CN113363113A - 功率继电器组件及其控制方法以及包括该组件的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种功率继电器组件及其控制方法以及包括该组件的车辆。功率继电器组件包括：第一继电器和第二继电器，所述第一继电器连接到电池的正极端；所述第二继电器连接到电池的负极端，并经由DC电容器连接到第一继电器。第一场效应晶体管(FET)与第一继电器并联连接，第二FET与第一继电器并联连接并与第一FET串联连接。电压控制电路配置为利用第一电压调节第一FET的电压，或者利用低于第一电压的大小的第二电压调节第一FET的电压。

Description

功率继电器组件及其控制方法以及包括该组件的车辆
相关申请的交叉引用
本申请基于2020年3月4日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0027327并要求该申请的优先权，上述申请的全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及一种功率继电器组件，其控制电动车辆中包括的高功率大容量电池的功率。
背景技术
根据产生驱动力的动力源类型，车辆可分为内燃机车辆、混合动力电动车辆和纯电动车辆。内燃机车辆是一种通过燃烧化石燃料产生动力的车辆，是最常用的车辆。为了解决化石燃料作为内燃机车辆燃料的枯竭问题和环境污染问题，研发了混合动力电动车辆和纯电动车辆，并且普及率逐步提高。
混合动力电动车辆(HEV)可以分为以下两种不同类型。第一种形式的混合动力电动车辆装备有电机和内燃发动机，并利用内燃发动机的驱动力或制动过程中产生的再生能量为电池充电，从而驱动电机。在第二种形式的混合动力电动车辆中，它与第一种既有电机又有内燃发动机的形式相同，但是增加了通过从外部提供电力给电池充电的方法。换言之，第二种形式的混合动力电动车辆可以通过插电式方法从外部接收电力给电池充电。这就是插电式混合动力电动车辆(PHEV)。
纯电动车辆(EV)也以多种形式进行研发和销售。氢电动车辆是这样的类型，其通过利用在氢和氧之间发生化学反应期间产生的电对电池充电从而驱动电机。这些混合动力电动车辆和电动车辆使用高功率大容量电池，为用作动力源的电机提供大量电力。具体地，功率继电器组件配置为向电机提供或切断电池的高压和大电流电力。此外，功率继电器组件通过预充电进行初始充电，以防止继电器被驱动前由于高压涌入电流损坏逆变器。
同时，用于混合动力电动车辆和电动车辆的常规功率继电器组件使用包括充气继电器的方法和包括半导体开关元件的方法。包括充气继电器的现有技术存在体积大、重量重的缺点。使用半导体开关元件的现有技术的问题在于，当电池充电时，半导体开关元件可能在切断电力的操作中损坏，或者电力可能不会被设置在半导体元件内的二极管阻断。
发明内容
因此，与传统的充气继电器相比，本发明的一个方面提供了一种通过设置至少两个半导体开关元件而没有预充电电阻器而能够减轻重量并减小尺寸的功率继电器组件、包括该组件的车辆和功率继电器组件的控制方法，并且与现有技术相比，提供了一种通过去除继电器接通/关断时产生的火花提高了使用寿命和耐久性的功率继电器组件、包括该组件的车辆和功率继电器组件的控制方法。
根据本发明的一个方面，一种功率继电器组件可以包括：第一继电器、第二继电器、第一场效应晶体管(FET)、第二FET以及电压控制电路，所述第一继电器连接到电池的正极端；所述第二继电器连接到电池的负极端，并经由直流(DC)电容器连接到第一继电器；所述第一场效应晶体管(FET)与第一继电器并联连接；所述第二FET与第一继电器并联连接并与第一FET串联连接；所述电压控制电路配置为利用第一电压调节第一FET的电压，或者利用低于第一电压的大小的第二电压调节第一FET的电压。
电压控制电路可以包括DC/DC转换器和至少两个半导体元件，并且可以配置为基于第二电压控制第一FET以对DC电容器充电。功率继电器组件可以进一步包括：收发器以及控制器，所述收发器配置为与控制电池的电池管理系统(BMS)通信；所述控制器配置为基于BMS的接通信号或关断信号操作电压控制电路。
控制器可以配置为采集DC/DC转换器的输出电压，并基于所采集的电压确定DC/DC转换器是否正常。控制器可以配置为基于BMS的接通信号接通第二继电器，操作电压控制电路以向第一FET施加第二电压，并且在接通第一继电器后关断第一FET。另外，控制器可以配置为基于BMS的关断信号控制电压控制电路，以向第一FET和第二FET施加第一电压，在关断第一继电器后关断第一FET和第二FET，并关断第二继电器。
