CN110789347B - 负载通断控制***及其控制方法、电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种负载通断控制***及其控制方法、电动汽车，其中，负载通断控制***包括高压电池组、接触器电路、第一电压采集电路、第二电压采集电路和控制电路，第一电压采集电路和第二电压采集电路分别采集接触器电路的输入端对地电压和高压电池组两端的电压，当接触器电路的输入端对地电压相对于高压电池组两端的电压的电压变化量超过第一预设电压阈值时，确定接触器电路成功执行开关切换动作；当接触器电路的输入端对地电压相对于高压电池组两端的电压变化量在第一预设电压阈值内时，确定接触器电路未成功执行开关切换动作，从而提高检测接触器开关状态的准确性和可靠性。

Description

负载通断控制***及其控制方法、电动汽车

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种负载通断控制***及其控制方法、电动汽车。

背景技术

随着国家对新能源汽车的大力支持，电动汽车的发展越来越迅速。电动汽车的主要动力来源是电力，整个高压回路工作电压达到几百伏，高压接触器是否正确吸合和断开将会影响电动汽车以及驾驶员的的安全。

现有电动汽车接触器状态检测方案有：

(1)、接触器内部自带机械小开关，在主触点吸合时，辅助绝缘件挤压小开关使其导通，通过外部电路检测小开关断开与吸合状态，判断接触器主触点的通断状态。

(2)、接触器主触点两端分别检测母线电压，当接触器两端母线电压压差较大时判断接触器断开状态，当接触器两端母线电压压差基本为零时或者接触器后端电压上升率很小时，判断接触器完成吸合。

(3)、给直流接触器的主触点注入低压检测信号，通过外部信号检测模块，识别接触器的通断状态。

现有技术方案存在的缺点：

(1)、接触器内置辅助开关的检测方法：电路复杂、功耗较大，所用器件成本高，长时间使用可靠性低。

(2)、接触器后端电压采样的检测方法：高压上电正负母线接触器吸合过程中出现未吸合故障时，无法准确检测出是正母线接触器未吸合，还是负母线接触器未吸合。

(3)、外部注入信号与高压信号在同一路，对安规距离和电气隔离要求较高，隔离电路成本高，主触点接触阻抗对判断结果的可靠性影响较大，整体可靠性偏低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种负载通断控制***，旨在提高检测接触器开关状态的准确性和可靠性。

为实现上述目的，本发明提出的负载通断控制***包括用于通过直流母线给负载供电的高压电池组、设置在所述直流母线上且用于在接收到开关控制信号时执行开关切换动作的接触器电路、用于采集接触器电路的输入端对地电压的第一电压采集电路、用于采集高压电池组两端的电压的第二电压采集电路，以及控制电路，所述控制电路用于在接收到接触器控制指令时控制接触器电路动作，并获取接触器电路的输入端对地电压和高压电池组两端的电压；

当所述接触器电路的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量超过第一预设电压阈值时，确定所述接触器电路成功执行开关切换动作；

当所述接触器电路的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量在第一预设电压阈值内时，确定所述接触器电路未成功执行开关切换动作。

优选地，所述直流母线包括连接所述高压电池组的正极和负载正电源端的正极电源线，和连接所述高压电池组负极和负载负电源端的负极电源线，所述接触器电路包括设于所述正极电源线的正极接触器，所述接触器电路的输入端为所述正极接触器的输入端。

优选地，所述接触器电路还包括设于所述负极电源线的负极接触器，所述负极接触器接收到所述接触器控制指令时先合先断；

所述控制电路，还用于在接收到接触器控制指令后，控制所述负极接触器和所述正极接触器依次执行开关切换动作，并根据所述接触器电路的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量是否超过第一预设电压阈值判断所述负极接触器是否执行开关切换动作。

优选地，所述接触器电路还包括预充接触器和第三电压采集电路，所述接触器控制指令包括接触器上电指令和接触器下电指令，所述预充接触器与所述正极接触器并联设置；

所述第三电压采集电路，用于采集所述负载的电源端的电压；

所述控制电路，用于在接收到所述接触器上电指令时，控制负极接触器吸合，以及控制所述预充接触器和所述正极接触器交错吸合，且在所述正极接触器的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量超过第二预设电压阈值时，确定所述预充接触器成功执行开关切换动作，以及在所述高压电池组两端的电压与所述负载控制装置的电源端的电压的压差小于预设电压时，确定所述预充接触器执行关断动作以及确定所述正极接触器执行吸合动作；

