CN110884558A - 用于向车辆中的eps供应电力的控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制装置和方法，该控制装置包括反向电压保护电路和电池断开电路。通过接通反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关对DC端电容器的电压进行充电，通过断开反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关检测DC端电容器的电压变化，然后基于关于DC端电容器的电压变化的信息确定反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关的故障。在没有充电/放电电路的情况下对反向电压保护电路和电池断开电路的故障进行诊断。

Description

用于向车辆中的EPS供应电力的控制装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月19日向韩国提交的、申请号为10-2018-0070047的韩国专利申请的优先权，其通过引用并入本文以用于如本文充分阐述的所有目的。

技术领域

本公开涉及一种用于向车辆中的电动转向(EPS)系统供应电力的控制装置和方法，该控制装置包括反向电压保护电路和电池断开电路。更特别地，本公开涉及一种用于向EPS系统供应电力的控制装置和方法，该控制装置和方法能够使用车辆中的反向电压保护电路和电池断开电路来诊断车辆中的反向电压保护电路和电池断开电路的故障，而无需使用充电/放电电路。

背景技术

车辆中的电池始终与车辆中的电力系统连接，并应根据需要电断开。就这一点而言，电池断开电路用于在电池物理连接到电力系统时将车辆的电池与电力系统电断开。另外，如果车辆电池与车辆中的电力系统反向连接，则车辆中的电路可能会被损坏。为了防止这个问题，反向电压保护电路连接到车辆电池以防止施加反向电压。车辆中的反向电压保护电路和电池断开电路是用于向电动转向(EPS)系统供应电力的配置的重要部分。因此，根据故障/安全规则，每次车辆行驶时必须至少进行一次故障诊断。

然而，由于在反向电压保护电路和电池断开电路中使用的开关操作之后的变化点较低，所以接通操作基本上基本没有显著差异。在断开操作中，由于具有大量电容的直流(DC)端电容器和恒定连接的初始充电电阻器，不会产生显著差异。因此，难以确定开关是正常地接通还是断开。

因此，在现有技术中，在开关断开之后使用单独的充电/放电电路检测开关的异常。然而，与反向电压保护电路和电池断开电路分开，应进一步提供检测开关的异常状态的旁路电路和充电/放电电路，从而导致整个电路配置复杂并且增加其尺寸。另外，由于充电/放电时间和电容，需要具有高电阻值的装置。

发明内容

本公开的各个方面提供一种用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制装置和方法，该控制装置和方法能够诊断车辆中的反向电压保护电路和电池断开电路中的故障，而无需提供单独的充电/放电电路。

还提供一种用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制装置和方法，该控制装置和方法能够基于关于直流(DC)端电容器的电压变化的信息，响应于对车辆的反向电压保护电路和电池断开电路的接通和断开的控制以及对DC端电容器的充电操作和放电操作的控制来诊断车辆的反向电压保护电路和电池断开电路的故障。

根据本公开的一方面，一种用于向EPS系统供应电力的控制装置可以包括：反向电压保护电路，串联连接到车辆电池以防止对电池施加反向电压；电池断开电路，串联连接到反向电压保护电路，并且能够使电池和车辆电断开；初始充电电阻器，串联连接到反向电压保护电路并且并联连接到电池断开电路，以防止因响应于反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关接通而感应的浪涌电流造成的损坏；DC端电容器，串联连接到电池断开电路和初始充电电阻器以累积从电池供应的电力作为电能；控制器，控制反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关的接通和断开，并且控制DC端电容器的充电操作和放电操作；以及故障检测器，检测DC端电容器在充电操作之后随放电操作的电压变化，并且根据关于电压变化的信息来确定反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关的故障。

根据本公开的另一方面，一种用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制方法可以包括：从车辆的电池接收电力；通过接通能够防止对车辆电池施加反向电压的反向电压保护电路的开关和能够使电池与车辆电断开的电池断开电路的开关来对DC端电容器进行充电；通过断开反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关以使DC端电容器和电池电断开，然后消耗DC端电容器的电力来使DC端电容器放电；以及检测由于充电后的放电引起的DC端电容器的电压的变化，并且根据关于直流端电容器的电压变化的信息来检测反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关的故障。

根据实施例，用于向EPS系统供应电力的控制装置和方法可以诊断反向电压保护电路和电池断开电路的故障而无需单独的充电/放电电路，从而降低了成本和板尺寸，并且提高了可靠性。

附图说明

从以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本公开的上述和其它目的、特征和优点，其中：

图1示出根据实施例的用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制装置的配置；

图2示出根据实施例的控制器的充电操作；

图3示出根据实施例的控制器的放电操作；

图4示出在根据实施例的反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关已经出现故障的情况下故障检测器的操作；

图5示出在根据实施例的反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关处于正常状态的情况下故障检测器的操作；

