一种电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统及方法
阅读说明：本技术 一种电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统及方法 (Electric automobile alternating current pile main relay adhesion detection system and method ) 是由 邓思维 王鹏超 闫寒明 刘小龙 张东江 翟刚锋 徐武峰 唐智翀 凌凯 岑广钊 周 于 2020-12-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统及方法,包括：模拟检测模块,接收控制信号,与N主继电器的功率输出端连接,输出侧输出模拟信号到控制器；数字检测模块,输入侧连接交流桩L主继电器和N主继电器的功率输出端,输出侧输出数字电平信号至控制器；控制器,与模拟检测模块、数字检测模块连接,通过检测模拟检测模块输出的模拟信号的值,判断N主继电器的通断状态；通过检测数字检测模块输出的数字电平信号,判断数字检测模块是否导通,进而判断L、N主继电器的开通情况,继而判断主继电器粘连检测。本发明不需要动作主继电器,完整的检测到继电器的所有状态。(The invention provides an electric automobile alternating current pile main relay adhesion detection system and method, which comprises the following steps: the analog detection module receives the control signal, is connected with the power output end of the N main relays, and outputs an analog signal to the controller at the output side; the input side of the digital detection module is connected with the power output ends of the L main relay and the N main relay of the alternating-current pile, and the output side of the digital detection module outputs a digital level signal to the controller; the controller is connected with the analog detection module and the digital detection module and judges the on-off state of the N main relays by detecting the value of an analog signal output by the analog detection module; through the digital level signal that detects digital detection module output, judge whether digital detection module switches on, and then judge L, N main relay's the condition of opening, then judge main relay adhesion and detect. The invention does not need to operate the main relay and completely detects all the states of the relay.)
技术领域
本发明涉及电动汽车充换电领域，具体地说，涉及的额的额是一种电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统及检测方法。
背景技术
现代主流的电动汽车交流充电桩，均使用继电器控制单相交流L和N线；而目前许多继电器粘连检测方法并不适用此种情况或者存在弊端，例如状态检测不完整；减少了主继电器的使用时间寿命；软件需采用复杂的控制逻辑等。
经检索，中国专利申请号CN201611179362，公开了充电装置、继电器粘连检测方法及电动汽车的充电方法，其中在该充电装置中，检测电路包括整流模块、光耦、第一二极管、上拉电阻及控制模块，其中，整流模块的输入端连接充电枪的第一端，整流模块的输出端连接光耦中发光二极管的正极，光耦中发光二极管的负极接充电枪的第二端，第一二极管的正极连接充电枪的第二端，第一二极管的负极连接光耦中发光二极管的正极，光耦中三极管的集电极通过上拉电阻连接高电平，光耦中三极管的发射极接地；而且，控制模块控制待检测的当前继电器断开后，控制另一继电器闭合，并根据光耦中三极管的集电极的电压信号来判断当前继电器是否发生粘连。但该专利不能完整的检测继电器粘连情况；继电器粘连的情况包括两种：不能正常闭合或者不能正常断开；当一个主继电器不能正常闭合，另一个主继电器不能正常断开时，使用该专利的方法无法检测到；同时检测粘连时需要开通关断主继电器，由于继电器寿命有限减少了主继电器的正常使用时间。
