一种继电器驱动电路及其诊断方法与流程

1.本发明涉及能源领域，特别涉及一种继电器驱动电路及其诊断方法。


背景技术：

2.随着当前社会的技术发展，越来越多的领域利用电池作为供电能源。电池的电路中包括多种继电器，例如主正继电器、主负继电器或预充继电器等，继电器用于对电池内的高压回路进行接通或切断。
3.在当前的电池管理系统(battery management system，bms)中，微控制单元mcu需要利用继电器驱动电路对继电器进行驱动，即继电器驱动电路承载着驱动继电器的重要功能，并且对继电器驱动电路的可靠性和安全性的要求较高，但是当前电池内的继电器驱动电路不能满足需求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种继电器驱动电路及其诊断方法，能够提供针对继电器的驱动电路，并且满足对于继电器驱动电路的故障诊断需求，提高继电器驱动电路的可靠性和安全性。
5.本技术实施例提供了一种继电器驱动电路，所述继电器驱动电路用于驱动继电器，所述电路包括：微控制单元mcu、高边驱动器hsd、低边驱动器lsd、电源装置、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；
6.所述微控制单元mcu的第一针脚连接所述hsd的第一端，所述hsd的第二端连接所述电源装置，所述hsd的第三端连接所述继电器的第一端；
7.所述微控制单元mcu的第二针脚连接所述lsd的第一端，所述lsd的第二端接地，所述lsd的第三端连接所述继电器的第二端；
8.所述第一电阻的第一端连接所述电源装置，所述第一电阻的第二端连接所述继电器的第一端；
9.所述第二电阻的第一端连接所述继电器的第一端，所述第二电阻的第二端接地；
10.所述第三电阻的第一端连接所述继电器的第二端，所述第三电阻的第二端连接所述微控制单元mcu的第三针脚；
11.所述第四电阻的第一端连接所述第三电阻的第二端，所述第四电阻的第二端接地。
12.可选地，所述电路还包括第五电阻和第六电阻；
13.所述第五电阻的第一端连接所述继电器的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述微控制单元mcu的第四针脚；
14.所述第六电阻的第一端连接所述第五电阻的第二端，所述第六电阻的第二端接地。
15.可选地，所述电路还包括第七电阻；
16.所述第七电阻的第一端连接所述hsd的第一端，所述第七电阻的第二端接地。
17.可选地，所述hsd和所述lsd断开时，所述第四针脚的电压用于对所述继电器驱动电路或所述继电器进行故障诊断。
18.可选地，
19.所述第四针脚的电压处于第一区间，则确定所述继电器的第一端接地；
20.所述第四针脚的电压处于第二区间，则确定所述继电器驱动电路或所述继电器无故障；
21.所述第四针脚的电压处于第三区间，则确定所述继电器断路；
22.所述第四针脚的电压处于第四区间，则确定所述继电器的第一端直接与所述电源装置连接；
23.其中，所述第一区间、所述第二区间、所述第三区间和所述第四区间的电压依次升高。
24.可选地，所述hsd和所述lsd闭合时，所述第一针脚的电压、所述第三针脚的电压和所述第四针脚的电压用于对所述继电器驱动电路或所述继电器进行故障诊断。
25.可选地，
26.所述第一针脚的电压处于第五区间，所述第四针脚的电压处于第四区间，则确定所述继电器驱动电路或所述继电器无故障；
27.所述第一针脚的电压处于第六区间，所述第四针脚的电压处于第一区间，则确定所述hsd断路；
28.所述第三针脚的电压处于第四区间，则确定所述lsd断路；
29.所述第一针脚的电压处于第七区间，所述第四针脚的电压处于第一区间，则确定所述继电器的第一端接地；
30.所述第一针脚的电压处于第六区间，所述第四针脚的电压处于第四区间，则确定所述继电器断路。
31.可选地，所述第一区间、所述第二区间、所述第三区间、所述第四区间、所述第五区间、所述第六区间或所述第七区间的电压值是根据所述第一电阻至第七电阻的电阻值和所述电源装置的电压确定的。
32.可选地，所述电源装置为蓄电池，所述蓄电池的电压范围为6v-16v。
33.本技术实施例提供了一种继电器驱动电路的诊断方法，利用权利要求上述实施例所述的继电器驱动电路，所述方法包括：
34.在高边驱动器hsd和低边驱动器lsd断开时，获取微控制单元mcu的第四针脚的电压；
35.在所述hsd和所述lsd闭合时，获取所述微控制单元mcu的第一针脚的电压、第三针脚的电压和所述第四针脚的电压；
36.其中，所述电压用于对所述继电器驱动电路或所述继电器进行故障诊断。
