一种继电器粘连检测电路及检测方法与流程

1.本发明属于新能源汽车充电技术领域，特别涉及一种继电器粘连检测电路及检测方法。


背景技术：

2.在新能源汽车充电领域中，充电设备通过控制主回路继电器的开/闭来实现电能传输的开启/中断，继电器触点粘连会造成的充电无法中断，进而会产生人员触电、车辆过充等风险，因此充电设备要具备继电器触点粘连检测功能。随着gb/t 18487.1新标准发布，目前国内大多数充电设备厂家都会陆续增加继电器粘连检测功能，通常采用如下两种方案：
3.方案一：利用继电器内部机械结构联动实现，当继电器触点接触时，联动触点同步接触，对外部反馈开关量信号，cpu通过检测开关量信号变化来识别继电器是否粘连。
4.方案二：在设备未开启充电情况下，通过检测继电器输出侧电压来识别继电器是否粘连。
5.方案一中采用的继电器需要定制且体积大、成本高，且继电器内部强弱电触点间爬电距离和电气间隙小，不满足高海拔或低气压的使用环境。
6.方案二中的电压检测电路占用电路板面积大，且电子元器件多，实现成本高，还会影响充电设备的介电强度及绝缘性能。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提出一种继电器粘连检测电路及检测方法，以克服采用常规电压检测法或机械触点联动法所导致的继电器体积较大、器件多、成本高、电路板布局不合理及电气性能较差等技术问题。
8.本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种继电器粘连检测电路，包括电阻网络、整流电路、隔离电路、电源、滤波电路以及单片机信号处理单元；三相交流电的继电器输出触点通过电阻网络、整流电路、隔离电路的输入侧后连接至继电器输入触点，电源与隔离电路连接并用于为隔离电路提供电，滤波电路的输入端与隔离电路的输出侧连接，滤波电路的输出端连接至所述单片机信号处理单元。
9.进一步的，电阻网络包括电阻r1至电阻r3，整流电路包括二极管d1至二极管d3，继电器输出触点包括继电器输出触点l_out1、继电器输出触点l_out2、继电器输出触点l_out3，所述继电器输出触点l_out1经过电阻r1与二极管d1连接，继电器输出触点l_out2经过电阻r2与二极管d2连接，继电器输出触点l_out3经过电阻r3与二极管d3连接；
10.整流电路具有整流作用的同时兼具或门的作用，当三相交流电的继电器触点有一个或多个出现粘连时，经过整流电路后均能在隔离电路输入侧产生半波信号。
11.进一步的，电阻网络还包括电阻r4，电阻r4的一端与整流电路与隔离电路之间的线路连接，电阻r4的另一端连接至继电器输入触点，电阻r4与隔离电路的输入侧为相互并
联。
12.进一步的，隔离电路包括光耦u1，光耦u1包括作为隔离电路输入侧的光发射器件和作为隔离电路输出侧的光探测器件；电源包括电源vcc、gnd及电阻r5，电源vcc通过电阻r5与隔离电路中的光探测器件一端连接，光探测器件另一端连接至gnd。
13.进一步的，滤波电路包括电阻r6和电容c2，电阻r6一端与隔离电路的输出侧连接，电阻r6另一端与单片机信号处理单元的io接口连接，电阻r6的另一端还通过电容c2连接至gnd。
14.进一步的，电阻网络中的各电阻为金属膜电阻或贴片电阻。
15.进一步的，光发射器件为发光二极管，光探测器件为光敏三极管。
16.进一步的，电源vcc还通过电容c1连接至gnd。
17.上述继电器粘连检测电路的检测方法包括以下步骤：
18.步骤一：将继电器粘连检测电路接入三相交流电或单相交流电，供电正常并开始自检；
19.步骤二：单片机信号处理单元连续检测是否存在继电器粘连检测信号；
20.步骤三：通过软件逻辑判定，在自检状态下继电器处于断开状态，如果未出现继电器触点粘连故障，此时继电器输出触点l_out1、l_out2、l_out3和n_in之间电压为0，隔离电路输出电平为vcc；如果三项交流电l1、l2、l3的继电器触点存在一个或多个出现粘连时，此时存在至少一个继电器输出触点和继电器输入触点之间存在交流电压，则隔离电路输出高电平为vcc、低电平为gnd的交流方波信号；当单片机信号处理单元的io接口检测到存在该交流方波信号时，即判定有继电器出现粘连故障；
21.步骤四：单片机信号处理单元检测到继电器存在粘连故障后，充电设备停止充电并指示故障。
22.借由上述技术方案，本发明的有益效果是：
23.本发明提出的继电器粘连检测电路接入原有继电器的三相线输出侧，通过电阻网络、滤波电路、光耦隔离后，输出单片机信号处理单元能直接处理的电压信号，进而实现单相或多相继电器粘连检测，本发明的技术方案所使用的电子元器件较少，占用电路板面积小，且具备检测精度高、成本低、安全可靠等优势。
