CN107444128A - 一种电动汽车整车高压电缆连接状态的监测互锁处理系统及监测和互锁处理方法 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车整车高压电缆连接状态的监测互锁处理系统及监测和互锁处理方法，所述整车高压电缆连接的有动力电池系统、充电系统、驱动系统、辅助系统以及PDU高压盒，动力电池系统中的PACK电池通过一组动力电池高压互锁连接器连接动力电池系统高压电缆的连接状态监测点；驱动系统也通过一组驱动系统高压互锁连接器连接驱动系统高压电缆的连接状态监测点；充电系统也通过一组充电系统高压互锁连接器连接充电系统高压电缆的连接状态监测点；辅助系统也通过一组辅助系统高压互锁连接器连接辅助系统高压电缆的连接状态监测点；一控制单元通过连接所述的动力电池系统高压电缆的连接状态监测点实时检测所述各监测点的电压信号状态。

Description

一种电动汽车整车高压电缆连接状态的监测互锁处理系统及 监测和互锁处理方法

技术领域

本发明涉及的是一种电动汽车整车高压电缆连接状态的监测互锁处理系统及监测和互锁处理方法，属于电动汽车整车高压电缆安全连接及监测技术领域。

背景技术

高压安全是电动汽车设计的重要环节，电动汽车各系统各高压部件的动力电缆连接状态需要实时监测，在动力电缆与高压用电设备即将脱离时应提前报警，确保行车安全。目前，电动汽车设计尚缺少完整的高压连接状态的检测方法和相应处理机制，驾驶缺少高压监测的电动汽车有很大安全隐患；

目前，多数电动汽车都是通过实时检测各高压部件的电压值来判断高压连接故障和各部件的工作状态，而各部件发出的高压连接故障报警皆是在系统或高压设备已上强电以后，无法做到提前预警，并且无法避免带载断开，给电动汽车驾驶带来很大安全隐患。另外，现有技术方案并不能准确判断发生高压连接故障的位置，给车辆维修和故障判断带来不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构组成合理，使用方便可靠，通过选用高压互锁连接器，配合设计合理的监测回路，实时监测电动汽车整车各系统高压电缆的连接状态，确保电动汽车整车高压电缆连接安全，提高电动汽车整车安全性能的电动汽车整车高压电缆连接状态的监测互锁处理系统及监测和互锁处理方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种电动汽车整车高压电缆连接状态的监测互锁处理系统，所述的整车高压电缆连接的有动力电池系统、充电系统、驱动系统、辅助系统以及作为整车高压配电单元的PDU高压盒，所述动力电池系统中的PACK电池通过一组动力电池高压互锁连接器连接动力电池系统高压电缆的连接状态监测点；

所述的驱动系统包括作为电动汽车的功率转换单元的电机控制器MCU和作为驱动系统执行机构的驱动电机Motor，所述的驱动系统也通过一组驱动系统高压互锁连接器连接驱动系统高压电缆的连接状态监测点；

所述的充电系统包括作为电动汽车与地面快速充电设备对接口的车辆快充插座、作为电动汽车车载慢充设备与地面交流充电电源对接口的车辆慢充插座以及作为电动汽车慢充车载充电设备的车载充电机OBC，所述的充电系统也通过一组充电系统高压互锁连接器连接充电系统高压电缆的连接状态监测点；

所述的辅助系统包括将动力蓄电池高压电转换为整车低压电的DC/DC变换器、包含电动空气压缩机的AC空调以及电动汽车的空调系统制热来源的PTC加热器，所述的辅助系统也通过一组辅助系统高压互锁连接器连接辅助系统高压电缆的连接状态监测点；

一控制单元通过连接所述的动力电池系统高压电缆的连接状态监测点、驱动系统高压电缆的连接状态监测点、充电系统高压电缆的连接状态监测点以及辅助系统高压电缆的连接状态监测点，实时检测所述各监测点的电压信号状态。

作为优选：所述的PACK电池与PDU高压盒之间的电池正极高压电缆上连接有两个各位于电池端和高压盒端的高压互锁连接器，在所述PACK电池与PDU高压盒之间的电池负极高压电缆上也连接有两个各位于电池端和高压盒端的高压互锁连接器，且位于高压盒端的两个高压互锁连接器串联后连接于动力电池系统高压电缆的连接状态监测点；

