动力电池高压互锁检测电路及方法技术

一种动力电池高压互锁检测电路，包括控制器单元和高压互锁检测电路，高压互锁检测电路包括第一信号转换模块、第二信号转换模块和差分比较模块。控制器单元的第一输出端口连接第一信号转换模块的输入端，输出第一PWM信号至第一信号转换模块，第一信号转换模块的输出端接入高压回路的输入端。控制器单元的第二输出端口连接第二信号转换模块的输入端，输出第二PWM信号至第二信号转换模块，第二信号转换模块的输出端接入高压回路的输出端。第一信号转换模块的输出端同时接入差分比较模块的一个输入端，第二信号转换模块的输出端同时接入差分比较模块的另一个输入端。差分比较模块的输出端接入控制器单元的第一输入端口。

【技术实现步骤摘要】
动力电池高压互锁检测电路及方法
本专利技术属于电动汽车
，特别涉及一种动力电池高压互锁检测电路及方法。
技术介绍
由于电动汽车动力电池系统中通常由多个高压子系统组成，它们之间都是通过高压连接器相互连接的，同时汽车实际运行过程中复杂的路况与电气系统工况造成这些高压子系统的实际运行环境十分恶劣，绝大部分时间内它们都处于振动与冲击条件下，因此为确保行车安全与车辆设备的安全可靠性，高压互锁设计变得尤为关键。高压互锁技术的设计主要是防止在高压部件暴露后易发生造成高压触电的危险。现有的高压互锁技术一般都是通过使用低压信号来检查电动汽车上所有与高压母线相连的各个分支路，包括整个电池系统、导线、连接器、DCDC变换器、电机控制器等系统回路的电气连接完整性、连续性。当整个动力电池系统高压回路连接断开或者完整性受到破坏时，就需要通知系统控制器，然后，系统控制器将启动安全保护措施，如断开高压主回路等。高压连接器端子一般包含高压连接部分以及低压连接部分，其中，高压连接部分是指高压部件的高压电输入输出互连端，低压连接部分是指互锁信号输入输出端。而且高压连接端的闭合或断开的状态改变始终与低压连接部分保持同步一致。因此，通常只需要检测低压连接端的通断状态就可以间接地检测出高压连接是否完好。高压互锁检测电路是用以检测低压连接回路的通断状态，如图1所示。现有的检测方法是通过控制器PWM外设模块产生一个具有特定频率与特定占空比的PWM波形信号，然后，控制器单元将该PWM信号在低压连接回路的起始端发送，通过各个高压部件的高压连接器中低压端子互连而成低压互锁回路，并由控制器单元在低压连接回路的末尾端接收该PWM信号；最后，控制器单元根据对比发送的PWM信号与接收的PWM信号的特征是否一致，包括PWM信号的频率和占空比，从而判断低压互锁回路的通断状态。高压互锁检测电路作为高压互锁设计中的关键点，现有的PWM信号检测电路具有成本低，电路结构简单易实现，使用方便等优点，并且在经过长期的验证后，已经得到广泛应用。但是，现有的高压互锁检测电路仍存在一些缺点。比如，现有的高压互锁检测电路实际使用中可靠性较差，尤其是在复杂恶劣的电磁干扰环境中容易发生错误辨别。结合附图2所示，下面具体说明现有的高压互锁检测电路容易受到电磁干扰的根本原因。通常而言，电磁干扰的形成主要包含干扰源以及耦合路径；其中，干扰源一般是指电流变化率较大的部件，而电动汽车内部存在许多大电流，高功率的高压部件，这些部件都很容易产生电磁辐射，例如，电动机的电枢部分运行过程伴随着高频交变电磁场。直流变换器的开关单元将产生很强的高频电磁干扰等等。耦合路径是指感受电磁辐射而形成噪声电流的闭合环路；而电动汽车配电系统中低压互锁端子需要很多个高压部件两两互连，同时这些部件都分散在一定范围内，这就造成了低压互锁回路存在很大的环路面积。加之，PWM输出端和输入端对地存在较大的输入输出阻抗，因此，低压互锁回路就等效于一个高阻抗、大面积的闭合环路。显然，低压互锁回路在电磁干扰严重的电动汽车内部就很容易受到电磁干扰。