24.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
25.图1是本发明一种继电器粘连检测电路的电路模块框图。
26.图2是本发明一种继电器粘连检测电路的电路原理图。
具体实施方式
27.以下结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
28.请参阅图1至图2，一种继电器粘连检测电路，包括电阻网络、整流电路、隔离电路、电源、滤波电路以及单片机信号处理单元，三相交流电l1、l2、l3的继电器输出触点l_out1、
l_out2、l_out3通过电阻网络、整流电路、隔离电路后连接至零线n的继电器输入触点n_in。隔离电路的输出端通过滤波电路与单片机信号处理单元的io接口连接。l1、l2、l3均为继电器的输出侧火线，继电器输入触点n_in为继电器的输入侧零线。
29.电阻网络包括电阻r1至电阻r4，电阻网络的作用是分压限流，各电阻可使用金属膜电阻或贴片电阻。整流电路包括二极管d1至二极管d3，整流电路的作用是对三相交流电进行整流，三相交流电的波形为交流正弦波，根据二极管的开关特性，经过整流电路后的波形为负半波被关断、正半波导通的半波信号。具体而言，电阻r1至电阻r3相互并联设置，二极管d1至二极管d3相互并联设置，继电器输出触点l_out1经过电阻r1与二极管d1连接，继电器输出触点l_out2经过电阻r2与二极管d2连接，继电器输出触点l_out3经过电阻r3与二极管d3连接；电阻r4的一端与整流电路与隔离电路之间的线路连接，电阻r4的另一端连接至继电器输入触点n_in，即电阻r4与隔离电路的输入侧为并联，以实现分流作用。整流电路采用每一相火线上串联二极管，整流的同时兼具或门的作用，当三相交流电l1、l2、l3的继电器触点有一个或多个出现粘连时，经过整流电路后均能够在隔离电路输入端产生正半波信号的波形。
30.进一步的，隔离电路包括光耦u1，电源包括电源vcc、gnd及电阻r5，电源用于为隔离电路供电，电源vcc通过电阻r5与隔离电路连接。具体而言，光耦u1包括光发射器件和光探测器件，光发射器件为光耦u1的输入侧，光探测器件为光耦u1的输出侧，光发射器件可以为发光二极管，光发射器件与所述电阻r4并联；光探测器件一端与电阻r5连接，另一端连接至gnd。当光耦u1的输入侧存在正半波信号时，光耦u1输出gnd信号；否则光耦输出vcc信号。通过光耦u1隔离，将正弦波信号转换成供单片机信号处理单元检测的方波信号。此外，电源vcc还通过电容c1与gnd连接，电容c1对电源vcc起滤波作用。
31.滤波电路包括电阻r6和电容c2，主要用于提高电路的抗电磁干扰性能，其中电阻r6一端与隔离电路的输出侧连接，另一端与单片机信号处理单元的io接口的输入端连接，电阻r6的另一端还通过电容c2连接至gnd。
32.通过上述一系列电路后，继电器粘连检测信号可直接进入单片机信号处理单元的io接口，经过电平识别及软件算法，可识别出l1、l2、l3任一回路的继电器是否出现粘连。
33.上述一种继电器粘连检测电路的检测方法包括以下步骤：
34.步骤一：将继电器粘连检测电路接入三相交流电或单相交流电，供电正常并开始自检。
35.步骤二：单片机信号处理单元连续检测是否存在继电器粘连检测信号。
36.步骤三：通过软件逻辑判定，在自检状态下继电器处于断开状态，如果未出现继电器触点粘连故障，此时继电器输出触点l_out1、l_out2、l_out3和n_in之间电压为0，隔离电路输出电平为vcc；如果三项交流电l1、l2、l3的继电器触点存在一个或多个出现粘连时，此时存在至少一个继电器输出触点和继电器输入触点之间存在交流电压，则隔离电路输出高电平为vcc、低电平为gnd的交流方波信号；当单片机信号处理单元的io接口检测到存在该交流方波信号时，即判定有继电器出现粘连故障。
37.步骤四：检测到继电器存在粘连故障后，使充电设备停止充电并指示故障。
38.继电器粘连检测电路位于继电器的三相线输出侧和继电器的零线输入侧之间，能实现任意一相的继电器粘连检测。整流电路采用每一相火线上串联二极管的思路，整流同
时兼具或门效果，三相交流电l1、l2、l3上的继电器触点有一个或多个出现粘连时，均能够在隔离电路的输入端产生波形。
39.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，且未详述之处均为现有技术；任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。