所述的电机控制器MCU与驱动电机Motor之间的三相线上各连接有一相互串联在一起的高压互锁连接器，所述电机控制器MCU与PDU高压盒之间的驱动系统正极高压电缆上连接有两个各位于电池端和高压盒端的高压互锁连接器，在所述电机控制器MCU与PDU高压盒之间的电池负极高压电缆上也连接有两个各位于电池端和高压盒端的高压互锁连接器，且位于高压盒端的两个高压互锁连接器串联后连接于驱动系统高压电缆的连接状态监测点；

所述的车载充电机OBC与车辆慢充插座之间的输入电缆上位于车载充电机端上相接有一高压互锁连接器；所述车载充电机OBC的输出电缆上各位于车载充电机端和高压盒端分别连接有一高压互锁连接器，所述车辆快充插座的快充正负极高压电缆上分别位于高压盒端连接有一高压互锁连接器，且这两个高压互锁连接器与输出电缆上位于高压盒端的高压互锁连接器依次串接后连接充电系统高压电缆的连接状态监测点；

所述的DC/DC变换器正负极电缆上分别位于变换器端和高压盒端各连接有一高压互锁连接器；所述AC空调正负极电缆上分别位于空调端和高压盒端也各连接有一高压互锁连接器；所述PTC加热器正负极电缆上分别位于加热器端和高压盒端也各连接有一高压互锁连接器；且所述DC/DC变换器正负极电缆上位于高压盒端的高压互锁连接器、AC空调正负极电缆上位于高压盒端的高压互锁连接器以及PTC加热器正负极电缆上位于高压盒端的高压互锁连接器相互串接后连接辅助系统高压电缆的连接状态监测点。

作为优选：所述的高压互锁连接器均采用一根连接电缆分别连接各自的连接状态监测点，且所述四个连接状态监测点与所述控制单元相连，所述的高压互锁连接器还有一根接地线通过内部电路与连接电缆连通。

一种利用所述监测互锁系统进行电动汽车整车高压电缆连接状态的监测方法，所述的监测方法是：控制单元实时检测与之相连的各监测点低压信号状态，若某系统的监测点检测到低端信号，则说明该系统电缆连接正常；若某系统的监测点未检测到低端信号，则该系统电缆连接异常；所述的电缆各端独立检测，监测流程独行执行，实时上报连接状态。

一种利用所述监测互锁系统进行电动汽车整车高压电缆连接连接状态的互锁处理方法，所述的互锁处理方法是：

车辆处于充电模式时，当动力电池系统高压电缆的连接状态监测点和充电系统高压电缆的连接状态监测点有一个或多个未检测到低端信号时，说明动力电池系统、充电系统存在电缆连接异常，此时应终止充电流程上报充电模式高压互锁故障；充电模式中对于驱动系统、辅助系统只作故障检测上报警示；

车辆不处于充电模式时，需进一步判断车辆是否已上高压处于Ready状态；若已处于Ready状态，且动力电池系统高压电缆的连接状态监测点和驱动系统高压电缆的连接状态监测点均检测到低端信号时，说明动力电池系统、驱动系统存在电缆连接正常，允许继续驾驶模式；若已处于Ready状态，但动力电池系统高压电缆的连接状态监测点和驱动系统高压电缆的连接状态监测点有一个或多个未检测到低端信号时，说明动力电池系统、驱动系统存在电缆连接异常，继续行车有安全风险，此时控制单元执行降扭指令，当扭矩小于一定值后整车进入下电流程；

车辆不处于充电模式且非Ready状态下，控制单元检测动力电池系统高压电缆的连接状态监测点、驱动系统高压电缆的连接状态监测点、充电系统高压电缆的连接状态监测点、辅助系统高压电缆的连接状态监测点的低压信号，当四个监测点均检测到低端信号，说明高压互锁连接正常，否则异常。

本发明相对于现有技术方案主要有以下优点：

（1）电缆脱离提前预警，连接状态分为完全接触、即将脱离和完全脱离三级监测，动力电池直流母线电缆脱离前提前报警，以备控制单元作相应处理，避免高压系统和设备带载断电，规避安全风险；

（2）准确判断电缆连接故障点，各连接端口独立检测，当某个或多个端口出来连接故障时，能够准备判断故障位置，方便故障查找与处理；

（3）通过故障处理机制确保电动汽车整车各系统电缆连接安全可靠。

本发明具有结构组成合理，使用方便可靠，通过选用高压互锁连接器，配合设计合理的监测回路，实时监测电动汽车整车各系统高压电缆的连接状态，确保电动汽车整车高压电缆连接安全，提高电动汽车整车安全性能等特点。

