CN110907853B - 负载状态的检测电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及电路技术领域，公开了一种负载状态的检测电路及方法。检测电路中，微控制器连接于开关单元，开关单元连接在检测电源与待测负载之间；待测负载的任意一端形成有电压采样点，电压采样电路连接在电压采样点与微控制器之间；电压采样电路用于采集电压采样点处的电压；微控制器用于在导通待测负载与驱动电源之前，通过控制开关单元来连通待测负载与检测电源，并根据接收到的电压采样电路采集的电压采样点处的电压判断待测负载是否存在故障；微控制器在判定待测负载不存在故障时，通过控制开关单元断开待测负载与检测电源，并控制待测负载与驱动电源导通。本发明中，能够在待测负载上电前，提前判断待测负载是否存在故障。

Description

负载状态的检测电路及方法

技术领域

本发明实施例涉及电路技术领域，特别涉及一种负载状态的检测电路及方法。

背景技术

随着电池技术的发展，电动汽车替代燃油汽车已经成为了汽车行业的发展趋势。在电动汽车中使用了一些大功率开关器件，例如继电器、接触器以及一些负载等，这些器件对于整车的安全运行来说十分重要。由于行车环境比较复杂以及负载自身寿命的原因，这些器件可能会出现失效，存在较大的安全隐患。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：目前，在大功率开关器件上电后，其驱动电路有相应的保护功能，例如过温保护、过流保护；然而，这些保护措施均为被动的保护措施，并且必须在上电后才能被动的进行保护。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种负载状态的检测电路及方法，能够在待测负载上电前，提前判断待测负载是否存在故障；在判定待测负载无故障时，才给待测负载上电，提高了安全性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种负载状态的检测电路，包括：至少一检测电源、电压采样电路、开关单元、以及微控制器；微控制器连接于开关单元，开关单元连接在检测电源与待测负载之间；待测负载的任意一端形成有电压采样点，电压采样电路连接在电压采样点与微控制器之间；电压采样电路用于采集电压采样点处的电压，并将电压输出至微控制器；微控制器用于在导通待测负载与驱动电源之前，通过控制开关单元来连通待测负载与检测电源，并根据接收到的电压采样电路采集的电压采样点处的电压判断待测负载是否存在故障；微控制器还用于在判定待测负载不存在故障时，通过控制开关单元断开待测负载与检测电源，并控制待测负载与驱动电源导通。

本发明的实施方式还提供了一种负载状态的检测方法，应用于负载状态的检测电路的微控制器，负载状态的检测电路包括：至少一检测电源、电压采样电路、开关单元、以及微控制器；在导通待测负载与驱动电源之前，通过控制开关单元来连通待测负载与检测电源；接收电压采样电路采集的电压采样点处的电压；根据电压采样电路采集的电压采样点处的电压判断待测负载是否存在故障；当判定待测负载不存在故障时，通过控制开关单元断开待测负载与检测电源，并控制待测负载与驱动电源导通。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在导通待测负载与驱动电源之前，即，在给待测负载上电之前，先通过控制开关单元来连通待测负载与检测电源，此时，通过电压采样电路采集电压采样点(电压采样点形成于待测负载的任意一端)的电压，并根据接收到电压采样点处的电压判断待测负载是否存在故障，并在判定待测负载不存在故障时，通过控制开关单元断开待测负载与检测电源，以避免检测电源的干扰，并给待测负载上电。本发明中，能够在给待测负载上电前，提前判断待测负载是否存在故障；在判定待测负载无故障时，才给待测负载上电，提高了安全性。

另外，微控制器还用于在导通待测负载与驱动电源之前，通过控制开关单元断开待测负载与检测电源，并根据接收到的电压采样点处的电压是否为驱动电源的电压，判断待测负载与驱动电源是否短路。本实施方式中，提供了一种判断待测负载与驱动电源是否短路的具体实现方式。

另外，负载状态的检测电路还包括：第一分压电路；开关单元连接于第一分压电路的第一端，第一分压电路的第二端连接于待测负载的一端，第一分压电路的第三端接地；。本实施方式中，在电压采样点处设置第一分压电路，避免电压采样电路采集的电压过大，损坏微控制器。

另外，第一分压电路包括第一电阻网络与第二电阻网络；开关单元连接于第一电阻网络的一端，第一电阻网络的另一端连接于第二电阻网络的一端，第二电阻网络的另一端接地；第一电阻网络的一端形成第一分压电路的第一端；第一电阻网络与第二电阻网络的连接处，与待测负载的形成有电压采样点的一端相连；第一电阻网络与第二电阻网络的连接处形成第一分压电路的第二端。本实施方式提供了一种分压电路的具体结构。

