CN106885967A - 一种高压互锁检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压互锁检测装置，包括微处理器，以及连接成回路的高压连接器、信号发生器和检测单元；所述检测单元包括串接在所述回路中的检测电阻和输入端分别连接到检测电阻两端的信号调理电路；所述信号发生器用于在所述回路中产生方波电流检测信号；所述信号调理电路用于获取所述检测电阻两端的压降，并根据所述压降输出电平信号；所述微处理器用于根据所述电平信号判断所述高压连接器的连接状态及所述高压互锁检测装置的工作状态。相应的，本发明还公开了一种高压互锁检测方法。采用本发明实施例，能够提高检测的准确性，且干扰抑制能力强。

Description

一种高压互锁检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电动汽车或其他由多个高压部件组成的高压***的技术领域，尤其涉及一种高压互锁检测装置及方法。

背景技术

为避免高压电伤害隐患，电动汽车等高压***应具备高压互锁环路检测功能，也即：将高压部件的连接器组成一个互锁环，检测环路“通断”状态来判断高压***的异常状况(如碰撞、非正常操作断开高压连接器等)。

目前普遍的做法是，由信号发生电路产生一个电平信号，经高压连接器和滤波电路后，检测电平高低以判断环路的通断。但是，这种检测电平高低的方案，在互锁环路线缆磨损时有可能短路到地或者电源，或者检测电路发生短路故障，从而造成输出电平变化，导致误检测。

另外，也有部分检测方案是发出电压PWM信号，经互锁环路后，检测输出PWM信号来判断环路的通断。但是，这种检测电压PWM信号的方案，抗干扰能力不强，检测结果易受高压电路干扰。

发明内容

本发明实施例提出一种高压互锁检测装置及方法，能够提高检测的准确性，且干扰抑制能力强。

本发明实施例提供一种高压互锁检测装置，包括微处理器，以及连接成回路的高压连接器、信号发生器和检测单元；所述检测单元包括串接在所述回路中的检测电阻和输入端分别连接到检测电阻两端的信号调理电路；

所述信号发生器用于在所述回路中产生方波电流信号；

所述信号调理电路用于获取所述检测电阻两端的压降，并根据所述压降输出电平信号；

所述微处理器用于根据所述电平信号判断所述高压连接器的连接状态及所述高压互锁检测装置的工作状态。

在一个优选的实施方式中，所述信号调理电路在所述检测电阻无电流时，输出特定电平信号；

所述微处理器根据所述特定电平信号判定所述高压连接器的连接状态为断开状态。

在另一个优选的实施方式中，所述信号调理电路在所述检测电阻中具有方波电流时，根据所述检测电阻两端的交变方波压降，输出方波电压信号；

所述微处理器根据所述方波电压信号判定所述高压连接器的连接状态为导通状态。

在又一个优选的实施方式中，所述信号调理电路在所述高压互锁检测装置故障时输出异常电平信号；所述异常电平信号为除特定电平信号和方波电压信号以外的电平信号；

所述微处理器根据所述异常电平信号判定所述高压互锁检测装置的工作状态为异常状态。

进一步地，所述信号调理电路为差分放大电路；所述差分放大电路包括直流电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻和运算放大器；

所述第一电阻的一端与所述高压连接器的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻和所述第五电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端与所述直流电源连接，所述第四电阻的另一端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述第五电阻的另一端接地；

所述第六电阻的一端与所述信号发生器的一端连接，所述第六电阻的另一端分别与所述第七电阻、所述第八电阻、第九电阻和第十电阻连接，所述第七电阻的另一端接地，所述第八电阻的另一端与所述运算放大器的反向输入端连接，所述第九电阻、所述第十电阻的另一端分别与所述运算放大器的输出端连接；所述运算放大器的输出端与所述微处理器的输入端连接。

进一步地，所述差分放大电路还包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容；

所述第一电容的一端连接所述第一电阻和所述第二电阻的连接点，所述第一电容的另一端连接所述第六电阻和所述第七电阻的连接点；所述第二电容的一端与所述直流电源连接，所述第二电容的另一端与所述运算放大器的正相输入端连接；所述第三电容的一端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述第三电容的另一端接地；所述第四电容的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第四电容的另一端与所述运算放大器的输出端连接；所述第五电容与所述第四电容并联。