当控制器在低压互锁回路起始端发送PWM信号，该信号在低压互锁回路中耦合了一定程度的电磁干扰后，使得PWM信号波形产生一定程度的畸变，即PWM信号的上升沿和下降沿均带有随机性的振荡畸变；当控制器检测该畸变的PWM信号时，由于信号的上升沿或下降沿变得异常，导致控制器无法有效地识别出该PWM信号实际特征，即频率或占空比，进而导致控制器无法准确地辨别当前低压互锁回路的通断状态，严重时将导致电动汽车配电系统意外下电或无法上电，影响车辆设备的安全使用。通常现有的改进办法为，在控制器PWM输入端前加滤波器，该方法可以在一定程度上起到抑制干扰的作用；但是，该方法无法从根本上解决电磁干扰问题，并且该方法极大地限制了PWM信号的带宽，从而造成控制器检测过程存在较大的延迟时间，使得系统响应变慢，严重影响了高压互锁检测电路的使用效率。
技术实现思路
针对传统的高压互锁检测电路存在抗干扰性差的缺点，本专利技术实施例提供了一种动力电池配电系统高压互锁检测电路，有效地抑制电动汽车配电系统中所存在的电磁干扰，增强了现有检测电路的抗干扰性。本专利技术实施例之一，一种动力电池高压互锁检测电路，包括控制器单元和高压互锁检测电路，高压互锁检测电路包括第一信号转换模块、第二信号转换模块和差分比较模块。控制器单元的第一输出端口连接第一信号转换模块的输入端，输出第一PWM信号至第一信号转换模块，第一信号转换模块的输出端接入高压回路的输入端。控制器单元的第二输出端口连接第二信号转换模块的输入端，输出第二PWM信号至第二信号转换模块，第二信号转换模块的输出端接入高压回路的输出端。第一信号转换模块的输出端同时接入差分比较模块的一个输入端，第二信号转换模块的输出端同时接入差分比较模块的另一个输入端，差分比较模块的输出端接入控制器单元的第一输入端口。本专利技术实施例提供的动力电池配电系统高压互锁检测电路，该电路基于差分检测技术，具有很高的共模噪声抑制能力，提高了检测电路的电磁兼容性，有效地降低了现有的高压互锁检测电路受到电磁干扰而产生的错误辨别率，可以应用于电动汽车的电池断路单元和配电盒检测电路。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述，本专利技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本专利技术的若干实施方式，其中：图1现有的动力电池配电系统高压互锁检测电路的结构示意图图2现有的高压互锁检测电路易受电磁干扰的示意图图3本专利技术实施例中的动力电池配电系统高压互锁检测电路的结构示意图图4本专利技术实施例中的第一信号转换模块的输入输出波形示意图图5本专利技术实施例中的第二信号转换模块的输入输出波形示意图图6本专利技术实施例中的差分比较模块的输入输出波形示意图图7本专利技术实施例中的动力电池配电系统高压互锁检测电路的原理示意图图8本专利技术实施例中的第一信号转换模块的电路原理图图9本专利技术实施例中的第二信号转换模块的电路原理图图10本专利技术实施例中的差分比较模块的电路原理图具体实施方式根据一个或者多个实施例，如图3所示动力电池配电系统高压互锁检测电路的结构示意图。本专利技术的动力电池高压互锁检测电路主要包括第一信号转换模块、第二信号转换模块及差分检测模块。本专利技术的动力电池高压互锁检测电路工作过程简单易实现，控制器单元输出两路相同的PWM1信号，当高压回路中所有高压设备连接器均连接正常时，此时高压互锁检测电路将输出PWM2信号给控制器单元，控制器单元将比较PWM1信号与PWM2信号特征，即二者相位相差180°，其频率及幅值将相同，则控制器将对高压回路互锁已成功的事件上报给车辆控制单元；当高压回路中任一高压设备连接器处于断开状态时，此时高压互锁检测电路将输出持续高电平状态信号给控制器单元，控制器单元识别该信号为持续高电平状态时，则控制器单元将对高压回路互锁未成功的事件上报给车辆控制单元。