技術分析:BMS中的繼電器驅動電路總述

2020-12-27 OFweek維科網

這段時間降溫了,真的冷,是時候展現真正的技術了,棉衣棉褲都整起來;一冷就不適合加班,下班後直接往家跑,領導這真的是條件不允許啊,我內心還是挺想加班的。

今天換個內容,說說繼電器驅動電路的全貌。這一塊的知識點,可以總結成下面這三塊:控制電路、驅動電路以及繼電器。控制電路:

這個部分大家比較熟知。IO驅動就是指單片機的控制IO,當然如果後面選擇的是數字通信接口的IO擴展、驅動晶片,單片機也會配置成通信接口,例如SPI、IIC。鎖存最常見的鎖存晶片是595晶片,例如TI的74HC595;一個功能是擴展IO數量,另外一個功能就是對輸出的狀態進行了鎖存;當單片機程序跑飛後,595輸出被鎖定而不受影響。關於鎖存的必要性也有爭執,目前也存在不鎖存的設計方案。

線圈驅動故障檢測故障檢測分為線圈驅動端的故障檢測以及觸點端的狀態檢測;針對線圈端,需要在驅動前、驅動過程中針對一些故障模式進行判斷,例如線圈短路到地、短路到電源、斷路、過流、過溫等故障;檢測方法一部分寄希望於驅動晶片自身集成的故障輸出,另外就是自己搭建診斷電路就來判斷;這個功能是一定要有的。觸點狀態檢測主要針對觸點是否粘連進行檢測,去年總結過觸點粘連的相關知識點,文章連結在此;判斷粘連的主要方法有兩種,一直通過高壓檢測來判斷,二是通過集成在繼電器上面的輔助觸點反饋判斷(圖片來源於松下官網)。

驅動電路:高低邊驅動驅動電路之前也少許介紹過,存在下圖中的幾種驅動方法:針對BMS來講,主要為高邊驅動與低邊驅動兩種,而且目前主要由集成晶片來實現。

比較常見的驅動晶片廠家有ST英飛凌TI,其中ST尤其常見;某款ST低邊驅動晶片的功能框圖如下(來源於ST官網),除了正常的開關功能外,還有故障狀態反饋以及保護功能。

保護電路這個指線圈端的保護,防止線圈電感的反向感應電壓;不多說,之前有寫過,文章連結在此。繼電器:繼電器在之前的粘連檢測一文中詳細介紹過內部結構,尤其是觸點部分的滅弧方式,例如充惰性氣體、磁吹滅弧,還有一種方式是機械滅弧,這裡不贅述。(下圖來源TDK官網)

這裡想說的是它的線圈,分為單線圈與雙線圈兩種形式;單線圈如下圖所示(來源TDK官網),這個是我們常見的形式。

另外還有一種雙線圈的類型(下圖來源TDK官網),一個叫吸合線圈,一個叫保持線圈;雙線圈存在的目的是為了降低功耗,理論基礎是線圈吸合時需要的電流要大於線圈保持時的電流,這樣當繼電器吸合後,就只讓保持線圈工作即可。

下圖為具體的工作波形圖(下圖來源TDK官網):當線圈吸合時,兩個線圈同時流過電流,等平穩後,就斷開吸合線圈,只剩下保持線圈;示波器圖中可以看到線圈功率大幅度降低了。

總結:本文有點水文的嫌疑,但它是一個前置文,後面針對其中的技術細節再展開,先做一個鋪墊;以上所有,僅供參考。

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