一种高压信息采集控制器的制作方法

一种高压信息采集控制器（ICS）属于电动车领域。

背景技术：

目前纯电动汽车中配电系统中的接触器反馈均采用机械式反馈，公开号为CN205485396U一种电动车VCU管理系统，配电系统中的接触器反馈采用的是机械式反馈，由于是机械式接触，所以误差较大，寿命较短。另外预充电控制逻辑中，需要采集预充两端的电压，而现在这些信息都是通过电机控制器和电池管理系统反馈的信息，并不是直接采集的信息，如果这两个节点出现问题，会造成电机控制器等设备损坏，所以增加高压信息采集控制器（ICS）很有必要。

技术实现要素：

针对上述的难题，本发明提出一种高压信息采集控制器，解决了现有接触器机械式反馈的缺陷，理论上没有寿命限制，并且更加可靠。解决了预充电控制中的隐患，高压信息采集控制器可以直接采集预充接触器两端的电压，作为判断预充完成的必要条件。高压信息采集控制器还集成了整车控制器的部分功能，如开关量采集、电流信号采集、功率输出和CAN总线电路等，可以作为独立的控制器实现整车的控制。

一种高压信息采集控制器，包括电源电路，开关量采集，模拟量采集，功率输出，高压采集，CAN电路，MCU电路，所述高压信息采集控制器可以直接采集预充接触器两端电压，作为判断预充完成的必要条件，作为判断预充完成的必要条件，所述高压采集控制器可以采集总正接触器、总负接触器和充电接触器等高压接触器的输入和输出侧电压，判断高压接触器的状态，达到保护接触器及相关部件的目的，所述高压信息采集控制器集成了整车控制器的部分功能，可以作为独立的控制器实现整车的控制，所述高压采集控制器集成了电流检测功能，实现对母线电流的检测。

优选的是，所述MCU电路是高压信息采集控制器的核心，控制电源电路、开关量采集电路、模拟量采集电路、功率输出电路、高压采集电路、和CAN电路。

在上述任一方案中优选的是，所述电源电路包括两部分24V转5V电源V1和5V转5V电源V2。

在上述任一方案中优选的是，所述V1是为所述MCU电路和所述CAN电路、模拟量采集和开关量采集提供的5V电源。

在上述任一方案中优选的是，所述V2是为高压采集电路中的隔离运放供电，将高压采集电路与低压系统进行隔离，隔离电压3000V。

在上述任一方案中优选的是，所述V2分成了6个独立的隔离电源，使各个高压采集电路相互独立。

在上述任一方案中优选的是，所述6个独立的隔离电源为隔离运放供电，非隔离电源为普通运放供电。

在上述任一方案中优选的是，所述开关量采集的信号分为高有效开关量输入和低有效开关量输入，如接触器反馈和唤醒信号等。

在上述任一方案中优选的是，所述模拟量采集的信号分为电阻式和电压式信号输入，如踏板开度信号、电流信号和温度信号等。

在上述任一方案中优选的是，所述功率输出为高边输出，主要驱动接触器和作为各节点硬线使能信号。

在上述任一方案中优选的是，所述高压采集采用隔离运放和普通运放相结合，使低压控制器电路相对于高压采集电路处于隔离状态，避免因为高压系统的干扰引入到低压控制系统，造成低压控制器系统损坏。

在上述任一方案中优选的是，所述高压采集的电路运作中，待测高压经过电阻分压后，经过隔离运放放大，输出与低压系统共地的电压信号，经过普通运放放大后接入到所述MCU电路，高压检测完成。

