CN112590617A - 用于电动化车辆的接触器状态检查的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供“用于电动化车辆的接触器状态检查的系统和方法”。一种配电系统包括牵引电池与高压总线之间的接触器。所述系统包括控制器，所述控制器被配置为生成接触器状态以确定所述接触器是否按命令操作。所述控制器响应于牵引电池电压与高压总线电压之间的电压差的变化率在预定数量的时间间隔中的每一个内处于预定范围内而将接触器识别为闭合。

Description

用于电动化车辆的接触器状态检查的系统和方法
技术领域
本申请总体涉及检测在车辆中的牵引电池与高压电力总线之间的接触器的状态。
背景技术
电动化车辆包括连接到高压总线的高压部件。高压总线可以包括使高压部件选择性地彼此隔离的元件。在正常条件期间，选择性隔离元件可以按命令操作。然而，在异常条件下，选择性隔离元件可能处于除命令状态以外的状态下。
发明内容
一种车辆包括：牵引电池；以及接触器，所述接触器被配置为将所述牵引电池的端子选择性地电耦合到高压总线的端子。所述车辆还包括控制器，所述控制器被编程为命令所述接触器在点火循环结束时断开，并且响应于所述牵引电池与所述高压总线之间的电压差的变化率在第一预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于预定范围内，使显示器在后续点火循环期间示出指示所述接触器被焊接闭合的状态指示符，并且响应于所述变化率在第二预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于所述预定范围之外，进入停工模式而不使所述显示器在所述后续点火循环内示出所述状态指示符。
限定所述预定范围的值可以基于耦合到所述高压总线的电阻和电容的值，当所述接触器断开时，所述高压总线通过所述电阻和所述电容被动地放电。所述第一预定数量的连续时间间隔和所述第二预定数量的连续时间间隔可以各自限定持续时间，所述持续时间小于所述高压总线电压的电压从所述牵引电池的电压衰减至低于预定低压阈值的时间。所述控制器可以进一步被编程为响应于所述变化率在所述第一预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于所述预定范围内而存储诊断代码。所述控制器可以进一步被编程为在连续电压测量值之间对所述变化率进行评估。所述控制器可以进一步被编程为在包括多于一个电压测量值的两组电压差的平均值之间对所述变化率进行评估。所述第二预定数量的连续时间间隔可以小于所述第一预定数量的连续时间间隔。所述控制器可以进一步被编程为：响应于所述高压总线的电压下降至低于预定低压阈值，进入所述停工模式，而不使所述显示器在所述后续点火循环内示出所述状态指示符。
一种用于车辆的配电系统包括接触器，所述接触器被配置为将牵引电池的端子选择性地电耦合到高压总线的对应端子。所述配电系统还包括：控制器，所述控制器被编程为命令所述接触器从闭合转变为断开，并且响应于第一组电压差的平均值与第二组电压差的平均值之间的差的变化率在预定数量的时间间隔中的每一个内处于预定范围内，使所述车辆中的显示器示出指示所述接触器被焊接闭合的状态指示符，其中所述电压差是牵引电池电压与高压总线电压之间的。
所述第一组电压差是第一时间间隔内的连续测量值，并且所述第二组电压差是第二时间间隔内的连续测量值。所述第二时间间隔可以紧接在所述第一时间间隔之后。所述第一时间间隔和所述第二时间间隔可以包括相同数量的电压测量值。限定所述预定范围的值可以基于耦合到所述高压总线的电阻和电容的值，当所述接触器断开时，所述高压总线通过所述电阻和所述电容被动地放电。所述预定数量的时间间隔可以限定持续时间，所述持续时间小于所述高压总线电压衰减至小于预定低压阈值的时间。所述控制器可以进一步被编程为：响应于所述变化率在第二预定数量的时间间隔中的每一个内处于所述预定范围之外，使所述控制器进入低功率模式，而不使所述显示器示出所述状态指示符。所述第二预定数量的时间间隔可以不同于所述预定数量的时间间隔。
一种方法包括通过控制器命令设置在牵引电池的端子与高压总线的端子之间的接触器从闭合转变为断开。所述方法还包括：通过所述控制器响应于以下项而向显示器输出指示焊接接触器的状态指示符：牵引电池与高压总线之间的电压差的变化率在预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于预定范围内，所述预定范围根据耦合到所述高压总线的电阻和电容的值而变化，当所述接触器断开时，所述高压总线通过所述电阻和所述电容被动地放电。
