CN107316778B - 确定操作高压电路中的接触器的顺序的方法 - Google Patents

Abstract

一种控制高压电系统中的正接触器和负接触器的方法包括感测接触器断开之前和/或接触器闭合之后流过每个接触器的电流。至少部分基于在断开和/或闭合期间流过负接触器的感测的电流来计算负接触器加权值。至少部分基于在断开和/或闭合期间流过正接触器的感测的电流来计算正接触器加权值。利用负接触器加权值和正接触器加权值中的至少一个确定接触器的断开和/或闭合的顺序。

Description

确定操作高压电路中的接触器的顺序的方法

技术领域

本发明大体上涉及高压(“HV”)电系统并且具体涉及操作车辆中的HV电系统中的接触器。

背景技术

电动车和混合电动车利用高压电系统来驱动一个或多个电动马达，并且因此推进车辆。这样的系统通常包括设置在电源(例如，蓄电池)与负载(例如，电动马达)之间的一个或多个电接触器。每个接触器具有一对接触件，其可以“闭合”以将电源电连接至负载并且可以“断开”以将电源与负载电断接。通常，线圈(即，电磁铁)用于闭合接触器，如本领域技术人员所明白。当接触器在过量电流下断开或闭合时，接触器之间可发生电弧放电，这可导致损坏和/或性能问题。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种控制高压(“HV”)电系统中的正接触器和负接触器的方法。该方法包括感测接触器断开之前和/或接触器闭合之后流过每个接触器的电流。该方法还包括至少部分基于在负接触器的至少一次断开和/或闭合期间流过负接触器的感测的电流来计算负接触器加权值。该方法进一步包括至少部分基于在正接触器的至少一次断开和/或闭合期间流过正接触器的感测的电流来计算正接触器加权值。利用负接触器加权值和正接触器加权值中的至少一个确定负接触器和正接触器的断开和/或闭合的顺序。该方法进一步包括基于确定的顺序并且响应于接收断开命令或闭合命令而操作接触器。

在一个示例性实施例中，电系统包括具有正极和负极的HV电源。正接触器电连接在正极与负载之间，且负接触器电连接在负极与负载之间。该系统包括正接触器电流传感器，其配置成感测正接触器断开之前和/或正接触器闭合之后流过正接触器的电流。该系统包括负接触器电流传感器，其配置成感测负接触器断开之前和/或负接触器闭合之后流过负接触器的电流。该系统进一步包括与接触器和电流传感器通信的至少一个控制器。该控制器配置成至少部分基于在负接触器的至少一次断开和/或闭合期间流过负接触器的感测的电流来计算负接触器加权值。该控制器还配置成至少部分基于在正接触器的至少一次断开和/或闭合期间流过正接触器的感测的电流来计算正接触器加权值。该控制器进一步配置成利用负接触器加权值和正接触器加权值中的至少一个确定负接触器和正接触器的断开和/或闭合的顺序。该控制器还配置成基于确定的顺序并且响应于接收断开命令或闭合命令而操作接触器。

在一个示例性实施例中，一种具有HV电系统的车辆包括具有正极和负极的HV电源。该车辆还包括可电连接至HV电源的电动马达。正接触器电连接在正极与电动马达之间，且负接触器电连接在负极与电动马达之间。该HV电系统还包括正接触器电流传感器，其配置成感测正接触器断开之前和/或闭合之后流过正接触器的电流。该HV电系统进一步包括负接触器电流传感器，其配置成感测负接触器断开之前和/或闭合之后流过负接触器的电流。至少一个控制器与接触器和电流传感器通信。该至少一个控制器配置成至少部分基于在负接触器的至少一次断开和/或闭合期间流过负接触器的感测的电流来计算负接触器加权值。该至少一个控制器还配置成至少部分基于在正接触器的至少一次断开和/或闭合期间流过正接触器的感测的电流来计算正接触器加权值。该至少一个控制器进一步配置成利用负接触器加权值和正接触器加权值中的至少一个确定负接触器和正接触器的断开和/或闭合的顺序。该至少一个控制器还配置成基于确定的顺序并且响应于接收断开命令或闭合命令而操作接触器。

