用于检测继电器状态的电路和方法

技术领域

以下涉及一种用于检测连接到电压源的继电器的状态的电路和方法，该电压源用于向车辆中的电负载供电。

背景

电动车辆的高压(HV)架构的拓扑可以包括主正极继电器(main positiverelay)，主正极继电器将高压电池或电池组(例如，400伏)的正极侧连接到电负载(例如，直流到直流(DC到DC)转换器)。这种拓扑还可以包括与主正极继电器并联连接的预充电继电器，以及将高压电池或电池组的负极侧连接到电负载的主负极继电器。每个这样的继电器可以在断开位置和闭合位置之间独立地操作，或者可以独立地操作到断开位置和闭合位置。

在这种拓扑中，预充电继电器可以由控制器控制，以允许或实现检测主负极继电器的状态(即，主负极继电器的状态是可操作的还是有故障的)。更具体地，在闭合预充电继电器之后，控制器然后可以尝试闭合主负极继电器，以确定主负极继电器是否具有“卡住的断开(stuck open)”(故障)状态。此后，控制器可以尝试断开主负极继电器，以确定主负极继电器是否具有“卡住的闭合(stuck closed)”(即，粘连)故障状态。

然而，这种用于检测主负极继电器状态的方法不能应用于电动车辆的HV架构的其他拓扑。因此，需要一种改进的电路和方法来检测连接到电压源的继电器的状态，该电压源用于向车辆电负载供电。这种改进的电路和方法将容易地检测连接到电压源的预充电继电器或主负极继电器的粘连(即，卡住的闭合)故障或卡住的断开故障，该电压源用于向车辆中的电负载供电。这种改进的电路和方法也会与电动车辆的HV架构的多种拓扑兼容。

概述

根据本文描述的一个非限制性示例性实施例，提供了一种用于检测连接到电压源的继电器的状态的电路，该电压源用于向车辆中的电负载供电，该继电器可在断开位置和闭合位置之间操作。该电路包括连接到电压源和继电器的分压器，以及连接到分压器的开关，该开关可在断开位置和闭合位置之间操作。当开关处于闭合位置并且继电器处于断开位置时，分压器提供第一输出电压V

根据本文描述的另一非限制性示例性实施例，提供了一种用于检测连接到电压源的继电器的状态的方法，该电压源用于向车辆中的电负载供电，该继电器可在断开位置和闭合位置之间操作，其中，分压器连接到电压源和继电器，并且其中开关连接到分压器，该开关可在断开位置和闭合位置之间操作。该方法包括闭合开关并且检测分压器的输出电压。当继电器处于断开位置时，分压器的输出电压是第一输出电压V

根据本文描述的另一个非限制性示例性实施例，提供了一种具有存储的计算机可执行指令的非暂时性计算机可读存储介质，该指令用于检测连接到电压源的继电器的状态，该电压源用于向车辆中的电负载供电，继电器可在断开位置和闭合位置之间操作，其中，分压器连接到电压源和继电器，并且其中开关连接到分压器，该开关可在断开位置和闭合位置之间操作。计算机可执行指令被配置成使控制器闭合开关并检测分压器的输出电压。当继电器处于断开位置时，由分压器提供的输出电压是第一输出电压V

下面结合附图对用于检测连接到电压源的继电器状态的电路和方法的这些和其他非限制性示例性实施例进行详细描述，该电压源用于向车辆中的电负载供电。

附图简述

图1A-图1C是用于向车辆中的电负载供电的高压架构的拓扑的示例性简化示意图；并且

图2是根据本公开的用于检测连接到电压源的继电器的状态的电路和方法的一个示例性实施例的示例性简化示意图，该电压源用于向车辆中的电负载供电。

详细描述

根据需要，本文公开了详细的非限制性实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是示例性的，并且可以采取各种替代形式。附图不一定是按比例绘制的，并且特征可能被放大或缩小以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅作为教导本领域技术人员的代表性基础。

参考附图，将提供对用于检测连接到电压源的继电器的状态的电路和方法的非限制性示例性实施例的更详细描述，该电压源用于向车辆中的电负载供电。为了说明的方便和便于理解，对于所有附图中的相似的部件和特征，本文可以使用相似的参考数字。

图1A-图1C是用于向车辆中的电负载供电的高压(HV)架构的拓扑的示例性简化示意图。参考图1A，如前所述，用于电动车辆的HV架构的拓扑10可以包括将高压电池或电池组14(例如，400伏)的正极侧连接到电负载(例如，直流到直流(DC到DC)转换器)(例如，参见图1C中的电负载16)的主正极继电器12。拓扑10还可以包括与主正极继电器12并联连接的预充电继电器18，以及将高压电池或电池组14的负极侧连接到电负载的主负极继电器20。在这点上，虽然主正极继电器12、预充电继电器18和主负极继电器20在图1A中被示出处于断开位置，但是这些继电器12、18、20中的每一个都可以通过信号线(未示出)由控制器(未示出)在断开和闭合位置之间独立地操作，或独立地操作到断开位置和闭合位置。

