一种纯电动轻卡换电箱体锁止检测电路及方法与流程

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种纯电动轻卡换电箱体锁止检测电路及方法，主要适用于提高锁止检测效果。


背景技术：

2.随着国内新能源汽车近几年的蓬勃发展，纯电动汽车已经具有一定的产业规模与先发优势。在大力发展新能源汽车的同时，我们面临着充电慢、电池衰减快等问题，为规避充电模式的缺陷，车电分离的换电模式应运而生。换电过程中，电池箱体与换电机构之间频繁地进行拆卸与安装，若安装过程中，操作不当或锁止不到位，电池存在脱落或电气连接不良的风险，尤其是对多个箱体换电的电动轻卡，严重影响驾驶安全。现有技术中，常采用目视检测换电箱体锁止情况或者采用机械工具检查换电箱体锁止情况，使得换电箱体的锁止检测效果较差。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术中存在的锁止检测效果差的缺陷与问题，提供一种锁止检测效果好的纯电动轻卡换电箱体锁止检测电路及方法。
4.为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种纯电动轻卡换电箱体锁止检测电路，该锁止检测电路包括整车控制器vcu、一号开关型传感器与二号开关型传感器，所述一号开关型传感器、二号开关型传感器分别检测两个换电箱体的锁止状态，一号开关型传感器、二号开关型传感器均包括霍尔元件、差分放大器、触发器、保护电阻与npn型三极管，所述霍尔元件的输入正极与一号电源电连接，霍尔元件的输入负极接地，霍尔元件的输出正极与差分放大器的输入正极电连接，霍尔元件的输出负极与差分放大器的输入负极电连接，差分放大器的输出端与触发器的输入端电连接，触发器的输出端通过保护电阻与npn型三极管的基极电连接，所述一号开关型传感器的npn型三极管的集电极通过上拉电阻与二号电源电连接，一号开关型传感器的npn型三极管的集电极与整车控制器vcu电连接，一号开关型传感器的npn型三极管的发射极与二号开关型传感器的npn型三极管的集电极电连接，二号开关型传感器的npn型三极管的发射极接地，所述整车控制器vcu通过can线与仪表信号连接。
5.所述触发器的输出低电平为0v，输出高电平为12v。
6.所述npn型三极管，用于当基极输入电压为低电平时，集电极输出高电平，以及当基极输入电压为高电平时，集电极输出低电平。
7.所述整车控制器vcu，用于通过npn型三极管的输出判定换电箱体是否锁止有效，以及换电箱体锁止无效时执行故障下电流程，并通过can线向仪表发出警告信号。
8.所述锁止检测电路还包括二极管，所述二极管的阳极与一号电源的正极电连接，二极管的阴极与霍尔元件的输入正极电连接。
9.所述锁止检测电路还包括电源调节器，所述电源调节器的正极经二极管后与一号
电源的正极电连接，电源调节器的负极与霍尔元件的输入正极电连接。
10.所述一号电源、二号电源的电压为12v。
11.所述一号开关型传感器与二号开关型传感器分别安装在车架两侧的两个适配换电箱体的换电托架上。
12.一种纯电动轻卡换电箱体锁止检测方法，该锁止检测方法应用于上述所述的锁止检测电路，包括以下步骤：当两个换电箱体均安装到位时，一号开关型传感器、二号开关型传感器的霍尔元件感应面接近体磁铁，此时，一号开关型传感器、二号开关型传感器的npn型三极管均输出低电平，整车控制器vcu检测到低电平信号，判定换电箱体锁止有效；当两个换电箱体均未安装到位时，一号开关型传感器、二号开关型传感器的npn型三极管均输出高电平，整车控制器vcu检测到高电平信号，判定换电箱体锁止无效；当两个换电箱体中仅有一个换电箱体安装到位时，一号开关型传感器或者二号开关型传感器的npn型三极管输出高电平，整车控制器vcu检测到高电平信号，判定换电箱体锁止无效；整车控制器vcu判定换电箱体锁止无效后，整车控制器vcu执行故障下电流程，同时通过can线向仪表发出警告信号，提示驾驶员排查换电箱体安装问题。