所述方法还包括：响应于所述电压差的所述变化率在第二预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于所述预定范围之外，进入控制器停工模式，而不输出所述状态指示符。所述第二预定数量的连续时间间隔可以不同于所述预定数量的连续时间间隔。所述预定数量的连续时间间隔可以限定持续时间，所述持续时间小于所述高压总线电压衰减至低于低压阈值的时间。
附图说明
图1描绘了电动化车辆的可能配置。
图2描绘了车辆的高压配电系统中的接触器的可能配置。
图3描绘了在与牵引电池断开连接之后的高压总线的可能电压衰减响应。
图4描绘了用于确定接触器状态的可能操作序列的流程图。
具体实施方式
本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应被解释为是限制性的，而仅解释为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一附图示出和描述的各个特征可与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实现方式，可能希望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。
电动化车辆包括接触器以选择性地连接和隔离高压部件。接触器可以是电磁开关，诸如继电器。在高压环境中，开关可能经历高水平的应力。电动化车辆中存在的高压可能在开关触点之间导致电弧。在开关断开或闭合时，可能出现电弧。电弧的温度可能足够高以导致开关触点熔化。在一些情况下，接触器可能会变为焊接闭合的。
图1描绘了可以被称为插电式混合动力电动车辆(PHEV)的电动化车辆112。插电式混合动力电动车辆112可以包括一个或多个电机114，所述一个或多个电机机械地联接到齿轮箱或混合动力变速器116。电机114可能能够作为马达和发电机来操作。另外，混合动力变速器116机械地联接到发动机118。混合动力变速器116还机械地联接到驱动轴120，所述驱动轴机械地联接到车轮122。电机114可以在发动机118开启或关闭时提供推进和再生制动能力。电机114还可以充当发电机，并且可以通过回收通常在摩擦制动系统中作为热量损失的能量来提供燃料经济性益处。电机114还可以通过使发动机118以更高效的转速操作以及在某些条件下使电动化车辆112在发动机118关闭的情况下以电动模式操作来减少车辆排放。电动化车辆112还可以是电池电动车辆(BEV)。在BEV配置中，可能不存在发动机118。在其他配置中，电动化车辆112可以是没有插电能力的强混合动力电动车辆(FHEV)。
电池组或牵引电池124存储可以由电机114使用的能量。牵引电池124可以提供高压直流(DC)输出。接触器模块142可以包括一个或多个接触器，所述一个或多个接触器被配置为在断开时将牵引电池124与高压总线152隔离，并且在闭合时将牵引电池124连接到高压总线152。高压总线152可以包括用于在高压总线152上载运电流的电力导体和返回导体。接触器模块142可以位于牵引电池124中。
一个或多个电力电子模块126(也称为逆变器)可以电耦合到高压总线152。电力电子模块126还电耦合到电机114，并且提供在牵引电池124和电机114之间双向传送能量的能力。例如，牵引电池124可以提供DC电压，而电机114可以利用三相交流(AC)操作以起作用。电力电子模块126可以将DC电压转换为三相AC电流来操作电机114。在再生模式中，电力电子模块126可以将来自充当发电机的电机114的三相AC电流转换为与牵引电池124兼容的DC电压。
除了提供用于推进的能量之外，牵引电池124还可以为其他车辆电气系统提供能量。车辆112可以包括DC/DC转换器模块128，所述DC/DC转换器模块将来自高压总线152的高压DC输出转换为与低压负载156兼容的低压总线154的低压DC水平。DC/DC转换器模块128的输出可以电耦合到辅助电池130(例如，12V电池)，以用于对辅助电池130充电。低压负载156可以经由低压总线154电耦合到辅助电池130。一个或多个高压电气负载146可以耦合到高压总线152。高压电气负载146可以具有相关联的控制器，所述控制器在适当的时候操作和控制高压电气负载146。高压电气负载146的示例可以是风扇、电加热元件和/或空调压缩机。
电动化车辆112可被配置为从外部电源136对牵引电池124再充电。外部电源136可以是到电气插座的连接。外部电源136可以电耦合到充电站或电动车辆供电装备(EVSE)138。外部电源136可以是由电力公司提供的电力分配网络或电网。EVSE 138可以提供电路和控件以调节和管理电源136与车辆112之间的能量传递。外部电源136可以向EVSE 138提供DC或AC电力。EVSE 138可以具有用于耦合到车辆112的充电端口134的充电连接器140。充电端口134可以是被配置为将电力从EVSE 138传送到车辆112的任何类型的端口。充电端口134可以电耦合到车载电力转换模块或充电器。充电器132可以调节从EVSE 138供应的电力，以向牵引电池124和高压总线152提供适当的电压水平和电流水平。充电器132可以电耦合到接触器模块142。充电器132可以与EVSE 138对接以协调对车辆112的电力输送。EVSE连接器140可以具有与充电端口134的对应凹部配合的插脚。替代地，被描述为电耦合或连接的各种部件可以使用无线感应耦合来传输电力。