以上特征和优点以及本教导的其它特征和优点从结合附图取得的用于实行本教导的最佳模式的以下详细描述能够容易地显而易见。

附图说明

图1是根据一个示例性实施例的说明车辆的电系统的示意框图；

图2是根据一个示例性实施例的说明控制正接触器和负接触器的方法的流程图；以及

图3是根据一个示例性实施例的说明用于确定断开和/或闭合接触器的顺序的技术的流程图。

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限定的本发明的范围的限制。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被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，其中全部几个视图中的相同符号指示相同部分，本文示出并且描述电系统100及其操作方法200。示例性实施例中的电系统100是配置成以大于60伏特(V)的电压操作的高压(“HV”)电系统。然而，应当明白的是，电系统100和相关方法200可以配置成以较低电压电平操作。

图1的示例性实施例中所示的电系统100在诸如汽车(未单独编号)的车辆102中实施。然而，应当明白的是，电系统100可以在包括(但不限于)摩托车、全地形车(“ATV”)、高尔夫车、飞机、机车和船只的其它车辆102中实施。另外，本文所示和描述的电系统100还可以在非车辆应用(未示出)中实施。

电系统100包括HV电源104。在示例性实施例中，HV电源104包括具有多个电池(未单独编号)的蓄电池106。当然，HV电源104可以利用包括但不限于太阳能电池(未示出)的其它装置来实施。另外，可以实施多个HV电源104。HV电源104包括正极108和负极110。

电系统100包括可电连接至HV电源104的负载111。在示例性实施例中，负载111包括牵引功率逆变器模块(“TPIM”)112，有时候简称为“牵引逆变器”。示例性实施例的负载111还包括电连接至TPIM 112的电动马达114。电动马达114可以联接至车轴(未示出)和/或车轮(未示出)用于推进车辆102，如本领域技术人员所明白。

电系统100进一步包括用于HV电源104与负载111之间的断开(即，防止电流)和或闭合(即，启用电流)的至少一个接触器116、118、120。具体地，在示例性实施例中，正接触器116电连接在正极108与负载111之间，而负接触器118和预充电接触器120电连接在负极110与负载111之间。每个接触器116、118、120包括第一接触件(未编号)、第二接触件(未编号)以及线圈(未示出)。线圈(即，电磁铁)在激励时将接触件一起或分开致动以闭合或断开电路，如本领域技术人员所明白。

电系统100还可以包括多个电流传感器122、124。在示例性实施例中，正接触器电流传感器122配置成感测正接触器116断开之前和/或其闭合之后流过其的电流。同样地，在示例性实施例中，负接触器电流传感器124配置成感测断开之前和/或闭合之后流过负接触器118的电流。每个电流传感器122、124可以与相应的接触器116、118集成(即，封装在一起)。

电系统100可以进一步包括至少一个控制器126。该至少一个控制器126与接触器116、118、120中的至少一个通信。因而，该至少一个控制器126可以控制该至少一个接触器116、118、120的操作和/或向该至少一个接触器116、118、120传输数据和/或从其传输数据。该至少一个控制器126还与电流传感器122、124通信。因而，该至少一个控制器126可以向电流传感器122、124传输数据和/或从其传输数据。

在图1中所示的示例性实施例中，该至少一个控制器126实施为蓄电池控制模块128。蓄电池控制模块128包括能够执行指令(即，运行程序)和/或执行计算的处理器130(例如，微处理器、微控制器、专用集成电路等)。蓄电池控制模块128还可以包括与处理器130通信的存储器132。当然，处理器130和存储器132可以是单个集成电路或单独部件的部分。