相应地，本发明实施例还提供一种高压互锁检测方法，包括：

S1、在由高压连接器、信号发生器和检测单元所连接成的回路中产生方波电流检测信号；所述检测单元包括串接在所述回路中的检测电阻和输入端分别连接到检测电阻两端的信号调理电路；

S2、获取所述检测电阻两端的压降，并根据所述压降输出电平信号；

S3、根据所述电平信号判断所述高压连接器的连接状态及所述高压互锁检测装置的工作状态。

在一个优选的实施方式中，在所述检测电阻无电流时，所述步骤S2输出特定电平信号；

所述步骤S3具体包括：

根据所述特定电平信号判定所述高压连接器的连接状态为断开状态。

在另一个优选的实施方式中，在所述检测电阻中具有方波电流时，所述步骤S2具体包括：

根据所述检测电阻两端的交变方波压降，输出方波电压信号；

所述步骤S3具体包括：

根据所述方波电压信号判定所述高压连接器的连接状态为导通状态。

在又一个优选的实施方式中，在所述高压互锁检测装置故障时，所述步骤S2输出的电平信号为异常电平信号；所述异常电平信号为除特定电平信号和方波电压信号以外的电平信号；

所述步骤S3具体包括：

根据所述异常电平信号判定所述互锁检测装置的工作状态为异常状态。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的高压互锁检测装置及方法，能够在由高压连接器、信号发生器和检测单元所构成的回路中产生方波电流信号，获取检测电阻两端的压降，并根据该压降输出相应的电平信号，以便根据该电平信号检测高压连接器的连接状态，判断高压互锁环路的通断及高压互锁检测装置是否异常，采用方波电流信号，增强干扰抑制能力，且提高检测的精准度；信号发生器和检测单元采用两个独立的电源供电，可避免相互影响，提高检测的可靠性。

附图说明

图1是本发明提供的高压互锁检测装置的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的高压互锁检测装置的另一个实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的高压互锁检测方法的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

参见图1，本发明提供的高压互锁检测装置的一个实施例的结构示意图，包括微处理器1，以及连接成回路的高压连接器2、信号发生器I和检测单元3；所述检测单元3包括串接在所述回路中的检测电阻R和输入端分别连接到检测电阻R两端的信号调理电路31；

所述信号发生器I用于在所述回路中产生的方波电流检测信号；

所述信号调理电路31用于获取所述检测电阻两端的压降，并根据所述压降，输出电平信号；

所述微处理器1用于根据所述电平信号判断所述高压连接器的连接状态及所述高压互锁检测装置的工作状态。

需要说明的是，信号发生器、高压连接器和检测单元构成回路。其中，信号发生器可产生方波电流信号，高压连接器的状态可表征高压部件与高压***的连接状态，即若高压部件从高压***中断开，则高压连接器开路，反之则导通。检测单元具有独立电源，若高压连接器开路，则信号发生器产生的方波电流信号无法流入检测单元，检测单元根据其独立电源输出一种电平信号到微处理器；若高压连接器导通，则信号发生器产生的方波电流信号流入检测单元，检测单元根据该方波电流信号和其独立电源输出另一种电平信号到微处理器。因此，微处理器根据两种不同的电平信号即可检测出高压连接器的连接状态。另外，若检测单元输出除前两种电平信号以外的第三种电平信号到微处理器，使微处理器根据第三种电平信号检测出高压检测装置的异常工作状态。

具体地，检测单元包括并联的检测电阻和信号调理电路，即检测电阻的两端分别连接高压连接器和信号发生器，信号调理电路的两个输入端分别连接高压连接器和信号发生器。检测单元可通过对检测电阻两端电压的检测，并输出相应的电平信号来判断高压互锁环路的通断。信号调理电路具有独立电源，若高压连接器开路，则信号发生器产生的方波电流信号无法流入检测电阻，即检测电阻无电流流入，两端压降为0，信号调理电路根据其独立电源输出一种电平信号到微处理器；若高压连接器导通，则信号发生器产生的交变方波电流信号流入检测电阻，在检测电阻上形成周期性的正负压降，信号调理电路对该周期性的正负压降进行差分放大处理，并结合独立电源输出另一种电平信号到微处理器，使得微处理器根据不同的电平信号即可检测出高压连接器的连接状态及高压互锁检测装置的工作状态。微处理器在完成检测后，将检测到的连接状态及高压互锁检测装置的工作状态发送给VCU(Vehicle Control Unit，整车控制器)。本发明实施例通过对方波信号的检测，可识别出互锁环路或互锁装置故障，避免误检测，提高检测的准确性，而且，采用电流信号比采用电压PWM信号具有更强的干扰抑制能力，同时微处理器只检测差分信号，可屏蔽共模干扰，提高抗干扰性。另外，信号发生电路和检测单元使用两个独立的电源，可靠性高。

