CN109866620B - 用于电动车辆的电源控制设备 - Google Patents

Abstract

一种用于电动车辆的电源控制设备，包括：主电路，其包括平滑电容器，平滑电容器将电源连接至由电源驱动的电负载，以平滑电负载的输入电压中的波动；主接触器，其置于主电路的电源和电负载之间；和预充电电路，其与主接触器并联连接，并且包括预充电接触器和电阻元件。当通过预充电电路的预充电完成之前发生超时时，如果重试预充电而没有任何缺点，则电源控制设备允许预充电的重试。

Description

用于电动车辆的电源控制设备

技术领域

本发明涉及一种用于电动车辆的电源控制设备，并且尤其是，涉及对预充电电路的控制，该预充电电路被构造成抑制集成到电源电路中的平滑电容器的冲击电流。

背景技术

在例如配备有电动机作为驱动动力源的电动汽车或配备有电动机和驱动或发电引擎作为驱动动力源的混合车辆等等(下文称之为电动车辆)中安装电池组，该电池组包括大量连接在一起作为电动机的电源的单元电池。在电池组和电动机之间设置有电源电路，并且电源电路的逆变器将电池组的直流电力转换为三相交流电力以将该交流电力供应至电动机。

电源电路的阴极侧安装有第一主接触器，并且电源电路的阳极侧安装有第二主接触器。平滑电容器连接在每个主接触器和诸如逆变器的设备之间，该设备在高电压下运作。平滑电容器与该设备并联连接。平滑电容器平滑设备的电压中的波动(波纹)。

当电动车辆启动时，第一和第二主接触器被接通以将电池组电连接至逆变器。然而，此时，平滑电容器基本上不含电荷，并且因此，来自作为高压电源的电池组的大电流流至主接触器，其中可能发生诸如熔断的故障。为了防止这种故障，电源电路设置有预充电电路。该预充电电路被构造成包括串联连接的预充电接触器和电阻元件。预充电电路与第一或第二主接触器并联连接。

当电动车辆启动时，首先，预充电接触器和不与该预充电接触器并联连接的第一和第二主接触器中的一个被接通。来自电池组的电流在被预充电电路的电阻元件限制的同时被提供至平滑电容器用于充电。这防止主接触器可能的熔断等等。一旦平滑电容器的预充电完成，与预充电接触器并联连接的主接触器被接通并且预充电接触器被断开。因此完成预充电。

带有这种预充电电路的电动车辆包括对完成预充电的时刻的判定。例如，专利文献(日本专利特开No.2006-238509)中的技术包括在预充电期间计算流过电源电路的预充电电流的变化率，并且如果变化率超过基准变化率，则判定预充电完成。

如果电源电路正常工作，则将完成预充电。然而，某些异常性可能阻止预充电的完成。例如，上述专利文献中的技术包括如果在满足预充电电流的变化率的条件之前已经经过预定时间(下文称之为超时)则断开预充电接触器以中断电源电路。

如果电源电路中出现短路故障，则预充电的重试造成预充电期间所提供的电流连续并且过多地流经预充电电路的电阻元件，从而导致异常发热。这进而导致，例如，固定电阻元件的树脂构件的侵蚀(下文描述为电阻元件的周边构件的侵蚀)。在相关技术中，如果一次超时发生则禁止重新启动车辆的操作(预充电的重试)。

然而，如果电路等等实际上无异常但是由于任何瞬态缺陷而检测到超时，则尽管重试使得车辆能够正常启动，但是无用的重试禁止也可能会禁用车辆的驾驶。

发明内容

鉴于上述情形，本发明的目的是提供一种用于电动车辆的电源控制设备，当在预充电完成之前超时发生时，该电源控制设备通过如果重试预充电没有任何缺点而允许平滑电容器的预充电的重试，能够在瞬态缺陷引起超时的情况下，预防性地避免可能的车辆行驶的禁用。

为了实现此目的，根据本发明一方面的用于电动车辆的电源控制设备的特征在于，其包括：主电路，其包括平滑电容器，平滑电容器将电源连接至由电源驱动的电负载，以平滑电负载的输入电压中的波动；主接触器，其置于主电路的电源和电负载之间；预充电电路，其与主接触器并联连接，并且包括预充电接触器和电阻元件；预充电控制装置，其用于将主接触器和预充电接触器连接在一起，以对平滑电容器预充电；电压检测装置，其用于检测预充电期间的平滑电容器的电压作为电容器电压，该电压随着充电的进行而逐渐地升高；电流检测装置，其用于检测预充电期间的电流作为预充电电流，该电流流经主电路并且随着平滑电容器的充电的进行而逐渐地减小；预充电完成判定装置，其用于在预充电期间根据电容器电压判定预充电的完成；和重试许可装置，当在预充电完成判定装置判定预充电完成之前发生超时时，该装置用于在预充电电流进入许可区域的情况下授予预充电控制装置重试预充电的许可，该许可区域基于包括0A的预定电流范围和预充电期间的预定时段被预先限定。

