CN105984354A - 用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法 - Google Patents

用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法，其包括如下步骤：测量电池的正电极或负电极与车辆底盘之间的绝缘电阻；当测量得到的绝缘电阻小于参考值时，关断连接在上述电池的正电极和负电极与负载之间的每个继电器；重新测量上述绝缘电阻；以及当重新测量的绝缘电阻的电阻值大于上述参考值时，执行用于接通每个上述继电器的继电器接通序列。基于上述测量和重新测量的重复而定的上述继电器接通序列的继电器重新连接次数被设定并限制为不超过阈值。

Description

用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法
技术领域
本发明涉及用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法，更具体地涉及这样一种用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法，该方法能够通过使继电器的重新连接达到最少而消除焦虑并且通过禁止故障区域操作而使车辆能够正常驱动。
背景技术
如果车辆电池系统发生故障，则电池管理系统(BMS)能够阻断高压继电器以便确保系统的安全。在阻断继电器后，车辆以跛行模式(limphome mode)行驶，在该模式下车辆仅可由发动机驱动。跛行模式仅支持用于将车辆移动至安全区的最小驱动。
如果车辆电池系统在电池系统故障后返回至正常状态，BMS无需任何驾驶者手动动作，就能确定这种情况并且可执行将电力再次施加至高压系统的继电器接通序列(relay on sequence)。这被称为继电器重新连接。因此，如果电池系统被确定为正常状态，则无需驾驶者的任何手动动作，车辆就能自动地恢复，因此，可以防止在驱动时可能发生的二次事故。
然而，如果发生不可避免的故障，则BMS阻断高压继电器并且将其切断，使得电力不被供应至高压部件。通过暂时返回至正常状态，高压继电器再次接通，并且如果重复该过程，就会对驾驶者造成焦虑的问题。
发明内容
因此，为了解决上述问题，本发明的目标是提供用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法，该方法通过在基于绝缘电阻故障的发生而阻断高压继电器时，将电池系统的内部和外部分开而确定高压继电器是否重新连接，能够消除由于重新连接的重复而产生的焦虑。该方法可还使继电器的不必要的重新连接达到最少并且通过警告高压装置诸如电动机、空气调节器的压缩机等中的故障区域的操作禁止而使车辆能够正常驱动。
根据本发明的实施例，一种用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法包括如下步骤：测量电池的正电极或负电极与车辆底盘之间的绝缘电阻；当测量得到的绝缘电阻小于参考值时，关断连接在上述电池的正电极和负电极与负载之间的每个继电器；重新测量上述绝缘电阻；以及当重新测量的绝缘电阻的电阻值大于上述参考值时，执行用于接通每个上述继电器的继电器接通序列。基于上述测量和重新测量的重复而定的上述继电器接通序列的继电器重新连接次数被设定并限制为不超过阈值。
上述参考值可以被设定为大于100kΩ的值(例如300kΩ)，上述阈值可以被设定为大于2的值(例如，3)。
上述方法还可以包括如下步骤：当检测到首次测量的绝缘电阻的电阻值小于上述参考值的故障发生，并且在关断每个上述继电器后重新测量的电阻值大于上述参考值时，产生指示用于电池系统外部的一个或多个负载的对应系统的关闭状态的消息并且将关闭状态提供至车载显示装置。在此，可以关断由用户使用车辆内的仪表板所选的对应负载。
上述方法还可以包括如下步骤：当上述继电器在上述绝缘电阻的重新测量期间因上述电池管理系统中的其他故障原因而关断时，如果上述重新测量的电阻值大于上述参考值，并且在关断上述继电器后，在上述电池管理系统中未检测到上述其他故障原因时，执行上述继电器接通序列。
