CN110505971B - 电气控制系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电气控制系统。第一从IC产生第一消息，该第一消息指示第一电池单体具有过电压状况，该第一消息由通信IC接收。通信IC将耦合在通信IC和辅微控制器之间的故障线路设置为指示已检测到过电压状况的第一逻辑电平。响应于故障线路具有第一逻辑电平，辅微控制器向主微控制器发送指示已检测到过电压状况的消息。响应于接收到消息，主微控制器命令接触器控制系统将第一接触器和第二接触器中的每一个设置为断开操作状态。

Description

电气控制系统
技术领域
本发明涉及一种电气控制系统。
本申请要求2017年11月16日提交的美国专利申请No.15/814,665的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
电气控制系统是用于测量电池单体的电压并根据电池单体的充电和放电状态控制电池单体的电压的设备。通常，在车辆处设置的电气控制系统可以包括至少一个接触器，该至少一个接触器被配置为断开或闭合充电和放电路径。
如果检测到电池单体的诸如过充电状态的故障状态，则可以断开在电气控制系统处设置的接触器以阻断电流流入电池单体。
传统上，使用单个微控制器检测电池单体的故障状态，导致故障状态的不准确检测。
然而，直到现在还没有充分研究通过多个微控制器检测电池单体的故障状态的技术。
发明内容
技术问题
本发明人已经认识到需要一种用于车辆的改进的电气控制系统，其具有用于在车辆中的至少一个电池单体具有过电压状况时断开耦合到车辆动力系(powertrain)的接触器的冗余微控制器。
本公开的这些和其他目的和优点可以从以下详细描述中理解，并且将根据本公开的示例性实施例变得更加明显。此外，将容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的装置及其组合来实现。
技术方案
用于实现上述目的的各种实施例如下。
提供了一种根据示例性实施例的电气控制系统。电气控制系统包括监测第一电池单体的电压的第一从IC。
此外，电气控制系统还包括监测第二电池单体的电压的第二从IC。
此外，电气控制系统还包括可操作地彼此通信的主微控制器和辅微控制器。
此外，电气控制系统还包括可操作地与第一和第二从IC以及主微控制器通信的通信IC。
此外，电气控制系统还包括接触器控制系统，其可操作地耦合到主微控制器和辅微控制器，以及耦合到第一接触器和第二接触器。
第一从IC产生指示第一电池单体具有过电压状况的第一消息，该第一消息由通信IC接收。
响应于第一消息，通信IC将耦合在通信IC和辅微控制器之间的故障线路设置为指示已检测到过电压状况的第一逻辑电平。
响应于故障线路具有第一逻辑电平，辅微控制器向主微控制器发送指示已检测到过电压状况的第二消息。
响应于接收到第二消息，主微控制器通过通信总线收发器IC向车辆控制器发送指示主微控制器将要将第一接触器和第二接触器中的每一个设置为断开操作状态的第三消息。
响应于接收到第二消息，主微控制器命令接触器控制系统将第一接触器和第二接触器中的每一个设置为断开操作状态。
此外，响应于接收到第二消息，主微控制器向辅微控制器发送请求辅微控制器进一步命令接触器控制系统将第一接触器和第二接触器中的每一个设置为断开操作状态的第四消息。
此外，如果辅微控制器在辅微控制器发送第二消息之后的第一预定时间量内没有从主微控制器接收第四消息，则辅微控制器禁用通信总线收发器IC的操作，使得车辆控制器不接收来自辅微控制器和主微控制器的消息。
此外，如果车辆控制器没有从辅微控制器和主微控制器接收消息达第二预定时间量，则车辆控制器确定辅微控制器将要将第一接触器和第二接触器中的每一个设置为断开操作状态。
此外，如果辅微控制器在辅微控制器发送第二消息之后的第一预定时间量内没有从主微控制器接收第四消息，则辅微控制器进一步命令接触器控制系统将第一接触器和第二接触器中的每一个设置为断开操作状态。
