一種繼電器故障診斷電路及方法與流程
2023-06-04 15:21:26
本發明涉及繼電器診斷領域，特別是涉及一種繼電器故障診斷電路及方法。
背景技術：
隨著電動汽車的快速發展，對電動汽車的動力電池性能要求越來越嚴格，從而高壓繼電器的故障診斷越來越重要。參考圖1，目前電動汽車的BMS中診斷高壓繼電器常用的方法需要檢測多個電壓值，每一個電壓值的檢測分別對應一路獨立的電壓檢測電路，如內總壓檢測電路，外總壓檢測電路、動力電池總正端與負極端之間的電壓檢測電路、負極正極端與動力電池總負端之間的電壓檢測電路等。現有技術中。每一路電壓檢測電路包括AD轉換單元、高壓低壓隔離單元、分壓電阻單元等。因此，現有技術的BMS在需要檢測多路電壓值的情況下，需要採用多路的電壓檢測電路，造成BMS電路結構複雜、生產成本高、佔用空間大，且複雜的電路結構影響BMS整體性能。同時，多路電壓檢測電路需要佔用BMS中控制中心的多個AD口，過多佔用BMS中控制中心非常有限的AD口資源。
此外，高壓繼電器的故障包括粘連和失效(失效即為無法閉合狀態，行業內通用的說法)兩種狀態。但現有的高壓繼電器診斷方法通常僅能診斷出高壓繼電器處於粘連狀態，未能精確診斷出高壓繼電器是否處於失效狀態，診斷結果不全面，進而影響BMS性能。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種繼電器故障診斷方法。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：
一種繼電器故障診斷電路，包括：總正繼電器Kp、預充電阻R、預充繼電器Kpre、總負繼電器Kn、檢測支路選擇單元、BMS控制單元和電壓檢測單元，所述總正繼電器Kp串接在電池包總正端，所述總負繼電器Kn串接在電池包總負端，總正繼電器Kp與總負繼電器Kn之間串聯負載；
所述預充電阻與所述預充繼電器Kpre串聯連接形成的串聯支路並聯於所述總正繼電器Kp；
所述檢測支路選擇單元的第一輸入端連接所述電池包的總正端，第二輸入端連接所述負載的正極端，第三輸入端連接所述電池包的總負端，第四輸入端連接所述負載的負極端，第五輸入端連接所述預充電阻R與所述預充繼電器Kpre的連接節點，所述檢測支路選擇單元的輸出端與所述電壓檢測單元連接；
所述檢測支路選擇單元與所述BMS控制單元信號連接。
在其中一個實施例中，所述第一輸入端、所述支路選擇單元(100)、所述電壓檢測單元及所述第三輸入端構成第一電壓檢測支路；所述第三輸入端、支路選擇單元、電壓檢測單元及所述第五輸入端構成第二電壓檢測支路，所述第一輸入端、所述支路選擇單元、所述電壓檢測單元及所述第四輸入端構成第三電壓檢測支路，所述第二輸入端、所述支路選擇單元、所述電壓檢測單元及所述第三輸入端構成第四電壓檢測支路。
基於繼電器故障診斷電路的故障診斷方法，包括以下步驟：
S01：在電路低壓上電後，BMS控制單元控制檢測支路選擇單元進行相應的電壓檢測支路選通操作；
S02：當前選通的電壓檢測支路對其兩端的電壓進行檢測；
S03：將電壓檢測支路檢測的電壓進行比較，根據比較結果判斷各繼電器的粘連狀態；
S04：若步驟S03中各繼電器均無粘連，則對相應的繼電器進行操作控制，並選通相應的電壓檢測支路進行電壓檢測，根據所檢測的電壓判斷相應繼電器的失效狀態。
在其中一個實施例中，所述步驟S01具體為：
在電路低壓上電後，BMS控制單元的控制檢測支路選擇單元輪流選通第一電壓檢測支路、第二電壓檢測支路、第三電壓檢測支路、第四電壓檢測支路。
在其中一個實施例中，所述步驟S02具體為：
選通第一電壓檢測支路時，第一電壓檢測支路對其兩端的電壓進行檢測得到檢測電壓V1；選通第二電壓檢測支路時，第二電壓檢測支路對其兩端的電壓進行檢測得到檢測電壓V2；選通第三電壓檢測支路時，第三電壓檢測支路對其兩端的電壓進行檢測得到檢測電壓V3；選通第四電壓檢測支路時，第四電壓檢測支路對其兩端的電壓進行檢測得到檢測電壓V4。
在其中一個實施例中，所述步驟S03具體包括以下步驟：
若第三電壓檢測支路的檢測電壓V3等於第一電壓檢測支路的檢測電壓V1，則總負繼電器Kn粘連；
若第四電壓檢測支路的檢測電壓V4等於第一電壓檢測支路的檢測電壓V1，則總正繼電器Kp粘連；
