CN111381155A - 用于诊断接触器的状态的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

用于诊断接触器的状态的方法和系统。用于诊断电动车辆的接触器状态的系统包括：接触器(1、2)；装置(3)，其用于检测经过该装置(3)的电流，该装置(3)与接触器(1、2)并联地定位；以及控制器(14)，其可操作地连接到接触器(1、2)以及用于检测经过装置(3)的电流的装置(3)。该控制器(14)被配置成：与接触器(1、2)进行通信并记录接触器(1、2)的理论状态；从装置(3)接收信号：如果电流经过装置(3)，则接收到的信号是断开，并且如果电流没有经过装置(3)，则接收到的信号是闭合；将接触器的理论状态与接触器的从用于检测经过装置(3)的电流的装置(3)接收的状态进行比较。

Description

用于诊断接触器的状态的方法和系统
技术领域
本发明涉及诊断电动车辆中的接触器的状态的系统和方法。更具体地，本发明涉及用于电动车辆(EV)或混合动力车辆(HEV)的电池电路，该电池电路包含用于确定在高于诊断的电压范围中工作的接触器的状态的电路部件。
背景技术
在高压系统中，通常使用电源接触器来保证电源设备之间的电流隔离。例如，在现有技术中已知的切断箱(Cut Off Box)中，有两个主接触器，其将电池与充电器或负载隔离。
在驾驶周期期间，接触器闭合以将电池与动力系统的其它区域电联接。当驾驶周期完成时，接触器断开，以例如保护电池免于相对高的电压，或者在发生隔离电阻故障时将电池与其余电路隔离。如果接触器闭合地焊接，则接触器不会断开，电路可以保持闭合。
控制器被配置成断开和闭合接触器组件的接触器。接触器在驾驶周期期间通常是闭合的。闭合接触器准许电力循环到电池并从电池循环。在驾驶周期结束时，当动力系统未运行时，接触器断开。
前述系统的缺点在于，接触器可能具有与控制器所要求的不同的状态。
发明内容
本发明的目的是电动车辆的接触器诊断系统，该系统包括：
-接触器，其可以在闭合状态与断开状态之间移动(movable)，
-装置，其用于检测经过该装置的电流，该装置与接触器并联地定位，并可操作地连接到电源，以及
-控制器，其可操作地连接到接触器以及用于检测经过该装置的电流的装置，该控制器被配置成：
○与接触器进行通信并在控制器中记录接触器的理论断开状态或理论闭合状态，
○从用于检测经过该装置的电流的装置接收信号：
■如果电流经过该装置，则接收到的信号是接触器被断开，并且
■如果电流没有经过该装置，则接收到的信号是接触器被闭合，
○将接触器的理论状态与接触器的从用于检测经过该装置的电流的装置接收的状态进行比较。
本发明的又一目的是用于检测电动车辆的接触器状态的方法，该方法包括以下步骤：
-使控制器与接触器进行通信，并在控制器中记录接触器的理论断开状态或理论闭合状态，
-在控制器中从用于检测经过该装置的电流的装置接收信号：
■如果电流经过该装置，则接收到的信号是接触器被断开，并且
■如果电流没有经过该装置，则接收到的信号是接触器被闭合。
-在控制器中将接触器的理论状态与接触器的从用于检测经过该装置的电流的装置接收的状态进行比较。
在本申请中应当理解，通过将控制器和接触器进行通信作为以下过程：通过该过程，可以在控制器与接触器之间，至少从控制器到接触器，并且优选地在两个方向上，或直接在两个元件之间，或通过介于控制器与接触器之间的至少第二控制器或中间模块间接地交换包括信息和/或动作的信号。
因此，所援引的通信包含以下动作：控制器向接触器发送信号以将其状态改变成断开状态或闭合状态。另外，控制器记录所述状态作为接触器的理论状态。
同样地，所述通信还包含另选方式：在控制器中接收具有接触器的状态的信号并在控制器中记录所述状态作为理论状态。
如前所述，在不同的实施方式中，控制器可以是接收不同信号的单个元件或多个元件，从而最终，使得诊断系统的控制器进行上述的比较。因此，表述通信还包含诊断系统的控制器通过以下方式间接地与接触器通信的另选方式：控制器从其它控制器接收具有接触器状态的信号，该其它控制器继而向接触器发送第一信号以将其状态改变成断开状态或闭合状态，并向诊断系统的控制器发送具有接触器的状态的第二信号。
