CN103376407B - 接触器的驱动器诊断的方法及装置、蓄电池及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于接触器的驱动器诊断的方法和装置、一种蓄电池和一种具有该蓄电池的机动车，它们尤其可应用于对接触器的驱动器的简化的诊断。为此提出了一种用于接触器(100、202)的驱动器诊断的方法，其中连同用于至少一个可预定的参数的各个所属的额定值的信息一起将关于接触器(100、202)的至少三个驱动器(102、104、206)的开关状态的信息存储在计算机可读的存储器中。为了诊断所述驱动器(102、104、206)将获取具有所属的实际值的所述驱动器(102、104、206)中的至少一部分的实际开关状态并且将其与所存储的额定值作比较。在至少一个实际值不同于额定值的情况下诊断为故障。

Description

接触器的驱动器诊断的方法及装置、蓄电池及机动车
技术领域
本发明涉及一种用于接触器的驱动器诊断的方法和装置、一种蓄电池和一种具有该蓄电池的机动车，其尤其可应用于对接触器的驱动器的简化的诊断。
背景技术
在混合动力和电动车辆中通过功率接触器将蓄电池组与另外的构件如传动装置、备用发电机、充电插头等分离。由于高的电压和电流，故一定需要这些接触器的安全的切断。附加地必须防止接触器失控地接通。
在具有这种安全需要的系统中通常通过两个独立的驱动器(Treiber)102、104来实现对接触器100的控制(参看图1)。通常，第一驱动器102将正的供电电压106连接到接触器100，第二驱动器104将接触器100的负侧与供电电压的负电位108连接。通过驱动器控制110、112引起驱动器102、104的接通。
因此能够通过驱动器102、104之一实现切断。通过接触器100的接通仅仅在两个驱动器102、104被激活时是可能的。
在大的接触器202的情况下，使用电路200，其在完成接触器202的闭合之后实现了通过接触器202的减小的通过电流。由此，功率消耗变小，由此防止了接触器202的过热和损坏。
能够不同地进行设计该电路200。该电路在最简单的形式中由第二电压源204组成，其能够借助于(通过驱动器控制208控制的)第三驱动器206接通(参见图2)。
无论安全分级如何，对驱动器进行诊断是必要的。在图3中说明了具有所属的诊断电路的简单的驱动器电路。
驱动器(在此负侧的驱动器104)的正常的功能和与连接的接触器100的接缆能够通过测量在诊断导线302上的电压进行检查。
对于常规的驱动器，集成的诊断方法是可用的。它们能够直接应用在按照图3的电路中。它们通过在受控的驱动器104处不降低在诊断导线302上的电压来诊断例如负载断路。
在根据图2的电路中如下的诊断是可能的(参见图4)：
A在负连接端的负载断路402；
B在负连接端的接地的短路404；
C在负连接端的到供电电压的短路406；
D在正连接端的负载断路408；
E在正连接端的接地的短路410；
F在正连接端的到供电电压的短路412。
驱动器内部的诊断不能够用在根据图2的电路中，因为它在第二驱动器104被打开时对例如负载断路402进行诊断。
在具有两个驱动器的电路中能够设有一个诊断电路，如在图5中描述的那样。在诊断导线112、502上的电压依赖于两个驱动器102、104的状态和诊断电压504的电平U_Diag和保持电压204的电平U_Hold。驱动器内部的诊断在此不再可能。
为了诊断故障必须在确定的开关状态下来分析诊断电路的值。为此控制软件必须高成本地与诊断软件进行同步。
发明内容
本发明特别的优点在于，不再需要控制软件与诊断软件进行同步。这通过如下方式实现，即在依据本发明的方法中为了诊断接触器的驱动器将关于接触器的驱动器的至少一部分的开关状态的信息和关于对应于所述开关状态的可预定的参数的额定值的信息存储在计算机可读的存储介质中。优选地将信息存储在表格中。在一个优选的实施形式中设定，这些信息包括至少关于额定电压或关于位掩码的信息。这些位掩码能够例如由集成在一个或多个驱动组件中的诊断系统输出。为了诊断所述驱动器获取驱动器的当前开关状态，亦即在诊断时间点驱动器的开关状态、亦即实际开关状态以及所属的实际值例如实际电压，并且将其与在存储器中存储的信息进行比较。如果在比较中确定了一个或多个实际值不同于额定值，那么诊断为故障。存储的信息优选涉及到三个驱动器中部分的、优选全部的开关状态以及涉及用于诊断的待分析的电压的值。
