一种高压互锁回路故障检测装置的制作方法

一种高压互锁回路故障检测装置
1.本技术要求于2022年09月13日提交国家知识产权局、申请号为202222422010.7、名称为“一种高压互锁回路故障检测装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本技术中。
技术领域
2.本技术涉及数字信号技术领域，特别是涉及一种高压互锁回路故障检测装置。


背景技术：

3.随着科技的发展，新能源电动车的普及程度越来越高，电动汽车中的高压系统是一个绝缘封闭的系统，在对其中的高压互锁进行故障检测时，其高压连接器在没有正常连接时会造成高压暴露，容易导致维修人员触电，影响维修人员的人身安全。因此，急需简单且高效的高压互锁回路故障检测方案以保障高压系统的完整性和安全性，从而保证维修人员的安全。
4.现有技术在进行高压互锁回路故障检测时，通常采用单片机i/o口来输出一路脉冲宽度调制信号，通过高压互锁回路中的串联线路，将脉冲宽度调制信号从高压互锁回路的末端反馈到单片机中，最后通过单片机中的微控制单元(mcu)对反馈信号进行处理，判断高压互锁回路中是否发生故障。
5.在以上技术方案中，因为单片机是通过一路来输出脉冲宽度调制信号的，鉴于该信号经过高压互锁回路的控制端和检测端，因此当发生高压互锁故障时，无法判断是高压互锁回路的控制端发生故障还是高压互锁回路的检测端发生故障。因此，导致检测结果的可信度较低。


技术实现要素：

6.基于上述问题，本技术提供了一种高压互锁回路故障检测装置，以解决高压互锁回路故障检测结果可信度较低的问题。
7.本技术实施例公开了如下技术方案：
8.一种高压互锁回路故障检测装置，包括：微控制单元和高压互锁回路；所述高压互锁回路包括分压电路；其中，所述微控制单元的输出端、第一输入端和第二输入端均与所述高压互锁回路连接；
9.所述微控制单元，用于通过所述输出端向所述高压互锁回路输出原始脉冲宽度调制信号；
10.所述分压电路，用于将所述原始脉冲宽度调制信号分解为具有不同占空比的第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号；
11.所述高压互锁回路，用于向所述第一输入端传输所述第一脉冲宽度调制信号，以及用于向所述第二输入端传输所述第二脉冲宽度调制信号；
12.所述微控制单元，还用于根据从所述第一输入端和所述第二输入端，接收到的所
述第一脉冲宽度调制信号的占空比、所述第二脉冲宽度调制信号的占空比以及所述原始脉冲宽度调制信号的占空比，获得所述高压互锁回路的故障检测结果。。
13.可选的，所述微控制单元，具体用于：
14.若所述原始脉冲宽度调制信号的占空比与所述第一脉冲宽度调制信号的占空比互补，则判断所述高压互锁回路的控制端正常；
15.若所述第一脉冲宽度调制信号的占空比与所述第二脉冲宽度调制信号的占空比互补，则判断所述高压互锁回路的检测端正常。
16.可选的，所述分压电路，具体包括：第一电阻、第二电阻、第一三极管和第二三极管，所述第一电阻的阻值小于所述第二电阻的阻值，所述第一三极管一端接地，另一端与所述第一电阻串联，所述第二三极管一端接地，另一端与所述第二电阻串联；
17.所述第一电阻和所述第二电阻用于对电路进行分压处理，使得所述第一脉冲宽度调制信号和所述第二脉冲宽度调制信号具有不同且互补的占空比。
18.可选的，所述装置还包括：第一滤波采集模块和第二滤波采集模块，所述第一三极管与所述第一滤波采集模块的输入端相连，所述第一输入端与所述第一滤波采集模块的输出端相连，所述第二三极管与所述第二滤波采集模块的输入端相连，所述第二输入端与所述第二滤波采集模块的输出端相连；
19.所述第一滤波采集模块，用于采集所述第一脉冲宽度调制信号并传输给所述第一输入端；
20.所述第二滤波采集模块，用于采集所述第二脉冲宽度调制信号并传输给所述第二输入端。
