CN106783392A

CN106783392A - 操作交通工具的高压电路中的接触器的方法

Info

Publication number: CN106783392A
Application number: CN201611005835.1A
Authority: CN
Inventors: D·J·米夫萨德; D·P·格瑞恩; S·萨菲安
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2036-11-15
Also published as: DE102016121830A1; US10106042B2; US20170144554A1; DE102016121830B4; CN106783392B

Abstract

控制交通工具的高压电路中的接触器的方法包括在未接收到有效断开命令时延迟接触器断开，在低压电路电压不足以闭合接触器时禁止接触器的闭合，以及基于接触器的接触点上感测的电压来确定接触器的断开中的故障。

Description

操作交通工具的高压电路中的接触器的方法

技术领域

本公开大体上涉及高压(“HV”)电气系统并且具体地涉及操作交通工具中的HV电气系统中的接触器。

背景技术

电动和混合电动交通工具利用高压电气系统来驱动一个或多个电动马达并且因此推进交通工具。这些系统通常包括设置在电源(例如，电池组)与负载(例如，电动马达)之间的一个或多个电接触器。每个接触器可以“闭合”成将电源电连接至负载且可以“断开”成将电源与负载电断接。通常，如本领域技术人员中所明白，利用线圈(即，电磁体)来闭合接触器。

发明内容

在一个示例性实施例中，控制交通工具的高压(“HV”)电路中的接触器的方法包括监测有效闭合接触器命令和有效断开接触器命令中的至少一个的信号。该方法进一步包括响应于未接收到有效闭合接触器命令且未接收到有效断开接触器命令而将断开接触器计时器值递增。该方法还包括比较断开接触器时间值与预定时间。该方法进一步包括响应于断开接触器时间值大于预定时间和接收到有效断开命令中的至少一个而断开接触器。

在另一个示例性实施例中，控制HV电路中的接触器的方法利用具有用于促进接触点闭合的线圈的接触器。该方法包括监测有效闭合接触器命令的信号。该方法进一步包括响应于接收到有效闭合接触器命令感测待供应至线圈的低压(“LV”)电路电压。该方法进一步包括比较感测到的LV电路电压与第一阈值。该方法还包括响应于LV电路电压小于第一阈值而禁止接触器闭合。

在又一个示例性实施例中，控制HV电路中的接触器的方法利用具有可电连接至电源的第一接触点和可连接至负载的第二接触点的接触器。该方法包括监测有效断开接触器命令的数据信号。该方法进一步包括响应于接收到有效断开接触器命令而断开接触器。该方法还包括感测第一接触点处的电压和第二接触点处的电压。该方法进一步包括基于第一接触点处的电压和第二接触点处的电压来确定接触器的断开中的故障。作为响应，将故障发送至用户。

上述特征和优点以及本教导的其它特征和优点从用于实行结合附图取得的教导的最佳模式的以下详述将是显而易见的。

附图说明

图1是说明根据一个示例性实施例的交通工具的电气系统的示意方框图；

图2是说明根据一个示例性实施例的控制器与多个接触器之间的通信的示意方框图；

图3是说明根据一个示例性实施例的控制器与接触器控制模块之间的通信的示意方框图；

图4是说明根据一个示例性实施例的控制器和多个传感器以及多个接触器之间的通信的示意方框图；

图5是说明根据一个示例性实施例的控制至少一个接触器的方法的流程图；

图6是说明根据一个示例性实施例的闭合至少一个接触器的方法的流程图；以及

图7是说明根据一个示例性实施例的断开至少一个接触器的方法的流程图。

具体实施方式

本领域一般技术人员将明白的是，诸如“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等的术语是描述性地用于图式，并且并不表示对如由所附权利要求书界定的本公开的范围的限制。另外，本教导在本文可以依据功能和/或逻辑块部件和/或各个处理步骤来描述。应当意识到，这些块部件可以包括配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件。

参考图式，其中相同标号指示若干视图中的相同部分，本文示出并且描述了电气系统100。

图1的示例性实施例中所示的电气系统100在交通工具102(诸如汽车)(未单独编号)中实施。然而，应当明白的是，电气系统100可以在其它交通工具102(包括但不限于摩托车、飞行器、机车和船)中实施。另外，本文所示且描述的电气系统100还可以在非交通工具应用(未示出)中实施。