另外，开关单元为第一开关，第一开关的控制端连接于微控制器，第一开关的一端连接于至少一检测电源，第一开关的另一端连接于第一分压电路的第一端，第一分压电路的第二端连接待测负载形成有电压采样点的一端；微控制器具体用于控制第一开关闭合，并在接收到的电压采样点处的电压等于零时，判定待测负载形成电压采样点的一端出现短接地故障；在接收到的电压采样点处的电压在第一预设范围内时，判定待测负载未形成电压采样点的一端出现短接地故障。本实施方式中，提供了在开关单元为第一开关的情况下，第一分压电路的第二端连接于待测负载形成有电压采样点的一端，判断待测负载的具体故障类型的实现方式。

另外，开关单元为第一开关，第一开关的控制端连接于微控制器，第一开关的一端连接于至少一检测电源，第一开关的另一端连接于第一分压电路的第一端，第一分压电路的第二端连接待测负载未形成有电压采样点的一端；微控制器具体用于控制第一开关闭合，在接收到的电压采样点处的电压等于零时，判定待测负载出现故障。本实施方式中，提供了在开关单元为第一开关的情况下，第一分压电路的第二端连接于待测负载为形成有电压采样点的一端，判断待测负载的是否存在故障的实现方式。

另外，开关单元包括第二开关与第三开关；第二开关以及第三开关的控制端分别连接于微控制器，负载状态的检测电路还包括第二分压电路；第二开关的第一端与第三开关的第一端分别连接于至少一检测电源，第二开关的第二端连接于第二分压电路的第一端，第三开关的第二端连接于第二分压电路的第一端，第一分压电路与第二分压电路的第二端分别连接于待测负载的两端，第二分压电路的第三端接地；微控制器具体用于控制第二开关闭合，并在接收到的电压采样点处的电压等于零时，判定待测负载形成电压采样点的一端出现短接地故障；在接收到的电压采样点处的电压在第一预设范围内时，判定待测负载未形成电压采样点的一端出现短接地故障。本实施方式中，提供了在开关单元包括第二开关与第三开关的情况下，判断待测负载的具体故障类型的实现方式。

另外，微控制器还用于控制第二开关打开且控制第三开关闭合，并在接收到的电压采样点处的电压等于零时，判定待测负载出现开路故障。本实施方式提供了一种判断待测负载是否出现开路故障的具体实现方式。

另外，检测电源的数量为2个，其中一个检测电源连接于第二开关的第一端，另一个检测电源连接于第三开关的第一端。

另外，电压采样电路包括：滤波单元与模数转换器；模数转换器的第一端通过滤波单元连接于电压采样点，模数转换器的第二端连接于微控制器。本实施方式提供了一种电压采样电路的具体结构。

另外，负载状态的检测电路还包括至少一防反二极管，至少一端通过至少一防反二极管连接于开关单元。本实施方式中，在检测电源与待测负载之间设置防反二极管，以防止逆流，保护了检测电路；同时，避免了检测回路受到干扰影响待测负载的故障判断。

另外，第一电阻网络以及第二电阻网络的阻值大于待测负载的内阻。本实施方式中，能够防止在检测过程中，检测电源给待测负载上电，可以实现在检测电源未给待测负载上电的前提下，对待测负载进行检测。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式的负载状态的检测电路的结构图；

图2是根据本发明第一实施方式的负载状态的检测电路的结构图，其中检测电源连接于待测负载的低端；

图3是根据本发明第一实施方式的负载状态的检测电路的结构图，其中检测电源连接于待测负载的高端；

图4是根据本发明第一实施方式的负载状态的检测电路的结构图，其中检测电源分别连接于待测负载的两端；

图5是根据本发明第二实施方式的负载状态的检测电路的结构图；

图6是根据本发明第三实施方式的负载状态的检测电路的结构图，其中第一分压电路的第二端连接待测负载形成有电压采样点的一端；

图7是根据本发明第三实施方式的负载状态的检测电路的结构图，其中第一分压电路的第二端连接待测负载未形成有电压采样点的一端；

图8是根据本发明第三实施方式的负载状态的检测电路的结构图；其中待测负载的数量为2个；

图9是根据本发明第四实施方式的负载状态的检测电路的结构图；

图10是根据本发明第四实施方式的负载状态的检测电路的结构图；其中待测负载的数量为2个；

图11是根据本发明第五实施方式的负载状态的检测方法的具体流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种负载状态的检测电路，用于检测待测负载是否存在故障，待测负载可以为电动汽车中的负载，例如为继电器、水泵、阀等，待测负载由驱动电源进行上电，驱动电源可以电动汽车的驱动电源，然不限于此，也可以为电动汽车中的其他电源。请参考图1至图3，负载状态的检测电路包括至少一检测电源1、电压采样电路2、开关单元3、以及微控制器4。