在示例性实施例中，每个接触器116、118、120包括集成在其中的电子存储器134。电子存储器134能够存储数据，如本领域技术人员所容易明白。每个接触器116、118、120可以进一步包括集成在其中的处理器136。处理器136与电子存储器134通信并且能够执行指令、执行计算等，也如本领域技术人员所明白。当然，电子存储器134和处理器136可以一起集成在单个集成电路(未示出)上或实施为单独部件。另外，与接触器116、118、120集成的处理器136可以用作如本文所述的至少一个控制器126。

图2说明控制正接触器116和负接触器118的方法200。该方法包括在202处感测接触器116、118断开之前和/或接触器116、118闭合之后流过每个接触器116、118的电流。可以利用上述示例性系统100的电流传感器122、124实现感测电流。感测的电流可以存储在至少一个控制器126和/或任何其它合适装置中。例如，感测的电流可以存储在正接触器116和负接触器118的电子存储器134和/或蓄电池控制模块128的电子存储器132中。

方法200进一步包括在204处计算负接触器加权值。该负接触器加权值是至少部分基于在负接触器118的至少一次断开和/或闭合期间流过该负接触器118的感测的电流。

可以部分通过将电子存储器132、134中的至少一个中的负接触器计数在某些条件下递增来实现计算负接触器加权值。具体地，计数响应于断开之前或闭合之后流过负接触器118的电流大于预定阈值而递增。即，如果负接触器118接通或断开之前流过该接触器118的电流太高(即，大于预定阈值)，那么计数递增。

计算负接触器加权值还可以包括至少一个负接触器加权因子。此加权因子可以基于在断开和/或闭合期间通过负接触器118的电流的量而改变。在一个实施例中，负接触器加权因子接着与负接触器计数相乘以产生负接触器加权值。

多个负接触器断开计数和负接触器加权因子可以用于产生负接触器加权值。在一个示例性实施例中，计算负接触器加权值可以包括第一负接触器断开计数、第一负接触器闭合计数、第二负接触器断开计数、第二负接触器闭合计数、第一阈值以及第二阈值。更具体地，第一负接触器断开计数在电子存储器134中响应于负接触器118断开之前流过负接触器118的电流大于第一阈值而递增。在此特定实例中，第一阈值可以是20安培(A)。然而，应当明白的是，本领域技术人员可以预期其它值。第一负接触器闭合计数响应于负接触器118闭合之后流过该负接触器的电流大于第一阈值而递增。第二负接触器断开计数响应于断开之前流过负接触器118的电流大于第二阈值而递增。第二阈值大于第一阈值。第二负接触器闭合计数响应于闭合之后流过负接触器118的电流大于第二阈值而递增。

在此示例性实施例中，通过将多个计数中的每一个与加权因子相乘且接着将结果相加来实现计算负接触器加权值。具体地，在此实施例中，通过施用以下公式实现计算负接触器加权值：

NCWV＝(NCOC1*NCOWF1)+(NCOC2*NCOWF2)+(NCCC1*NCCWF1)+(NCCC2*NCCWF2)

其中NCWV是负接触器加权值，NCOC1是第一负接触器断开计数、NCOWF1是第一负接触器断开加权因子，NCOC2是第二负接触器断开计数、NCOWF2是第二负接触器断开加权因子，NCCC1是第一负接触器闭合计数，NCCWF1是第一负接触器闭合加权因子，NCCC2是第二负接触器闭合计数，且NCCWF2是第二负接触器闭合加权因子。通过发生断开时流过接触器116、118、120的电流的量的相关程度将加权因子彼此区分开来。

方法200进一步包括在206处计算正接触器加权值。正接触器加权值是至少部分基于在正接触器116的至少一次断开和/或闭合期间流过正接触器116的感测的电流。

可以部分通过使电子存储器132、134中的至少一个中的正接触器计数在某些条件下递增来实现计算正接触器加权值。具体地，计数响应于断开之前或闭合之后流过正接触器116的电流大于预定阈值而递增。即，如果正接触器116接通或断开之前流过该接触器116的电流太高(即，大于预定阈值)，那么计数递增。

