CN104656629B - 用于接触器的烧结检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于接触器的烧结检测装置和方法，所述装置包括：设置在电机接触器的两个触点处的第一检测端和第二检测端；变压器，变压器副边的两个端口分别与第一检测端和第二检测端相连，用于采集第一检测端和第二检测端的通断状态；控制模块和运算放大模块，控制模块用于生成测试信号并将测试信号发送至变压器的原边，运算放大模块用于采集原边两端的信号并进行放大以生成回采信号，控制模块判断回采信号与测试信号的差值大于预设阈值时控制接触器断开，若之后回采信号与测试信号的差值依然大于预设阈值，则判定接触器已烧结。根据本发明实施例的装置，可以检测接触器是否烧结，当接触器烧结时，采取措施保护驱动模块，提高电动汽车的安全性。

Description

用于接触器的烧结检测装置和方法

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种用于接触器的烧结检测装置和方法。

背景技术

电机驱动过程中是需要电流回路的，而单相接触器相连无法构成回路，因此在电动汽车的电机三相线中，使用两个接触器分别控制电机的V相和W相，U相则与控制器的驱动模块IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）直接相连，不用接触器进行断开处理。

对于大多数的电动汽车来说，其驱动功率较小，增加电池包的数量可以使电压增大，那么所需的驱动电流就会比较小。因此，可以选择的交流接触器种类较多。但是，目前在电动汽车的大功率VTOG（双向逆变充放电技术）设计中，驱动功率较大，而电池包的数量不可能无限增多，即电池包电压不会无限增高，因此驱动电流就不可避免的会增大。

目前，主要存在以下问题：（1）大电流的交流接触器种类较少，多数大电流的交流接触器都使用非标件定制，或者采用直流接触器进行替代，因此，大大增加了接触器失效的风险；（2）接触器是机械器件，使用寿命较短，故在使用中容易出现损坏；（3）接触器在高压配电箱中，不能对接触器的状态进行检测，当接触器发生烧结时，不能及时地采取措施对电动汽车进行保护，容易造成电动汽车的严重损坏。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于接触器的烧结检测装置，该装置可以检测接触器是否烧结，当检测到接触器烧结时，采取措施保护电机的驱动模块，提高了电动汽车的安全性。

本发明的第二个目的在于提出一种用于接触器的烧结检测方法。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例的用于接触器的烧结检测装置，包括：设置在电机接触器的两个触点处的第一检测端和第二检测端；变压器，所述变压器副边的两个端口分别与所述第一检测端和所述第二检测端相连，用于采集所述第一检测端和所述第二检测端的通断状态；控制模块和运算放大模块，所述控制模块用于生成测试信号并将所述测试信号发送至所述变压器的原边，所述运算放大模块用于采集所述原边两端的信号并进行放大以生成回采信号，所述控制模块判断所述回采信号与所述测试信号的差值大于预设阈值时控制所述接触器断开，若之后所述回采信号与所述测试信号的差值依然大于预设阈值，则判定所述接触器已烧结。

本发明实施例的用于接触器的烧结检测装置，至少具有以下有益效果：（1）在每次电动汽车启动前，对接触器的状态进行检测，确保未吸合接触器之前接触器是断开的状态，避免电动汽车启动时出现误动作；（2）通过对电机接触器进行检测并判断接触器是否发生烧结，如果接触器烧结，立即采取措施对驱动模块进行保护，提高了驱动模块的使用寿命，提高了电动汽车的安全性。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例的用于接触器的烧结检测方法，包括以下步骤：将变压器副边的两个端口分别与第一检测端和第二检测端相连接，其中，所述第一检测端和所述第二检测端分别设置在接触器的两个触点处；生成测试信号并将所述测试信号发送至变压器的原边；采集所述原边两端的信号并进行放大以生成回采信号；获取所述回采信号，并判断所述回采信号与所述测试信号的差值是否大于预设阈值；当判断大于所述预设阈值时，控制所述接触器断开，以及继续获取所述回采信号；若所述回采信号与所述测试信号的差值仍大于所述预设阈值，则判断所述接触器已烧结。

