CN107478982A - 高压接触器的寿命估算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出高压接触器的寿命估算方法及装置。方法包括：测量通过电动汽车的高压接触器的电流；根据电流测量结果估算所述高压接触器的剩余寿命。本发明实现了对高压接触器的寿命的估算；进一步地，本发明通过周期性地采集通过高压接触器的电流来估算高压接触器的寿命，在高压接触器剩余寿命低于下限时能够及时发现、预警，进一步提高了对高压接触器寿命估算的准确性和及时性。

Description

高压接触器的寿命估算方法及装置

技术领域

本发明涉及高压接触器技术领域，尤其涉及高压接触器的寿命估算方法及装置。

背景技术

电动汽车的高压主回路中，需要设置主回路开关装置，通常选用的是高压接触器。高压接触器是电动汽车的电池系统中非常重要的电气装置，高压接触器的失效将对电动汽车的运行产生非常严重的影响。目前，高压接触器的当前工作状态诊断是电池管理系统通常具备的功能。

高压接触器的当前工作状态诊断功能可以判断出高压接触器是否能够正常闭合或断开。当高压接触器的当前工作状态异常时，由于高压供电回路供电异常，必然造成车辆无法行驶，不论驾驶者处于何种驾驶需求和驾驶环境，必须要将车辆拖回维修站更换高压接触器，对驾驶者产生非常差的体验。

发明内容

本发明提供高压接触器的寿命估算方法及装置，以实现估算高压接触器的寿命。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高压接触器的寿命估算方法，该方法包括：

测量通过电动汽车的高压接触器的电流；

根据电流测量结果估算所述高压接触器的剩余寿命。

所述测量通过电动汽车的高压接触器的电流为：

周期性地测量通过电动汽车的高压接触器的电流。

所述测量通过电动汽车的高压接触器的电流为：

实时测量通过电动汽车的高压接触器的电流；

所述根据电流测量结果估算高压接触器的剩余寿命包括：

将电流测量结果与预设动作电流阈值比较，若前者大于后者，则判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是，则根据电流测量结果估算高压接触器的剩余寿命。

所述预设动作电流阈值为一个或多个。

一种高压接触器的寿命估算装置，该装置包括：

电流测量模块，用于测量通过电动汽车的高压接触器的电流；

寿命估算模块：用于根据电流采集模块的电流测量结果估算高压接触器的剩余寿命。

所述电流测量模块具体用于，周期性地测量通过电动汽车的高压接触器的电流。

所述电流测量模块具体用于，实时测量通过电动汽车的高压接触器的电流；

所述寿命估算模块包括：比较器模块和估算模块，其中：

比较器模块，用于将电流测量模块的电流测量结果与预设动作电流阈值比较，若前者大于后者，则向估算模块发送报告信号；

估算模块，用于在持续预设时长内接收到比较器模块发来的报告信号时，判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是，则根据电流测量结果估算高压接触器的剩余寿命。

所述比较器模块为一个或多个，

当比较器模块为多个时，每个比较器模块对应一个动作电流阈值，且不同比较器模块对应的动作电流阈值不同，且，

估算模块具体用于，当接收到任一比较器模块发来的报告信号时，判断是否在该比较器模块对应的持续预设时长内持续接收到该比较器模块发来的报告信号，若是，则确定该比较器模块对应的动作电流阈值满足估算条件，判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是动作电流，在当前满足估算条件的动作电流阈值中选择最大的动作电流阈值，根据该最大的动作电流阈值估算高压接触器的剩余寿命。

所述电流测量模块包括：第一电流采集模块和第二电流采集模块，所述寿命估算模块包括：比较器模块和估算模块，其中：

第一电流采集模块，用于周期性地测量通过电动汽车的高压接触器的电流，将测量的电流值发送给估算模块；

第二电流采集模块，用于实时测量通过电动汽车的高压接触器的电流，将测量的电流值传递给比较器模块；

比较器模块，用于将第二电流采集模块发来的电流值与预设动作电流阈值比较，若前者大于后者，则向估算模块发送报告信号；

估算模块，用于在接收到第一电流采集模块发来的电流值，根据该电流值估算高压接触器的剩余寿命；在持续预设时长内接收到比较器模块发来的报告信号时，判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是，则根据报告信号对应的动作电流阈值估算高压接触器的剩余寿命。

