CN110667433B - 一种车辆集成控制器预充保护方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆控制领域，具体涉及一种车辆集成控制器预充保护方法及装置。本发明根据高压配电不同失效模式，将预充分为完全短路阶段、不完全短路阶段和超时检测三个阶段，接收到整车上电命令后，根据BMS所发电池电压信息，根据电压等级，设置预充过程中各个阶段的时间阀值、接触器端电压阀值，以及预充最长时间的限值，根据不同条件报出对应的故障。本发明解决了集成控制器因负载短路、不完全短路和预充超时损坏控制器的问题，不同失效模式报出对应的故障，准确定位出故障点，提高故障诊断的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制领域，具体涉及一种车辆集成控制器预充保护方法及装置。
背景技术
新能源汽车在国家的鼓励下得到了长足的发展，我国已经开发出多款电机及控制器，基本满足汽车电动化的需求，随着散热技术、电力电子技术和自动控制技术的发展，新能源车用高压控制器朝着集成化方向发展，国内出现不同高压控制器的集成产品，将电机控制器、空压机控制器、转向控制器、DC/DC、高压配电以不同方式进行集成，研制出三合一、四合一、五合一等多合一产品，多合一集成控制器体积小，重量轻，线束连接点少，方便整车布置安装，但集成控制器控制方式和故障机制更为复杂，不同控制器集成后，配电也做了相应集成，配电单元的控制方式也变的更复杂，高配配电保护机制不完善会造成器件损坏，整车无法完成高压上电，直接导致车辆无法行驶。
现有集成控制器的预充保护方法如附图2所示，当集成控制器收到整车控制器VCU上电命令后，开始进行预充，根据不同电池BMS所发的电池额定电压，查表得到预充完成时间T，预充T时间后，分别检测主接触器、电附件接触器前后两端电压，两个接触器压差都小于设定值，例如15V，则闭合接触器，否则上报预充失败故障。
这种控制方法简单，上电时间短，但存在很多弊端，若电除霜、电加热发生短路，预充一定时间后，主接触器和电附件接触器前后两端电压是0，并小于15V，符合接触器闭合的条件，实际接触器前后电压差是电池电压，接触器此时闭合产生较大的瞬态电流，造成接触器粘连；若同时电除霜或者电加热接触器粘连，上电时不能检测出接触器粘连故障，车辆停放时间过长，造成动力电池亏电，车辆无法行驶。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆集成控制器预充保护方法及装置，用以解决现有技术中负载短路导致预充电过程中控制器出现损坏的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种车辆集成控制器预充保护方法，包括短路检测的步骤，所述短路检测的步骤包括：在充电开始，预充电设定时间后，如果检测到主接触器或电附件接触器的后端电压大于低压阈值，则继续预充电，否则发出负载短路故障信息。
进一步的，在所述短路检测的步骤后，还包括至少一次不完全短路检测的步骤，所述不完全短路检测的步骤包括：继续预充电相应时间后，如果检测到主接触器或电附件接触器的后端电压大于对应的不完全短路阈值，则继续预充电，否则发出负载异常故障信息。
进一步的，在所述不完全短路检测的步骤后，还包括预充超时检测的步骤，所述预充超时检测的步骤包括：检测预充电持续的时间，如果预充电超过时间阈值，则发出预充超时故障信息。
进一步的，检测预充电持续的时间，如果预充电没有超过时间阈值，则检测主接触器或电附件接触器的前后两端电压差值是否小于设定阈值，如果小于则完成预充电；否则发出预充电失败故障信息。
进一步的，根据BMS发出的电压值确定所述设定时间和时间阈值。
本发明还提供了一种车辆集成控制器预充保护装置，包括处理器和存储器，所述存储器存储有所述处理器实现如下方法的指令：
包括短路检测的步骤，所述短路检测的步骤包括：在充电开始，预充电设定时间后，如果检测到主接触器或电附件接触器的后端电压大于低压阈值，则继续预充电，否则发出负载短路故障信息。
进一步的，在所述短路检测的步骤后，还包括至少一次不完全短路检测的步骤，所述不完全短路检测的步骤包括：继续预充电相应时间后，如果检测到主接触器或电附件接触器的后端电压大于对应的不完全短路阈值，则继续预充电，否则发出负载异常故障信息。