微控制器4连接于开关单元3，开关单元3连接在检测电源1与待测负载5的一端之间，即，开关单元3的一端连接于检测电源1，开关单元3的另一端连接在待测负载的一端；待测负载5的任意一端形成有电压采样点T，电压采样电路2连接在电压采样点T与微控制器4之间。

电压采样电路2用于采集电压采样点T处的电压，并将电压输出至微控制器4。在一个例子中，电压采样电路2包括滤波单元21与模数转换器22；模数转换器22的第一端通过滤波单元21连接于电压采样点T，模数转换器22的第二端连接于微控制器4。其中，通过滤波单元21滤除电压采样点T处的电压中的干扰信号，以提高模数转换器22采集的电压的准确度。本实施例中，滤波单元21可以为一个电容，在检测过程中，则需要根据电容的充放电时间选取合适的延时时间进行检测。

较佳的，可以使用微控制器4内部的模数转换器ADC作为电压采样电路2的模数转换器22，然不限于此，也可以用其他的采样芯片作为电压采样电路2。

微控制器4用于在导通待测负载5与驱动电源6之前，通过控制开关单元3来连通待测负载5与检测电源1，并根据接收到的电压采样电路2采集的电压采样点T处的电压判断待测负载5是否存在故障；其中，驱动电源6与待测负载5的导通由高边驱动单元7与低边驱动单元8同时控制，驱动电源6通过高边驱动单元7连接到待测负载5的高端，待测负载5的低端通过低边驱动单元8接地。需要说明的是，本实施例以及之后的实施例中，待测负载5与驱动电源6导通，即为驱动电源6给待测负载5上电，待测负载5与检测电源1连通，表示待测负载5与检测电源1之间电性连接，检测电源1并未给待测负载5上电。

在一个例子中，负载状态的检测电路还包括至少一防反二极管D1，至少一端通过至少一防反二极管D1连接于开关单元，以防止逆流，保护了检测电路；同时，避免了检测回路受到干扰，从而不影响待测负载5的故障判断。

微控制器4还用于在判定待测负载5不存在故障时，控制待测负载5与驱动电源6导通，并通过控制开关单元3断开待测负载5与检测电源1。

需要说明的是，本实施例以及之后的实施例中，附图中均未体现微控制器4与开关单元3、高边驱动单元7以及低边驱动单元8的连接关系，以保持附图的清晰，然开关单元3、高边驱动单元7以及低边驱动单元8均由微控制器4进行控制。

下面详细说明以图2与图3为例，详细说明本实施方式中的负载状态的检测电路判断待测负载5故障的方式，具体如下：

请参考图2，驱动电源6通过一个高边驱动单元7连接到待测负载5的高端，待测负载5的低端通过一个低边驱动单元8接地；微控制器4输出控制信号控制高边驱动单元7与低边驱动单元8。检测电源1的数量为1个，检测电源1连接到开关单元3，开关单元3通过防反二极管D1连接到待测负载5的低端，待测负载5的低端形成有电压采样点T，滤波单元21的第一端连接于电压采样点T，滤波单元21的第二端连接到微控制器4中的ADC。需要说明的是，本实施例以及之后的实施例中，均以电压采样点T形成在待测负载5的低端为例进行说明，然不限于此，电压采样点T也可以形成在待测负载5的高端。其中，待测负载5的高端是指与驱动电源6的正极连接的一端，待测负载5的低端指与驱动电源6的负极连接的一端。需要说明的是，本实施例以及之后的实施例中的接地所表示意思均为与检测电源1以及驱动电源6的负极相连接。

微控制器4通过控制开关单元3连通检测电源1与待测负载5的低端，微控制器4中的ADC采集电压采样点T处的电压V_T，微控制器4在V_T等于零时，判定待测负载5的低端出现短接地故障。需要说明的是，在实际中，由于ADC采样误差、传输线阻抗、软件计算误差等原因，可以预设一波动值V_b，当V_T＜V_b时，就可以判定待测负载5的低端出现短接地故障。

请参考图3，驱动电源6通过一个高边驱动单元7连接到待测负载5的高端，待测负载5的低端通过一个低边驱动单元8接地；微控制器4输出控制信号控制高边驱动单元7与低边驱动单元8。检测电源1的数量为1个，检测电源1连接到防反二极管D1，防反二极管D1通过开关单元3连接到待测负载5的高端，待测负载5的低端形成有电压采样点T，滤波单元21的第一端连接于电压采样点T，滤波单元21的第二端连接到微控制器4中的ADC。

微控制器4通过控制开关单元3连通检测电源1与待测负载5的高端，微控制器4中的ADC采集电压采样点T处的电压V_T，微控制器4在V_T等于理论值零，或者在理论值零的一定范围波动时，判定待测负载5的出现故障。

