CN109572435B - 一种车辆高压互锁系统及控制方法 - Google Patents

一种车辆高压互锁系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆高压互锁系统及控制方法。解决现有技术中高压互锁串联回路区分不合理，高压互锁异常后的执行策略不合理，存在安全隐患的问题。系统包括电池端和整车端，电池端包括电池动力电互锁回路和电池高压电互锁回路，电池动力电互锁回路和电池高压电互锁回路分别与电池管理单元串联，整车端包括整车动力电互锁回路和整车高压电互锁回路，整车动力电互锁回路和整车高压电互锁回路分别与车辆控制单元串联。本发明将电池端和整车端高压互锁回路都进行动力电和高压电区分，根据车辆状态以及故障级别，分级执行控制策略，确保车辆在高压电互锁回路异常时能安全有序限制功率或下电，高压互锁异常执行策略更加合理，避免了安全隐患。

Description

一种车辆高压互锁系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种汽车技术领域，尤其是涉及一种车辆高压互锁系统及控制方法。
背景技术
高压回路电连接可靠对电动汽车安全行驶至关重要，高压连接异常造成整车烧蚀甚至起火的情况不在少数。如何保证高压连接可靠变得十分重要。目前，大部分高压连接器都有高压互锁检测端子，通过低压回路检测端子是否导通来判断高压连接是否正常。从而在高压互锁异常时，及时发现并通过控制策略来保证整车安全。
现有技术是通过BMS检测电池包端互锁回路，包括MSD、主回路连接器、充电回路连接器及PTC加热连接器等。通过整车VCU检测整车端其他电气件互锁回路，包括DC-DC连接器、PTC连接器、OBC连接器、CCM（压缩机）连接器等。检测到高压互锁异常后立即下电，故障清除后才能继续上电。
然而现有技术存在以下缺点：
1.高压互锁串联回路区分不合理，没有将动力电和高压电区分开，不利于判断实际故障具体是动力电或者高压电连接异常，不利于策略执行；
2.对高压互锁异常后的执行策略不合理。现有技术检测到高压互锁异常后直接下电，存在安全隐患。如果车辆在高速行驶突然减速抛锚很容易造成追尾，引发人员伤亡。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中高压互锁串联回路区分不合理，不利于判断实际故障具体是动力电回路或者高压电回路连接异常，不利于策略执行的问题，提供了一种车辆高压互锁系统。
本发明还解决了现有技术中对高压互锁异常后的执行策略不合理，存在安全隐患的问题，提供了一种车辆高压互锁控制方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种车辆高压互锁系统，包括电池端和整车端，电池端包括电池动力电互锁回路和电池高压电互锁回路，电池动力电互锁回路和电池高压电互锁回路分别与电池管理单元串联，整车端包括整车动力电互锁回路和整车高压电互锁回路，整车动力电互锁回路和整车高压电互锁回路分别与车辆控制单元串联。本发明中电池管理单元即车辆的BMS，车辆控制单元即车辆的VCU。本发明将高压互锁回路分成电池端和整车端，分别通过电池管理单元和车辆控制单元分别控制不同的高压互锁回路，并且将电池端和整车端高压互锁回路都进行动力电和高压电区分，更有利判断实际故障未动力电或高压电连接异常，以及有利于后续控制策略的执行。
作为一种优选方案，所述电池动力电互锁回路包括高压连接器和MSD，高压连接器、MSD和电池管理单元串联成回路。本方案中MSD为电池手动维护开关。
作为一种优选方案，所述电池高压电互锁回路包括电池PTC连接器和充电连接器，电池PTC连接器、充电连接器和电池管理单元串联成回路。
作为一种优选方案，所述整车动力电互锁回路包括空调压缩机连接器和高压连接器，空调压缩机连接器、高压连接器和车辆控制单元串联成回路。
作为一种优选方案，所述整车高压电互锁回路包括空调PTC连接器、DC-DC连接器和OBC连接器，空调PTC连接器、DC-DC连接器、OBC连接器和车辆控制单元串联成回路。
一种车辆高压互锁控制方法，包括以下步骤：
S1.制定各互锁回路在行车、上电和充电过程中异常状态的控制策略，控制策略包括故障级别；
S2.电池端和整车端分别实时检测其动力电互锁回路、高压电互锁回路的状态；
S3.在检测到互锁回路异常状态，触发对应的控制策略，电池端和整车端分别对其异常的互锁回路根据车辆状态和故障级别执行对应控制策略。