可以提供车轮制动器144以用于使车辆112减速并阻止车辆112的运动。车轮制动器144可以是液压致动的、电致动的或者它们的某种组合。车轮制动器144可以是制动系统150的一部分。制动系统150可以包括用于操作车轮制动器144的其他部件。出于简单起见，附图描绘了制动系统150与车轮制动器144中的一个之间的单一连接。暗示制动系统150与其他车轮制动器144之间的连接。制动系统150可以包括用于监测并且协调制动系统150的控制器。制动系统150可以监测制动部件并且控制车轮制动器144以使车辆减速。制动系统150可响应于驾驶员命令，并且还可自主操作以实现诸如稳定性控制的特征。制动系统150的控制器可以在由另一个控制器或子功能请求时实现施加所请求的制动力的方法。
车辆112内的电子模块可以经由一个或多个车辆网络进行通信。车辆网络可以包括用于通信的多个信道。车辆网络的一个信道可以是串行总线，诸如控制器局域网(CAN)。车辆网络的信道中的一个可以包括由电气和电子工程师协会(IEEE)802系列标准限定的以太网网络。车辆网络的附加信道可以包括模块之间的离散连接并且可以包括来自辅助电池130的电力信号。可以通过车辆网络的不同信道传输不同的信号。例如，视频信号可以通过高速信道(例如，以太网)传输，而控制信号可以通过CAN传输或可以是离散信号。车辆网络可以包括有助于在模块之间传送信号和数据的任何硬件和软件部件。车辆网络未在图1中示出，但可能暗示车辆网络可以连接到车辆112中存在的任何电子模块。可以存在车辆系统控制器(VSC)148来协调各种部件的操作。
电动化车辆112还可以包括用户界面160。用户界面160可以提供用于向操作员传达信息的多种显示元件。用户界面160可以提供用于从操作员接收信息的多种输入元件。用户界面160可以包括一个或多个显示器。显示器可以是触摸屏显示器。用户界面160可以包括离散的灯/灯光。例如，灯可以包括发光二极管(LED)。用户界面160可以包括开关、旋钮和按钮以用于允许操作员改变各种设置。用户界面160可以包括经由车辆网络通信的控制模块。用户界面160可以提供指示禁止充电以及禁止车辆操作的一个或多个显示元件。用户界面160还可以提供用于指示接触器模块142的状态的显示元件。显示元件可以包括离散的灯和/或在消息显示区域中的消息。用户界面160还可以包括诊断终端，所述诊断终端允许使用诊断工具或其他装置来访问存储的控制器数据。例如，诊断终端可以允许用户或技术人员检索存储在车辆控制器中的诊断代码。
图2描绘了包括多个接触器的车辆的高压配电系统200的配置。接触器模块142可以包括预充电接触器204(S1)，所述预充电接触器204与预充电电阻器202串联电耦合。当牵引电池124最初连接到高压总线152时，在启动期间，预充电电阻器202可以限制流过高压总线152的电流。接触器模块142可以包括主接触器206(S2)，所述主接触器206被配置为将牵引电池124的正极端子212选择性地电耦合到高压总线152的正极侧导体216。接触器模块142可以包括高压返回接触器208(S3)，所述高压返回接触器208被配置为将牵引电池返回端子214(牵引电池124的返回端子)选择性地电耦合到高压总线152的负极侧导体或返回导体218(例如，电力电子模块126的返回侧)。接触器模块142可以包括辅助负载返回接触器210(S4)，所述辅助负载返回接触器210被配置为将牵引电池返回端子214选择性地电耦合到电负载返回导体220，辅助负载226可以连接到该电负载返回导体220。
一个或多个高压负载228可以电耦合到高压总线152。电容元件229和放电阻抗231也可以跨高压总线152电耦合。电容元件229和放电阻抗231还可以表示与高压负载228相关联的组合阻抗。电容元件229可以保持电荷并且限制HV总线电压的衰减速率。当与高压总线152断开连接时，电容元件229可以通过放电阻抗231释放能量。在断开连接后，跨高压总线152的电压可以朝向零衰减。另外，当不充电时，电容元件229可以在启动时导致大的涌流。可以通过闭合高压返回接触器208和主接触器206和/或预充电接触器204来建立高压负载228的连接。
辅助负载226也可以电耦合在正极侧导体216和高压返回导体220之间。可以通过闭合辅助负载返回接触器210和主接触器206和/或预充电接触器204来建立辅助负载226的连接。辅助负载226可以包括驱动低压总线154的DC/DC转换器模块128。
