本發(fā)明涉及電動汽車或其他由多個高壓部件組成的高壓系統(tǒng)的技術領域，尤其涉及一種高壓互鎖檢測裝置及方法。

背景技術：

為避免高壓電傷害隱患，電動汽車等高壓系統(tǒng)應具備高壓互鎖環(huán)路檢測功能，也即：將高壓部件的連接器組成一個互鎖環(huán)，檢測環(huán)路“通斷”狀態(tài)來判斷高壓系統(tǒng)的異常狀況(如碰撞、非正常操作斷開高壓連接器等)。

目前普遍的做法是，由信號發(fā)生電路產(chǎn)生一個電平信號，經(jīng)高壓連接器和濾波電路后，檢測電平高低以判斷環(huán)路的通斷。但是，這種檢測電平高低的方案，在互鎖環(huán)路線纜磨損時有可能短路到地或者電源，或者檢測電路發(fā)生短路故障，從而造成輸出電平變化，導致誤檢測。

另外，也有部分檢測方案是發(fā)出電壓PWM信號，經(jīng)互鎖環(huán)路后，檢測輸出PWM信號來判斷環(huán)路的通斷。但是，這種檢測電壓PWM信號的方案，抗干擾能力不強，檢測結果易受高壓電路干擾。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提出一種高壓互鎖檢測裝置及方法，能夠提高檢測的準確性，且干擾抑制能力強。

本發(fā)明實施例提供一種高壓互鎖檢測裝置，包括微處理器，以及連接成回路的高壓連接器、信號發(fā)生器和檢測單元；所述檢測單元包括串接在所述回路中的檢測電阻和輸入端分別連接到檢測電阻兩端的信號調理電路；

所述信號發(fā)生器用于在所述回路中產(chǎn)生方波電流信號；

所述信號調理電路用于獲取所述檢測電阻兩端的壓降，并根據(jù)所述壓降輸出電平信號；

所述微處理器用于根據(jù)所述電平信號判斷所述高壓連接器的連接狀態(tài)及所述高壓互鎖檢測裝置的工作狀態(tài)。

在一個優(yōu)選的實施方式中，所述信號調理電路在所述檢測電阻無電流時，輸出特定電平信號；

所述微處理器根據(jù)所述特定電平信號判定所述高壓連接器的連接狀態(tài)為斷開狀態(tài)。

在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述信號調理電路在所述檢測電阻中具有方波電流時，根據(jù)所述檢測電阻兩端的交變方波壓降，輸出方波電壓信號；

所述微處理器根據(jù)所述方波電壓信號判定所述高壓連接器的連接狀態(tài)為導通狀態(tài)。

在又一個優(yōu)選的實施方式中，所述信號調理電路在所述高壓互鎖檢測裝置故障時輸出異常電平信號；所述異常電平信號為除特定電平信號和方波電壓信號以外的電平信號；

所述微處理器根據(jù)所述異常電平信號判定所述高壓互鎖檢測裝置的工作狀態(tài)為異常狀態(tài)。

進一步地，所述信號調理電路為差分放大電路；所述差分放大電路包括直流電源、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻和運算放大器；

所述第一電阻的一端與所述高壓連接器的一端連接，所述第一電阻的另一端分別與所述第二電阻、所述第三電阻、所述第四電阻和所述第五電阻的一端連接，所述第二電阻的另一端接地，所述第三電阻的另一端與所述直流電源連接，所述第四電阻的另一端與所述運算放大器的正相輸入端連接，所述第五電阻的另一端接地；

所述第六電阻的一端與所述信號發(fā)生器的一端連接，所述第六電阻的另一端分別與所述第七電阻、所述第八電阻、第九電阻和第十電阻連接，所述第七電阻的另一端接地，所述第八電阻的另一端與所述運算放大器的反向輸入端連接，所述第九電阻、所述第十電阻的另一端分別與所述運算放大器的輸出端連接；所述運算放大器的輸出端與所述微處理器的輸入端連接。