在一个优选的实施形式中设定，其中在所述存储器中除了关于开关状态和额定值的信息外还存储有关于所述故障的类型的信息。这些信息能够例如涉及到以下说明，如在接触器的正或负连接端的负载断路、在接触器的正或负连接端的接地的短路、接触器的正或负连接端的到供电电压的短路或诸如此类。
另一优选的实施形式设定，实现对所述接触器的正侧和/或负侧的诊断。优选地将这些信息存储在用于接触器的正侧或负侧的两个独立的表格中。在此能够设定，对接触器的正侧和负侧的诊断相互独立地实现。
在另一优选的实施形式中设定，为了确定故障的类型对至少部分的实际值例如实际电压和/或一个或多个位掩码进行分析。根据实际值确定故障的类型。例如根据测量的实际电压值诊断在接触器的正连接端的负载断路或到供电电压的短路。
根据本发明的装置至少包括一个接触器、三个驱动器、一个存储机构以及数据处理单元。依据本发明所述的装置进一步设置为，使得用于接触器的驱动器诊断的方法是可执行的，其中，连同至少一个可预定的参数的各个所属的额定值一起将关于接触器的至少三个驱动器的开关状态的信息存储在计算机可读的存储器中并且为了诊断所述驱动器(102、104、206)获取具有所属的实际值的所述驱动器(102、104、206)中的至少一部分的实际开关状态，并且将其与所存储的额定值相比较，并且在至少一个实际值不同于额定值的情况下诊断为故障。
在一个优选的实施形式中，所述装置包括电路，其将所述接触器经由第一驱动器与供电电压U_BATT的正电位、优选与蓄电池连接。
为此，接触器的正侧的连接端与第一驱动器的连接端经由能导电的连接线连接。第一驱动器的第二连接端与供电电压U_BATT的正电位连接。经由第二连接线接触器的负侧的连接端与第三驱动器的连接端经由能导电的连接线连接。第三驱动器的第二连接端与供电电压U_BATT的负电位连接。此外，接触器的正侧的连接端与第二驱动器的连接端电气连接。该接触器经由第二驱动器与保持电压U_HOLD的电源是可连接的。
在另一优选的实施形式中设定，量取在接触器与第一驱动器之间的接触器的正侧上的连接线上的第一实际电压。为此，第一诊断导线与接触器和第一驱动器之间的能导电的连接线连接。优选地，第一驱动器与第二驱动器的连接端之间的第一诊断导线通过接触器和第一驱动器之间的连接线连接到接触器和第一驱动器之间的能导电的连接线。在第一诊断导线上获取用于诊断接触器的正侧的实际电压。
另一优选的实施形式设定，第二诊断导线与接触器和第三驱动器之间的能导电的连接线连接。在第二诊断导线上获取用于诊断接触器的负侧的实际电压。
在另一优选的实施形式中设定，第一诊断导线经由电阻网络与接触器的正侧连接。
在另一优选的实施形式中设定，为所述电路施加诊断电压U_DIAG。为此诊断电压U_DIAG的源与接触器的正侧连接。优选地，诊断电压U_DIAG的源在第一驱动器和第二驱动器的连接端之间通过接触器和第一驱动器之间的连接线连接到接触器和第一驱动器之间的能导电的连接线。诊断电压U_DIAG的源经由电阻与接触器的正侧连接被表明是有利的。
诊断电压U_DIAG、保持电压U_HOLD、正供电电压U_BATT以及各电阻在此如此设计，以使得通过在第一诊断导线上测量的实际电压能够诊断出尽可能多的故障类型。在一个优选的实施形式中例如设定供电电压U_BATT＝12V而诊断电压U_DIAG＝5V。
