CN105109347B - 电动汽车高压上电电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车高压上电电路，包括电池组、负载和连接于电池组与负载之间的第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、预充电阻、二极管、预充电容、第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路，电池组的总正极端到总负极端之间依次串接第一开关元件、预充电容和第三开关元件，预充电阻、二极管和第二开关元件组成串联支路，串联支路并联在第一开关元件的两端，第二开关元件连接于第一开关元件和预充电容的连接点，负载设置于预充电容的两端，本发明还公开了一种电动汽车高压上电电路控制方法；本发明能够安全可靠的进行高压上电操作，并可在发生故障时识别出故障器件，为用户提供具体故障信息，方便维修或更换器件。

Description

电动汽车高压上电电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车高压系统控制领域，特别是涉及一种电动汽车高压上电电路及其控制方法。

背景技术

动力电池作为电动汽车的能力输出电路，其能量输出通过一系列高压器件的通断来实现，所述高压器件的工作状态，特别是动力电池正端和负端高压继电器是否正常通断对动力电池保证能量输出十分必要；电池管理系统（BMS）作为动力电池能量输出的控制单元，必须检测动力电池高压继电器及相关高压器件的工作状态，但目前的动力电池高压继电器电路中，电池管理系统无法判断具体哪个高压继电器或器件出故障，造成无法完成高压上电流程，或者完成了高压上电流程，却无法识别高压继电器的粘连情况，这些高压继电器和器件工作不正常的情况为车辆使用和维护带来不安全因素，故急需提高电池管理系统对高压上电电路的检测控制能力。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电动汽车高压上电电路及其控制方法，旨在使高压上电电路安全、可靠地上电。

为实现上述目的，本发明提供一种电动汽车高压上电电路，包括电池组、负载和连接于电池组与负载之间的第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、预充电阻、二极管、预充电容、第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路，所述电池组的总正极端到总负极端之间依次串接第一开关元件、预充电容和第三开关元件，所述预充电阻、二极管和第二开关元件组成串联支路，所述串联支路并联在第一开关元件的两端，所述第二开关元件连接于第一开关元件和预充电容的连接点，所述负载设置于预充电容的两端，所述第一电压检测电路连接于电池组的两端，所述第二电压检测电路的一端连接二极管和第二开关元件的连接点，另一端连接电池组的总负极端和第三开关元件的连接点；所述第三电压检测电路的一端连接第二开关元件和负载的连接点，另一端连接电池组的总负极端和第三开关元件的连接点。

优选地，所述二极管设置在预充电阻和第二开关元件之间。

优选地，所述第一开关元件为正极继电器、第二开关元件为预充继电器、第三开关元件为负极继电器。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于上述电动汽车高压上电电路的控制方法，包括以下步骤 ：

当电池管理系统上的低电压开始工作后，根据系统预设的检测方法，判断高压上电电路中是否存在故障器件，若是，则电池管理系统报出故障，并结束高压上电；若否，则高压上电完成。

优选地，所述当电池管理系统上的低电压开始工作后，根据系统预设的检测方法，判断高压上电电路中是否存在故障器件，若是，则电池管理系统报出故障，并结束高压上电；若否，则高压上电完成的具体步骤包括：

S10、当电池管理系统上的低电压开始工作后，获取第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果，并根据该检测结果判断预充电阻、二极管、第一开关元件和第二开关元件是否存在故障；若是，则电池管理系统报出故障，并结束高压上电；若否，则执行步骤S20；

S20、闭合第二开关元件，再次获取第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果，并根据该检测结果判断第二开关元件和第三开关元件是否存在故障，在判断完成后断开第二开关元件；若是，则电池管理系统报出故障，并结束高压上电；若否，则执行步骤S30；

S30、依次闭合第三开关元件和第二开关元件，对高压上电电路进行预充电，获取第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果，并根据该检测结果判断第三开关元件是否存在故障，若是，则电池管理系统报出故障，断开第二开关元件和第三开关元件并结束高压上电；若否，则执行步骤S40；