电气系统100包括高压(“HV”)电路103、104。HV电路包括HV正电路103和HV负电路104。在示例性实施例中，HV电路103、104配置成支持高于60伏特(V)的电压。HV电源106电连接至HV正电路103和HV负电路104。在示例性实施例中，HV电源106包括具有多个电池(未单独编号)的电池组108。当然，HV电源106可以实施有其它装置(包括但不限于太阳能电池(未示出))。另外，多个HV电源106可以电连接至HV电路103、104。

HV电路103、104还电连接至负载110。在示例性实施例中，负载110包括牵引动力生成器模块(“TPIM”)112，其有时候简称为“牵引生成器”。示例性实施例的负载110还包括电连接至TPIM 112的电动马达114。如本领域技术人员所明白，电动马达114可以耦接至车轴(未示出)和/或车轮(未示出)以推进交通工具102。

HV电路103、104还包括至少一个接触器116、118、120以断开(即，阻止电流流动)和或闭合(即，使得电流流动)电路103、104。具体地，在示例性实施例中，正接触器116电连接至HV正电路103，而负接触器118和预充电接触器120电连接至HV负电路104。每个接触器116、118、120均包括第一接触点(未编号)、第二接触点(未编号)和线圈(未编号)。如本领域技术人员所明白，当供电时，线圈(即，电磁体)一起或分开致动接触点以闭合或断开电路。

在示例性实施例中，正接触器116的第一接触点电连接至HV电源106的正极(未编号)，而第二接触点电连接至负载110。负接触器118和预充电接触器120的第一接触点电连接至HV电源106的负极(未编号)，而第二接触点电连接至负载110。预充电电阻器122设置在预充电接触器120的第一接触点与HV电源106的负极之间。应当明白的是，至少一个接触器116、118、120可以任何数量的配置连接在HV电路103、104之间。

电气系统100进一步包括低压(“LV”)电路124。在示例性实施例中，LV电路124配置成支持约12伏特(V)的电压。LV电路124包括LV电源126。在示例性实施例中，LV电源126包括具有多个电池(未单独编号)的电池组128。当然，LV电源126可以以其它装置来实施。另外，LV电路124可以包括多个LV电源126。

LV电路124电连接至该至少一个接触器116、118、120以对该至少一个接触器116、118、120供电。由LV电路124供应至该至少一个接触器116、118、120的电力可以用来对线圈供电和/或用于其它目的。LV电路124还可以电连接至交通工具102中的数种其它部件(未示出)。

电气系统100还可以包括LV电路传感器129。LV电路传感器129电连接至LV电路124以感测存在于LV电路124上的电压。在图1中所示的示例性实施例中，系统100包括多个LV电路传感器129。更具体地，一个LV电路传感器129与每个接触器116、118、120相关联使得每个相应的LV电路传感器129感测供应至相应的接触器116、118、120的电压。

电气系统100可以进一步包括HV电路传感器130。HV电路传感器130电连接至HV电路103、104以感测存在于HV电路103、104上的电压。在示例性实施例中，系统100包括多个HV电路传感器130。更具体地，一个HV电路传感器130与每个接触器116、118、120的每个接触点相关联。因而，HV电路传感器130可以感测每个接触器116、118、120的每个接触点处的电压。这允许还确定跨每个接触器116、118、120上的电压差。

电气系统100还包括控制器140。示例性实施例的控制器140包括能够执行计算并且执行指令(即，运行程序)的处理器142。处理器142可以实施有微处理器、微控制器、专用集成电路(“ASIC”)或其它合适的装置。当然，控制器140可以包括可以或无法设置在多个位置中的多个处理器142。示例性实施例的控制器140还包括能够存储数据并且与处理器142通信以传送数据的存储器144。存储器144可以实施有半导体(未示出)或任何其它合适的装置。还可以利用多个存储器144。另外，存储器144可以与处理器142集成或与处理器142分离。