接触器204、206、208、210可以是电磁开关，诸如继电器。接触器可以包括线圈，所述线圈在被电流激励时断开或闭合相关联的开关。例如，接触器204、206、208、210可以是常开接触器，使得当线圈被去激励时开关断开，并且当线圈被激励时开关闭合。可以通过跨线圈施加电压以使电流在线圈中流动来激励线圈。线圈可以电耦合到控制器250，所述控制器250被配置为向线圈提供电压和电流。在一些配置中，接触器可以是固态装置，诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)或类似的装置。控制器250可以被配置为使用硬件部件和软件功能来驱动线圈。控制器250可以是接触器模块142的一部分。在一些配置中，控制器250的特征可以由一个或多个外部控制器(例如，电池控制模块控制器和/或系统控制器148)执行。控制器250可以包括用于执行指令和程序的处理单元。控制器250可以包括用于存储程序和数据的易失性和非易失性存储器。控制器250可以包括用于操作接触器204、206、208、210的驱动器/接口电路。
配电系统200可以包括被配置为测量存在的电压的电压传感器。电池电压传感器230可以被配置为测量跨牵引电池124的电压(电池电压)。高压总线电压传感器232可以被配置为测量跨高压总线152的电压(跨正极侧导体216和返回导体218的电压(HV总线电压))。另外，可以存在电流传感器，所述电流传感器被配置为测量通过配电系统200的导体的电流。控制器250可以包括接口电路，以正确地缩放和隔离由电压和电流传感器提供的信号。
可以监测接触器204、206、208、210以确保对命令状态的预期响应。当控制器250操作接触器204、206、208、210时，控制器250可以知道针对接触器204、206、208、210中的每一个的期望状态或命令状态(例如，断开或闭合)。当接触器204、206、208、210不按命令作出响应时(例如，当被命令断开时闭合)，控制器250可以生成诊断代码以辅助维修车辆。另外，控制器250可以禁止包括充电和推进的车辆操作功能。控制器250还可以使描述条件的显示元件显示在用户界面160上。
接触器可能由于焊接闭合而无法按命令作出响应。例如，当在存在跨接触器的大电压的情况下试图闭合接触器时，接触器可以会变成焊接闭合。当接触器闭合时，大电压可能会在开关完全闭合之前导致跨开关间隙的电流流动。此电流可能会产生温度，所述温度可以使导电材料熔化并将接触器熔断闭合。焊接接触器可能无法以预期的方式对命令状态的变化作出响应。焊接接触器可能无法对断开命令作出响应并且可能永久闭合。这样，所述系统可以被配置为检测焊接接触器并且向操作员提供指示。
将参考主接触器206描述接触器状态确定策略的操作。然而，所公开的策略可以用于测试配电系统中的任何接触器。可以通过测量来自接触器极的每一侧的电压并且将所述电压相对于常用参考进行比较来确定主接触器206的状态。主接触器206的电池侧上的电压可以是牵引电池124的电压。主接触器206的负载侧上的电压可以是高压总线152的电压。如果每一侧上的电压在值上接近，则主接触器206闭合的可能性可能较高。也就是说，当主接触器206闭合时，跨主接触器206的电压差预期为接近零。如果电压差超过预定阈值，则主接触器206闭合的可能性可能较低。
高压负载228可以包括耦合到高压总线152的主动放电系统。主动放电系统可以被配置为在主接触器206断开时将高压总线152放电到低压。主动放电系统可以被配置为在预定时间(例如，1秒)内使高压总线152放电到小于预定电压(例如，60伏)。主动放电系统可以通过在主接触器206断开时激活电负载以从高压总线152汲取预定量的电流来操作。可以基于期望的放电时间来选择主动放电负载的阻抗。
当主动放电系统不可用时，高压总线152可以被动地放电。例如，耦合到高压总线152的电容元件229和放电阻抗231形成具有取决于电阻(R)和电容(C)值的时间常数的RC电路。被动放电通常比主动放电慢。例如，放电阻抗231的电阻值可以导致在超过60秒的时间内将高压总线152放电到小于60伏。因此，主接触器206的每一侧上的电压之间的比较可能导致接触器状态不正确，因为高压总线152上的电压缓慢衰减。
在命令主接触器206断开以开始执行接触器状态检查之后，控制器250可以等待预定时间段(例如，60秒)。预定时间段可以被配置为高压总线电压预期衰减至低压水平(例如，60V)的时间。对于焊接接触器，高压总线152上的电压可以与牵引电池电压大致相同。也就是说，当主接触器206处于闭合状态下时，跨主接触器206的极的电压差可以接近零。控制器250可以适应在命令主接触器206断开之后监测电压差的策略，并且如果电压差小于预定电压(例如，组电压的10％)达预定时间段以上，则识别焊接接触器。等待预定时间段的这种策略意味着可至少花费预定时间段来检测焊接接触器。另外，预定时间段可以是取决于架构的启发值。也就是说，放电至低于预定电压所需的时间量可以随着不同电负载连接到高压总线而改变。改进的策略将允许在更少的时间内检测焊接接触器。