因此，接触器可以被配置成由诊断系统的控制器或由另一控制器来命令。
在一个实施方式中，该系统包括电源，该电源可操作地连接到接触器以及用于检测经过该装置的电流的装置。
在一个实施方式中，电源是电动车辆的电池和/或车辆的充电器、车载充电器OBC。
本发明的系统和方法的优点中的一个是检测是基于电流而不是电压测量。
在一个实施方式中，用于知道是否有电流经过的装置是光耦合器(octocoupler)。通常使用光耦合器系统来避免不同电压范围的电路之间的干扰。由于该检测是基于电流的并且使用光耦合器，所以该实施方式避免了与其它电路的干扰，并且还降低了系统的成本。
特别是，如果接触器被断开并且启用光耦合器，则电流应该流过它们。当电流流过它们时，由控制器从该装置或在上述实施方式中从光耦合器接收到的信号将为“1”，因此接触器处于断开状态。
如果接触器被闭合，则由于接触器路径的阻抗较低，电流将不会流过光耦合器，并且因此由控制器从该装置或在上述实施方式中从光耦合器接收到的信号将为“0”，因此，接触器处于闭合状态。
根据上述实施方式，控制器被配置成通过与以下元件进行通信来管理系统以对接触器状态进行诊断：
·接触器，以及
·光耦合器或其它用于检测经过它的电流的另一装置。
一旦控制器已经进行上述比较，则可以将其配置成：
-发送接触器的状态的信号，或
-如果接触器的理论状态与从装置接收到的状态之间存在差异，则根据该差异发送信号，例如，通过断开其它开关来隔离电池或将控制充电的信号发送至系统或向驾驶员发送信号等来运行某个安全元件。
除了诊断接触器的状态外，还可以使用同一系统来检查在预充电过程期间继电器是否已经正确闭合。当电路与诊断电压之间的关系不同时，本系统能够知道任何接触器的状态。
附图说明
为了完成描述并为了提供对本发明的更好理解，提供了附图。所述附图形成了说明书的组成部分，并且例示了本发明的优选实施方式。该附图包括以下图。
图1示出了本发明的诊断系统的实施方式。
图2示出了本发明的诊断系统的另一实施方式。
具体实施方式
图1和图2公开了本发明的系统对象的实施方式，该系统包括：
-电源，特别是实施方式的系统可以由电池(4)、或由车载充电器(15)或者由可操作地连接到接触器(1、2)以及用于检测经过装置(3)的电流的所述装置的附加电源(5)馈电。该附加电源(5)可以由控制器(14)控制，
-两个接触器(1、2)，其可操作地连接到电源。在图1所示的实施方式中，第一接触器(1)与电池(4)的正极端子相关联。第二接触器(2)与电池(4)的负极端子相关联。控制器(14)命令第一接触器(1)和第二接触器(2)到断开状态和闭合状态。
-装置(3)，其用于检测经过所述装置的电流，其与接触器(1、2)并联地定位。在所示的实施方式中，所述装置是两个光耦合器。在所公开的实施方式中，各个光耦合器包括两个反向的二极管，与负极端子相关联的LS1和LS2以及与正极端子相关联的HS1和HS2(3)。两个反向二极管避免了来自系统两侧的电流不相同的问题，允许光耦合器利用来自两侧的电流工作。
-控制器(14)，其可操作地连接到可能的附加电源(5)、接触器(1、2)和光耦合器(3)，并且被配置成：
○在需要运行附加电源(5)的情况下，将附加电源(5)改变成打开状态，
○通过控制器(14)改变接触器(1、2)的状态，
○在控制器(14)中记录接触器(1、2)的理论状态，
○通过例如闭合开关(12、13)使诊断电路(即，用于检测经过装置的电流的所述装置)与接触器(1、2)并联。在所示的实施方式中，所述开关(12、13)是光电金属氧化物半导体场效应晶体管(optomosfet)，
○从光耦合器(3)接收信号：
■如果电流经过光耦合器(3)，则接触器(1、2)被断开，并且
■如果电流没有经过光耦合器(3)，则接触器(1、2)被闭合，
○将接触器(1、2)的真实状态与理论状态进行比较，该真实状态是由用于检测经过装置的电流的所述装置所反映的状态，而该理论状态是接触器(1、2)已经被改变成的状态，
○发射接触器(1、2)的由光耦合器(3)提供的状态的信号和/或当理论状态与实际状态之间存在差异时发射信号，