图6是示出根据实施例的用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制方法的流程图；以及

图7是示出根据实施例的用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制装置的具体结构的电路图。

具体实施方式

在下文中，将详细参照本公开的实施例，在附图中示出实施例的示例。在整个文件中，应参照附图，在附图中相同的附图标记和符号将用于表示相同或相似的组件。在本公开的以下描述中，在可能由此使得本公开的主题不清楚的情况下，将省略结合到本公开中的已知功能和组件的详细描述。应理解的是，除非明确地相反描述，否则本文使用的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变型旨在涵盖非排他性包含物。除非明确地相反描述，否则本文使用的单数形式的组件的描述旨在包括复数形式的组件的描述。

还将理解的是，虽然可以在本文中使用诸如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”和“(b)”的术语来描述各个元件，但是这些术语仅用于将一个元件与其它元件区分开。这些元件的实质、次序、顺序或数量不受这些术语的限制。

在描述组件之间的位置关系中，将理解的是，当两个或更多个元件被称为彼此“连接、联接或链接”时，这两个或更多个元件不仅可以彼此“直接连接、联接或链接”，而且还可以通过另一“中间”元件彼此“间接连接、联接或链接”。本文中，另一元件可以包括在彼此“连接”、“联接”或“链接”的两个或更多个元件的一个或多个元件中。

当使用诸如“在……之后”、“随后”、“下一个”、“在……之前”等时间相关的术语用来限定组件、操作方法、制造方法等中的时间关系时，除非使用术语“直接地”，否则可包括非连续情况。

另外，当陈述组件的数值或对应信息(例如，级别)时，应理解的是，数值或对应信息包括可由多种因素(例如，处理因素、内部或外部影响或噪声)引起的误差范围，即使在没有明确描述的情况下也是如此。

在本公开中，车辆的反向电压保护电路是指在车辆的电池反向连接的情况下防止车辆的电气部件被错误地施加的电压破坏的电路。另外，在本公开中，车辆的电池断开电路是指用于将电池与车辆断开以使电池放电并且使电池和车辆电断开的电路。在这种情况下，具有上述功能的电路将统称为反向电压保护电路和电池断开电路，但是本公开不限于这些术语。另外，反向电压保护电路和电池断开电路可以根据其特性属于EPS电源控制部分。EPS电源控制部分直接或间接地连接到车辆电池，以从设置在其外部的电池接收电力，然后向电动转向(EPS)系统供应电力。因此，在与车辆和电池连接的EPS电源控制部分中还可以包括具有其它功能的电路，这些电路在附图中未示出。即使在包括具有其它功能的电路的情况下，对反向电压保护电路和电池断开电路的正常操作和故障诊断的描述也可以基本相同地适用于不包括具有其它功能的电路的情况。

在下文中，将参照附图描述根据实施例的用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制装置。

图1示出根据实施例的用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制装置的配置。

参照图1，根据实施例的用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制装置100可以包括：反向电压保护电路120，串联连接到车辆电池110以防止对电池110施加反向电压；电池断开电路130，串联连接到反向电压保护电路120，并且能够使电池110和车辆电断开；初始充电电阻器140，串联连接到反向电压保护电路120并且并联连接到电池断开电路130，以防止因响应于反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关接通而感应的浪涌电流造成的损坏；直流(DC)端电容器150，串联连接到电池断开电路130和初始充电电阻器140以累积从电池110供应的电力作为电能；控制器160，控制反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的接通和断开，并且控制DC端电容器150的充电操作和放电操作；以及故障检测器170，检测DC端电容器150在充电操作之后随放电操作的电压变化，并且根据关于电压变化的信息来确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的故障。

本文中，电池110串联连接到反向电压保护电路120，反向电压保护电路120又串联连接到电池断开电路130。防止电路受到开关接通时感应的浪涌电流的损坏的初始充电电阻器140串联连接到反向电压保护电路120并且并联连接到电池断开电路130。DC端电容器150串联连接到电池断开电路130和初始充电电阻器140。控制器160连接到反向电压保护电路120和电池断开电路130。虽然图1中未示出，但是控制器160可以连接到外部逆变器、用于操作逆变器的门驱动器等，以消耗DC端电容器150的电力。在这种情况下，外部逆变器可以并联连接到DC端电容器150，并且可以用作使用来自DC端电容器150的能量输入来控制车辆电机的电源。另外，故障检测器170可以直接或间接地连接到DC端电容器150以检测DC端电容器150的电压或接收关于DC端电容器150的电压的信息。

根据实施例的反向电压保护电路120包括并联连接的开关M1和二极管D1。在示例中，开关M1可以被实施为晶体管。另外，开关M1的晶体管可以被实施为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)装置。另外，开关M1可以通过输入其中的控制信号接通成短路，也可以被断开成开路。另外，反向电压保护电路120的二极管D1可以使用从第一节点N1至第二节点N2的方向作为正向来配置。另外，反向电压保护电路120在第一节点N1处串联连接到电池110。