进一步的，在所述不完全短路检测的步骤后，还包括预充超时检测的步骤，所述预充超时检测的步骤包括：检测预充电持续的时间，如果预充电超过时间阈值，则发出预充超时故障信息。
进一步的，检测预充电持续的时间，如果预充电没有超过时间阈值，则检测主接触器或电附件接触器的前后两端电压差值是否小于设定阈值，如果小于则完成预充电；否则发出预充电失败故障信息。
进一步的，根据BMS发出的电压值确定所述设定时间和时间阈值。
本发明的有益效果是：开始预充电，预充电较短时间后，就检测主接触器和电附件接触器的后端电压值的大小，以判断负载是否出现短路故障，从而避免损坏器件。
同时根据高压配电不同失效模式，可以将预充分为完全短路阶段、不完全短路阶段和超时检测三个阶段，接收到整车上电命令后，根据BMS所发电池电压信息，根据电压等级，设置预充过程中各个阶段的时间阈值、接触器端电压阈值，以及预充最长时间的限值，根据不同条件报出对应的故障。
本发明解决了集成控制器因负载短路、不完全短路和预充超时损坏控制器的问题，不同失效模式报出对应的故障，准确定位出故障点，提高故障诊断的准确性。
附图说明
图1是现有预充电路拓扑结构示意图；
图2是现有预充保护方法流程图；
图3是本发明电路拓扑结构示意图；
图4是本发明实施例1的预充保护方法流程图；
图5是本发明实施例2的预充保护方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
考虑集成控制器电除霜、电加热接触器及负载的失效模式，根据高压配电的失效模式，本发明提供了一种车辆集成控制器预充保护方法及装置。
如图1所示为集成控制器电路拓扑，现有的集成控制器是由电机控制器、转向控制器、空压机控制器、DC/DC和高压配电单元组成，高压配电包括预充电路、主接触器、电附件接触器、电除霜/电加热接触器、电除霜/电加热熔断器、电附件熔断器等，电除霜、电加热通过接触器直接与动力电池相连，驱动电机控制器与电附件控制器(转向控制器、空压机控制器和DC/DC)采用独立的预充回路。
现有集成控制器电路拓扑存在很多不足，例如当电除霜、电加热接触器粘连后，通过电除霜、电加热持续放电，长时间导致电池亏电；电机控制器与电附件控制器各自独立的预充电路，电路冗余设计，浪费成本。
为了解决上述问题，优化集成控制器拓扑电路设计，本发明对集成控制器预充电的电路进行了相应改进，将电除霜、电加热接触器移至主接触器后端，驱动电机控制器与电附件预充电路合并，减少成本浪费，具体如图3所示，高压配电包括预充电路、主接触器、电附件接触器、电除霜/电加热接触器、电除霜/电加热熔断器、电附件熔断器等，电除霜、电加热接触器在主接触器后端，驱动电机控制器与电附件控制器(转向控制器、空压机控制器和DC/DC) 共用预充回路。下面给出具体实施例。
方法实施例一
上面介绍了集成控制器的主回路，集成控制器的控制部分包括处理器和存储器，处理器用于处理各项检测数据并发出相应的控制命令，从而实现本发明的方法。需要说明的是，本发明的方法不仅适用于上述预充电电路结构，也适用于其他的电路结构。
如图4所示，本实施例的方法包括：当集成控制器收到整车上电命令后，开始预充，根据BMS所发电池额定电压，设定时间T1，预充T1时间后，判断后端电压是否大于低压阈值，若接触器后端电压超过该阈值，则继续预充，否则上报负载短路故障。继续预充一定时间后，检测主接触器或者电附件接触器前后两端的电压差值是否小于设定阈值，如果不小于则上报预充失败信息，否则预充完成，闭合主、附件接触器，断开预充，将预充完成信息发送给VCU。
从上面的过程可以看出，实施例一的方法，是在现有方法的基础上，增加了在充电开始时进行短路检测的步骤。能够有效判断负载是否发生短路故障，从而制定相应的控制策略，避免控制器损坏。
为了保证充电不会超时，作为其他实施方式，也可以在短路检测步骤后增加超时检测。超时检测的具体步骤参见实施例二。
实施例二
根据高压配电不同失效模式，将预充分为完全短路阶段、第一次不完全短路阶段、第二次不完全短路阶段、超时检测等四个阶段；接收到整车上电命令后，根据BMS所发电池电压信息，根据电压等级，设置预充过程中四个阶段的时间阈值、接触器端电压阈值，设定了预充最长时间的限值，根据不同条件报出对应的故障，避免预充过程中导致器件损坏。