图3描绘了当主接触器206在没有可用的主动放电系统(例如，被动放电)的情况下断开和闭合时的电压的可能曲线图300。所述曲线图描绘了表示高压总线152的电压的总线侧电压曲线302。所述曲线图还描绘了表示牵引电池124的电压的电池侧电压曲线304。在时间t1 306，命令主接触器206断开。在正常条件下，主接触器206断开。在时间t1 306之前，主接触器206闭合。当主接触器206闭合时，总线侧电压曲线302与电池侧电压曲线304大致相等。也就是说，跨接触器的电压差大致为零。在时间t1 306之后，主接触器206断开并且总线侧电压曲线302开始朝向零衰减，而电池侧电压曲线304保持在电池电压水平。在时间t1306之后，电池侧电压曲线304与总线侧电压曲线302之间的电压差的大小增大。在此示例中，总线侧电压曲线302在约37秒内衰减至低压水平。
在时间t3 310，电压可以下降至低于低压水平，并且控制器可以进入休眠或停工状态。在时间t3 310瞬时下降至零电压可能是控制器不活动并且停止进行电压测量的结果。实际电压可以继续朝向零衰减。在休眠或停工状态下，电动化车辆112的所有系统可以处于低功率模式下以减少功率使用。休眠或停工状态可以通过点火开关转换到关闭位置来触发。休眠或停工状态可以通过完成对牵引电池124的充电来触发。
在时间t2 308，命令主接触器206闭合，从而致使总线侧电压曲线302返回到与电池侧电压曲线304大致相同的电压。在时间t2 308，可以发生系统唤醒以对车辆充电或发起点火循环。
高压总线152与牵引电池124之间的电压差可以被定义为：
Vdiff[k]＝(Vbus_pos[k]–Vbatt_low[k])–(Vbatt_hi[k]–Vbatt_low[k])＝Vbus_pos[k]–Vbatt_hi[k] (1)
其中Vbus_pos是在高压总线的正极端子216处测量到的电压，Vbatt_low是牵引电池124的负极端子或返回端子214处的电压，并且Vbatt_hi是牵引电池124的正极端子212处的电压。
电压差在时间间隔内的梯度或变化率可以被定义为：
Figure BDA0002704918180000121
其中Tsample是样本之间的时间间隔，并且nsample是时间间隔中的样本数量。dVdiff/dt的表达式使用两个连续样本或样本组之间的差来计算Vdiff曲线的斜率。可以通过选择nsample的值来微调dVdiff/dt方程式。通过选择大于一个的样本数量，所述差成为连续电压样本的平均化组之间的差。增加样本数量值可以防止噪声信号影响接触器状态确定。
dVdiff/dt方程式计算相邻组电压差测量值的斜率。所述组中的每一个可以包括连续的电压差测量值或计算值。每个组可以通过所述组中存在的样本数量进行平均。当样本数量设置为一个时，dVdiff/dt方程式计算相邻电压差测量值之间的斜率。
当满足以下条件时，主接触器状态可以被认为是闭合的：
Figure BDA0002704918180000122
其中ntest是为确认接触器状态要执行的测试次数。项e1和e2可以是可校准值，使得e1<0并且e2>0。项e1和e2可以根据电路阻抗特性(例如，电阻/电容时间常数)来计算。默认值可以使得e1等于负e2。e1的确切值可以经由高压电路架构分析来确定。
当满足以下条件时，接触器状态可以被认为是断开的：
Figure BDA0002704918180000123
注意，可以针对断开和闭合测试为ntest分配不同的值(例如，nopen、nclose)。在一些配置中，nopen可以被配置为小于nclose。
作为示例，可以将nsample设置为1，其中Tsample为0.01秒。可以将ntest的值设置为100，并且可以将e1设置为–e2。对于每个样本，可以计算电压差Vdiff。此示例中的电压比率表达式如下：
Figure BDA0002704918180000131
对于电压测量值数量ntest(100)，计算dVdiff/dt值。每个dVdiff/dt值可以与由e1和e2限定的可接受范围进行比较。如果斜率对于每个测试值处于由e1和e2限定的范围之外，则主接触器206可以被认为是断开的。如果斜率对于每个测试值处于由e1和e2限定的范围内，则主接触器206可以被认为是闭合的。在所述示例中，测试可以在100个样本或1秒内完成。
控制器250可以被配置为响应于牵引电池电压与高压总线电压之间的电压差的变化率在预定数量的时间间隔中的每一个内处于预定范围内而向用户界面160的显示器输出指示主接触器206闭合的状态指示符。限定预定范围的值可以基于耦合到高压总线152的电容元件229和放电阻抗231的值，当主接触器206断开时，高压总线152通过所述电容元件229和放电阻抗231放电。预定数量的时间间隔可以限定持续时间，所述持续时间小于所述高压总线电压衰减至低于低压阈值的时间。控制器250可以响应于电压差的变化率小于阈值而经由用户界面160指示诊断代码。可以在连续电压测量值之间对变化率进行评估。可以在包括多于一个电压测量值的两组电压差的平均值之间对变化率进行评估。