附图说明

图1是本发明所述电动汽车整车高压电缆连接状态监测回路示意图。

图2是本发明所述高压互锁连接器的状态监测原理图。

图3是本发明所述电动汽车电池系统电缆连接状态监测流程框图。

图4是本发明所述电动汽车驱动系统电缆连接状态监测流程框图。

图5是本发明所述电动汽车充电系统电缆连接状态监测流程框图。

图6是本发明所述电动汽车辅助系统电缆连接状态监测流程框图。

图7是本发明所述电动汽车整车高压互锁处理机制流程框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种电动汽车整车高压电缆连接状态的监测互锁处理系统，所述的整车高压电缆连接的有动力电池系统1、充电系统2、驱动系统3、辅助系统4以及作为整车高压配电单元的PDU高压盒5，所述动力电池系统1中的PACK电池6通过一组动力电池高压互锁连接器连接动力电池系统高压电缆的连接状态监测点7；

所述的驱动系统3包括作为电动汽车的功率转换单元的（MCU）电机控制器8和作为驱动系统执行机构的(Motor)驱动电机9，所述的驱动系统3也通过一组驱动系统高压互锁连接器连接驱动系统高压电缆的连接状态监测点10；

所述的充电系统2包括作为电动汽车与地面快速充电设备对接口的车辆快充插座11、作为电动汽车车载慢充设备与地面交流充电电源对接口的车辆慢充插座12以及作为电动汽车慢充车载充电设备的(OBC)车载充电机13，所述的充电系统2也通过一组充电系统高压互锁连接器连接充电系统高压电缆的连接状态监测点14；

所述的辅助系统4包括将动力蓄电池高压电转换为整车低压电的DC/DC变换器15、包含电动空气压缩机的AC空调16以及电动汽车空调系统制热来源的PTC加热器17，所述的辅助系统4也通过一组辅助系统高压互锁连接器连接辅助系统高压电缆的连接状态监测点18；

一控制单元19通过连接所述的动力电池系统高压电缆的连接状态监测点7、驱动系统高压电缆的连接状态监测点10、充电系统高压电缆的连接状态监测点14以及辅助系统高压电缆的连接状态监测点18，实时检测所述各监测点的电压信号状态。

图中所示，所述的PACK电池6与PDU高压盒5之间的电池正极高压电缆20上连接有两个各位于电池端和高压盒端的高压互锁连接器21、22，在所述PACK电池6与PDU高压盒5之间的电池负极高压电缆23上也连接有两个各位于电池端和高压盒端的高压互锁连接器24、25，且位于高压盒端的两个高压互锁连接器22、25串联后连接于动力电池系统高压电缆的连接状态监测点7；

所述的电机控制器8与驱动电机9之间的三相线U、V、W上各连接有一相互串联在一起的高压互锁连接器26，所述电机控制器8与PDU高压盒5之间的驱动系统正极高压电缆27上连接有两个各位于电机控制端和高压盒端的高压互锁连接器28、29，在所述电机控制器8与PDU高压盒5之间的驱动系统负极高压电缆30上也连接有两个各位于电机控制端和高压盒端的高压互锁连接器31、32，且位于高压盒端的两个高压互锁连接器29、32串联后连接于驱动系统高压电缆的连接状态监测点10；

所述的车载充电机13与车辆慢充插座12之间的输入电缆33上位于车载充电机端上相接有一高压互锁连接器34；所述车载充电机13的输出电缆35上各位于车载充电机端和高压盒端分别连接有一高压互锁连接器36、37，所述车辆快充插座11的快充正负极高压电缆38上分别位于高压盒端连接有一高压互锁连接器39、40，且这两个高压互锁连接器39、40与输出电缆35上位于高压盒端的高压互锁连接器37依次串接后连接充电系统高压电缆的连接状态监测点14；

所述的DC/DC变换器15正负极电缆41上分别位于变换器端和高压盒端各连接有一高压互锁连接器42、43；所述AC空调正负极电缆44上分别位于空调端和高压盒端也各连接有一高压互锁连接器45、46；所述PTC加热器正负极电缆47上分别位于加热器端和高压盒端也各连接有一高压互锁连接器48、49；且所述DC/DC变换器15正负极电缆41上位于高压盒端的高压互锁连接器43、AC空调16正负极电缆44上位于高压盒端的高压互锁连接器46以及PTC加热器17正负极电缆47上位于高压盒端的高压互锁连接器49相互串接后连接辅助系统高压电缆的连接状态监测点18。