在如上述构造的用于电动车辆的电源控制设备中，当主电路正常时，与连接预充电接触器同时地，预充电电流升高，并且随后随着平滑电容器的充电的进行而逐渐地降低。相反，如果在主电路中发生某一故障，根据故障的内容，预充电电流沿着不同的轨迹变化。

如果当在判定预充电完成之前发生超时预充电电流没有进入许可区域，在主电路中可能发生超过容许电流的大小的短路故障。此时，不允许预充电的重试。相反，如果预充电电流进入许可区域，则即使当电阻元件发热时也假设情况对应于开路故障或不足以造成周边构件侵蚀的轻微短路故障。因此允许预充电的重试。

在另一方面，许可区域优选地被设置为跨越整个预充电时段并且具有对应于容许电流的上限的区域，容许电流基于预充电电路的电阻元件的额定电容或从周边部件的容许温度确定的容许发热量。在此方面，当重试预充电时，预充电电流下降至电阻元件的容许电流或更小，从而减小电阻元件产生的热量以防止电阻元件的周边构件的侵蚀。

在另一方面，许可区域优选地被设置为跨越整个预充电时段并且具有与预充电正常完成时所获得的预充电电流对应的上限的区域。在此方面，预充电电流下降至由即使已发生超时也正常完成预充电而导致的数值的情况被假设为对应于开路故障。因此预充电的重试不会造成电阻元件发热。

在另一方面，许可区域优选地被设置为相对于正常完成预充电时预充电电流所遵从的轨迹的低电流侧区域。在此方面，预充电电流进入相对于主电路正常时预充电电流所遵从的轨迹的低电流侧许可区域的情况被假设为对应于开路故障。因此预充电的重试不会造成电阻元件发热。

在另一方面，许可区域优选地被设置为包括电流检测装置中能够以0A为中心发生的检测误差的区域。在此方面，如果预充电电流进入许可区域，则不考虑来自电流传感器的输出中的检测误差，实际的预充电电流是0A。预期在预充电期间流动的预充电电流未在预充电期间流动的情况被假设为对应于开路故障。因此预充电的重试不会造成电阻元件发热。

在另一方面，当重试许可装置允许重试时，预充电控制装置优选地自动或手动地执行预充电的重试。在此方面，如果造成超时的是瞬态缺陷，则可以通过预充电的重试启动车辆。

另一方面，当重试许可装置不允许重试时，预充电控制装置优选地禁止预充电的重试。在此方面，如果可能已出现超过容许电流并且包括完全短路的短路故障，可以防止预充电的重试造成预充电电流再次流动，从而导致电阻元件发热的情况。

如上所述，当在完成预充电之前发生超时，根据本发明的方面的用于电动车辆的电源控制设备通过如果重试预充电没有任何缺点而允许平滑电容器的预充电的重试，能够在瞬态缺陷引起超时的情况下，预防性地避免可能的车辆行驶的禁用。

附图说明

图1是图示根据实施例的用于电动汽车的电源控制设备的大体构造的示意图；

图2是图示当车辆启动时预充电的执行状况的时间图；

图3是图示根据第一实施例的基于预充电电流的变化判定是否允许重试的时间图；

图4是图示由ECU执行的预充电完成判定处理的流程图；

图5是根据第一实施例和第二实施例的由ECU执行的判定是否允许预充电的重试的处理的流程图；

图6是图示根据第二实施例的基于预充电电流的变化判定是否允许重试的时间图；

图7是图示根据第三实施例的基于预充电电流的变化判定是否允许重试的时间图；

图8是根据第三实施例和第四实施例的由ECU执行的判定是否允许预充电的重试的处理的流程图；和

图9是图示根据第四实施例的基于预充电电流的变化判定是否允许重试的时间图。

具体实施方式

下面将描述在用于电动汽车的电源控制设备中实施了本发明的实施例。

图1是图示根据实施例的用于电动汽车的电源控制设备的大体构造的示意图。电动汽车1(下文简称为车辆)配备有电动发电机2(电负载)作为驱动动力源。电动发电机2是包括U相线圈、V相线圈和W相线圈的三相交流电动机，并且用作电动机和发电机。电动发电机2的输出轴2a被联接至差速齿轮3，该差速齿轮3经由左右驱动轴4联接至车辆1的车轮5。

作为电动发电机2的电源，车辆1配备有包括大量串联连接的单元电池的电池组6，并且在电池组6和电动发电机2之间设置电源电路7。电源电路7将电池组6电连接至电动发电机2以及将电池组6从电动发电机2断开电连接，并且将直流电转换为三相交流电，并且反之亦然。

电源电路7包括主电路8和预充电电路9。主电路8的电源线10的一端连接至电池组6的阴极。主电路8的阳极11的一端连接至电池组6的阳极。包括在主电路8中的逆变器12包括U相位电路14u、V相位电路14v和W相位电路14w，其每个包括一对串联连接的开关元件13。虽然附图中未图示，二极管与各个开关元件13反并联连接。