为了检测这种拓扑10中的主负极继电器20的状态(即，主负极继电器的状态是可操作的还是有故障的)，预充电继电器18可以首先由控制器(未示出)闭合。在闭合预充电继电器18之后，控制器然后可以尝试闭合主负极继电器20，以确定主负极继电器20是否具有“卡住的断开”(故障)状态(即，通过检测在电负载处是否存在电压)。此后，控制器可以尝试断开主负极继电器20，以确定主负极继电器20是否具有“卡住的闭合”(即，粘连)故障状态。

然而，这种用于检测主负极继电器状态的方法不能应用于电动车辆的HV架构的其他拓扑，诸如图1B和图1C所示的替代拓扑10’、10”。在这点上，图1B所示的替代拓扑10’包括主正极继电器12’，主正极继电器12’将高压电池或电池组14’(例如，400伏)的正极侧连接到电负载(例如，DC到DC转换器)(例如，参见图1C中的电负载16)。拓扑10’还可以包括将高压电池或电池组14’的负极侧连接到电负载的主负极继电器20’和与主负极继电器12’并联连接的预充电继电器18’。同样，虽然主正极继电器12’、预充电继电器18’和主负极继电器20’在图1B中被示出处于断开位置，但是这些继电器12’、18’、20’中的每一个都可以通过信号线(未示出)由控制器(未示出)在断开位置和闭合位置之间独立地操作，或独立地操作到断开位置和闭合位置。

图1C所示的替代拓扑10”包括主正极继电器12”，主正极继电器12”将高压电池或电池组14”(例如，400伏)的正极侧连接到电负载(例如，DC到DC转换器)16。拓扑10”还可以包括主负极继电器20”，主负极继电器20”将高压电池或电池组14”的负极侧连接到电负载。显然，在替代拓扑10”中不包括预充电继电器。同样，虽然主正极继电器12”和主负极继电器20”在图1C中被示出处于断开位置，但是这些继电器12”、20”中的每一个都可以通过信号线(未示出)由控制器(未示出)在断开位置和闭合位置之间独立地操作，或独立地操作到断开位置和闭合位置。

因此，需要一种改进的电路和方法来检测连接到电压源的继电器的状态，该电压源用于向车辆电负载供电。这种改进的电路和方法将容易地检测连接到电压源的预充电继电器或主负极继电器的粘连(即，卡住的闭合)故障或卡住的断开故障，该电压源用于向车辆中的电负载供电。这种改进的电路和方法也会适用于电动车辆的HV架构的多种拓扑(诸如拓扑10、10’、10”)或者与之兼容。

在这点上，图2是示出根据本公开的用于检测连接到电压源的继电器的状态的电路和方法的一个示例性实施例的示例性简化示意图，该电压源用于向车辆中的电负载供电。如在此可以看到的，拓扑10’包括主正极继电器12’，主正极继电器12’将高压电池或电池组14’(例如，400伏)的正极侧连接到电负载(例如，DC到DC转换器)(例如，参见图1C中的电负载16)。拓扑10’还可以包括将高压电池或电池组14’的负极侧连接到电负载的主负极继电器20’和与主负极继电器12’并联连接的预充电继电器18’。虽然主正极继电器12’、预充电继电器18’和主负极继电器20’在图2中被示出处于断开位置，但是它们可以通过信号线12

如图2所示，本公开的电路和方法可以包括连接到电压源14’和主负极继电器20’的分压器。该电路和方法还可以包括连接到分压器的开关(SW)22，其中，开关(SW)22可以在断开位置和闭合位置之间独立操作。当开关(SW)22处于其闭合位置并且主负极继电器20’处于其断开位置时，分压器可以提供第一输出电压V

根据图2所示的本公开的电路和方法的示例性实施例，电压源14’可以具有正极侧和负极侧，并且可以具有电压V

分压器本身可以包括具有第一侧和第二侧的第一电阻器24，其中，第一电阻器24的第一侧可以连接到开关(SW)22的第二侧，并且第一电阻器24的第二侧可以连接到主负极继电器20’的第二侧。分压器还可以包括具有第一侧和第二侧的第二电阻器26，其中第二电阻器26的第一侧可以(例如，在点30处)连接到电压源14’的负极侧，并且第二电阻器26的第二侧可以连接到主负极继电器20’的第二侧。

在这点上，分压器的第一电阻器24可以具有第一电阻R

注意，电压源14’可以包括电池或电池组，并且电压源14’的电压V

仍然参考图2，示出了用于检测继电器20’的状态的方法的示例性实施例，继电器20’连接到电压源14’，该电压源14’用于向车辆中的电负载供电，其中，继电器20’可以在断开位置和闭合位置之间操作，其中，分压器可以连接到电压源14’和继电器20’，并且其中可以在断开位置和闭合位置之间操作的开关(SW)22可以连接到分压器。该方法可以包括闭合开关(SW)22并检测分压器的输出电压。在这方面，当继电器20’处于断开位置时，分压器的输出电压可以是第一输出电压V