37.本技术实施例提供的继电器驱动电路，电路包括：微控制单元mcu、高边驱动器hsd、低边驱动器lsd、电源装置、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中，微控制单元mcu的第一针脚连接hsd的第一端，hsd的第二端连接电源装置，hsd的第三端连接继电器的第一端，微控制单元mcu的第二针脚连接lsd的第一端，lsd的第二端接地，lsd的第三端连
接继电器的第二端，第一电阻的第一端连接电源装置，第一电阻的第二端连接继电器的第一端，第二电阻的第一端连接继电器的第一端，第二电阻的第二端接地，第三电阻的第一端连接继电器的第二端，第三电阻的第二端连接微控制单元mcu的第三针脚，第四电阻的第一端连接第三电阻的第二端，第四电阻的第二端接地，也就是说，可以利用hsd和lsd来控制是否驱动继电器进行工作，并且利用第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻进行分压，以对继电器驱动电路进行故障诊断，既能够实现对继电器的驱动，又能够满足对于继电器驱动电路的故障诊断需求，提高继电器驱动电路的可靠性和安全性。
附图说明
38.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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它的附图。
39.图1示出了本技术实施例提供的一种继电器驱动电路的结构示意图；
40.图2示出了本技术实施例提供的另一种继电器驱动电路的结构示意图；
41.图3示出了本技术实施例提供的又一种继电器驱动电路的结构示意图；
42.图4示出了本技术实施例提供的一种继电器驱动电路的诊断方法的流程示意图。
具体实施方式
43.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
44.随着当前社会的技术发展，越来越多的领域利用电池作为供电能源。电池的电路中包括多种继电器，例如主正继电器、主负继电器或预充继电器等，继电器用于对电池内的高压回路进行接通或切断。
45.在当前的电池管理系统(battery management system，bms)中，微控制单元mcu需要利用继电器驱动电路对继电器进行驱动，即继电器驱动电路承载着驱动继电器的重要功能，并且对继电器驱动电路的可靠性和安全性的要求较高，因此需要冗余设计和完善的驱动电路的故障诊断机制，但是当前电池内的继电器驱动电路不能满足需求。
46.基于此，本技术实施例提供一种继电器驱动电路，电路包括：微控制单元mcu、高边驱动器hsd、低边驱动器lsd、电源装置、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中，微控制单元mcu的第一针脚连接hsd的第一端，hsd的第二端连接电源装置，hsd的第三端连接继电器的第一端，微控制单元mcu的第二针脚连接lsd的第一端，lsd的第二端接地，lsd的第三端连接继电器的第二端，第一电阻的第一端连接电源装置，第一电阻的第二端连接继电器的第一端，第二电阻的第一端连接继电器的第一端，第二电阻的第二端接地，第三电阻的第一端连接继电器的第二端，第三电阻的第二端连接微控制单元mcu的第三针脚，第四电阻的第一端连接第三电阻的第二端，第四电阻的第二端接地，也就是说，可以利用hsd和lsd来控制是否驱动继电器进行工作，并且利用第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻进行分
压，以对继电器驱动电路进行故障诊断，既能够实现对继电器的驱动，又能够满足对于继电器驱动电路的故障诊断需求，提高继电器驱动电路的可靠性和安全性。
47.为了更好地理解本技术的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的描述。
48.参见图1，该图为本技术实施例提供的一种继电器驱动电路的结构示意图。本技术实施例提供的继电器驱动电路可以位于控制器内，以便控制器直接连接继电器，对继电器进行驱动。
49.本技术实施例提供的继电器驱动电路100，用于对继电器110进行驱动，继电器驱动电路100包括微控制单元(microcontroller unit，mcu)120、高边驱动器(high side driver，hsd)130、低边驱动器(low side driver，lsd)140、电源装置150、第一电阻160、第二电阻170、第三电阻180和第四电阻190。
50.在本技术的实施例中，电源装置150可以是蓄电池，蓄电池的电压范围可以是6v-16v。hsd130和lsd140为驱动开关，用于在闭合时驱动继电器110。