较佳的，本实施方式中，微控制器4还用于在导通待测负载5与驱动电源6之前，通过控制开关单元3断开待测负载5与检测电源1，并根据接收到的电压采样点T处的电压是否为驱动电源6的电压，判断待测负载5与驱动电源6是否短路。以图2为例，微控制器4通过控制开关单元3断开检测电源1与待测负载5的低端，微控制器4中的ADC采集电压采样点T处的电压V_T，微控制器4在V_T等于驱动电源6的电压，或在驱动电源6的电压一定范围内波动时，判定待测负载5与驱动电源6短路。

需要说明的是，本实施方式中可以结合图2与图3，形成如图4所示的负载状态的检测电路，检测电源1与开关单元3的数量均为2个，2个检测电源1分别通过2个开关单元3连接于防反二极管D1与防反二极管D2，防反二极管D1与防反二极管D2分别连接于待测负载5的两端，其中电压采样点T可以形成在待测负载5的高端或低端(图中以形成在待测负载5的端为例)，从而可以实现如上的图2与图3的全部检测功能。其中，两个检测电源1可以是相同的两个电源，也可以是不同的两个电源，本实施例对此不作任何限制。

还需要说明的是，当检测电源1仅连接于待测负载5的一端时，可以不用设置防反二极管，然本实施例对此不作任何限制。

本实施方式相对于现有技术而言，在导通待测负载与驱动电源之前，即，在给待测负载上电之前，先通过控制开关单元来连通待测负载与检测电源，此时，通过电压采样电路采集电压采样点(电压采样点形成于待测负载的任意一端)的电压，并根据接收到电压采样点处的电压判断待测负载是否存在故障，并在判定待测负载不存在故障时，通过控制开关单元断开待测负载与检测电源，以避免检测电源的干扰，并给待测负载上电。本发明中，能够在给待测负载上电前，提前判断待测负载是否存在故障；在判定待测负载无故障时，才给待测负载上电，提高了安全性。

本发明的第二实施方式涉及一种负载状态的检测电路，第二实施方式是在第一实施方式基础上的改进，主要改进之处在于：请参考图5，负载状态的检测电路还包括：第一分压电路10。

开关单元3连接于第一分压电路10的第一端，第一分压电路10的第二端连接于待测负载5，第一分压电路10的第三端接地。

在一个例子中，第一分压电路10包括第一电阻网络与第二电阻网络，开关单元3连接于第一电阻网络的一端，第一电阻网络的另一端连接于第二电阻网络的一端，第一电阻网络的一端形成第一分压电路10的第一端，第一电阻网络与第二电阻网络的连接处K形成第一分压电路10的第二端，第二电阻网络的另一端形成第一分压电路10的第三端。需要说明的是，本实施例以及之后的实施例中，均以第一电阻网络为第一电阻R1、第二电阻网络为第二电阻R2为例进行说明，然本实施例对第一电阻网络与第二电阻网络的具体结构不作任何限定。

以图5为例进行说明，检测电源1的数量为1个，检测电源1通过开关单元3连接到第一分压电路10的第一端，第一分压电路10的第二端连接于待测负载5的低端，电压采样点T形成在待测负载5的低端。

较佳的，第一电阻网络以及第二电阻网络的阻值大于待测负载5的内阻r，较佳的第一电阻R1与第二电阻R2的阻值为待测负载5的内阻r的10倍，从而在检测时，减小电路中的电流，而给待测负载5上电一般需要大电流，即，在检测电源1未给待测负载5上电的前提下，对待测负载5进行检测。

本实施方式相对于第一实施方式而言，在电压采样点处设置第一分压电路，避免电压采样电路采集的电压过大，损坏微控制器；同时，提供了一种第一分压电路的具体结构。

本发明的第三实施方式涉及一种负载状态的检测电路，第三实施方式是在第二实施方式基础上的细化，主要细化之处在于：请参考图6，提供了开关单元3为第一开关K1时，判断待测负载故障的具体方式。

本实施例中，开关单元3为第一开关K1，第一开关K1的控制端连接于微控制器4，微控制器4可以控制第一开关K1的打开或者闭合，第一开关K1的一端连接于检测电源1，第一开关K1的另一端连接于第一分压电路10的第一端。

当第一分压电路10的第二端连接待测负载形成有电压采样点的一端时，请参考图6，微控制器4具体用于控制第一开关K1闭合，并接收ADC采集到的电压采样点T处的电压V_T，微控制器4在V_T等于零时，判定待测负载5形成电压采样点T的一端出现短接地故障，即图6所示的待测负载5的低端出现短接地故障。