21.可选的，所述装置还包括：故障处理模块，所述故障处理模块与所述微控制单元连接；
22.所述故障处理模块，用于当所述高压互锁回路出现故障时，根据电源所处模式采取应对措施。
23.可选的，所述应对措施，包括：
24.当电源处于放电模式时，限制放电功率为第一阈值；
25.当所述电源处于充电模式时，限制充电功率为第二阈值；
26.当所述电源未处于所述充电模式和所述放电模式时，禁止充电。
27.可选的，所述微控制单元，还具体用于：
28.在当前时刻和上一时刻所述高压互锁回路皆未发生故障时，确定所述高压互锁回路状态为第一状态，所述第一状态表示所述高压互锁回路处于工作状态；
29.在所述上一时刻所述高压互锁回路发生故障时，确定所述高压互锁回路状态为第二状态，所述第二状态表示所述高压互锁回路关闭；在所述上一时刻所述高压互锁回路未发生故障且所述当前时刻所述高压互锁回路发生故障时，确定所述高压互锁回路状态为第三状态，所述第三状态表示所述高压互锁回路工作被打断。
30.相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术提供了一种高压互锁回路故障检测装置，通过设置两路脉冲宽度调制信号进行检测，其中一路用于进行针对高压互锁回路的控制端检测，另一路用于针对高压互锁回路的检测端检测。通过用户自行标定的具有固定占空比的脉冲宽度调制信号，结合两路对脉冲宽度调制信号进行传输，通过判断脉
冲宽度信号之间的互补情况即可判断其对应的检测端或控制端是否发生故障。其故障检测装置可以对高压互锁回路中检测端和控制端的故障进行检测，从而提升了高压互锁回路故障检测的可信度。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本技术实施例提供的一种高压互锁回路故障检测装置的结构示意图；
33.图2为本技术实施例提供的一种高压互锁回路故障检测装置的电路图。
具体实施方式
34.正如前文描述，目前现有技术在进行高压互锁回路故障检测时，通常只采用单片i/o口来输出一路脉冲宽度调制信号来判断高压互锁回路是否处于故障状态，无法判断是高压互锁回路的检测端出现故障还是其控制端出现故障。
35.有基于此，本技术提供了一种高压互锁回路故障检测装置，通过设置两路脉冲宽度调制信号进行检测，其中一路用于进行针对高压互锁回路的控制端检测，另一路用于针对高压互锁回路的检测端检测。通过用户自行标定的具有固定占空比的脉冲宽度调制信号，结合两路对脉冲宽度调制信号进行传输，通过判断脉冲宽度信号之间的互补情况即可判断其对应的检测端或控制端是否发生故障。其故障检测装置可以对高压互锁回路中检测端和控制端的故障进行检测，从而提升了高压互锁回路故障检测的可信度。
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
37.装置实施例
38.参见图1，该图为本技术实施例提供的一种高压互锁回路故障检测装置的结构示意图。图2为本技术实施例提供的一种高压互锁回路故障检测装置的电路图。
39.如图1所示，本高压互锁回路故障检测装置，包括：微控制单元100和高压互锁回路200；所述高压互锁回路200包括分压电路；其中，所述微控制单元100的输出端、第一输入端和第二输入端均与所述高压互锁回路200连接。
40.所述微控制单元100，用于通过所述输出端向所述高压互锁回路输出原始脉冲宽度调制信号。
41.所述分压电路，用于将所述原始脉冲宽度调制信号分解为具有不同占空比的第一脉冲宽度调制信息好第二脉冲宽度调制信号。
42.分压电路设置于高压互锁回路中，电路中设置有第一电阻r1和第二电阻r2，并且每个电阻都串联有对应的第一三极管和第二三极管，其中电阻r1远小于电阻r2，三极管的另一端接地。结合分压电路的使用，能够将微控制单元所输出的原始脉冲宽度调制信号分
解为两路具有不同占空比的脉冲宽度调制信号。
43.所述高压互锁回路200，用于向所述第一输入端传输所述第一脉冲宽度调制信号，以及用于向所述第二输入端传输所述第二脉冲宽度调制信号。