S40、当V3＞90%V1后，先闭合第一开关元件，然后在设定延时时段内断开第二开关元件，获取第一电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果，并根据该检测结果判断第一开关元件是否存在故障，若是，则电池管理系统报出故障，断开所有开关元件并结束高压上电；若否，则高压上电完成。

所述步骤S10的具体步骤包括：

S100、当电池管理系统上的低电压开始工作后，获取第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V1、V2、V3；

S101、判断V2 是否等于预设的第一阈值 Va，若是，则预充电阻或二极管已损坏，执行步骤S106；若否，则执行步骤S102；

S102、判断V2 是否等于V1，若是，则第一开关元件和第二开关元件同时粘连，执行步骤S106；若否，则执行步骤S103；

S103、判断V2 是否等于V3，若是，则第二开关元件粘连，执行步骤S106；若否，则执行步骤S104；

S104、判断V3 是否等于V1，若是，则第一开关元件粘连，执行步骤S106；若否，则执行步骤S105；

S105、判断V2 是否等于V1与二极管压降的差，若是，则预充电阻或二极管正常，执行步骤S20；

S106、电池管理系统报出故障，并结束高压上电。

优选地，所述步骤S20的具体步骤包括：

S200、闭合第二开关元件，获取第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V1、V2、V3；

S201、判断V3 是否等于V2且V3是否等于V1与二极管压降的差，若是，则第二开关元件正常闭合，断开第二开关元件，并执行步骤S30；若否，则执行步骤S204；

S202、判断V3 是否等于预设的第一阈值Va，若是，则第二开关元件失效，执行步骤S204；若否，则执行步骤S203；

S203、判断V3是否按预设充电电压曲线持续上升，若是，则第三开关元件粘连，执行步骤S204；

S204、断开第二开关元件，电池管理系统报出故障，并结束高压上电。

优选地，所述步骤S30的具体步骤包括：

S300、依次闭合第三开关元件和第二开关元件，获取第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V2、V3；

S301、判断V3是否按预设充电电压曲线持续上升，若是，则第三开关元件正常闭合，执行步骤S40；若否，则执行步骤S302；

S302、判断V3 是否等于V2，若是，则第三开关元件失效，断开第二开关元件和第三开关元件，电池管理系统报出故障，并结束高压上电。

优选地，所述步骤S40的具体步骤包括：

S400、当V3＞90%V1时，先闭合第一开关元件，然后在设定延时时段内断开第二开关元件，获取第一电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V1、V3；

S401、判断V3 是否等于V1，若是，则第一开关元件正常闭合，高压上电完成；若否，则执行步骤S402；

S402、判断V3 是否小于V1且呈下降趋势，若是，则第一开关元件失效，电池管理系统报出故障，断开所有开关元件并结束高压上电。

优选地，所述延时时段为 20ms-50ms。

为了更好解释本发明，以下为对本发明的一些扩展，不应理解为对本发明的限制。

本发明可诊断所有高压继电器和器件的故障状态，保证高压上电电路在所有高压继电器和器件工作状态正常的情况下完成高压上电流程，消除了高压上电流程中的不安全因素，并在出现故障时能为用户提供具体故障信息，方便维修或更换器件。

附图说明

图1为本发明电动汽车高压上电电路一实施例的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种电动汽车高压上电电路，参照图1，在该实施例中，电动汽车高压上电电路包括电池组和连接于电池组与负载之间的第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、预充电阻 R、二极管D、预充电容 C、第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路，所述电池组的总正极端到总负极端之间依次串接第一开关元件、预充电容和第三开关元件，所述预充电阻、二极管和第二开关元件组成串联支路，所述串联支路并联在第一开关元件的两端，所述第二开关元件连接于第一开关元件和预充电容的连接点，所述负载设置于预充电容的两端，所述第一电压检测电路连接于电池组的两端，用以测量电压 V1，所述第二电压检测电路的一端连接二极管和第二开关元件的连接点，另一端连接电池组的总负极端和第三开关元件的连接点，用以测量电压V2 ；所述第三电压检测电路的一端连接第二开关元件和负载的连接点，另一端连接电池组的总负极端和第三开关元件的连接点，用以测量电压 V3。

