CN110678763A - 接触器故障率预测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种预测接触器故障率的系统和方法，其通过基于接触器的初级侧和次级侧的通过电流的正常性来对接触器的寿命指数进行计数，以及当异常通过电流的计数值超过预定阈值时确定接触器的故障率增加，来在接触器的故障产生之前预先预测和诊断故障率或寿命。

Description

接触器故障率预测系统和方法
技术领域
本申请要求于2017年9月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0127215的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及一种预测接触器的故障率的系统和方法，更具体地，涉及一种预测接触器的故障率的系统和方法，其通过在与电池连接的接触器在操作时基于接触器的初级侧和次级侧的通过电流的正常性来对接触器的寿命指数进行计数，以及当异常通过电流的计数值超过预定阈值时确定对应接触器的故障率增加，来在接触器的故障产生之前预先预测和诊断故障率或寿命，从而有助于降低系统的维修成本并确保系统的安全性。
背景技术
通常，当在电池内的主要部件(例如接触器、保险丝、BMS电路等)中产生故障时，存在产生诸如系统的操作的停止等的致命故障的担忧。
因此，需要一种用于在部件的故障之前预先“预测和诊断部件的故障率或寿命”，而不是“在发生故障之后诊断主要部件的故障”，并且降低由于随后的故障的系统的维修成本和提高系统的安全性的技术。
例如，接触器保证产品的寿命具有大约为十万次接通/关断操作的次数，且在高电流流动期间接触器关断或初级侧(控制线圈单元)的接通电压较小并且次级侧(电池电流传导单元)的接触电阻较大时，产品的寿命可能降低。
在这方面，本发明人开发了一种预测接触器故障率的系统和方法，其通过在与电池连接的接触器在操作时基于接触器的初级侧和次级侧的通过电流的正常性来对接触器的寿命指数进行计数，以及当异常通过电流的计数值超过预定阈值时确定对应接触器的故障率增加，来在接触器的故障产生之前预先预测和诊断故障率或寿命，从而有助于降低系统的维修成本并确保系统的安全性。
发明内容
[技术问题]
本发明旨在解决上述问题，并且本发明提供了一种预测接触器故障率的系统和方法，其通过在与电池连接的接触器在操作时基于接触器的初级侧和次级侧的通过电流的正常性来对接触器的寿命指数进行计数，以及当异常通过电流的计数值超过预定阈值时确定对应接触器的故障率增加，来在接触器的故障产生之前预先预测和诊断故障率或寿命，从而有助于降低系统的维修成本并确保系统的安全性。
[技术方案]
本发明的示例性实施例提供了一种用于预测接触器的故障率的系统，该系统包括：接通/关断检测单元，其被配置为检测与电池连接的接触器的接通/关断操作；寿命指数计数单元，其被配置为在接触器的接通操作期间基于接触器的导电状态是否对应于预定导电状态对接触器的寿命指数进行计数；故障率预测单元，其被配置为基于所计数的寿命指数预测接触器的故障率。
在示例性实施例中，寿命指数计数单元可包括：第一测量单元，其测量接触器的初级侧上端和下端的控制电压值；第二测量单元，其测量接触器的初级侧上端和下端的控制电流值；第三测量单元，其测量接触器的次级侧的涌入电流值；以及第四测量单元，其测量流过接触器的次级侧的通过电流值。
在示例性实施例中，第一测量单元和第二测量单元可以分别确定接触器的初级侧上端和下端的控制电压值是否超过预定阈值并且确定接触器的初级侧上端和下端的控制电流值是否超过预定阈值，并且第三测量单元和第四测量单元可以分别确定接触器的次级侧的涌入电流值是否超过预定阈值并确定接触器的次级侧的通过电流值是否超过预定阈值。
在示例性实施例中，在第一测量单元至第四测量单元的测量结果不超过预定阈值时，寿命指数计数单元可以确定接触器的导电状态对应于预定导电状态，且对接触器的寿命指数当中的第一寿命指数进行增加和计数，并且在第一测量单元至第四测量单元的任何一个或多个测量结果超过预定阈值时，寿命指数计数单元可以确定接触器的导电状态不对应于预定导电状态，且对接触器的寿命指数当中的第二寿命指数进行增加和计数。
在示例性实施例中，在通过对接触器的第二寿命指数进行计数而获得的结果值超过预定阈值时，故障率预测单元可以确定接触器的故障率增加。
