基于差分采样的继电器检测电路和检测装置

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，特别是一种基于差分采样的继电器检测电路和检测装置。

背景技术

随着汽车技术的发展，继电器的检测也越来越重要，在一些电池侧对用电设备进行充电的场合下，电池侧有电压而用电设备没有电压，使用传统的继电器检测方法不仅步骤繁琐，且检测效率较低，这大大降低了车辆的安全系数，使得用户驾驶车辆时的安全隐患大大增加。

发明内容

上述基于差分采样的继电器检测电路和检测装置，可以自动检测正极继电器和负极继电器的状态并判断是否出现故障，过程简洁高效，使用户驾驶车辆时因继电器故障而导致安全事故的概率大大降低。

本申请实施例第一方面提供了一种基于差分采样的继电器检测电路，所述继电器检测电路包括供电电路和正极继电器检测电路；所述供电电路包括电源、用电设备、正极继电器、负极继电器；所述正极继电器检测电路包括第一同相放大电路、第一电阻和第二电阻；

所述电源的正极连接所述正极继电器的一端，所述正极继电器的另一端连接所述用电设备的正极和所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述第一同相放大电路的同相输入端和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述电源的负极、所述第一同相放大电路的反相输入端和所述负极继电器的一端，所述负极继电器的另一端连接所述用电设备的负极；

当位于所述第一同相放大电路输出端的第一采样端的电压为低电平时，确定所述正极继电器处于断开状态，当所述第一采样端的电压为高电平时，确定所述正极继电器处于闭合或粘连状态。

在一个实施例中，所述基于差分采样的继电器检测电路还包括负极继电器检测电路，所述负极继电器检测电路包括第二同相放大电路、第三电阻、第四电阻和第五电阻；

所述第三电阻的一端连接所述电源的正极和所述正极继电器的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第四电阻的一端、所述第五电阻的一端和所述第二同相放大电路的同相输入端，所述第四电阻的另一端连接所述电源的负极、所述第一同相放大电路的反相输入端、所述第二电阻的另一端、所述负极继电器的一端和所述第二同相放大电路的反相输入端，所述负极继电器的另一端连接所述第五电阻的另一端和所述用电设备的负极；

当位于所述第二同相放大电路输出端的第二采样端的电压为高电平时，确定所述负极继电器处于断开状态，当所述第二采样端的电压为低电平时，确定所述负极继电器处于闭合或粘连状态。

在一个实施例中，所述第一同相放大电路包括第一放大器、第六电阻、第七电阻，所述第二同相放大电路包括第二放大器、第八电阻、第九电阻。

在一个实施例中，所述正极继电器检测电路还包括第十电阻，所述第十电阻的一端连接所述电源的正极和所述正极继电器的一端，所述第十电阻的另一端连接所述第一同相放大电路的同相输入端；

当位于所述第一同相放大电路输出端的第一采样端的电压为高电平时，确定所述正极继电器处于断开状态，当所述第一采样端的电压为低电平时，确定所述正极继电器处于闭合或粘连状态。

在一个实施例中，所述基于差分采样的继电器检测电路还包括继电器激活检测单元；

所述继电器激活检测单元包括正极继电器激活检测单元和负极继电器激活检测单元，所述正极继电器激活检测单元连接所述正极继电器的两端，用于检测所述正极继电器是否处于工作状态，所述负极继电器激活检测单元连接所述负极继电器的两端，用于检测所述负极继电器是否处于工作状态。

在一个实施例中，所述基于差分采样的继电器检测电路还包括故障判断单元，所述故障判断单元包括正极继电器故障判断单元和负极继电器判断单元，所述正极继电器故障判断单元连接所述正极继电器激活检测单元，根据所述正极继电器的状态和所述第一采样端的电压高低来判断所述正极继电器是否出现故障，所述负极继电器故障判断单元连接所述负极继电器激活检测单元，根据所述负极继电器的状态和所述第二采样端的电压高低来判断所述负极继电器是否出现故障。

