CN109342941A - 继电器检测装置、及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了继电器检测装置、及其检测方法，其中继电器检测装置，包括连接电池组和双向变换器的正、负极母线，所述正、负极母线上分别串接有正母线继电器和负母线继电器；设置在所述正负极母线之间的电容和一控制器，所述正、负极母线之间电池组一侧设有前端电压测量装置，双向变换器一侧设有后端电压测量装置，所述正母线继电器两端并联有一支路，所述支路上串联有一充电继电器和一电阻；控制器根据前端和后端电压判断正、负母线继电器是否失效；如有短路或者断路立即告警，可以提前预判继电器的状态，防止因为失效导致电池损坏或者影响电池寿命；具有检测可靠，自动化程度高，成本较低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理***，尤其涉及一种继电器检测装置、及其检测方法。
背景技术
在电池管理***中，高压继电器作为连接电池组跟双向DC/DC变换器的重要纽带，起到充电缓冲和故障时切除电池组的重要作用，其作用能否正常发挥，得益于高压继电器能否正常工作，而高压继电器是有设计开合次数和使用寿命的，高压继电器工作正常与否直接影响到整个电池***，因此电池管理***高压继电器失效检测显得尤为重要。现有检测方法主要采用带辅助触点的高压继电器来确认状态，其成本高，且不能有效的判断高压继电器真实状态。
因此，如何设计一种可以自动的、可靠的检测电池管理***继电器的检测装置、及其检测方法，是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有检测方法成本高、且不能有效的判断高压继电器真实状态的问题，本发明提出一种可以自动的、可靠的检测电池管理***继电器的检测装置、及其检测方法。
本发明采用的技术方案是设计一种继电器检测装置，包括：连接电池组和双向变换器的正、负极母线，所述正、负极母线上分别串接有正母线继电器和负母线继电器；设置在所述正负极母线之间的电容和一控制器，所述正、负极母线之间电池组一侧设有前端电压测量装置，双向变换器一侧设有后端电压测量装置，所述正母线继电器两端并联有一支路，所述支路上串联有一充电继电器和一电阻。
所述双向变换器采用双向直流变换器。
本发明还设计一种上述的继电器检测装置的检测方法，其分别控制正母线继电器、负母线继电器和充电继电器的通断，使电池组、各继电器和电容构成多个充电回路和放电回路，通过检测充放电后的前端电压和后端电压，判断继电器是否失效。
所述的检测方法，包括以下步骤：步骤10.闭合充电继电器和负母线继电器，判断负母线继电器是否断路失效；步骤20.断开负母线继电器，判断负母线继电器是否短路失效；步骤30.先断开充电继电器，然后闭合负母线继电器和闭合充电继电器，再断开充电继电器，判断正母线继电器是否短路失效；步骤40.先闭合充电继电器，然后闭合正母线继电器和断开充电继电器，判断正母线继电器是否断路失效。
所述步骤10包括：步骤11.闭合充电继电器和负母线继电器，延时一个时间段T1；步骤12.判断后端电压是否大于前端电压A倍，如不大于，则发出负母线继电器断路失效的故障告警，如大于，则转步骤20。
所述步骤20包括：步骤21.断开负母线继电器，延时一个时间段T2；步骤22.判断前端电压是否大于后端电压加上B值，如不大于，则发出负母线继电器短路失效的故障告警，如大于，则转步骤30。
所述步骤30包括：步骤31.断开充电继电器，延时一个时间段T3；步骤32.闭合负母线继电器，闭合充电继电器，延时一个时间段T4；步骤33.断开充电继电器，延时一个时间段T5；步骤34.判断前端电压是否大于后端电压加上一个C值，如不大于，则发出正母线继电器短路失效的故障告警，如大于，则转步骤40。
所述步骤40包括：步骤41.闭合充电继电器，延时一个时间段T6；步骤42.闭合正母线继电器，断开充电继电器，延时一个时间段T7；步骤43. 判断后端电压是否大于前端电压E倍，如不大于，则发出正母线继电器断路失效的故障告警，如大于，则检测完成。
在进行所述步骤10之前，先判断前端电压是否大于预设值，如不大于，则发出电池组输入异常故障告警，如大于，则转步骤10。