在示例性实施例中，第一测量单元至第三测量单元可以确定在接触器被接通操作的情况下接触器的初级侧上端和下端的控制电压值、接触器的初级侧上端和下端的控制电流值以及接触器的次级侧的涌入电流值是否超过预定阈值，并且第四测量单元可以确定在接触器的关断操作的情况下接触器的次级侧的通过电流值是否超过预定阈值。
本发明的另一示例性实施例提供了一种预测接触器故障率的方法，该方法包括：通过接通/关断检测单元，检测与电池连接的接触器的接通/关断操作；通过寿命指数计数单元，在接触器的接通操作期间基于接触器的导电状态是否对应于预定导电状态来对接触器的寿命指数进行计数；以及，通过故障率预测单元，基于所计数的寿命来预测接触器的故障率。
[有益效果]
根据本发明的示例性实施例，通过在与电池连接的接触器在操作时基于接触器的初级侧和次级侧的通过电流的正常性来对接触器的寿命指数进行计数，以及当异常通过电流的计数值超过预定阈值时确定对应接触器的故障率增加，可以在接触器的故障产生之前预先预测和诊断故障率或寿命，从而有助于降低系统的维修成本并确保系统的安全性。
附图说明
图1是示意性地说明与电池连接的接触器1的结构的示图。
图2是示意性地说明电路的电路图的示图，其中应用了根据本发明的示例性实施例的用于预测接触器的故障率的系统100。
图3是顺序地说明通过用于预测图2中所示的接触器的故障率的系统100预测接触器1的故障的一系列过程的流程图。
具体实施方式
[实施本发明的模式]
在下文中，呈现了用于帮助理解本发明的示例性实施例。然而，简单地提供以下示例性实施例是为了更容易理解本发明，且本发明的内容不受示例性实施例的限制。
图1是示意性地说明与电池连接的接触器1的结构的示图。
参考图1，与电池连接的接触器1可包括位于下侧的接触器初级侧(控制线圈单元)和位于上侧的接触器次级侧(电池电流传导单元)。
在这种情况下，当接触器初级侧的控制电压和电流不足时，次级侧的接触电阻大，接触器的寿命由于当电流流动时的热等而降低，从而增加故障率。
特别是，当在接触器1的次级侧的通过电流大的状态下接触器1被关断时，由于流动电流的突然阻塞而产生电压火花和电弧，使得接触器的寿命降低，并因此故障率增加。
因此，本发明研究了一种预测接触器的故障率的系统和方法，其能够预先确定接触器1的故障率。
图2是示意性地说明电路的电路图的示图，其中应用了根据本发明的示例性实施例的用于预测接触器的故障率的系统100。
参考图2，根据本发明示例性实施例的用于预测接触器的故障率的系统100通常可包括接通/关断检测单元110、寿命指数计数单元120和故障率预测单元130。
接通/关断检测单元110可以用于检测与电池2连接的接触器1的接通/关断操作。
更具体地，接通/关断检测单元110确定接触器1的状态是否根据接触器1的接通/关断操作而改变，并且当未检测到接触器1的状态中的改变时，寿命指数计数单元120仅确定接触器1的次级侧的通过电流的正常性。在这种情况下，当接触器1的次级侧的通过电流不超过预定阈值电流值时，接通/关断检测单元110确定在对应接触器1中没有故障，并且当接触器1的次级侧的通过电流超过预定阈值电流值时，接通/关断检测单元110确定在对应接触器1中产生故障，并基于该确定增加第二寿命指数并对寿命指数计数。
寿命指数计数单元120可以用于在接触器1的接通操作期间基于接触器1的导电状态是否对应于的预定导电状态来计算接触器1的寿命指数。
更具体地，寿命指数计数单元120可包括：第一测量单元，其测量接触器1的初级侧上端和下端的控制电压值，第二测量单元，其测量接触器1的初级侧上端和下端的控制电流值，第三测量单元，其测量接触器1的次级侧的涌入电流值，和第四测量单元，其测量流过接触器1的次级侧的通过电流值。
这里，第一测量单元和第二测量单元分别确定接触器1的初级侧上端和下端的控制电压值是否超过预定阈值以及确定接触器1的初级侧上端和下端的控制电流值是否超过预定阈值，并且第三测量单元和第四测量单元分别确定接触器1的次级侧的涌入电流值是否超过预定阈值以及确定接触器1的次级侧的通过电流值是否超过预定阈值。此外，这里，接触器1的初级侧的两个端子可以分别连接到接触器下端控制单元和接触器上端控制单元。