在一个实施例中，所述基于差分采样的继电器检测电路还包括故障警报单元，所述故障警报单元包括正极继电器故障警报单元和负极继电器故障警报单元，所述正极继电器故障警报单元连接所述正极继电器故障判断单元，当所述正极继电器故障判断单元判断所述正极继电器出现故障时，所述正极故障警报单元发出故障警报；所述负极继电器故障警报单元连接所述负极继电器故障判断单元，当所述负极继电器故障判断单元判断所述负极继电器出现故障时，所述负极继电器故障警报单元发出故障警报。

在一个实施例中，所述基于差分采样的继电器检测电路还包括保护电路，所述保护电路用于限制所述第一采样端和所述第二采样端的电压大小。

在一个实施例中，所述保护电路包括稳压二极管，所述稳压二极管的正极连接所述电源的负极，所述稳压二极管的负极连接所述第一同相放大电路或所述第二同相放大电路。

本申请实施例第二方面提供了一种检测装置，所述检测装置包括本申请实施例第一方面所描述的继电器检测电路。

通过实施本申请实施例，可以得到以下有益效果：

通过使用上述基于差分采样的继电器检测电路和检测装置，包括供电电路和正极继电器检测电路；所述供电电路包括电源、用电设备、正极继电器、负极继电器；所述正极继电器检测电路包括第一同相放大电路、第一电阻和第二电阻；当位于所述第一同相放大电路输出端的第一采样端的电压为低电平时，确定所述正极继电器处于断开状态，当所述第一采样端的电压为高电平时，确定所述正极继电器处于闭合或粘连状态。可以自动检测正极继电器和负极继电器的状态并判断是否出现故障，过程简洁高效，使用户驾驶车辆时因继电器故障而导致安全事故的概率大大降低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本申请实施例中一种正极继电器检测电路的结构示意图；

图2为本申请实施例中另一种正极继电器检测电路的结构示意图；

图3为本申请实施例中一种正负极继电器检测电路的结构示意图；

图4为本申请实施例中另一种正负极继电器检测电路的结构示意图；

图5为本申请实施例中另一种正负极继电器检测电路的结构示意图；

图6为本申请实施例中一种保护电路的结构示意图；

图7为本申请实施例中另一种保护电路的结构示意图；

图8为本申请实施例中基于图7的另一种保护电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，也不是表示元器件的类型不同。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合，需要说明的是，本申请的图都结合了供电电路即电源、用电设备、正极继电器和负极继电器。

需要说明的是，继电器闭合意味着继电器导通，在表现上可认为通过导线直接连通；继电器粘连也意味着触点间已经接合(意味着可以有电流流过)，但电阻可能较大。继电器闭合和继电器粘连的最大区别在于继电器是否会响应断开继电器指令，有效的切断继电器。本申请的应用场景涉及电源侧和用电设备之间的继电器，包括动力电池和车载充电器(On Board Charger，OBC)输出之间的继电器；蓄电池和OBC(DC/DC)输出之间的继电器；电池和整车控制器之间的继电器；电池与快充接口之间的继电器；停车距离控制系统(Parking Distance Control，PDC)和加热器之间的继电器；集成式电机控制和DC/DC输入之间的继电器以及蓄电池馈电等，电源侧有电压而用电设备侧默认无电压。

下面结合图1对本申请实施例中一种基于差分采样的正极继电器检测电路作详细说明，图1为本申请实施例中一种正极继电器检测电路的结构示意图，包括电源DC1、用电设备DC2、正极继电器K1、负极继电器K2、第一同相放大电路、第一电阻R1和第二电阻R2。

其中，上述电源DC1的正极连接上述正极继电器K1的一端，上述正极继电器K1的另一端连接上述用电设备DC2的正极和上述第一电阻R1的一端，上述第一电阻R1的另一端连接上述第一同相放大电路的同相输入端和上述第二电阻R2的一端，上述第二电阻R2的另一端连接上述电源DC1的负极、上述第一同相放大电路的反相输入端和上述负极继电器K2的一端，上述负极继电器K2的另一端连接上述用电设备DC2的负极；当位于上述第一同相放大电路输出端的第一采样端AD-SMP1的电压为低电平时，确定上述正极继电器K1处于断开状态，当上述第一采样端AD-SMP2的电压为高电平时，确定上述正极继电器K1处于闭合或粘连状态。

