元111可通过该开关采集电路113采集第二开关132的导通关断状态，可实现准确采集第二继电器130中第二开关132的导通关断状态，进而判定高压互锁回路中是否存在故障。

可选的，输出电路112包括第一晶体管1121和电流采集单元1122，第一晶体管1121的控制端G与控制单元111输出端电连接，第一晶体管1121的第一端连接至电源170，第一晶体管1121的第二端与整车控制器110的输出端OUT和电流采集单元1122的输入端电连接，电流采集单元1122的输出端与控制单元111的第一输入端E1电连接。

以第一晶体管1121为P型晶体管为例，控制单元111向第一晶体管1121的控制端G输入低电平信号时，第一晶体管1121导通，电源170输出的电流或电压信号通过导通的第一晶体管1121传输至整车控制器110的输出端OUT，然后传输至第一继电器120的线圈，进而控制第一开关122导通，此时电流采集单元可以采集到电流，并传输至控制单元111，控制单元111可基于此判定第一继电器120处于得电导通的状态，并综合开关采集电路113采集到的第二继电器130的状态来判定高压互锁电路中是否存在故障，例如开关采集电路113采集到第二继电器130的第二开关132处于断开状态时，判定高压互锁电路中存在断路或对地短路的故障。控制单元111向第一晶体管1121的控制端G输入高电平信号时，第一晶体管1121截止，电源170输出的电流或电压无法传输至整车控制器110的输出端OUT，第一线圈121不能得电，第一开关122关断，此时电流采集单元1122采集不到电流，控制单元111也就接收不到电流采集单元1122采集到的电流信号，控制单元111可基于此判定第一继电器120处于失电断开状态，并综合采集电路采集到的第二继电器130的状态来判定高压互锁电路中是否存在故障，例如采集电路采集到第二继电器130的第二开关132处于断开状态时，判定高压互锁电路中不存在故障。

可选的，开关采集电路113包括第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，第一电容C1的第一极与整车控制器110的输入端IN电连接，第一电容C1的第二极接地；第一电阻R1的第一端与第一电容C1的第一极电连接，第一电阻R1的第二端接地；第二电阻R2的第一端与第一电阻R1的第一端电连接，第二电阻R2的第二端与第三电阻R3的第一端电连接，第三电阻R3的第二端接地；第二电容C2的第一极与第三电阻R3的第一端电连接，第二电容C2的第二极接地，第二电容C2的第一极与控制单元111的第二输入端E2电连接。

具体的，第一电容C1可对整车控制器110的输入信号进行滤波和滤除静电，第二电阻R2和第三电阻R3可对输入信号进行分压，使得传输至控制单元111的信号电压不会过大，第二电容C2起到对分压后的信号的二次滤波作用。整车控制器110输入端输入的信号通过第一电容C1的滤波和滤静电、第二电阻R2和第三电阻R3的分压、以及第二电容C2的再次滤波进入到控制单元111，使控制信号可精准的判定第二继电器130所处状态，进而判定高压互锁电路中是否存在故障。

在上述方案的基础上，可选的，第一参考电压150为接地电压。第一继电器120的第一控制端A1与整车控制器110的输出端OUT电连接，第一继电器120的第二控制端A2与接地电压电连接，或者第一继电器120的第二控制端A2与其他电压连接，保证第二控制端A2连接的电压低于第一控制端A1所接入的电源电压，第一控制端A1和第二控制端A2之间形成电压差即可，输出电路112中第一晶体管1121的第一端与车辆电源连接，此时对于第一继电器120来说高边驱动有效，当整车控制器110通过其输出端OUT向第一控制端A1输出控制信号后，第一控制端A1和第二控制端A2之间形成电压差，故可控制第一输出端B1和第二输出端B2之间导通。

可选的，第二参考电压160为电源170输出的电压。

第二参考电压160为电源170输出的电压，第二开关132的两端分别连接电源电压和整车控制器的输入端IN，此时第二开关132为高电平有效开关，当第二继电器130的第三输出端B3和第四输出端B4之间导通时，第二参考电压160可通过整车控制器110的输入端IN输入到整车控制器110，整车控制器110可结合其输出端输出的控制信号判定高压互锁回路是否存在故障。需要说明的是，第二参考电压160也可为其他电压，保证第二继电器130的第四输出端B4电压高于第三输出端B3的电压，使第四输出端B4与第三输出端B3之间存在电压差即可。

可选的，高压互锁电路包括至少两个高压器件，各高压器件串联连接在第一继电器120的第二输出端B2和所述第二继电器130的第四控制端A4之间。图2以高压互锁电路包括四个高压器件，分别为车载开关电源141、车载充电器142、整车配电控制箱143和电动压缩机144，进行了示意性说明。

需要说明的是，高压器件140不限于本实施例提供的上述器件，汽车上还可设置其他高压器件，这些其他的高压器件也可包括在本实施例提供的高压互锁电路中。

可选的，电源170为车辆电池。

具体的，车辆电池的输出电压通常为9-16V，当第一继电器120的第一输出端B1和第二输出端B2之间导通时，该电压输入到高压器件140中，可实现高压互锁电路通过低压信号来检测高压系统回路的完整性的功能。

本实施例提供的高压互锁电路，通过设置整车控制器包括控制单元、输出电路和开关采集电路，输出电路中包括电流采集单元，通过控制单元控制输出电路输出的信号而间接控制第一继电器的导通或关断状态，并通过电流采集单元采集第一继电器中第一开关是否导通，以及通过开关采集电路采集第二继电器的第二开关是否导通，并基于第一开关和第二开关的导通状态判定高压互锁电路中是否存在故障，实现了对高压互锁电路的故障检测，并且实现了整车控制器与高压器件的物理隔离，防止高压器件高压泄漏时造成的整车控制器的硬件损伤。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。