中国专利申请号201910046694.5公开了一种继电器触点粘连检测电路及其检测装置，包括：高压分压模块，与继电器的两个触点连接，用于对继电器两个触点的高压电压进行分压采样；绝对值运算模块，用于接收分压采样电压，计算两个分压采样电压差值的绝对值；门限比较模块，用于接收绝对值，并将绝对值与预设的阈值进行比较；处理器模块，用于接收比较结果，根据比较结果判断继电器的触点是否粘连，并输出判断结果；该发明不适用于交流N线继电器粘连的检测。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统及方法。
根据本发明的一个方面，提供一种电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统，包括：
模拟检测模块，该模块接收控制信号，并与N主继电器的功率输出端连接，输出侧输出模拟信号到控制器；
数字检测模块，该模块输入侧连接交流桩L主继电器和N主继电器的功率输出端，输出侧输出数字电平信号至控制器；
控制器，与所述模拟检测模块、所述数字检测模块连接，所述模拟检测模块与所述数字检测模块以N主继电器的功率输出端为节点相连；
所述控制器通过检测所述模拟检测模块输出的模拟信号的值，判断N主继电器的通断状态；通过检测所述数字检测模块输出的数字电平信号，判断数字检测模块是否导通，进而判断L、N主继电器的开通情况，其中，
当所述模拟检测模块关闭时：
-若所述数字控制模块导通，则L、N主继电器均为闭合状态；
-若所述数字控制模块未导通，则可能有三种状态：只L主继电器闭合、只N主继电器闭合、或L、N主继电器均为断开状态，此时，打开所述模拟检测模块，则：
a、若所述数字控制模块状态改变，则L主继电器为闭合状态，N主继电器为断开状态，即只L主继电器闭合的情况；
b、若所述数字控制模块状态未改变，则L主继电器为闭合状态，所述控制器再根据所述模拟检测模块的输出判断N主继电器的状态。
可选地，所述模拟检测模块，包括：
控制部，所述控制部选择继电器作为控制器件，当所述控制器输出高电平时，所述继电器闭合，使N主继电器的功率输出端与所述检测部相连；
检测部，所述检测部利用电阻分压原理进行检测，其参考地与单相交流电的大地相连，为所述数字检测模块的输入端电流提供通路，保证了不同状态下采样值的差异性。
可选地，所述模拟检测模块，还包括：
保护部，用于防止过压对所述控制器影响的同时，稳定输出的模拟信号。
可选地，所述数字检测模块，包括光耦，输入侧连接限流电阻，输出端输出数字信号，当所述光耦不导通时，输出高电平或低电平，当光耦导通时，输出周期性的方波信号。
可粗安迪，所述限流电阻，选择条件为：
-当L主继电器为闭合状态时，若N主继电器也为闭合状态，所述限流电阻能使所述光耦直接导通；
-若N主继电器为断开状态，则在接入所述模拟检测模块后，所述限流电阻能使所述光耦输入端导通。
可选地，所述控制器在完整的判断出L、N主继电器的状态之后，关闭所述模拟检测模块并将结果与所需的状态比较，得出继电器是否粘连的结论。
根据本发明的第二方面，提供一种电动汽车交流桩主继电器粘连检测方法，采用上述的检测系统，所述方法包括：
S1,检测开始时，模拟检测模块是关闭状态，控制器首先读取数字检测模块的输出：
-若检测到的是周期性的方波信号，则说明数字检测模块导通，可以判断出L、N主继电器均为闭合状态；
-若检测到的数字信号是固定电平，则说明数字检测模块未导通，继电器可能有三种状态：只L主继电器闭合、只N主继电器闭合、或L、N主继电器均为断开状态；
S2,控制器发出控制信号打开模拟检测模块，接入后模拟检测模块为数字检测模块的输入端提供了另一个通路，因此数字检测模块的状态可能发生改变，控制器读取数字检测模块的输出：
-若数字检测模块的状态由不导通变为导通，则可以判断L主继电器为闭合状态，N主继电器为断开状态，即只L主继电器闭合；
-若数字检测检测模块的状态未改变仍不导通，则可以判断L主继电器为断开状态；此时，控制器检测模拟检测模块输出的模拟信号电压，根据检测到的模拟电压判断N主继电器的开通情况：若N主继电器为闭合状态，即只N主继电器闭合；若N主继电器为断开状态，即L、N主继电器均为断开状态；
S3,控制器在完整的判断出L、N主继电器的状态之后，关闭模拟检测模块并将结果与所需的状态比较，得出继电器是否粘连的结论。
可选地，所述数字检测模块采用光耦作为控制部件，所述模拟检测模块选择继电器作为控制器件。
根据本发明的第三方面，提供一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行上述的电动汽车交流桩主继电器粘连检测方法。
根据本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于执行上述的电动汽车交流桩主继电器粘连检测方法。