本发明高压上电电路可保证只在所有高压继电器和器件工作状态正常的情况下完成高压上电流程，消除了高压上电流程中的不安全因素，并在出现故障时能为用户提供具体故障信息，方便维修或更换器件。

第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件可为常开状态；所述串联支路具体可为所述二极管设置在预充电阻和第二开关元件之间；所述第一开关元件可为正极继电器K1、第二开关元件可为预充继电器 K2、第三开关元件可为负极继电器 K3。

该电动汽车高压上电电路还包括中央处理器、监测模块和控制模块，所述第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路属于监测模块的一部分，中央处理器分别与所述监测模块、所述控制模块连接，用于接收所述监测模块获取到的电压信号，然后对接收到的电压信号进行数据处理，并将数据处理结果发送到控制模块；控制模块分别与所述中央处理器、第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件连接，用于根据所述中央处理器的数据处理结果控制第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件通断。

所述第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路为电压表。

本发明还提供了一种电动汽车高压上电电路控制方法，能够识别出故障器件，高压回路出现故障的情况下能够及时报出故障，停止高压上电操作，保证电池系统和车辆的安全。

该电动汽车高压上电电路控制方法包括以下步骤：

当电池管理系统上的低电压开始工作后，根据系统预设的检测方法，判断高压上电电路中是否存在故障器件，若是，则电池管理系统报出故障，并结束高压上电；若否，则高压上电完成。

本发明电动汽车高压上电电路控制方法可诊断所有高压继电器和器件的故障状态，保证高压上电电路在所有高压继电器和器件工作状态正常的情况下完成高压上电流程，消除了高压上电流程中的不安全因素，并在出现故障时能为用户提供具体故障信息，方便维修或更换器件。

上述步骤具体包括(以下均是在设定的误差范围内判断是否等值)：

S10、当电池管理系统上的低电压开始工作后，获取第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果（此时第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件为断开状态），并根据该检测结果判断预充电阻、二极管、第一开关元件和第二开关元件是否存在故障；若是，则电池管理系统报出故障，并结束高压上电；若否，则执行步骤S20。

步骤S10的一种实施例：

S100、当电池管理系统上的低电压开始工作后，获取第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V1、V2、V3；

S101、判断V2 是否等于预设的第一阈值 Va，若是，则预充电阻或二极管已损坏，执行步骤S106；若否，则执行步骤S102；

S102、判断V2 是否等于V1，若是，则第一开关元件和第二开关元件同时粘连，执行步骤S106；若否，则执行步骤S103；

S103、判断V2 是否等于V3，若是，则第二开关元件粘连，执行步骤S106；若否，则执行步骤S104；

S104、判断V3 是否等于V1，若是，则第一开关元件粘连，执行步骤S106；若否，则执行步骤S105；

S105、判断V2 是否等于V1与二极管压降的差，若是，则预充电阻或二极管正常，执行步骤S20；

S106、电池管理系统报出故障，并结束高压上电。

S20、闭合第二开关元件，再次获取第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果，并根据该检测结果判断第二开关元件和第三开关元件是否存在故障，在判断完成后断开第二开关元件；若是，则电池管理系统报出故障，并结束高压上电；若否，则执行步骤S30。

步骤S20的一种实施例：

S200、闭合第二开关元件，获取第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V1、V2、V3；

S201、判断V3 是否等于V2且V3是否等于V1与二极管压降的差，若是，则第二开关元件正常闭合，断开第二开关元件，并执行步骤S30；若否，则执行步骤S204；

S202、判断V3 是否等于预设的第一阈值Va，若是，则第二开关元件失效，执行步骤S204；若否，则执行步骤S203；

S203、判断V3是否按预设充电电压曲线持续上升，若是，则第三开关元件粘连，执行步骤S204；

S204、断开第二开关元件，电池管理系统报出故障，并结束高压上电。

S30、依次闭合第三开关元件和第二开关元件，对高压上电电路进行预充电，获取第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果，并根据该检测结果判断第三开关元件是否存在故障，若是，则电池管理系统报出故障，断开第二开关元件和第三开关元件并结束高压上电；若否，则执行步骤S40。