其中，上述第一电阻R1分别与第二电阻R2、第一同相放大电路串联，上述第二电阻R2与上述第一同相放大电路并联，当正极继电器K1断开时，由于电源DC1有电压而用电设备DC2无电压，上述第一同相放大电路的同相输入端电压为0V，输出端输出电压为低电平，采集到的上述第一采样端AD-SMP1的电压也是低电平；当上述正极继电器闭合或粘连时，上述第一同相放大电路的同相输入端的电压经过上述第一电阻R1和第二电阻R2的分压之后得到，输出端输出电压为高电平，采集到的上述第一采样端AD-SMP1的电压也是高电平。需要说明的是，在一般的工作过程中，在对正极继电器进行检测时，负极继电器K2处于闭合状态。

通过上述继电器检测电路，可以根据第一采样端的输出电压大小对上述正极继电器进行检测，过程简洁高效，使用户驾驶车辆时因继电器故障而导致安全事故的概率大大降低。

下面结合图2对本申请实施例中另一种基于差分采样的正极继电器检测电路作详细说明，图2为本申请实施例中另一种正极继电器的结构示意图，包括电源DC1、用电设备DC2、正极继电器K1、负极继电器K2、第一同相放大电路、第一电阻R1、第二电阻R2和第十电阻R10。

其中，上述第十电阻R10的一端连接上述电源DC1的正极和上述正极继电器K1的一端，上述第十电阻R10的另一端连接上述第一同相放大电路的同相输入端，需要说明的是，除了第十电阻R10以外的其他元件的连接方式可以参见图1中所描述的连接方式，在此不再赘述。

其中，上述第十电阻R10与第一电阻R1并联，与第二电阻R2和第一同相放大电路串联，当正极继电器K1断开时，上述第一同相放大电路的同相输入端的电压经过上述第十电阻R10和第二电阻R2分压后得到，输出端输出的电压为高电平，采集到的第一采样端AD-SMP1的电压也是高电平；当上述正极继电器闭合或粘连时，由于第十电阻R10与第一电阻R1并联，上述第一同相放大电路的同相输入端的电压经过上述第一电阻R1、第二电阻R2、第十电阻R10分压后得到，输出端输出的电压为低电平，采集到的第一采样端AD-SMP1的电压也是低电平。需要说明的是，在一般的工作过程中，在对正极继电器K1进行检测时，负极继电器K2处于闭合状态。

通过采用上述继电器检测电路，可以用另一种方式对正极继电器进行检测，提升了检测方式的灵活性，且电路简单高效，使用户驾驶车辆时因继电器故障而导致安全事故的概率大大降低。

下面结合图3对本申请实施例中一种基于差分采样的正负极继电器检测电路作详细说明，图3为本申请实施例中一种正负极继电器检测电路，包括电源DC1、用电设备DC2、正极继电器K1、负极继电器K2、第一同相放大电路、第一电阻R1、第二电阻R2、第二同相放大电路、第三电阻、第四电阻和第五电阻。

其中，上述第三电阻R3的一端连接上述电源DC1的正极和上述正极继电器K1的一端，上述第三电阻R3的另一端连接上述第四电阻R4的一端、上述第五电阻R5的一端和上述第二同相放大电路的同相输入端，上述第四电阻R4的另一端连接上述电源DC1的负极、上述第一同相放大电路的反相输入端、上述第二电阻R2的另一端、上述负极继电器K2的一端和上述第二同相放大电路的反相输入端，上述负极继电器K2的另一端连接上述第五电阻R5的另一端和上述用电设备DC2的负极；