当上述重新测量的电阻值小于上述参考值时，或者当上述继电器重新连接次数超过上述阈值时，上述车辆可以以跛行模式行驶。
另外，根据本发明的实施方式，一种车辆电池管理系统，包括：计数器；绝缘电阻测量器，其被配置成测量电池的正电极或负电极与车辆底盘之间的绝缘电阻；以及控制器，其被配置成当测量得到的绝缘电阻小于参考值时，关断连接在上述电池的正电极和负电极与负载之间的每个继电器，并且当由上述绝缘电阻测量器重新测量的上述绝缘电阻的电阻值大于上述参考值时，执行用于接通每个上述继电器的继电器接通序列。上述计数器的系数基于上述绝缘电阻测量器的上述绝缘电阻测量、上述控制器的上述绝缘电阻重新测量、以及继电器接通序列的重复而增加，并且上述继电器接通序列的继电器重新连接次数基于上述计数器的系数而被设定为小于阈值的值。
上述参考值可以被设定为大于100kΩ的值(例如，300kΩ)，上述阈值可以被设定为大于2的值(例如，3)。
车辆电池管理系统还可以包括：显示信息提供器，其被配置成当检测到在首次测量的绝缘电阻的电阻值小于上述参考值的故障发生，并且在关断每个上述继电器后重新测量的电阻值大于上述参考值时，产生指示用于上述电池系统外部的一个或多个负载的对应系统的关闭状态的消息并且将关闭状态提供至车载显示装置。此处，可以关断由用户使用车辆中的仪表板所选择的对应负载。
当上述继电器因上述控制器中的其他故障原因而关断时，如果上述重新测量的电阻值大于上述参考值，并且在关断上述继电器后在上述电池管理系统中未检测到上述其他故障原因时，上述控制器可以执行上述继电器接通序列。
当上述重新测量电阻值小于上述参考值时，或者当上述继电器重新连接次数超过上述阈值时，上述车辆可以以跛行模式行驶。
此外，根据本发明的实施例，一种包括用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的程序指令的非暂时性计算机可读介质包括：测量电池的正电极或负电极与车辆底盘之间的绝缘电阻的程序指令；当测量得到的绝缘电阻小于参考值时，关断连接在上述电池的正电极和负电极与负载之间的每个继电器的程序指令；重新测量上述绝缘电阻的程序指令；以及当重新测量的绝缘电阻的电阻值大于上述参考值时，执行用于接通每个上述继电器的继电器接通序列的程序指令，其中基于上述测量和重新测量的重复而定的上述继电器接通序列的继电器重新连接次数被设定并限制为不超过阈值
根据本文公开的技术，能够使继电器的不必要的重新连接达到最少，并且可以通过在基于绝缘电阻故障的发生而阻断高压继电器时，将电池系统的内部和外部分开而确定高压继电器是否重新连接，能够消除由于重新连接的重复而产生的焦虑。此外，通过警告高压装置诸如电动机、空气调节器的压缩机等中的故障区域的操作禁止，用户迅速地阻断对故障区域的操作，能够快速对故障进行，并且针对电池系统外部的故障或异常症状使车辆能够驱动而使不便降到最低。
附图说明
根据以下结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目标、特征和优点将更加显而易见，附图中：
图1是根据本发明的实施例的用于说明车辆电池管理系统的图。
图2是根据本发明的实施例的车辆电池管理系统的具体框图。
图3是根据本发明的实施例的用于解释车辆电池管理系统的操作的流程图。
附图标记说明
111 控制器；
112 计数器；
113 绝缘电阻测量器；
114 显示信息提供器。
具体实施方式
下文中，将参考附图详细地描述本发明的实施例。此时，在每个附图中，如果可能，相同附图标记标示相同构件。此外，省略先前已知特征和/或配置的详细描述。在以下描述中，优先解释用于理解根据各种实施例的操作所需的部件，省略可能模糊本描述的主旨的元件的描述。还可示意性地示出附图中的一些元件，它们可能被放大或省略。没有完全反映每个元件的尺寸的实际尺寸，使得它们并不旨在限制于此分别通过附图中绘出的元件的相对尺寸和间隔所规定的内容。