以及在接收到所述接触器下电指令时，控制负极接触器和所述正极接触器依次断开，并根据所述接触器电路的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量是否超过第一预设电压阈值判断所述负极接触器和所述正极接触器是否依次执行开关切换动作。

优选地，所述第一电压采集电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容和第一比较器；

所述第一电阻的第一端与所述电池组的正极连接，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端、所述第一电容的第一端及所述第一比较器的正相输入端互连，所述第二电阻的第二端和所述第一电容的第二端均接地，所述第三电阻的第一端接地，所述第三电阻的第二端、所述第一比较器的反相输入端、所述第四电阻的第一端及所述第二电容的第一端互连，所述第一比较器的输出端、所述第四电阻的第二端及所述第二电容的第二端互连且连接节点为所述第一电压采集电路的信号端。

优选地，所述第二电压采集电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三电容、第四电容和第二比较器；

所述第五电阻的第一端与所述电池组的正极连接，所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第一端、所述第三电容的第一端及所述第二比较器的正相输入端互连，所述第六电阻的第二端和所述第三电容的第二端均接地，所述第七电阻的第一端与所述电池组的负极连接，所述第七电阻的第二端、所述第二比较器的反相输入端、所述第八电阻的第一端及所述第四电容的第一端互连，所述第二比较器的输出端、所述第八电阻的第二端及所述第四电容的第二端互连且连接节点为所述第二电压采集电路的信号端。

优选地，所述控制电路包括第一电压比较电路、第二电压比较电路、DSP处理器和控制器；

所述第一电压比较电路的第一信号输入端与所述第一电压采集电路的信号输出端连接，所述第一电压比较电路的第二信号输入端与第二电压采集电路的信号输出端连接，所述第二电压比较电路的第一信号输入端与所述第二电压采集电路的信号输出端连接，所述第二电压比较电路的第二信号输入端与第一电压采集电路的信号输出端连接，所述第一电压采集电路的信号输出端、所述第二电压采集电路的信号输出端、所述第三电压采集电路的信号输出端、所述第一电压比较电路的信号输出端和所述第二电压比较电路的信号输出端还分别与所述DSP处理器的信号输入端连接，所述DSP处理器的信号输出端与所述控制器的信号端连接，所述控制器的控制端还分别与各接触器的受控端连接；

所述第一电压比较电路，用于将所述接触器电路的输入端对地电压和高压电池组两端的电压进行比较，并输出第一电平信号至所述DSP处理器；

所述第二电压比较电路，用于将所述高压电池组两端的电压和接触器电路的输入端对地电压进行比较，并输出第二电平信号至所述DSP处理器；

所述DSP处理器，用于根据所述第一电平信号、所述第二电平信号以及各电压采集电路采集的电压信号确定各接触器是否执行相应的开关切换动作，并反馈至所述控制器；

所述控制器，用于根据接触器控制指令对应控制各接触器的执行开关切换动作，并根据所述DSP处理器反馈的各接触器的开关切换动作对负载通断控制***的接触器电路进行上电控制和下电控制。

优选地，所述第一电压比较电路包括第三比较器，所述第三比较器的正相输入端与所述第一电压采集电路的信号输出端连接，所述第三比较器的反相输入端与所述第二电压采集电路的信号输出端连接，所述第三比较器的输出端与所述DSP处理器的信号输入端连接；

所述第二电压比较电路包括第四比较器，所述第四比较器的正相输入端与所述第二电压采集电路的信号输出端连接，所述第四比较器的反相输入端与所述第一电压比较电路的信号输出端连接，所述第四比较器的输出端与所述DSP处理器的信号输入端连接。

本发明还提出一种负载通断控制***的控制方法，用于如上所述的负载通断控制***，所述负载通断控制***的控制方法包括：

在接收到接触器控制指令时控制接触器电路动作，并获取接触器电路的输入端对地电压和高压电池组两端的电压；

当所述接触器电路的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量超过第一预设电压阈值时，确定所述接触器电路成功执行开关切换动作；

当所述接触器电路的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量在第一预设电压阈值内时，确定所述接触器电路未成功执行开关切换动作。