本发明的另一方面涉及一种蓄电池，其与一种装置组合，其中该装置至少具有一个接触器、三个驱动器、一个数据处理单元以及存储机构，并且其中如此设置所述装置，以使得用于接触器的驱动器诊断的方法是可执行的，其中连同至少一个可预定的参数的各个所属的额定值一起将关于接触器的至少三个驱动器的开关状态的信息存储在计算机可读的存储器中，并且为了诊断所述驱动器(102、104、206)获取具有所属的实际值的所述驱动器(102、104、206)中的至少一部分的实际开关状态，并且将其与所存储的额定值相比较，并且在至少一个实际值不同于额定值的情况下诊断为故障。优选地，所述蓄电池涉及锂离子蓄电池或所述蓄电池包括构造为锂离子蓄电池单元的电化学单元。在此多个锂离子蓄电池单元能够分别组合为一个电化学模块。
本发明的另一方面涉及一种机动车，其具有用于驱动车辆的电驱动电机和与所述电驱动电机相连或可相连的根据在前面章节中描述的发明方面的蓄电池。然而，所述蓄电池并不限于这样的应用目的，而是也能够应用于另外的电气系统中。
因此，依据本发明在表格中以所属的位于诊断导线上的电压(实际电压)来形成驱动器的所有可能的开关状态。对应于实际上调节的开关状态(实际开关状态)诊断驱动器检测位于诊断导线上的电压。如果测量的实际电压不匹配于配属于实际开关状态的电压值，那么存在故障。在应用本发明时不用考虑控制和诊断软件之间的高成本的同步。
附图说明
根据附图和随后的描述对本发明的各实施例进一步进行阐明。其中：
图1示出了具有两个驱动器的接触器的示例性的电路图；
图2示出了具有两个驱动器和一个经由第三驱动器可接通的电压源的接触器的示例性的电路图；
图3示出了具有诊断电路的简单的驱动器电路的插图；
图4示出了在一个驱动器电路中的可能的故障的插图；
图5示出了用于具有两个驱动器的电路的诊断电路的插图；以及
图6示出了示例性的驱动器诊断的流程图。
具体实施方式
图6阐明了示例性的驱动器诊断的流程。在此驱动器诊断在步骤602开始。在步骤604获取驱动器102、104、206的实际开关状态和属于该实际开关状态的实际电压。在步骤606中将获取的实际电压与存储的、属于获取的实际开关状态的额定电压进行比较。如果比较的结果是：在步骤604中测量的实际电压在可预定的公差内与存储的、属于获取的实际开关状态的额定电压相一致，那么该过程回到开始并且在步骤604中重复实际开关状态和实际电压的获取。有个优选的实施形式设定，以5ms的间隔重复所述获取。如果在步骤606中比较的结果是在步骤604中测量的实际电压与存储的、属于获取的实际开关状态的额定电压的偏离超出允许范围，那么在步骤608中输出相应的故障提示。
在表1和表2中记入了接触器100、202的三个驱动器102、104、206的所有八个开关状态。将这些开关状态标记为0至7。在表1和表2的列2中给出了接通驱动器电路的保持电压的驱动器206的开关状态，在表1和表2的列3中给出了接触器100、202的负侧的驱动器104的开关状态，而在表1和表2的列4中给出了接触器100、202的正侧的驱动器102的开关状态。
表1示出了三个驱动器102、104、206的开关状态、在接触器100、202的正侧的诊断导线502上的所属的额定电压以及故障的类型，如果在接触器100、202的正侧的诊断导线502上测量的实际电压不同于属于额定开关状态、记入在表格1的列6中的额定电压，那么这些故障能够被检测到。
在表1的列6中记入了额定电压，其应该在驱动器的无故障运行时在接触器100、102的正侧的诊断导线502上存在。
在表1的列7中给出了，在哪种情况下能够诊断到在接触器100、202的正连接端上的负载断路408。这种情况(情况I)就是，接触器100、202的负侧的驱动器104接通，然而另外的驱动器102、206切断。在这种情况下检测到接触器100、202的正连接端上的负载断路408，即当在接触器100、202的正侧的诊断导线502上测量的电压位于特定的范围(其依赖于具体的硬件设置和应用的接触器)中时。对于另外的开关状态能够在故障情况下不诊断为在接触器100、202的正连接端上的负载断路408(在表格中通过‘-’标记)。