图2所示，所述的高压互锁连接器均均为结构相同的、带高压互锁的连接器，采用一根连接电缆50分别连接各自的连接状态监测点，且所述四个连接状态监测点与所述控制单元19相连，所述的高压互锁连接器还有一根接地线51通过内部电路与连接电缆50连通。所述的控制单元为现有使用的、能监测动力电缆的连接状态，即完全连接、部分接触（即将脱离）、完全脱离三种状态。

所述的高压互锁，也指危险电压互锁回路，通过使用电气小信号，来检查整个高压产品、导线、连接器的电气完整性（连续性），识别回路异常断开时，及时断开高压电。

图3-6所示，一种利用所述监测互锁系统进行电动汽车整车高压电缆连接状态的监测方法，所述的监测方法是：控制单元实时检测与之相连的各监测点低压信号状态，若某系统的监测点检测到低端信号，则说明该系统电缆连接正常；若某系统的监测点未检测到低端信号，则该系统电缆连接异常；所述的电缆各端独立检测，监测流程独行执行，实时上报连接状态。

图7所示，一种利用所述监测互锁系统进行电动汽车整车高压电缆连接连接状态的互锁处理方法，所述的互锁处理方法是：

车辆处于充电模式时，当动力电池系统高压电缆的连接状态监测点7和充电系统高压电缆的连接状态监测点14有一个或多个未检测到低端信号时，说明动力电池系统、充电系统存在电缆连接异常，此时应终止充电流程上报充电模式高压互锁故障；充电模式中对于驱动系统、辅助系统只作故障检测上报警示；

车辆不处于充电模式时，需进一步判断车辆是否已上高压处于Ready状态；若已处于Ready状态，且动力电池系统高压电缆的连接状态监测点7和驱动系统高压电缆的连接状态监测点10均检测到低端信号时，说明动力电池系统、驱动系统存在电缆连接正常，允许继续驾驶模式；若已处于Ready状态，但动力电池系统高压电缆的连接状态监测点7和驱动系统高压电缆的连接状态监测点10有一个或多个未检测到低端信号时，说明动力电池系统、驱动系统存在电缆连接异常，继续行车有安全风险，此时控制单元执行降扭指令，当扭矩小于一定值后整车进入下电流程；

车辆不处于充电模式且非Ready状态下，控制单元检测动力电池系统高压电缆的连接状态监测点7、驱动系统高压电缆的连接状态监测点10、充电系统高压电缆的连接状态监测点14、辅助系统高压电缆的连接状态监测点18的低压信号，当四个监测点均检测到低端信号，说明高压互锁连接正常，否则异常。

Claims (5)

1.一种电动汽车整车高压电缆连接状态的监测互锁处理系统，所述的整车高压电缆连接的有动力电池系统、充电系统、驱动系统、辅助系统以及作为整车高压配电单元的PDU高压盒，其特征在于所述动力电池系统中的PACK电池通过一组动力电池高压互锁连接器连接动力电池系统高压电缆的连接状态监测点；

所述的驱动系统包括作为电动汽车的功率转换单元的电机控制器MCU和作为驱动系统执行机构的驱动电机Motor，所述的驱动系统也通过一组驱动系统高压互锁连接器连接驱动系统高压电缆的连接状态监测点；

所述的充电系统包括作为电动汽车与地面快速充电设备对接口的车辆快充插座、作为电动汽车车载慢充设备与地面交流充电电源对接口的车辆慢充插座以及作为电动汽车慢充车载充电设备的车载充电机OBC，所述的充电系统也通过一组充电系统高压互锁连接器连接充电系统高压电缆的连接状态监测点；

所述的辅助系统包括将动力蓄电池高压电转换为整车低压电的DC/DC变换器、包含电动空气压缩机的AC空调以及电动汽车的空调系统制热来源的PTC加热器，所述的辅助系统也通过一组辅助系统高压互锁连接器连接辅助系统高压电缆的连接状态监测点；

一控制单元通过连接所述的动力电池系统高压电缆的连接状态监测点、驱动系统高压电缆的连接状态监测点、充电系统高压电缆的连接状态监测点以及辅助系统高压电缆的连接状态监测点，实时检测所述各监测点的电压信号状态。