虽然图1中示出开关M1和二极管D1作为反向电压保护电路120的组件，但是本公开不限于此。用于稳定和效率的另一装置例如电阻器可以包括在反向电压保护电路120中。然而，即使在包括另一装置的情况下，在反向电压保护电路120的正常操作和故障诊断操作中电流随开关M1接通和断开时流动的方向可以与不包括另一装置的情况下电流流动的方向相同。

根据实施例的电池断开电路130包括并联连接的开关M2和二极管D2。在示例中，开关M2可以被实施为晶体管。另外，开关M2的晶体管可以被实施为MOSFET装置。另外，开关M2可以通过输入的控制信号来接通成短路，也可以被断开成开路。另外，电池断开电路130的二极管D1可以使用从第三节点N3至第二节点N2的方向作为正向来配置。另外，电池断开电路130在第二节点N2和第三节点N3之间并联连接到初始充电电阻器140。

虽然图1中示出开关M2和二极管D2作为电池断开电路130的组件，但是本公开不限于此。用于稳定和效率的另一装置例如电阻器可以包括在电池断开电路130中。然而，即使在包括另一装置的情况下，在电池断开电路130的正常操作和故障诊断操作中电流随开关M2接通和断开时流动的方向可以与不包括另一装置的情况下电流流动的方向相同。

根据实施例的初始充电电阻器140可以包括电阻元件。初始充电电阻器140是一种电阻元件，该电阻元件保护电路不被浪涌电流即高于在电力输入到电子装置的时间点流过的稳态电流的电流损坏。初始充电电阻器140可以具有高电阻值。初始充电电阻器140在第二节点N2和第三节点N3处并联连接到电池断开电路130，并且在第二节点N2处串联连接到反向电压保护电路120。初始充电电阻器140在第三节点N3处串联连接到DC端电容器150。

根据实施例的DC端电容器150可以包括电容装置。DC端电容器150在第三节点N3处串联连接到电池断开电路130和初始充电电阻器140。DC端电容器150可以响应于反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的接通操作利用从电池110输入的电力进行充电，并且可以通过断开操作或通过消耗电力进行放电。本文中，将稍后参照图2至图5更具体地描述DC端电容器150响应于充电操作和放电操作的操作。

根据实施例的控制器160可以通过控制反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的接通和断开并且控制DC端电容器150的电力消耗来对DC端电容器150执行充电操作和放电操作。本文中，控制器160可以直接或间接连接到反向电压保护电路120和电池断开电路130，以传递反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的接通信号和断开信号。在反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关为MOSFET装置的情况下，控制器160的信号可以为门信号。另外，控制器160可以控制反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的接通和断开以进行DC端电容器150的充电操作和放电操作。

根据实施例的控制器160的充电操作可以通过接通反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关对DC端电容器150的电压进行充电。放电操作可以包括断开反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关以使DC端电容器150和车辆电池110电断开，然后消耗DC端电容器150的电力。

根据实施例，当反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关接通时，相应的开关发生短路。这可以使得DC端电容器150的两端电压和车辆电池110的两端电压相同，从而可以对DC端电容器150充电。另外，当反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关断开成开路时，DC端电容器150和车辆电池110可以电断开。另外，控制器160可以操作逆变器或伪驱动用于操作逆变器的门驱动器以消耗DC端电容器150的电力。将稍后参照图2至图5更具体地描述DC端电容器150响应于充电操作和放电操作的具体操作。

根据实施例的故障检测器170可以响应于控制器160的充电操作之后的放电操作来检测DC端电容器150的电压变化，并且基于关于DC端电容器150的电压变化的信息来确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的故障。这是因为在反向电压保护电路120和电池断开电路130被断开并且由此开关被打开之后，当使用DC端电容器150的电力时，可以通过初始充电电阻器140从电池110感应出电流，并且DC端电容器150的电压变化可以根据反向电压保护电路120和电池断开电路130的故障而具有不同的方面。也就是说，如果开关正常，则打开开关，使得响应于电力消耗在DC端电容器150中可出现电压降。然而，如果开关已经出现故障，则开关发生短路，使得电池110的电压和DC端电容器150的电压可以保持相同，因此虽然出现电力消耗，也可能不会出现电压降。

在这种情况下，故障检测器170可以直接或间接地连接到DC端电容器150，以检测DC端电容器150的两端电压或接收相应的信息。另外，故障检测器170可以接收关于执行控制器160的充电操作和放电操作的信号。

另外，在充电操作之后根据实施例的控制器160执行放电操作预定检测时段的情况下，如果DC端电容器150的电压保持在充电操作中获得的电压，则故障检测器170可以确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关已经出现故障。