所述比较器模块为一个或多个，

当比较器模块为多个时，每个比较器模块对应一个动作电流阈值，且不同比较器模块对应的动作电流阈值不同，且，

当估算模块接收到任一比较器模块发来的报告信号时，判断是否在该比较器模块对应的持续预设时长内持续接收到该比较器模块发来的报告信号，若是，则确定该比较器模块对应的动作电流阈值满足估算条件，判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是动作电流，在当前满足估算条件的动作电流阈值中选择最大的动作电流阈值，根据该最大的动作电流阈值估算高压接触器的剩余寿命。

本发明通过测量通过电动汽车的高压接触器的电流，根据电流测量结果估算高压接触器的剩余寿命，实现了对高压接触器的寿命的估算；

进一步地，本发明通过周期性地采集通过高压接触器的电流来估算高压接触器的寿命，在高压接触器剩余寿命低于下限时能够及时发现、预警，进一步提高了对高压接触器寿命估算的准确性和及时性。

附图说明

图1为某品牌的额定电流500A的高压接触器的寿命曲线；

图2为本申请提供的高压接触器的寿命估算方法流程图；

图3为某品牌的额定电流500A的高压接触器在不同预充比例下，动作电流随时间变化的曲线；

图4为本申请提供的高压接触器的寿命估算装置的结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的高压接触器的寿命估算装置的结构示意图；

图6为本申请另一实施例提供的高压接触器的寿命估算装置的结构示意图；

图7为本申请应用实例提供的高压接触器的寿命估算装置的结构示意图；

图8为本申请另一应用实例提供的高压接触器的寿命估算装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

影响高压接触器寿命的主要因素有动作电压和动作电流，以某品牌的额定电流500A的高压接触器的寿命为例，其寿命曲线如图1所示，其中，纵坐标为预估的生命周期数，横坐标为当前电流值，每条曲线对应一个动作电压。

发明人经过分析发现：以常见的整车400V总电压为例，当动作电流在额定500A的情况下，高压接触器的寿命只有200个周期左右，且动作电流越大，高压接触器的寿命周期越短，当电流达到1560A时，高压接触器的寿命只有一个周期，已经到达了高压接触器的寿命极限。在车辆行驶过程中，由于预充电不当或预充电失败或高压接触器异常断开等原因，都会造成流过高压接触的动作电流过大，这些都会对高压接触器的寿命产生影响。

图2为本申请提供的高压接触器的寿命估算方法流程图，其主要步骤如下：

步骤201：测量通过电动汽车的高压接触器的电流。

步骤202：根据电流测量结果估算高压接触器的剩余寿命。

电动汽车的电池管理模块为高压接触器动作(断开或闭合)的控制者，它能够记录高压接触器当前所处的生命周期数。本步骤202中，根据当前的电流测量结果以及整车电压在高压接触器的厂家提供的寿命曲线上查找到对应的寿命：总生命周期数，然后结合电池管理模块记录的高压接触器当前所处的生命周期数，估算出高压接触器的剩余寿命即剩余生命周期数。

其中，步骤201可以为：周期性地测量通过电动汽车的高压接触器的电流。其中，测量周期可以为10ms。

发明人进一步分析发现：对于电动汽车的电池管理系统中的总电压，由于电池串联数固定，总电压会保持在预知范围内。而电池管理系统的总电流则不同，会随电动汽车的行驶工况和异常情况瞬间变化，周期性地采集电流并不能采集到瞬间产生的大电流，而短时间的大电流脉冲会对高压接触器的寿命产生严重影响。图3为某品牌的额定电流500A的高压接触器在不同预充比例下，动作电流随时间变化的曲线。