2.根据权利要求1所述的电动汽车整车高压电缆连接状态的监测互锁处理系统，其特征在于所述的PACK电池与PDU高压盒之间的电池正极高压电缆上连接有两个各位于电池端和高压盒端的高压互锁连接器，在所述PACK电池与PDU高压盒之间的电池负极高压电缆上也连接有两个各位于电池端和高压盒端的高压互锁连接器，且位于高压盒端的两个高压互锁连接器串联后连接于动力电池系统高压电缆的连接状态监测点；

所述的电机控制器MCU与驱动电机Motor之间的三相线上各连接有一相互串联在一起的高压互锁连接器，所述电机控制器MCU与PDU高压盒之间的驱动系统正极高压电缆上连接有两个各位于电池端和高压盒端的高压互锁连接器，在所述电机控制器MCU与PDU高压盒之间的电池负极高压电缆上也连接有两个各位于电池端和高压盒端的高压互锁连接器，且位于高压盒端的两个高压互锁连接器串联后连接于驱动系统高压电缆的连接状态监测点；

所述的车载充电机OBC与车辆慢充插座之间的输入电缆上位于车载充电机端上相接有一高压互锁连接器；所述车载充电机OBC的输出电缆上各位于车载充电机端和高压盒端分别连接有一高压互锁连接器，所述车辆快充插座的快充正负极高压电缆上分别位于高压盒端连接有一高压互锁连接器，且这两个高压互锁连接器与输出电缆上位于高压盒端的高压互锁连接器依次串接后连接充电系统高压电缆的连接状态监测点；

所述的DC/DC变换器正负极电缆上分别位于变换器端和高压盒端各连接有一高压互锁连接器；所述AC空调正负极电缆上分别位于空调端和高压盒端也各连接有一高压互锁连接器；所述PTC加热器正负极电缆上分别位于加热器端和高压盒端也各连接有一高压互锁连接器；且所述DC/DC变换器正负极电缆上位于高压盒端的高压互锁连接器、AC空调正负极电缆上位于高压盒端的高压互锁连接器以及PTC加热器正负极电缆上位于高压盒端的高压互锁连接器相互串接后连接辅助系统高压电缆的连接状态监测点。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车整车高压电缆连接状态的监测互锁处理系统，其特征在于所述的高压互锁连接器均采用一根连接电缆分别连接各自的连接状态监测点，且所述四个连接状态监测点与所述控制单元相连，所述的高压互锁连接器还有一根接地线通过内部电路与连接电缆连通。

4.一种利用权利要求1或2或3所述监测互锁系统进行电动汽车整车高压电缆连接状态的监测方法，其特征在于所述的监测方法是：控制单元实时检测与之相连的各监测点低压信号状态，若某系统的监测点检测到低端信号，则说明该系统电缆连接正常；若某系统的监测点未检测到低端信号，则该系统电缆连接异常；所述的电缆各端独立检测，监测流程独行执行，实时上报连接状态。

5.一种利用权利要求1或2或3所述监测互锁系统进行电动汽车整车高压电缆连接连接状态的互锁处理方法，其特征在于所述的互锁处理方法是：

车辆处于充电模式时，当动力电池系统高压电缆的连接状态监测点和充电系统高压电缆的连接状态监测点有一个或多个未检测到低端信号时，说明动力电池系统、充电系统存在电缆连接异常，此时应终止充电流程上报充电模式高压互锁故障；充电模式中对于驱动系统、辅助系统只作故障检测上报警示；

车辆不处于充电模式时，需进一步判断车辆是否已上高压处于Ready状态；若已处于Ready状态，且动力电池系统高压电缆的连接状态监测点和驱动系统高压电缆的连接状态监测点均检测到低端信号时，说明动力电池系统、驱动系统存在电缆连接正常，允许继续驾驶模式；若已处于Ready状态，但动力电池系统高压电缆的连接状态监测点和驱动系统高压电缆的连接状态监测点有一个或多个未检测到低端信号时，说明动力电池系统、驱动系统存在电缆连接异常，继续行车有安全风险，此时控制单元执行降扭指令，当扭矩小于一定值后整车进入下电流程；

车辆不处于充电模式且非Ready状态下，控制单元检测动力电池系统高压电缆的连接状态监测点、驱动系统高压电缆的连接状态监测点、充电系统高压电缆的连接状态监测点、辅助系统高压电缆的连接状态监测点的低压信号，当四个监测点均检测到低端信号，说明高压互锁连接正常，否则异常。