BMS中的继电器驱动电路总述

这段时间降温了,真的冷,是时候展现真正的技术了,棉衣棉裤都整起来;一冷就不适合加班,下班后直接往家跑,领导这真的是条件不允许啊,我内心还是挺想加班的。

今天换个内容,说说继电器驱动电路的全貌。这一块的知识点,可以总结成下面这三块:控制电路、驱动电路以及继电器。控制电路:

这个部分大家比较熟知。IO驱动就是指单片机的控制IO,当然如果后面选择的是数字通信接口的IO扩展、驱动芯片,单片机也会配置成通信接口,例如SPI、IIC。锁存最常见的锁存芯片是595芯片,例如TI的74HC595;一个功能是扩展IO数量,另外一个功能就是对输出的状态进行了锁存;当单片机程序跑飞后,595输出被锁定而不受影响。关于锁存的必要性也有争执,目前也存在不锁存的设计方案。

线圈驱动故障检测故障检测分为线圈驱动端的故障检测以及触点端的状态检测;针对线圈端,需要在驱动前、驱动过程中针对一些故障模式进行判断,例如线圈短路到地、短路到电源、断路、过流、过温等故障;检测方法一部分寄希望于驱动芯片自身集成的故障输出,另外就是自己搭建诊断电路就来判断;这个功能是一定要有的。触点状态检测主要针对触点是否粘连进行检测,去年总结过触点粘连的相关知识点,文章链接在此;判断粘连的主要方法有两种,一直通过高压检测来判断,二是通过集成在继电器上面的辅助触点反馈判断(图片来源于松下官网)。

驱动电路:高低边驱动驱动电路之前也少许介绍过,存在下图中的几种驱动方法:针对BMS来讲,主要为高边驱动与低边驱动两种,而且目前主要由集成芯片来实现。

比较常见的驱动芯片厂家有ST英飞凌TI,其中ST尤其常见;某款ST低边驱动芯片的功能框图如下(来源于ST官网),除了正常的开关功能外,还有故障状态反馈以及保护功能。

保护电路这个指线圈端的保护,防止线圈电感的反向感应电压;不多说,之前有写过,文章链接在此。继电器:继电器在之前的粘连检测一文中详细介绍过内部结构,尤其是触点部分的灭弧方式,例如充惰性气体、磁吹灭弧,还有一种方式是机械灭弧,这里不赘述。(下图来源TDK官网)

这里想说的是它的线圈,分为单线圈与双线圈两种形式;单线圈如下图所示(来源TDK官网),这个是我们常见的形式。

另外还有一种双线圈的类型(下图来源TDK官网),一个叫吸合线圈,一个叫保持线圈;双线圈存在的目的是为了降低功耗,理论基础是线圈吸合时需要的电流要大于线圈保持时的电流,这样当继电器吸合后,就只让保持线圈工作即可。

下图为具体的工作波形图(下图来源TDK官网):当线圈吸合时,两个线圈同时流过电流,等平稳后,就断开吸合线圈,只剩下保持线圈;示波器图中可以看到线圈功率大幅度降低了。

总结:本文有点水文的嫌疑,但它是一个前置文,后面针对其中的技术细节再展开,先做一个铺垫;以上所有,仅供参考。

审核编辑：符乾江