44.第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号被分别传输至微控制单元的第一输入端和第二输入端中，两个脉冲宽度调制信号具有不同的占空比，当微控制单元接收到上述两个不同占空比的脉冲宽度调制信号时，会根据它们之间的占空比的互补情况判断高压互锁回路检测端的故障情况。
45.所述微控制单元100，还用于根据从所述第一输入端和所述第二输入端，接收到的所述第一脉冲宽度调制信号的占空比、所述第二脉冲宽度调制信号的占空比以及所述原始脉冲宽度调制信号的占空比，获得所述高压互锁回路的故障检测结果。
46.原始脉冲宽度调制信号的占空比可以由用户自行标定，微控制单元可以根据原始脉冲宽度调制信号(图2中pwm)与第一脉冲宽度调制信号(图2中pwm1)之间占空比的情况来判断高压互锁回路的控制端是否发生故障。
47.例如，通过标定原始脉冲宽度调制信号占空比为70％，在经过分压电路处理后，此时第一脉冲宽度调制信号占空比为30％，第一脉冲宽度调制信号与原始脉冲宽度调制信号互补，则确定高压互锁回路的控制端正常。
48.若标定所述原始脉冲宽度调制信号的占空比为70％，在经过分压电路处理后，第一脉冲宽度调制信号的占空比为20％，则第一脉冲宽度调制信号与原始脉冲宽度调制信号并不满足占空比互补的条件，则确定高压互锁回路的控制端故障。
49.同理，微控制单元也同样可以根据第一脉冲宽度调制信号(图2中pwm1)与第二脉冲宽度调制信号(图2中pwm2)之间占空比的互补情况来判断高压互锁回路的检测端是否发生故障。
50.例如，当第一脉冲宽度调制信号为30％，第二脉冲宽度调制信号为70％时，则第一脉冲宽度调制信号与第二脉冲宽度调制信号的占空比互补，确定高压互锁回路的检测端正常。
51.若所述第一脉冲宽度调制信号的占空比为60％，在经过分压电路处理后，第二脉冲宽度调制信号的占空比为30％，则第一脉冲宽度调制信号与第二脉冲宽度调制信号并不满足占空比互补的条件，则确定高压互锁回路的检测端故障。
52.由此可见，在本技术实施例所提供的一种高压互锁回路故障检测装置中，通过设置两路脉冲宽度调制信号进行检测，其中一路用于进行针对高压互锁回路的控制端检测，另一路用于针对高压互锁回路的检测端检测。通过用户自行标定的具有固定占空比的脉冲宽度调制信号，结合两路对脉冲宽度调制信号进行传输，通过判断脉冲宽度信号之间的互补情况即可判断其对应的检测端或控制端是否发生故障。其故障检测装置可以对高压互锁回路中检测端和控制端的故障进行检测，从而提升了高压互锁回路故障检测的可信度。
53.在一种可选的实施方式中，所述高压互锁回路故障检测装置，还包括：故障处理模块，所述故障处理模块与所述微控制单元连接。
54.所述故障处理模块，用于当所述高压互锁回路出现故障时，根据电源所处模式采取应对措施。
55.所述应对措施包括：当电源处于放电模式时，限制放电功率为第一阈值。当所述电
源处于充电模式时，限制充电功率为第二阈值。当所述电源未处于所述充电模式和所述放电模式时，禁止充电。
56.其中，第一阈值和第二阈值可以由用户自行设置，例如将第一阈值设置为50％，第二阈值设置为0％。采取故障处理模块所提供的应对措施，能够在高压互锁回路出现故障时，灵活根据当前电源所处模式采取相应措施，灵活且高效的保证了在高压互锁回路出现故障时使用电源的安全性。
57.在一种可选的实施方式中，所述高压互锁回路故障检测装置，所述微控制单元，还具体用于：
58.在当前时刻和上一时刻所述高压互锁回路皆未发生故障时，确定所述高压互锁回路状态为第一状态，所述第一状态表示所述高压互锁回路处于工作状态。
59.在所述上一时刻所述高压互锁回路发生故障时，确定所述高压互锁回路状态为第二状态，所述第二状态表示所述高压互锁回路关闭。