此外，主微控制器进一步命令接触器控制系统通过分别使第一接触器和第二接触器中的第一接触器线圈和第二接触器线圈断电来将第一接触器和第二接触器中的每一个设置为断开操作状态。
此外，第一接触器和第二接触器电气耦合到车辆动力系。
此外，电气控制系统进一步包括可操作地耦合在主微控制器和辅微控制器之间的另一通信总线。
此外，第一从IC进一步产生其中具有测量的电压值的第四消息，该测量的电压值指示第一电池单体的测量的电压电平，该消息由通信IC接收。
此外，通信IC将具有测量的电压值的第四消息发送到主微控制器。
有益效果
根据本公开的至少一个实施例，通过使用当至少一个电池单体具有过电压状况时均能够断开接触器的主微控制器和辅微控制器，可以在过电压状态下互补地断开接触器。
此外，根据本公开的至少一个实施例，因为主微控制器和辅微控制器通过彼此交换数据来有效地检测过电压状态，能够准确且快速地检测过电压。
本发明的效果不限于上述，并且本领域普通技术人员可以从所附权利要求中清楚地理解本文未提及的其他效果。
附图说明
附图说明了本公开的优选实施例，并且与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不应被解释为限于附图。
图1是根据示例性实施例的具有电气控制系统的车辆的示意图；以及
图2至图4是根据另一示例性实施例利用图1的电气控制系统控制车辆中的接触器的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和词典含义，而是基于发明人为了最佳解释而被允许以合适地限定术语的原则，基于对应于本公开的技术方面的含义和概念来解释。
因此，这里提出的描述仅是用于说明目的的优选示例，并非旨在限制本公开的范围，因此应当理解，可以在不脱离本公开的范围的情况下对其进行其他等同和修改。
另外，在本公开中，如果判断出对已知技术或配置的详细说明可能不必要地使本公开的本质含糊不清，则将省略详细说明。
在整个说明书中，当一部分被称为“包括”或“包含”任何元件时，这意味着该部分可以进一步包括其他元件，除非另外特别说明，否则不排除其他元件。此外，说明书中描述的术语“微控制器”意指处理至少一个功能或操作的单元，并且可以通过硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。
另外，在整个说明书中，当一部分被称为“连接”到另一部分时，不限于它们“直接连接”的情况，而是还包括它们是与插在它们之间的另一元件“非直接连接”的情况。
参见图1，提供了车辆10。车辆10包括电池单体30、电池单体32、电气控制系统40、接触器42、接触器44、车辆控制器46和车辆动力系48。
电气控制系统40的优点在于系统具有主微控制器132和辅微控制器134，当电池单体30、电池单体32中的至少一个具有过电压状况时，主微控制器132和辅微控制器134均能够断开接触器42、接触器44。
出于理解的目的，将描述本文中利用的一些术语。
术语“节点”或“电气节点”是电气电路中的区域或位置。
术语“信号”意指电气电压、电气电流和二进制值中的一个。
术语“IC”意指是集成电路。
术语“低逻辑电平”对应于表示二进制0的电压电平。
术语“高逻辑电平”对应于表示二进制1的电压电平。
电池单体30具有正端子70和负端子72。在示例性实施例中，电池单体30在正端子70和负端子72之间产生预定电压电平。正端子70电气耦合到接触器42的第一侧。负端子72电气耦合到电池单体32的正端子80。
电池单体32具有正端子80和负端子82。在示例性实施例中，电池单体32在正端子80和负端子82之间产生预定电压电平。正端子80电气耦合到电池单体30的负端子72。负端子82电气耦合到接触器44的第一侧以及到电气接地。在替代实施例中，应注意，附加电池单体可与电池单体30、电池单体32串联电气耦合。
设置电气控制系统40以监测电池单体30、电池单体32的输出电压并控制接触器42、接触器44的操作。电气控制系统40包括从IC 120、从IC 122、通信IC 130、主微控制器132、辅微控制器134、通信总线收发器IC 150、接触器控制系统152、通信总线160、162、164、165、166、168、故障线路190、和控制线路200、201、202、203、204、205、206、207。