步骤S30的一种实施例：

S300、依次闭合第三开关元件和第二开关元件，获取第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V2、V3；

S301、判断V3是否按预设充电电压曲线持续上升，若是，则第三开关元件正常闭合，执行步骤S40；若否，则执行步骤S302；

S302、判断V3 是否等于V2，若是，则第三开关元件失效，断开第二开关元件和第三开关元件，电池管理系统报出故障，并结束高压上电。

S40、当V3＞90%V1后，先闭合第一开关元件，然后在设定延时时段内断开第二开关元件，获取第一电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果，并根据该检测结果判断第一开关元件是否存在故障，若是，则电池管理系统报出故障，断开所有开关元件并结束高压上电；若否，则高压上电完成。

步骤S40的一种实施例：

S400、当V3＞90%V1时，先闭合第一开关元件，然后在设定延时时段内断开第二开关元件，获取第一电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V1、V3；

S401、判断V3 是否等于V1，若是，则第一开关元件正常闭合，高压上电完成；若否，则执行步骤S402；

S402、判断V3 是否小于V1且呈下降趋势，若是，则第一开关元件失效，电池管理系统报出故障，断开所有开关元件并结束高压上电。

本发明电动汽车高压上电电路控制方法中，判断故障或正常情况只存在上述的判断情况，因此可根据实际情况，调换判断顺序或减少判断情况，如步骤S30的另一种实施例可为：

S310、依次闭合第三开关元件和第二开关元件，获取第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V2、V3；

S311、判断V3 是否等于V2，若是，则第三开关元件失效，断开第二开关元件和第三开关元件，电池管理系统报出故障，并结束高压上电；若否，则执行步骤S312；

S312、判断V3是否按预设充电电压曲线持续上升，若是，则第三开关元件正常闭合，执行步骤S40。

或者，步骤S30的又一种实施例为：

S320、依次闭合第三开关元件和第二开关元件，获取第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V2、V3；

S321、判断V3是否按预设充电电压曲线持续上升，若是，则第三开关元件正常闭合，执行步骤S40；若否，则第三开关元件失效，断开第二开关元件和第三开关元件，电池管理系统报出故障，并结束高压上电。

上面数据中 V1、V2、V3都不是常量，具体数据是根据客户需要和行业标准等实际情况而定，其中所述第一阈值Va为0V，所述延时时段为 20ms-50ms。

本实施例中设定的延时时段为 50ms。

本实施例中所述设定的误差范围为 ±3V。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电动汽车高压上电电路控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、当电池管理系统上的低电压开始工作后，获取第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果，并根据该检测结果判断预充电阻、二极管、第一开关元件和第二开关元件是否存在故障；若是，则电池管理系统报出故障，并结束高压上电；若否，则执行步骤S20；

S20、闭合第二开关元件，再次获取第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果，并根据该检测结果判断第二开关元件和第三开关元件是否存在故障，在判断完成后断开第二开关元件；若是，则电池管理系统报出故障，并结束高压上电；若否，则执行步骤S30；

S30、依次闭合第三开关元件和第二开关元件，对高压上电电路进行预充电，获取第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果，并根据该检测结果判断第三开关元件是否存在故障，若是，则电池管理系统报出故障，断开第二开关元件和第三开关元件并结束高压上电；若否，则执行步骤S40；

S40、当V3＞90%V1后，先闭合第一开关元件，然后在设定延时时段内断开第二开关元件，获取第一电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果，并根据该检测结果判断第一开关元件是否存在故障，若是，则电池管理系统报出故障，断开所有开关元件并结束高压上电；若否，则高压上电完成；