控制器250可以进一步被编程为响应于电压差的变化率在第二预定数量的时间间隔中的每一个内处于预定范围之外而使控制器250进入停工模式和/或输出指示主接触器206断开的状态指示符。所述第二预定数量的时间间隔可以不同于所述第一预定数量的时间间隔。
电压衰减速率取决于耦合到高压总线152的阻抗的RC时间常数。由于电容的电压衰减是指数函数，因此可以预期主接触器206上的电压差的变化率的大小将随时间而减小。可以基于对RC电路的分析和最初几秒内的电压差的预期变化率来选择变化率范围。范围值可以被选择为作为主接触器206断开之后的前几秒期间的预期变化率的预定百分比的值。
当主接触器206闭合时，主接触器206的每一侧上的电压可以以类似方式改变。每一侧上的电压应以大致相同的速率上升和下降。当主接触器206断开时，每一侧上的电压应彼此独立。例如，牵引电池侧上的电压可以保持稳定，而高压总线侧上的电压可以以由耦合到高压总线152的阻抗限定的某一指数速率衰减。这样，当主接触器206断开时，电压差的变化率的大小应超过阈值。
在一些配置中，系统可以实现策略的组合以确定接触器状态。虽然上述策略允许在存在被动总线放电时进行快速检测，但当主动放电可用时，其他策略可能更有效。因此，配电系统200可以继续将高压总线电压与低压阈值进行比较，以检测电压何时快速衰减至零。
图4描绘了用于确定接触器状态的可能操作序列的流程图。在操作402处，控制器250可以命令主接触器206断开。操作404至422可以表示仅被动高压总线放电可用时的接触器状态识别策略。操作424可以表示主动放电可用时的接触器状态识别。可以并行执行或者可以顺序地执行策略。
在操作404处，控制器250可以测量牵引电池电压。在操作406处，控制器250可以测量高压总线电压。在操作408处，控制器250可以对牵引电池电压与高压总线电压之间的差进行评估。例如，控制器250可以实现用于从高压总线电压减去牵引电池电压的指令。控制器250可以存储预定时间量内的电压差。例如，控制器250可以在存储器中维持电压差的缓冲器。
在操作410处，控制器250可以对电压差的变化率或梯度进行评估。例如，控制器250可以实现用于对如上所述的方程式(2)进行评估的指令。可以在对应于测试间隔数量的预定时间量内存储变化率值。在操作412处，控制器250可以对用于识别闭合接触器的条件进行评估。控制器250可以实现用于对如上所述的方程式(3)进行评估的指令。如果对于预定样本数量(例如，n1)，电压差的变化率在预定范围(例如，在K1与K2之间)内，则可以将接触器识别为闭合的。如果满足闭合接触器条件，则可以执行操作414。在操作414处，可以将接触器识别为闭合的。在操作416处，控制器250可以禁止车辆操作。另外，控制器250可以存储诊断代码以识别问题。控制器250可以进一步将状态指示符输出到用户界面以在车辆中显示。控制器250可以使用户界面160的显示器在后续点火循环期间示出指示接触器被焊接闭合的状态指示符。状态指示符也可以立即显示在用户界面上。然而，由于在检测到焊接接触器时操作者可能已经离开车辆，因此在后续点火循环中操作者更可能查看状态指示符。
如果未满足闭合接触器条件，则可以执行操作418。在操作418处，控制器250可以对用于识别断开接触器的条件进行评估。例如，控制器250可以实现用于对如上所述的方程式(4)进行评估的指令。如果对于预定样本数量(例如，n2)，电压差的变化率在预定范围(例如，由K1和K2限定)之外，则可以将接触器识别为断开的。如果满足断开接触器条件，则可以执行操作420。在操作420处，可以将接触器识别为断开的。在操作422处，控制器250可以发起控制器250和车辆系统的停工以进入低功率模式。控制器250可以进入停工模式，而不致使用户界面在后续点火循环内示出焊接接触器的状态指示符。
如果在操作418处未满足断开接触器条件，则可以重复从操作404开始的操作。
操作424可以表示替代性接触器状态检测策略。例如，可以设计特定策略以在主动放电元件存在并且可操作时使用。操作424可以与操作404至422并行地执行。如果主动放电成功，则高压总线电压可以迅速下降至低于预定低压阈值。替代性策略可以在主动放电循环之后快速地识别接触器状态，并且根据所识别出的接触器状态来操作车辆和控制器。
与仅基于持续时间的接触器状态确定相比，所公开的系统允许更快且更可靠的接触器状态确定。焊接检查策略允许在主动总线放电特征不可用时更快地检测焊接接触器事件。