本发明还提出一种电动汽车，该电动汽车包括如上所述的负载通断控制***，所述负载通断控制***使用了如上所述的负载通断控制***的控制方法。

本发明技术方案在接收到接触器控制指令时，控制接触器电路执行开关切换动作，并获取接触器电路的输入端对地电压以及高压电池组两端的电压，并根据接触器电路的输入端对地电压与高压电池组两端的电压的电压差值的变化量确定接触器电路是否发生执行开关切换动作，从而判断出接触器电路的状态是良好还是异常，即将接触器电路的输入端对地电压与高压电池组两端的电压进行比较，并判断接触器电路的输入端对地电压与高压电池组两端的电压的电压差值的变化量是否在预设电压阈值内，当在预设电压阈值内时，则表明接触器电路未按照控制信号正确切换工作状态，出现粘连或者故障问题，当在预设电压阈值外时，则表明接触器电路按照控制信号正确切换工作状态，接触器电路处于正常工作状态，本方案中仅需通过两路采集电路分别采集接触器电路的输入端对地电压以及高压电池组两端的电压，结构简单，且将高压电池组作为参考量，接触器电路的输入端对地电压与高压电池两端的电压在电池满电量和低电量时均保持动态变化，保持相对电压平衡，预设电压阈值无需跟随设置，降低了控制难度，从而提高检测接触器开关状态的准确性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明负载通断控制***一实施例的模块示意图；

图2为本发明负载通断控制***中第一电压采集电路一实施例的电路结构示意图；

图3为本发明负载通断控制***中第二电压采集电路一实施例的电路结构示意图；

图4为本发明负载通断控制***中控制电路一实施例的电路结构示意图；

图5为本发明负载通断控制***的控制方法一实施例的流程意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为：包括三个并列的方案，以“A/B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案，另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种负载通断控制***。

如图1所示，图1为本发明负载通断控制***一实施例的模块示意图，其中，负载通断控制***包括：

高压电池组BAT，用于通过直流母线给负载供电；

接触器电路10，设置在直流母线上，用于在接收到开关控制信号时执行开关切换动作；

第一电压采集电路20，用于采集接触器电路10的输入端对地电压；

第二电压采集电路30，用于采集高压电池组BAT两端的电压；以及

控制电路50，控制电路50用于在接收到接触器控制指令时控制接触器电路10动作，并获取接触器电路10的输入端对地电压和高压电池组BAT两端的电压；

当接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量超过第一预设电压阈值时，确定接触器电路10成功执行开关切换动作；

当接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量在第一预设电压阈值内时，确定接触器电路10未成功执行开关切换动作。

本实施例中，负载通断控制***可为由高压电池组BAT供电的负载***，例如电动汽车的电池供电***、配电***中的UPS供电模块等，其中，高压电池组BAT通过接触器电路10与负载连接，并根据接触器电路10的开关状态对应输出直流电源至负载，负载可为电动汽车内的电机、风扇、压缩机等，高压电池组BAT包括多个串并联设置的单体电池。

接触器电路10用于根据控制信号对应导通或者断开以提供直流电源至负载，接触器电路10中可包括正极接触器K1、负极接触器K2以及预充接触器K3中的一个或者多个。

第一电压采集电路20用于采集接触器电路10的输入端对地电压，当接触器电路10的开关状态切换时，负载接入或者断开，导致直流母线对地的电压值发生变化，进而导致第一电压采集电路20采集的电压值发生变化，根据第一电压采集电路20的电压值的变化即可判断接触器电路10中的接触器是否执行开关切换动作，可以理解的是，接触器电路10的输入端与高压电池组BAT的输出端连接，即第一电压采集电路20用于采集高压电池组BAT的输出端对地电压，为了减少因高压电池组BAT在充放电后导致高压电池组BAT的输出端的电压变化，进而导致接触器电路10的输入端对地电压在开关前后的电压变化量在不同时间点不同，导致第一预设电压阈值需要跟随设置，此时还通过设置第二电压采集电路30对高压电池组BAT的电压进行采集，并将接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT的电压值进行比较后判断接触器电路10开关切换前后的电压变化量，即接触器电路10在第一开关状态时，将接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT的电压进行计算比较，在接触器电路10在接收到接触器控制指令需要切换开关状态时，再获取接触器电路10的输入端对地电压相对于高压电池组BAT的电压，根据前后的电压变化量与第一预设电压阈值的大小即可确定接触器是否正确执行开关切换动作，当电压变化量在预设电压阈值内时，则表明接触器电路10未按照控制信号正确切换工作状态，出现粘连或者故障问题，当在预设电压阈值外时，则表明接触器电路10按照控制信号正确切换工作状态，接触器电路10处于正常工作状态。