在一个优选地实施方式中，所述信号调理电路在所述检测电阻无电流时，输出特定电平信号；

所述微处理器根据所述特定电平信号判定所述高压连接器的连接状态为断开状态。

需要说明的是，当任一高压部件从高压***中断开时，高压互锁环路开路，检测电阻上无电流，两端压降为0V。信号调理电路根据其独立的直流电源Vcc输出一个直流电压信号，即特定电平(Vcc/2)到微处理器。当微处理器检测到一个特定电平信号时，判定高压互锁环路处于断开状态，***进入故障状态。

在另一个优选地实施方式中，所述信号调理电路在所述检测电阻中具有方波电流时，根据所述检测电阻两端的交变方波压降，输出方波电压信号；

所述微处理器根据所述方波电压信号判定所述高压连接器的连接状态为导通状态。

需要说明的是，当所有高压部件可靠连接在高压***中时，高压互锁环路导通，信号发生器产生的交变方波电流信号在检测电阻上形成周期性的正负压降，即交变方波压降。信号调理电路对该周期性的正负压降进行放大处理，并结合其直流电源输出方波电压信号到微处理器。当微处理器检测到方波电压信号时，判定高压互锁环路处于导通状态，***连接正常。

在又一个优选地实施方式中，所述信号调理电路在所述高压互锁检测装置故障时输出异常电平信号；所述异常电平信号为除特定电平信号和方波电压信号以外的电平信号；

所述微处理器根据所述异常电平信号判定所述高压互锁检测装置的工作状态为异常状态。

需要说明的是，当高压互锁检测装置发生短路、开路等故障，信号调理电路输出不包括特定电平信号和方波电压信号的其他电平信号，即异常电平信号。微处理器在检测到该异常电平信号即可判定高压互锁检测装置异常。

优选地，如图2所示，所述信号调理电路可以为差分放大电路。其中，所述差分放大电路包括直流电源Vcc、第一电阻R11、第二电阻R21、第三电阻R31、第四电阻R41、第五电阻R32、第六电阻R12、第七电阻R22、第八电阻R42、第九电阻R33、第十电阻R34和运算放大器AMP1；

所述第一电阻R11的一端与所述高压连接器2的一端连接，所述第一电阻R11的另一端分别与所述第二电阻R21、所述第三电阻R31、所述第四电阻R41和所述第五电阻R32的一端连接，所述第二电阻R21的另一端接地，所述第三电阻R31的另一端与所述直流电源Vcc连接，所述第四电阻R41的另一端与所述运算放大器AMP1的正相输入端连接，所述第五电阻R32的另一端接地；

所述第六电阻R12的一端与所述信号发生器U的一端连接，所述第六电阻R12的另一端分别与所述第七电阻R22、所述第八电阻R42、第九电阻R33和第十电阻R34连接，所述第七电阻R22的另一端接地，所述第八电阻R42的另一端与所述运算放大器AMP1的反向输入端连接，所述第九电阻R33、所述第十电阻R34的另一端分别与所述运算放大器AMP1的输出端连接；所述运算放大器AMP1的输出端与所述微处理器1的输入端连接。

需要说明的是，差分放大电路独立的直流电源为Vcc，第一电阻R11和第六电阻R12采用相同阻值的电阻，第二电阻R21和第七电阻R22采用相同阻值的电阻，第三电阻R31、第五电阻R32、第九电阻R33和第十电阻R34采用相同阻值的电阻，第四电阻R41和第八电阻R42采用相同阻值的电阻。