在上述任一方案中优选的是，所述高压采集的电路中的高压1到高压6各路高压可以是同一参考地的高压或不同参考地的高压中的一种。

在上述任一方案中优选的是，所述CAN电路采用集成的CAN收发芯片，并经过共模、差模和ESD静电防护处理。

在上述任一方案中优选的是，所述整车控制器部分功能，采用整车控制器的硬件系统和控制器逻辑。

在上述任一方案中优选的是，所述整车控制器部分功能，增加高压采集功能，实现主正接触器粘连判断、主负接触器粘连判断、充电接触器粘连判断和预充电完成的判断。

在上述任一方案中优选的是，所述高压信息采集控制器将高压检测点安装于高压接触器的两端，如预充接触器、总正接触器、总负接触器和充电接触器等。

在上述任一方案中优选的是，所述高压信息采集控制器将开关量输入信号线接到各接触器反馈线。

在上述任一方案中优选的是，所述高压信息采集控制器将模拟量输入信号接到各监测点反馈线，如温度传感器反馈和电流传感器反馈等。

在上述任一方案中优选的是，所述高压信息采集控制器将功率输出接到各接触器的低压线圈。

在上述任一方案中优选的是，所述高压信息采集控制器将CAN电路线接到整车CAN电路线上。

本发明的有益效果是：高压信息采集控制器判断接触器是否粘连并提供了可靠的反馈，所以在节点保护上做的到位，降低安全事故；在预充电逻辑中，整车控制器是需要判断预充两端的电压差值在合理的范围内的情况下才吸合主正接触器，如果反馈的电压信息有误，会造成电机控制器等节点损毁，造成损失和事故，而高压信息采集控制器降低了这方面的错误概率，因为控制器直接采集继电器两端的电压，信息更靠近被测设备，如果设备直接由高压信息采集控制器控制器的情况下，信息不会经过总线传输或者加工，直接发送到MCU，这样会更加可靠。

附图说明

图1 按照本发明的高压信息采集控制器的ICS结构的一个优选实施例框图；

图2按照本发明的高压信息采集控制器的ICS结构的高压采集电路拓扑的一个优选实施例结构框图；

图3按照本发明的高压信息采集控制器的ICS结构的一个优选实施例的电动车高压电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种高压信息采集控制器，包括电源电路，开关量采集，模拟量采集，功率输出，高压采集，CAN电路，MCU电路，所述高压信息采集控制器可以直接采集预充接触器两端电压，作为判断预充完成的必要条件，作为判断预充完成的必要条件，所述高压采集控制器可以采集总正接触器、总负接触器和充电接触器等高压接触器的输入和输出侧电压，判断高压接触器的状态，达到保护接触器及相关部件的目的，所述高压信息采集控制器集成了整车控制器的部分功能，可以作为独立的控制器实现整车的控制，所述高压采集控制器集成了电流检测功能，实现对母线电流的检测。

在本实施例中，所述MCU电路是高压信息采集控制器的核心，控制电源电路、开关量采集电路、模拟量采集电路、功率输出电路、高压采集电路、和CAN电路。

在本实施例中，所述电源电路包括两部分24V转5V电源V1和5V转5V电源V2。

在本实施例中，所述V1是为所述MCU电路和所述CAN电路、模拟量采集和开关量采集提供的5V电源。

在本实施例中，所述V2是为高压采集电路中的隔离运放供电，将高压采集电路与低压系统进行隔离，隔离电压3000V。

在本实施例中，所述V2分成了6个独立的隔离电源，使各个高压采集电路相互独立。

在本实施例中，所述6个独立的隔离电源为隔离运放供电，非隔离电源为普通运放供电。

在本实施例中，所述开关量采集的信号分为高有效开关量输入和低有效开关量输入，如接触器反馈和唤醒信号等。

在本实施例中，所述模拟量采集的信号分为电阻式和电压式信号输入，如踏板开度信号、电流信号和温度信号等。

在本实施例中，所述功率输出为高边输出，主要驱动接触器和作为各节点硬线使能信号。

在本实施例中，所述CAN电路采用集成的CAN收发芯片，并经过共模、差模和ESD静电防护处理。

在本实施例中，所述整车控制器部分功能，采用整车控制器的硬件系统和控制器逻辑。

在本实施例中，所述整车控制器部分功能，增加高压采集功能，实现主正接触器粘连判断、主负接触器粘连判断、充电接触器粘连判断和预充电完成的判断。

如图2所示，所述高压采集的电路中，待测高压经过电阻分压后，经过隔离运放放大，输出与低压系统共地的电压信号，经过普通运放放大后接入到MCU，高压检测完成。高压1至高压6各路高压可以是同一参考地的高压，也可以是不同参考地的高压，选用6个单独的隔离电源就是为此目的。

如图3所示，高压信息采集控制器系统检测高压，图中1至9测试点可以任意连接、如需要检测充电接触器两端的电压和总正接触器输入级对高压电池地的电压，则可将高压采集中的一路的正负接到测试点8和9，就可以测试出充电接触器两端的电压。另外一路的正极接到测试点3，负极接到测试点6。两个待测电压的参考地是不同的，充电接触器两端电压的参考地是9，而总正输入级电压的参考地是6。从图3上可以看出，点9对应高压电池的正极，点6对应高压电池的负极，两个参考地正好相差一个高压电池的电压，所以如果常规的共地高压检测是不能满足现有的需求的。