在表1的列8中给出了，在哪种情况下能够诊断到在接触器100、202的正连接端上的接地的短路410。这种情况(情况II)就是，接触器100、202的正侧的驱动器102接通，然而另外的驱动器104、206切断。在这种情况下(情况II)当在接触器100、202的正侧的诊断导线502上测量的电压采用一个小于限定的第一阈值的值时，将检测到接触器100、202的正连接端上的接地的短路410。该阈值依赖于使用的构件并且对于接触器的每种型号是可配置的。对于正侧和负侧的驱动器102、104接通而用于保持电压的驱动器206切断(情况III)的开关状态，也能够诊断为在接触器100、202的正连接端上的接地的短路410。对于这种开关状态，当在接触器100、202的正侧的诊断导线502上测量的电压采用一个小于限定的第二阈值的值时，也能够检测为在接触器100、202的正连接端上的接地的短路410。而且对于开关状态6，亦即当接触器100、202的负侧的驱动器104切断，然而另外的驱动器102、206接通(情况IV)时，如果随后的条件被满足：即如果在接触器100、202的正侧的诊断导线502上测量的电压采用一个小于限定的第三阈值的值，也能够诊断为在接触器100、202的正连接端上的接地的短路410。
在表1的列9中给出了，在哪种情况下能够诊断到在接触器100、202的正连接端上的到供电电压的短路412。这种情况(情况V)就是，接触器100、202的负侧的驱动器104接通，然而另外的驱动器102、206切断。在这种情况下当在接触器100、102的正侧的诊断导线502上测量的电压具有一个超过至少一个限定的第四阈值的值时将检测到接触器100、202的正连接端上的到供电电压的短路412。而对于开关状态6，亦即如果接触器100、202的负侧的驱动器104切断，然而另外的驱动器102、206接通(情况VI)，如果随后的条件被满足：即如果在接触器100、202的正侧的诊断导线502上测量的电压采用一个大于限定的第五阈值的值，也能够诊断为在接触器100、202的正连接端上的到供电电压的短路412。因为如上所述，阈值的值依赖于相应的具体的硬件设置，所以不仅能够存在所有的阈值采用不同的值，而且能够存在这些阈值中的至少部分采用相同的值。
通过测量在接触器100、202的正侧的诊断导线502上存在的电压不能够诊断到过热。
不可诊断的故障在表中通过‘-’标记。
表2示出了三个驱动器102、104、206的开关状态、在接触器100、202的负侧的诊断导线112上的所属的额定电压以及故障的类型，如果在接触器100、202的负侧的诊断导线112上测量的实际电压不同于属于额定开关状态、记入在表格2的列6中的额定电压，那么这些故障能够被检测到。
表2具有如表1的相同的结构。
在本发明的一个示例性的实施形式中，在驱动器诊断期间获取实际电压时通过诊断驱动器产生位掩码，其包括测量的实际电压的位模式。通过分析位掩码能够在故障情况下为多个开关状态诊断出故障的类型。
对于接触器100、202的负侧的诊断能够对于开关状态1，亦即接触器100、202的正侧的驱动器102接通，然而另外的驱动器104、206切断，通过分析位掩码诊断出在接触器100、202的负连接端上的负载断路402和在接触器100、202的负连接端的接地的短路404。
对于开关状态2、3、6和7能够通过分析位掩码诊断出在接触器100、202的负连接端的到供电电压的短路406以及过热。
在接触器100、202的负侧的驱动器104切断然而另外的驱动器102、206接通的开关状态下，如果在接触器100、202的负侧的诊断导线112上测量的电压采用0V(这同样可从位掩码得出)，则能够识别出在接触器100、202的负连接端上的负载断路402或在接触器100、202的负连接端的接地的短路404。
为了避免在诊断时例如由在通信总线中的噪声所引起的故障，一个示例性的实施形式设定，在检测到故障时重复诊断测量并且根据可预定数量的、优选地可比较的、显示故障的测量结果对故障、用于该故障的诊断进行验证。一个示例性的实施形式设定，3至10次地重复诊断测量。重复的次数依赖于重复的时间间隔和/或安全需要的高度。在一个示例性的实施形式中设定，以5ms的间隔重复诊断测量。