当检测电阻上无电流通过时，差分放大电路输出中间电平Vcc/2的差分信号到微处理器，当微处理器检测到稳定的Vcc/2电压时，即可判定高压互锁环路处于断开状态，***进入故障状态。当检测电阻上形成压降u_R时，差分放大电路输出电压为Uo＝Vcc/2+u_R*R3/(2R1)的方波电压信号，其中，当检测电阻上流过正向电流时，Uo大于Vcc/2，当检测电阻上流过负向电流时，Uo小于Vcc/2。当微处理器检测到方波电压信号时，即可判定高压互锁环路处于导通状态，***连接正常。当微处理器检测差分放大电路输出的除Vcc/2和Uo以外的异常电平信号，如稳定的0V或者Vcc电平时，说明高压互锁检测装置本身存在短路或开路等故障，同样需要上报给VCU进行检修。

进一步地，所述差分放大电路还包括第一电容C1、第二电容C21、第三电容C22、第四电容C24和第五电容C25；

所述第一电容C1的一端连接所述第一电阻R11和所述第二电阻R21的连接点，所述第一电容C1的另一端连接所述第六电阻R12和所述第七电阻R22的连接点；所述第二电容C21的一端与所述直流电源+5V连接，所述第二电容C21的另一端与所述运算放大器AMP1的正相输入端连接；所述第三电容C22的一端与所述运算放大器AMP1的正相输入端连接，所述第三电容C22的另一端接地；所述第四电容的一端与所述运算放大器AMP1的反相输入端连接，所述第四电容C24的另一端与所述运算放大器AMP1的输出端连接；所述第五电容C25与所述第四电容C24并联。

需要说明的是，第二电容C21、第三电容C22、第四电容C24和第五电容C25采用相同的电容。检测单元中可加入第一电容C1、第二电容C21、第三电容C22、第四电容C24和第五电容C25等无源滤波元件，以滤除高频及干扰。在实际应用中，差分放大电路可根据滤波需要适当增减滤波元件。

本发明实施例提供的高压互锁检测装置，能够在由高压连接器、信号发生器和检测单元所构成的回路中产生方波电流信号，获取检测电阻两端的压降，并根据该压降输出相应的电平信号，以便根据该电平信号检测高压连接器的连接状态，判断高压互锁环路的通断及高压互锁检测装置本身是否异常，采用方波电流信号，增强干扰抑制能力，且提高检测的精准度；信号发生器和检测单元采用两个独立的电源供电，可避免相互影响，提高检测的可靠性。

相应的，本发明还提供一种高压互锁检测方法，能够应用于上述实施例中的高压互锁检测装置中。

参见图3，是本发明提供的高压互锁检测方法的一个实施例的流程示意图，包括：

S1、在由高压连接器、信号发生器和检测单元所连接成的回路中产生方波电流检测信号；所述检测单元包括串接在所述回路中的检测电阻和输入端分别连接到检测电阻两端的信号调理电路；

S2、获取所述检测电阻两端的压降，并根据所述压降输出电平信号；

S3、根据所述电平信号判断所述高压连接器的连接状态及所述高压互锁检测装置的工作状态。

在一个优选地实施方式中，在所述检测电阻无电流时，所述步骤S2输出特定电平信号；

所述步骤S3具体包括：

根据所述特定电平信号判定所述高压连接器的连接状态为断开状态。

在另一个优选地实施方式中，在所述检测电阻中具有方波电流时，所述步骤S2具体包括：

根据所述检测电阻两端的交变方波压降，输出方波电压信号；

所述步骤S3具体包括：

根据所述方波电压信号判定所述高压连接器的连接状态为导通状态。

在又一个优选地实施方式中，在所述高压互锁检测装置故障时，所述步骤S2输出的电平信号为异常电平信号；所述异常电平信号为除特定电平信号和方波电压信号以外的电平信号；

所述步骤S3具体包括：

根据所述异常电平信号判定所述互锁检测装置的工作状态为异常状态。

本发明实施例提供的高压互锁检测方法，能够在由高压连接器、信号发生器和检测单元所构成的回路中产生方波电流信号，获取检测电阻两端的压降，并根据该压降输出相应的电平信号，以便根据该电平信号检测高压连接器的连接状态，判断高压互锁环路的通断及高压互锁检测装置本身是否异常，采用方波电流信号，增强干扰抑制能力，且提高检测的精准度；信号发生器和检测单元采用两个独立的电源供电，可避免相互影响，提高检测的可靠性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高压互锁检测装置，其特征在于，包括微处理器，以及连接成回路的高压连接器、信号发生器和检测单元；所述检测单元包括串接在所述回路中的检测电阻和输入端分别连接到所述检测电阻两端的信号调理电路；