如图3所示，80％预充情况下闭合高压接触器，会产生超过600A，持续时长小于1ms的动作电流，在此动作电流下查询图1可知：高压接触器的寿命只有80个周期。

根据以上分析，发明人确定：在预估高压接触器的寿命时，需要考虑这种持续时间短且数值大的动作电流。

从而，步骤201还可为或者进一步包括：实时测量通过电动汽车的高压接触器的电流，且，步骤202为或者进一步包括：将电流测量结果与预设动作电流阈值比较，若前者在持续预设时长内大于后者，则继续判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是，则根据测量结果估算高压接触器的剩余寿命；否则，根据稳态工作电流估算高压接触器的剩余寿命。

由于对高压接触器的寿命影响较大的电流为动作电流，而高压接触器在稳定状态下可以承受较大的工作电流，稳态工作电流对高压接触器的寿命的影响并不大，因此，在通过高压接触器的电流在持续预设时长内大于动作电流阈值时，需要区分是动作电流还是稳态工作电流。具体地，可通过查询高压接触器是否发生了断开操作来确定。

其中，动作电流阈值可为一个，也可为多个，当为多个时，可按照动作电流阈值从大到小的顺序，依次将电流测量结果与各动作电流阈值进行比较，直至测量结果在持续预设时长内大于某一动作电流阈值或者将所有动作电流阈值都比较完毕结束。

在实际应用中，在选取动作电流阈值时，可根据如图3所示的高压接触器的动作电流随时间变化的曲线以及图1所示的高压接触器的寿命曲线，选择一个或多个持续时间短且数值大的、对高压接触器寿命影响明显的动作电流值。

图4为本申请提供的高压接触器的寿命估算装置的结构示意图，其主要包括：电流测量模块41和寿命估算模块42，其中：

电流测量模块41：用于测量通过电动汽车的高压接触器的电流，将电流测量结果输出到寿命估算模块42。

寿命估算模块42：接收电流测量模块41发来的电流测量结果，根据该电流测量结果估算高压接触器的剩余寿命。

在实际应用中，电流测量模块41具体用于，周期性地测量通过电动汽车的高压接触器的电流。

或者，如图5，在实际应用中，电流测量模块41具体用于，实时测量通过电动汽车的高压接触器的电流；且，寿命估算模块42包括：比较器模块421和估算模块422，其中：

比较器模块421，用于将电流测量模块的电流测量结果与预设动作电流阈值比较，若前者大于后者，则向估算模块422发送报告信号。

估算模块422，用于在持续预设时长内接收到比较器模块421发来的报告信号时，判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是，则根据电流测量结果估算高压接触器的剩余寿命；否则，根据稳态工作电流估算高压接触器的剩余寿命。

在实际应用中，比较器模块421为一个或多个。

当比较器模块421为多个时，每个比较器模块421对应一个动作电流阈值，且不同比较器模块421对应的动作电流阈值不同，且，

估算模块422具体用于，保存各比较器模块421对应的动作电流阈值，保存每个动作电流阈值对应的持续预设时长，当接收到任一比较器模块421发来的报告信号时，判断是否在该比较器模块421对应的持续预设时长内持续接收到该比较器模块421发来的报告信号，若是，则确定该比较器模块421对应的动作电流阈值满足估算条件，判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是动作电流，在当前满足估算条件的动作电流阈值中选择最大的动作电流阈值，根据该最大的动作电流阈值估算高压接触器的剩余寿命；否则，根据稳态工作电流估算高压接触器的剩余寿命。

