[发明专利]高压开关的状态监测与故障诊断装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种高压开关的状态监测与故障诊断装置。

背景技术

在新能源汽车和储能系统的高压电池组输出回路中，一般都分布有多个高压开关（例如继电器、接触器等），这些高压开关用于完成正常的高压输出通断控制、预充电控制、快/慢充电控制、异常情况下紧急切断高压输出等任务。由于高压输出涉及人身安全问题，因此对高压开关进行状态监测与故障诊断就显得特别重要。系统必须确保高压开关按照正常的开关指令进行吸合或断开，当高压开关出现粘连故障或者出现不能正常吸合的故障时，系统应能立即检测到该类故障并执行相应的保护策略，以及发出报警信息到人机交互界面，以避免事故的发生。

目前，现有的高压开关的状态监测与故障诊断系统，主要通过高压开关附带的机械辅助触点（联动装置）来实现状态监测，其可靠性、安全等级比较低，使得整个高压直流系统达不到高可靠性和高安全等级的要求，给人身安全带来很大的隐患。

发明内容

本发明的发明目的在于：提出一种高压开关的状态监测与故障诊断装置，能够实现高压直流系统中高压开关的状态监测和故障诊断，提高高压直流系统的安全性和可靠性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种高压开关的状态监测与故障诊断装置，包括监测单元和控制单元；

所述监测单元用于以高压直流输出的负极为浮地采样基准点，以高压直流输出回路中的各个高压开关的输入端口和输出端口为采样点，通过多通道高压检测电路检测出每个采样点的电压值；

所述控制单元用于向所述高压开关发出开关命令，并根据所述开关命令和每个采样点的电压值，对所述高压开关进行状态监测和故障诊断。

作为本发明高压开关的状态监测与故障诊断装置的一种改进，所述监测单元包括与每个采样点一一对应连接的分压采集单元、第一采样单元和第二采样单元；所述第一采样单元和所述第二采样单元均为多通道的高精度模数转换器；

每个分压采集单元的输出端一一对应地与所述第一采样单元的一个模拟信号输入端连接；且每个分压采集单元的输出端还一一对应地与所述第二采样单元的一个模拟信号输入端连接。

作为本发明高压开关的状态监测与故障诊断装置的一种改进，所述分压采集单元包括由厚膜电阻组成的分压电阻网络，用于高压衰减。

作为本发明高压开关的状态监测与故障诊断装置的一种改进，所述分压采集单元包括第一厚膜电阻、第二厚膜电阻、采样电阻和采样电容；

所述第一厚膜电阻的第一端对应连接一个采样点，所述第一厚膜电阻的第二端连接所述第二厚膜电阻的第一端，所述第二厚膜电阻的第二端连接所述高压直流输出的负极；

所述采样电阻的第一端连接所述第二厚膜电阻的第一端，所述采样电阻的第二端与所述第一采样单元的一个模拟信号输入端对应连接，且所述采样电阻的第二端还与所述第二采样单元的一个模拟信号输入端对应连接；

所述采样电容的第一端连接所述采样电阻的第二端，所述采样电容的第二端连接所述高压直流输出的负极。

作为本发明高压开关的状态监测与故障诊断装置的一种改进，所述高压直流输出回路上连接有正极高压开关、负极高压开关、预充高压开关和预充电阻；

所述正极高压开关的第一端连接高压直流输出的正极，所述正极高压开关的第二端为高压直流系统的正输出端；

所述负极高压开关的第一端连接高压直流输出的负极，所述负极高压开关的第二端为高压直流系统的负输出端；

所述预充电阻的第一端连接高压直流输出的正极，所述预充电阻的第二端连接所述预充高压开关的第一端，所述预充高压开关的第二端连接所述正极高压开关的第二端。

作为本发明高压开关的状态监测与故障诊断装置的一种改进，所述控制单元发出开关命令，控制所述正极高压开关、所述负极高压开关和所述预充高压开关的开关状态；

所述监测单元以所述正极高压开关的第一端为第一采样点，以所述负极高压开关的第二端为第二采样点，以所述正极高压开关的第二端为第三采样点，在所述控制单元发出开关命令之后分别检测所述第一采样点、所述第二采样点和所述第三采样点的电压值，并将检测到的电压值传送给所述控制单元；

所述控制单元根据发出的开关命令以及每个采样点的电压值变化情况，对所述正极高压开关、所述负极高压开关和所述预充高压开关进行状态监测和故障诊断。

作为本发明高压开关的状态监测与故障诊断装置的一种改进，所述高压直流输出回路上还连接有电流检测单元、快/慢充放电高压开关或高压开关驱动单元。