所述信号发生器用于在所述回路中产生方波电流信号；

所述信号调理电路用于获取所述检测电阻两端的压降，并根据所述压降输出电平信号；

所述微处理器用于根据所述电平信号判断所述高压连接器的连接状态及所述高压互锁检测装置的工作状态。

2.如权利要求1所述的高压互锁检测装置，其特征在于，所述信号调理电路在所述检测电阻无电流时，输出特定电平信号；

所述微处理器根据所述特定电平信号判定所述高压连接器的连接状态为断开状态。

3.如权利要求1所述的高压互锁检测装置，其特征在于，所述信号调理电路在所述检测电阻中具有方波电流时，根据所述检测电阻两端的交变方波压降，输出方波电压信号；

所述微处理器根据所述方波电压信号判定所述高压连接器的连接状态为导通状态。

4.如权利要求1所述的高压互锁检测装置，其特征在于，所述信号调理电路在所述高压互锁检测装置故障时输出异常电平信号；所述异常电平信号为除特定电平信号和方波电压信号以外的电平信号；

所述微处理器根据所述异常电平信号判定所述高压互锁检测装置的工作状态为异常状态。

5.如权利要求1至4任一项所述的高压互锁检测装置，其特征在于，所述信号调理电路为差分放大电路；所述差分放大电路包括直流电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻和运算放大器；

所述第一电阻的一端与所述高压连接器的一端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻和所述第五电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端与所述直流电源连接，所述第四电阻的另一端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述第五电阻的另一端接地；

所述第六电阻的一端与所述信号发生器的一端连接，所述第六电阻的另一端分别与所述第七电阻、所述第八电阻、第九电阻和第十电阻连接，所述第七电阻的另一端接地，所述第八电阻的另一端与所述运算放大器的反向输入端连接，所述第九电阻、所述第十电阻的另一端分别与所述运算放大器的输出端连接；所述运算放大器的输出端与所述微处理器的输入端连接。

6.如权利要求5所述的高压互锁检测装置，其特征在于，所述差分放大电路还包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容；

所述第一电容的一端连接所述第一电阻和所述第二电阻的连接点，所述第一电容的另一端连接所述第六电阻和所述第七电阻的连接点；所述第二电容的一端与所述直流电源连接，所述第二电容的另一端与所述运算放大器的正相输入端连接；所述第三电容的一端与所述运算放大器的正相输入端连接，所述第三电容的另一端接地；所述第四电容的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第四电容的另一端与所述运算放大器的输出端连接；所述第五电容与所述第四电容并联。

7.一种高压互锁检测方法，其特征在于，包括：

S1、在由高压连接器、信号发生器和检测单元所连接成的回路中产生方波电流信号；所述检测单元包括串接在所述回路中的检测电阻和输入端分别连接到所述检测电阻两端的信号调理电路；

S2、获取所述检测电阻两端的压降，并根据所述压降输出电平信号；

S3、根据所述电平信号判断所述高压连接器的连接状态及所述高压互锁检测装置的工作状态。

8.如权利要求7所述的高压互锁检测方法，其特征在于，在所述检测电阻无电流时，所述步骤S2输出特定电平信号；

所述步骤S3具体包括：

根据所述特定电平信号判定所述高压连接器的连接状态为断开状态。

9.如权利要求7所述的高压互锁检测方法，其特征在于，在所述检测电阻中具有方波电流时，所述步骤S2具体包括：

根据所述检测电阻两端的交变方波压降，输出方波电压信号；

所述步骤S3具体包括：

根据所述方波电压信号判定所述高压连接器的连接状态为导通状态。

10.如权利要求7所述的高压互锁检测方法，其特征在于，在所述高压互锁检测装置故障时，所述步骤S2输出的电平信号为异常电平信号；所述异常电平信号为除特定电平信号和方波电压信号以外的电平信号；

所述步骤S3具体包括：

根据所述异常电平信号判定所述互锁检测装置的工作状态为异常状态。