计算正接触器加权值还可以包括至少一个正接触器加权因子。此加权因子可以基于在断开和/或闭合期间通过正接触器116的电流的量而改变。在一个实施例中，正接触器加权因子接着与正接触器计数相乘以产生正接触器加权值。

多个正接触器断开计数和正接触器加权因子可以用于产生正接触器加权值。在一个示例性实施例中，计算正接触器加权值可以包括第一正接触器断开计数、第一正接触器闭合计数、第二正接触器断开计数、第二正接触器闭合计数、第一阈值以及第二阈值。更具体地，第一正接触器断开计数在电子存储器134中响应于正接触器116断开之前流过正接触器116的电流大于第一阈值而递增。在此特定实例中，第一阈值可以是20A。然而，应当明白的是，本领域技术人员可以预期其它值。第一正接触器闭合计数响应于正接触器116闭合之后流过该正接触器的电流大于第一阈值而递增。第二正接触器断开计数响应于断开之前流过正接触器116的电流大于第二阈值而递增。第二阈值大于第一阈值。第二正接触器闭合计数响应于闭合之后流过正接触器116的电流大于第二阈值而递增。

在此示例性实施例中，通过将多个计数中的每一个与加权因子相乘且接着将结果相加来实现计算正接触器加权值。具体地，在此实施例中，通过施用以下公式实现计算正接触器加权值：

PCWV＝(PCOC1*PCOWF1)+(PCOC2*PCOWF2)+(PCCC1*PCCWF1)+(PCCC2*PCCWF2)

其中PCWV是正接触器加权值，PCOC1是第一正接触器断开计数、PCOWF1是第一正接触器断开加权因子，PCOC2是第二正接触器断开计数、PCOWF2是第二正接触器断开加权因子，PCCC1是第一正接触器闭合计数，PCCWF1是第一正接触器闭合加权因子，PCCC2是第二正接触器闭合计数，且PCCWF2是第二正接触器闭合加权因子。通过发生闭合时流过接触器116、118、120的电流的量的相关程度将加权因子彼此区分开来。

方法200进一步包括在208处确定负接触器118和正接触器116的断开和/或闭合的顺序。此确定可以利用负接触器加权值和/或正接触器加权值。电系统100可以具有用于断开和/或闭合接触器116、118、120的默认顺序。在一个示例性实施例中，闭合接触器116、118、120的默认顺序是首先闭合正接触器116，接着闭合预充电接触器120，紧接着闭合负接触器118。在一个示例性实施例中，断开接触器116、118的默认顺序是首先断开负接触器118，接着断开正接触器116。应当注意的是，预充电接触器120在断开其它接触器116、118的序列期间通常断开。还应当注意的是，可以实施用于断开和/或闭合接触器116、118、120的其它默认顺序。

确定断开和/或闭合接触器116、118的顺序可以包括比较负接触器加权值和正接触器加权值中的至少一个与加权阈值。加权阈值是与将断开和/或闭合接触器116、118的顺序从默认顺序改变所需要的最小值有关的量。因而，在一个示例性实施例中，如图3中所示的302处，比较负接触器加权值与加权阈值。如果负接触器加权值小于加权阈值，那么如304处所示，将接触器116、118、120设置成根据默认顺序来操作。

如果负接触器加权值不小于加权阈值，那么确定断开和/或闭合接触器116、118的顺序可以包括如306中所示比较负接触器加权值与正接触器加权值。在示例性实施例中，如果负接触器加权值大于正接触器加权值，那么如308中所示，响应于接收到断开命令而将正接触器设置成在负接触器之前断开。如果负接触器加权值不大于正接触器加权值，那么如310中所示，响应于接收到断开命令而将负接触器设置成在正接触器之前断开。