与现有技术相比，本发明实施例具有如下至少一种的有益效果：
本发明上述电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统和方法，可以完整判断出单相交流L和N继电器的开关状态，状态检测完整。
本发明上述电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统和方法，无需动作主继电器，硬件电路占用空间小，成本低，提高了主继电器的使用时间寿命。
本发明上述电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统和方法，软件控制逻辑简单。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例中电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统结构示意图。
图2为本发明一实施例中电动汽车交流桩主继电器粘连检测方法流程图。
图3为本发明一实施例中电动汽车交流桩及继电器电路图。
图4为本发明一实施例中控制器电路图。
图5为本发明一实施例中模拟检测模块电路图。
图6为本发明一实施例中数字检测模块电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明一实施例中电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统结构示意图。参照图1所示，本实施例中电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统，包括：模拟检测模块、数字检测模块和控制器，其中：模拟检测模块接收控制信号，并与N主继电器的功率输出端连接，输出侧输出模拟信号到控制器；数字检测模块输入侧连接交流桩L主继电器和N主继电器的功率输出端，输出侧输出数字电平信号至控制器；控制器与模拟检测模块、数字检测模块连接，模拟检测模块与数字检测模块以N主继电器的功率输出端为节点相连；控制器通过检测模拟检测模块输出的模拟信号的值，判断N主继电器的通断状态；通过检测数字检测模块输出的数字电平信号，判断数字检测模块是否导通，进而判断L、N主继电器的开通情况。
当模拟检测模块关闭时：若数字控制模块导通，则L、N主继电器均为闭合状态；若数字控制模块未导通，则可能有三种状态：只L主继电器闭合、只N主继电器闭合、或L、N主继电器均为断开状态，此时，打开模拟检测模块，则：
a、若数字控制模块状态改变，则L主继电器为闭合状态，N主继电器为断开状态，即只L主继电器闭合的情况；
b、若数字控制模块状态未改变，则L主继电器为闭合状态，控制器再根据模拟检测模块的输出判断N主继电器的状态。
在另一实施例中，模拟检测模块包括：控制部和检测部，控制部选择继电器作为控制器件，当控制器输出高电平时，继电器闭合，使N主继电器的功率输出端与检测部相连；检测部利用电阻分压原理进行检测，其参考地与单相交流电的大地相连，为数字检测模块的输入端电流提供通路，保证了不同状态下采样值的差异性。
在另一实优选施例中，模拟检测模块还可以进一步包括保护电路，保护电路包括了RC滤波、钳位二极管与稳压晶体管，在防止过压对控制器影响的同时，稳定了输出的模拟信号。
在另一实优选施例中，数字检测模块包括光耦，输入侧连接限流电阻，输出端输出数字信号，当光耦不导通时，输出高电平或低电平，当光耦导通时，输出周期性的方波信号。具体的，限流电阻，选择条件为：当L主继电器为闭合状态时，若N主继电器也为闭合状态，限流电阻能使光耦直接导通；若N主继电器为断开状态，则在接入模拟检测模块后，限流电阻能使光耦输入端导通。
本发明上述实施例可以完整判断出单相交流L和N继电器的开关状态，状态检测完整，无需动作主继电器，硬件电路占用空间小，成本低，提高了主继电器的使用时间寿命。
图2为本发明一实施例中电动汽车交流桩主继电器粘连检测方法流程图。参照图2所示，本实施例中的电动汽车交流桩主继电器粘连检测方法，采用图1所示的检测系统进行，其中方法包括：
S1,检测开始时，模拟检测模块是关闭状态，控制器首先读取数字检测模块的输出：
-若检测到的是周期性的方波信号，则说明数字检测模块导通，可以判断出L、N主继电器均为闭合状态；
-若检测到的数字信号是固定电平，则说明数字检测模块未导通，继电器可能有三种状态：只L主继电器闭合、只N主继电器闭合、或L、N主继电器均为断开状态；
S2,控制器发出控制信号打开模拟检测模块，接入后模拟检测模块为数字检测模块的输入端提供了另一个通路，因此数字检测模块的状态可能发生改变，控制器读取数字检测模块的输出：
-若数字检测模块的状态由不导通变为导通，则可以判断L主继电器为闭合状态，N主继电器为断开状态，即只L主继电器闭合；
-若数字检测检测模块的状态未改变仍不导通，则可以判断L主继电器为断开状态；此时，控制器检测模拟检测模块输出的模拟信号电压，根据检测到的模拟电压判断N主继电器的开通情况：若N主继电器为闭合状态，即只N主继电器闭合；若N主继电器为断开状态，即L、N主继电器均为断开状态；
