CN104377684A - 高压部件的互锁检测电路、互锁检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压部件的互锁检测电路、互锁检测系统及其检测方法，属于电动汽车技术领域。该互锁检测电路设置在每个高压部件中，检测电路包括高压部件控制模块，高压部件控制模块的输出端与高压部件的高压接插件的第一低压引脚耦接，高压部件控制模块的输入端与高压部件的高压接插件的第二低压引脚耦接，从而在高压部件控制模块与高压接插件之间形成互锁检测回路；其中，高压部件控制模块连续输出互锁检测信号在互锁检测回路中传输。互锁检测信号在互锁检测回路中传输失败时，高压部件控制模块控制高压部件停止工作、并且同时发送相应的互锁控制信号至整车高压互锁检测单元；整车高压互锁检测单元在接收到该互锁控制信号后切断高压电源的输出。

Description

高压部件的互锁检测电路、互锁检测系统及其检测方法

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，涉及电动汽车高压部件的互锁检测控制，尤其涉及电动汽车的高压部件的互锁检测电路、使用该互锁检测电路的互锁检测系统以及检测方法。

背景技术

出于安全的原因，要求电动汽车中设置有一套互锁检测系统来检测所有高压部件的高压接插件是否插接完好。当检测任意高压部件的高压接插件与电源端断开时（即未接插完好），互锁检测系统应能及时检测到此断路信息并及时切断高压电池。

现有的互锁检测系统一般是这样设置的：所有高压部件（电动汽车中一般使用多个高压部件）的每个所对应的高压接插件处均设置有一对相应的低压反馈线，此低压反馈线从高压部件的高压接插件进入高压部件内部，再由高压部件的低压接插件通过硬线输出到整车高压互锁检测单元。互锁功能由该互锁检测系统中的回路来实现，一旦互锁检测单元检测到回路中的某个高压部件所对应高压接插件未接插完好，此回路为断路，立即互锁检测单元检测立即切断电池的高压输出。

但是，现有的互锁检测系统的回路中，需将整车的所有高压部件的高压接插件处的反馈信号用硬线串联在一起形成回路，由于整车中的高压部件在车身各处分布，这样，串联形成回路的硬线长度非常长，布线复杂，大大增加了互锁检测系统的低压线束成本。并且，所有高压部件的低压接插件需至少增加两个PIN脚来输出，PIN脚数量的增加将会增加低压接插件的成本。进一步，使用该互锁检测系统时，在高压接插件与电源端断开的瞬间，高压部件并不会在切断电池的高压输出之前自动停止工作，因此，高压输出的瞬间切断也会对高压部件造成冲击，高压部件容易因此而损坏。

有鉴于此，有必要提出一种新型的电动汽车的高压部件的互锁检测系统。

发明内容

本发明的目的之一在于，降低电动汽车中高压部件的高压互锁检测系统的成本。

本发明的又一目的在于，避免高压部件因高压互锁控制而损坏。

为实现以上目的或者其他目的，本发明提供以下技术方案。

按照本发明的一方面，提供一种电动汽车的高压部件的互锁检测电路，所述互锁检测电路设置在每个所述高压部件中，所述检测电路包括高压部件控制模块，并且，所述高压部件控制模块的输出端与所述高压部件的高压接插件的第一低压引脚耦接，所述高压部件控制模块的输入端与所述高压部件的高压接插件的第二低压引脚耦接，从而在高压部件控制模块与所述高压接插件之间形成互锁检测回路；

其中，所述高压部件控制模块连续输出互锁检测信号在所述互锁检测回路中传输。

具体地，所述互锁检测信号为方波脉冲信号。

具体地，在预定时间内所述高压部件控制模块的输入端未接收到对应所述方波脉冲信号的信号时，确定所述高压接插件与所述电动汽车的高压电源的电气连接出现故障。

优选地，所述互锁检测电路包括设置在所述互锁检测回路中的抗干扰装置。

按照本发明的又一方面，提供一种电动汽车的高压部件的互锁检测系统，包括：

整车高压互锁检测单元；和

与所述整车高压互锁检测单元耦接的至少一个高压部件；

其中，每个所述高压部件中设置有以上所述及的任一种互锁检测电路；

其中，在所述高压接插件与所述电动汽车的高压电源的电气连接出现故障时，所述高压接插件的第一低压引脚和第二低压引脚之间断路以使所述互锁检测信号在所述互锁检测电路中传输失败，所述高压部件控制模块基于该传输失败的信号控制所述高压部件停止工作、并且同时发送相应的互锁控制信号至所述整车高压互锁检测单元；所述整车高压互锁检测单元在接收到至少一个所述互锁控制信号后切断所述高压电源的输出。