由此来实现高压互锁检测电路对高压设备电源连接状态的实时监控，从而预防因高压设备电源连接器意外脱落造成电源端子裸露而引发安全事故。根据一个或者多个实施例，第一信号转换模块是将控制器单元输出的PWM信号幅值进行转换，其频率保持不变。如附图4所示，控制器单元输出的PW本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力电池高压互锁检测电路，包括控制器单元和高压互锁检测电路，高压互锁检测电路包括第一信号转换模块、第二信号转换模块和差分比较模块，控制器单元的第一输出端口连接第一信号转换模块的输入端，输出第一PWM信号至第一信号转换模块，第一信号转换模块的输出端接入高压回路的输入端，控制器单元的第二输出端口连接第二信号转换模块的输入端，输出第二PWM信号至第二信号转换模块，第二信号转换模块的输出端接入高压回路的输出端，第一信号转换模块的输出端同时接入差分比较模块的一个输入端，第二信号转换模块的输出端同时接入差分比较模块的另一个输入端，差分比较模块的输出端接入控制器单元的第一输入端口。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池高压互锁检测电路，包括控制器单元和高压互锁检测电路，高压互锁检测电路包括第一信号转换模块、第二信号转换模块和差分比较模块，控制器单元的第一输出端口连接第一信号转换模块的输入端，输出第一PWM信号至第一信号转换模块，第一信号转换模块的输出端接入高压回路的输入端，控制器单元的第二输出端口连接第二信号转换模块的输入端，输出第二PWM信号至第二信号转换模块，第二信号转换模块的输出端接入高压回路的输出端，第一信号转换模块的输出端同时接入差分比较模块的一个输入端，第二信号转换模块的输出端同时接入差分比较模块的另一个输入端，差分比较模块的输出端接入控制器单元的第一输入端口。2.根据权利要求1所述的动力电池高压互锁检测电路，其特征在于，所述的第一信号转换模块将控制器单元输出的第一PWM信号幅值进行转换，其频率保持不变；所述的第二信号转换模块也将控制器单元输出的第二PWM信号幅值进行转换，其频率保持不变；所述的差分比较模块将高压回路的输出端与输入端之间的低压互锁检测信号进行差分比较，输出第三PWM信号，并输出到控制器单元的第一输入端口。3.根据权利要求2所述的动力电池高压互锁检测电路，其特征在于，所述的第一信号转换模块由电阻R1、R2、R3和R4，NPN型晶体三极管Q1，肖特基二极管D1组成，电阻R1与控制器输出端口连接于节点n1处，作为PWM1信号的输入端；电阻R1、R2与三极管Q1的b极连接于节点n2；5V电源与三极管Q1的e极连接于节点n3；三极管Q1的c极与二极管D1的阳极连接于节点n4；二极管D1的阴极与电阻R3、R4的一端连接于节点n6；电阻R3的一端与5V电源连接于节点n5；电阻R4的一端与电源地连接于节点n7；而所述的第一信号转换模块与所述的串联匹配电阻R11连接于节点n8处，节点n8则作为互锁检测电路的输出端。4.根据权利要求2所述的动力电池高压互锁检测电路，其特征在于，所述的第二信号转换模块由电阻R12、R13、R14、R15、R16、R17和NPN型晶体三极管Q2、Q3、Q4组成，电阻R12与控制器输出端口连接于节点n9处，作为PWM2信号的输入端；电阻R12的一端与三极管Q2的b极连接于节点n10；电阻R13的一端与5V电源连接于节点n11；电阻R13、R14的一端与三极管Q2的c极连接于节点n12；三极管Q2的e极与电源地连接于节点n13；电阻R14、R15的一端与三...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳威，杨锡旺，
申请(专利权)人：常州索维尔电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32