在另一示例中，在充电操作之后控制器160执行放电操作预定检测时段的情况下，如果在放电操作期间在DC端电容器150中出现电压降，则故障检测器170可以确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关处于正常状态。在这种情况下，DC端电容器150中的电压降可以基于在充电操作中对DC端电容器150充电的电压值以预定比率来确定。另外，在示例中，预定检测时段可以使用关于DC端电容器150的每单位小时的电力消耗、瞬时功率、DC端电容器150的电容、充电状态等的信息来计算，以便被设置为可以识别DC端电容器150的电压降的最短时间段。由于可以识别DC端电容器150的电压降的最短时间段可以从关于DC端电容器150和控制器160的其它信息计算，因此用于计算最短时间段的信息不限于DC端电容器150每单位小时的电力消耗、DC端电容器150的电容和充电状态。

因此，故障检测器170可以根据反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的故障进行不同地操作。将稍后参照图4更具体地描述故障检测器170根据反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的故障的操作。

图7是示出根据实施例的用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制装置的具体结构的电路图。

参照图7，用于向EPS系统供应电力的控制装置100-1可以连接到电池110-1。另外，反向电压保护电路120-1和电池断开电路130-1可以串联连接。除了开关和二极管之外，可以在电路中设置其它组件。另外，反向电压保护电路120-1可以连接到能够接收控制信号的第一控制信号发送器161，并且电池断开电路130-1可以连接到能够接收控制信号的第二控制信号发送器162。反向电压保护电路120-1的开关可以由从第一控制信号发送器161接收的控制信号接通和断开。同样地，电池断开电路130-1的开关可以由从第二控制信号发送器162接收的控制信号接通和断开。电阻器或电容装置可以包括在第一控制信号发送器161和反向电压保护电路120-1中。同样地，电阻器或电容装置可以包括在第二控制信号发送器162和电池断开电路130-1中。另外，DC端电容器150-1可以由多个电容器组成。

在如上所述的控制器160-1和故障检测器170-1的操作的基础上，用于向EPS系统供应电力的控制装置100-1可以检测反向电压保护电路120-1的开关和电池断开电路130-1的开关的故障。

图7中所示的结构是用于向EPS系统供应电力的控制装置100的具体示例，并且用于向EPS系统供应电力的控制装置100的配置不限于前述实施例。用于向EPS系统供应电力的控制装置100可以被设置为与上述电路等效的电路或者执行相同功能的各种其它电路。

如上所述，考虑到上述目的，用于向EPS系统供应电力的控制装置100的反向电压保护电路120、电池断开电路130、初始充电电阻器140、DC端电容器150、控制器160和故障检测器170可以被设置为根据设定程序而操作的一个或多个微处理器。设定程序可以包括执行将在后面描述的根据实施例的用于向EPS系统供应电力的控制方法中包括的各个步骤的一系列指令。

上面已经简要描述了包括反向电压保护电路120和电池断开电路130的用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制装置100的每个电路的配置和操作。在下文中，将参照图2至图5描述用于向EPS系统供应电力的控制装置100的具体操作。

图2示出根据实施例的控制器的充电操作。

参照图2，控制器160可以通过接通反向电压保护电路120的开关M1和电池断开电路130的开关M2来对DC端电容器150充电。

也就是说，在反向电压保护电路120的开关M1通过控制器160的操作接通的情况下，相应的开关M1发生短路，并且第一节点N1和第二节点N2具有相同的电位差。同样地，在电池断开电路130的开关M2通过控制器160的操作接通的情况下，相应的开关M2发生短路，并且第二节点N2和第三节点N3具有相同的电位差。因此，第一节点N1和第三节点N3与接地电位的电位差相同，并且DC端电容器150的电压与接地电位的电压和电池110的电压相同，使得可以立即对DC电容器150充电。

因此，在充电步骤之后，根据实施例的DC端电容器150的电压与的电池110的电压相同，而与充电步骤之前的DC端电容器150的电压值无关。

图3示出根据实施例的控制器160的放电操作。

参照图3，控制器160可以通过断开反向电压保护电路120的开关M1和电池断开电路130的开关M2来使DC端电容器150和电池110电断开。也就是说，当控制器160断开反向电压保护电路120的开关M1时，开关M1被打开。当电池断开电路130的开关M2断开时，开关M2被打开。

另外，控制器160可以控制DC端电容器150的待消耗的电力。根据实施例的控制器160可以通过断开反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关然后消耗DC端电容器150的电力来执行放电操作。就这一点而言，根据实施例的控制器160可以伪驱动连接到DC端电容器150的逆变器或用于操作逆变器的门驱动器。然而，应理解的是，伪驱动逆变器或门驱动器仅仅是说明DC端电容器150的电力使用，可以使用一种驱动车辆电机或驱动可连接到DC端电容器150的另一电子控制单元的方法以消耗DC端电容器150的电力。

在这种情况下，DC端电容器150的电压变化取决于反向电压保护电路120和电池断开电路130的故障。因此，故障检测器可以通过检测DC端电容器150的电压变化来检测故障。