本文所使用的术语仅仅是为了说明特定实施例的目的，而无意限制本发明。如本文所使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”也用来包括其复数形式，除非上下文中另外明确指出。还可理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体(整数)、步骤、操作、元件、组件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何和所有组合。
可以理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他相似术语包括一般的机动车辆，例如客运汽车，包括运动型多用车(SUV：Sports Utility Vehicle)、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船和艇在内的水运工具、航空器，等等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合动力电动车、氢动力车和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。本文所提到的混合动力车是指使用一种或多种能源的车辆，例如汽油动力和电动力的车辆。
另外，可以理解，下述一种或多种方法或其特征，可以由至少一个控制器执行。术语“控制器”可指包括处理器和存储器的硬件设备。存储器可用于存储程序指令，处理器可以通过执行相应的程序指令来实施下文所描述的一个或多个处理。并且可以理解，下面描述的方法可以由包含控制器的装置来实施。
此外，本发明的控制器可体现为包括由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读媒介。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质例如远程信息处理(telematics)服务器或控制器局域网(CAN：Controller AreaNetwork)以分布式方式存储和执行。
现在参见本发明的实施例，图1是根据本发明的实施例的用于解释车辆电池管理系统110的图。如图1所示，在负责到负载10的电力供应和管理的电池系统20中，根据本发明的实施例的车辆电池管理系统110监控故障的发生并且控制高压继电器22、23、24的断开和接通，使得电池系统20正常操作，其中负载10包括电力构件诸如高压空气调节器逆变器、低压DC/DC转换器(LDC：low voltage DC/DC converter)等，或车辆中的所有电子构件诸如全自动温度控制(FATC：FullAutomatic Temperature Control)系统、正温度系数(PTC：PositiveTemperature Coefficient)加热器、三相电动机等。
除了电池管理系统110，即电池管理系统(BMS：BatteryManagement System)外，电池系统20还包括用于将电力供应至各种负载10的电池21和各高压继电器22、23、24，其中高压继电器22、23、24连接在电池21的正电极和负电极与负载之间。电池管理系统110可利用来自各种传感器或CAN的各种检测信号来检测正电极或负电极与车辆底盘之间的绝缘电阻，另外，当产生其他负载的短路或其他异常状态时，能根据对应故障适当地关断高压继电器22、23、24，如果对应系统在产生故障后返回至正常状态，则能够再次执行将电池21的电力施加至负载20的继电器接通序列。
例如，当执行继电器接通序列时，能够相继地并且适当地接通负极侧主继电器22、包括电阻R的正极侧预充电继电器23和正极侧主继电器24。因为继电器接通序列是周知的，所以将省略其详细描述。
特别地，在本发明中，当根据电池21的正电极或负电极与车辆底盘之间的绝缘电阻的故障而阻断(即，关断)高压继电器22、23、24时，通过将电池系统的内部和外部分开确定高压继电器22、23、24是否重新连接并且使继电器的不必要重新连接达到最少，能够消除可能因重新连接的重复而产生的焦虑。此外，通过警告高压装置诸如电动机、空气调节器的压缩机等中的故障区域的操作禁止，用户迅速地阻断故障区域的操作，能够快速响应于故障，并且通过允许针对电池系统20外部的故障或异常特征的驱动而使不便最小化。