功率继电器组件可以进一步包括：电流传感器，其布置在电池和第一继电器之间；控制器可以配置为基于电流传感器的检测值来确定是否正常执行操作，并且将确定结果通过收发器发送到BMS。第二电压的大小可以基于第一FET和第二FET的元件特性或DC电容器的充电时间来确定。
控制器可以配置为确定收发器是否正常，当作为确定结果确定了收发器发生故障时，从BMS接收脉冲宽度调制(PWM)信号，并基于接收到的PWM信号控制电压控制电路。控制器可以配置为基于PWM信号接通或关断功率继电器组件，诊断功率继电器组件的故障，并基于诊断结果关闭PWM信号。
根据本发明的一个方面，一种车辆可以包括：电机、电池以及功率继电器组件；所述电池配置为驱动电机；所述功率继电器组件配置为连接电池和电机，功率继电器组件可以包括：第一继电器、第二继电器、第一场效应晶体管(FET)、第二FET以及电压控制电路，所述第一继电器连接到电池的正极端；所述第二继电器连接到电池的负极端，并经由DC电容器连接到第一继电器；所述第一场效应晶体管(FET)与第一继电器并联连接；所述第二FET与第一继电器并联连接并与第一FET串联连接；所述电压控制电路配置为利用第一电压调节第一FET的电压，或者利用低于第一电压的大小的第二电压调节第一FET的电压。
电压控制电路可以包括DC/DC转换器和至少两个半导体元件，并且可以配置为基于第二电压控制第一FET以对DC电容器充电。车辆可以进一步包括：电池管理系统(BMS)，其配置为操作电池；功率继电器组件可以包括：收发器以及控制器，所述收发器配置为与BMS通信；所述控制器配置为基于BMS的接通信号或关断信号来操作电压控制电路。
控制器可以配置为采集DC/DC转换器的输出电压，并基于所采集的电压确定DC/DC转换器是否正常。控制器可以配置为基于BMS的接通信号接通第二继电器，控制电压控制电路以向第一FET施加第二电压，并且在接通第一继电器后关断第一FET。另外，控制器可以配置为基于BMS的关断信号控制电压控制电路，以向第一FET和第二FET施加第一电压，在关断第一继电器后关断第一FET和第二FET，并关断第二继电器。
车辆可以进一步包括：电流传感器，其布置在电池和第一继电器之间；控制器可以配置为基于电流传感器的检测值来确定是否正常执行操作，并且将确定结果通过收发器发送到BMS。第二电压的大小可以基于第一FET和第二FET的元件特性或DC电容器的充电时间来确定。控制器可以配置为确定收发器是否正常，当作为确定的结果确定了收发器发生故障时，从BMS接收脉冲宽度调制(PWM)信号，并基于接收到的PWM信号调整电压控制电路。
根据本发明的一个方面，一种功率继电器组件的控制方法，所述功率继电器组件包括连接到电池的正极端的第一继电器、连接到电池的负极端并通过DC电容器连接到第一继电器的第二继电器、与第一继电器并联连接的第一场效应晶体管(FET)以及与第一继电器并联连接并与第一FET串联连接的第二FET；所述控制方法可以包括：从配置为控制电池的BMS接收控制信号；基于BMS的控制信号利用第一电压调节第一FET的电压，或者利用低于第一电压的大小的第二电压调节第一FET的电压。
附图说明
根据下面结合附图对示例性实施方案进行的以下描述，本发明的这些和/或其他方面会变得明显并且更容易理解，附图中：
图1和图2是现有技术公开的功率继电器组件的电路图和控制框图。
图3是根据示例性实施方案的功率继电器组件的结构图。
图4是用于描述根据示例性实施方案的功率继电器组件的预充电操作的示意图。
图5是根据示例性实施方案的确定预充电电压的大小的实施方案的曲线图。
图6A和图6B是用于描述根据示例性实施方案在电池放电状态下工作的功率继电器组件的操作的示意图。
图7A和图7B是用于描述根据示例性实施方案在电池充电状态下工作的功率继电器组件的操作的示意图。
图8是用于描述根据示例性实施方案的电压控制电路的操作的示意图。
图9和图10是根据示例性实施方案的功率继电器组件的控制方法的流程图。
具体实施方式
在整个说明图中，同样的附图标记表示同样的元件。并非将描述本发明的示例性实施方案的所有元件，并且将省略对本领域公知的元件或在示例性实施方案中彼此重叠的元件的描述。在整个说明书中使用的术语(如“～部件”、“～模块”、“～构件”、“～块”等)可以在软件和/或硬件中实现，并且多个“～部件”、“～模块”、“～构件”或“～块”可以在单个元件中实现，或者单个“～部件”、“～模块”、“～构件”、“～块”可以包括多个元件。
应该理解的是，当元件被称为“连接”到另一个元件时，它可以直接地或者间接地连接到其他元件，其中间接连接包括经由无线通信网络的“连接”。而且，当部件“包括”或“包含”元件时，除非存在相反的具体描述，否则部件可以进一步包括其他的元件，而不排除其他的元件。