在下文中，将更详细地描述DC端电容器150的电压根据反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的故障的变化。

图4示出在根据实施例的反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关已经出现故障的情况下故障检测器的操作。

参照图4，在反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关出现故障的情况下，即使DC端电容器150在放电操作中消耗电力，DC端电容器150的电压也不会改变。在这种情况下，故障检测器170可以确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关已经出现故障。

具体地，在反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关已经出现故障的情况下，开关发生短路而不是正常操作。然而，控制器160控制反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关都处于断开状态即打开状态，以便检测故障。然后，故障检测器170检测DC端电容器150的电压变化。因此，如果DC端电容器150的变化电压与开关被打开的情况的结果值相同，则可以确定相应的开关是正常的。相反，如果DC端电容器150的电压变化与开路状态的结果值不同，则可以确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关已经出现故障。也就是说，如果故障检测器170在充电操作之后的放电操作期间检测到指示反向电压保护电路120和电池断开电路130已经出现故障的结果值，则因为相应的开关未断开，所以故障检测器170可以确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关已经出现故障。

在这种情况下，如果反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关已经出现故障，则所得到的状态可以与控制器160的充电操作相同。也就是说，如上所述，在反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关接通的情况下，相应的开关都发生短路。该状态与在充电操作中两个开关都接通的电路图的状态相同。在这种情况下，如上所述，第一节点N1和第三节点N3可以具有相同的电位差，并且DC端电容器150相对于接地电位的电压Vc可以与电池110的电压Vin相同。因此，无论DC端电容器150的电力的使用情况如何，DC端电容器150的电压Vc可以与电池110的输入电压Vin相同。

因此，虽然在充电操作之后已经执行放电操作预定检测时段，但是在DC端电容器150的电压Vc保持在充电操作中充电的电压的情况下，DC端电容器150可以确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关发生短路，使得电池110连续地供应电力。也就是说，由于对反向电压保护电路120和电池断开电路130的控制，因此可以理解的是，车辆中的电力系统和车辆电池110没有断开。这可能意味着反向电压保护电路120和电池断开电路130不能正常工作，因此，反向电压保护电路120和电池断开电路130可以被确定为已经出现故障。本文中，关于充电电压的维持，即使在反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关已经出现故障的情况下，充电电压也可能由于电池110的电压、电线的电阻或DC端电容器150的内部电阻的消耗而减少一定量，由此可以考虑误差。

另外，根据实施例的预定检测时段可以由操作员预先设置，或者可以根据车辆的当前状态例如关于电池状态、车辆速度、另一装置的故障等的信息而变化。可选地，预定检测时段可以通过计算DC端电容器150消耗的电量设置成可识别显著差异的最短时段。在这种情况下，在放电操作中DC端电容器150的耗电量以及DC端电容器150的电容和充电状态可用于计算DC端电容器150的耗电量。也就是说，只要检测时段可以作为用于故障检测的参考时段，就对预定检测时段没有限制。

以这种方式，根据实施例的故障检测器170可以通过根据在充电操作之后的放电操作中DC端电容器150的电力消耗识别电压的变化来确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的故障。

图5示出在根据实施例的反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关处于正常状态的情况下故障检测器的操作。

参照图5所示，在反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关处于正常状态的情况下，如果DC端电容器150在放电操作中消耗电力，则DC端电容器150的电压可能会下降。在这种情况下，故障检测器170可以确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关处于正常状态。

具体地，根据实施例的故障检测器170可以在保持反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的断开状态之后识别DC端电容器150的电压变化。在开关处于正常状态的情况下，通过执行开关的功能，开关处于打开状态。在这种情况下，在放电操作中执行的分离可以连续地保持。

然而，尽管如此，并联连接到电池断开电路130的初始充电电阻器140始终连接到DC端电容器。因此，即使在完成分离步骤之后，电池110和DC端电容器150也可以电连接。也就是说，即使反向电压保护电路120的开关M1被控制器160断开并打开，并联连接到开关的二极管D1也可以正向连接到第一节点N1和第二节点N2，使得电流I1可以从第一节点N1流至第二节点N2。另外，第二节点N2和第三节点N3的开关M2可以被打开，二极管D2反向连接。即使在电流I1没有流经电池断开电路130的情况下，因为初始充电电阻器140可以并联连接到电池断开电路130，所以电流I1也可以在第二节点N2和第三节点N3之间流动。

然而，因为恒定连接的初始充电电阻器140的功能是防止浪涌电流，所以它应该具有大的电阻值。如果DC端电容器150使用从电池110感应的电流I1，则初始充电电阻器140的两端经历与通过将电流I1乘以初始充电电阻的电阻值而获得的值相对应的电压降Vr。因此，与从电池110输入的电压Vin相比，从DC端电容器150输出的电压Vc可能具有显著的电压降。也就是说，在DC端电容器150消耗电力的情况下，DC端电容器150的电压Vc可以具有与初始充电电阻的大小成比例的显著电压降。