微控制器4在V_T在第一预设范围内时，判定待测负载5未形成电压采样点T的一端出现短接地故障，即图6所示的待测负载5的高端出现短接地故障。其中，第一预设范围的大小需要根据第一电阻R1、第二电阻R2、待测负载5的内阻r以及检测电源的电压V来设定；具体的，假设待测负载5的高端出现短接地故障，则电压采样点T处的电压V_T的理论值为V*r*R2/(r*R2+R1*r+R1*R2)，在该理论值的基础上预设一波动值V_b1，则可以得到第一预设范围为[V*r*R2/(r*R2+R1*r+R1*R2)-V_b1，V*r*R2/(r*R2+R1*r+R1*R2)+V_b1]。

当第一分压电路10的第二端连接待测负载未形成有电压采样点的一端时，请参考图7，微控制器4具体用于控制第一开关K1闭合，在接收到的电压采样点处T的电压V_T等于理论值零，或者在理论值零的一定范围波动时，判定待测负载5出现故障。

本实施例中，微控制器4在控制第一开关K1闭合之前，通过控制第一开关K1断开待测负载5与检测电源1，并根据接收到的电压采样点T处的电压是否为驱动电源6的电压，判断待测负载5与驱动电源6是否短路。以图6为例，微控制器4通过控制第一开关K1断开检测电源1与待测负载5的低端，微控制器4的ADC采集电压采样点T处的电压V_T等于理论值V_Q*(R2/(r+R2))，或者在理论值V_Q*(R2/(r+R2))的一定范围内波动时，判定待测负载5与驱动电源6短路。其中，V_Q表示驱动电源6的电压，r表示待测负载5的内阻。

需要说明的是，本实施方式的负载状态的检测电路还可以同时对多个待测负载5进行测试，请参考图8，以待测负载5的数量为2个为例，判断各待测负载5故障的方式，与上述方式类似，在此不再赘述，从而微控制器4可以根据负载类型以及负载的故障状态判断是否给待测负载5上电，更加安全。

本实施方式相对于第二实施方式而言，提供了在开关单元为第一开关的情况下，判断待测负载的具体故障类型的实现方式。

本发明的第四实施方式涉及一种负载状态的检测电路，第四实施方式是在第二实施方式基础上的细化，主要细化之处在于：请参考图9，提供了开关单元3包括第二开关K2与第三开关K3时，判断待测负载故障的具体方式。

本实施例中，开关单元3包括第二开关K2与第三开关K3，第二开关K2与第三开关K3的控制端分别连接于微控制器4，负载状态的检测电路还包括第二分压电路20，第二分压电路20的结构可以与第一分压电路10类似，具体的，第二分压电路20包括包括第三电阻网络与第四电阻网络，第三电阻网络的另一端连接于第四电阻网络的一端，第四电阻网络的另一端接地，第三电阻网络的一端形成第二分压电路20的第一端，第三电阻网络与第四电阻网络的连接处M形成第二分压电路20的第二端，第二分压电路20的第二端连接于待测负载5的一端。需要说明的是，本实施例中，以第三电阻网络为第三电阻R3、第四电阻网络为第四电阻R4为例进行说明，然本实施例对第三电阻网络与第四电阻网络的具体结构不作任何限定。

本实施例中，第二开关K2的第一端与第三开关K3的第一端分别连接于至少一检测电源1，第二开关K2的第二端连接于第一分压电路10的第一端，第三开关K3的第二端连接于第二分压电路20的第一端，第一分压电路10与第二分压电路20的第二端分别连接于待测负载5的两端(高端与低端)。其中，检测电源1的数量可以为2个，其中一个检测电源1连接于第二开关K2的第一端，另一个检测电源1连接于第三开关K3的第一端。本实施例中，两个检测电源1可以是相同的两个电源，可以是不同的两个电源，本实施例对此不作任何限制。

如图9所示，第一分压电路10包括第一电阻网络与第二电阻网络，第一电阻网络为第一电阻R1、第二电阻网络为第二电阻R2，一个检测电源1连接于第二开关K2的一端，第二开关K2的另一端通过防反二极管D1连接于第一分压电路10的第一电阻R1的一端，第一电阻R2的另一端连接于第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接地，第一电阻R1与第二电阻R2的连接处K形成第一分压电路10的第二端，第一分压电路10的第二端连接于待测负载5形成有电压采样点T的一端，即连接于待测负载5的低端；另一个检测电源1连接于第三开关K3的一端，第三开关K3的另一端通过防反二极管D2连接于第二分压电路20的第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接于第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接地，第三电阻R3与第四电阻R4的连接处M形成第二分压电路20的第二端，第二分压电路20的第二端连接于待测负载5未形成有电压采样点T的一端，即连接于待测负载5的高端。