图2是根据本发明的实施例的车辆电池管理系统的具体框图。如图2所示，根据本发明的实施例的车辆电池管理系统110可包括控制器111、计数器112、绝缘电阻测量器113和信息显示提供器114。车辆电池管理系统110的每个组成部件均能够以硬件、软件或它们的组合来实施。控制器111可以是用于车辆电池管理系统110的组成部件的整体控制的半导体处理器，并且其还能够实现为执行该功能，包括组成部件中的每个的任何一个或多个功能。
首先，将简要地描述车辆电池管理系统110的组成部件的功能。绝缘测量器113测量电池21的正电极或负电极与车辆底盘之间的绝缘电阻。绝缘测量器113可通过使用预定传感器来测量绝缘电阻，并且可以测量电池21的正电极或负电极中的任一个和底盘之间的绝缘电阻，同样，可以测量电池21的正电极和负电极中的每个的绝缘电阻。
根据绝缘电阻的电阻值小于参考值(例如，300kΩ)的故障发生的检测，控制器111关断连接在电池21的正电极和负电极于负载之间的每个继电器22、23、24，并且如果绝缘电阻测量器113重新测量的绝缘电阻的电阻值大于参考值(例如，300kΩ)，则可以执行用于接通每个继电器22、23、24的继电器接通序列。本文中，虽然描述的绝缘电阻的参考值的示例是300kΩ，但这仅是示例，并且因为该值可以根据每个车辆而改变并且可以根据驾驶的环境因素而稍有改变，所以其也可被适当地设定为超过100kΩ。
特别地，在本发明中，根据绝缘电阻测量器113的上述绝缘电阻测量，以及控制器111的上述绝缘电阻重新测量以及继电器接通序列执行的重复，为了记录重复的次数，增加计数器112的计数值，并且基于计数器112的计数值，继电器接通序列的继电器重新连接次数被设定为少于阈值(例如，3)并且受到限制。即，如果上述重新测量的绝缘电阻的电阻值大于参考值(例如，300kΩ)，控制器111可执行用于每个继电器22、23、24的继电器接通序列，但是所执行的继电器接通序列的次数少于继电器重新连接次数的阈值(例如，3次)。本文中，所描述的重新连接次数的阈值的示例为3次，但是仅是示例并且可根据情况将其适当地设定为多于2次。由此，通过使继电器22、23、24的不必要的重新连接达到最少，可以消除根据重新连接的重复可发生的焦虑。
此时，在信息显示提供器114根据首次由如上所述绝缘电阻测量器113测量的绝缘电阻的电阻值小于参考值(例如，300kΩ)的故障发生的检测而关断每个继电器22、23、24后，如果重新测量的电阻值大于参考值(例如，300kΩ)，为了警告高压装置诸如电动机、空气调节器等中的故障区域的操作禁止，产生了这样的消息(例如，关闭空气调节器、PTC加热器等的警告)，即该消息指示负载10的电池系统20外部的一个或多个负载10的对应系统关闭，并且可将该消息提供至车辆内显示装置。车载显示装置可以是车内仪表板的仪表组形式。
图3是根据本发明的实施例的用于解释车辆电池管理系统110的操作的流程图。首先，当各种传感器或来自CAN、电池系统20等的负载10短路，或其他故障发生时，车辆电池管理系统110可根据各种依据对应故障的检测信号来检测故障发生，特别地，如果由绝缘电阻测量器113通过测量电池21的正电极或负电极与车辆的底盘之间的绝缘电阻而测量的对应绝缘电阻的电阻值小于参考值(例如，300kΩ)时，可检测到故障发生(BMS故障＝1)(S110)。
根据通过绝缘测量器113测量的绝缘电阻的电阻值小于参考值(例如，300kΩ)的故障发生的检测，控制器111关断(即，阻断)连接在电池21的正电极和负电极于负载之间的每个继电器22、23、24(S120)。本文中，控制器111可在绝缘电阻的电阻值小于参考值(例如，300kΩ)的时间维持比预定时间(例如，24秒)长的时间时，确定为故障发生。同样，除了如上所述的绝缘电阻的上述比较确定外，通过根据上述各种检测信号的其他故障原因而检测(BMS故障t＝1)到故障发生，控制器111可关断继电器。
在关断继电器22、23、24后，如果未检测到故障发生(BMS故障t＝0)，则控制器111开始确定高压继电器22、23、24是否重新连接(S130)。在关断继电器22、23、24后，控制器111通过生成控制信号而进行控制以通过绝缘电阻测量器113重新测量绝缘电阻。