如上所述，根据实施例，在充电操作之后在执行放电操作预定检测时段时DC端电容器中发生电压降的情况下，可以确定由于反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的操作，已经执行了断开功能。故障检测器170可以确定反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关处于正常状态。也就是说，可以理解的是，当DC端电容器150的电压由于电力消耗而下降时，反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关不会发生短路，并且因此反向电压保护电路120和电池断开电路130的功能得到正确保持。因此，在这种情况下，故障检测器170可以可靠地确定反向电压保护电路120和电池断开电路130处于正常状态。

另外，根据实施例的DC端电容器150的电压降可以基于在充电操作中充电的DC端电容器的电压值以预定比率来确定。在这种情况下，预定比率可以根据DC端电容器150在放电操作中消耗的电力来确定。就这一点而言，可以使用DC端电容器150的电量、电容和充电状态，初始充电电阻器140的电阻，关于电池110的电压的信息等。作为具体示例，预定比率可以被设置为输入电压的100％。在这种情况下，当DC端电容器150的电压为0时，DC端电容器150完全放电，使得可以确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关处于正常状态。在另一示例中，预定比率可以被设置为输入电压的50％。在这种情况下，当DC端电容器150的电压降低到等于或小于输入电压的一半时，可以确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关处于处于正常状态。如上所述，根据DC端电容器150在放电操作中消耗的电量，预定比率可以设置为超过0％并且等于或小于100％。

另外，根据实施例的预定检测时段可以是由操作员设置的预定值。本文中，预定检测时段可以根据车辆的当前状态例如关于电池状态、车辆速度、另一装置的故障等的信息而变化。另外，预定检测时段可以是如上所述可识别DC端电容器150的预定电压降的最短时段。在这种情况下，可以使用关于DC端电容器150在放电操作中每小时消耗的耗电量、瞬时功率、DC端电容器150的电容、充电状态、初始充电电阻器140的电阻、电池110的电压等信息以确定消耗的电量。

另外，由于可识别电压降的最短时段可以使用关于DC端电容器150和控制器160的其它信息来确定，因此用于确定最短时段的信息不限于DC端电容器150每小时耗电量、瞬时功率、DC端电容器150的电容和充电状态。也就是说，只要检测时段可以作为用于故障检测的参考时段，就对预定检测时段没有限制。

因此，如果DC端电容器150的电压降等于或大于电池110的输入电压的预定比率，则根据实施例的故障检测器170可以确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关处于正常状态。

因此，故障检测器170可以响应于DC端电容器150在充电操作之后的放电操作中消耗的电力来识别电压的变化，并且可以确定反向电压保护电路120的开关和电池断开电路130的开关的故障。

如上参照图1至图5所述，与现有技术不同，本公开的实施例可以提供故障诊断功能而无需使用单独的充电/放电电路，因此简化了电路，从而降低了成本和电路板尺寸。此外，简化的结构可以提高可靠性。

在下文中，将参照附图描述一种用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制方法，该控制方法能够实现所有前述实施例。

图6是示出根据实施例的用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制方法的流程图。

根据实施例的用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制方法可以包括输入步骤、充电步骤、放电步骤和故障检测步骤。在输入步骤中，从车辆电池输入电力。在充电步骤中，DC端电容器通过接通能够防止对车辆电池施加反向电压的反向电压保护电路的开关和能够使电池和车辆电断开的电池断开电路的开关进行充电。在放电步骤中，DC端电容器通过断开反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关使DC端电容器和电池电断开、然后消耗DC端电容器的电力进行放电。检测由于充电步骤之后的放电步骤引起的DC端电容器的电压变化，并且基于关于DC端电容器的电压变化的信息来检测反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关的故障。另外，还可以包括以分步方式执行上述步骤的步骤。一些步骤可以省略，有些步骤的顺序可以更改。

在使用用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制方法的电路中，电池串联连接到反向电压保护电路，并且反向电压保护电路和电池断开电路串联连接。防止电路受到开关接通时感应的浪涌电流的损坏的初始充电电阻器串联连接到反向电压保护电路并且并联连接到电池断开电路。DC端电容器串联连接到电池断开电路和初始充电电阻器。DC端电容器可以连接到外部逆变器、用于操作逆变器的门驱动器等，以消耗电力。在这种情况下，外部逆变器可以并联连接到DC端电容器，并且可以用作使用DC端电容器输入的能量来控制车辆电机的电源。

参照图6，在根据实施例的用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制方法的输入步骤S600中，可以从车辆电池输入电力。