逆变器12的相位电路14u、14v、14w在上述电源线10和阳极11之间并联连接在一起。连接点分别位于相位电路14u、14v、14w中相应的一个的开关元件13之间，并且连接至电动发电机2的各个相。每个相位电路14u、14v、14w的开关元件13各自连接至驱动电路15，驱动电路15驱动逆变器12。

第一主接触器17安装在主电路8的电源线10上。第二主接触器18安装在阳极11上。主接触器17、18分别具有可动触点17a、18a、固定触点17b、18b和线圈17c、18c。响应于线圈17c、18c的激磁和退磁，可动触点17a、18a分别与固定触点17b、18b电连续或不连续。

平滑电容器19连接在逆变器12和与逆变器12并联的第一和第二主接触器17、18之间。平滑电容器19具有平缓逆变器12的输入电压中的波动(波纹)的功能。

当第一和第二主接触器17、18两者电连续时，电池组6和逆变器12一起电连接。作为电动机的电动发电机2的致动因此使得逆变器12将电池组6的直流电转换为供应至电动发电机2的三相交流电。电动发电机2的驱动力被传输至车轮5以驱动车辆1。此外，当车辆1减速或下坡行驶时，通过车轮5侧的反驱动致动电动发电机2作为发电机产生三相交流电。逆变器12接着将产生的三相交流电转换为供应至电池组6的直流电。

预充电电路9被构造成包括串联连接的预充电接触器20和电阻元件21，并且与第一主接触器17并联连接。与主接触器17、18类似，预充电接触器20具有可动触点20a、固定触点20b和线圈20c。响应于线圈20c的激磁和退磁，可动触点20a与固定触点20b电连续或不连续。

电压传感器22(电压检测装置)布置在平滑电容器19处。电流传感器23(电流检测装置)安装在主电路8的阳极11上。在平滑电容器19的预充电期间，平滑电容器19的终端之间的电压由电压传感器22检测作为电容器电压Vcon。流经主电路8的电流由电流传感器23检测作为预充电电流Ipre。

执行车辆1的集成控制的ECU25的输出侧连接至例如，主接触器17、18和预充电接触器20的线圈17c、18c、20c、逆变器12的驱动电路15和设置在车辆1的驾驶座处的警报装置28。ECU25的输入侧连接至例如，电压传感器22、电流传感器23、检测加速器踏板的操作量的加速器传感器26和车辆1的点火开关27。

ECU25包括用于接触器控制的ECU25a和用于驱动控制的ECU25b。ECU25a、25b中的每一个包括输入/输出装置、存储装置(ROM、RAM、非易失性RAM等)、中央处理单元(CPU)等等。用于接触器控制的ECU25a执行接触器17、18、20的连接和断开连接的控制。用于驱动控制的ECU25b，例如控制用于操作电动发电机2的逆变器12。上述ECU25a和25b的存储装置，例如非易失性RAM，储存用于允许CPU执行上述控制的命令。

根据本实施例的用于电动汽车1的电源控制设备如上述构造。现在将描述启动车辆1中执行的处理。

例如，当点火开关27被接通以驱动车辆1时或当位于充电站等的充电连接器被连接至图中未图示的车辆1的充电端口以给电池组6充电时，执行用于启动车辆1的主接触器17、18上的接通操作。

下面将描述在启动车辆1期间用于接触器控制的由ECU25a执行的处理。图2是图示在启动车辆1期间预充电的执行状况的时间图。

例如，当点火开关27被接通时，在预处理中检测接触器17、18、20的可能熔断。熔断检测的详情众所周知，因此，省略对熔断检测的详细描述。熔断是否发生基于当接触器17、18、20依次接通时电池组6的电压V(下文简称为电池电压)与逆变器12侧的电压之间的比较来判定。当未检测到熔断并且所有的接触器17、18、20被判定是正常的时，预充电接触器20被接通(图2中的a点)。在判定熔断的时候，第二主接触器18已经被接通。来自电池组6的电流在被预充电电路9的电阻元件21限制的同时被提供至平滑电容器19，因此防止随后接通的主接触器17、18的熔断。当执行预充电时，ECU25a用作根据本发明的预充电控制装置。

如果电源电路7正常，电容器电压Vcon逐渐地增大以接近电池电压V。在电池电压V和电容器电压Vcon之间的差值ΔV小于或等于预定的电压判定值ΔV0(ΔV≤ΔV0)的条件下(该条件在下文被称为关于电容器电压Vcon的条件)，判定预充电完成，并且第一主接触器被接通(图2中的b点)。预充电接触器20随后被断开以完成对用于高电压设备的平滑电容器19的预充电(图2中的点c)。