再次参考图2，方法200进一步包括在210处基于确定的顺序并且响应于接收断开命令和/或闭合命令而操作接触器116、118、120。

第一接触器要断开和/或闭合(即，接触器116、118、120要接通或断开电路)通常更易于受电弧放电的不利影响。通过改变接触器116、118、120的断开和/或闭合的顺序，受更少不利影响的接触器116、118、120受到潜在不利影响，因此平衡对接触器116、118、120的任何不利影响。因而，改进电系统100的总体可用寿命和可维修性。

电系统100可以进一步包括与至少一个控制器126通信的用户界面138。用户界面138可以包括显示器(未示出)、扬声器(未示出)、警报灯(未示出)或本领域技术人员所充分明白的其它类型的信号器。用户界面138可以用于向用户(例如，车辆102的驾驶员)发出警报信号。例如，当接触器116、118、120断开和/或闭合的顺序改变时，可以发出此警报信号。在另一个实例中，当正接触器加权值和/或负接触器加权值达到预定水平时可以发出警报信号。

详细描述和图式或图支持并且描述本发明，但是本发明的范围仅仅是由权利要求限定。虽然已详细地描述了用于实行本教导的某些最佳模式和其它实施例，但是存在用于实践随附权利要求书中限定的本发明的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种控制高压电系统中的正接触器和负接触器的方法，所述方法包括：

感测所述接触器断开之前和/或所述接触器闭合之后流过每个接触器的电流；

至少部分基于在所述负接触器的至少一次断开和/或闭合期间流过所述负接触器的所述感测的电流来计算负接触器加权值；

至少部分基于在所述正接触器的至少一次断开和/或闭合期间流过所述正接触器的所述感测的电流来计算正接触器加权值；

利用所述负接触器加权值和所述正接触器加权值中的至少一个确定所述负接触器和所述正接触器的断开和/或闭合的顺序；以及

基于所述确定的顺序并且响应于接收断开命令或闭合命令而操作所述接触器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中计算负接触器加权值包括：

响应于所述负接触器的断开之前或所述负接触器的闭合之后流过所述负接触器的电流大于第一阈值而将电子存储器中的负接触器计数递增；

基于所述负接触器计数和至少一个负接触器加权因子计算所述负接触器加权值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中计算正接触器加权值包括：

响应于所述正接触器的断开之前或所述正接触器的闭合之后流过所述正接触器的电流大于第一阈值而将电子存储器中的正接触器计数递增；

基于所述正接触器计数和至少一个正接触器加权因子计算所述正接触器加权值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中将负接触器计数递增包括：

响应于所述负接触器的断开之前流过所述负接触器的电流大于所述第一阈值而将所述电子存储器中的第一负接触器断开计数递增；

响应于所述负接触器的闭合之后流过所述负接触器的电流大于所述第一阈值而将所述电子存储器中的第一负接触器闭合计数递增；

响应于所述负接触器的断开之前流过所述负接触器的电流大于第二阈值而将所述电子存储器中的第二负接触器断开计数递增，所述第二阈值大于所述第一阈值；以及

响应于所述负接触器的闭合之后流过所述负接触器的电流大于所述第二阈值而将所述电子存储器中的第二负接触器闭合计数递增；以及

其中将正接触器计数递增包括：

响应于所述正接触器的断开之前流过所述正接触器的电流大于所述第一阈值而将所述电子存储器中的第一正接触器断开计数递增；

响应于所述正接触器的闭合之后流过所述正接触器的电流大于所述第一阈值而将所述电子存储器中的第一正接触器闭合计数递增；

响应于所述正接触器的断开之前流过所述正接触器的电流大于第二阈值而将所述电子存储器中的第二正接触器断开计数递增，所述第二阈值大于所述第一阈值；以及

响应于所述正接触器的闭合之后流过所述正接触器的电流大于所述第二阈值而将所述电子存储器中的第二正接触器闭合计数递增。

5.根据权利要求4所述的方法，其中计算所述负接触器加权值包括使用以下公式：

NCWV＝(NCOC1*NCOWF1)+(NCOC2*NCOWF2)+(NCCC1*NCCWF1)+(NCCC2*NCCWF2)