另外，在根据实施例的用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制方法的充电步骤S610中，可以接通串联连接到车辆电池以防止对车辆电池施加反向电压的反向电压保护电路的开关和串联连接到反向电压保护电路的电池断开电路的开关以对串联连接到电池断开电路的DC端电容器进行充电。在这种情况下，当反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关接通时，开关会发生短路，从而使DC端电容器的两端电压和车辆电池的两端电压相同。因此，可以对DC端电容器进行充电。

也就是说，当反向电压保护电路的开关接通时，相应的开关发生短路，并且反向电压保护电路两端的电位差相同。同样地，当电池断开电路的开关接通时，相应的开关发生短路，电池断开电路两端的电位差相同。因此，DC端电容器与接地电位的电压与电池的电压相同，使得可以立即对DC端电容器进行充电。

因此，在充电步骤完成之后，DC端电容器的电压与电池的电压相同，不考虑充电步骤前DC端电容器的电压值。

另外，在用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制方法的放电步骤S620中，反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关断开，并且然后消耗DC端电容器的充电电力以使DC端电容器和车辆电池电断开。

也就是说，在放电步骤中，当反向电压保护电路的开关断开时，相应的开关被打开，当电池断开电路的开关断开时，相应的开关被打开。因此，DC端电容器和车辆电池可以电断开。

之后，在放电步骤中，放电操作可以通过消耗DC端电容器的电力来执行。就这一点而言，在放电步骤中，可以伪驱动连接到DC端电容器的逆变器或用于操作逆变器的门驱动器。然而，应理解的是，逆变器或门驱动器的伪驱动仅仅说明了DC端电容器的电力的使用，并且可以使用驱动车辆电机或驱动可连接到DC端电容器的另一电子控制单元的方法以消耗DC端电容器的电力。

在这种情况下，DC端电容器的电压变化根据反向电压保护电路和电池断开电路的故障而变化。因此，可以在故障检测步骤中检测DC端电容器的电压变化。

另外，在用于向车辆中的EPS系统供应电力的控制方法的故障检测步骤S630中，可以检测由于充电步骤之后的放电步骤引起的DC端电容器的电压变化，并且可以基于关于DC端电容器的电压变化的信息来确定反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关的故障。

例如，这是因为在反向电压保护电路和电池断开电路断开并且开关被打开之后，当使用DC端电容器的电力时，可以通过初始充电电阻器从电池感应出电流，并且DC端电容器的电压变化可以根据反向电压保护电路和电池断开电路的故障而具有不同的方面。也就是说，如果开关尚未出现故障，这与开关被打开的情况相同，使得DC端电容器中可出现电压降。然而，如果开关已经出现故障，则开关发生短路，使得电池的电压和DC端电容器的电压可以保持相同，因此可能不会出现电压降。

因此，在故障检测步骤中，如果即使在充电操作之后已经执行放电操作预定检测时段，DC端电容器的电压保持在充电操作中获得电压下，则可以确定反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关已经出现故障。

在另一示例中，在故障检测步骤中，如果在充电操作之后执行放电操作预定检测时段期间DC端电容器150中出现电压降，则可以确定反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关处于正常状态。

另外，根据实施例的DC端电容器中的电压降可以基于在充电操作中对DC端电容器充电的电压值以预定比率来确定。在这种情况下，预定比率可以根据DC端电容器在放电操作中消耗的电量来确定。就这一点而言，可以使用DC端电容器的电量、电容、充电状态，初始充电电阻器的电阻、关于电池的电压的信息等。作为具体示例，预定比率可以被设置为输入电压的100％。在这种情况下，当DC端电容器的电压为0时，DC端电容器完全放电，使得可以确定反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关处于正常状态。在另一示例中，预定比率可以被设置为输入电压的50％。在这种情况下，当DC端电容器的电压降低到等于或小于输入电压的一半时，可以确定反向电压保护电路的开关和电池断开电路的开关处于正常状态。如上所述，根据DC端电容器在放电操作中消耗的电量，预定比率可以设置为超过0％并且等于或小于100％。

另外，根据实施例的预定检测时段可以是由操作员设置的预定值。本文中，预定检测时段可以根据车辆的当前状态例如关于电池状态、车辆速度、另一装置的故障等的信息而变化。另外，预定检测时段可以是如上所述可识别DC端电容器150的预定电压降的最短时段。在这种情况下，可以使用关于DC端电容器在放电步骤中每小时消耗的耗电量、瞬时功率、DC端电容器的电容、充电状态、初始充电电阻器的电阻、电池的电压等信息以确定消耗的电量。在这种情况下，由于可识别电压降的最短时段可以使用关于DC端电容器和控制器的其它信息来确定，因此用于确定最短时段的信息不限于DC端电容器的每小时耗电量、瞬时功率、DC端电容器的电容和充电状态。也就是说，只要检测时段可以作为用于故障检测的参考时段，就对预定检测时段没有限制。