所述T1为4秒钟，所述A倍为0.78倍。所述T2为2秒钟，所述B值为20伏。所述T3为12秒钟，所述T4为1秒钟，所述T5为2秒钟，所述C值为20伏。所述T6为4秒钟，所述T7为2秒钟，所述E倍为0.95倍。
所述预设值为250伏。
与现有技术相比，本发明在电池管理***启动前，通过预设逻辑确认高压继电器的状态，如有短路或者断路失效立即告警；通过失效告警逻辑，提前预判高压继电器的状态，防止因为失效导致电池损坏或者影响电池寿命；具有检测可靠，自动化程度高，成本较低的优点。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是较佳实施例检测装置硬件原理框图；
图2是判断负母线继电器断路失效时的继电器状态图；
图3是判断负母线继电器短路失效时的继电器状态图；
图4是判断正母线继电器短路失效时的继电器状态图；
图5是判断正母线继电器断路失效时的继电器状态图；
图6是较佳实施例检测方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明旨在设计一种电池管理***高压继电器失效检测方法，在正常工作之前先进行继电器检测程序。其核心在于先采集高压继电器前后的电压，并结合特定的开合逻辑来判断高压继电器是否有失效情况，如有失效情况告警处理，如继电器正常，则电池管理***正常工作。
本发明公开了一种继电器检测装置，参看图1示出的硬件原理框图，其包括连接电池组和双向变换器的正、负极母线，所述正、负极母线上分别串接有正母线继电器RLY_P和负母线继电器RLY_N；设置在所述正负极母线之间的电容C和一控制器，所述正、负极母线之间电池组一侧设有前端电压测量装置，双向变换器一侧设有后端电压测量装置，所述正母线继电器两端并联有一支路，所述支路上串联有一充电继电器RLY_C和一电阻R。所述控制器分别控制正、负母线继电器线圈和充电继电器线圈通电和断电，根据前、后端电压测量装置反馈的前端电压和后端电压判断正、负母线继电器是否失效。在较佳实施例中所述正、负母线继电器触点和充电继电器触点皆采用常开触点。所述双向变换器采用双向直流变换器。
参看图1，双向变换器连接外部电路，可以将外部电能变换成直流，然后通过直流母线存储到电池组中，也可以逆向操作，将电池组中的电能变换成直流送到外部，实现充电和放电操作。正极母线和负极母线连接的电容C，有储能和滤波的作用。正母线继电器控制电池组正输出开合，负母线继电器控制电池组负母线输出开合，充电继电器控制电阻的投切，电阻限制检测时的充电电流，控制器通过采样获取继电器前后端的电压，并通过逻辑判断继电器的状态。
本发明公开了上述继电器检测装置的检测方法，其分别控制正母线继电器、负母线继电器和充电继电器的通断，使电池组、各继电器和电容构成多个充电回路和放电回路，通过检测充放电后的前端电压和后端电压，判断继电器是否失效。
在较佳实施例中，所述的检测方法，包括以下步骤：步骤10.闭合充电继电器和负母线继电器，判断负母线继电器是否断路失效；步骤20.断开负母线继电器，判断负母线继电器是否短路失效；步骤30.先断开充电继电器，然后闭合负母线继电器和闭合充电继电器，再断开充电继电器，判断正母线继电器是否短路失效；步骤40.先闭合充电继电器，然后闭合正母线继电器和断开充电继电器，判断正母线继电器是否断路失效。
参看图6示出的较佳实施例的流程框图，所述步骤10包括：步骤11.闭合充电继电器和负母线继电器，延时一个时间段T1；步骤12.判断后端电压是否大于前端电压A倍，如不大于，则发出负母线继电器断路失效的故障告警，如大于，则转步骤20。
所述步骤20包括：步骤21.断开负母线继电器，延时一个时间段T2；步骤22.判断前端电压是否大于后端电压加上B值，如不大于，则发出负母线继电器短路失效的故障告警，如大于，则转步骤30。
所述步骤30包括：步骤31.断开充电继电器，延时一个时间段T3；步骤32.闭合负母线继电器，闭合充电继电器，延时一个时间段T4；步骤33.断开充电继电器，延时一个时间段T5；步骤34.判断前端电压是否小于后端电压加上一个C值，如不小于，则发出正母线继电器短路失效的故障告警，如小于，则转步骤40。