其中，第一电压采集电路20和第二电压采集电路30可通过电阻分压或者互感器的方式获取对应的电压值，具体根据实际需求进行选择。

本方案中仅需通过两路采集电路分别采集接触器电路10的输入端对地电压以及高压电池组BAT两端的电压，结构简单，且将高压电池组BAT作为参考量，接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压在电池满电量和低电量时均保持动态变化，保持相对电压平衡，预设电压阈值无需跟随设置，降低了控制难度，从而提高检测接触器开关状态的准确性和可靠性。

在一实施例中，直流母线包括连接高压电池组BAT的正极和负载正电源端的正极电源线，和连接高压电池组BAT负极和负载负电源端的负极电源线，接触器电路10包括设于正极电源线的正极接触器K1，接触器电路10的输入端为正极接触器K1的输入端。

本实施例中，第一电压采集电路20和第二电压采集电路30与高压电池组BAT的正极连接，并分别采集正极接触器K1的输入端对地的电压，以及高压电池组BAT的电压，控制电路50在接收到接触器控制指令时，控制正极接触器K1吸合或者断开，并同时获取正极接触器K1的输入端对地的电压以及高压电池组BAT的电压，当正极接触器K1的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量超过第一预设电压阈值时，确定正极接触器K1电路10成功执行开关切换动作，如果电压变化量在第一预设电压阈值时，则表明正极接触器K1未正确吸合或者断开，出现故障或者粘连的问题。

进一步地，接触器电路10还包括设于负极电源线的负极接触器K2，负极接触器K2接收到接触器控制指令时先合先断；

控制电路50，还用于在接收到接触器控制指令后，控制负极接触器K2和正极接触器K1依次执行开关切换动作，并根据接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量是否超过第一预设电压阈值判断负极接触器K2是否执行开关切换动作。

本实施例中，控制电路50的控制下，负极接触器K2和正极接触器K1依次断开或者依次吸合，同时，在控制负极接触器K2开关状态切换前后，第一电压采集电路20采集的电压也发生变化，即在控制负极接触器K2由断开状态切换至吸合状态时，其电压值变大，在控制正极接触器K1由断开状态切换至吸合状态时，其电压值变小，第一电压采集电路20采集的电压恢复至初始电压，反之，当控制负极接触器K2由吸合状态切换至断开状态时，其电压值变小，在控制正极接触器K1由吸合状态切换至断开状态时，其电压值变大，第一电压采集电路20采集的电压恢复至初始电压，根据第一电压采集电路20采集的正极接触器K1对地电压与高压电池组BAT的电压的电压变化量即可判断出负极接触器K2和正极接触器K1是否依次执行开关切换动作。

例如，当负极接触器K2第一初始状态为断开状态时，第一电压采集电路20采集的电压为10V，第二电压采集电路30采集的电压为8V，此时相对电压为2V，然后负极接触器K2在控制电路50的控制下执行开关切换动作，假设第一预设电压阈值为0～4V，在检测到第一电压采集电路20的电压为12V时，此时相对电压为4V，则电压变化量为2V，在第一预设电压阈值内，则表明负极接触器K2未成功执行开关切换动作，而当检测到第一电压采集电路20的电压为15V时，此时相对电压为7V，则电压变化量为5V，在第一预设电压阈值外，则表明负极接触器K2成功执行开关切换动作。

同时，当高压电池组BAT的电压因充放电变化时，第一电压采集电路20和第二电压采集电路30的采集的电压值同时变化，其相对电压在同一状态时保持不变，因此，第一预设电压阈值则无需重新设置和判断。

进一步地，接触器电路10还包括预充接触器K3和第三电压采集电路40，接触器控制指令包括接触器上电指令和接触器下电指令，预充接触器K3与正极接触器K1并联设置；

第三电压采集电路40，用于采集负载的电源端的电压；

控制电路50，用于在接收到接触器上电指令时，控制负极接触器K2吸合，以及控制预充接触器K3和正极接触器K1交错吸合，且在正极接触器K1的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量超过第二预设电压阈值时，确定预充接触器K3成功执行开关切换动作，以及在高压电池组BAT两端的电压与负载控制装置的电源端的电压的压差小于预设电压时，确定预充接触器K3执行关断动作以及确定正极接触器K1执行吸合动作；

以及在接收到接触器下电指令时，控制负极接触器K2和正极接触器K1依次断开，并根据接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量是否超过第一预设电压阈值判断负极接触器K2和正极接触器K1是否依次执行开关切换动作。

本实施例中，控制电路50在接收到接触器上电指令时，控制负极接触器K2先吸合，然后控制预充接触器K3吸合，且预充接触器K3的阻抗大于正极接触器K1，可在负极接触器K2外接一分压电阻或者选择本身阻抗值较大的预充接触器K3，实现负载预启动，在预设时间后控制预充接触器K3断开并控制正极接触器K1吸合。