接触器工作状态确认，因电动车高压配电装置中有很多高压大电流接触器，在一定条件下会出现损坏的情况，如接触器粘连、反馈信号异常等，需要一种可靠的检测装置来确认接触器状态。原理如下：a、如确认总正接触器是否吸和，选取一路高压检测电路，正极接测试点4，负极接测试点6，当接触器吸和后，点4电压与高压电池两端电压一致，如不相同，说明高压接触器未吸和，则整车策略会对这一情况进行处理。b、如需确认总正接触器是否断开，电路连接与a部分一致，只需检测点4电压，如电压与高压电池不一致，说明总正接触器正常断开，如一致，说明总正接触器可能粘连，这时整车策略会对这一情况进行处理。而且现在的高压配电用接触器都是带反馈线，用于反馈接触器状态，其原理是机械接触式，如果采用高压信息采集控制器高压检测系统，则可以将这一反馈结构去除。

预充电可靠完成，传统的预充电中的预充电压反馈是电机控制器等其他节点自行检测，并通过总线反馈的，如这些节点出现异常或者总线出现异常，则反馈的预充电压式不准确的或者发不出，导致预充电异常。用高压信息采集控制器进行高压检测，将检测电路正极接到点5，负极接到点6，则通过点5相对于点的值，可以很准确的判断预充是否完成。这个条件可以作为判断预充是否完成的必要条件，冗余错误。

在本实施例中，所述高压采集采用隔离运放和普通运放相结合，使低压控制器电路相对于高压采集电路处于隔离状态，避免因为高压系统的干扰引入到低压控制系统，造成低压控制器系统损坏。

在本实施例中，所述高压采集的电路运作中，待测高压经过电阻分压后，经过隔离运放放大，输出与低压系统共地的电压信号，经过普通运放放大后接入到所述MCU电路，高压检测完成。

在本实施例中，所述高压采集的电路中的高压1到高压6各路高压可以是同一参考地的高压或不同参考地的高压中的一种。

在本实施例中，所述高压信息采集控制器将高压检测点安装于高压接触器的两端，如预充接触器、总正接触器、总负接触器和充电接触器等。

在本实施例中，所述高压信息采集控制器将开关量输入信号线接到各接触器反馈线。

在本实施例中，所述高压信息采集控制器将模拟量输入信号接到各监测点反馈线，如温度传感器反馈和电流传感器反馈等。

在本实施例中，所述高压信息采集控制器将功率输出接到各接触器的低压线圈。

在本实施例中，所述高压信息采集控制器将CAN电路线接到整车CAN电路线上。

高压信息采集控制器的工作过程如下：

将高压检测点安装于高压接触器的两端，如预充接触器、总正接触器、总负接触器和充电接触器等；将开关量输入信号线接到各接触器反馈线；将模拟量输入信号接到各监测点反馈线，如温度传感器反馈和电流传感器反馈等；将功率输出接到各接触器的低压线圈；将CAN电路线接到整车CAN电路线上。

当整车收到接触器集合指令后，高压信息采集控制器首先通过功率输出吸和对应接触器，开关量输入检测对应接触器的反馈信号，高压检测电路检测继电器两端的电压，当接触器两端的电压一致并且接触器反馈有效时，我们认为接触器吸和。当接高压检测的结果和接触器反馈的结果不一致时，这时我们判断接触器反馈机构或者高压检测电路出现问题，通过CAN线向整车控制器反馈。但是，通常来讲接触器反馈破坏的可能性更大，因为他的原理是机械式反馈，受振动和磨损等使用环境的影响非常大。通过高压采集系统，即增加了故障容错，也可作为判断接触器反馈是否存在问题的依据。

当高压信息采集控制器接收到断开接触器的命令时，功率输出无效，这时接触器会断开，高压信息采集控制器的开关量检测接触器反馈是否断开，并通过高压检测电路进行判断接触器是否真的断开，如果现象两者反馈并不一致，则接触器可能有两个问题，一致接触器反馈故障，另一个是接触器粘连。按照经验，第二种可能性非常大。所以增加高压检测电路可以准确的确认接触器是否真的断开，为整车提供正确的输入，作为下一步控制策略的依据。

同样，当高压信息采集控制器高压采集电路接到预充接触器的两端，则可判断预充是否真正的完成，防止由于预充接触器或者其他节点误报引起的整车故障，引起事故。

本发明的有益效果是：高压信息采集控制器判断接触器是否粘连并提供了可靠的反馈，所以在节点保护上做的到位，降低安全事故；在预充电逻辑中，整车控制器是需要判断预充两端的电压差值在合理的范围内的情况下才吸合主正接触器，如果反馈的电压信息有误，会造成电机控制器等节点损毁，造成损失和事故，而高压信息采集控制器降低了这方面的错误概率，因为控制器直接采集继电器两端的电压，信息更靠近被测设备，如果设备直接由高压信息采集控制器控制器的情况下，信息不会经过总线传输或者加工，直接发送到MCU，这样会更加可靠。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。