本发明实施例的用于接触器的烧结检测方法，至少具有以下有益效果：（1）在每次电动汽车启动前，对接触器的状态进行检测，确保未吸合接触器之前接触器是断开的状态，避免电动汽车启动时出现误动作；（2）通过对电机接触器进行检测并判断接触器是否发生烧结，如果接触器烧结，立即采取措施对驱动模块进行保护，提高了驱动模块的使用寿命，提高了电动汽车的安全性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的用于接触器的烧结检测装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的用于接触器的烧结检测装置的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的用于接触器的烧结检测装置的电路结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的用于接触器的烧结检测方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在电动汽车的电机三相线中，采用两个电机接触器控制电机的三相线，当接触器发生烧结后，可能会导致与电机相连的驱动模块损坏，为了保护驱动模块以及保证电动汽车的安全，本发明提出一种用于电机的接触器烧结检测装置，下面参考说明书附图描述根据本发明实施例的用于电机的接触器烧结检测装置。

在电动汽车的电机三相线中，采用两个电机接触器控制电机的三相线，其中接触器是机械器件，接触器的断开一般是在有大电流流过的时候发生的，在这种情况下最容易出现接触器端子的拉弧现象，触点会产生高温而渐渐融化，然后极易粘连在一起，即所谓的接触器烧结。接触器发生烧结后，可能会导致与电机相连的驱动模块损坏，为了保护驱动模块以及提高电动汽车的安全性，本发明提出一种用于电机的接触器烧结检测装置和方法，下面参考说明书附图描述根据本发明实施例提出的用于电机的接触器烧结检测装置和方法。

图1是本发明实施例的用于接触器的烧结检测装置的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例的用于接触器的烧结检测装置包括：第一检测端100、第二检测端200、变压器300、控制模块400和运算放大模块500。

其中，第一检测端100和第二检测端200分别设置在接触器的两个触点处。在本发明的一个实施例中，接触器为电动汽车中的电机控制器。

变压器300副边的两个端口分别与第一检测端100和第二检测端200相连，用于采集第一检测端100和第二检测端200的通断状态。

具体地，变压器300将接触器触点上的高压和大电流隔离。变压器300用于采集第一检测端100和第二检测端200之间的通断状态，例如，当接触器的两个触点吸合时，第一检测端100和第二检测端200之间为接通状态，则变压器300的副边短路，当接触器的两个触点未吸合时，第一检测端100和第二检测端200之间为断开状态，变压器300的副边无回路。

在本发明的一个实施例中，变压器300对功率和砸比无要求，可以是1：1也可以是其他比例。变压器300副边的电阻R3和电容C1是可耐高压的器件，而由电阻R3和电容C1构建的高通滤波器参数则需根据接触器的不同进行相应的参数匹配，参数的匹配可以通过实验完成。

控制模块400用于生成测试信号并将测试信号发送至变压器300的原边，运算放大模块500用于采集原边两端的信号并进行放大以生成回采信号，控制模块400判断回采信号与测试信号的差值大于预设阈值时控制接触器断开，若之后回采信号与测试信号的差值依然大于预设阈值，则判定接触器已烧结。

在本发明的一个实施例中，运算放大模块500可以是运算放大器。

具体地，例如，控制模块400生成测试信号并将测试信号发送至变压器300的原边，运算放大模块500采集原边两端的信号并进行放大以生成回采信号，而变压器300的副边与第一检测端100和第二检测端200相连，即与接触器的触点相连，当变压器300副边所连接的接触器吸合时，由变压器300的特点可知，变压器300的副边短路，会导致回采信号发生畸变；当变压器300副边所连接的接触器未吸合时，变压器300的副边断路，对变压器300原边的信号没有影响。那么可以设定一个预设阈值并通过判断回采信号与测试信号的差值是否大于该预设阈值来判断接触器是否处于吸合状态，当判断回采信号与测试信号的差值大于预设阈值时（即接触器吸合时），控制接触器断开，若之后回采信号与测试信号的差值依然大于预设阈值，则说明接触器的触点粘连在一起无法断开，即判断接触器已烧结。

在本发明的一个实施例中，当判断接触器已经发生烧结无法断开时，为了使与电机相连的驱动模块不受损害，控制模块400则立即关闭PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）波以保护驱动模块。

在本发明的一个实施例中，控制模块400可以通过DSP（Digital SignalProcessing，数字信号处理器）实现，也可以通过其它器件实现，在此不对控制模块400的实现方式进行限制。

在本发明的一个实施例中，控制接触器断开之后，若回采信号与测试信号的差值变为小于预设阈值，则说明接触器的触点可以根据控制正常断开，即判断接触器未发生烧结。

图2是本发明实施例的用于接触器的烧结检测装置的结构示意图，如图2所示，控制模块400具体包括：测试信号发送单元410和控制单元420。图3是根据本发明一个实施例的用于接触器的烧结检测装置的电路结构示意图。下面结合图2和图3来描述测试信号发送单元410和控制单元420。