同时，在接收到接触器下电指令时，则控制负极接触器K2和正极接触器K1依次断开。

在接收到接触器上电指令时，负极接触器K2的开关状态保持不变，仍然根据正极接触器K1的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量是否超过第一预设电压阈值进行判断，而预充接触器K3的吸合状态，则也是根据正极接触器K1的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量，由于预充接触器K3的阻抗较大，其在闭合前后的变化量与正极接触器K1不同，因此，设置第二预设电压阈值与电压变化量进行比较判断，第二预设电压阈值大于第一预设电压阈值，在判断预充接触器K3和正极接触器K1是否依次交错断开和吸合，根据第二电压采集电路30和第三电压采集电路40采集的电压值的差值是否在预设电压内，当在预设电压内时，则表明预充接触器K3成功执行断开动作，且正极接触器K1正确执行吸合动作。

在接收到接触器下电指令时，则根据正极接触器K1的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量判断负极接触器K2和正极接触器K1是否依次断开。

在一实施例中，如图2所示，第一电压采集电路20包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2和第一比较器IC1；

第一电阻R1的第一端与电池组的正极连接，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端、第一电容C1的第一端及第一比较器IC1的正相输入端互连，第二电阻R2的第二端和第一电容C1的第二端均接地，第三电阻R3的第一端接地，第三电阻R3的第二端、第一比较器IC1的反相输入端、第四电阻R4的第一端及第二电容C2的第一端互连，第一比较器IC1的输出端、第四电阻R4的第二端及第二电容C2的第二端互连且连接节点为第一电压采集电路20的信号端。

如图3所示，第二电压采集电路30包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容C3、第四电容C4和第二比较器IC2；

第五电阻R5的第一端与电池组的正极连接，第五电阻R5的第二端、第六电阻R6的第一端、第三电容C3的第一端及第二比较器IC2的正相输入端互连，第六电阻R6的第二端和第三电容C3的第二端均接地，第七电阻R7的第一端与电池组的负极连接，第七电阻R7的第二端、第二比较器IC2的反相输入端、第八电阻R8的第一端及第四电容C4的第一端互连，第二比较器IC2的输出端、第八电阻R8的第二端及第四电容C4的第二端互连且连接节点为第二电压采集电路30的信号端。

本实施例中，第一电压采集电路20中的电阻和比较器将正极接触器K1的输入端对地电压进行比例分压获取第一电压信号，第二电压采集电路30中的电阻和比较器将高压电池组BAT的电压进行比例分压获取第二电压信号，比例分压的比值可根据需求进行选择，例如原高压电池组BAT的电压为200V，进行比较分压后为20V，原正极接触器K1的输入端对地电压在负极接触器K2断开时为180V，进行比例分压后为18V，此时两者相对电压为-2V，当负极接触器K2执行开关吸合动作时，正极接触器K1的输入端对地电压在比例分压后24V，此时相对电压为4V，则电压变化量为6V，此时，当第一预设电压阈值仍为0～4V时，则表明负极接触器K2成功执行开关切换动作，反之异常。

如图1所示，控制电路50包括第一电压比较电路51、第二电压比较电路52、DSP处理器53和控制器(图未示出)；

第一电压比较电路51的第一信号输入端与第一电压采集电路20的信号输出端连接，第一电压比较电路51的第二信号输入端与第二电压采集电路30的信号输出端连接，第二电压比较电路52的第一信号输入端与第二电压采集电路30的信号输出端连接，第二电压比较电路52的第二信号输入端与第一电压采集电路20的信号输出端连接，第一电压采集电路20的信号输出端、第二电压采集电路30的信号输出端、第三电压采集电路40的信号输出端、第一电压比较电路51的信号输出端和第二电压比较电路52的信号输出端还分别与DSP处理器53的信号输入端连接，DSP处理器53的信号输出端与控制器的信号端连接，控制器的控制端还分别与各接触器的受控端连接；

第一电压比较电路51，用于将接触器电路10的输入端对地电压和高压电池组BAT两端的电压进行比较，并输出第一电平信号至DSP处理器53；

第二电压比较电路52，用于将高压电池组BAT两端的电压和接触器电路10的输入端对地电压进行比较，并输出第二电平信号至DSP处理器53；

DSP处理器53，用于根据第一电平信号、第二电平信号以及各电压采集电路采集的电压信号确定各接触器是否执行相应的开关切换动作，并反馈至控制器；

控制器，用于根据接触器控制指令对应控制各接触器的执行开关切换动作，并根据DSP处理器反馈的各接触器的开关切换动作对负载通断控制***的接触器电路10进行上电控制和下电控制。