优选地，每个所述高压部件包括低压接插件，所述互锁控制信号经由所述低压接插件发送至所述整车高压互锁检测单元。

优选地，所述互锁检测系统还包括设置在所述高压接插件与所述高压电源之间的开关，所述整车高压互锁检测单元控制所述开关以实现切断所述高压电源的输出。

按照本发明的还一方面，提供一种以上所述的互锁检测系统的检测方法，其中，

所述高压部件控制模块连续输出互锁检测信号在所述互锁检测电路中传输；

所述高压部件控制模块检测互锁检测回路中该互锁检测信号是否传输失败；

如果检测传输失败，所述高压部件控制模块控制所述高压部件停止工作、并且同时发送互锁控制信号至所述整车高压互锁检测单元；

所述整车高压互锁检测单元基于至少一个所述互锁控制信号控制切断所述高压电源的输出。

在一实施例中，在切断所述高压电源的输出后，如果所述高压部件控制模块检测到所述互锁检测信号传输成功，所述高压部件控制模块同时发送互锁消除的互锁控制信号至所述整车高压互锁检测单元，并且控制所述高压部件启动工作。

优选地，所述互锁检测信号为方波脉冲信号。

进一步，在预定时间间隔内所述高压部件控制模块的输入端未接收到对应所述方波脉冲信号的信号时，确定所述高压接插件与所述电动汽车的高压电源的电气连接出现故障。

在一实施例中，所述高压部件控制模块的输入端接收到的每个所述方波脉冲信号中被检测到至少两个扰动脉冲信号时，确定所述高压接插件与所述电动汽车的高压电源的电气连接出现故障。

按照本发明的再一方面，提供一种电动汽车，包括多个高压部件，每个高压部件通过相应的高压接插件与高压电源电气连接，其中，使用以上所述及的互锁检测系统。

本发明的技术效果是，高压部件内部能快速响应高压接插件的电气连接故障，因此，可以实现切断高压电源的输出之前或者同时停止工作，减小对高压部件的冲击，避免高压部件因高压互锁控制而损坏，提高其工作可靠性；并且，互锁检测电路和互锁检测系统电路结构简单，容易实现，成本低。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是按照本发明一实施例的高压部件的互锁检测系统的模块结构图。

图2是按照本发明一实施例的高压部件内部的互锁检测电路图。

图3是按照本发明一实施例的互锁检测信号示意图。

图4是互锁检测回路的故障检测示意图。

图5是互锁检测回路的故障消除示意图。

图6是互锁检测回路的干扰故障示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

将理解，当据称将部件“连接”或“耦合”到另一个部件时，它可以直接连接或耦合到另一个部件或可以存在中间部件。相反，当据称将部件“直接耦合”或“直接连接”到另一个部件时，则不存在中间部件。而且，如本文使用的“连接”或“耦合”可以包括以无线方式连接或耦合。

图1所示为按照本发明一实施例的高压部件的互锁检测系统的模块结构图。如图1所示，高压部件200是电动汽车上的高压部件，该互锁检测系统10也应用于电动汽车；其中，电动汽车可以为混合动力汽车，也可以为纯电动汽车，电动汽车通常具有多个高压部件200。在正常工作时，每个高压部件200需要高压电源500不间断地向多个高压部件200提供高压电源，在图1中以互锁检测系统10中的其中一个高压部件200 示例进行说明。