当位于上述第二同相放大电路输出端的第二采样端AD-SMP2的电压为高电平时，确定上述负极继电器K2处于断开状态，当上述第二采样端AD-SMP2的电压为低电平时，确定上述负极继电器K2处于闭合或粘连状态。其他元件的连接方式可以参见图1中所描述的连接方式，在此不再赘述。

其中，上述第三电阻R3与上述第四电阻R4串联、与第二同相放大电路串联，上述第四电阻R4与上述第五电阻R5并联，当负极继电器K2断开时，上述第二同相放大电路的同相输入端的电压经过上述第三电阻R3和第四电阻R4分压后得到，输出端输出的电压为高电平，采集到的第二采样端AD-SMP2的电压也是高电平；当上述负极继电器闭合或粘连时，由于第四电阻R4与第五电阻R5并联，上述第二同相放大电路的同相输入端的电压经过上述第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5分压后得到，输出端输出的电压为低电平，采集到的第二采样端AD-SMP2的电压也是低电平。需要说明的是，在一般的工作过程中，在对负极继电器K2进行检测时，正极继电器K1的状态没有限制。

可选的，本申请实施例中的正负极继电器检测电路的正极继电器检测部分可以通过增加第十电阻R10进行切换，如图4所示，图4为本申请实施例中另一种正负极继电器检测电路的结构示意图。

上述正负极继电器检测电路未详细说明的具体连接方式和检测方法可以参见图1、图2、图3中的说明或者其任意结合，在此不再赘述。

通过采用上述正负极继电器检测电路，可以对正极继电器和负极继电器进行检测，并且有多种检测方式，在检测效率提高的同时也提升了检测方式的灵活性，且电路简单高效，使用户驾驶车辆时因继电器故障而导致安全事故的概率大大降低。

下面结合图5对本申请实施例中另一种正负极继电器检测电路作详细说明，图5为本申请实施例中另一种正负极继电器检测电路的结构示意图，包括电源DC1、用电设备DC2、正极继电器K1、负极继电器K2、第一放大器U1B第一电阻R1、第二电阻R2、第二放大器U2B、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、正极继电器激活检测单元510、负极继电器激活检测单元520、正极继电器故障判断单元530、负极继电器故障判断单元540、正极继电器故障警报单元550和负极继电器故障警报单元560。

其中，第一放大器U1B、第六电阻R6、第七电阻R7构成第一同相放大电路，第二放大器U2B、第八电阻R8、第九电阻R9构成第二同相放大电路，在第一同相放大电路中，第六电阻R6的一端连接第一放大器U1B的输出端，另一端连接上述第一放大器U1B的反相输入端和第七电阻R7的一端，上述第七电阻R7的另一端连接电源DC1的负极、第二电阻R2的另一端、第四电阻R4的另一端、第九电阻R9的另一端和负极继电器K2的一端，在第二同相放大电路中，第八电阻R8的一端连接上述第二放大器U2B的输出端，另一端连接上述第二放大器U2B的反相输入端和第九电阻R9的一端。

上述第一同相放大电路和第二同相放大电路可以产生负反馈，稳定同相输入端的电压波动，并且可以增加输入阻抗，减小输出阻抗。

可选的，继电器激活检测单元包括正极继电器激活检测单元510和负极继电器激活检测单元520，上述正极继电器激活检测单元510连接上述正极继电器K1的两端，用于检测上述正极继电器K1是否处于工作状态，上述负极继电器激活检测单元520连接上述负极继电器K2的两端，用于检测上述负极继电器K2是否处于工作状态。

可选的，故障判断单元包括正极继电器故障判断单元530和负极继电器判断单元540，上述正极继电器故障判断单元530连接上述正极继电器激活检测单元510，需要说明的是，此处的连接关系表示逻辑上的连接，在实际连接中，上述正极继电器故障判断单元530还应该同时连接上述第一采样端AD-SMP1，用于根据上述正极继电器K1的状态和上述第一采样端AD-SMP1的电压高低来判断上述正极继电器K1是否出现故障，具体的，当第一采样端AD-SMP1的电压为低电平时，若上述正极继电器K1的工作状态为断开，则认定上述正极继电器K1正常断开；若上述正极继电器K1的工作状态为工作中，则认定上述正极继电器K1出现故障，故障类型为异常断开。当第一采样端AD-SMP1的电压为高电平时，若上述正极继电器K1的工作状态为断开，则认定上述正极继电器K1出现故障，故障类型为正极继电器粘连；若上述正极继电器K1的工作状态为工作中，则认定上述正极继电器K1正常工作。需要说明的是，若正极继电器检测电路加入了第十电阻，则上述判断方式相反，在此不再赘述。