若第四電壓檢測支路的檢測電壓V4按照預充曲線上升，則總負繼電器Kn和預充繼電器Kpre同時粘連；
若第四電壓檢測支路的檢測電壓V4等於第二電壓檢測支路的檢測電壓V2，則預充繼電器Kpre粘連或充繼電器Kpre和總正繼電器Kp預同時粘連。
在其中一個實施例中，所述步驟S04中對相應的繼電器進行操作控制，並選通相應的電壓檢測支路進行電壓檢測，根據所檢測的電壓判斷相應繼電器的失效狀態的步驟包括預充繼電器Kpre的失效判斷步驟S041：
閉合預充繼電器Kpre，依次選通第一電壓檢測支路和第四電壓檢測支路，獲取檢測電壓V1和檢測電壓V4；
若檢測電壓V4等於檢測電壓V1，則預充繼電器Kpre正常閉合；
若檢測電壓V4等於零，則預充繼電器Kpre失效；
若檢測電壓V4按照預充曲線上升，則預充繼電器Kpre正常閉合且總負繼電器Kn粘連。
在其中一個實施例中，若所述步驟S041中診斷結果均無故障，則所述步驟S04還包括總負繼電器Kn的失效判斷步驟S042：
閉合總負繼電器kn，依次選通第一電壓檢測支路和第三電壓檢測支路，獲取檢測電壓V1和檢測電壓V3；
若檢測電壓V3等於檢測電壓V1，則總負繼電器Kn正常閉合；
若檢測電壓V3等於零，則總負繼電器Kn失效。
在其中一個實施例中，若所述步驟S042中診斷結果均無故障，則所述步驟S04還包括總正繼電器Kp的失效判斷步驟S043：
先閉合總負繼電器kn，再閉合預充繼電器Kpre；
預充完成後先閉合總正繼電器kp，然後斷開預充繼電器kpre；
依次選通第一電壓檢測支路和第四電壓檢測支路，獲取檢測電壓V1和檢測電壓V4；
若檢測電壓V4等於檢測電壓V1，則總正繼電器Kp正常閉合；
若檢測電壓V4小於檢測電壓V1，且檢測電壓V4下降，則總正繼電器Kp失效。
本次技術方案相比於現有技術有以下有益效果：
1.通過設置檢測支路檢測單元在多路待檢測電壓電路之間進行任意切換，實現一路電壓檢測單元可檢測多路電壓值，大大節省電壓檢測的元件成本，簡化BMS硬體電路，利於縮小BMS佔用空間，而且是BMS性能更加穩定。
2.本技術方案在不複雜電路的前提下，可以進行多路電壓檢測，在進行高壓繼電器的診斷時，能準確診斷出高壓繼電器的粘連和失效兩種故障情況。
3.診斷流程方法簡單，診斷結果全面，且高效可靠。
附圖說明
圖1為現有技術的繼電器診斷電路原理圖；
圖2為本實施例中的繼電器故障診斷電路原理圖；
圖3為本實施例中的繼電器故障診斷的電路電壓檢測支路示意圖；
圖4為本實施例中的繼電器故障診斷方法流程圖。
具體實施方式
為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施方式。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本發明的公開內容理解的更加透徹全面。
需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的，並不表示是唯一的實施方式。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
如圖,2所示為繼電器故障診斷電路，請一併結合參照圖3，包括：總正繼電器Kp、預充電阻R、預充繼電器Kpre、總負繼電器Kn、檢測支路選擇單元100、BMS控制單元200和電壓檢測單元300，所述總正繼電器Kp串接在電池包總正端，所述總負繼電器Kn串接在電池包總負端，總正繼電器Kp與總負繼電器Kn之間串聯負載；
所述預充電阻與所述預充繼電器Kpre串聯連接形成的串聯支路並聯於所述總正繼電器Kp；
所述檢測支路選擇單元100的第一輸入端連接所述電池包的總正端，第二輸入端連接所述負載的正極端，第三輸入端連接所述電池包的總負端，第四輸入端連接所述負載的負極端，第五輸入端連接所述預充電阻R與所述預充繼電器Kpre的連接節點，所述檢測支路選擇單元100的輸出端與所述電壓檢測單元300連接；
所述檢測支路選擇單元100與所述BMS控制單元200信號連接。