本实施例中，控制电路50将获取的正极接触器K1对地电压直接与高压电池组BAT分别经比例分压后的电压进行比较，并根据电平变化判断各接触器是否成功执行开关切换动作。

例如原高压电池组BAT的电压为200V，进行比较分压后为20V，原正极接触器K1的输入端对地电压在负极接触器K2断开时为180V，进行比例分压后为18V，此时两者相对电压为-2V，此时第一电压比较电路51输出低电平或者高电平，当负极接触器K2执行开关吸合动作时，正极接触器K1的输入端对地电压在比例分压后24V，此时相对电压为4V，此时第一电压比较电路51输出高电平或者低电平，电平信号发生变化，则表明负极接触器K2成功执行吸合动作，其中，各比例分压的比值可根据负载不同而进行对应设置，只需满足在接触器开关状态切换时，电平信号发生变化的要求。

同样，当正极接触器K1执行吸合动作前，第二电压比较电路52输出低电平或者高电平，当第一电压采集电路20采集的电压信号经过比例分压后恢复至18V，第二电压比较电路52输出高电平或者低电平，则表明正极接触器K1成功执行开关切换动作，通过设置两个电压比较电路分别获取在正极接触器K1和负极接触器K2开关前后的电压变化量，相比于采用一个电压比较电路，可避免因其中一个接触器异常吸合和断开导致的误判断。

在一实施例中，如图4所示，第一电压比较电路51包括第三比较器IC3，第三比较器IC3的正相输入端与第一电压采集电路20的信号输出端连接，第三比较器IC3的反相输入端与第二电压采集电路30的信号输出端连接，第三比较器IC3的输出端与DSP处理器的信号输入端连接；

第二电压比较电路52包括第四比较器IC4，第四比较器IC4的正相输入端与第二电压采集电路30的信号输出端连接，第四比较器IC4的反相输入端与第一电压比较电路51的信号输出端连接，第四比较器IC4的输出端与DSP处理器的信号输入端连接。

本实施例中，根据接触器在接触器控制指令时执行以下开关切换动作。

(1)负极接触器K2未吸合时，第二电压采集电路30采集到的电压和第一电压采集电路20采集到的电压经过第一电压比较电路51处理后输出高电平，只吸合负极接触器K2时，第一电压比较电路51输出电平发生翻转变为低电平，DSP处理器53检测到低电平，判断负极接触器K2吸合。

(2)负极接触器K2吸合完成后，未吸合预充接触器K3时，第二电压采集电路30采集到的电压和第一电压采集电路20采集到的电压经过第二电压比较电路52处理后输出高电平，吸合预充接触器K3后，第二电压比较电路52输出电平信号发生翻转变为低电平，DSP处理器53检测到低电平，判断预充接触器K3吸合。

(3)预充接触器K3吸合完成后，控制正极接触器K1吸合，同时断开预充接触器K3，如第二电压比较电路52标注输出低电平信号，且第一电压采集电路20采集到的电压和第三电压采集电路40得到的电压的电压差值小于预设电压时，例如高压电池组BAT的电压值的2％，则可确定正极接触器K1完成吸合，负载上电完成。

(4)当高压电池组BAT下电控制各接触器断开后，控制电路50主动放电将母线电容的电荷放掉，当通过第三电压采集电路40检测直流母线上有电压时，则判断负极接触器K2和正极接触器K1均未能断开，并未完成正常下电，正极接触器K1和负极接触器K2同时出现粘连，此时控制电路50发出告警。

(5)正极接触器K1正常断开、负极接触器K2在***运行中出现粘连情况。当在接收到接触器下电指令时，DSP处理器53检测到第一电压采集电路20输出电平信号为低电平，判断负极接触器K2未断开，下电异常发出告警信号。

(6)负极接触器K2正常断开、正极接触器K1在***运行中出现粘连情况。当在接收到接触器下电指令时，DSP处理器53检测到第二电压比较电路52输出电平信号为低电平，判断正极接触器K1未断开，下电异常发出告警信号。

且第一电压比较电路51和第二电压比较电路52后级还可分别连接一电平转换电路，例如第九电阻、第十电阻、第十一电阻和开关管Q1组成的电平转换电路，电平转换电路将高电平转换为低电平，以及将低电平转换为高电平，并进行信号放大和隔离，减少信号干扰以及提高检测精度。

