CN111016664A - 继电器的控制***及电动汽车的继电器控制*** - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种继电器的控制***及电动汽车的继电器控制***，涉及电路控制技术领域，可以解决在高压部件较多的情况下其使用安全程度较低的技术问题。继电器的控制***包括：模数转换器，用于采集电源设备的输出电压；第一开关电路，分别与所述模数转换器和所述电源设备连接，用于根据所述电源设备的本地电压和所述输出电压之间的压差，确定所述输出电压的异常情况；第二开关电路，分别与所述第一开关电路和所述继电器连接，用于根据所述异常情况控制所述继电器的运行状态。

Description

继电器的控制***及电动汽车的继电器控制***

技术领域

本发明涉及电路控制技术领域，尤其是涉及一种继电器的控制***及电动汽车的继电器控制***。

背景技术

目前，电动汽车的使用越来越广泛。电动汽车中的主要部件包括电池***、电机***、电控***等，均属于高压部件。

在电动汽车的电气设计过程中，继电器使用较为广泛。对于电动汽车而言，继电器控制电路设计较为重要，其设计质量高低直接影响整车的安全性和可靠性。但是，电动汽车中的高压部件较多，在继电器的使用过程中，电路安全程度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种继电器的控制***及电动汽车的继电器控制***，以解决在高压部件较多的情况下其使用安全程度较低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种继电器的控制***，包括：

模数转换器，用于采集电源设备的输出电压；

第一开关电路，分别与所述模数转换器和所述电源设备连接，用于根据所述电源设备的本地电压和所述输出电压之间的压差，确定所述输出电压的异常情况；

第二开关电路，分别与所述第一开关电路和所述继电器连接，用于根据所述异常情况控制所述继电器的运行状态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一开关电路通过GPIO引脚控制；

所述第一开关电路用于在所述电源设备的本地电压和所述输出电压之间的压差大于预设阈值时，确定所述输出电压属于异常，并关断所述电源设备的输出，上报故障告警信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一开关电路为PMOS高边开关电路或智能MOS高边开关电路。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，若所述第一开关电路为所述智能MOS高边开关电路，所述智能MOS高边开关电路用于检测所述继电器的工作电流和工作电压，以根据所述工作电流和所述工作电压进行针对过压、欠压或过流情况的保护工作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述第二开关电路为下述任意一项：

智能MOS高边开关电路、智能MOS低边开关电路、PMOS高边开关电路。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，若所述第二开关电路为所述智能MOS低边开关电路，所述智能MOS低边开关电路用于控制所述继电器的负极，所述第一开关电路用于控制所述继电器的正极。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，若所述第二开关电路为所述智能MOS高边开关电路，所述智能MOS高边开关电路的工作模式包括下述任意一项或多项：

正常模式、睡眠模式、安全失效模式。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，若所述第二开关电路为所述智能MOS高边开关电路，所述智能MOS高边开关电路还用于进行故障诊断工作；所述故障诊断工作包括下述任意一项或多项：

针对过压、欠压、过流、过温、负载开路、负载短路的故障诊断工作。

第二方面，本发明实施例还提供一种电动汽车的继电器控制***，包括：所述电动汽车的电源设备以及如第一方面所述的继电器的控制***；

所述电源设备分别和所述继电器的控制***中的所述模数转换器及所述第一开关电路连接。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述电源设备为铅酸电池，所述铅酸电池用于为所述电动汽车的高压电部件提供电量。

本发明实施例提供的技术方案带来了以下有益效果：本发明实施例提供的继电器的控制***及电动汽车的继电器控制***，包括：模数转换器、第一开关电路以及第二开关电路，其中，模数转换器用于采集电源设备的输出电压，第一开关电路分别与模数转换器和电源设备连接，第一开关电路用于根据电源设备的本地电压和输出电压之间的压差来确定输出电压的异常情况，再者，第二开关电路分别与第一开关电路和继电器连接，第二开关电路用于根据异常情况控制继电器的运行状态，通过第一开关电路和第二开关电路这两组开关电路串联控制，形成了继电器控制冗余电路，从而提高了高压部件的使用安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例一所提供的继电器的控制***的结构示意图；

图2示出了本发明实施例一所提供的继电器的控制***的另一结构示意图；

图3示出了本发明实施例二所提供的电动汽车的继电器控制***的结构示意图；

图4示出了本发明实施例二所提供的电动汽车的继电器控制***的另一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