所述步骤40包括：步骤41.闭合充电继电器，延时一个时间段T6；步骤42.闭合正母线继电器，断开充电继电器，延时一个时间段T7；步骤43. 判断后端电压是否大于前端电压E倍，如不大于，则发出正母线继电器断路失效的故障告警，如大于，则检测完成。
在进行所述步骤10之前，先判断前端电压是否大于预设值（步骤0），如不大于，则发出电池组输入异常故障告警，如大于，则转步骤10。
在较佳实施例中，所述T1为4秒钟，所述A倍为0.78倍。所述T2为2秒钟，所述B值为20伏。所述T3为12秒钟，所述T4为1秒钟，所述T5为2秒钟，所述C值为20伏。所述T6为4秒钟，所述T7为2秒钟，所述E倍为0.95倍。
在较佳实施例中，所述预设值为250伏。
以下结合继电器状态图，详述较佳实施例的检测原理：在检查开始之前，各继电器状态如图1所示，电容C内未存储电荷法值，直流母线上的电压忽略不计。
检查开始执行S0, 先判断前端电压是否大于250V，如不大于，则发出电池组输入异常故障告警，如大于，则执行S11，闭合充电继电器和负母线继电器的触点，延时4秒钟然后跳转到下一步进行判断。此时继电器状态如图2所示，执行S12，判断后端电压是否大于前端电压的0.78倍，如果不大于则发出负母线继电器断路失效的故障告警，如果大于则跳转到下一步。检测原理是：如果负母线继电器正常，电池组在负母线继电器和充电继电器闭合后建立正常的放电通路，然后电池的电能给输出电容C充电，使输出电容建立电压，并根据充电曲线，延时4S后电压能达到0.78倍的VLINK，如电压建立异常，则无法形成通路，电容无法进行充电，无法检测到有效电压。
然后执行S21，断开负母线继电器的触点，延时2秒钟然后跳转到下一步进行判断。此时继电器状态如图3所示，执行S22：判断前端电压是否大于后端电压加上20伏，如果不大于则发出负母线继电器短路失效的故障告警，如果大于则跳转到下一步。检测原理是：断开负母线继电器触点后，如果无短路失效，输出电容C失去持续供能转为耗电，通过放电曲线，在2S延时后至少能输出电容跌落20V；如果负母线继电器触点短路失效，则输出电容C持续供能，电压保持不变，不会有跌落现象，根据此特征判断是否存在异常。
然后执行S31，断开充电继电器，延时12秒钟然后跳转到下一步，S32，闭合负母线继电器，闭合充电继电器，延时1秒钟然后跳转到下一步；S33断开充电继电器，延时一个时间段然后跳转到下一步进行判断。此时继电器状态如图4所示，执行S34，判断前端电压是否大于后端电压加上20伏，如果不大于则发出正母线继电器短路失效的故障告警，如果大于则跳转到下一步。检测原理是：闭合负母线继电器，闭合充电继电器后，建立正常的充电通路，此时电容C会充电并建立电压，此时断开充电继电器，如果正母线继电器未短路失效，则断开充电继电器后电容C失去稳定的供能，因耗电而产生电压跌落；如果短路失效，则电容C因持续充电而保持电压稳定，不会产生电压跌落。
然后执行S41，闭合充电继电器，延时一个时间段然后跳转到下一步；S42，闭合正母线继电器，断开充电继电器，延时一个时间段然后跳转到下一步进行判断。此时继电器状态如图5所示，执行S43，判断后端电压是否大于前端电压的0.95倍，如果不大于则发出正母线继电器断路失效的故障告警，如果大于则检测完成。电池管理***可进入正常工作。检测原理是：闭合正母线继电器后，如果无断路失效，电容C会因为电池组充电而电压升高；如果断路失效，电容C无法充电，可以通过电容有无充电电压来判断正母线继电器是否存在断路失效。
需要指出，在较佳实施例中，所述充电继电器RLY_C和电阻R构成的支路是并联在正母线继电器RLY_P两端。作为一种变换，所述支路也可以并联到负母线继电器RLY_N两端。检测时，控制器只需将控制正母线继电器RLY_P和控制负母线继电器RLY_N的指令对调即可。比如，原来是控制正母线继电器闭合的指令改成控制负母线继电器闭合，原来是控制负母线继电器闭合的指令改成控制正母线继电器闭合。
以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。
Claims (14)