当继电器22、23、24因除了绝缘电阻的电阻值小于参考值(例如，300kΩ)的情况以外的其他故障原因而关断时，如果绝缘电阻测量器113重新测量的电阻值大于参考值(例如，300kΩ)并且在关断继电器22、23、24后未检测到其他故障原因(S140)，则控制器111产生重新连接继电器(继电器重新连接标识位＝1)的命令(S150)并且可通过继电器接通序列接通继电器22、23、24(S150)。当因负载10、电池系统20中的异物等导致的暂时短路现象发生或其他故障产生时，该情况对应于在关断继电器22、23、24后绝缘电阻返回至正常状态的情况。
另一方面，如果继电器22、23、24因绝缘电阻的电阻值小于参考值(例如，300kΩ)情况下的故障发生而关断时，如果绝缘电阻测量器113重新测量的电阻值大于参考值(例如，300kΩ)并且在关断继电器22、23、24后未检测到其他故障因素(S140)，则用于接通每个继电器22、23、24的继电器接通序列的重新连接次数执行阈值次数(例如，3次)(S141-S143，S150-S151)。由此，通过使继电器22、23、24的不必要的重新连接达到最少，可以消除因重新连接的重复而可能发生的焦虑。
即，如果上述重新测量的绝缘电阻的电阻值大于阈值(例如，300kΩ)，控制器111执行继电器重新连接次数小于阈值(例如3次)的继电器接通序列(S141)。此时，如果重新测量的电阻小于参考值(例如，300kΩ)或继电器连接次数超过阈值(例如，3次)，则确定产生电池系统20内的故障或其他故障，停止继电器的重新连接，并且立即，车辆能够以跛行模式行驶。
如果上述重新测量的电阻值大于参考值(例如，300kΩ)并且继电器的重新连接次数少于阈值(例如，3次)，为了警告高压装置诸如电动机、空气调节器压缩机中的故障区域的操作禁止，产生这样的消息(例如，空气调节器、PTC加热器等的关闭警告)，该消息指示用于负载10的电池系统20外的一个或多个负载10的对应系统的关闭状态并且可将该消息提供至车载显示装置。车载显示装置可以是车内仪表板的仪表组形式(S142)。通过关断车辆内的仪表板中所选择的对应负载的操作，可以预先防止因介电击穿或车辆的操作的错误导致的电击。
此后，为了重复执行阈值次数(例如，3次)的绝缘电阻测量器113的上述绝缘电阻重新测量以及上述绝缘电阻重新测量和继电器接通序列，控制器111增加计数器112的系数值(计数++)S143。控制器111产生继电器重新连接的命令(继电器重新连接标识位＝1)S150，并且通过继电器接通序列接通继电器22、23、24(S151)。
此后，如果经绝缘电阻测量器113通过测量电池21的正电极和负电极与车辆底盘之间的绝缘电阻而测量的对应绝缘电阻的电阻值小于参考值(例如，300kΩ)时或检测到因其他原因导致的故障发生(BMS故障＝1)时，图3的上述S110-S151过程重复阈值次数(例如，3次)。
如上所述，通过重新连接根据本发明的车辆电池管理系统110的继电器的方法，在高压继电器因绝缘电阻故障的发生而阻断时，将电池系统的内部和外部分开而确定高压继电器是否重新连接并且使继电器的不必要重新连接达到最少，能够消除可能因重新连接的重复而产生的焦虑。此外，通过警告高压装置诸如电动机、空气调节器的压缩机等中的故障区域的操作禁止，用户迅速地阻断故障区域的操作，能够快速响应于故障，并且通过允许针对电池系统20外部的故障或异常特征的驱动而使不便最小化。
在上述具体实施例中，通过具体元件、实施例和附图描述了本发明，本发明仅被提供以帮助本发明的综合理解，本发明不局限于上述实施例，并且本领域技术人员将明白的是在不背离本发明的精神的情况下，本发明可实现为各种变形和变体。因此，本发明的范围是在随附权利要求中陈述的，而不是在上述具体实施例中，并且本发明的等效范围内的所有不同点将被视为包括在本发明中。

Claims (14)

1.一种用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法，其包括如下步骤：