上述负极继电器故障判断单元540连接上述负极继电器激活检测单元520，需要说明的是，此处的连接关系表示逻辑上的连接，在实际连接中，上述负极继电器故障判断单元540还应该同时连接上述第二采样端AD-SMP2，用于根据上述负极继电器K2的状态和上述第二采样端AD-SMP2的电压高低来判断上述负极继电器K2是否出现故障。当第二采样端AD-SMP2的电压为高电平时，若上述负极继电器K2的工作状态为断开，则认定上述负极继电器K2正常断开；若上述负极继电器K2的工作状态为工作中，则认定上述负极继电器K2出现故障，故障类型为负极继电器异常断开。当第二采样端AD-SMP2电压为低电平时，若上述负极继电器K2的工作状态为断开，则认定上述负极继电器K2出现故障，故障类型为负极继电器粘连；若上述负极继电器K2的工作状态为工作中，则认定上述负极继电器K2正常工作。

进一步的，还包括故障警报单元，所述故障警报单元包括正极继电器故障警报单元550和负极继电器故障警报单元560，所述正极继电器故障警报单元550连接所述正极继电器故障判断单元530，当所述正极继电器故障判断单元530判断所述正极继电器K1出现故障时，所述正极故障警报单元550发出故障警报；所述负极继电器故障警报单元560连接所述负极继电器故障判断单元540，当所述负极继电器故障判断单元560判断所述负极继电器K2出现故障时，所述负极继电器故障警报单元560发出故障警报。上述故障警报单元可以包括警示灯、电声元件中的任一种或者其组合。

下面结合图6对本申请实施例中一种保护电路作详细说明，图6为本申请实施例中一种保护电路的结构示意图。

可选的，上述保护电路使用稳压二极管ZD组成，所述稳压二极管ZD的正极连接所述电源DC1的负极，所述稳压二极管ZD的负极连接所述第一采样端AD-SMP1或所述第二采样端AD-SMP2。稳压二极管ZD的伏安特性曲线的正向特性和普通二极管类似，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小，当反向电压临近反向电压的临界值时，反向电流骤然增大，称为击穿，在这一临界击穿点上，反向电阻骤然降至很小值。尽管电流在很大的范围内变化，而稳压二极管ZD两端的电压却基本上稳定在击穿电压附近，从而实现了保护电路的功能。

通过一个稳压二极管充当保护电路，可以节省电路空间，并防止电压过大带来的安全隐患和检测结果出现错误。

可选的，上述保护电路可以使用供电电源VCC和第一二极管D1组成，如图7所示，图7为本申请实施例中另一种保护电路的结构示意图，所述供电电源VCC连接所述第二二极管D1的负极，所述第一二极管D1的正极连接所述第一采样端AD-SMP1或所述第二采样端AD-SMP2，可以避免电压过高或反接引起采样芯片损坏。

进一步的，上述保护电路还可以包括第二二极管D2，如图8所示，图8为本申请实施例中基于图7的另一种保护电路的结构示意图，所述第二二极管D2的正极连接所述电源DC1的负极，所述第二二极管D2的负极连接所述第一二极管D1的正极，进一步增强了保护范围。

本申请实施例还提供了一种检测装置，包括上述申请实施例中的基于差分采样的继电器检测电路，在此不再赘述。

以上参照附图说明了本申请的优选实施例，本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质，可以有多种变型方案实现本申请。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本申请较佳可行的实施例而已，并非因此局限本申请的权利范围，凡运用本申请说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本申请的权利范围之内。