本方案的集成控制器预充保护方法流程图如图5所示，当集成控制器收到整车上电命令后，开始预充，进入第一个阶段完全短路检测，根据BMS所发电池额定电压，设定时间T1，预充T1时间后，判断后端电压是否大于50V，若接触器后端电压超过50V，继续预充，否则上报负载短路故障。
进入第二个阶段第一次不完全短路检测，设定预充时间T2，预充T2时间后，如果判断接触器后端电压大于电池额定电压的40％，继续预充，否则上报负载异常故障。
进入第三个阶段第二次不完全短路检测，设定预充时间T3，预充T3时间后，判断接触器后端电压大于电池额定电压的80％，继续预充，否则上报负载异常故障；
进入第四个阶段预充超时检测，判断预充时间是否超过3s，预充时间超过 3s预充失败，上报预充故障；小于3s，再判断主接触器或者电附件接触器的前端电压-后端电压＜10V，若满足条件，则闭合主接触器，完成预充，闭合驱动控制器和附件控制器接触器，断开预充，反馈上电完成给VCU，完成高压上电。其中T1＜T2＜T3＜3s，完全短路检测是指电除霜、电加热负载短路的检测，不完全短路检测是指电除霜、电机热负载部分受损，没有完全短路，为了检测更精确，不完善短路分为两个阶段，第一次不完全短路和第二次不完全短路检测。
与实施例一相比，实施例二中不仅包括完全短路检测(实际上与实施例一的短路检测完全相同)，还包括两次不完全短路检测以及超时检测。
不完全短路检测，可以判断出负载故障短路的程度，从而进一步为系统安全性提高保障，避免对设备的使用寿命造成影响。在其他实施例中，不完全短路检测还可以细分为三次、四次等不同梯度等级，也可以根据需要仅设置一次检测。
以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式，例如在不完全短路检测时增加检测梯度，或者改变各个环节中时间阈值和端电压阈值的确定方法，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种车辆集成控制器预充保护方法，其特征在于：包括短路检测的步骤，所述短路检测的步骤包括：在充电开始，预充电设定时间后，如果检测到主接触器或电附件接触器的后端电压大于低压阈值，则继续预充电，否则发出负载短路故障信息；
在所述短路检测的步骤后，还包括至少一次不完全短路检测的步骤，所述不完全短路检测的步骤包括：继续预充电相应时间后，如果检测到主接触器或电附件接触器的后端电压大于对应的不完全短路阈值，则继续预充电，否则发出负载异常故障信息；
在所述不完全短路检测的步骤后，还包括预充超时检测的步骤，所述预充超时检测的步骤包括：检测预充电持续的时间，如果预充电超过时间阈值，则发出预充超时故障信息；
检测预充电持续的时间，如果预充电没有超过时间阈值，则检测主接触器或电附件接触器的前后两端电压差值是否小于设定阈值，如果小于则完成预充电；否则发出预充电失败故障信息。
2.根据权利要求1所述的一种车辆集成控制器预充保护方法，其特征在于：根据BMS发出的电压值确定所述设定时间和时间阈值。
3.一种车辆集成控制器预充保护装置，包括处理器和存储器，其特征在于，所述存储器存储有所述处理器实现如下方法的指令：
包括短路检测的步骤，所述短路检测的步骤包括：在充电开始，预充电设定时间后，如果检测到主接触器或电附件接触器的后端电压大于低压阈值，则继续预充电，否则发出负载短路故障信息；
在所述短路检测的步骤后，还包括至少一次不完全短路检测的步骤，所述不完全短路检测的步骤包括：继续预充电相应时间后，如果检测到主接触器或电附件接触器的后端电压大于对应的不完全短路阈值，则继续预充电，否则发出负载异常故障信息；
在所述不完全短路检测的步骤后，还包括预充超时检测的步骤，所述预充超时检测的步骤包括：检测预充电持续的时间，如果预充电超过时间阈值，则发出预充超时故障信息；
检测预充电持续的时间，如果预充电没有超过时间阈值，则检测主接触器或电附件接触器的前后两端电压差值是否小于设定阈值，如果小于则完成预充电；否则发出预充电失败故障信息。
4.根据权利要求3所述的一种车辆集成控制器预充保护装置，其特征在于：根据BMS发出的电压值确定所述设定时间和时间阈值。
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