如果电源电路7中发生异常，上述关于电容器电压Vcon的条件未被满足。如果经过如下所述的超时时间Tout造成超时，则判定要禁用预充电。预充电接触器20于是被断开以中断电源电路7。表示预充电禁用的故障代码被储存，并且表示车辆1的驾驶禁用的信息被显示在警报装置28上。

在相关技术中，如果如上所述在预充电完成之前发生超时，车辆1的重启操作(预充电的重试)被禁止。然而，超时的原因可以是如相关技术的说明书中描述的瞬态缺陷。因此，即使车辆1能够通过重试预充电而启动，重试也被不适当地禁止以在街道上不利地禁用车辆1的驾驶。

鉴于这些缺点，本发明人研究了超时的原因，换句话说，可能发生在电源电路7中的故障内容。如果超过容许电流的大小的短路故障(短路)发生在电源电路7中，则要避免预充电的重试，因为重试造成电阻元件21产生热量而侵蚀电阻元件21的周边构件。

相反，如果开路故障(断开，接触器卡住打开)发生在电源电路7中，预充电的重试不会造成诸如电阻元件21的周边构件的侵蚀的严重问题。此外，在一些情况下，即使电阻元件21产生热量，较小的短路也可能不会造成周边构件的侵蚀。因此，在这些情况下，预充电被重试而没有任何缺点。然而，如图2中的虚线所示，在开路故障和完全短路故障两种情况下，电容器电压Vcon都不会升高。这排除了根据电容器电压Vcon对故障是开路故障还是完全短路故障的判定。

本发明人因此聚焦在预充电电流Ipre的变化上。如果电源电路7正常，预充电电流Ipre随着预充电接触器20的接通同时升高，并且随后随着平滑电容器19的充电的进行逐渐地减小至接近0A(安培)。相反，如果在电源电路7中发生某一故障，根据故障的内容，预充电电流Ipre沿着不同的轨迹变化。因此，本发明人已发现电源电路7中的故障内容以及是否因此能够重试预充电可以根据预充电电流Ipre的变化来判定。

下面将连同用于基于不同想法判定是否能够重试预充电的技术，同时关注如上所述的预充电电流Ipre的变化的轨迹，来描述第一至第四实施例。

[第一实施例]

简单地说，根据本实施例的技术基于如下思想：如果较小的短路不会导致电阻元件21的周边构件的侵蚀，则重试预充电没有任何缺点，并且因此可以容忍。

图3是图示基于预充电电流Ipre的变化判定是否启用重试的时间图。电阻元件21的周边构件是否侵蚀可以从电阻元件21的额定电容或从由周边元件的容许温度判定的容许发热量判定的特定容许电流来被判定。在相对于由电阻元件21的容许电流限定的低电流侧设置考虑微小余量的许可判定值I0，并且在预充电期间如果预充电电流Ipre减小至许可判定值I0或更小，则允许重试预充电。

因此，当根据电流和时段限定了允许预充电的区域(下文称之为许可区域E)时，许可区域E可以表示为跨越整个预充电时段(预定的时段)并且具有0A的下限和等于许可判定值I0的上限(预定的电流范围)的区域。在预充电电流Ipre进入许可区域E的条件下允许重试预充电。

根据故障内容，下面将描述基于许可区域E判定是否允许预充电重试。

首先，根据故障内容，预充电电流Ipre沿着在下文说明的轨迹变化。如上所述，如果电源电路7正常，如图3中的实线所示，预充电电流Ipre随着预充电接触器20的接通同时升高，并且随后逐渐地减小至接近0A。在当预充电接触器20被接通的片刻，平滑电容器19未开始充电，因此，在升高的片刻，预充电电流Ipre达到V/R等效值(V：电池电压、R：电阻元件21的电阻)。

与此相反，在完全短路故障的情况下，预充电电流Ipre在预充电接触器20接通的同时升高，并且在9维持在V/R等效值。

在开路故障的情况下，尽管预充电接触器20接通，预充电电流Ipre不升高，并且即使在预充电期间也维持在0A。

在轻微短路故障的情况下，预充电电流Ipre沿着在正常电源电路7的轨迹和完全短路故障的轨迹之间的轨迹变化。即，与正常充电的情况一样，该情况下的预充电电流Ipre在升高之后逐渐下降，但是不下降至0A。预充电电流Ipre在越高的电流侧达到平衡状态，短路故障越严重(更接近于完全短路)。因此，在轻微短路故障的情况下，在一些情况下，在相对于许可判定值I0的高电流侧，并且在其它情况下，在相对于许可判定值I0的低电流侧，预充电电流Ipre达到平衡状态。

上述预充电电流Ipre的轨迹和故障内容之间的关系也应用于下文描述的第二至第四实施例。

根据如上所述的许可区域E和沿着轨迹变化的预充电电流Ipre，ECU25a执行判定是否启用预充电的重试的处理。如果在上述预充电完成之前发生超时则执行此控制。因此，首先，将描述根据关于电容器电压Vcon的条件由ECU25a执行的预充电完成判定处理。当执行预充电完成判定处理时，ECU25a作用为根据本发明的预充电完成判定装置。