進一步地，所述差分放大電路還包括第一電容、第二電容、第三電容、第四電容和第五電容；

所述第一電容的一端連接所述第一電阻和所述第二電阻的連接點，所述第一電容的另一端連接所述第六電阻和所述第七電阻的連接點；所述第二電容的一端與所述直流電源連接，所述第二電容的另一端與所述運算放大器的正相輸入端連接；所述第三電容的一端與所述運算放大器的正相輸入端連接，所述第三電容的另一端接地；所述第四電容的一端與所述運算放大器的反相輸入端連接，所述第四電容的另一端與所述運算放大器的輸出端連接；所述第五電容與所述第四電容并聯(lián)。

相應地，本發(fā)明實施例還提供一種高壓互鎖檢測方法，包括：

S1、在由高壓連接器、信號發(fā)生器和檢測單元所連接成的回路中產(chǎn)生方波電流檢測信號；所述檢測單元包括串接在所述回路中的檢測電阻和輸入端分別連接到檢測電阻兩端的信號調理電路；

S2、獲取所述檢測電阻兩端的壓降，并根據(jù)所述壓降輸出電平信號；

S3、根據(jù)所述電平信號判斷所述高壓連接器的連接狀態(tài)及所述高壓互鎖檢測裝置的工作狀態(tài)。

在一個優(yōu)選的實施方式中，在所述檢測電阻無電流時，所述步驟S2輸出特定電平信號；

所述步驟S3具體包括：

根據(jù)所述特定電平信號判定所述高壓連接器的連接狀態(tài)為斷開狀態(tài)。

在另一個優(yōu)選的實施方式中，在所述檢測電阻中具有方波電流時，所述步驟S2具體包括：

根據(jù)所述檢測電阻兩端的交變方波壓降，輸出方波電壓信號；

所述步驟S3具體包括：

根據(jù)所述方波電壓信號判定所述高壓連接器的連接狀態(tài)為導通狀態(tài)。

在又一個優(yōu)選的實施方式中，在所述高壓互鎖檢測裝置故障時，所述步驟S2輸出的電平信號為異常電平信號；所述異常電平信號為除特定電平信號和方波電壓信號以外的電平信號；

所述步驟S3具體包括：

根據(jù)所述異常電平信號判定所述互鎖檢測裝置的工作狀態(tài)為異常狀態(tài)。

實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：

本發(fā)明實施例提供的高壓互鎖檢測裝置及方法，能夠在由高壓連接器、信號發(fā)生器和檢測單元所構成的回路中產(chǎn)生方波電流信號，獲取檢測電阻兩端的壓降，并根據(jù)該壓降輸出相應的電平信號，以便根據(jù)該電平信號檢測高壓連接器的連接狀態(tài)，判斷高壓互鎖環(huán)路的通斷及高壓互鎖檢測裝置是否異常，采用方波電流信號，增強干擾抑制能力，且提高檢測的精準度；信號發(fā)生器和檢測單元采用兩個獨立的電源供電，可避免相互影響，提高檢測的可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的高壓互鎖檢測裝置的一個實施例的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的高壓互鎖檢測裝置的另一個實施例的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明提供的高壓互鎖檢測方法的一個實施例的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

參見圖1，本發(fā)明提供的高壓互鎖檢測裝置的一個實施例的結構示意圖，包括微處理器1，以及連接成回路的高壓連接器2、信號發(fā)生器I和檢測單元3；所述檢測單元3包括串接在所述回路中的檢測電阻R和輸入端分別連接到檢測電阻R兩端的信號調理電路31；