13.所述整车控制器vcu执行故障下电流程是指：整车控制器vcu发出降扭矩、降车速请求，待车速降到设定值后发出断高压接触器指令，以使整车安全下电。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、本发明一种纯电动轻卡换电箱体锁止检测电路及方法中，当两个换电箱体均安装到位时，一号开关型传感器、二号开关型传感器的霍尔元件感应面接近体磁铁，此时，一号开关型传感器、二号开关型传感器的npn型三极管均输出低电平，整车控制器vcu检测到低电平信号，判定换电箱体锁止有效；当两个换电箱体均未安装到位时，一号开关型传感器、二号开关型传感器的npn型三极管均输出高电平，整车控制器vcu检测到高电平信号，判定换电箱体锁止无效；当两个换电箱体中仅有一个换电箱体安装到位时，一号开关型传感器或者二号开关型传感器的npn型三极管输出高电平，整车控制器vcu检测到高电平信号，判定换电箱体锁止无效；上述设计不仅能够正确快速有效的检测换电箱体的锁止状态，避免危险情况发生，而且两个换电箱体的锁止检测电路集成在一起，并不是设计成两个换电箱体分开检测，简化了锁止检测电路，使得检测更加高效。因此，本发明锁止检测效果好、集成化程度高。
15.2、本发明一种纯电动轻卡换电箱体锁止检测电路及方法中，保护电阻起限流、保护电路作用；上拉电阻起分压、保护电路作用；电源调节器的正极经二极管后与一号电源的正极电连接，电源调节器的负极与霍尔元件的输入正极电连接，增设二极管，保护电路，防止反向电流；增设电源调节器，起稳压及防止电流过大作用。因此，本发明可靠性高。
16.3、本发明一种纯电动轻卡换电箱体锁止检测电路及方法中，整车控制器vcu判定换电箱体锁止无效后，整车控制器vcu执行故障下电流程，同时通过can线向仪表发出警告信号，提示驾驶员排查换电箱体安装问题，不仅使用方便，而且提高了整车安全性能。因此，本发明不仅使用方便，而且提高了整车的安全性能。
附图说明
17.图1是本发明的结构示意图。
18.图中：整车控制器vcu1、一号开关型传感器2、二号开关型传感器3、霍尔元件4、差分放大器5、触发器6、保护电阻7、npn型三极管8、一号电源9、上拉电阻10、二号电源11、二极管12、电源调节器13。
具体实施方式
19.以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
20.参见图1，一种纯电动轻卡换电箱体锁止检测电路，该锁止检测电路包括整车控制器vcu1、一号开关型传感器2与二号开关型传感器3，所述一号开关型传感器2、二号开关型传感器3分别检测两个换电箱体的锁止状态，一号开关型传感器2、二号开关型传感器3均包括霍尔元件4、差分放大器5、触发器6、保护电阻7与npn型三极管8，所述霍尔元件4的输入正极与一号电源9电连接，霍尔元件4的输入负极接地，霍尔元件4的输出正极与差分放大器5的输入正极电连接，霍尔元件4的输出负极与差分放大器5的输入负极电连接，差分放大器5的输出端与触发器6的输入端电连接，触发器6的输出端通过保护电阻7与npn型三极管8的基极电连接，所述一号开关型传感器2的npn型三极管8的集电极通过上拉电阻10与二号电源11电连接，一号开关型传感器2的npn型三极管8的集电极与整车控制器vcu1电连接，一号开关型传感器2的npn型三极管8的发射极与二号开关型传感器3的npn型三极管8的集电极电连接，二号开关型传感器3的npn型三极管8的发射极接地，所述整车控制器vcu1通过can线与仪表信号连接。
21.所述触发器6的输出低电平为0v，输出高电平为12v。
22.所述npn型三极管8，用于当基极输入电压为低电平时，集电极输出高电平，以及当基极输入电压为高电平时，集电极输出低电平。
23.所述整车控制器vcu1，用于通过npn型三极管8的输出判定换电箱体是否锁止有效，以及换电箱体锁止无效时执行故障下电流程，并通过can线向仪表发出警告信号。
24.所述锁止检测电路还包括二极管12，所述二极管12的阳极与一号电源9的正极电连接，二极管12的阴极与霍尔元件4的输入正极电连接。
25.所述锁止检测电路还包括电源调节器13，所述电源调节器13的正极经二极管12后与一号电源9的正极电连接，电源调节器13的负极与霍尔元件4的输入正极电连接。
26.所述一号电源9、二号电源11的电压为12v。
27.所述一号开关型传感器2与二号开关型传感器3分别安装在车架两侧的两个适配换电箱体的换电托架上。
28.一种纯电动轻卡换电箱体锁止检测方法，该锁止检测方法应用于上述所述的锁止检测电路，包括以下步骤：当两个换电箱体均安装到位时，一号开关型传感器2、二号开关型传感器3的霍尔元件4感应面接近体磁铁，此时，一号开关型传感器2、二号开关型传感器3的npn型三极管8均输出低电平，整车控制器vcu1检测到低电平信号，判定换电箱体锁止有效；当两个换电箱体均未安装到位时，一号开关型传感器2、二号开关型传感器3的npn型三极管8均输出高电平，整车控制器vcu1检测到高电平信号，判定换电箱体锁止无效；