本文中公开的过程、方法或算法可能够递送到处理装置、控制器或计算机或者由它们实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可以存储为可由控制器或计算机以许多形式执行的数据和指令，所述形式包括但不限于永久地存储在诸如ROM装置的不可写存储介质上的信息和可改动地存储在诸如软盘、磁带、CD、RAM装置和其他磁性和光学介质的可写存储介质上的信息。过程、方法或算法也可以以软件可执行对象来实现。替代地，可以使用合适的硬件部件全部或部分地实施所述过程、方法或算法，所述硬件部件诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件部件或装置或者硬件、软件和固件部件的组合。
尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各个实施例就一个或多个期望的特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但本领域技术人员应认识到，可折衷一个或多个特征或特性来实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式理想的实施例不在本公开的范围外，并且对于特定应用可为理想的。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：牵引电池；接触器，所述接触器被配置为将所述牵引电池的端子选择性地电耦合到高压总线的端子；以及控制器，所述控制器被编程为命令所述接触器在点火循环结束时断开，并且响应于所述牵引电池与所述高压总线之间的电压差的变化率在第一预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于预定范围内，使显示器在后续点火循环期间示出指示所述接触器被焊接闭合的状态指示符，并且响应于所述变化率在第二预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于所述预定范围之外，进入停工模式而不使所述显示器在所述后续点火循环内示出所述状态指示符。
根据实施例，限定所述预定范围的值是基于耦合到所述高压总线的电阻和电容的值，当所述接触器断开时，所述高压总线通过所述电阻和所述电容被动地放电。
根据实施例，所述第一预定数量的连续时间间隔和所述第二预定数量的连续时间间隔各自限定持续时间，所述持续时间小于所述高压总线电压的电压从所述牵引电池的电压衰减至低于预定低压阈值的时间。
根据实施例，所述控制器进一步被编程为响应于所述变化率在所述第一预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于所述预定范围内而存储诊断代码。
根据实施例，所述控制器进一步被编程为在连续电压测量值之间对所述变化率进行评估。
根据实施例，所述控制器进一步被编程为在包括多于一个电压测量值的两组电压差的平均值之间对所述变化率进行评估。
根据实施例，所述第二预定数量的连续时间间隔小于所述第一预定数量的连续时间间隔。
根据实施例，所述控制器进一步被编程为响应于所述高压总线的电压下降至低于预定低压阈值而进入所述停工模式，而不使所述显示器在所述后续点火循环内示出所述状态指示符。
根据本发明，提供了一种用于车辆的配电系统，所述配电系统具有：接触器，所述接触器被配置为将牵引电池的端子选择性地电耦合到高压总线的对应端子；以及控制器，所述控制器被编程为命令所述接触器从闭合转变为断开，并且响应于第一组电压差的平均值与第二组电压差的平均值之间的差的变化率在预定数量的时间间隔中的每一个内处于预定范围内，使车辆中的显示器示出指示接触器被焊接闭合的状态指示符，其中电压差是牵引电池电压与高压总线电压之间的。
根据实施例，所述第一组电压差是第一时间间隔内的连续测量值，并且所述第二组电压差是第二时间间隔内的连续测量值。
根据实施例，所述第二时间间隔紧接在所述第一时间间隔之后。
根据实施例，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔包括相同数量的电压测量值。
根据实施例，限定所述预定范围的值是基于耦合到所述高压总线的电阻和电容的值，当所述接触器断开时，所述高压总线通过所述电阻和所述电容被动地放电。
根据实施例，所述预定数量的时间间隔限定持续时间，所述持续时间小于所述高压总线电压衰减至小于预定低压阈值的时间。
根据实施例，所述控制器进一步被编程为响应于所述变化率在第二预定数量的时间间隔中的每一个内处于所述预定范围之外而使所述控制器进入低功率模式，而不使所述显示器示出所述状态指示符。
根据实施例，所述第二预定数量的时间间隔不同于所述第一预定数量的时间间隔。