在说明书中，可以理解，当构件被称为“在另一个构件之上/之下”时，它可以直接位于另一个构件之上/之下，或者也可以存在一个或多个中间构件。应该理解的是，尽管在本文中使用的术语第一、第二、第三等可以用于描述各种元件，但是这些元件不应该被这些术语限制。这些术语仅仅用于将一个元件与另一个元件区分开。
如本文中所使用，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚指明了另外的情况。附图标记用于便于描述，而不旨在示出每个步骤的顺序。可以以与示出的顺序不同的顺序来实施每个步骤，除非上下文清楚指明了另外的情况。
下面，将参考附图来描述本发明的操作原理和实施方案。图1和图2是现有技术公开的功率继电器组件的电路图和控制框图。为了避免重复描述，将给出以下描述。
首先参考图1，现有技术可以是机械功率继电器组件(以下称为现有技术(1))。现有技术(1)可以包括对应于主(+)继电器的第一继电器11、对应于主(-)继电器的第二继电器12、用于预充电的第三继电器13、用于抑制火花的预充电电阻器3以及能够传送高功率的母线。此外，现有技术(1)可以包括用于测量通过高压电池(B+、B-)充电或放电的电流的电流传感器14，其可设置有水泥电阻器(cement resistor)。
例如，当现有技术(1)应用于混合动力车辆等时，现有技术(1)连接到用于预充电的DC电容器20，DC电容器20可以连接到电机控制器21和其他负载。当电机根据起动运行时，现有技术(1)在第一继电器11接通前进行预充电，以防止高涌入电流的发生，并利用预充电电阻器3限制高涌入电流。
现有技术(1)使用充气继电器，即第三继电器13，其中充入特殊气体以抑制第一继电器11和第二继电器12的接通或关断操作中可能出现的火花。这些充气继电器的缺点是体积大、重量重。此外，第三继电器13中必须包括磁铁以控制火花的扩散，并且需要附加装置以保证机械结构的稳定性。该附加装置可能影响电流传感器14的感测操作，并且存在这样的问题：存在电流传感器14和第三继电器13必须保持一定距离的设计约束。为了解决现有技术(1)的问题，现有技术(2)使用半导体开关元件代替第三继电器(13)。
参考图2，现有技术2除了第一继电器11和第二继电器12外，还包括第一半导体元件30和第二半导体元件31。第一半导体元件30和第二半导体元件31并联连接，预充电电阻器3与第二半导体元件31串联连接。第一半导体元件30和第二半导体元件31可以是包括内部二极管的场效应晶体管。设置PRA控制器40以操作第一半导体元件30和第二半导体元件31。PRA控制器40从控制电池B的电池管理系统(BMS)50接收与电池的充电或放电有关的信号。PRA控制器40配置为接通或关断第一继电器11和第二继电器12，或者操作第一半导体元件30和第二半导体元件31用于预充电。
为了抑制在第一继电器11和第二继电器12的接通或关断操作中可能出现的火花或电弧，PRA控制器40通过第一半导体元件30和第二半导体元件31使继电器11和12的两个触点具有相同的电势，并且操作第一继电器11和第二继电器12。另一方面，如现有技术(1)，现有技术(2)还包括预充电电阻器3(例如水泥电阻器或PTC(正温度系数电阻)电阻器)用于预充电。
为了解决现有技术(1)中出现的问题，现有技术(2)使用半导体元件(30、31)的定时控制来消除继电器接通或关断时产生的火花或电弧。然而，在半导体元件不工作的故障情况下，当BMS 50无法诊断功率继电器组件的状态时，如有必要，则需要用于诊断的额外的线束和额外的电路。此外，即使安装了额外的线束以备出现故障情况，当线束中发生断路或短路时，也会出现功率继电器组件失控的问题。使用高压的电动车辆(EV)可能会在从电池B向负载供电时紧急断电。然而，在这种紧急断电中，现有技术(2)的问题在于无法通过半导体元件30、31内的二极管完全切断电力。
图3是根据示例性实施方案的功率继电器组件的结构图。
所公开的功率继电器组件10可以包括连接到电池的正极端(B+)的第一继电器11、连接到电池的负极端(B-)的第二继电器12、与第一继电器并联连接的第一开关、与第一开关串联连接的第二开关和施加电压使第一开关和第二开关工作的电压控制电路(60)。第一开关和第二开关可以实现为FET(场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极晶体管)。以下，为了便于说明，基于FET进行描述，但是功率组件10可以利用IGBT而不是FET来实现。