此外，在示例性实施例中，在第一测量单元至第四测量单元的测量结果不超过预定阈值时，寿命指数计数单元120确定接触器1的导电状态对应于预定导电状态(例如，正常状态)，并且对接触器1的寿命指数中的、指示正常操作的计数数值的第一寿命指数进行增加和计数。相反，任何一个或多个测量结果超过预定阈值，寿命指数计数单元120确定接触器1的导电状态不对应于预定导电状态(例如，异常状态)，并且对接触器1的寿命指数中的、指示异常操作的计数数值的第二寿命指数进行增加和计数。
此外，在示例性实施例中，第一测量单元至第三测量单元确定在接触器1被接通操作的情况下，(在该时间)接触器1的初级侧上端和下端的控制电压值、接触器1的初级侧上端和下端的控制电流值、以及接触器1的次级侧的涌入电流值是否超过预定阈值，并且第四测量单元确定在接触器1被关断操作的情况下，(在该时间)接触器1的次级侧的通过电流值是否超过预定阈值。
故障率预测单元130可以用于基于所计数的第一寿命指数和第二寿命指数来预测接触器1的故障率。
当通过对接触器1的第二寿命指数进行计数而获得的结果值超过预定阈值时，故障率预测单元130可以确定接触器1的故障率增加。
此外，在示例性实施例中，除了接触器1的电压值和电流值之外，寿命指数计数单元120可以基于在接触器1中流动的电流的累积电流值、实时电流值、累积导电时间、连续导电时间、加热温度、温度、湿度等是否超过预定阈值来对接触器1的第一寿命指数和第二寿命指数进行计数。
接下来，将参考图3描述通过用于预测接触器1的故障率的系统100预测接触器1的故障率的过程。
参考图3，首先，接通/关断检测单元110确定接触器1的状态是否改变(S301)，并且当接触器1的状态改变时，确定接触器1的接通/关断操作(S302)。相反，当接触器1的状态未改变时，寿命指数计数单元120确定接触器1的次级侧的通过电流是否超过预定阈值(S302')。在这种情况下，当接触器1的次级侧的通过电流超过预定阈值时，寿命指数计数单元120对第二寿命指数进行计数(S302”)。
接下来，寿命指数计数单元120确定在接触器1的接通/关断操作期间，接触器的初级侧上端和下端的控制电压值、接触器的初级侧上端和下端的控制电流值、接触器的次级侧的涌入电流值、和接触器的次级侧的通过电流值是否超过预定阈值(S303)，并且当值不超过预定阈值时，寿命指数计数单元120对第一寿命指数进行计数(S304)，并且当值超过预定阈值时，寿命指数计数单元120对第二寿命指数进行计数(S304')。
在上文中，已经参考本发明的示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员可以理解，在不脱离所附权利要求中描述的本发明的精神和领域的情况下，可以在该范围内对本发明进行各种修正和改变。

Claims (12)

1.一种用于预测接触器的故障率的系统，所述系统包括：
接通/关断检测单元，所述接通/关断检测单元被配置为检测与电池连接的接触器的接通/关断操作；
寿命指数计数单元，所述寿命指数计数单元被配置为在所述接触器的接通操作期间基于所述接触器的导电状态是否对应于预定导电状态来对所述接触器的寿命指数进行计数；以及
故障率预测单元，所述故障率预测单元被配置为基于所计数的寿命指数来预测所述接触器的故障率。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述寿命指数计数单元包括：
第一测量单元，所述第一测量单元测量所述接触器的初级侧上端和下端的控制电压值；
第二测量单元，所述第二测量单元测量所述接触器的所述初级侧上端和下端的控制电流值；
第三测量单元，所述第三测量单元测量所述接触器的次级侧的涌入电流值；以及
第四测量单元，所述第四测量单元测量流过所述接触器的所述次级侧的通过电流值。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一测量单元和所述第二测量单元分别确定所述接触器的所述初级侧上端和下端的所述控制电压值是否超过预定阈值以及确定所述接触器的所述初级侧上端和下端的所述控制电流值是否超过预定阈值，以及
所述第三测量单元和所述第四测量单元分别确定所述接触器的所述次级侧的所述涌入电流值是否超过预定阈值以及确定所述接触器的所述次级侧的所述通过电流值是否超过预定阈值。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，当所述第一测量单元至所述第四测量单元的测量结果不超过预定阈值时，所述寿命指数计数单元确定所述接触器的导电状态对应于所述预定导电状态，且对所述接触器的寿命指数当中的第一寿命指数进行增加和计数，并且