首先，在每个高压部件200内部，其设置有互锁检测电路100，如图2所示，互锁检测电路100示例性地主要由高压部件控制模块110、EMC滤波器120、高压接插件210组成，高压接插件210具有两个用于连接内部的高压部件控制模块110的低压引脚，即互锁PIN1和互锁PIN2，互锁PIN1通过互锁线与互锁检测电路100的输出端连接，互锁PIN2通过互锁线与互锁检测电路100的输入端连接，从而它们之间可以形成回路。

高压部件200内部的高压部件控制模块110的输出端可以连续产生某一种形式的互锁检测信号，并将其输出值高压接插件的互锁PIN1，在传输至互锁PIN2，并通过高压部件200的高压部件控制模块110的输入端回收检测该信号，从而检测回路上高压部件200的高压接插件210与整车线束端高压接插件是否插接完好。当接插件处插接完好，则可使高压部件200内的互锁检测电路100形成回路；一旦高压部件200接插件与整车线束端断开（即出现互锁故障）时，则高压部件200可检测到“互锁检测信号”所处的回路断路，即互锁检测电路100不能形成回路，由高压部件200基于该断路信号通过LIN/CAN线发送给整车一相应的互锁控制信号，使其断开整车高压电池，即停止高压电源500向高压部件200供电；同时高压部件200在将故障上传的同时会自动停止工作。

图2所示为按照本发明一实施例的高压部件内部的互锁检测电路图。如图2所示，高压部件控制模块110的输出端111可操作地连续输出互锁检测信号，例如，高压部件内部的高压部件控制模块110所产生一个方波脉冲信号（如图3所示），通过互锁线A输入至高压接插件210的低压引脚211（即互锁PIN1） ，正常时，高压接插件210的低压引脚211与其另一低压引脚212（即互锁PIN2）是短接的，因此，在高压接插件210接插好的情况下（在未发生互锁故障的情况下），方波脉冲信号可以经由低压引脚212反馈回至高压部件控制模块110的输入端112，从而高压部件控制模块110根据是否接收到互锁检测信号来判断高压接插件210是否接插完好。

当高压接插件210插接完好时，如图2所示，互锁线A与高压部件对应线束端的高压接插件中的互锁PIN 1（211）连接，互锁线B与高压部件对应线束端的高压接插件210中的互锁PIN 2（212）连接，且线束端高压接插件的端部的互锁PIN 1和互锁PIN 2是短接的，此时，互锁检测信号在高压部件内形成回路，通过芯片（即高压部件控制模块110）检测该信号可探测出高压接插件210的插接情况，即接插完好。

相反地，当高压接插件210插接不好时（即发生故障），如图2所示，互锁PIN 1和互锁PIN 2之间是断开的。因此，高压部件控制模块110的输出端111输出的互锁检测信号不能传输至互锁线B，也即不能由高压部件控制模块110的输入端112接收，此时，通过高压部件控制模块110可以判断出高压接插件210插接不好。

继续如图2所示，具体地，互锁检测电路100还包括按如图2所示连接的元件，例如，电阻1、电阻2、电阻3、三极管、击穿二极管管1、电容1、击穿二极管2、电容2、电阻4、电感1、电阻5、二极管1、二极管2等，各个元件之间按如图2所示连接构造形成该实施例的互锁检测电路100。其中三极管起开关作用，如图3所示：当芯片输出的方波脉冲信号为高电平时，Vpwbat(低压供电电压)通过电阻3直接与地短接，对应后端的互锁检测信号为低电平；当芯片输出的方波脉冲信号为低电平时，Vpwbat直接给后端互锁回路供电，电阻3和电阻4对应为回路中的负载，高压部件控制模块110通过检测此时加在电阻4端的电压信号来判断互锁情况。其中，通过调节电阻3与电阻4阻值，可调节该电压信号的高电平幅值。

如图2所示，电阻1和电阻2用于调节输入至三极管的信号电流和功率。击穿二极管1和击穿二极管2是用于防止互锁检测电路110中的瞬间高压破坏电子器件。电容1、电容2、以及电感1起滤波作用。二极管1可将方波高电平信号中大于V_CC电压值的峰值滤波，且使V_CC的电压值等于电阻4两端的电压值。二极管2可过滤方波中低电平信号中低于0 V的波段滤波。