根据本发明，一种方法包括：通过控制器命令设置在牵引电池的端子与高压总线的端子之间的接触器从闭合转变为断开；以及通过所述控制器响应于以下项而向显示器输出指示焊接接触器的状态指示符：牵引电池与高压总线之间的电压差的变化率在预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于预定范围内，所述预定范围根据耦合到所述高压总线的电阻和电容的值而变化，当所述接触器断开时，所述高压总线通过所述电阻和所述电容被动地放电。
在本发明的一个方面中，所述方法包括：响应于所述电压差的所述变化率在第二预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于所述预定范围之外，进入控制器停工模式，而不输出所述状态指示符。
在本发明的一个方面中，所述第二预定数量的连续时间间隔不同于所述预定数量的连续时间间隔。
在本发明的一个方面中，所述预定数量的连续时间间隔限定持续时间，所述持续时间小于所述高压总线电压衰减至低于低压阈值的时间。

Claims (15)

1.一种车辆，其包括：
牵引电池；
接触器，所述接触器被配置为将所述牵引电池的端子选择性地电耦合到高压总线的端子；以及
控制器，所述控制器被编程为命令所述接触器在点火循环结束时断开，并且响应于所述牵引电池与所述高压总线之间的电压差的变化率在第一预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于预定范围内，使显示器在后续点火循环期间示出指示所述接触器被焊接闭合的状态指示符，并且响应于所述变化率在第二预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于所述预定范围之外，进入停工模式而不使所述显示器在所述后续点火循环内示出所述状态指示符。
2.如权利要求1所述的车辆，其中限定所述预定范围的值是基于耦合到所述高压总线的电阻和电容的值，当所述接触器断开时，所述高压总线通过所述电阻和所述电容被动地放电。
3.如权利要求1所述的车辆，其中所述第一预定数量的连续时间间隔和所述第二预定数量的连续时间间隔各自限定持续时间，所述持续时间小于所述高压总线电压的电压从所述牵引电池的电压衰减至低于预定低压阈值的时间。
4.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器进一步被编程为响应于所述变化率在所述第一预定数量的连续时间间隔中的每一个内处于所述预定范围内而存储诊断代码。
5.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器进一步被编程为在连续电压测量值之间对所述变化率进行评估。
6.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器进一步被编程为在包括多于一个电压测量值的两组电压差的平均值之间对所述变化率进行评估。
7.如权利要求1所述的车辆，其中所述第二预定数量的连续时间间隔小于所述第一预定数量的连续时间间隔。
8.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器进一步被编程为响应于所述高压总线的电压下降至低于预定低压阈值而进入所述停工模式，而不使所述显示器在所述后续点火循环内示出所述状态指示符。
9.一种用于车辆的配电系统，其包括：
接触器，所述接触器被配置为将牵引电池的端子选择性地电耦合到高压总线的对应端子；以及
控制器，所述控制器被编程为命令所述接触器从闭合转变为断开，并且响应于第一组电压差的平均值与第二组电压差的平均值之间的差的变化率在预定数量的时间间隔中的每一个内处于预定范围内，使所述车辆中的显示器示出指示所述接触器被焊接闭合的状态指示符，其中所述电压差是牵引电池电压与高压总线电压之间的。
10.如权利要求9所述的配电系统，其中所述第一组电压差是第一时间间隔内的连续测量值，并且所述第二组电压差是第二时间间隔内的连续测量值。
11.如权利要求10所述的配电系统，其中所述第二时间间隔紧接在所述第一时间间隔之后。
12.如权利要求9所述的配电系统，其中限定所述预定范围的值是基于耦合到所述高压总线的电阻和电容的值，当所述接触器断开时，所述高压总线通过所述电阻和所述电容被动地放电。
13.如权利要求9所述的配电系统，其中所述预定数量的时间间隔限定持续时间，所述持续时间小于所述高压总线电压衰减至小于预定低压阈值的时间。
14.如权利要求9所述的配电系统，其中所述控制器进一步被编程为响应于所述变化率在第二预定数量的时间间隔中的每一个内处于所述预定范围之外而使所述控制器进入低功率模式，而不使所述显示器示出所述状态指示符。
15.如权利要求14所述的配电系统，其中所述第二预定数量的时间间隔不同于所述第一预定数量的时间间隔。
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