51.参考图1所示，为本技术实施例提供一种继电器驱动电路的结构示意图。mcu120具有四个针脚，分别是第一针脚is_ad，第二针脚lsd_en，第三针脚lsd_ad，第四针脚hsw_ad和第五针脚hsd_en。
52.微控制单元mcu120的第一针脚is_ad连接hsd130的第一端is，hsd130的第二端连接电源装置150，hsd130的第三端连接继电器110的第一端a，hsd130的第四端en连接微控制单元mcu120的第五针脚hsd_en，微控制单元mcu120的第二针脚lsd_en连接lsd 140的第一端en，lsd140的第二端接地，lsd140的第三端连接继电器110的第二端b，也就是说，继电器的第一端a与hsd130连接，继电器的第二端b与lsd140连接，当hsd130和lsd140闭合on时，电源装置150通过hsd130以及a点向继电器供电，接地信号通过lsd140以及b点连接至继电器，使得继电器两端存在电压差，即利用a点的电源信号和b点的接地信号驱动继电器110。
53.在本技术的实施例中，第二针脚lsd_en和第五针脚hsd_en分别用于控制lsd140和hsd130，当第二针脚lsd_en为高电平时，lsd140的第一端en为高电平，lsd140为闭合on状态，当第二针脚lsd_en为低电平时，lsd140的第一端en为低电平，lsd140为断开off状态，相应地，第五针脚hsd_en为高电平时，hsd130的第四端en为高电平，hsd130为闭合on状态，第五针脚hsd_en为低电平时，hsd130的第四端en为低电平，hsd130为断开off状态。
54.在本技术的实施例中，继电器驱动电路100包括多个分压电阻，以便在hsd130和lsd140断开off时，对继电器110不进行驱动，避免由于hsd130和lsd140的故障，导致不能切断对于继电器110的驱动，进一步提高继电器驱动电路100的可靠性和安全性。
55.第一电阻160的第一端连接电源装置150，第一电阻160的第二端连接继电器110的第一端a，当hsd130和lsd140断开off时，电源装置150通过第一电阻160以及a点向继电器110供电，由于在第一电阻160上存在分压，因此向继电器110供电是小于电源电压的。
56.第二电阻170的第一端连接继电器110的第一端a或第二电阻170的第一端连接第一电阻160的第二端，第二电阻170的第二端接地。
57.第三电阻180的第一端连接继电器110的第二端b或第三电阻180的第一端连接lsd140的第三端，第三电阻180的第二端连接微控制单元mcu120的第三针脚lsd_ad。
58.第四电阻190的第一端连接第三电阻180的第二端或微控制单元mcu120的第三针
脚lsd_ad，第四电阻190的第二端接地。当hsd130和lsd140断开off时，接地信号通过第三电阻180和第四电阻190以及b点连接至继电器110。
59.上述分压电阻不仅能够进行分压，保证继电器驱动电路在故障下能够切断继电器，还能够对分压电阻之间的电压进行测量，以利用测量得到的电压对继电器驱动电路或继电器是否存在故障进行诊断。
60.在本技术的实施例中，继电器驱动电路100还包括第五电阻210和第六电阻220，以辅助hsd130和lsd140断开off时进行获取电压以及故障诊断。
61.参考图2所示，为本技术实施例提供的另一种继电器驱动电路的结构示意图。第五电阻210的第一端连接继电器110的第一端a，即第五电阻210的第一端的电压值与a点电压值相同，第五电阻210的第二端连接微控制单元mcu120的第四针脚hsw_ad，第六电阻220的第一端连接第五电阻210的第二端或第六电阻220的第一端连接微控制单元mcu120的第四针脚hsw_ad，第六电阻220的第二端接地。
62.也就是说，当hsd130和lsd140断开off时，a点的电压值结合b点的电压值能够反映继电器驱动电路100和继电器110是否故障，利用第五电阻210和第六电阻220将a点电压降低至mcu120的第四针脚hsw_ad可以检测到的电压范围，并对输入第四针脚hsw_ad进行记录，以便后续利用第四针脚hsw_ad的电压对继电器驱动电路100或继电器110进行故障诊断。
63.在本技术的实施例中，第四针脚hsw_ad的电压处于不同的区间，能够确定继电器驱动电路100和继电器110的故障类型。
64.第四针脚hsw_ad的电压处于第一区间，则确定继电器110的第一端接地，即继电器110对地短接。
65.第四针脚hsw_ad的电压处于第二区间，则确定继电器驱动电路100或继电器110无故障，即继电器驱动电路100或继电器110正常工作。