S3,控制器在完整的判断出L、N主继电器的状态之后，关闭模拟检测模块并将结果与所需的状态比较，得出继电器是否粘连的结论。
基于上述实施例，在本发明另一实施例中，还提供一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时可用于执行上述的电动汽车交流桩主继电器粘连检测方法。
基于上述实施例，在本发明另一实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于执行上述的电动汽车交流桩主继电器粘连检测方法。
为了更好地说明上述的技术方案，以下提供具体的应用实施例，但应该理解的以下具体实施例不用于限定本发明。
请参阅图1、3-6，本发明实施例中，一种电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统，包括模拟检测模块、数字检测模块、控制器，还包括外围的交流桩及继电器电路、5V和3.3V电源。
图3为本发明一实施例中电动汽车交流桩及继电器电路图。如图3所示，交流桩及继电器电路包括继电器RL1和继电器RL2，L和N分别为继电器RL1和继电器RL2的单相交流电输入，L_C和N_C分别为继电器RL1和继电器RL2的输出，继电器RL1和继电器RL2连接控制器的control输出端，当控制器的control输出端为高电平时，两个继电器导通，输出交流电。
图4为本发明一实施例中控制器电路图。如图4所示，控制器U3采用的是芯片。控制器U3的control输出端与DO输出端分别连接交流桩及继电器电路及模拟检测模块，分别控制主继电器和模拟检测模块的通断，控制器U3的DI输入端和AI输入端分别连接数字检测模块和模拟检测模块，用于检测数字检测模块和模拟检测模块的输出信号。
图5为本发明一实施例中模拟检测模块电路图。如图5所示，模拟检测模块包括控制器、检测电路，为保证不同检测值的差异性，控制器选择继电器RL3作为控制器件连接控制器U3的DO输出端，当控制器U3的DO输出端为高电平时，继电器RL3闭合，使继电器RL2的功率输出端N_C与检测电路相连；所述检测电路具有电阻R9、电阻R6、电阻R3，检测电路利用电阻分压原理，分压电阻阻值较大，保护控制器U3不会有大电流灌入，当继电器RL2为闭合状态时，输出AI的电压值为R3与R9分压，当继电器RL2为断开状态时，输出AI的电压值为R3、R9和R6分压，根据不同的AI值即可判断出继电器RL2的通断情况，此外，检测电路的参考地与单相交流电的大地相连，既可以为数字检测模块的输入端电流提供通路，而且保证了不同状态下采样值的差异性。
图6为本发明一实施例中数字检测模块电路图。如图6所示，数字检测模块选择导通电流范围广的光耦U1作为控制器件，如TL121大于0.1mA即可导通，当继电器RL1、继电器RL2均为闭合状态时，光耦U1原边电流最大值约为3.1mA，此时光耦U1导通，由于是交流信号源，控制器的DI输出端输出方波信号；当继电器RL1为闭合状态，继电器RL2为断开状态时，接入模拟检测模块，则光耦U1输入侧电流通过电阻R6流入大地，电流最大值约为1.2mA，此时同样输出DI方波信号；当继电器RL1、继电器RL2状态为其他情况时，光耦U1不导通，DI一直输出低电平。
图2为本发明一实施例中电动汽车交流桩主继电器粘连检测方法流程图。参照图2所示，采用上述电动汽车交流桩主继电器粘连检测系统，进行电动汽车交流桩主继电器粘连检测，具体包括如下操作：
1)继电器粘连检测开始时，模拟检测模块是关闭状态，控制器U3首先读取数字检测模块的输出DI，由于是单相交流电，若检测到的是周期性的方波信号，则证明数字检测模块导通，可以判断出继电器RL1、继电器RL2均为闭合状态；若检测到的数字信号一直是低电平，则证明数字检测模块未导通，继电器可能有三种状态：只继电器RL1闭合、只继电器RL2闭合、或继电器RL1、继电器RL2均为断开状态；
2)接着控制器U3使DO输出端为高电平打开模拟检测模块，由于接入后模拟检测模块为数字检测模块的输入端提供了另一个通路，因此数字检测模块的状态可能发生改变；此时，控制器U3再次读取数字检测模块的输出，若数字检测模块的状态由不导通变为导通，则可以判断继电器RL1为闭合状态，继电器RL2为断开状态，即只继电器RL1闭合；若数字检测检测电路的状态未改变仍不导通，则可以判断继电器RL1为断开状态，此时，控制器U3检测模拟检测模块输出的模拟信号AI的电压，根据检测到的模拟电压就可以判断继电器RL2的开通情况：若继电器RL2为闭合状态，即只继电器RL2闭合；若继电器RL2为断开状态，即继电器RL1、继电器RL2均为断开状态；
3)控制器U3在完整的判断出继电器RL1、继电器RL2的状态之后，关闭模拟检测模块并将结果与所需的状态比较，就可以得出继电器是否粘连的结论。
本发明上述实施例中的，各个部分均可以采用硬件电路实现，当然，对应的控制功能也可以通过软件来实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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