60.在所述上一时刻所述高压互锁回路未发生故障且所述当前时刻所述高压互锁回路发生故障时，确定所述高压互锁回路状态为第三状态，所述第三状态表示所述高压互锁回路工作被打断。
61.通过设定不同的标志以表示高压互锁回路的不同状态，更有利于工作人员观测高压互锁回路的状态，提升了高压互锁回路故障检测的效率。
62.在一种可选的实施方式中，所述高压互锁回路故障检测装置还包括：第一滤波采集模块和第二滤波采集模块，所述第一三极管与所述第一滤波采集模块的输入端相连，所述第一输入端与所述第一滤波采集模块的输出端相连，所述第二三极管与所述第二滤波采集模块的输入端相连，所述第二输入端与所述第二滤波采集模块的输出端相连。
63.所述第一滤波采集模块，用于采集所述第一脉冲宽度调制信号并传输给所述第一输入端。
64.所述第二滤波采集模块，用于采集所述第二脉冲宽度调制信号并传输给所述第二输入端。
65.图2所示电路图的具体工作原理为：
66.其中gnd表示接地，vcc表示电源,hvil-表示高压互锁回路的输出通道，hvil
+
表示高压互锁回路的输入通道。
67.当高压互锁回路正常时：
68.原始脉冲宽度调制信号(pwm)为高电平时，第一三极管(q1)导通，第一脉冲宽度调制信号(pwm1)捕获到低电平信号。高压互锁正常连接时，高压互锁电路导通，因第一电阻(r1)的电阻值远小于第二电阻(r2)的电阻值，通过分压可知电压(u1)值较小，第二三极管(q2)无法导通，第二脉冲宽度调制信号(pwm2))捕获到高电平信号。
69.pwm输入信号为低电平时，q1三极管断开，pwm1捕获到高电平信号。高压互锁正常连接时，高压互锁电路导通，因q1断开，u1电压为电源电压(vcc)，q2三极管导通，pwm2捕获到低电平信号。
70.通过标定pwm输入信号占空比为70％，此时pwm1占空比为30％，pwm2占空比为70％(不考虑误差的情况下)。pwm1占空比与pwm2占空比互补，且pwm占空比与pwm1占空比互补，则证明高压互锁的检测端和控制端都为正常状态。
71.当高压互锁回路故障时，回路断开：
72.pwm输入信号为高电平时，q1三极管导通，pwm1捕获到低电平信号。高压互锁回路断开，u1电压为vcc，q2三极管导通，pwm2捕获到低电平信号。
73.pwm输入信号为低电平时，q1三极管断开，pwm1捕获到高电平信号。高压互锁回路断开，u1电压为vcc，q2三极管导通，pwm2捕获到低电平信号。
74.当输入pwm占空比为70％时，此时pwm1占空比为30％，pwm2占空比为0％，pwm1与pwm2占空比并不互补，则表明高压互锁回路检测端故障。
75.当输入pwm占空比为70％，此时pwm1占空比为20％，pwm2占空比为80％时，pwm与pwm1的占空比并不互补，则表明高压互锁回路控制端故障。
76.本技术实施例设计两路脉冲宽度调制信号反馈电路，一路用于控制端自检，当第一脉冲宽度调制信号与原始脉冲宽度调制信号的占空比互补时，证明控制端正常；一路用于检测端诊断，当第一脉冲宽度调制信号与第二脉冲宽度调制信号的占空比互补时，证明高压互锁回路检测端正常。其故障检测装置可以对高压互锁回路中检测端和控制端的故障进行检测，从而提升了高压互锁回路故障检测的可信度。
77.以上所述，仅为本技术的一种具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种高压互锁回路故障检测装置，其特征在于，包括：微控制单元和高压互锁回路；所述高压互锁回路包括分压电路；其中，所述微控制单元的输出端、第一输入端和第二输入端均与所述高压互锁回路连接；所述微控制单元，用于通过所述输出端向所述高压互锁回路输出原始脉冲宽度调制信号；所述分压电路，用于将所述原始脉冲宽度调制信号分解为具有不同占空比的第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号；所述高压互锁回路，用于向所述第一输入端传输所述第一脉冲宽度调制信号，以及用于向所述第二输入端传输所述第二脉冲宽度调制信号；所述微控制单元，还用于根据从所述第一输入端和所述第二输入端，接收到的所述第一脉冲宽度调制信号的占空比、所述第二脉冲宽度调制信号的占空比以及所述原始脉冲宽度调制信号的占空比，获得所述高压互锁回路的故障检测结果。