当所述第一测量单元至所述第四测量单元的测量结果中的任何一个或多个超过预定阈值时，所述寿命指数计数单元确定所述接触器的导电状态不对应于所述预定导电状态，且对所述接触器的寿命指数当中的第二寿命指数进行增加和计数。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，当通过对所述接触器的所述第二寿命指数进行计数而获得的结果值超过预定阈值时，所述故障率预测单元确定所述接触器的故障率增加。
6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一测量单元至所述第三测量单元确定在所述接触器被接通操作的情况下所述接触器的所述初级侧上端和下端的所述控制电压值、所述接触器的所述初级侧上端和下端的所述控制电流值、以及所述接触器的所述次级侧的所述涌入电流值是否超过预定阈值；以及
所述第四测量单元确定在所述接触器被关断操作的情况下所述接触器的所述次级侧的所述通过电流值是否超过预定阈值。
7.一种预测接触器的故障率的方法，所述方法包括：
通过接通/关断检测单元检测与电池连接的接触器的接通/关断操作；
通过寿命指数计数单元，在所述接触器的接通操作期间基于所述接触器的导电状态是否对应于预定导电状态来对所述接触器的寿命指数进行计数；以及
通过故障率预测单元，基于所计数的寿命指数来预测所述接触器的故障率。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，对所述接触器的所述寿命指数进行计数包括：
通过第一测量单元测量所述接触器的初级侧上端和下端的控制电压值；
通过第二测量单元测量所述接触器的所述初级侧上端和下端的控制电流值；
通过第三测量单元测量所述接触器的次级侧的涌入电流值；以及
通过第四测量单元测量流过所述接触器的所述次级侧的通过电流值。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，对所述接触器的所述寿命指数进行计数还包括：
通过所述第一测量单元和所述第二测量单元，分别确定所述接触器的所述初级侧上端和下端的所述控制电压值是否超过预定阈值以及确定所述接触器的所述次级侧上端和下端的所述控制电流值是否超过预定阈值；以及
通过所述第三测量单元和所述第四测量单元，分别确定所述接触器的所述次级侧的所述涌入电流值是否超过预定阈值以及确定所述接触器的所述次级侧的所述通过电流值是否超过预定阈值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述接触器的所述寿命指数进行计数还包括：当所述第一测量单元至所述第四测量单元的测量结果不超过预定阈值时，通过所述寿命指数计数单元确定所述接触器的导电状态对应于所述预定导电状态，且对所述接触器的寿命指数当中的第一寿命指数进行增加和计数，并且当所述第一测量单元至所述第四测量单元的测量结果中的任何一个或多个超过预定阈值时，通过所述寿命指数计数单元确定所述接触器的导电状态不对应于所述预定导电状态，且对所述接触器的寿命指数当中的第二寿命指数进行增加和计数。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，预测所述接触器的故障率包括当通过对所述接触器的所述第二寿命指数进行计数而获得的结果值超过预定阈值时，通过所述故障率预测单元确定所述接触器的故障率增加。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，对所述接触器的所述寿命指数进行计数包括：
通过所述第一测量单元至所述第三测量单元确定在所述接触器被接通操作的情况下所述接触器的所述初级侧上端和下端的所述控制电压值、所述接触器的所述初级侧上端和下端的所述控制电流值、以及所述接触器的所述次级侧的所述涌入电流值是否超过预定阈值；以及
通过所述第四测量单元确定在所述接触器被关断操作的情况下所述接触器的所述次级侧的所述通过电流值是否超过预定阈值。
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