如上所述，用于向车辆的EPS系统供应电力的控制方法的输入步骤、充电步骤、放电步骤和故障检测步骤可以设置为根据设定程序而操作的一个或多个微处理器。设定程序可以包括执行如上所述的根据实施例的用于向车辆的EPS系统供应电力的控制装置的反向电压保护电路和电池断开电路的各自的组件的一系列指令。

本文使用的诸如“系统”、“处理器”、“控制器”、“组件”、“模块”、“接口”、“模型”和“单元”的术语通常可以表示与计算机相关的硬件实体、硬件和软件的组合、软件应用程序或正在执行的软件应用程序。例如，上述组件可以是从处理器可执行进程、处理器、控制器、控制处理器、个人、可执行线程、程序或计算机中选择的一个，但不限于此。例如，由控制器或处理器以及该控制器或该处理器执行的应用程序可以是组件。一个或多个组件可以存在于处理器或执行线程中的至少一个中。组件可以位于单个系统中，或者可以分布在两个或更多个系统上。

已提供了前述的描述和附图，以便通过示例的方式说明本公开的某些原理。在不脱离本公开的原理的情况下，本公开所属领域的普通技术人员可以进行各种修改和变型。本文公开的前述实施例应被解释为对本公开的原理和范围是说明性而非限制性的。应理解的是，本公开的范围应由所附权利要求书限定，并且它们的所有等同方案都落入本公开的范围内。

Claims (11)

1.一种用于向电动转向系统供应电力的控制装置，包括：

反向电压保护电路，串联连接到车辆电池以防止对所述电池施加反向电压；

电池断开电路，串联连接到所述反向电压保护电路，并且能够使所述电池和所述车辆电断开；

初始充电电阻器，串联连接到所述反向电压保护电路并且并联连接到所述电池断开电路，以防止因响应于所述反向电压保护电路的开关和所述电池断开电路的开关接通而感应的浪涌电流造成的损坏；

DC端电容器，串联连接到所述电池断开电路和所述初始充电电阻器以累积从所述电池供应的电力作为电能；

控制器，控制所述反向电压保护电路的开关和所述电池断开电路的开关的接通和断开，并且控制所述DC端电容器的充电操作和放电操作；以及

故障检测器，检测所述DC端电容器在所述充电操作之后随所述放电操作的电压变化，并且根据关于所述电压变化的信息来确定所述反向电压保护电路的开关和所述电池断开电路的开关的故障。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述充电操作通过接通所述反向电压保护电路的开关和所述电池断开电路的开关来对所述DC端电容器的电压进行充电，以及

所述放电操作通过断开所述反向电压保护电路的开关和所述电池断开电路的开关以使所述DC端电容器和所述车辆电池电断开，然后消耗所述DC端电容器的电力使所述DC端电容器的电压放电。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其中在所述充电操作之后，所述控制器控制执行所述放电操作预定检测时段，并且

如果在所述放电操作期间所述充电操作中充电的电压保持在所述DC端电容器中，则所述故障检测器确定所述反向电压保护电路的开关和所述电池断开电路的开关已经出现故障。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其中在所述充电操作之后，所述控制器控制执行所述放电操作预定检测时段，并且

如果在所述放电操作期间所述DC端电容器中发生电压降，则所述故障检测器确定所述反向电压保护电路的开关和所述电池断开电路的开关处于正常状态。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其中所述DC端电容器的电压降是根据所述DC端电容器在所述充电操作中充电的电压值以预定比率确定。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其中所述预定检测时段是可识别所述DC端电容器的电压降的最短时段。

7.一种用于向车辆中的电动转向系统供应电力的控制方法，包括：

从车辆的电池接收电力；

通过接通能够防止对所述车辆电池施加反向电压的反向电压保护电路的开关和能够使所述电池与所述车辆电断开的电池断开电路的开关来对DC端电容器进行充电；

通过断开所述反向电压保护电路的开关和所述电池断开电路的开关以使所述DC端电容器和所述电池电断开，然后消耗所述DC端电容器的电力来使所述DC端电容器放电；以及

检测由于所述充电后的所述放电引起的所述DC端电容器的电压的变化，并且根据关于所述DC端电容器的电压变化的信息来检测所述反向电压保护电路的开关和所述电池断开电路的开关的故障。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其中在所述充电之后执行所述放电预定时段，并且

在检测到故障时，如果在所述放电操作期间所述充电操作中充电的电压保持在所述DC端电容器中，则确定所述反向电压保护电路的开关和所述电池断开电路的开关已经出现故障。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其中在所述充电之后执行所述放电预定时段，并且

在检测到故障时，如果在所述放电操作期间所述DC端电容器中发生电压降，则确定所述反向电压保护电路的开关和所述电池断开电路的开关处于正常状态。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其中所述DC端电容器的所述电压降是根据所述DC端电容器在所述充电操作中充电的电压值以预定比率确定。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其中所述预定检测时段是可识别所述DC端电容器的电压降的最短时段。

Images