控制器140与至少一个接触器116、118、120通信。此通信包括将来自控制器140的命令发送至该至少一个接触器116、118、120。因而，控制器140可以控制该至少一个接触器116、118、120的操作，即，断开和闭合。控制器140还可以与LV电路传感器129和/或HV电路传感器130通信。此通信包括将关于相应电压的数据发送至控制器140。

在图2中所示的示例性实施例中，每个接触器116、118、120均可以实施为“智能”装置。具体地，每个接触器116、118、120均包括处理器200。处理器200可以实施有微处理器、微控制器、ASIC或其它合适的装置。每个接触器116、118、120还可以包括存储器(未示出)。

在此示例性实施例中，每个处理器200均与关联于每个相应的接触器116、118、120的LV电路传感器129和HV电路传感器130通信。每个处理器200均经由单向数据通信线路202与控制器140通信。因而，可以容易地将关于传感器129、130的数据从每个接触器116、118、120传递至控制器140。控制器140还经由单向专用命令电路204与每个接触器116、118、120通信。因此，控制器140可以根据需要且如下文更详细描述般命令接触器116、118、120断开或闭合。

在图3中所示的示例性实施例中，电气系统100进一步包括接触器控制模块300。接触器控制模块300包括接触器控制处理器302，其可以实施有微处理器、微控制器、ASIC或其它合适的装置。接触器控制处理器302经由双向数据通信链路404与控制器140的处理器142通信。在示例性实施例中，数据通信链路可以是控制器区域网(“CAN”)总线。当然，可以实施其它方法、协议和硬件以促进经由双向数据通信链路404进行的通信。

图3中所示的实施例包括对应于每个接触器116、118、120的单个LV电路传感器129和一对HV电路传感器130。电路传感器129、130与处理器302通信，使得可以将此数据传达至控制器140的处理器142。

在图4中所示的示例性实施例中，接触器控制处理器302可以与控制器140集成。即，处理器142和接触器控制处理器302在物理上彼此接近地设置在控制器140中并且彼此通信。继而，传感器129、130和接触器116、118、120与接触器控制处理器302通信使得接触器控制处理器302接收来自传感器126、130的数据并且控制接触器116、118、120的操作。

图2至图4中呈现的实施例仅仅是用于实施控制器140、接触器116、118、120和电路传感器126、130之间的通信的三种示例性配置。本领域技术人员将明白用于促进这样的通信的其它技术和配置。

再次参考图1，HV电源106可以包括保险丝150。保险丝150耦接至高压互锁件(“HVIL”)152，从而当移除保险丝150时产生HVIL信号，因此将HV电源106断接。

图5说明用于控制至少一个接触器116、118、120的示例性方法500。可以由接触器控制处理器200执行(即，运行)此方法500。此方法利用存储在接触器控制处理器200的存储器中并且在下文更详细地描述的断开接触器时间值。

方法500包括在502处监测从控制器140发送并且在接触器控制处理器200处接收的信号。具体地，监测信号以接收有效闭合接触器命令或有效断开接触器命令。因而，方法500进一步包括在504处确定是否接收到有效闭合接触器命令。响应于接收到有效闭合接触器命令，方法500包括在506处将断开接触器时间值复位(即，将断开接触器时间值设置为零)。方法500还包括在508处响应于接收到有效闭合接触器命令而闭合接触器116、118、120。

如果没有接收到有效闭合接触器命令，那么方法500在510处继续确定是否接收到有效断开接触器命令。响应于接收到有效断开接触器命令，方法500包括在512处将断开接触器时间值复位并且在514处断开接触器116、118、120。

响应于没有接收到有效闭合接触器命令且没有接收到有效断开接触器命令，方法500进一步包括在516处将断开接触器计时器值递增。即，断开接触器计时器值增加以反映自从断开接触器计时器值上一次复位以来所经过的时间。

方法500还包括在518处比较断开接触器计时器值与预定时间。如果断开接触器时间值小于预定时间，那么不采取任何动作。然而，响应于断开接触器时间值大于或等于预定时间，方法500在514处继续断开接触器116、118、120。