如图5所示，本发明还提出一种负载通断控制***的控制方法，用于如上的负载通断控制***，负载通断控制***的控制方法包括：

在接收到接触器控制指令时控制接触器电路10动作，并获取接触器电路10的输入端对地电压和高压电池组BAT两端的电压；

当接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量超过第一预设电压阈值时，确定接触器电路10成功执行开关切换动作；

当接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量在第一预设电压阈值内时，确定接触器电路10未成功执行开关切换动作。

本实施例中，在接收到接触器控制指令时，控制接触器电路10执行开关切换动作，并获取接触器电路10的输入端对地电压以及高压电池组BAT两端的电压，并根据接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量确定接触器电路10是否发生执行开关切换动作，从而判断出接触器电路10的状态是良好还是异常，即将接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压进行比较，并判断接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压的电压差值的变化量是否在预设电压阈值内，当在预设电压阈值内时，则表明接触器电路10未按照控制信号正确切换工作状态，出现粘连或者故障问题，当在预设电压阈值外时，则表明接触器电路10按照控制信号正确切换工作状态，接触器电路10处于正常工作状态，本方案中仅需通过两路采集电路分别采集接触器电路10的输入端对地电压以及高压电池组BAT两端的电压，结构简单，且将高压电池组BAT作为参考量，接触器电路10的输入端对地电压与高压电池组BAT两端的电压在电池满电量和低电量时均保持动态变化，保持相对电压平衡，预设电压阈值无需跟随设置，降低了控制难度，从而提高检测接触器开关状态的准确性和可靠性。

本发明还提出一种电动汽车，该电动汽车包括负载通断控制***，该负载通断控制***的具体结构参照上述实施例，由于本电动汽车采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述，其中，负载通断控制***使用了如上的负载通断控制***的控制方法。

其中，高压电池组为电动汽车内的负载供电，例如电机、空调等，并根据上述负载通断控制***的控制方法判断负载通断控制***内的接触器是否正确执行开关切换动作，进而确定各接触器的工作状态，以在接触器出现故障时可及时发现和处理。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种负载通断控制***，其特征在于，所述负载通断控制***包括：

高压电池组，用于通过直流母线给负载供电；

接触器电路，设置在所述直流母线上，用于在接收到开关控制信号时执行开关切换动作；

第一电压采集电路，用于采集接触器电路的输入端对地电压；

第二电压采集电路，用于采集高压电池组两端的电压；以及

控制电路，用于在接收到接触器控制指令时控制接触器电路动作，并获取接触器电路的输入端对地电压和高压电池组两端的电压；

当所述接触器电路的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量超过第一预设电压阈值时，确定所述接触器电路成功执行开关切换动作；

当所述接触器电路的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量在第一预设电压阈值内时，确定所述接触器电路未成功执行开关切换动作。

2.如权利要求1所述的负载通断控制***，其特征在于，所述直流母线包括连接所述高压电池组的正极和负载正电源端的正极电源线，和连接所述高压电池组负极和负载负电源端的负极电源线，所述接触器电路包括设于所述正极电源线的正极接触器，所述接触器电路的输入端为所述正极接触器的输入端。

3.如权利要求2所述的负载通断控制***，其特征在于，所述接触器电路还包括设于所述负极电源线的负极接触器，所述负极接触器接收到所述接触器控制指令时先合先断；

所述控制电路，还用于在接收到接触器控制指令后，控制所述负极接触器和所述正极接触器依次执行开关切换动作，并根据所述接触器电路的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量是否超过第一预设电压阈值判断所述负极接触器是否执行开关切换动作。

4.如权利要求2或3所述的负载通断控制***，其特征在于，所述接触器电路还包括预充接触器和第三电压采集电路，所述接触器控制指令包括接触器上电指令和接触器下电指令，所述预充接触器与所述正极接触器并联设置；

所述第三电压采集电路，用于采集所述负载的电源端的电压；

所述控制电路，用于在接收到所述接触器上电指令时，控制负极接触器吸合，以及控制所述预充接触器和所述正极接触器交错吸合，且在所述正极接触器的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量超过第二预设电压阈值时，确定所述预充接触器成功执行开关切换动作，以及在所述高压电池组两端的电压与所述负载控制装置的电源端的电压的压差小于预设电压时，确定所述预充接触器执行关断动作以及确定所述正极接触器执行吸合动作；