本发明中分开电池端和整车端两个部分，分别根据检测到的互锁异常状态独立进行判断并执行控制策略。根据车辆状态以及故障级别，分级执行控制策略，确保车辆在高压电互锁回路异常时能安全有序限制功率或下电。在车辆行驶状态且动力电互锁回路异常时，整车限功率至跛行模式状态，保证车辆能行驶到维修厂，同时也防止了车辆高速行驶时突然下电，导致减速抛锚，造成追尾引发人员伤亡的情况。在车辆上电或充电状态下，动力电或高压电互锁回路异常时，进行下电或限制功率、不允许充电。本发明对高压互锁异常执行的策略更加合理，避免了造成安全隐患。
作为一种优选方案，步骤S3中根据车辆状态和故障级别执行对应控制策略包括：
S31.判断车辆状态为行车、上电或充电状态，并判断发生异常的互锁回路为动力电互锁回路或高压电互锁回路；
S32.更加车辆状态和互锁回路类型选取对应控制策略；
S33.判断控制策略是否为多个，当多个控制策略时，比较多个控制策略的故障级别，选取级别较重的控制策略执行。电池端和整车端都是采用本方案独立进行判断和执行。本方案根据车辆不同的状态（状态包括行车、上电和充电状态），以及发生异常的互锁回路类型（类型包括动力电互锁回路和高压电互锁回路）来选择不同控制策略，确保车辆在高压电互锁回路异常时能安全有序限制功率或下电，避免了因出现异常直接下电，造成减速抛锚，追尾引发人员伤亡的问题。
作为一种优选方案，控制策略包括：
高压互锁保护策略1：当行车过程中，电池管理单元检测到电池动力电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁一级故障，执行限功率至跛行模式及不允许充电策略；
高压互锁保护策略2：当上电过程中，电池管理单元检测到电池动力电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁一级故障，执行不上电策略；
高压互锁保护策略3：当行车过程中，电池管理单元检测到电池高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁二级故障，执行限制功率至50%、关闭电池PTC及不允许充电策略；电池PTC连接器与电池管理单元连接，电池管理检测电池PTC连接器，而这里执行的策略是关闭电池PTC，空调PTC连接器下同。
高压互锁保护策略4：当上电过程中，电池管理单元检测到电池高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁二级故障，执行关闭电池PTC及不允许充电策略；
高压互锁保护策略5：当充电过程中，电池管理单元检测到电池高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁二级故障，执行关闭电池PTC及不允许充电策略；
高压互锁保护策略6：当行车过程中，车辆控制单元检测到整车动力电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁一级故障，执行限功率至跛行模式及不回充策略；
高压互锁保护策略7：当上电过程中，车辆控制单元检测到整车动力电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁一级故障，执行不上电策略；
高压互锁保护策略8：当行车过程中，车辆控制单元检测到整车高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁二级故障，执行限制功率至50%、关闭空调PTC及不允许充电策略；这里是关闭空调PTC。
高压互锁保护策略9：当上电过程中，车辆控制单元检测到整车高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁二级故障，执行限制功率至50%、关闭空调PTC及不允许充电策略；
高压互锁保护策略10：当充电过程中，车辆控制单元检测到整车高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁二级故障，执行关闭空调PTC、DC-DC、OBC及不允许充电策略；
其中一级故障级别重于二级故障。
因此，本发明的优点是：合理区分高压电和动力电互锁回路，便于判断实际故障为动力电或高压电，有利于策略执行。对高压电和动力电互锁回路异常选择不同控制策略执行，确保车辆在高压电互锁回路异常时能安全有序限制功率或下电，避免了因出现异常直接下电，存在安全隐患的问题。
附图说明
图1是本发明高压电互锁系统的一种结构框示图。