微控制器4具体用于控制第二开关K2闭合，并接收ADC采集到的电压采样点T处的电压V_T，微控制器4在V_T等于零时，判定待测负载5形成电压采样点T的一端出现短接地故障，即图9中待测负载5的低端出现短接地故障。需要说明的是，在实际中，由于ADC采样误差、传输线阻抗、软件计算误差等原因，可以预设一波动值V_b，当V_T＜V_b时，就可以判定待测负载5形成电压采样点T的一端出现短接地故障。

微控制器4在V_T在第一预设范围内时，判定待测负载5未形成电压采样点T的一端出现短接地故障，即图9所示的待测负载5的高端出现短接地故障。其中，第一预设范围的大小需要根据第一电阻网络、第二电阻网络、待测负载5的内阻r以及检测电源的电压V来设定；具体的，假设待测负载5的高端出现短接地故障，则电压采样点T处的电压V_T的理论值为V*r*R2/(r*R2+R1*r+R1*R2)，在该理论值的基础上预设一波动值V_b1，则可以得到第一预设范围为[V*r*R2/(r*R2+R1*r+R1*R2)-V_b1，V*r*R2/(r*R2+R1*r+R1*R2)+V_b1]。其中，波动值产生的的原因包括但不限于电路中电阻误差、ADC采样误差、检测电源误差、驱动电源误差、传输线阻抗、软件计算误差等。

微控制器4还用于控制第二开关K2打开且控制第三开关K3闭合，并在接收到的电压采样点T处的电压V_T等于零时，判定待测负载5出现开路故障。

本实施例中，微控制器4在控制第二开关K2、第三开关K3闭合之前，通过控制第二开关K2、第三开关K3断开待测负载5与两个检测电源1之间的连通，并根据接收到的电压采样点T处的电压是否为驱动电源6的电压，判断待测负载5与驱动电源6是否短路。以图9为例，微控制器4通过控制第二开关K2、第三开关K3断开两个检测电源1与待测负载5的高端与低端之间的连通，微控制器4中的ADC采集电压采样点T处的电压V_T，微控制器4的ADC采集电压采样点T处的电压V_T等于理论值V_Q*(R2/(r+R2))，或者在理论值V_Q*(R2/(r+R2))的一定范围内波动时，判定待测负载5与驱动电源6短路。其中，V_Q表示驱动电源6的电压，r表示待测负载5的内阻。

需要说明的是，微控制器4在控制第二开关K2闭合时，可以同时控制第三开关K3闭合，然后再控制第二开关K2断开；相比于，分别控制第二开关K2与第三开关K3依次闭合，或同时控制第二开关K2与第三开关K3闭合，之后断开第二开关K2，可以减少滤波单元21(电容)的充放电时间，从而减少检测的延时时间。

需要说明的是，本实施方式的负载状态的检测电路还可以同时对多个待测负载5进行测试，请参考图10，以待测负载5的数量为2个为例，多个待测负载5的高端共用一个检测电源1，多个待测负载5的低端共用一个检测电源1，判断各待测负载5故障的方式，与上述方式类似，在此不再赘述，从而微控制器4可以根据负载类型以及负载的故障状态判断是否给负载5上电，更加安全。

本实施方式相对于第二实施方式而言，提供了在开关单元包括第二开关与第三开关的情况下，判断待测负载的具体故障类型的实现方式。

本发明的第五实施方式涉及一种负载状态的检测方法，应用于第一至第四实施例中任一项的负载状态的检测电路，以第一实施例中的负载状态的检测电路为例进行说明，请参考图1至图3。

本实施方式的负载状态的检测方法具体流程如图11所示。

步骤101，在导通待测负载与驱动电源之前，通过控制开关单元来连通待测负载与检测电源。

具体而言，微控制器4在导通待测负载5与驱动电源6之前，即在给待测负载5上电之前，通过控制开关单元3来连通待测负载5与检测电源1。

步骤102，接收电压采样电路采集的电压采样点处的电压。

具体而言，电压采样电路2可以采集电压采样点T处的电压，并将电压输出至微控制器4，微控制器4接收电压采样电路2采集的电压采样点T处的电压。

步骤103，根据电压采样电路采集的电压采样点处的电压判断待测负载是否存在故障。若存在故障，则进入步骤104；若不存在故障，则进入步骤105。

具体而言，以图2的负载状态的检测电路为例，微控制器4在V_T等于零时，判定待测负载5的低端出现短接地故障，其中，由于ADC采样误差、传输线阻抗、软件计算误差等原因，可以预设一波动值V_b，当V_T＜V_b时，就可以判定待测负载5的低端出现短接地故障。若存在故障，微控制器4需要根据待测负载5的类型以及待测负载5的故障类型来判断是否导通驱动电源6与待测负载5，进入步骤104；若不存在故障，则进入步骤105。