从IC 120监测电池单体30的电压。从IC 120电气耦合到电池单体30的正端子70和负端子72并电气耦合在其之间。此外，从IC 120可操作地耦合到通信总线162和通信总线160两者。从IC 120利用通信总线162与通信IC 130通信。
此外，从IC 120利用通信总线160与从IC 122通信。如果从IC 120确定电池单体30的输出电压具有过电压状况(即，输出电压大于期望的电压电平)，则从IC 120产生具有指示电池单体30的测量的电压电平的电压值以及指示电池单体30具有过电压状况的过电压标志的消息。该消息通过通信总线162被发送到通信IC。
并且，如果从IC 120从从IC 122接收到具有指示电池单体32的测量的电压电平的电压值以及指示电池单体32具有过电压状况的过电压标志的消息，则从IC 120产生具有指示电池单体32的测量的电压电平的电压值以及指示电池单体32具有过电压状况的过电压标志的消息，该消息通过通信总线162被发送到通信IC。
从IC 122监测电池单体32的电压。从IC 122电气耦合到电池单体32的正端子80和负端子82并电气耦合在其之间。
此外，从IC 122可操作地耦合到通信总线160。如果从IC 122确定电池单体32的输出电压具有过电压状况(即，输出电压大于期望的电压电平)，则从IC 122产生具有指示电池单体32的测量的电压电平的电压值以及指示电池单体32具有过电压状况的过电压标志的消息，该消息通过通信总线160被发送到从IC 120。
通信IC 130可操作地耦合到通信总线162、通信总线164和故障线路190。当通信IC130经由通信总线162接收到来自从IC 120的消息时，通信IC 130通过通信总线164将消息发送到主微控制器132。
此外，当来自从IC 120的消息指示电池单体30或电池单体32的过电压状况时，通信IC 130将故障线路190设置为指示已检测到过电压状况的高逻辑电平。否则，通信IC 130将故障线路190设置为低逻辑电平。
主微控制器132可操作地耦合到通信总线164、通信总线165和控制线路200、201、202、203。主微控制器132包括可操作地耦合到存储器设备222的微处理器220。存储器设备222存储用于执行下文描述的主微控制器132的操作步骤的数据和软件指令。主微控制器132利用通信总线164与通信IC 130通信。
此外，主微控制器132利用通信总线166与辅微控制器134通信。此外，主微控制器132利用通信总线165与通信总线收发器IC 150通信。
主微控制器132分别在控制线路200、201上产生第一通电控制信号和第二通电控制信号，以分别命令接触器控制系统152中的电压驱动器250、252，以使接触器42中的线圈280通电以将接触器42中的触点282转换到闭合操作状态。
或者，主微控制器132分别在控制线200、201上产生第一断电控制信号和第二断电控制信号，以分别命令接触器控制系统152中的电压驱动器250、252，以使接触器42中的线圈280断电以将接触器42中的触点282转换到断开操作状态。
此外，主微控制器132分别在控制线路202、203上产生第三通电控制信号和第四通电控制信号，以分别命令接触器控制系统152中的电压驱动器260、262，以使接触器44中的线圈290通电以将接触器44中的触点292转换到闭合操作状态。
或者，主微控制器132能够分别在控制线路202、203上产生第三断电控制信号和第四断电控制信号，以分别命令接触器控制系统152中的电压驱动器260、262，以使接触器44中的线圈290断电以将接触器44中的触点292转换到断开操作状态。
主微控制器132利用通信总线165与通信总线收发器IC 150通信。此外，主微控制器132利用通信总线165、通信总线收发器IC 150、和通信总线168与车辆控制器46通信。下面将更详细地描述主微控制器132的附加功能。