图4是图示ECU25a执行的预充电完成判定处理的流程图。当如上所述接通预充电接触器20以便在接触器17、18、20上执行熔断检测之后对平滑电容器19预充电时，ECU25a以预定的控制间隔执行下列程序。

首先，在步骤S1中，ECU25a判定电池电压V和电容器电压Vcon之间的差值ΔV是否小于或等于预定的电压判定值ΔV0，并且当在步骤S1中的判定是否(否定的)时，转移至步骤S2。在步骤S2中，ECU25a判定从开始预充电起经过的时间t是否达到预设超时时间Tout，并且当在步骤S2中的判定是否时，返回步骤S1以重复步骤S1和S2中的处理。

当在步骤S1中的判定是是(肯定的)时，ECU25a假设预充电完成以在步骤S3中执行启动车辆1的处理，然后结束程序。由于预充电已经完成，因此在步骤S3执行切换第一主接触器17和预充电接触器20的后续处理。

当基于超时在步骤S2中的判定是是时，ECU25a假设预充电被禁用以在步骤S4中判定是否允许预充电的重试。在步骤S4中的判定处理是基于与该程序并行执行并且在下面将详细描述的判定是否启用预充电的重试的处理。当在步骤S4中的判定是是时，在步骤S5中重试预充电。当在步骤S4中的判定是否时，在步骤S6中，ECU25a储存表示预充电被禁用的故障代码，在警报装置28上显示表示车辆1的驾驶禁用的消息，然后结束该程序。

在下文描述的第二至第四实施例中以相同的方式执行上述预充电完成判定处理。

如图所示5，与图4中的程序并行地，ECU25a执行判定是否启动预充电的重试的处理。当执行判定是否启动预充电的重试的处理时，ECU25a作为根据本发明的重试许可装置。

首先，在步骤S11中ECU25a判定是否正执行预充电。当步骤S11中的判定是否时，在步骤S12中，ECU25a重置存储器然后结束该程序。这是因为，如果没有预充电正被执行，则不需要用以判定是否启动重试的信息。当在步骤S11中的判定是是时，ECU25a转移至步骤S13以判定在图4中的步骤S3中，是否正响应预充电的完成而执行车辆1的启动处理。

当在步骤S14中的判定是否时，在步骤S15中ECU25a判定预充电电流Ipre是否小于或等于许可判定值I0。当在步骤S15中的判定是否时，ECU25a返回至步骤S11以重复步骤S11和S13至S15中的处理。

当由于预充电完成在步骤S13中的判定是是时，ECU25a转移至步骤S12。不再需要判定是否启动重试，并且因此，从存储器中删除诸如经过的时间t的信息。

当在步骤S15中的判定是是时，ECU25a授予重试预充电的许可，即在步骤S16中ECU25a允许预充电的重试。当在步骤S14中的判定是是时，ECU25a不授予重试预充电的许可，即在步骤S17中ECU25a禁止预充电的重试。根据许可和禁止判定，执行图4中的步骤S4中的上述判定过程。

如果在步骤S14中的判定是是时，假设预充电电流Ipre在预充电时段期间未进入许可区域E。如图3所示，在此情况下预充电电流Ipre可能遵从的轨迹对应于完全短路故障和轻微短路故障中的一个，其中在完全短路故障中预充电电流Ipre维持在V/R的等效值，在轻微短路故障中预充电电流Ipre在相对于许可判定值I0的高电流侧达到平衡。在任何一个情况下，预充电电流Ipre不会减小至许可判定值I0或更小。预充电的重试因此导致预充电电流Ipre再次遵从类似的轨迹，因此，超过容许电流(稍大于许可判定值I0)的预充电电流Ipre流经电阻元件21，从而使电阻元件21的周边构件可能被侵蚀。在此情况下，在步骤S17中禁止预充电的重试，因此，在图4中的步骤S5中未重试预充电。

如果在步骤S15中的判定是是时，假设预充电电流Ipre在预充电时段期间已进入许可区域E。如图3所示，在此情况下预充电电流Ipre可能遵从的轨迹对应于电源电路7的正常状态、轻微短路故障和开路故障中的一个，其中在正常状态中预充电电流Ipre逐渐地接近0A，在轻微短路故障中预充电电流Ipre在相对于许可判定值I0的低电流侧达到平衡，在开路故障中预充电电流Ipre维持在0A。在所有情况下，预充电电流Ipre减小至许可判定值I0或更小。

即使预充电重试，也导致预充电电流Ipre再次遵从类似的轨迹以减小至许可判定值I0或以下，其小于电阻元件21的容许电流。电阻元件21的周边构件被侵蚀的可能性因此接近零。因此，在此情况下，在步骤S16中允许预充电的重试，从而在图4的步骤S5中重试预充电。