控制器140将在交通工具的最正常操作期间发送有效闭合命令或有效断开命令。然而，可以发生其中接触器控制处理器200没有接收到有效闭合或断开命令的某些状况。例如，控制器140的处理器142在交通工具102的行使期间意外地复位。在该复位时间期间，控制器140没有发送有效闭合或断开命令。作为另一个实例，控制器140与接触器控制处理器200之间的通信由于环境原因而可能丧失。在这些临时状况中，不利于断开接触器116、118、120且因此不利于消除驱动马达114的电力。因此，针对这些状况利用断开接触器计时器值来将接触点116、118、120的断开最小化。

图6说明用于控制至少一个接触器116、118、120的示例性方法600。可以由接触器控制处理器200执行(即，运行)此方法600。方法600利用可以存储在与处理器200通信的存储器中的第一阈值、第二阈值和第三阈值。

方法600包括在602处针对有效闭合接触器命令监测从控制器140接收的数据信号。响应于接收到有效闭合接触器命令，方法600进一步包括在604处感测LV电路电压。利用LV电路来致动接触器116、118、120的线圈。可以利用LV电路传感器129来完成LV电路电压的感测。

方法600还包括在606处比较感测到的LV电路电压与第一阈值。第一阈值大体上对应于致动接触器116、118、120的闭合所需要的最小电压。响应于LV电路电压小于第一阈值，方法600包括在608处禁止接触器116、118、120的闭合。换句话来说，如果LV电路电压小于正确地闭合接触器116、118、120所必需的电压，那么阻止接触器116、118、120闭合。通过以此方式阻止闭合，保护接触器116、118、120不被损坏(损坏可归因于接触点之间的电弧而发生)。

响应于LV电路电压大于或等于第一阈值，方法600在610处继续闭合接触器116、118、120。当闭合接触器116、118、120时，在611处继续感测LV电路电压。方法600因此还包括在612处比较感测到的LV电路电压与第二阈值。在示例性实施例中，第二阈值小于第一阈值并且大体上对应于维持接触器116、118、120的闭合所必需的电压。如果LV电路电压大于或等于第二阈值，那么不采取任何动作。相反地，响应于LV电路电压小于第二阈值，方法600在614处继续比较LV电路电压与第三阈值，并同时闭合接触器116、118、120。在示例性实施例中，第三阈值小于第一阈值和第二阈值。

响应于LV电路电压大于或等于第三阈值，方法600在616处继续根据受控关断而断开接触器116、118、120。即，在某个时间延迟之后的受控程序中和/或根据其它系统的关断来断开接触器116、118、120。然而，响应于LV电路电压小于第三阈值，方法600在618处继续立即断开接触器116、118、120。接触器116、118、120的这种立即断开可起因于LV电路电压的总损耗，因此指示操作误差。

图7说明用于控制至少一个接触器116、118、120的示例性方法700。可以由接触器控制处理器200执行(即，运行)此方法700。此方法700开始于接触器116、118、120的闭合。

方法700包括在702处针对有效断开接触器命令监测从控制器140接收的数据信号。响应于接收到有效断开接触器命令，方法700进一步包括在704处断开接触器116、118、120。在允许接触器116、118、120断开的合适时间延迟之后，方法700包括在706处继续感测接触器116、118、120的两个接触点上的HV电路电压。换句话来说，感测接触器116、118、120的任一“侧”上的HV电路电压。可以利用HV电路传感器130来完成HV电路电压的感测。

方法700在708处继续比较接触器116、118、120的第一接触点上的HV电路电压与第二接触点上的HV电路电压。如果接触器116、118、120的两侧上的电压均大体上彼此相等，那么方法700在710处继续确定接触器116、118、120的每一侧上的电压是否大体上等于零。如果接触器116、118、120的每一侧上的电压并未大体上等于零，那么方法700在711处继续发出如下文更详细描述的警报命令。

如本文所使用的术语“大体上相等”是指大约相同、在合理的误差界限内的电压。例如，67.3V的感测电压将大体上等于68.2伏特的感测电压。类似地，0.2V或-0.4V的感测电压将大体上等于零。当然，合理的误差界限可以基于所测量的电压、所利用的感测装置和/或其它因素而改变。