继续如图1所示，互锁检测系统10还包括整车高压互锁检测单元300，高压互锁检测单元300至少与一个如图1所示的高压部件200耦接，在该实施例中，高压部件200通过其所包括的低压接插件220与整车高压互锁检测单元300耦接，其中，低压接插件220通过互锁线与高压部件控制模块110连接，低压接插件220的输出端通过信号线230连接至整车高压互锁检测单元300，高压部件控制模块110所输出的互锁控制信号可以通过低压接插件220输出至整车高压互锁检测单元300。

互锁检测系统10当然对应设置有高压电源500，其可以为汽车的高压电池，在高压电源500通过相应线束可以将高压输出至高压接插件210，从而为高压部件200供电。具体地，为在高压接插件210接插不好时（即发生互锁故障时），主动可控地断开高压输出，在高压接插件210与高压电源500之间串联设置开关400，开关400的闭合与断开通过整车高压互锁检测单元300的输出信号来控制。

具体地，如图1所示，在高压接插件210与电动汽车的高压电源500之间的电气连接出现故障时，高压接插件210的低压引脚211和低压引脚212之间断路，如上所述，互锁检测电路100的互锁检测信号在其中传输失败，互锁检测电路100的高压部件控制模块110基于该传输失败的信号控制高压部件200停止工作、并且同时发送一互锁控制信号至整车高压互锁检测单元300；整车高压互锁检测单元300在接收到至少一个高压部件200发送来的互锁控制信号后切断高压电源500的高压输出。因此，该高压互锁检测系统可以在高压接插件210接插不好或出现故障时，高压部件内部能快速响应高压接插件的电气连接故障等问题，可以实现切断高压电源的输出之前或者同时停止高压部件工作，减小对高压部件的冲击，避免高压部件因高压互锁控制而损坏，提高其工作可靠性。

需要理解的是，高压部件的具体类型在本发明中并不是限制性的，其可以是电动汽车中的各种高压部件。

如图3所示，在该实施例中，互锁检测信号为500HZ的方波，其中，一个互锁检测信号的周期为2ms，高电平的长度和低电平的长度可以但不限于为1ms。如果高压部件控制模块110的输入端112所接收到的互锁检测信号的高电平长度如果在（1±0.2）ms范围内（即允许接收的互锁检测信号的高电平长度相对输出端111发送的互锁检测信号的高电平长度在20%误差范围内变动），则认为互锁检测信号是正常的。当如图4所示，连续丢失三个高电平脉冲时，即4ms-5ms内输入端112检测不到高电平的下降沿信号，则认为此时互锁检测回路故障，表示高压接插件210与电动汽车的高压电源500的电气连接出现故障，高压部件200立即停机，并且同时将此故障基于互锁控制信号发送到整车高压互锁检测装置300使其及时断开开关400。

如图5所示，互锁检测电路100中所检测到的互锁检测信号的脉冲的周期恢复正常，即高压部件控制模块110 连续检测到两个互锁检测信号，高压部件200自动消除互锁故障，并自动启动工作，同时，高压部件控制模块110也通过低压接插件220发送互锁消除信号至整车高压互锁检测单元300，以使开关400闭合，恢复供电。

如图6所示，该互锁检测电路100中的输入端112允许检测到偶尔出现的干扰，例如，在一个互锁检测信号的周期内存在一个扰动，则忽略该干扰信号，但当每个互锁检测信号的周期内的扰动数大于或等于2个，则定义为互锁故障。

以上方案具有以下优点：（1）节约整车单价成本；（2）使高压部件能够快速响应互锁故障；（3）简化整车电气回路设计；（4）对低压接插件的PIN脚的数量要求减少，因此可以减少低压接插件的相应成本。

以上例子主要说明了本发明的互锁检测系统、互锁检测系统中所使用的互锁检测电路以及其检测方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (13)