1-电池动力电互锁回路 11-高压连接器 12-MSD 2-电池高压电互锁回路 21-电池PTC连接器 22-充电连接器 3-整车动力电互锁回路 31-空调压缩连接器 32-高压连接器 4-整车高压电互锁回路 41-空调PTC连接器 42-DC-DC连接器 43-OBC连接器 5-电池管理单元 6-车辆控制单元。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本实施例一种车辆高压互锁系统，如图1所示，包括电池端和整车端，电池端包括电池动力电互锁回路1和电池高压电互锁回路2，电池动力电互锁回路和电池高压电互锁回路分别与电池管理单元5串联。整车端包括整车动力电互锁回路3和整车高压电互锁回路4，整车动力电互锁回路和整车高压电互锁回路分别与车辆控制单元6串联。将高压互锁回路分成电池端和整车端，分别通过电池管理单元和车辆控制单元分别控制不同的高压互锁回路，并且将电池端和整车端高压互锁回路都进行动力电和高压电区分，更有利判断实际故障未动力电或高压电连接异常，以及有利于后续控制策略的执行。
具体的，电池动力电互锁回路包括高压连接器11和MSD12，高压连接器、MSD和电池管理单元串联成回路。电池高压电互锁回路包括电池PTC连接器21和充电连接器22，电池PTC连接器、充电连接器和电池管理单元串联成回路。整车动力电互锁回路包括空调压缩机连接器31和高压连接器32，空调压缩机连接器、高压连接器和车辆控制单元串联成回路。整车高压电互锁回路包括空调PTC连接器41、DC-DC连接器42和OBC连接器43，空调PTC连接器、DC-DC连接器、OBC连接器和车辆控制单元串联成回路。
一种车辆高压互锁控制方法，包括以下步骤：
S1.制定各互锁回路在行车、上电和充电过程中异常状态的控制策略，控制策略包括故障级别；
S2.电池端和整车端分别实时检测其动力电互锁回路、高压电互锁回路的状态；
S3.在检测到互锁回路异常状态，触发对应的控制策略，电池端和整车端分别对其异常的互锁回路根据车辆状态和故障级别执行对应控制策略。具体过程包括：
S31.判断车辆状态为行车、上电或充电状态，并判断发生异常的互锁回路为动力电互锁回路或高压电互锁回路；
S32.更加车辆状态和互锁回路类型选取对应控制策略；
S33.判断控制策略是否为多个，当多个控制策略时，比较多个控制策略的故障级别，选取级别较重的控制策略执行。
上述步骤中的控制策略包括：
高压互锁保护策略1：当行车过程中，电池管理单元检测到电池动力电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁一级故障，执行限功率至跛行模式及不允许充电策略；
高压互锁保护策略2：当上电过程中，电池管理单元检测到电池动力电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁一级故障，执行不上电策略；
高压互锁保护策略3：当行车过程中，电池管理单元检测到电池高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁二级故障，执行限制功率至50%、关闭电池PTC及不允许充电策略；
高压互锁保护策略4：当上电过程中，电池管理单元检测到电池高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁二级故障，执行关闭电池PTC及不允许充电策略；
高压互锁保护策略5：当充电过程中，电池管理单元检测到电池高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁二级故障，执行关闭电池PTC及不允许充电策略；
高压互锁保护策略6：当行车过程中，车辆控制单元检测到整车动力电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁一级故障，执行限功率至跛行模式及不回充策略；
高压互锁保护策略7：当上电过程中，车辆控制单元检测到整车动力电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁一级故障，执行不上电策略；
高压互锁保护策略8：当行车过程中，车辆控制单元检测到整车高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁二级故障，执行限制功率至50%、关闭空调PTC及不允许充电；
高压互锁保护策略9：当上电过程中，车辆控制单元检测到整车高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁二级故障，执行限制功率至50%、关闭空调PTC及不允许充电策略；
高压互锁保护策略10：当充电过程中，车辆控制单元检测到整车高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁二级故障，执行关闭空调PTC、DC-DC、OBC及不允许充电策略；