66.第四针脚hsw_ad的电压处于第三区间，则确定继电器110断路，即继电器110开路。
67.第四针脚hsw_ad的电压处于第四区间，则确定继电器110的第一端直接与电源装置120连接，即继电器110对电源装置120短接。
68.其中，第一区间、第二区间、第三区间和第四区间的电压依次升高，第一区间、第二区间、第三区间、第四区间的电压值是根据第一电阻至第六电阻的电阻值和电源装置的电压确定的。
69.在实际应用中，当hsd130和lsd140断开off时，只需要关注第四针脚hsw_ad的电压处于何种区间，无需关注第一针脚is_ad和第三针脚lsd_ad的电压情况，就可以实现对于继电器驱动电路100或继电器110的故障诊断。
70.作为一种示例，电源装置的电压范围为6v-16v，第一电阻的电阻值为10k欧姆，第二电阻的电阻值为47k欧姆，第三电阻的电阻值为10k欧姆，第四电阻的电阻值为4.7k欧姆，第五电阻的电阻值为18k欧姆，第六电阻的电阻值为4.7k欧姆，则当hsd130和lsd140断开off时，计算得到第一区间的电压范围为小于0.5v，第二区间的电压范围为0.5v-1.3v，第三区间的电压范围为1.3v-2v，第四区间的电压范围为大于2v。
71.如下表所示，示出了第四针脚hsw_ad所处的电压区间以及对应的故障诊断。
[0072][0073]
在本技术的实施例中，继电器驱动电路100还包括第七电阻230，以辅助hsd130和lsd140闭合on时进行获取电压以及故障诊断。
[0074]
参考图3所示，为本技术实施例提供的又一种继电器驱动电路的结构示意图。第七电阻230的第一端连接hsd130的第一端或第七电阻230的第一端连接mcu120的第一针脚is_ad，第七电阻230的第二端接地。
[0075]
也就是说，当hsd130和lsd140闭合on时，hsd130至a点之间的电压值，a点的电压值结合b点的电压值能够反映继电器驱动电路100和继电器110是否故障，利用第七电阻230获取hsd130至a点之间的电压值，电压值具体是利用流过hsd130至a点之间的电流与第七电阻230的乘积获得的，并输入第一针脚is_ad进行记录，利用第五电阻210和第六电阻220将a点电压降低至mcu120的第四针脚hsw_ad可以检测到的电压范围，并对输入第四针脚hsw_ad进行记录，利用第三电阻180和第四电阻190获取b点电压，并输入第三针脚lsd_ad。
[0076]
在本技术的实施例中，第一针脚is_ad、第三针脚lsd_ad和第四针脚hsw_ad的电压处于不同的区间，能够确定继电器驱动电路100和继电器110的故障类型。
[0077]
第一针脚is_ad的电压处于第五区间，第四针脚hsw_ad的电压处于第四区间，则确定继电器驱动电路100或继电器110无故障，即继电器驱动电路100或继电器110正常工作。
[0078]
第一针脚is_ad的电压处于第六区间，第四针脚hsw_ad的电压处于第一区间，则确定hsd断路，即确定hsd内部开路。
[0079]
第三针脚lsd_ad的电压处于第四区间，则确定lsd断路，即确定lsd内部开路。
[0080]
第一针脚is_ad的电压处于第七区间，第四针脚hsw_ad的电压处于第一区间，则确定继电器110的第一端接地，即确定a点对地短接。
[0081]
第一针脚is_ad的电压处于第六区间，第四针脚hsw_ad的电压处于第四区间，则确定继电器110断路，即确定继电器110开路。
[0082]
其中，第一区间、第二区间、第三区间和第四区间的电压依次升高，第六区间、第五区间和第七区间的电压依次升高，第一区间、第二区间、第三区间、第四区间、第六区间、第五区间和第七区间的电压值是根据第一电阻至第七电阻的电阻值和电源装置的电压确定的。
[0083]
作为一种示例，电源装置的电压范围为6v-16v，第一电阻的电阻值为10k欧姆，第二电阻的电阻值为47k欧姆，第三电阻的电阻值为10k欧姆，第四电阻的电阻值为4.7k欧姆，第五电阻的电阻值为18k欧姆，第六电阻的电阻值为4.7k欧姆，第七电阻的电阻值为1.2k欧姆，则当hsd130和lsd140闭合on时，计算得到第一区间的电压范围为小于0.5v，第二区间的
电压范围为0.5v-1.3v，第三区间的电压范围为1.3v-2v，第四区间的电压范围为大于2v，第五区间的电压范围为0.08v-4.6v，第六区间的电压范围为小于0.08v，第七区间的电压范围大于4.6v。
[0084]
如下表所示，示出了第一针脚is_ad、第三针脚lsd_ad和第四针脚hsw_ad所处的电压区间以及对应的故障诊断。