较佳的，本实施方式中，微控制器4还用于在导通待测负载5与驱动电源6之前，通过控制开关单元3断开待测负载5与检测电源1，并根据接收到的电压采样点T处的电压是否为驱动电源6的电压，判断待测负载5与驱动电源6是否短路。以图2为例，微控制器4通过控制开关单元3断开检测电源1与待测负载5的低端，微控制器4中的ADC采集电压采样点T处的电压V_T，微控制器4在V_T等于驱动电源6的电压，或在驱动电源6的电压一定范围内波动时，判定待测负载5与驱动电源6短路。

步骤104，上报故障类型。

具体而言，微控制器4将故障类型上报到上一级的控制器。

步骤105，通过控制开关单元断开待测负载与检测电源，并控制待测负载与驱动电源导通。

具体而言，微控制器4通过控制开关单元3断开待测负载5与检测电源1，以免影响待测负载5的正常工作，并控制待测负载5与驱动电源6导通，即，微控制器4控制高边驱动单元7与低边驱动单元8闭合，给待测负载5上电。

需要说明的是，本实施例中，步骤101至步骤104为一次负载状态的检测流程，本实施例中，在一次检测待测负载5不存在故障后直接给待测负载5上电，然不限于此，也可以在多次检测待测负载5不存在故障后再给待测负载5上电。

由于第一实施例与本实施例相互对应，因此本实施例可与第一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，在第一实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例中。

本实施方式相对于现有技术而言，在导通待测负载与驱动电源之前，即，在给待测负载上电之前，先通过控制开关单元来连通待测负载与检测电源，此时，通过电压采样电路采集电压采样点(电压采样点形成于待测负载的任意一端)的电压，并根据接收到电压采样点处的电压判断待测负载是否存在故障，并在判定待测负载不存在故障时，通过控制开关单元断开待测负载与检测电源，以避免检测电源的干扰，并给待测负载上电。本发明中，能够在给待测负载上电前，提前判断待测负载是否存在故障；在判定待测负载无故障时，才给待测负载上电，提高了安全性。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种负载状态的检测电路，其特征在于，包括：至少一检测电源、电压采样电路、开关单元、以及微控制器；所述微控制器连接于所述开关单元，所述开关单元连接在所述检测电源与待测负载之间；所述待测负载的任意一端形成有电压采样点，所述电压采样电路连接在所述电压采样点与所述微控制器之间；

所述电压采样电路用于采集所述电压采样点处的电压，并将所述电压输出至所述微控制器；

所述微控制器用于在导通所述待测负载与驱动电源之前，通过控制所述开关单元来连通所述待测负载与所述检测电源，并根据接收到的所述电压采样电路采集的所述电压采样点处的电压判断所述待测负载是否存在故障；

所述微控制器还用于在判定所述待测负载不存在故障时，通过控制所述开关单元断开所述待测负载与所述检测电源，并控制所述待测负载与驱动电源导通；

其中，所述负载状态的检测电路还包括：第一分压电路；

所述开关单元连接于所述第一分压电路的第一端，所述第一分压电路的第二端连接于所述待测负载的一端，所述第一分压电路的第三端接地；

所述开关单元为第一开关，所述第一开关的控制端连接于所述微控制器，所述第一开关的一端连接于所述至少一检测电源，所述第一开关的另一端连接于所述第一分压电路的第一端，所述第一分压电路的第二端连接所述待测负载形成有所述电压采样点的一端；

所述微控制器具体用于控制所述第一开关闭合，并在接收到的所述电压采样点处的电压等于零时，判定所述待测负载形成所述电压采样点的一端出现短接地故障；在接收到的所述电压采样点处的电压在第一预设范围内时，判定所述待测负载未形成电压采样点的一端出现短接地故障。

2.根据权利要求1所述的负载状态的检测电路，其特征在于，所述微控制器还用于在导通所述待测负载与驱动电源之前，通过控制所述开关单元断开所述待测负载与所述检测电源，并根据接收到的所述电压采样点处的电压是否为所述驱动电源的电压，判断所述待测负载与所述驱动电源是否短路。

3.根据权利要求1所述的负载状态的检测电路，其特征在于，所述第一分压电路包括第一电阻网络与第二电阻网络；

所述开关单元连接于所述第一电阻网络的一端，所述第一电阻网络的另一端连接于所述第二电阻网络的一端；

所述第一电阻网络的一端形成所述第一分压电路的第一端，所述第一电阻网络与所述第二电阻网络的连接处形成所述第一分压电路的第二端，所述第二电阻网络的另一端形成所述第一分压电路的第三端。