测试信号发送单元410用于生成测试信号并将测试信号发送至变压器300的原边。

具体地，如图3所示，变压器300的原边为低压部分，测试信号发送单元410生成测试信号并将测试信号发送至变压器300的原边。例如，测试信号可以是一个固定频率的正弦波。在此不对测试信号的具体形式进行限制。

控制单元420用于判断回采信号与测试信号的差值大于预设阈值时控制接触器断开，若之后回采信号与测试信号的差值依然大于预设阈值，则判定接触器已烧结，若之后回采信号与测试信号的差值变为小于预设阈值，则判定接触器未发生烧结。

具体地，如图3所示，当变压器300的副边所连接的接触器吸合后，对于高频信号而言，变压器300副边的R3、C1相当于出现了短路现象，由变压器300的特点可知，测试信号在变压器300原边储存的能量在副边短路后向副边传递释放，此时变压器300原边两端的信号会发生畸变，那么回采信号与测试信号发送单元410发送的测试信号之间存在很大差别，控制单元420据此来判定接触器处于吸合状态。

更具体地，控制单元420判断回采信号与测试信号的差值大于预设阈值时控制接触器断开，若之后回采信号与测试信号的差值依然大于预设阈值，则判定接触器已烧结，若之后回采信号与测试信号的差值变为小于预设阈值，则判定接触器未发生烧结。

本发明实施例的用于接触器的烧结检测装置，至少具有以下有益效果：（1）在每次电动汽车启动前，对接触器的状态进行检测，确保未吸合接触器之前接触器是断开的状态，避免电动汽车启动时出现误动作；（2）通过对电机接触器进行检测并判断接触器是否发生烧结，如果接触器烧结，立即采取措施对驱动模块进行保护，提高了驱动模块的使用寿命，提高了电动汽车的安全性。

在本发明的一个实施例中，下面举例说明使用本发明实施例的用于接触器的烧结检测装置对接触器进行烧结检测的过程：在电动汽车需要断开接触器或者其他需要检测时候，发送断开指令至接触器以控制接触器断开，然后由控制模块400发送测试信号（例如一个特定频率的正弦波）至变压器300的原边，测试信号经变压器300耦合至副边，同时运算放大模块500采集原边两端的信号并进行放大以生成回采信号；若变压器300的副边连接的接触器仍处于吸合状态，由变压器特性可知，副边短路后，会导致原边两端的信号发生畸变；控制模块400将回采信号与测试信号进行比较，若两者的差值大于预设阈值，则说明接触器的触点粘连在一起无法断开，即判断接触器已发生烧结；若回采信号与测试信号的差值小于预设阈值（即回采信号与测试信号的差异较小），说明接触器可以根据断开指令正常断开，则判断接触器未发生烧结。

此外，本发明实施例的用于接触器的烧结检测装置目前仅限应用在不带回采功能的接触器，目前带回采功能的接触器较少，而大电流的接触器在做回采时其绝缘处理对成本、工艺等要求更高。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种用于接触器的烧结检测方法。

图4是根据本发明一个实施例的用于接触器的烧结检测方法的流程图。

如图4所示，用于接触器的烧结检测方法包括以下步骤：

步骤S101，将变压器副边的两个端口分别与第一检测端和第二检测端相连接，其中，第一检测端和第二检测端分别设置在接触器的两个触点处。

在本发明的一个实施例中，接触器为电动汽车中的电机控制器。

具体地，变压器将接触器触点上的高压和大电流隔离。变压器用于采集第一检测端和第二检测端之间的通断状态，例如，当接触器的两个触点吸合时，第一检测端和第二检测端之间为接通状态，则变压器的副边短路，当接触器的两个触点未吸合时，第一检测端和第二检测端之间为断开状态，变压器的副边无回路。

步骤S102，生成测试信号并将测试信号发送至变压器的原边。

例如，可以生成一个固定频率的正弦波并发送至变压器的原边。

步骤S103，采集原边两端的信号并进行放大以生成回采信号。

具体地，由于测试信号经过变压器的原边线圈以及原边的电阻后会出现衰减，故在采集信号时需要将信号放大后再采集，例如通过运算放大器采集原边两端的信号并进行放大，以生成回采信号。