所述信號發(fā)生器I用于在所述回路中產(chǎn)生的方波電流檢測信號；

所述信號調理電路31用于獲取所述檢測電阻兩端的壓降，并根據(jù)所述壓降，輸出電平信號；

所述微處理器1用于根據(jù)所述電平信號判斷所述高壓連接器的連接狀態(tài)及所述高壓互鎖檢測裝置的工作狀態(tài)。

需要說明的是，信號發(fā)生器、高壓連接器和檢測單元構成回路。其中，信號發(fā)生器可產(chǎn)生方波電流信號，高壓連接器的狀態(tài)可表征高壓部件與高壓系統(tǒng)的連接狀態(tài)，即若高壓部件從高壓系統(tǒng)中斷開，則高壓連接器開路，反之則導通。檢測單元具有獨立電源，若高壓連接器開路，則信號發(fā)生器產(chǎn)生的方波電流信號無法流入檢測單元，檢測單元根據(jù)其獨立電源輸出一種電平信號到微處理器；若高壓連接器導通，則信號發(fā)生器產(chǎn)生的方波電流信號流入檢測單元，檢測單元根據(jù)該方波電流信號和其獨立電源輸出另一種電平信號到微處理器。因此，微處理器根據(jù)兩種不同的電平信號即可檢測出高壓連接器的連接狀態(tài)。另外，若檢測單元輸出除前兩種電平信號以外的第三種電平信號到微處理器，使微處理器根據(jù)第三種電平信號檢測出高壓檢測裝置的異常工作狀態(tài)。

具體地，檢測單元包括并聯(lián)的檢測電阻和信號調理電路，即檢測電阻的兩端分別連接高壓連接器和信號發(fā)生器，信號調理電路的兩個輸入端分別連接高壓連接器和信號發(fā)生器。檢測單元可通過對檢測電阻兩端電壓的檢測，并輸出相應的電平信號來判斷高壓互鎖環(huán)路的通斷。信號調理電路具有獨立電源，若高壓連接器開路，則信號發(fā)生器產(chǎn)生的方波電流信號無法流入檢測電阻，即檢測電阻無電流流入，兩端壓降為0，信號調理電路根據(jù)其獨立電源輸出一種電平信號到微處理器；若高壓連接器導通，則信號發(fā)生器產(chǎn)生的交變方波電流信號流入檢測電阻，在檢測電阻上形成周期性的正負壓降，信號調理電路對該周期性的正負壓降進行差分放大處理，并結合獨立電源輸出另一種電平信號到微處理器，使得微處理器根據(jù)不同的電平信號即可檢測出高壓連接器的連接狀態(tài)及高壓互鎖檢測裝置的工作狀態(tài)。微處理器在完成檢測后，將檢測到的連接狀態(tài)及高壓互鎖檢測裝置的工作狀態(tài)發(fā)送給VCU(Vehicle Control Unit，整車控制器)。本發(fā)明實施例通過對方波信號的檢測，可識別出互鎖環(huán)路或互鎖裝置故障，避免誤檢測，提高檢測的準確性，而且，采用電流信號比采用電壓PWM信號具有更強的干擾抑制能力，同時微處理器只檢測差分信號，可屏蔽共模干擾，提高抗干擾性。另外，信號發(fā)生電路和檢測單元使用兩個獨立的電源，可靠性高。

在一個優(yōu)選地實施方式中，所述信號調理電路在所述檢測電阻無電流時，輸出特定電平信號；

所述微處理器根據(jù)所述特定電平信號判定所述高壓連接器的連接狀態(tài)為斷開狀態(tài)。

需要說明的是，當任一高壓部件從高壓系統(tǒng)中斷開時，高壓互鎖環(huán)路開路，檢測電阻上無電流，兩端壓降為0V。信號調理電路根據(jù)其獨立的直流電源Vcc輸出一個直流電壓信號，即特定電平(Vcc/2)到微處理器。當微處理器檢測到一個特定電平信號時，判定高壓互鎖環(huán)路處于斷開狀態(tài)，系統(tǒng)進入故障狀態(tài)。

在另一個優(yōu)選地實施方式中，所述信號調理電路在所述檢測電阻中具有方波電流時，根據(jù)所述檢測電阻兩端的交變方波壓降，輸出方波電壓信號；

所述微處理器根據(jù)所述方波電壓信號判定所述高壓連接器的連接狀態(tài)為導通狀態(tài)。

需要說明的是，當所有高壓部件可靠連接在高壓系統(tǒng)中時，高壓互鎖環(huán)路導通，信號發(fā)生器產(chǎn)生的交變方波電流信號在檢測電阻上形成周期性的正負壓降，即交變方波壓降。信號調理電路對該周期性的正負壓降進行放大處理，并結合其直流電源輸出方波電壓信號到微處理器。當微處理器檢測到方波電壓信號時，判定高壓互鎖環(huán)路處于導通狀態(tài)，系統(tǒng)連接正常。