[0085][0086][0087]
由以上介绍可知，hsd和lsd在闭合或断开时，都能够实现对于继电器驱动电路以及继电器的故障诊断，具有完整的诊断机制，能够覆盖继电器驱动电路的各种故障状态的诊断和上报，满足对于继电器驱动电路的高可靠性和高安全性的需求。
[0088]
由此可见，本技术实施例提供的继电器驱动电路，电路包括：微控制单元mcu、高边驱动器hsd、低边驱动器lsd、电源装置、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中，微控制单元mcu的第一针脚连接hsd的第一端，hsd的第二端连接电源装置，hsd的第三端连接继电器的第一端，微控制单元mcu的第二针脚连接lsd的第一端，lsd的第二端接地，lsd的第三端连接继电器的第二端，第一电阻的第一端连接电源装置，第一电阻的第二端连接继电器的第一端，第二电阻的第一端连接继电器的第一端，第二电阻的第二端接地，第三电阻的第一端连接继电器的第二端，第三电阻的第二端连接微控制单元mcu的第三针脚，第四电阻的第一端连接第三电阻的第二端，第四电阻的第二端接地，也就是说，可以利用hsd和lsd来控制是否驱动继电器进行工作，并且利用第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻进行分压，以对继电器驱动电路进行故障诊断，既能够实现对继电器的驱动，又能够满足对于继电器驱动电路的故障诊断需求，提高继电器驱动电路的可靠性和安全性。
[0089]
基于以上实施例提供的一种继电器驱动电路，本技术实施例还提供了一种继电器驱动电路的诊断方法，下面结合附图来详细说明其工作原理。
[0090]
参见图4，该图为本技术实施例提供的一种继电器驱动电路的诊断方法的流程示意图。
[0091]
本技术实施例提供的继电器驱动电路的诊断方法包括以下步骤：
[0092]
s101，高边驱动器hsd和低边驱动器lsd是否断开。
[0093]
在本技术的实施例中，高边驱动器hsd和低边驱动器lsd在断开或闭合时，都能够对继电器驱动电路进行故障诊断，但是故障诊断的mcu针脚的电压区间不同，因此可以通过确定高边驱动器hsd和低边驱动器lsd的状态，确定故障诊断的mcu针脚以及对应的电压区
间。
[0094]
s102，在高边驱动器hsd和低边驱动器lsd断开时，获取微控制单元mcu的第四针脚的电压。
[0095]
在本技术的实施例中，在高边驱动器hsd和低边驱动器lsd断开时，确定微控制单元mcu的第四针脚获取的电压对应的电压区间，就能够确定继电器驱动电路或继电器处于何种故障类型。
[0096]
s103，在hsd和所述lsd闭合时，获取微控制单元mcu的第一针脚的电压、第三针脚的电压和第四针脚的电压。
[0097]
在本技术的实施例中，在高边驱动器hsd和低边驱动器lsd闭合时，分别确定第一针脚的电压、第三针脚的电压和第四针脚的电压对应的电压区间，就能够确定继电器驱动电路或继电器处于何种故障类型。
[0098]
当介绍本技术的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“这个”和“所述”都意图表示有一个或多个元件。词语“包括”、“包含”和“具有”都是包括性的并意味着除了列出的元件之外，还可以有其它元件。
[0099]
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory,rom)或随机存储记忆体(random access memory,ram)等。
[0100]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于电路实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见电路实施例的部分说明即可。以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元及模块可以是或者也可以不是物理上分开的。另外，还可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元和模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0101]
以上所述仅是本技术的优选实施方式，虽然本技术已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本技术。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本技术技术方案保护的范围内。