○通过例如断开开关(12、13)将诊断电路与接触器(1、2)隔离，
○如果附加电源状态(5)先前已经被设置成打开，则将其改变成关闭状态。
根据上述内容，控制器(14)被配置成通过控制以下项来管理系统以对接触器(1、2)状态进行诊断：
·接触器(1、2)，
·两个诊断电路(即两个光耦合器(3))的开关(12、13)，
·从光耦合器(3)接收数据，并最终将该数据与接触器(1、2)的理论状态进行比较，
·发射接触器(1、2)状态信号和/或发射理论状态与实际状态之间的差异的信号。
特别是，如果断开接触器(1、2)并启用光耦合器(3)，则电流应该流过它们，直到电容器(6)被完全地充电为止。
两个诊断电路的开关(12、13)具有提供到接触器(1、2)极的隔离的附加优势，并且在已经执行诊断后，开关(12、13)隔离诊断电路。
电路系统可以使用来自电池(4)或来自充电器(15)的电源的电压来工作，并且由于附加电源(5)可操作地连接到接触器(1、2)，所以该系统能够在电池(4)和/或充电器(15)不存在或存在的情况下检测接触器(1、2)状态。
因此，可以在以下条件下进行检测：
·连接了电池(4)而充电器(15)未连接。
·连接了充电器(15)而电池(4)未连接。
·电池(4)和充电器(15)都未连接。
在所示的实施方式中，该系统包括低压注入(作为附加电源(5))，特别是注入20V的反激(flyback)，以便此时在系统中没有电压或没有足够的电压的情况下进行诊断。
在实施方式中示出的系统的优点之一在于，由于该系统具有自己的电压注入，所以其独立于电池(4)和充电器(15)的电压而工作。由于电池(4)和充电器(15)具有其自己的接触器，存在系统在接触器(1、2)极处没有外部电压的状况，所以需要内部附加电源(5)来执行检测。
在附图所示的实施方式中，第一接触器(1)与附加电源(5)的正极端子相关联，而第二接触器(2)与附加电源(5)的负极端子相关联。
另外，图中所示的实施方式包括以下元件：
-电阻(Rw(7))，其限制通过光耦合器(3)二极管的电流。
-电容器(Cw(6))，其限制了Rw(7)上的功耗，并在光耦合器(3)发生故障的情形下避免恒定的功耗。
-电阻(RdschgC(8))：需要其使Cw电容器(6)放电。
-电阻器(Rlimit(9))：其限制反激式DC-DC转换器的电流。另外，尽管电池(4)在运行中，但使用了附加电源(5)，但由于附加电源(5)提供仅20V，所以需要存在张力差，直到达到电池(4)的电压为止。
-二极管(DBlocking(10))：其阻止电池或OBC电压。
-二极管(Dz(11))：在无负载的情形下提供稳定的电压。

Claims (15)

1.一种用于诊断电动车辆的接触器的状态的系统，其特征在于，所述系统包括：
-接触器(1、2)，所述接触器(1、2)能够在闭合状态与断开状态之间移动，
-装置(3)，所述装置(3)用于检测经过所述装置(3)的电流，所述装置(3)与所述接触器(1、2)并联地定位，以及
-控制器(14)，所述控制器(14)可操作地连接到所述接触器(1、2)以及用于检测经过所述装置(3)的电流的所述装置(3)，所述控制器(14)被配置成：
○与所述接触器(1、2)进行通信，并在所述控制器(14)中记录所述接触器(1、2)的理论断开状态或理论闭合状态，
○从用于检测经过所述装置(3)的电流的所述装置(3)接收信号：
■如果电流经过所述装置(3)，则所接收到的信号是所述接触器(1、2)被断开，并且
■如果电流没有经过所述装置(3)，则所接收到的信号是所述接触器(1、2)被闭合，
○将所述接触器的理论状态与所述接触器的从用于检测经过所述装置(3)的电流的所述装置(3)接收的状态进行比较。
2.根据权利要求1所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的系统，其中，所述系统包括电源，所述电源可操作地连接到所述接触器(1、2)以及用于检测经过所述装置(3)的电流的所述装置(3)。
3.根据权利要求2所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的系统，其中，所述电源是所述电动车辆的电池(4)和/或所述车辆的充电器(15)。