辅微控制器134可操作地耦合到通信总线166、故障线路190和控制线路204、205、206、207、208。辅微控制器134包括可操作地耦合到存储器设备230的微处理器228。存储器设备230存储用于执行下文描述的辅微控制器134的操作步骤的数据和软件指令。辅微控制器134利用通信总线166与主微控制器132通信。
此外，辅微控制器134分别在控制线路204、205上产生第五通电控制信号和第六通电控制信号，以分别命令接触器控制系统152中的电压驱动器250、252以使接触器42中的线圈280通电以将接触器42中的触点282转换到闭合操作状态。
或者，辅微控制器134分别在控制线路204、205上产生第五断电控制信号和第六断电控制信号，以分别命令接触器控制系统152中的电压驱动器250、252以使接触器42中的线圈280断电以将接触器42中的触点282转换到断开操作状态。
此外，辅微控制器134分别在控制线路206、207上产生第七通电控制信号和第八通电控制信号，以分别命令接触器控制系统152中的电压驱动器260、262以使接触器44中的线圈290通电以将接触器44中的触点292转换到闭合操作状态。
或者，辅微控制器134分别在控制线路206、207上产生第七断电控制信号和第八断电控制信号，以分别命令接触器控制系统152中的电压驱动器260、262以使接触器44中的线圈290断电以将接触器44中的触点292转换到断开操作状态。
此外，辅微控制器134在控制线路208上产生具有第一逻辑电平的启用控制信号，以启用通信总线收发器IC 150的操作。此外，辅微控制器134在控制线路208上产生具有第二逻辑电平的禁用控制信号，以禁用通信总线收发器IC 150的操作。下面将更详细地描述辅微控制器134的附加功能。
通信总线收发器IC 150用于促进主微控制器132和车辆控制器46之间的通信。当通信总线收发器IC 150从辅微控制器134接收到启用控制信号时，通信总线收发器IC 150允许消息在主微控制器132和车辆控制器46之间传输。
或者，当通信总线收发器IC 150从辅微控制器134接收到禁用控制信号时，通信总线收发器IC 150不在主微控制器132和车辆控制器46之间传输消息。通信总线收发器IC150可操作地耦合到通信总线165，通信总线165进一步可操作地耦合到主微控制器132。此外，通信总线收发器IC 150可操作地耦合到通信总线168，通信总线168进一步可操作地耦合到车辆控制器46。
设置接触器控制系统152以控制接触器42、44的操作。接触器控制系统152可操作地耦合到主微控制器132、辅微控制器134、接触器42、和接触器44。接触器控制系统152包括电压驱动器250、252、260、262。此外，电压驱动器250、252电气耦合到接触器42的接触器线圈280。在操作期间，当电压驱动器250、252使接触器线圈280通电时，触点282转换到闭合操作状态。
可选地，当电压驱动器250、252使接触器线圈280断电时，触点282转换到断开操作状态。当电压驱动器260、262使接触器线圈290通电时，触点292转换到闭合操作状态。或者，当电压驱动器260、262使接触器线圈290断电时，触点292转换到断开操作状态。
设置接触器42、44以在接触器42、44均具有闭合操作状态时使车辆动力系48通电，并且在接触器42、44均具有断开操作状态时使车辆动力系48断电。
接触器42包括接触器线圈280和触点282。接触器线圈280电气耦合到电压驱动器250、252。触点282电气耦合在电池单体30的正端子和车辆动力系48的第一端之间。
接触器44包括接触器线圈290和触点292。接触器线圈290电气耦合到电压驱动器260、262。触点292电气耦合在电池单体32的负端子82和车辆动力系48的第二端之间。
故障线路190是电气耦合到通信IC 130和辅微控制器134并电气耦合在其之间的电气线路。当在第一电池单体30或第二电池单体32中检测到过电压状况时，通信IC 130将故障线路转换到第一逻辑电平。否则，通信IC 130将故障线路设置为第二逻辑电平。