以及在接收到所述接触器下电指令时，控制负极接触器和所述正极接触器依次断开，并根据所述接触器电路的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量是否超过第一预设电压阈值判断所述负极接触器和所述正极接触器是否依次执行开关切换动作。

5.如权利要求4所述的负载通断控制***，其特征在于，所述第一电压采集电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容和第一比较器；

所述第一电阻的第一端与所述电池组的正极连接，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端、所述第一电容的第一端及所述第一比较器的正相输入端互连，所述第二电阻的第二端和所述第一电容的第二端均接地，所述第三电阻的第一端接地，所述第三电阻的第二端、所述第一比较器的反相输入端、所述第四电阻的第一端及所述第二电容的第一端互连，所述第一比较器的输出端、所述第四电阻的第二端及所述第二电容的第二端互连且连接节点为所述第一电压采集电路的信号端。

6.如权利要求5所述的负载通断控制***，其特征在于，所述第二电压采集电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三电容、第四电容和第二比较器；

所述第五电阻的第一端与所述电池组的正极连接，所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第一端、所述第三电容的第一端及所述第二比较器的正相输入端互连，所述第六电阻的第二端和所述第三电容的第二端均接地，所述第七电阻的第一端与所述电池组的负极连接，所述第七电阻的第二端、所述第二比较器的反相输入端、所述第八电阻的第一端及所述第四电容的第一端互连，所述第二比较器的输出端、所述第八电阻的第二端及所述第四电容的第二端互连且连接节点为所述第二电压采集电路的信号端。

7.如权利要求6所述的负载通断控制***，其特征在于，所述控制电路包括第一电压比较电路、第二电压比较电路、DSP处理器和控制器；

所述第一电压比较电路的第一信号输入端与所述第一电压采集电路的信号输出端连接，所述第一电压比较电路的第二信号输入端与第二电压采集电路的信号输出端连接，所述第二电压比较电路的第一信号输入端与所述第二电压采集电路的信号输出端连接，所述第二电压比较电路的第二信号输入端与第一电压采集电路的信号输出端连接，所述第一电压采集电路的信号输出端、所述第二电压采集电路的信号输出端、所述第三电压采集电路的信号输出端、所述第一电压比较电路的信号输出端和所述第二电压比较电路的信号输出端还分别与所述DSP处理器的信号输入端连接，所述DSP处理器的信号输出端与所述控制器的信号端连接，所述控制器的控制端还分别与各接触器的受控端连接；

所述第一电压比较电路，用于将所述接触器电路的输入端对地电压和高压电池组两端的电压进行比较，并输出第一电平信号至所述DSP处理器；

所述第二电压比较电路，用于将所述高压电池组两端的电压和接触器电路的输入端对地电压进行比较，并输出第二电平信号至所述DSP处理器；

所述DSP处理器，用于根据所述第一电平信号、所述第二电平信号以及各电压采集电路采集的电压信号确定各接触器是否执行相应的开关切换动作，并反馈至所述控制器；

所述控制器，用于根据接触器控制指令对应控制各接触器的执行开关切换动作，并根据所述DSP处理器反馈的各接触器的开关切换动作对负载通断控制***的接触器电路进行上电控制和下电控制。

8.如权利要求7所述的负载通断控制***，其特征在于，所述第一电压比较电路包括第三比较器，所述第三比较器的正相输入端与所述第一电压采集电路的信号输出端连接，所述第三比较器的反相输入端与所述第二电压采集电路的信号输出端连接，所述第三比较器的输出端与所述DSP处理器的信号输入端连接；

所述第二电压比较电路包括第四比较器，所述第四比较器的正相输入端与所述第二电压采集电路的信号输出端连接，所述第四比较器的反相输入端与所述第一电压比较电路的信号输出端连接，所述第四比较器的输出端与所述DSP处理器的信号输入端连接。

9.一种负载通断控制***的控制方法，用于如权利要求1-8任意一项所述的负载通断控制***，其特征在于，所述负载通断控制***的控制方法包括：

在接收到接触器控制指令时控制接触器电路动作，并获取接触器电路的输入端对地电压和高压电池组两端的电压；

当所述接触器电路的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量超过第一预设电压阈值时，确定所述接触器电路成功执行开关切换动作；

当所述接触器电路的输入端对地电压与所述高压电池组两端的电压的电压差值的变化量在第一预设电压阈值内时，确定所述接触器电路未成功执行开关切换动作。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的负载通断控制***，所述负载通断控制***使用了如权利要求9所述的负载通断控制***的控制方法。

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