在确定的条件下忽略表格中的部分也是有意义的，如果这部分对于故障识别是不相关的。(例如行4)。
本发明在其实施形式中并不限于以上给出的优选的实施例。而是能够考虑多个变型，其在基本上不同的实施例中也利用依据本发明的方法、依据本发明的装置、依据本发明的蓄电池以及依据本发明的机动车。

Claims (9)

1.一种用于诊断接触器(100、202)的方法，其中所述接触器(100、202)能够通过至少三个驱动器(102、104、206)控制，其特征在于，
将关于所述接触器(100、202)的所述至少三个驱动器(102、104、206)的开关状态的信息以及关于至少一个可预设的参数的额定值的信息存储在计算机可读的存储器中，其中所述额定值各自与所属的开关状态关联，
为了诊断所述接触器(100、202)获取具有所属的实际值的所述驱动器(102、104、206)中的至少一部分的实际开关状态，
将所获取的实际值各自与所存储的额定值相比较，
在至少一个实际值不同于额定值的情况下诊断为所述接触器(100、202)的故障，以及
通过使用所述实际开关状态和所述实际值确定所述故障的类型，其中在所述计算机可读的存储器中附加地存储有关于所述故障的类型的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，实现对所述接触器(100、202)的正侧和/或负侧的诊断。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述额定值包括至少一个额定电压和/或至少一个位掩码。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，为了诊断所述驱动器(102、104、206)附加地分析诊断电压(504)。
5.一种用于诊断接触器(100、202)的装置，至少包括：
-一个接触器(100、202)；
-三个驱动器(102、104、206)；
-一个数据处理单元；以及
-存储机构，
其中，连同至少一个可预定的参数的各个所属的额定值一起将关于接触器的至少三个驱动器的开关状态的信息存储在计算机可读的存储机构中，并且所述数据处理单元为了诊断所述接触器(100、202)获取具有所属的实际值的所述驱动器(102、104、206)中的至少一部分的实际开关状态，并且将其与所存储的额定值相比较，并且在至少一个实际值不同于额定值的情况下诊断为所述接触器(100、202)的故障，
其中如此设置所述装置，以使得根据权利要求1至4之一所述的、用于诊断接触器(100、202)的方法是可执行的。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述装置包括电路，其中所述接触器(100、202)的正侧的连接端与第一驱动器(102)和第二驱动器(206)连接，而所述接触器(100、202)的负侧的连接端与第三驱动器(104)连接，其中，所述电路经由所述第二驱动器(206)与保持电压(204)的电源是可连接的，并且其中，为了获取实际电压，在所述接触器(100、202)的正侧的连接端与所述第一驱动器(102)之间的连接线与第一诊断导线(502)连接，而在所述接触器(100、202)的负侧的连接端与所述第三驱动器(104)之间的连接线与第二诊断导线(112)连接。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其中，在所述接触器(100、202)的正侧的连接端与所述第一驱动器(102)之间的连接线与用于诊断电压(504)的电源连接。
8.一种蓄电池系统，包括：
根据权利要求5至7之一所述的装置，以及
与所述装置组合的蓄电池。
9.一种机动车，其具有用于驱动所述机动车的电驱动电机和与所述电驱动电机相连的根据权利要求8所述的蓄电池系统。
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