在本申请的描述中，除非另有说明，“至少一个”的含义是指一个或一个以上。例如，至少一个USB装置是指一个USB装置或一个以上USB装置。

此外，本发明的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

目前，汽车工业的高速发展带来了能源危机、环境污染等诸多问题。大力发展新能源电动汽车是实现交通能源转型成为汽车行业可持续发展的重要途径。新能源电动汽车技术经历了各种探索期后，主流技术已逐步清晰，实现汽车动力电气化，发展新能源电动汽车是大势所趋，在各地区达成共识。

目前的最基本的继电器控制电路功能，没有充分考虑电动汽车高压部件的安全性。而且，不具备继电器控制电路故障诊断功能。再者，目前的继电器控制电路设计复杂，成本较高。

基于此，本发明实施例提供的一种继电器的控制***及电动汽车的继电器控制***，可以解决在高压部件较多的情况下其使用安全程度较低的技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种继电器的控制***及电动汽车的继电器控制***进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例提供的一种继电器的控制***，如图1所示，继电器的控制***1包括：

模数转换器11，用于采集电源设备12的输出电压；

第一开关电路13，分别与模数转换器和电源设备连接，用于根据电源设备的本地电压和输出电压之间的压差，确定输出电压的异常情况；

第二开关电路14，分别与第一开关电路和继电器15连接，用于根据异常情况控制继电器的运行状态。

由此可见，继电器控制电路中设计了两组开关电路串联控制，形成电动汽车功能安全冗余设计电路，从而保证电动汽车的安全性和可靠性。

通过继电器控制冗余电路，对于电动汽车高压部件功能的安全角度考虑，具备故障诊断功能，且设计简单，成本较低。

在一些实施例中，第一开关电路通过GPIO引脚控制；第一开关电路用于在电源设备的本地电压和输出电压之间的压差大于预设阈值时，确定输出电压属于异常，并关断电源设备的输出，上报故障告警信息。

例如，如图2所示，第一开关电路由MCU GPIO引脚控制，高电平有效，具备输出诊断，通过ADC采集输出电压与电源设备电压进行比较，当压差大于1V时，能够判定输出电压异常，上报故障告警信息，关断输出，提高安全程度。

在一些实施例中，第一开关电路为PMOS高边开关电路或智能MOS高边开关电路。

在电动汽车应用中，对地短路是最为常见的失效现象，在高压部件***中，如果发生故障报错或者失效，必须保证继电器处于断开状态，尤其是重要位置的继电器，如电池***的正端和负端，要求芯片保护控制策略复杂，可靠性高，因此继电器控制电路都会选用高边开关输出。

在一些实施例中，若第一开关电路为智能MOS高边开关电路，智能MOS高边开关电路用于检测继电器的工作电流和工作电压，以根据工作电流和工作电压进行针对过压、欠压或过流情况的保护工作。

第一开关电路可以为智能MOS高边开关电路，形成两组智能MOS高边开关串联输出，可以间接的检测后级负载(继电器)的工作电流、工作电压，直接判定过压、欠压、过流保护。

在一些实施例中，第二开关电路为下述任意一项：

智能MOS高边开关电路、智能MOS低边开关电路、PMOS高边开关电路。

如果第二开关电路为普通PMOS高边开关输出，则与第一级普通PMOS高边开关输出串联，形成两组普通PMOS高边开关串联输出的电量。

如图2所示，智能MOS高边输出由专用集成芯片控制，如由高端驱动芯片(High-side Driver，HSD)控制。芯片电源输入来自上一级PMOS高边开关输出，而不是直接与整车铅酸电池连接，输出端直接控制电动汽车中高压部件继电器。因此，继电器控制电路中设计了两组高边开关串联控制，形成了电动汽车功能安全冗余设计，进而能够保证电动汽车的安全性和可靠性。

在一些实施例中，若第二开关电路为智能MOS低边开关电路，智能MOS低边开关电路用于控制继电器的负极，第一开关电路用于控制继电器的正极。

如果第二开关电路为智能MOS低边开关电路，继电器控制输出负极为浮地，正极输出由普通PMOS高边开关输出。即一组普通PMOS高边开关输出控制正极，一组智能MOS低边开关输出控制负极，从而保障电路安全度。