其中一级故障级别重于二级故障。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了电池动力电互锁回路、高压连接器、MSD、电池高压电互锁回路等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (3)

1.一种车辆高压互锁系统，其特征在于：包括电池端和整车端，电池端包括电池动力电互锁回路和电池高压电互锁回路，电池动力电互锁回路和电池高压电互锁回路分别与电池管理单元串联，整车端包括整车动力电互锁回路和整车高压电互锁回路，整车动力电互锁回路和整车高压电互锁回路分别与车辆控制单元串联；
所述电池动力电互锁回路包括高压连接器和MSD，高压连接器、MSD和电池管理单元串联成回路；
所述整车动力电互锁回路包括空调压缩机连接器和高压连接器，空调压缩机连接器、高压连接器和车辆控制单元串联成回路；
所述电池高压电互锁回路包括电池PTC连接器和充电连接器，电池PTC连接器、充电连接器和电池管理单元串联成回路；
所述整车高压电互锁回路包括空调PTC连接器、DC-DC连接器和OBC连接器，空调PTC连接器、DC-DC连接器、OBC连接器和车辆控制单元串联成回路。
2.一种车辆高压互锁控制方法，采用权利要求1中的系统，其特征是包括以下步骤：
S1.制定各互锁回路在行车、上电和充电过程中异常状态的控制策略，控制策略包括故障级别；
S2.电池端和整车端分别实时检测其动力电互锁回路、高压电互锁回路的状态；
S3.在检测到互锁回路异常状态，触发对应的控制策略，电池端和整车端分别对其异常的互锁回路根据车辆状态和故障级别执行对应控制策略；
控制策略包括：
高压互锁保护策略1：当行车过程中，电池管理单元检测到电池动力电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁一级故障，执行限功率至跛行模式及不允许充电策略；
高压互锁保护策略2：当上电过程中，电池管理单元检测到电池动力电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁一级故障，执行不上电策略；
高压互锁保护策略3：当行车过程中，电池管理单元检测到电池高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁二级故障，执行限制功率至50%、关闭电池PTC及不允许充电策略；
高压互锁保护策略4：当上电过程中，电池管理单元检测到电池高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁二级故障，执行关闭电池PTC及不允许充电策略；
高压互锁保护策略5：当充电过程中，电池管理单元检测到电池高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，电池管理单元上报车辆控制单元为高压互锁二级故障，执行关闭电池PTC及不允许充电策略；
高压互锁保护策略6：当行车过程中，车辆控制单元检测到整车动力电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁一级故障，执行限功率至跛行模式及不回充策略；
高压互锁保护策略7：当上电过程中，车辆控制单元检测到整车动力电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁一级故障，执行不上电策略；
高压互锁保护策略8：当行车过程中，车辆控制单元检测到整车高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁二级故障，执行限制功率至50%、关闭空调PTC及不允许充电策略；
高压互锁保护策略9：当上电过程中，车辆控制单元检测到整车高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁二级故障，执行限制功率至50%、关闭空调PTC及不允许充电策略；
高压互锁保护策略10：当充电过程中，车辆控制单元检测到整车高压电互锁回路连接异常并持续超过500ms，车辆控制单元报为高压互锁二级故障，执行关闭空调PTC、DC-DC、OBC及不允许充电策略；
其中一级故障级别重于二级故障。
3.根据权利要求2所述的一种车辆高压互锁控制方法，其特征是步骤S3中根据车辆状态和故障级别执行对应控制策略包括：
S31.判断车辆状态为行车、上电或充电状态，并判断发生异常的互锁回路为动力电互锁回路或高压电互锁回路；
S32.根据车辆状态和互锁回路类型选取对应控制策略；
S33.判断控制策略是否为多个，当多个控制策略时，比较多个控制策略的故障级别，选取级别较重的控制策略执行。
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