步骤S104，获取回采信号，并判断回采信号与测试信号的差值是否大于预设阈值。

具体地，例如，当接触器吸合时，变压器的副边短路，会导致变压器原边回采得到的信号发生畸变；当接触器未吸合时，变压器的副边断路，对变压器原边的信号没有影响。那么可以设定一个预设阈值并通过判断回采信号与测试信号的差值是否大于该预设阈值来判断接触器是否处于吸合状态。

步骤S105，当判断大于预设阈值时，控制接触器断开，以及继续获取回采信号。

具体地，当判断回采信号与测试信号的差值大于预设阈值时（即接触器吸合时），控制接触器断开，并继续获取回采信号，以用于后续判断接触器是否可以根据控制正常断开。

步骤S106，若回采信号与测试信号的差值仍大于预设阈值，则判断接触器已烧结。

具体地，若之后回采信号与测试信号的差值依然大于预设阈值，说明接触器的触点粘连在一起无法断开，则判断接触器已烧结。

在本发明的一个实施例中，在步骤S105之后，还可以包括：步骤S107，若回采信号与测试信号的差值变为小于预设阈值，则判断接触器未发生烧结。

具体地，若回采信号与测试信号的差值变为小于预设阈值，则说明接触器的触点可以根据控制正常断开，即判断接触器未发生烧结。

在本发明的一个实施例中，步骤S106和步骤S107在执行顺序上不分先后。

本发明实施例的用于接触器的烧结检测方法，至少具有以下有益效果：（1）在每次电动汽车启动前，对接触器的状态进行检测，确保未吸合接触器之前接触器是断开的状态，避免电动汽车启动时出现误动作；（2）通过对电机接触器进行检测并判断接触器是否发生烧结，如果接触器烧结，立即采取措施对驱动模块进行保护，提高了驱动模块的使用寿命，提高了电动汽车的安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于接触器的烧结检测装置，其特征在于，包括：

设置在接触器的两个触点处的第一检测端和第二检测端；

变压器，所述变压器副边的两个端口分别与所述第一检测端和所述第二检测端相连，用于采集所述第一检测端和所述第二检测端的通断状态；

控制模块和运算放大模块，所述控制模块用于生成测试信号并将所述测试信号发送至所述变压器的原边，所述运算放大模块用于采集所述原边两端的信号并进行放大以生成回采信号，所述控制模块判断所述回采信号与所述测试信号的差值大于预设阈值时控制所述接触器断开，若之后所述回采信号与所述测试信号的差值依然大于预设阈值，则判定所述接触器已烧结。

2.根据权利要求1所述的用于接触器的烧结检测装置，其特征在于，控制所述接触器断开之后，若所述回采信号与所述测试信号的差值变为小于所述预设阈值，则判定所述接触器未发生烧结。

3.根据权利要求2所述的用于接触器的烧结检测装置，其特征在于，所述控制模块包括：

测试信号发送单元，用于生成测试信号并将所述测试信号发送至所述变压器的原边；

控制单元，用于判断所述回采信号与所述测试信号的差值大于预设阈值时控制所述接触器断开，若之后所述回采信号与所述测试信号的差值依然大于所述预设阈值，则判定所述接触器已烧结，若之后所述回采信号与所述测试信号的差值变为小于所述预设阈值，则判定所述接触器未发生烧结。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于接触器的烧结检测装置，其特征在于，所述接触器为电动汽车中的电机控制器。

5.一种用于接触器的烧结检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将变压器副边的两个端口分别与第一检测端和第二检测端相连接，其中，所述第一检测端和所述第二检测端分别设置在接触器的两个触点处；

S2、生成测试信号并将所述测试信号发送至所述变压器的原边；

S3、采集所述原边两端的信号并进行放大以生成回采信号；

S4、获取所述回采信号，并判断所述回采信号与所述测试信号的差值是否大于预设阈值；

S5、当判断大于所述预设阈值时，控制所述接触器断开，以及继续获取所述回采信号；

S6、若所述回采信号与所述测试信号的差值仍大于所述预设阈值，则判断所述接触器已烧结。

6.根据权利要求5所述的用于接触器的烧结检测方法，其特征在于，所述步骤S5之后，还包括：

若所述回采信号与所述测试信号的差值变为小于所述预设阈值，则判断所述接触器未发生烧结。

7.根据权利要求6所述的用于接触器的烧结检测方法，其特征在于，所述接触器为电动汽车中的电机控制器。