所述电动汽车高压上电电路控制方法基于的电动汽车高压上电电路包括电池组、负载和连接于电池组与负载之间的第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、预充电阻、二极管、预充电容、第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路，所述电池组的总正极端到总负极端之间依次串接第一开关元件、预充电容和第三开关元件，所述预充电阻、二极管和第二开关元件组成串联支路，所述串联支路并联在第一开关元件的两端，所述第二开关元件连接于第一开关元件和预充电容的连接点，所述负载设置于预充电容的两端，所述第一电压检测电路连接于电池组的两端，所述第二电压检测电路的一端连接二极管和第二开关元件的连接点，另一端连接电池组的总负极端和第三开关元件的连接点；所述第三电压检测电路的一端连接第二开关元件和负载的连接点，另一端连接电池组的总负极端和第三开关元件的连接点；所述二极管设置在预充电阻和第二开关元件之间，第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V1、V2、V3。

2.如权利要求1所述的电动汽车高压上电电路控制方法，其特征在于，所述第一开关元件为正极继电器、第二开关元件为预充继电器、第三开关元件为负极继电器。

3.如权利要求1所述的电动汽车高压上电电路控制方法，其特征在于，所述步骤S10的具体步骤包括：

S100、当电池管理系统上的低电压开始工作后，获取第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V1、V2、V3；

S101、判断V2 是否等于预设的第一阈值 Va，若是，则预充电阻或二极管已损坏，执行步骤S106；若否，则执行步骤S102；

S102、判断V2 是否等于V1，若是，则第一开关元件和第二开关元件同时粘连，执行步骤S106；若否，则执行步骤S103；

S103、判断V2 是否等于V3，若是，则第二开关元件粘连，执行步骤S106；若否，则执行步骤S104；

S104、判断V3 是否等于V1，若是，则第一开关元件粘连，执行步骤S106；若否，则执行步骤S105；

S105、判断V2 是否等于V1与二极管压降的差，若是，则预充电阻或二极管正常，执行步骤S20；

S106、电池管理系统报出故障，并结束高压上电。

4.如权利要求1所述的电动汽车高压上电电路控制方法，其特征在于，所述步骤S20的具体步骤包括：

S200、闭合第二开关元件，获取第一电压检测电路、第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V1、V2、V3；

S201、判断V3 是否等于V2且V3是否等于V1与二极管压降的差，若是，则第二开关元件正常闭合，断开第二开关元件，并执行步骤S30；若否，则执行步骤S204；

S202、判断V3 是否等于预设的第一阈值Va，若是，则第二开关元件失效，执行步骤S204；若否，则执行步骤S203；

S203、判断V3是否按预设充电电压曲线持续上升，若是，则第三开关元件粘连，执行步骤S204；

S204、断开第二开关元件，电池管理系统报出故障，并结束高压上电。

5.如权利要求1所述的电动汽车高压上电电路控制方法，其特征在于，所述步骤S30的具体步骤包括：

S300、依次闭合第三开关元件和第二开关元件，获取第二电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V2、V3；

S301、判断V3是否按预设充电电压曲线持续上升，若是，则第三开关元件正常闭合，执行步骤S40；若否，则执行步骤S302；

S302、判断V3 是否等于V2，若是，则第三开关元件失效，断开第二开关元件和第三开关元件，电池管理系统报出故障，并结束高压上电。

6.如权利要求1所述的电动汽车高压上电电路控制方法，其特征在于，所述步骤S40的具体步骤包括：

S400、当V3＞90%V1时，先闭合第一开关元件，然后在设定延时时段内断开第二开关元件，获取第一电压检测电路和第三电压检测电路的检测结果分别为V1、V3；

S401、判断V3 是否等于V1，若是，则第一开关元件正常闭合，高压上电完成；若否，则执行步骤S402；

S402、判断V3 是否小于V1且呈下降趋势，若是，则第一开关元件失效，电池管理系统报出故障，断开所有开关元件并结束高压上电。

7.如权利要求3或4所述的电动汽车高压上电电路控制方法，其特征在于，所述第一阈值Va为0V，所述延时时段为20ms-50ms。