如上所述，在车辆1被启动时的平滑电容器19的预充电期间，如果在满足了关于电容器电压Vcon的条件之前发生超时，则在经过预充电时段之前预充电电流Ipre减小至许可判定值I0或更小(进入许可区域E)的条件下，根据本实施例的用于电动汽车1的电源控制设备允许预充电重试。

由于许可判定值I0被设置稍小于用于电阻元件21的容许电流，即使预充电重试，也不会使得电阻元件21的周边构件被侵蚀。如果超时的原因是瞬态缺陷，则可以通过重试预充电启动车辆1。这防止由不合适的预充电重试导致的对电阻元件21的周边构件的侵蚀。如果超时是起因于瞬态缺陷，能够因此预防性地避免车辆1的驾驶的可能禁用。

[第二实施例]

简单地说，根据本实施例的技术是基于这样的想法：即使在预充电完成之前发生超时，预充电电流Ipre也减小至判定为表示预充电完成的值的情况被假设为对应开路故障。

图6是图示基于预充电电流Ipre的变化判定是否启动重试的图表。当平滑电容器19的预充电正常完成以满足关于电容器电压Vcon的条件(ΔV≤ΔV0)时所获取的预充电电流Ipre可以通过电容器电压Vcon/电阻元件21的电阻R确定。在本实施例中，在此情况下的预充电电流Ipre被设置为许可判定值I0，并且如果在预充电期间预充电电流Ipre减小至许可判定值I0或更小，则允许预充电的重试。

因此，当基于电流和时段限定用于预充电的许可区域E时，许可区域E可以表达为跨越整个预充电时段(预定的时段)并且具有0A的下限和等于许可判定值I0的上限(预定的电流范围)的区域。在预充电电流Ipre进入许可区域E的条件下允许预充电的重试。

当对平滑电容器19预充电时，ECU25a执行图4中所示的预充电完成判定处理，并且与此并行地，执行判定是否启动用预充电的重试的处理。判定是否启用重试的处理的内容与参考图5在第一实施例中描述的判定是否启用重试的处理的内容相同，除了在步骤S15中的许可判定值I0的设定。因此在以下说明中将聚焦于与第一实施例的差异上。

如果未在预充电期间执行启动车辆1的处理(步骤S11、S13)，则ECU25a在步骤S14中执行关于经过的时间t的判定并且在步骤S15中执行关于预充电电流Ipre的判定。如图3所示，当步骤S14中的判定是是时，预充电电流Ipre可能遵从的轨迹对应于完全短路故障和轻微短路故障中的一个，其中在轻微短路故障中，预充电电流Ipre在相对于许可判定值I0的高电流侧达到平衡。两种情况对应于超时。因此假设任何故障已经发生在电源电路7中，并且在步骤S17中ECU25a禁止预充电的重试。

如图3所示，当步骤S15中的判定是是时，预充电电流Ipre可能遵从的轨迹对应于电源电路7的正常状态、轻微短路故障和开路故障中的一个，其中在正常状态中预充电电流Ipre逐渐地接近0A，在轻微短路故障中预充电电流Ipre在相对于许可判定值I0的低电流侧达到平衡，在开路故障中预充电电流Ipre维持在0A。然而，尽管在电源电路7的正常状态中和在小于或等于许可判定值I0的大小的轻微短路故障的情况下要判定预充电完成，但已经发生超时。因此可以排除这些情形。可以因此假设已在电源电路7中发生开路故障。开路故障不可能导致电阻元件21产生热量，因此，在步骤S16中允许预充电的重试。

如上所述，如果与第一实施例中的情况一样在预充电完成之前发生超时，则在预充电电流Ipre减小至许可判定值I0或更小(进入许可区域E)的条件下，根据本实施例的电动汽车1的电源控制设备允许预充电的重试。

许可判定值I0设置为由满足关于电容器电压Vcon的条件而导致的预充电电流Ipre。尽管已经发生超时，预充电电流Ipre也减小至许可判定值I0或更小的情况被假设为对应于开路故障。预充电的重试不会使得电阻元件21产生热量。如果超时的起因是瞬态缺陷，则可以通过预充电的重试启动车辆1。这防止电阻元件21的周边构件的侵蚀，并且因此允许预防性地避免车辆1的驾驶的可能禁用。

相较于本实施例，第一实施例包括朝向高电流侧延伸的许可区域E。因此不仅在开路故障而且在轻微短路故障(Ipre≤I0)的情况下也允许预充电的重试。在避免驾驶的禁用方面，第一实施例因此是理想的。相反，第一实施例不会导致周边构件的侵蚀，但是包括电阻元件21的发热。在保护电阻元件21方面，第二实施例因此是理想的。因此，根据关注的事物可以选择两个实施例中的一个的方法。

[第三实施例]