测量电池的正电极或负电极与车辆底盘之间的绝缘电阻；
当测量得到的绝缘电阻小于参考值时，关断连接在所述电池的正电极和负电极与负载之间的每个继电器；
重新测量所述绝缘电阻；以及
当重新测量的绝缘电阻的电阻值大于所述参考值时，执行用于接通每个所述继电器的继电器接通序列，
其中基于所述测量和重新测量的重复而定的所述继电器接通序列的继电器重新连接次数被设定并限制为不超过阈值。
2.根据权利要求1所述的用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法，其中所述参考值被设定为大于100kΩ的值。
3.根据权利要求1所述的用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法，其中所述阈值被设定为大于2的值。
4.根据权利要求1所述的用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法，还包括如下步骤：
当检测到首次测量的绝缘电阻的电阻值小于所述参考值的故障发生，并且在关断每个所述继电器后重新测量的电阻值大于所述参考值时，产生指示用于电池系统外部的一个或多个负载的对应系统的关闭状态的消息并且将关闭状态提供至车载显示装置。
5.根据权利要求4所述的用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法，还包括如下步骤：
关断由用户使用车辆内的仪表板所选的对应负载。
6.根据权利要求1所述的用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法，还包括如下步骤：
当所述继电器在所述绝缘电阻的重新测量期间因所述电池管理系统中的其他故障原因而关断时，如果所述重新测量的电阻值大于所述参考值，并且在关断所述继电器后，在所述电池管理系统中未检测到所述其他故障原因时，执行所述继电器接通序列。
7.根据权利要求1所述的用于重新连接车辆电池管理系统中的继电器的方法，其中当所述重新测量的电阻值小于所述参考值时，或者当所述继电器重新连接次数超过所述阈值时，所述车辆以跛行模式行驶。
8.一种车辆电池管理系统，其包括：
计数器；
绝缘电阻测量器，其被配置成测量电池的正电极或负电极与车辆底盘之间的绝缘电阻；以及
控制器，其被配置成当测量得到的绝缘电阻小于参考值时，关断连接在所述电池的正电极和负电极与负载之间的每个继电器，并且当由所述绝缘电阻测量器重新测量的所述绝缘电阻的电阻值大于所述参考值时，执行用于接通每个所述继电器的继电器接通序列，
其中所述计数器的系数基于所述绝缘电阻测量器的所述绝缘电阻测量、所述控制器的所述绝缘电阻重新测量、以及继电器接通序列的重复而增加，并且所述继电器接通序列的继电器重新连接次数基于所述计数器的系数而被设定为小于阈值的值。
9.根据权利要求8所述的车辆电池管理系统，其中所述参考值被设定为大于100kΩ的值。
10.根据权利要求8所述的车辆电池管理系统，其中所述阈值被设定为大于2的值。
11.根据权利要求8所述的车辆电池管理系统，还包括：
显示信息提供器，其被配置成当检测到首次测量的绝缘电阻的电阻值小于所述参考值的故障发生，并且在关断每个所述继电器后重新测量的电阻值大于所述参考值时，产生指示用于电池系统外部的一个或多个负载的对应系统的关闭状态的消息并且将关闭状态提供至车载显示装置。
12.根据权利要求11所述的车辆电池管理系统，其中关断由用户使用车辆中的仪表板所选择的对应负载。
13.根据权利要求8所述的车辆电池管理系统，其中当所述继电器因所述控制器中的其他故障原因而关断时，如果所述重新测量电阻值大于所述参考值，并且在关断所述继电器后在所述电池管理系统中未检测到所述其他故障原因时，所述控制器执行所述继电器接通序列。
14.根据权利要求8所述的车辆电池管理系统，其中当所述重新测量的电阻值小于所述参考值时，或者当所述继电器重新连接次数超过所述阈值时，所述车辆以跛行模式行驶。
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