在一些实施例中，若第二开关电路为智能MOS高边开关电路，智能MOS高边开关电路的工作模式包括下述任意一项或多项：

正常模式、睡眠模式、安全失效模式。

在实际应用中，智能MOS高边开关可以具备3种工作模式，分别为正常模式、睡眠模式、安全失效模式。通过若干种工作模式可以提高继电器电路的安全度。

在一些实施例中，若第二开关电路为智能MOS高边开关电路，智能MOS高边开关电路还用于进行故障诊断工作；故障诊断工作包括下述任意一项或多项：

针对过压、欠压、过流、过温、负载开路、负载短路的故障诊断工作。

在实际应用中，智能MOS高边开关电路还可以具备若干故障诊断功能，如过压、欠压、过流、过温、负载开路、负载短路等，进而提高继电器电路的安全度。

实施例二：

本发明实施例提供的一种电动汽车的继电器控制***，如图3所示，电动汽车的继电器控制***3包括：电动汽车的电源设备31以及上述实施例一提供的继电器的控制***；

电动汽车的电源设备31分别和继电器的控制***1中的模数转换器及第一开关电路连接。

本申请实施例提供的电动汽车的继电器控制***，可以应用于纯电动汽车(BEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、燃料电池汽车(FCV)及48V微型混动汽车继电器控制冗余电路。

电动汽车继电器控制电路工作原理为：整车正常上电时，***部件开始初始化自检，无故障后，整车进入上下电流程，此时继电器控制电路工作，闭合继电器，准备放电。

在一些实施例中，如图4所示，电动汽车的电源设备为铅酸电池32，铅酸电池用于为电动汽车的高压电部件提供电量。电源输入为整车铅酸电池提供，从而能够提供反接保护功能，提高电路安全性。

本发明实施例提供的电动汽车的继电器控制***，与上述实施例提供的继电器的控制***具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件的相对数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

附图中的框图显示了根据本发明的多个实施例的***和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图中的每个方框、以及框图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例提供的功能。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种继电器的控制***，其特征在于，包括：

模数转换器，用于采集电源设备的输出电压；

第一开关电路，分别与所述模数转换器和所述电源设备连接，用于根据所述电源设备的本地电压和所述输出电压之间的压差，确定所述输出电压的异常情况；

第二开关电路，分别与所述第一开关电路和所述继电器连接，用于根据所述异常情况控制所述继电器的运行状态。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一开关电路通过GPIO引脚控制；

所述第一开关电路用于在所述电源设备的本地电压和所述输出电压之间的压差大于预设阈值时，确定所述输出电压属于异常，并关断所述电源设备的输出，上报故障告警信息。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一开关电路为PMOS高边开关电路或智能MOS高边开关电路。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，若所述第一开关电路为所述智能MOS高边开关电路，所述智能MOS高边开关电路用于检测所述继电器的工作电流和工作电压，以根据所述工作电流和所述工作电压进行针对过压、欠压或过流情况的保护工作。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第二开关电路为下述任意一项：

智能MOS高边开关电路、智能MOS低边开关电路、PMOS高边开关电路。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，若所述第二开关电路为所述智能MOS低边开关电路，所述智能MOS低边开关电路用于控制所述继电器的负极，所述第一开关电路用于控制所述继电器的正极。

7.根据权利要求5所述的***，其特征在于，若所述第二开关电路为所述智能MOS高边开关电路，所述智能MOS高边开关电路的工作模式包括下述任意一项或多项：

正常模式、睡眠模式、安全失效模式。

8.根据权利要求5所述的***，其特征在于，若所述第二开关电路为所述智能MOS高边开关电路，所述智能MOS高边开关电路还用于进行故障诊断工作；所述故障诊断工作包括下述任意一项或多项：

针对过压、欠压、过流、过温、负载开路、负载短路的故障诊断工作。

9.一种电动汽车的继电器控制***，其特征在于，包括：所述电动汽车的电源设备以及如权利要求1-8任一项所述的继电器的控制***；

所述电源设备分别和所述继电器的控制***中的所述模数转换器及所述第一开关电路连接。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述电源设备为铅酸电池，所述铅酸电池用于为所述电动汽车的高压电部件提供电量。

Images