简单地说，根据本实施例的技术是基于这样的想法：预充电电流Ipre进入相对于在正常状态下预充电电流Ipre遵从的轨迹的低电流侧区域的情况被假设为对应于开路故障。

图7是图示基于预充电电流Ipre的变化判定是否启用重试的图表。如图7中的实线所示，如果平滑电容器19的预充电正常完成，则与预充电接触器20的接通同时地，预充电电流Ipre升高，并且随后逐渐地减小以接近0A。在此情况下，许可区域E设置在相对于预充电电流Ipre的轨迹的低电流侧。在本实施例中，许可区域E被设定为具有0A下限和等于许可判定值I0的上限(预定的电流范围)，并且跨越从预充电开始直至经过容许时间T0的时段(预定的时段)。

图7示出了在正常状态下预充电电流Ipre遵从的单个轨迹。然而，正常状态下的轨迹可能由于例如电源电路7中的个体差异而变化。在预充电电流Ipre减小得最快的正常状态下，许可区域E因此相对于正常状态下的轨迹设置在稍低电流侧。

如果在经过容许时间T0之前预充电电流Ipre减小至许可判定值I0或更小，换句话说，如果预充电电流Ipre进入许可区域E，则允许预充电的重试。

当对平滑电容器19预充电时，ECU25a执行图4中所示的预充电完成判定处理，并且与此并行地，执行如图8所示的判定是否启用预充电的重试的处理。

首先，在步骤S21中ECU25a判定是否正在执行预充电。当步骤S21中的判定是否时，在步骤S22中，ECU25a重置存储器然后结束程序。

当在步骤S21中的判定是是时，ECU25a转移至步骤S23以判定预充电电流Ipre是否超过许可判定值I0。当步骤S21中的判定是否时，ECU25a返回至步骤S21。当步骤S23中的判定是是时，在步骤S24中ECU25a判定是否正在执行启动车辆1的处理。当步骤S24中的判定是是时，ECU25a转移至步骤S22。当步骤S24中的判定是否时，在步骤S25中ECU25a将计数N增加至(N+1)，并且在步骤S26中判定从预充电开始起经过的时间t是否到达了容许时间T0。

当步骤S26中的判定是否时，ECU25a返回至步骤S21。当步骤S26中的判定是是时，在步骤S27中ECU25a判定计数N是否表示小于判定次数N0的值。当步骤S27中的判定是是时(N<N0)，在步骤S28中ECU25a允许预充电的重试。当步骤S27中的判定是否时(N≥N0)，在步骤S29中ECU25a禁止预充电的重试。

如上所述，如果在预充电完成之前发生超时，在预充电电流Ipre进入许可区域E的条件下根据本实施例的电动汽车1的电源控制设备允许预充电的重试，其中许可区域E设置在相对于在电源电路7的正常状态下预充电电流Ipre遵从的轨迹的低电流侧。

除开路故障以外，预充电电流Ipre在电源电路7的正常状态下减小得最快。在此情况下，除开路故障之外没有情形包括这样的情况：预充电电流Ipre进入相对预充电电流Ipre遵从的轨迹的低电流侧许可区域E，并且预充电的重试不会导致电阻元件21发热。如果超时的起因是瞬态缺陷，则可以通过预充电的重试启动车辆1。这防止电阻元件21的周边构件的侵蚀，并且因此允许预防性地避免车辆1的驾驶的可能禁用。

[第四实施例]

简单地说，根据本实施例的技术是基于这样的想法：未能检测到预充电期间流动的预充电电流Ipre的情况被假设为对应于开路故障。

图9是图示基于预充电电流Ipre的变化判定是否启用重试的时间图。来自电流传感器23的输出含有检测误差，并且检测误差可能发生在实际的0A的正侧或负侧中。因此，为了允许包括相对于0A的最大的可能检测误差，许可区域E被设置成具有等于朝向正侧稍稍偏离该检测误差的许可判定值I0的上限和等于朝向负侧稍稍偏离该检测误差的许可判定值-I0的下限(预定的电流范围)，并且对应于从预充电开始时起直到经过预定的容许时间T0的时段(预定的时段)。如果在经过容许时间T0之前预充电电流Ipre进入许可区域E，则允许预充电的重试。

当对平滑电容器19预充电时，ECU25a执行图4中所示的预充电完成判定处理，并且与此并行地，执行判定是否启用预充电的重试的处理。判定是否启用重试的处理的内容与参考图8在第三实施例中描述的判定是否启用重试的处理的内容相同，除了步骤S23中的许可判定值I0的设定和步骤S26中的容许时间T0的设定。因此在以下说明中将聚焦于与第三实施例的差异上。

在预充电期间，在步骤S23中ECU25a判定预充电电流Ipre是否超过许可判定值I0，并且依据该判定结果，在步骤S25中执行计数处理。当基于经过容许时间T0步骤S26中的判定是是时，在步骤S27中ECU25a判定计数N是否表示小于判定次数N0的数值。

当在步骤S27中的判定是是时，ECU25a授予重试预充电的许可，即在步骤S28中ECU25a允许预充电的重试。当在步骤S27中的判定是否时，ECU25a不授予重试预充电的许可，即在步骤S29中ECU25a禁止预充电的重试。