1.一种继电器检测装置，包括：连接电池组和双向变换器的正、负极母线，所述正、负极母线上分别串接有正母线继电器和负母线继电器；设置在所述正负极母线之间的电容和一控制器，其特征在于，所述正、负极母线之间电池组一侧设有前端电压测量装置，双向变换器一侧设有后端电压测量装置，所述正母线继电器两端并联有一支路，所述支路上串联有一充电继电器和一电阻。
2.如权利要求1所述的继电器检测装置，其特征在于，所述双向变换器采用双向直流变换器。
3.一种权利要求1或2所述的继电器检测装置的检测方法，其特征在于，分别控制正母线继电器、负母线继电器和充电继电器的通断，使电池组、各继电器和电容构成多个充电回路和放电回路，通过检测充放电后的前端电压和后端电压，判断继电器是否失效。
4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤10.闭合充电继电器和负母线继电器，判断负母线继电器是否断路失效；
步骤20.断开负母线继电器，判断负母线继电器是否短路失效；
步骤30.先断开充电继电器，然后闭合负母线继电器和闭合充电继电器，再断开充电继电器，判断正母线继电器是否短路失效；
步骤40.先闭合充电继电器，然后闭合正母线继电器和断开充电继电器，判断正母线继电器是否断路失效。
5.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述步骤10包括：
步骤11.闭合充电继电器和负母线继电器，延时一个时间段T1；
步骤12.判断后端电压是否大于前端电压A倍，如不大于，则发出负母线继电器断路失效的故障告警，如大于，则转步骤20。
6.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述步骤20包括：
步骤21.断开负母线继电器，延时一个时间段T2；
步骤22.判断前端电压是否大于后端电压加上B值，如不大于，则发出负母线继电器短路失效的故障告警，如大于，则转步骤30。
7.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述步骤30包括：
步骤31.断开充电继电器，延时一个时间段T3；
步骤32.闭合负母线继电器，闭合充电继电器，延时一个时间段T4；
步骤33.断开充电继电器，延时一个时间段T5；
步骤34.判断前端电压是否大于后端电压加上一个C值，如不大于，则发出正母线继电器短路失效的故障告警，如大于，则转步骤40。
8.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述步骤40包括：
步骤41.闭合充电继电器，延时一个时间段T6；
步骤42.闭合正母线继电器，断开充电继电器，延时一个时间段T7；
步骤43.判断后端电压是否大于前端电压E倍，如不大于，则发出正母线继电器断路失效的故障告警，如大于，则检测完成。
9.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，在进行所述步骤10之前，先判断前端电压是否大于预设值，如不大于，则发出电池组输入异常故障告警，如大于，则转步骤10。
10.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述T1为4秒钟，所述A倍为0.78倍。
11.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述T2为2秒钟，所述B值为20伏。
12.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述T3为12秒钟，所述T4为1秒钟，所述T5为2秒钟，所述C值为20伏。
13.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述T6为4秒钟，所述T7为2秒钟，所述E倍为0.95倍。
14.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述预设值为250伏。
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