在实际应用中，或者，如图6，电流测量模块41包括：第一电流采集模块411和第二电流采集模块412，寿命估算模块42包括：比较器模块421和估算模块422，其中：

第一电流采集模块411，用于周期性地采集通过电动汽车的高压接触器的电流，将采集的电流值发送给估算模块422。

第二电流采集模块，用于实时采集通过电动汽车的高压接触器的电流，将采集的电流值传递给比较器模块421。

比较器模块421，用于将第二电流采集模块412发来的电流值与预设动作电流阈值比较，若前者大于后者，则向估算模块422发送报告信号。

估算模块422，用于在接收到第一电流采集模块411发来的电流值，根据该电流值估算高压接触器的剩余寿命；用于保存比较器模块421对应的动作电流阈值，在持续预设时长内接收到比较器模块421发来的报告信号时，判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是，则根据比较器模块421对应的动作电流阈值估算高压接触器的剩余寿命；否则，根据稳态工作电流估算高压接触器的剩余寿命。

其中，比较器模块421为一个或多个，

当比较器模块421为多个时，每个比较器模块421对应一个动作电流阈值，且不同比较器模块421对应的动作电流阈值不同，且，

估算模块422保存各比较器模块421对应的动作电流阈值，保存每个动作电流阈值对应的持续预设时长，当估算模块422接收到任一比较器模块421发来的报告信号时，判断是否在该比较器模块421对应的持续预设时长内持续接收到该比较器模块421发来的报告信号，若是，则确定该比较器模块421对应的动作电流阈值满足估算条件，判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是动作电流，在当前满足估算条件的动作电流阈值中选择最大的动作电流阈值，根据该最大的动作电流阈值估算高压接触器的剩余寿命；否则，根据稳态工作电流估算高压接触器的剩余寿命。

图7为本申请应用实例提供的高压接触器的寿命估算装置的结构示意图，其主要包括：分流器71、AD采集模块72、差分转单端电压模块73、比较器模块421和估算模块422，分流器71和AD采集模块72构成了第一电流采集模块411，分流器71和差分转单端电压模块73构成了第二电流采集模块412，其中：

分流器71串接在高压接触器与电源之间，图7中，分流器71串接在电池负极与负极高压接触器之间，在实际应用中，分流器71也可以串接在电池正极与正极高压接触器之间。

AD采集模块72：用于周期性地采集分流器71的差分电压，并将该差分电压转换为电流值，将该电流值输出到估算模块422。

差分转单端电压模块73，用于实时采集分流器71的差分电压，并将差分电压转换为单端电压，将单端电压值输出到比较器模块421。

由于分流器71的电压信号通常为几个到几十mV，因此实际应用中，在差分转单端电压模块73将单端电压值输出到比较器模块421前，需要对单端电压值进行放大处理。

比较器模块421：接收差分转单端电压模块73输入的电压值，将该电压值与预设动作电流阈值对应的电压值比较，若前者大于后者，则向估算模块422发送报告信号。

动作电流阈值对应的电压值可根据分流器71的阻值以及差分转单端电压模块73的电压放大倍数等计算得到。

估算模块222：当接收到AD采集模块72发来的电流值时，根据该电流值以及整车电压在高压接触器的厂家提供的寿命曲线(如图1所示)上查找到对应的寿命：总生命周期数，从电池管理模块获取高压接触器当前所处的生命周期数，估算出高压接触器的剩余寿命即剩余生命周期数；且，

预先保存比较器模块421对应的动作电流阈值，当在持续预设时长内接收到比较器模块421发来的报告信号时，向电池管理模块查询高压接触器是否发生了断开操作，若发生了，确定当前通过高压接触器的电流为动作电流，则根据比较器模块421对应的动作电流阈值以及整车电压在高压接触器的厂家提供的寿命曲线上查找到对应的寿命：总生命周期数，从电池管理模块获取高压接触器当前所处的生命周期数，估算出高压接触器的剩余寿命即剩余生命周期数。