如上所述，如果在预充电完成之前发生超时，在预充电电流Ipre进入许可区域E的条件下，根据本实施例的用于电动汽车1的电源控制设备允许预充电的重试，其中许可区域E设置为包括相对于0A的电流传感器23中的检测误差。

如果预充电电流Ipre进入许可区域E，则实际的预充电电流Ipre被假定为0A，而不考虑包括在电流传感器23的输出中的检测误差。除了开路故障之外没有情形包括这样的情况：在预充电期间预期流动的预充电电流Ipre未在预充电期间流动，并且在此情况下，预充电的重试不会导致电阻元件21发热。如果超时的起因是瞬态缺陷，则可以通过重试预充电来启动车辆1。这防止电阻元件21的周边构件的侵蚀，并且因此允许预防性地避免车辆1的驾驶的可能禁用。

虽然已描述实施例，但是本发明的方面并不局限于实施例。例如，上述实施例被实施在用于电动汽车1的电源控制设备中。然而，本发明并不局限于此，而是可以应用于包括用于对电源电路的平滑电容器预充电的预充电电路的任何车辆。例如，本发明可适用于配备有电动机和引擎作为驱动动力源的混合车辆。

此外，在上述实施例中，当预充电的重试被允许时，自动地重试预充电(图4中的步骤S5)。然而，可以手动地重试预充电。

附图标记列表

1 电动汽车(电动车辆)

2 电动发电机(电负载)

6 电池组(电源)

8 主电路

9 预充电电路

18 第二主接触器

19 平滑电容器

20 预充电接触器

21 电阻元件

22 电压传感器(电压检测装置)

23 电流传感器(电流检测装置)

25 ECU(预充电控制装置、预充电完成判定装置、重试许可装置)

Claims (7)

1.一种用于电动车辆的电源控制设备，其特征在于，所述电源控制设备包含：

电源；

主电路，所述主电路将所述电源连接至要由所述电源驱动的电负载并且包括平滑电容器，所述平滑电容器与所述电负载并联，以平滑所述电负载的输入电压中的波动；

第一主接触器和第二主接触器，所述第一主接触器和所述第二主接触器置于所述电源和所述电负载之间，所述第一主接触器连接至所述电源的阳极，所述第二主接触器连接至所述电源的阴极；

预充电电路，所述预充电电路与所述第一主接触器并联连接，并且包括预充电接触器和电阻元件；

预充电控制装置，所述预充电控制装置用于在所述第一主接触器断开的同时，在预充电阶段期间接通所述第二主接触器和所述预充电接触器，以对所述平滑电容器预充电；

电压检测装置，所述电压检测装置用于检测所述预充电阶段期间的所述平滑电容器的电压作为电容器电压；

电流检测装置，所述电流检测装置用于检测所述预充电阶段期间的流过所述主电路的电流作为预充电电流；

预充电完成判定装置，所述预充电完成判定装置用于在所述预充电阶段期间，如果所述电容器电压等于或大于预定值，则判定预充电完成；

超时判定装置，所述超时判定装置用于当从所述预充电阶段开始经过的时间达到预定超时时间而未完成预充电时判定发生超时，

所述电源控制设备进一步包括：

重试许可装置，所述重试许可装置用于在发生超时时所述预充电电流在许可区域内的情况下，随后向所述预充电控制装置授予重试预充电的许可，所述许可区域由0A和预定阈值电流之间的预定电流范围和从所述预充电阶段开始直到所述预充电阶段经过预定时段的时段预先限定，所述预定时段等于或短于所述预定超时时间。

2.如权利要求1所述的用于电动车辆的电源控制设备，其特征在于，

所述许可区域被设置为跨越整个所述预充电阶段期间的时段并且具有对应于容许电流的上限的区域，所述容许电流基于所述预充电电路的所述电阻元件的额定电容或对应于从所述电阻元件的周边部件的容许温度确定的容许发热量。

3.如权利要求1所述的用于电动车辆的电源控制设备，其特征在于，

所述许可区域被设置为跨越整个所述预充电阶段期间的时段并且具有与预充电正常完成时所获得的所述预充电电流对应的上限的区域。

4.如权利要求1所述的用于电动车辆的电源控制设备，其特征在于，

所述许可区域被设置为相对于正常完成预充电时所述预充电电流所遵从的轨迹的低电流侧区域。

5.如权利要求1所述的用于电动车辆的电源控制设备，其特征在于，

所述许可区域被设置为包括所述电流检测装置中能够以0A为中心发生的检测误差的区域。

6.如权利要求1所述的用于电动车辆的电源控制设备，其特征在于，

当所述重试许可装置允许所述重试时，所述预充电控制装置自动地执行所述预充电的重试。

7.如权利要求1所述的用于电动车辆的电源控制设备，其特征在于，

当所述重试许可装置不允许所述重试时，所述预充电控制装置禁止所述预充电的重试。

Images