其中NCWV是所述负接触器加权值，NCOC1是所述第一负接触器断开计数、NCOWF1是所述第一负接触器断开加权因子，NCOC2是所述第二负接触器断开计数、NCOWF2是所述第二负接触器断开加权因子，NCCC1是所述第一负接触器闭合计数，NCCWF1是所述第一负接触器闭合加权因子，NCCC2是所述第二负接触器闭合计数，且NCCWF2是所述第二负接触器闭合加权因子。

6.根据权利要求5所述的方法，其中计算所述负接触器加权值包括使用以下公式：

PCWV＝(PCOC1*PCOWF1)+(PCOC2*PCOWF2)+(PCCC1*PCCWF1)+(PCCC2*PCCWF2)

其中PCWV是所述正接触器加权值，PCOC1是所述第一正接触器断开计数、PCOWF1是所述第一正接触器断开加权因子，PCOC2是所述第二正接触器断开计数、PCOWF2是所述第二正接触器断开加权因子，PCCC1是所述第一正接触器闭合计数，PCCWF1是所述第一正接触器闭合加权因子，PCCC2是所述第二正接触器闭合计数，且PCCWF2是所述第二正接触器闭合加权因子。

7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括将所述负接触器加权值和所述正接触器加权值中的至少一个与加权阈值进行比较。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述确定的顺序是响应于所述负接触器加权值和所述正接触器加权值中的至少一个小于或等于所述加权阈值的默认顺序，且其中操作所述接触器进一步限定为基于所述默认顺序响应于接收断开命令或闭合命令而操作所述接触器。

9.一种电系统，其包括：

高压(“HV”)电源，其具有正极和负极；

正接触器，其电连接在所述正极与负载之间；

负接触器，其电连接在所述负极与所述负载之间；

正接触器电流传感器，其配置成感测所述正接触器断开之前和/或闭合之后流过所述正接触器的电流；

负接触器电流传感器，其配置成感测所述负接触器断开之前和/或闭合之后流过所述负接触器的电流；以及

至少一个控制器，其与所述接触器和所述电流传感器通信并且配置成：

至少部分基于在所述负接触器的至少一次断开和/或闭合期间流过所述负接触器的所述感测的电流来计算负接触器加权值；

至少部分基于在所述正接触器的至少一次断开和/或闭合期间流过所述正接触器的所述感测的电流来计算正接触器加权值；

利用所述负接触器加权值和所述正接触器加权值中的至少一个确定所述负接触器和所述正接触器的断开和/或闭合的顺序；以及

基于所述确定的顺序并且响应于接收断开命令或闭合命令而操作所述接触器。

10.一种具有高压(“HV”)电系统的车辆，所述车辆包括：

高压电源，其具有正极和负极；

电动马达，其可电连接至所述高压电源；

正接触器，其电连接在所述正极与所述电动马达之间；

负接触器，其电连接在所述负极与所述电动马达之间；

正接触器电流传感器，其配置成感测所述正接触器断开之前和/或闭合之后流过所述正接触器的电流；

负接触器电流传感器，其配置成感测所述负接触器断开之前和/或闭合之后流过所述负接触器的电流；以及

至少一个控制器，其与所述接触器和所述电流传感器通信并且配置成：

至少部分基于在所述负接触器的至少一次断开和/或闭合期间流过所述负接触器的所述感测的电流来计算负接触器加权值；

至少部分基于在所述正接触器的至少一次断开和/或闭合期间流过所述正接触器的所述感测的电流来计算正接触器加权值；

利用所述负接触器加权值和所述正接触器加权值中的至少一个确定所述负接触器和所述正接触器的断开和/或闭合的顺序；以及

基于所述确定的顺序并且响应于接收断开命令或闭合命令而操作所述接触器。