图8为比较器模块421为多个时的示意图，其中，差分转单端电压模块73将单端电压值分别输出到每一个比较器模块421。

可见，估算模块422一方面根据AD采集模块72周期性采集的通过高压接触器的电流值进行周期性地寿命估算；另一方面，根据比较器模块421在通过高压接触器的电流值持续大于动作电流阈值时发来的估算信号进行动态寿命估算，既达到了对高压接触器的定期寿命估算，也捕捉到了对高压接触器寿命影响较大的动作电流并进行动态寿命估算，提高了寿命估算的准确性和及时性，当高压接触器的剩余寿命低于下限时，能够及时预警更换高压接触器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种高压接触器的寿命估算方法，其特征在于，该方法包括：

测量通过电动汽车的高压接触器的电流；

根据电流测量结果估算所述高压接触器的剩余寿命。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量通过电动汽车的高压接触器的电流为：

周期性地测量通过电动汽车的高压接触器的电流。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述测量通过电动汽车的高压接触器的电流为：

实时测量通过电动汽车的高压接触器的电流；

所述根据电流测量结果估算高压接触器的剩余寿命包括：

将电流测量结果与预设动作电流阈值比较，若前者大于后者，则判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是，则根据电流测量结果估算高压接触器的剩余寿命。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设动作电流阈值为一个或多个。

5.一种高压接触器的寿命估算装置，其特征在于，该装置包括：

电流测量模块，用于测量通过电动汽车的高压接触器的电流；

寿命估算模块：用于根据电流采集模块的电流测量结果估算高压接触器的剩余寿命。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电流测量模块具体用于，周期性地测量通过电动汽车的高压接触器的电流。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电流测量模块具体用于，实时测量通过电动汽车的高压接触器的电流；

所述寿命估算模块包括：比较器模块和估算模块，其中：

比较器模块，用于将电流测量模块的电流测量结果与预设动作电流阈值比较，若前者大于后者，则向估算模块发送报告信号；

估算模块，用于在持续预设时长内接收到比较器模块发来的报告信号时，判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是，则根据电流测量结果估算高压接触器的剩余寿命。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述比较器模块为一个或多个，

当比较器模块为多个时，每个比较器模块对应一个动作电流阈值，且不同比较器模块对应的动作电流阈值不同，且，

估算模块具体用于，当接收到任一比较器模块发来的报告信号时，判断是否在该比较器模块对应的持续预设时长内持续接收到该比较器模块发来的报告信号，若是，则确定该比较器模块对应的动作电流阈值满足估算条件，判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是动作电流，在当前满足估算条件的动作电流阈值中选择最大的动作电流阈值，根据该最大的动作电流阈值估算高压接触器的剩余寿命。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电流测量模块包括：第一电流采集模块和第二电流采集模块，所述寿命估算模块包括：比较器模块和估算模块，其中：

第一电流采集模块，用于周期性地测量通过电动汽车的高压接触器的电流，将测量的电流值发送给估算模块；

第二电流采集模块，用于实时测量通过电动汽车的高压接触器的电流，将测量的电流值传递给比较器模块；

比较器模块，用于将第二电流采集模块发来的电流值与预设动作电流阈值比较，若前者大于后者，则向估算模块发送报告信号；

估算模块，用于在接收到第一电流采集模块发来的电流值，根据该电流值估算高压接触器的剩余寿命；在持续预设时长内接收到比较器模块发来的报告信号时，判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是，则根据报告信号对应的动作电流阈值估算高压接触器的剩余寿命。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述比较器模块为一个或多个，

当比较器模块为多个时，每个比较器模块对应一个动作电流阈值，且不同比较器模块对应的动作电流阈值不同，且，

当估算模块接收到任一比较器模块发来的报告信号时，判断是否在该比较器模块对应的持续预设时长内持续接收到该比较器模块发来的报告信号，若是，则确定该比较器模块对应的动作电流阈值满足估算条件，判断当前通过高压接触器的电流是否为动作电流，若是动作电流，在当前满足估算条件的动作电流阈值中选择最大的动作电流阈值，根据该最大的动作电流阈值估算高压接触器的剩余寿命。