在又一個優(yōu)選地實施方式中，所述信號調理電路在所述高壓互鎖檢測裝置故障時輸出異常電平信號；所述異常電平信號為除特定電平信號和方波電壓信號以外的電平信號；

所述微處理器根據(jù)所述異常電平信號判定所述高壓互鎖檢測裝置的工作狀態(tài)為異常狀態(tài)。

需要說明的是，當高壓互鎖檢測裝置發(fā)生短路、開路等故障，信號調理電路輸出不包括特定電平信號和方波電壓信號的其他電平信號，即異常電平信號。微處理器在檢測到該異常電平信號即可判定高壓互鎖檢測裝置異常。

優(yōu)選地，如圖2所示，所述信號調理電路可以為差分放大電路。其中，所述差分放大電路包括直流電源Vcc、第一電阻R11、第二電阻R21、第三電阻R31、第四電阻R41、第五電阻R32、第六電阻R12、第七電阻R22、第八電阻R42、第九電阻R33、第十電阻R34和運算放大器AMP1；

所述第一電阻R11的一端與所述高壓連接器2的一端連接，所述第一電阻R11的另一端分別與所述第二電阻R21、所述第三電阻R31、所述第四電阻R41和所述第五電阻R32的一端連接，所述第二電阻R21的另一端接地，所述第三電阻R31的另一端與所述直流電源Vcc連接，所述第四電阻R41的另一端與所述運算放大器AMP1的正相輸入端連接，所述第五電阻R32的另一端接地；

所述第六電阻R12的一端與所述信號發(fā)生器U的一端連接，所述第六電阻R12的另一端分別與所述第七電阻R22、所述第八電阻R42、第九電阻R33和第十電阻R34連接，所述第七電阻R22的另一端接地，所述第八電阻R42的另一端與所述運算放大器AMP1的反向輸入端連接，所述第九電阻R33、所述第十電阻R34的另一端分別與所述運算放大器AMP1的輸出端連接；所述運算放大器AMP1的輸出端與所述微處理器1的輸入端連接。

需要說明的是，差分放大電路獨立的直流電源為Vcc，第一電阻R11和第六電阻R12采用相同阻值的電阻，第二電阻R21和第七電阻R22采用相同阻值的電阻，第三電阻R31、第五電阻R32、第九電阻R33和第十電阻R34采用相同阻值的電阻，第四電阻R41和第八電阻R42采用相同阻值的電阻。

當檢測電阻上無電流通過時，差分放大電路輸出中間電平Vcc/2的差分信號到微處理器，當微處理器檢測到穩(wěn)定的Vcc/2電壓時，即可判定高壓互鎖環(huán)路處于斷開狀態(tài)，系統(tǒng)進入故障狀態(tài)。當檢測電阻上形成壓降u_R時，差分放大電路輸出電壓為Uo＝Vcc/2+u_R*R3/(2R1)的方波電壓信號，其中，當檢測電阻上流過正向電流時，Uo大于Vcc/2，當檢測電阻上流過負向電流時，Uo小于Vcc/2。當微處理器檢測到方波電壓信號時，即可判定高壓互鎖環(huán)路處于導通狀態(tài)，系統(tǒng)連接正常。當微處理器檢測差分放大電路輸出的除Vcc/2和Uo以外的異常電平信號，如穩(wěn)定的0V或者Vcc電平時，說明高壓互鎖檢測裝置本身存在短路或開路等故障，同樣需要上報給VCU進行檢修。