進一步地，所述第一輸入端、所述支路選擇單元100、所述電壓檢測單元300及所述第三輸入端構成第一電壓檢測支路；所述第三輸入端、支路選擇單元100、電壓檢測單元300及所述第五輸入端構成第二電壓檢測支路，所述第一輸入端、所述支路選擇單元100、所述電壓檢測單元300及所述第四輸入端構成第三電壓檢測支路，所述第二輸入端、所述支路選擇單元100、所述電壓檢測單元300及所述第三輸入端構成第四電壓檢測支路。
基於繼電器故障診斷電路的故障診斷方法，請參照圖4，包括以下步驟：
S01：在電路低壓上電後，BMS控制單元200控制檢測支路選擇單元100進行相應的電壓檢測支路選通操作；
S02：當前選通的電壓檢測支路對其兩端的電壓進行檢測；
S03：將電壓檢測支路檢測的電壓進行比較，根據比較結果判斷各繼電器的粘連狀態；
S04：若步驟S03中各繼電器均無粘連，則對相應的繼電器進行操作控制，並選通相應的電壓檢測支路進行電壓檢測，根據所檢測的電壓判斷相應繼電器的失效狀態。
進一步地，所述步驟S01具體為：
在電路低壓上電後，BMS控制單元200控制檢測支路選擇單元100輪流選通第一電壓檢測支路、第二電壓檢測支路、第三電壓檢測支路、第四電壓檢測支路。
進一步地，所述步驟S02具體為：
選通第一電壓檢測支路時，第一電壓檢測支路對其兩端的電壓進行檢測得到檢測電壓V1；選通第二電壓檢測支路時，第二電壓檢測支路對其兩端的電壓進行檢測得到檢測電壓V2；選通第三電壓檢測支路時，第三電壓檢測支路對其兩端的電壓進行檢測得到檢測電壓V3；選通第四電壓檢測支路時，第四電壓檢測支路對其兩端的電壓進行檢測得到檢測電壓V4。
進一步地，所述步驟S03具體包括以下步驟：
若第三電壓檢測支路的檢測電壓V3等於第一電壓檢測支路的檢測電壓V1，則總負繼電器Kn粘連；
若第四電壓檢測支路的檢測電壓V4等於第一電壓檢測支路的檢測電壓V1，則總正繼電器Kp粘連；
若第四電壓檢測支路的檢測電壓V4按照預充曲線上升，則總負繼電器Kn和預充繼電器Kpre同時粘連；
若第四電壓檢測支路的檢測電壓V4等於第二電壓檢測支路的檢測電壓V2，則預充繼電器Kpre粘連或充繼電器Kpre和總正繼電器Kp預同時粘連。
進一步地，所述步驟S04中對相應的繼電器進行操作控制，並選通相應的電壓檢測支路進行電壓檢測，根據所檢測的電壓判斷相應繼電器的失效狀態的步驟包括預充繼電器Kpre的失效判斷步驟S041：
閉合預充繼電器Kpre，依次選通第一電壓檢測支路和第四電壓檢測支路，獲取檢測電壓V1和檢測電壓V4；
若檢測電壓V4等於檢測電壓V1，則預充繼電器Kpre正常閉合；
若檢測電壓V4等於零，則預充繼電器Kpre失效；
若檢測電壓V4按照預充曲線上升，則預充繼電器Kpre正常閉合且總負繼電器Kn粘連。
進一步地，若所述步驟S041中診斷結果均無故障，則所述步驟S04還包括總負繼電器Kn的失效判斷步驟S042：
閉合總負繼電器kn，依次選通第一電壓檢測支路和第三電壓檢測支路，獲取檢測電壓V1和檢測電壓V3；
若檢測電壓V3等於檢測電壓V1，則總負繼電器Kn正常閉合；
若檢測電壓V3等於零，則總負繼電器Kn失效。
進一步地，若所述步驟S042中診斷結果均無故障，則所述步驟S04還包括總正繼電器Kp的失效判斷步驟S043：
先閉合總負繼電器kn，再閉合預充繼電器Kpre；
預充完成後先閉合總正繼電器kp，然後斷開預充繼電器kpre；
依次選通第一電壓檢測支路和第四電壓檢測支路，獲取檢測電壓V1和檢測電壓V4；
若檢測電壓V4等於檢測電壓V1，則總正繼電器Kp正常閉合；
若檢測電壓V4小於檢測電壓V1，且檢測電壓V4下降，則總正繼電器Kp失效。
需要說明的是，當總負繼電器Kn和預充繼電器Kpre同時粘連，電池包、總負繼電器Kn、預充繼電器Kpre和負載形成迴路，由於負載中存在電容，第四電壓檢測支路的檢測電壓V4按照預充曲線上升為本領域技術人員所能理解的範圍，在說明書中不再對預充曲線的定義解釋說明，同理，第四電壓檢測支路的檢測電壓下降也不再進行解釋說明。
還需要說明的是，所示BMS控制單元200與電壓檢測單元信號連接。
還需要說明的是，所述的繼電器失效狀態為繼電器無法正常閉合的狀態。
以上所述實施方式僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。