如前所述，分压器可以包括具有第一电阻R

仍然如前所述，根据图2所示的本公开的电路和方法的示例性实施例，电压源14’可以具有正极侧和负极侧，并且可以具有电压V

分压器本身可以包括具有第一侧和第二侧的第一电阻器24，其中，第一电阻器24的第一侧可以连接到开关(SW)22的第二侧，并且第一电阻器24的第二侧可以连接到主负极继电器20’的第二侧。分压器还可以包括具有第一侧和第二侧的第二电阻器26，其中第二电阻器26的第一侧可以(例如，在点30处)连接到电压源14’的负极侧，并且第二电阻器26的第二侧可以连接到主负极继电器20’的第二侧。

同样，电压源14’可以包括电池或电池组，并且电压源14’的电压V

仍然参考图2，示出了具有存储的计算机可执行指令的非暂时性计算机可读存储介质的示例性实施例，该指令用于检测连接到电压源14’的继电器20’的状态，该电压源14’用于向车辆中的电负载供电，其中，继电器14’可以在断开位置和闭合位置之间操作，其中，分压器可以连接到电压源14’和继电器20’，并且其中开关(SW)22可以连接到分压器，开关(SW)22可以在断开位置和闭合位置之间操作。计算机可执行指令可以被配置成使控制器40闭合开关(SW)22，并在点28处检测分压器14’的输出电压。当继电器20’处于其断开位置时，由分压器提供的输出电压可以是第一输出电压V

同样，分压器可以包括具有第一电阻R

如前所述，根据图2所示的本公开的电路和方法的示例性实施例，电压源14’可以具有正极侧和负极侧，并且可以具有电压V

如前所述，分压器本身可以包括具有第一侧和第二侧的第一电阻器24，其中，第一电阻器24的第一侧可以连接到开关(SW)22的第二侧，并且第一电阻器24的第二侧可以连接到主负极继电器20’的第二侧。分压器还可以包括具有第一侧和第二侧的第二电阻器26，其中第二电阻器26的第一侧可以(例如，在点30处)连接到电压源14’的负极侧，并且第二电阻器26的第二侧可以连接到主负极继电器20’的第二侧。

同样，电压源14’可以包括电池或电池组，并且电压源14’的电压V

在这点上，本文描述的计算机可执行指令可以存储在计算机可读存储介质中或其上，该存储介质可以包括任何已知类型的存储介质或设备，并且可以是控制器40的一部分或与控制器40相关联。如本领域技术人员将理解的，控制器40和本文所述的任何其他控制器、控制单元、通信单元、系统、子系统、单元、模块、接口、传感器、设备、继电器、开关、部件等可以单独地、共同地或以任何组合的方式包括适当的电路，诸如一个或更多个适当编程的处理器(例如，包括中央处理单元(CPU)的一个或更多个微处理器)和相关联的存储器、存储介质或存储设备，该相关联的存储器、存储介质或存储设备可以包括存储的操作系统软件和/或可由处理器执行的应用软件，用于控制其操作和用于执行由本文描述的各种方法、功能和/或操作表示的特定算法，包括彼此之间的交互和/或协作。一个或更多个这样的处理器以及其他电路系统和/或硬件可以被包括在单个专用集成电路(ASIC)中，或者几个处理器和各种电路系统和/或硬件可以分布在几个单独的部件中，不管是单独封装的部件还是组装到片上系统(SoC)中的部件。因此，控制器40以及本文描述的任何其他控制器、控制单元、通信单元、系统、子系统、单元、模块、接口、传感器、设备、继电器、开关、部件等可以包括一个或更多个处理器以及相关联的存储器、存储介质或存储设备，该相关联的存储器、存储介质或存储设备存储有计算机可执行指令，用于执行由本文描述的各种方法、功能和/或操作所表示的特定算法。

因此，本公开提供了一种改进的电路和方法，用于检测连接到电压源的继电器的状态，该电压源用于向车辆电负载供电。当参考高压接地是HV电池或电压源的负极侧时，本公开的改进电路和方法可以容易地检测连接到电压源的预充电继电器或主负极继电器的粘连(即，卡住的闭合)故障或卡住的断开故障，该电压源用于向车辆中的电负载供电。本公开的改进电路和方法也适用于电动车辆的HV架构的多种拓扑(诸如拓扑10、10’、10”)或者与之兼容。本文描述的改进的电路和方法提供了用于检测高压主负极继电器的状态(粘连故障或卡住的断开故障)的硬件电路和方法，特别是对于预充电继电器和/或电阻器处于高压主负极侧并且高压参考接地是高压负极侧的情况，或者是对于根本没有预充电继电器和/或电阻器的情况。

从前述内容中显而易见的是，已经描述了用于检测连接到电压源的继电器的状态的电路和方法的各种非限制性示例性实施例，该电压源用于向车辆中的电负载供电。虽然本文已经图示和描述了各种实施例，但是它们仅仅是非限制性的和示例性的，并且并不意味着这些实施例说明和描述了所有可能的实施例。相反，本文使用的词语是描述性的词语，而不是限制性的词语，并且应当理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种改变。