在替代实施例中，车辆10包括与电池单体30、32串联耦合的多个附加电池单体。此外，电气控制系统40包括监测多个附加电池单体的电压的多个附加从IC，且多个附加从IC彼此通信并且还与从IC 120、122通信。
参见图1至图4，现在将解释利用电气控制系统40控制接触器42、44的方法的流程图。
在步骤400，从IC 120监测电池单体30的电压。在步骤400之后，该方法前进到步骤402。
在步骤402，从IC 122监测电池单体32的电压。在步骤402之后，该方法前进到步骤404。
在步骤404，从IC 100产生具有电压值和过电压标志的第一消息，该第一消息通过通信总线162被发送到通信IC 130。电压值指示电池单体30的测量的电压电平。过电压标志指示电池单体30具有过电压状况。在步骤404之后，该方法前进到步骤406。
在步骤406，响应于第一消息中的过电压标志，通信IC 130将耦合在通信IC 130和辅微控制器134之间的故障线路190设置为指示已检测到过电压状况的第一逻辑电平。在步骤406之后，该方法前进到步骤408。
在步骤408，通信IC 130通过通信总线164将具有电压值和过电压标志的第二消息发送到主微控制器132。在步骤408之后，该方法前进到步骤410。
在步骤410，响应于故障线路190具有第一逻辑电平，辅微控制器134通过通信总线166将第三消息发送到主微控制器132。第三消息指示已检测到过电压状况。在步骤410之后，该方法前进到步骤420。
在步骤420，响应于接收到第三消息，主微控制器132通过通信总线165向通信总线收发器IC 150发送第四消息，并且通信总线收发器IC 150通过通信总线168向车辆控制器46发送第四消息。第四消息指示主微控制器132将要将接触器42、44中的每个设置为断开操作状态。在步骤420之后，该方法前进到步骤422。
在步骤422，响应于接收到第三消息，主微控制器132产生第一控制信号和第二控制信号以命令接触器控制系统152将接触器42设置为断开操作状态。在步骤422之后，该方法前进到步骤424。
在步骤424，响应于接收到第三消息，主微控制器132产生第三控制信号和第四控制信号以命令接触器控制系统152将接触器44设置为断开操作状态。在步骤424之后，该方法前进到步骤426。
在步骤426，响应于接收到第三消息，主微控制器132向辅微控制器134发送请求辅微控制器134进一步命令接触器控制系统152将接触器42、44中的每个设置为断开操作状态的第五消息。在步骤426之后，该方法前进到步骤428。
在步骤428，如果辅微控制器134在辅微控制器134发送第三消息之后的第一预定时间量内没有从主微控制器132接收第五消息，则辅微控制器134禁用通信总线收发器IC150的操作，使得车辆控制器46不接收来自主微控制器132的消息。在步骤428之后，该方法前进到步骤440。
在步骤440，如果辅微控制器134在辅微控制器134发送第三消息之后的第一预定时间量内没有从主微控制器132接收第五消息，则辅微控制器134产生第五控制信号和第六控制信号以命令接触器控制系统152将接触器42设置为断开操作状态。在步骤440之后，该方法前进到步骤442。
在步骤442，如果辅微控制器134在辅微控制器134发送第三消息之后的第一预定时间量内没有从主微控制器132接收第五消息，则辅微控制器134产生第七控制信号和第八控制信号以命令接触器控制系统152将接触器44设置为断开操作状态。在步骤442之后，该方法前进到步骤444。
在步骤444，响应于车辆控制器46未接收到来自辅微控制器134和主微控制器132的消息达第二预定时间量，车辆控制器46确定辅微控制器134将要将每个接触器42、44设置为断开操作状态。在步骤444之后，退出该方法。
本文描述的电气控制系统提供了超过其他控制系统的实质优势。特别地，电气控制系统具有当至少一个电池单体具有过电压状况时均能够断开接触器的主微控制器和辅微控制器。此外，电气控制系统通过禁用通信总线收发器IC的操作来向车辆控制器通知接触器将被设置为断开操作状态。