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微控制单元，具体用于：若所述原始脉冲宽度调制信号的占空比与所述第一脉冲宽度调制信号的占空比互补，则判断所述高压互锁回路的控制端正常；若所述第一脉冲宽度调制信号的占空比与所述第二脉冲宽度调制信号的占空比互补，则判断所述高压互锁回路的检测端正常。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分压电路，具体包括：第一电阻、第二电阻、第一三极管和第二三极管，所述第一电阻的阻值小于所述第二电阻的阻值，所述第一三极管一端接地，另一端与所述第一电阻串联，所述第二三极管一端接地，另一端与所述第二电阻串联；所述第一电阻和所述第二电阻用于对所述分压电路进行分压处理，使得所述第一脉冲宽度调制信号和所述第二脉冲宽度调制信号具有互补的占空比。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第一滤波采集模块和第二滤波采集模块，所述第一三极管与所述第一滤波采集模块的输入端相连，所述第一输入端与所述第一滤波采集模块的输出端相连，所述第二三极管与所述第二滤波采集模块的输入端相连，所述第二输入端与所述第二滤波采集模块的输出端相连；所述第一滤波采集模块，用于采集所述第一脉冲宽度调制信号并传输给所述第一输入端；所述第二滤波采集模块，用于采集所述第二脉冲宽度调制信号并传输给所述第二输入端。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：故障处理模块，所述故障处理模块与所述微控制单元连接；所述故障处理模块，用于当所述高压互锁回路出现故障时，根据电源所处模式采取应对措施。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述应对措施，包括：当电源处于放电模式时，限制放电功率为第一阈值当所述电源处于充电模式时，限制充电功率为第二阈值；当所述电源未处于所述充电模式和所述放电模式时，禁止充电。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微控制单元，还具体用于：在当前时刻和上一时刻所述高压互锁回路皆未发生故障时，确定所述高压互锁回路状态为第一状态，所述第一状态表示所述高压互锁回路处于工作状态；在所述上一时刻所述高压互锁回路发生故障时，确定所述高压互锁回路状态为第二状态，所述第二状态表示所述高压互锁回路关闭；在所述上一时刻所述高压互锁回路未发生故障且所述当前时刻所述高压互锁回路发生故障时，确定所述高压互锁回路状态为第三状态，所述第三状态表示所述高压互锁回路工作被打断。

技术总结
本申请公开了一种高压互锁回路故障检测装置，通过设置两路脉冲宽度调制信号进行检测，其中一路用于进行针对高压互锁回路的控制端检测，另一路用于针对高压互锁回路的检测端检测。通过自行标定的具有固定占空比的脉冲宽度调制信号，结合两路对脉冲宽度调制信号进行传输，根据两路脉冲宽度信号之间的互补情况即可判断高压互锁回路中是检测端发生故障还是控制端发生故障。其故障检测装置可以对高压互锁回路中检测端和控制端的故障进行检测，从而提升了高压互锁回路故障检测的可信度。提升了高压互锁回路故障检测的可信度。提升了高压互锁回路故障检测的可信度。


技术研发人员：夏萍 时艳茹 张芳 张佳骥 郭姗姗
受保护的技术使用者：潍坊潍柴动力科技有限责任公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/10/11