4.根据权利要求2或3所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的系统，其中，所述系统包括附加电源(5)，所述附加电源(5)可操作地连接到所述接触器(1、2)以及用于检测经过所述装置(3)的电流的所述装置(3)。
5.根据权利要求4所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的系统，其中，所述控制器(14)被配置成控制所述附加电源(5)。
6.根据任一前述权利要求所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的系统，其中，用于检测所述装置(3)是否有电流经过的所述装置(3)是光耦合器。
7.根据任一前述权利要求所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的系统，其中，所述控制器(14)被配置成与所述接触器(1、2)进行通信以改变所述接触器(1、2)的状态，并在所述控制器(14)中记录所述状态作为理论状态。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的系统，其中，所述控制器(14)被配置成通过接收具有所述接触器(1、2)的状态的信号来与所述接触器(1、2)进行通信，并在所述控制器(14)中记录所述状态作为所述理论状态。
9.根据任一前述权利要求所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的系统，其中，所述控制器(14)被配置成发射所述接触器(1、2)的由用于检测经过所述装置的电流的所述装置(3)提供的所述状态的信号。
10.根据任一前述权利要求所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的系统，其中，所述控制器(14)被配置成当所述理论状态与由用于检测经过所述装置的电流的所述装置(3)提供的状态之间存在差异时发射信号。
11.根据任一前述权利要求所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的系统，其中，所述控制器(14)被配置成发送信号以激活用于检测所述装置(3)是否有电流经过的所述装置(3)。
12.根据任一前述权利要求所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的系统，其中，用于检测所述装置(3)是否有电流经过的所述装置(3)包括开关(12、13)。
13.一种用于诊断电动车辆的接触器的状态的方法，所述方法包括以下步骤：
-使控制器(14)与接触器(1、2)进行通信，并在所述控制器(14)中记录所述接触器(1、2)的理论断开状态或理论闭合状态，
-在所述控制器(14)中从用于检测经过装置的电流的该装置(3)接收信号：
■如果电流经过所述装置(3)，则所接收到的信号是所述接触器(1、2)被断开，并且
■如果电流没有经过所述装置(3)，则所接收到的信号是所述接触器(1、2)被闭合，
-在所述控制器(14)中将所述接触器(1、2)的理论状态与所述接触器(1、2)的从用于检测经过所述装置(3)的电流的所述装置(3)接收的状态进行比较。
14.根据权利要求13所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的方法，其中，所述方法包括以下附加步骤：将附加电源(5)的状态改变成打开状态以向所述接触器(1、2)提供电压。
15.根据权利要求13或14所述的用于诊断电动车辆的接触器的状态的方法，其中，所述方法包括通过所述控制器(14)改变所述接触器(1、2)的状态的步骤，或者在所述控制器(14)中接收具有所述接触器(1、2)的所述理论状态的信号的步骤。
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