尽管仅结合有限数量的实施例详细描述了要求保护的发明，但应容易理解，本发明不限于这些实施例。相反，能够修改要求保护的发明以结合此前未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变化、改变、替换或等同布置。另外，虽然已经描述了要求保护的发明的各种实施例，但是应该理解，本发明的各方面可以仅包括所描述的实施例中的一些。因此，要求保护的发明不应被视为受前述描述的限制。
本公开的上述实施例不一定仅由装置和方法实现，而是可以通过实现与本公开的实施例的配置相对应的功能的程序或者在其上记录该程序的记录介质来实现。本领域技术人员从以上对实施例的描述中能够容易地实现程序或记录介质。

Claims (7)

1.一种电气控制系统，包括：
第一从IC，所述第一从IC监测第一电池单体的电压；
第二从IC，所述第二从IC监测第二电池单体的电压；
主微控制器和辅微控制器，所述主微控制器和所述辅微控制器可操作地彼此通信；
通信IC，所述通信IC可操作地与所述第一从IC和所述第二从IC以及所述主微控制器通信；
接触器控制系统，所述接触器控制系统可操作地耦合到所述主微控制器和所述辅微控制器，以及耦合到第一接触器和第二接触器；
所述第一从IC产生指示所述第一电池单体具有过电压状况的第一消息，所述第一消息由所述通信IC接收；
响应于所述第一消息，所述通信IC将耦合在所述通信IC和所述辅微控制器之间的故障线路设置为指示已检测到过电压状况的第一逻辑电平；
响应于所述故障线路具有所述第一逻辑电平，所述辅微控制器向所述主微控制器发送指示已检测到所述过电压状况的第二消息；
响应于接收到所述第二消息，所述主微控制器通过通信总线收发器IC向车辆控制器发送指示所述主微控制器将要将所述第一接触器和所述第二接触器中的每一个设置为断开操作状态的第三消息；以及
响应于接收到所述第二消息，所述主微控制器命令所述接触器控制系统将所述第一接触器和所述第二接触器中的每一个设置为断开操作状态，
其中，响应于接收到所述第二消息，所述主微控制器向所述辅微控制器发送请求所述辅微控制器进一步命令所述接触器控制系统将所述第一接触器和所述第二接触器中的每一个设置为断开操作状态的第四消息，
其中，如果所述辅微控制器在所述辅微控制器发送所述第二消息之后的第一预定时间量内没有从所述主微控制器接收所述第四消息，则所述辅微控制器禁用所述通信总线收发器IC的操作，使得所述车辆控制器不接收来自所述辅微控制器和所述主微控制器的消息。
2.根据权利要求1所述的电气控制系统，其中：
如果所述车辆控制器没有从所述辅微控制器和所述主微控制器接收消息达第二预定时间量，则所述车辆控制器确定所述辅微控制器将要将所述第一接触器和所述第二接触器中的每一个设置为断开操作状态。
3.根据权利要求1所述的电气控制系统，其中：
如果所述辅微控制器在所述辅微控制器发送所述第二消息之后的第一预定时间量内没有从所述主微控制器接收第四消息，则所述辅微控制器进一步命令所述接触器控制系统将所述第一接触器和所述第二接触器中的每一个设置为断开操作状态。
4.根据权利要求1所述的电气控制系统，其中：
所述主微控制器进一步命令所述接触器控制系统通过分别使所述第一接触器和所述第二接触器中的第一接触器线圈和第二接触器线圈断电来将所述第一接触器和所述第二接触器中的每一个设置为断开操作状态。
5.根据权利要求1所述的电气控制系统，其中：
所述第一接触器和所述第二接触器电气耦合到车辆动力系。
6.根据权利要求1所述的电气控制系统，进一步包括可操作地耦合在所述主微控制器和所述辅微控制器之间的另一通信总线。
7.根据权利要求1所述的电气控制系统，其中：
所述第一从IC进一步产生其中具有测量的电压值的第一消息，所述测量的电压值指示所述第一电池单体的测量的电压电平；以及
所述通信IC将具有所述测量的电压值的所述第一消息发送到所述主微控制器。
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