1.一种电动汽车的高压部件的互锁检测电路（100），其特征在于，所述互锁检测电路设置在每个所述高压部件（200）中，所述检测电路包括高压部件控制模块（110），并且，所述高压部件控制模块（110）的输出端（111）与所述高压部件（200）的高压接插件（210）的第一低压引脚（211）耦接，所述高压部件控制模块（110）的输入端（112）与所述高压部件（200）的高压接插件（210）的第二低压引脚（212）耦接，从而在高压部件控制模块（110）与所述高压接插件（210）之间形成互锁检测回路；

其中，所述高压部件控制模块（110）连续输出互锁检测信号在所述互锁检测回路中传输。

2.如权利要求1所述的互锁检测电路（100），其特征在于，所述互锁检测信号为方波脉冲信号。

3.如权利要求2所述的互锁检测电路（100），其特征在于，在预定时间内所述高压部件控制模块（110）的输入端未接收到对应所述方波脉冲信号的信号时，确定所述高压接插件（210）与所述电动汽车的高压电源的电气连接出现故障。

4.如权利要求1或2所述的互锁检测电路（100），其特征在于，所述互锁检测电路（100）包括设置在所述互锁检测回路中的抗干扰装置（120）。

5.一种电动汽车的高压部件的互锁检测系统（10），包括：

整车高压互锁检测单元（300）；和

与所述整车高压互锁检测单元（300）耦接的至少一个高压部件（200）；

其特征在于，每个所述高压部件（200）中设置有如权利要求1至4中任一项所述的互锁检测电路（100）；

其中，在所述高压接插件（210）与所述电动汽车的高压电源的电气连接出现故障时，所述高压接插件（210）的第一低压引脚（211）和第二低压引脚（212）之间断路以使所述互锁检测信号在所述互锁检测电路（100）中传输失败，所述高压部件控制模块（110）基于该传输失败的信号控制所述高压部件（200）停止工作、并且同时发送相应的互锁控制信号至所述整车高压互锁检测单元（300）；所述整车高压互锁检测单元（300）在接收到至少一个所述互锁控制信号后切断所述高压电源（500）的输出。

6.如权利要求5所述的互锁检测系统，其特征在于，每个所述高压部件（200）包括低压接插件（220），所述互锁控制信号经由所述低压接插件（220）发送至所述整车高压互锁检测单元（300）。

7.如权利要求5所述的互锁检测系统，其特征在于，还包括设置在所述高压接插件（210）与所述高压电源（500）之间的开关（400），所述整车高压互锁检测单元（300）控制所述开关（400）以实现切断所述高压电源（500）的输出。

8.一种如权利要求5所述互锁检测系统的检测方法，其特征在于，包括：

所述高压部件控制模块（110）连续输出互锁检测信号在所述互锁检测电路（110）中传输；

所述高压部件控制模块（110）检测互锁检测回路中该互锁检测信号是否传输失败；

如果检测传输失败，所述高压部件控制模块控制所述高压部件（200）停止工作、并且同时发送互锁控制信号至所述整车高压互锁检测单元（300）；

所述整车高压互锁检测单元（300）基于至少一个所述互锁控制信号控制切断所述高压电源的输出。

9.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，在切断所述高压电源的输出后，如果所述高压部件控制模块（110）检测到所述互锁检测信号传输成功，所述高压部件控制模块（110）同时发送互锁消除的互锁控制信号至所述整车高压互锁检测单元（300），并且控制所述高压部件（200）启动工作。

10.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述互锁检测信号为方波脉冲信号。

11.如权利要求10所述的检测方法，其特征在于，在预定时间间隔内所述高压部件控制模块（110）的输入端未接收到对应所述方波脉冲信号的信号时，确定所述高压接插件（210）与所述电动汽车的高压电源的电气连接出现故障。

12.如权利要求10所述的检测方法，其特征在于，所述高压部件控制模块（110）的输入端接收到的每个所述方波脉冲信号中被检测到至少两个扰动脉冲信号时，确定所述高压接插件（210）与所述电动汽车的高压电源的电气连接出现故障。

13.一种电动汽车，包括多个高压部件，每个高压部件通过相应的高压接插件与高压电源电气连接，其特征在于，使用如权利要求5所述的互锁检测系统。