進一步地，所述差分放大電路還包括第一電容C1、第二電容C21、第三電容C22、第四電容C24和第五電容C25；

所述第一電容C1的一端連接所述第一電阻R11和所述第二電阻R21的連接點，所述第一電容C1的另一端連接所述第六電阻R12和所述第七電阻R22的連接點；所述第二電容C21的一端與所述直流電源+5V連接，所述第二電容C21的另一端與所述運算放大器AMP1的正相輸入端連接；所述第三電容C22的一端與所述運算放大器AMP1的正相輸入端連接，所述第三電容C22的另一端接地；所述第四電容的一端與所述運算放大器AMP1的反相輸入端連接，所述第四電容C24的另一端與所述運算放大器AMP1的輸出端連接；所述第五電容C25與所述第四電容C24并聯(lián)。

需要說明的是，第二電容C21、第三電容C22、第四電容C24和第五電容C25采用相同的電容。檢測單元中可加入第一電容C1、第二電容C21、第三電容C22、第四電容C24和第五電容C25等無源濾波元件，以濾除高頻及干擾。在實際應用中，差分放大電路可根據(jù)濾波需要適當增減濾波元件。

本發(fā)明實施例提供的高壓互鎖檢測裝置，能夠在由高壓連接器、信號發(fā)生器和檢測單元所構成的回路中產(chǎn)生方波電流信號，獲取檢測電阻兩端的壓降，并根據(jù)該壓降輸出相應的電平信號，以便根據(jù)該電平信號檢測高壓連接器的連接狀態(tài)，判斷高壓互鎖環(huán)路的通斷及高壓互鎖檢測裝置本身是否異常，采用方波電流信號，增強干擾抑制能力，且提高檢測的精準度；信號發(fā)生器和檢測單元采用兩個獨立的電源供電，可避免相互影響，提高檢測的可靠性。

相應的，本發(fā)明還提供一種高壓互鎖檢測方法，能夠應用于上述實施例中的高壓互鎖檢測裝置中。

參見圖3，是本發(fā)明提供的高壓互鎖檢測方法的一個實施例的流程示意圖，包括：

S1、在由高壓連接器、信號發(fā)生器和檢測單元所連接成的回路中產(chǎn)生方波電流檢測信號；所述檢測單元包括串接在所述回路中的檢測電阻和輸入端分別連接到檢測電阻兩端的信號調理電路；

S2、獲取所述檢測電阻兩端的壓降，并根據(jù)所述壓降輸出電平信號；

S3、根據(jù)所述電平信號判斷所述高壓連接器的連接狀態(tài)及所述高壓互鎖檢測裝置的工作狀態(tài)。

在一個優(yōu)選地實施方式中，在所述檢測電阻無電流時，所述步驟S2輸出特定電平信號；

所述步驟S3具體包括：

根據(jù)所述特定電平信號判定所述高壓連接器的連接狀態(tài)為斷開狀態(tài)。

在另一個優(yōu)選地實施方式中，在所述檢測電阻中具有方波電流時，所述步驟S2具體包括：

根據(jù)所述檢測電阻兩端的交變方波壓降，輸出方波電壓信號；

所述步驟S3具體包括：

根據(jù)所述方波電壓信號判定所述高壓連接器的連接狀態(tài)為導通狀態(tài)。

在又一個優(yōu)選地實施方式中，在所述高壓互鎖檢測裝置故障時，所述步驟S2輸出的電平信號為異常電平信號；所述異常電平信號為除特定電平信號和方波電壓信號以外的電平信號；

所述步驟S3具體包括：

根據(jù)所述異常電平信號判定所述互鎖檢測裝置的工作狀態(tài)為異常狀態(tài)。

本發(fā)明實施例提供的高壓互鎖檢測方法，能夠在由高壓連接器、信號發(fā)生器和檢測單元所構成的回路中產(chǎn)生方波電流信號，獲取檢測電阻兩端的壓降，并根據(jù)該壓降輸出相應的電平信號，以便根據(jù)該電平信號檢測高壓連接器的連接狀態(tài)，判斷高壓互鎖環(huán)路的通斷及高壓互鎖檢測裝置本身是否異常，采用方波電流信號，增強干擾抑制能力，且提高檢測的精準度；信號發(fā)生器和檢測單元采用兩個獨立的電源供電，可避免相互影響，提高檢測的可靠性。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。