当两个换电箱体中仅有一个换电箱体安装到位时，一号开关型传感器2或者二号开关型传感器3的npn型三极管8输出高电平，整车控制器vcu1检测到高电平信号，判定换电箱体锁止无效；整车控制器vcu1判定换电箱体锁止无效后，整车控制器vcu1执行故障下电流程，同时通过can线向仪表发出警告信号，提示驾驶员排查换电箱体安装问题。
29.所述整车控制器vcu1执行故障下电流程是指：整车控制器vcu1发出降扭矩、降车速请求，待车速降到设定值后发出断高压接触器指令，以使整车安全下电。
30.本发明的原理说明如下：本设计旨在利用电路检测手段预防电动轻卡换电过程中电箱脱落或电气连接不良，同时需要考虑对车架左右两个换电箱体检测电路做集成简化。低压12v电源（一号电源）给整个电路供电，两个开关型传感器分别检测两个换电箱体锁止状态，两个开关型传感器串联后向整车控制器vcu反馈，vcu检测到低电平信号，意味着锁止到位，vcu检测到高电平信号，意味着未锁止，vcu执行故障下电流程，同时通过can线向仪表发出告警信号以提示驾驶员排查问题。开关型传感器根据霍尔元件磁通量的变化来决定开关通断，以便vcu根据检测的电压来区别锁止状态；霍尔元件基于霍尔效应，输出电动势；差分放大器将信号放大；触发器将放大后的信号整形成方波输入到三极管，模拟电平转化成数字电平，vmin=0v ，vmax=12v；npn型三极管作为开关型器件，当输入电压为低电平时，三极管处于截止状态，集电极输出高电平；当输入电压为高电平时，三极管处于饱和状态，集电极输出低电平。本设计采用有效的检测电路，能够正确快速有效检测锁止状态，避免危险情况发生。同时，设计两个换电箱体检测电路集成在一起，而不是设计成左右换电箱体分开检测，简化了电路，使得检测更加高效。
31.实施例：参见图1，一种纯电动轻卡换电箱体锁止检测电路，该锁止检测电路包括整车控制器vcu1、一号开关型传感器2与二号开关型传感器3，所述一号开关型传感器2、二号开关型传感器3分别检测两个换电箱体的锁止状态，一号开关型传感器2与二号开关型传感器3分别安装在车架两侧的两个适配换电箱体的换电托架上，一号开关型传感器2、二号开关型传感器3均包括霍尔元件4、差分放大器5、触发器6、保护电阻7与npn型三极管8，所述霍尔元件4的输入正极依次经电源调节器13、二极管12后与一号电源9电连接，霍尔元件4的输入负极接地，霍尔元件4的输出正极与差分放大器5的输入正极电连接，霍尔元件4的输出负极与差分放大器5的输入负极电连接，差分放大器5的输出端与触发器6的输入端电连接，触发器6的输出端通过保护电阻7与npn型三极管8的基极电连接，所述一号开关型传感器2的npn型三极管8的集电极通过上拉电阻10与二号电源11电连接，一号开关型传感器2的npn型三极管8的集电极与整车控制器vcu1电连接，一号开关型传感器2的npn型三极管8的发射极与二号开关型传感器3的npn型三极管8的集电极电连接，二号开关型传感器3的npn型三极管8的发射极接地，所述整车控制器vcu1通过can线与仪表信号连接；所述触发器6的输出低电平为0v，输出高电平为12v；所述npn型三极管8，用于当基极输入电压为低电平时，集电极输出高电平，以及当基极输入电压为高电平时，集电极输出低电平；所述整车控制器vcu1，用于通过npn型三极管8的输出判定换电箱体是否锁止有效，以及换电箱体锁止无效时执行故障下电流程，并通过can线向仪表发出警告信号；所述一号电源9、二号电源11的电压为12v。
32.按上述方案，一种纯电动轻卡换电箱体锁止检测方法，该锁止检测方法包括以下步骤：当两个换电箱体均安装到位时，一号开关型传感器2、二号开关型传感器3的霍尔元件4感应面接近体磁铁，此时，一号开关型传感器2、二号开关型传感器3的npn型三极管8均输出低电平，整车控制器vcu1检测到低电平信号，判定换电箱体锁止有效；当两个换电箱体均未安装到位时，一号开关型传感器2、二号开关型传感器3的npn型三极管8均输出高电平，整车控制器vcu1检测到高电平信号，判定换电箱体锁止无效；当两个换电箱体中仅有一个换电箱体安装到位时，一号开关型传感器2或者二号开关型传感器3的npn型三极管8输出高电平，整车控制器vcu1检测到高电平信号，判定换电箱体锁止无效；整车控制器vcu1判定换电箱体锁止无效后，整车控制器vcu1执行故障下电流程，同时通过can线向仪表发出警告信号，提示驾驶员排查换电箱体安装问题；所述整车控制器vcu1执行故障下电流程是指：整车控制器vcu1发出降扭矩、降车速请求，待车速降到设定值后发出断高压接触器指令，以使整车安全下电。