当接触器116、118、120的每一侧上的电压大致上等于零时，其可以指示HV电源106与HV电路103、104断接。因此，方法700包括在712处响应于接触器116、118、120的每一侧上的电压大致上等于零检查HVIL信号以确定是否已正确地移除了保险丝150。如果已正确地移除了保险丝150，那么不采取任何动作。如果并未正确地移除保险丝150且接触器116、118、120的每一侧上的电压大致上等于零，那么方法700在711处继续发出警报信号。

响应于该电压不等于接触器116、118、120的每一侧上的电压，方法700进一步包括在714处确定第一接触点上的电压与第二接触点上的电压之间的差值是否大于预定阈值。在一个实施例中，预定阈值是约20V。然而，应当明白的是，基于HV电路103、104的电压、接触器116、118、120的规格和/或其它因素，预定阈值可以是不同的。

如果接触点上的电压之间的差值不大于预定阈值，那么其可以指示熔断或焊接的接触器116、118、120。因而，方法700在711处继续发出警报信号。如果接触点上的电压之间的差值大于预定阈值，那么其通常指示接触器116、118、120已正确地断开且不采取任何进一步动作。

可以利用显示器(未示出)上的消息、灯(未示出)的照明、可听信号和/或任何其它合适的通报向(例如)交通工具102的驾驶者呈现警报信号。另外，可以(例如)经由射频信号将警报信号从交通工具102传输至服务中心、智能电话或配置成接收这些信号的任何其它装置。

详述和图式或图支持并且描述本公开，但是本公开的范围仅仅是由权利要求书界定。虽然已详细描述了用于实行所述教导的某些最佳模式和其它实施例，但是也存在用于实践所附权利要求书中界定的本公开的各种替代设计和实施例。

Claims

1.一种控制交通工具的高压电路中的接触器的方法，所述方法包括：

监测用于有效闭合接触器命令和有效断开接触器命令中的至少一个的信号；

响应于没有接收到所述有效闭合接触器命令且没有接收到所述有效断开接触器命令而将断开接触器计时器值递增；

比较所述断开接触器时间值与预定时间；以及

响应于所述断开接触器时间值大于所述预定时间和接收到有效断开命令中的至少一个而断开接触器。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括响应于接收到闭合接触器命令而闭合所述接触器。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括响应于接收到闭合接触器命令和接收到断开接触器命令中的至少一个而将所述断开接触器计时器值复位。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触器包括第一接触点、第二接触点和用于促进所述接触点的闭合的线圈，所述方法进一步包括响应于接收到所述有效闭合接触器命令而感测待供应至所述线圈的低压(“LV”)电路电压。

5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括比较所述LV电路电压与预定最小电压。

6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括响应于所述LV电路电压小于所述第一阈值而禁止所述接触器闭合。

7.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括响应于接收到闭合接触器命令且所述LV电路电压大于或等于所述阈值而闭合所述接触器。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述接触器包括第一接触点和第二接触点，所述方法进一步包括：

感测所述第一接触点处的电压和所述第二接触点处的电压；

基于所述第一接触点处的所述电压与所述第二接触器处的所述电压之间的差值来确定所述接触器的断开中的故障；以及

将所述故障传送至用户。

9.一种控制高压电路中的接触器的方法，所述接触器包括用于闭合所述接触器的线圈，所述方法包括：

监测有效闭合接触器命令的信号；

响应于接收到所述有效闭合接触器命令而感测待供应至所述线圈的低压(“LV”)电路电压；

比较感测到的所述LV电路电压与第一阈值；以及

响应于所述LV电路电压小于所述第一阈值而禁止所述接触器闭合。

10.一种控制高压电路中的接触器的方法，所述接触器具有可电连接至电源的第一接触点和可电连接至负载的第二接触点，所述方法包括：

监测有效断开接触器命令的数据信号；

响应于接收到所述有效断开接触器命令而断开所述接触器；

感测所述第一接触点处的电压和所述第二接触点处的电压；

基于所述第一接触点处的所述电压和所述第二接触器处的所述电压来确定所述接触器的断开中的故障；以及

将所述故障传送至用户。