4.根据权利要求1所述的负载状态的检测电路，其特征在于，所述电压采样电路包括：滤波单元与模数转换器；

所述模数转换器的第一端通过所述滤波单元连接于所述电压采样点，所述模数转换器的第二端连接于所述微控制器。

5.根据权利要求1所述的负载状态的检测电路，其特征在于，所述负载状态的检测电路还包括至少一防反二极管，所述至少一端通过所述至少一防反二极管连接于所述开关单元。

6.根据权利要求3所述的负载状态的检测电路，其特征在于，所述第一电阻网络以及所述第二电阻网络的阻值大于所述待测负载的内阻。

7.一种负载状态的检测电路，其特征在于，包括：至少一检测电源、电压采样电路、开关单元、以及微控制器；所述微控制器连接于所述开关单元，所述开关单元连接在所述检测电源与待测负载之间；所述待测负载的任意一端形成有电压采样点，所述电压采样电路连接在所述电压采样点与所述微控制器之间；

所述电压采样电路用于采集所述电压采样点处的电压，并将所述电压输出至所述微控制器；

所述微控制器用于在导通所述待测负载与驱动电源之前，通过控制所述开关单元来连通所述待测负载与所述检测电源，并根据接收到的所述电压采样电路采集的所述电压采样点处的电压判断所述待测负载是否存在故障；

所述微控制器还用于在判定所述待测负载不存在故障时，通过控制所述开关单元断开所述待测负载与所述检测电源，并控制所述待测负载与驱动电源导通；

其中，所述负载状态的检测电路还包括：第一分压电路；

所述开关单元连接于所述第一分压电路的第一端，所述第一分压电路的第二端连接于所述待测负载的一端，所述第一分压电路的第三端接地；

所述开关单元包括第二开关与第三开关；所述第二开关以及所述第三开关的控制端分别连接于所述微控制器，所述负载状态的检测电路还包括第二分压电路；

所述第二开关的第一端与所述第三开关的第一端分别连接于所述至少一检测电源，所述第二开关的第二端连接于所述第一分压电路的第一端，所述第三开关的第二端连接于所述第二分压电路的第一端，所述第一分压电路与所述第二分压电路的第二端分别连接于所述待测负载的两端，所述第二分压电路的第三端接地；

所述微控制器具体用于控制所述第二开关闭合，并在接收到的所述电压采样点处的电压等于零时，判定所述待测负载形成所述电压采样点的一端出现短接地故障；在接收到的所述电压采样点处的电压在第一预设范围内时，判定所述待测负载未形成所述电压采样点的一端出现短接地故障。

8.根据权利要求7所述的负载状态的检测电路，其特征在于，所述微控制器还用于在导通所述待测负载与驱动电源之前，通过控制所述开关单元断开所述待测负载与所述检测电源，并根据接收到的所述电压采样点处的电压是否为所述驱动电源的电压，判断所述待测负载与所述驱动电源是否短路。

9.根据权利要求7所述的负载状态的检测电路，其特征在于，所述微控制器还用于控制所述第二开关打开且控制所述第三开关闭合，并在接收到的所述电压采样点处的电压等于零时，判定所述待测负载出现开路故障。

10.根据权利要求7所述的负载状态的检测电路，其特征在于，所述检测电源的数量为2个，其中一个所述检测电源连接于所述第二开关的第一端，另一个所述检测电源连接于所述第三开关的第一端。

11.根据权利要求7所述的负载状态的检测电路，其特征在于，所述第一分压电路包括第一电阻网络与第二电阻网络；

所述开关单元连接于所述第一电阻网络的一端，所述第一电阻网络的另一端连接于所述第二电阻网络的一端；

所述第一电阻网络的一端形成所述第一分压电路的第一端，所述第一电阻网络与所述第二电阻网络的连接处形成所述第一分压电路的第二端，所述第二电阻网络的另一端形成所述第一分压电路的第三端。

12.根据权利要求7所述的负载状态的检测电路，其特征在于，所述电压采样电路包括：滤波单元与模数转换器；

所述模数转换器的第一端通过所述滤波单元连接于所述电压采样点，所述模数转换器的第二端连接于所述微控制器。

13.根据权利要求7所述的负载状态的检测电路，其特征在于，所述负载状态的检测电路还包括至少一防反二极管，所述至少一端通过所述至少一防反二极管连接于所述开关单元。

14.根据权利要求11所述的负载状态的检测电路，其特征在于，所述第一电阻网络以及所述第二电阻网络的阻值大于所述待测负载的内阻。

15.一种负载状态的检测方法，其特征在于，基于权利要求1至权利要求14中任一项的负载状态的检测电路来实现，所述方法包括：

在导通所述待测负载与驱动电源之前，通过控制所述开关单元来连通所述待测负载与所述检测电源；

接收所述电压采样电路采集的电压采样点处的电压；

根据所述电压采样电路采集的所述电压采样点处的电压判断所述待测负载是否存在故障；

当判定所述待测负载不存在故障时，通过控制所述开关单元断开所述待测负载与所述检测电源，并控制所述待测负载与驱动电源导通。

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