参考图3，所公开的功率继电器组件10可以包括：连接到电池的正极端(B+)的第一继电器11、连接到电池的负极端(B-)的第二继电器12、与第一继电器并联连接的第一FET(场效应晶体管32)、与第一FET 32串联连接的第二FET 33和施加电压使第一FET 32和第二FET(33)工作的电压控制电路(60)。
具体地，与现有技术(1)相比，所公开的功率继电器组件10通过去除了预充电电阻器3并将第一FET 32和第二FET 33串联连接来补偿机械继电器的缺点。另外，与现有技术(2)相比，所公开的功率继电器组件10可以在从电池B向负载供电期间的紧急断电情况下完全切断电力。
所公开的功率继电器组件10可以包括BMS 50以及配置为发送(Tx)或接收(Rx)信号的收发器45。收发器45可以配置为接收从BMS 50发送的与电池的充电或放电有关的信号，基于接收到的信号，控制器40可以配置为操作第一继电器11、第二继电器12、电压控制电路60。收发器45可以配置为通过各种网络与BMS 50通信，所述网络例如，设置有所公开的功率继电器组件10的车辆通信(例如，控制器局域网(CAN)通信、本地互联网络(LIN)通信或以太网通信)。
同时，为了与BMS 50的通信故障的情况做准备，控制器40可以配置为直接从BMS50接收PWM信号。控制器40可配置为根据PWM占空比或周期接通或断开第一继电器11和第二继电器12。所公开的功率继电器组件10可以以包括控制器40和收发器45的微控制单元(MCU)的形式设置，使得为现有技术(2)中提到的故障情况做准备的故障安全操作成为可能。控制器40可以配置为通过电流传感器14接收电流检测值。控制器40可配置为基于接收到的电流检测值来确定是否执行正常操作，并通过收发器45将电流检测值发送到BMS 50。
在公开的功率继电器组件10中进行的预充电可以由第一FET 32和第二FET 33执行。具体地，电压控制电路60可以包括DC/DC转换器61，并且可以配置为施加第一电压(以下称为接通电压)以接通第一FET 32或大小低于接通电压的第二电压(以下称为预充电电压)。换句话说，所公开的功率继电器组件10可以配置为执行预充电，使得通过施加较小的预充电电压来限制电流。由此，所公开的功率继电器组件10可以去除现有技术(2)中设置的预充电电阻器3。第二FET 33可以用于在高压电池B充电期间需要继电器的紧急阻断时，保持第一继电器11的两个触点的电势相同。第二FET 33也可通过控制器40和电压控制电路60进行操作。
图4是用于描述根据示例性实施方案的功率继电器组件的预充电操作的示意图。参考图4，控制器40可以配置为接通第二继电器12以对DC电容器20充电。另外，控制器40可以配置为向第一FET 32的栅极源施加预充电电压。控制器40不向第二FET 33施加电压。
由于预充电电压是大小小于电压控制电路60可以施加的接通电压的电压，从而限制了通过第一FET 32从电池B流到电容器的电流。通过第一FET 32的被限制的电流通过第二FET 33的内部二极管对DC电容器20充电。当充电完成时，第一继电器11的两个触点变成相同的电势，即使在第一继电器11接通时，也不会产生火花或电弧。换言之，所公开的功率继电器组件10可以去除现有技术(1)和现有技术(2)中包括的预充电电阻器3，从而减小尺寸并减轻重量。
图5是确定预充电电压的大小的示例性实施方案的曲线图。在图5的曲线图中，X轴是可以施加到第一FET 32的电压的大小(单位V)。Y轴是根据施加的电压从高功率电池B流向功率继电器组件10的涌入电流的大小(单位A)。
如图5所示，当第一FET 32被设置为接通电压(15V)以接通时，可能出现高达1000A的非常高的涌入电流。当在第一继电器11和第二继电器12的重复接通或关断操作中出现这样的大的涌入电流时，控制器40中的处理器或其他元件所承受的压力可能导致耐久性问题。因此，所公开的功率继电器组件10通过小于接通电压的预充电电压(例如3V到5V)来控制第一FET 32。
同时，预充电电压的大小可以变化。预充电电压的大小应适合于保护组件和元件免受涌入电流的影响，并且应在适当的时间内对DC电容器20进行充电。因此，预充电电压的大小可以根据功率继电器组件10中设置的组件和元件的特性以及DC电容器20的容量来改变。
当预充电电压设定在约0V至3V的范围内时，涌入电流的大小减小，但是DC电容器20的充电时间可能延迟。当预充电电压设定在约5V至15V的范围内时，涌入电流的大小可以逐渐增大，并且功率继电器组件10中设置的组件和元件的损坏可能累积，并且损坏可能传递到负载。因此，所公开的功率继电器组件10可以将预充电电压设定在约3至5V的范围内，并在预充电操作期间向第一FET 32施加预充电电压。
图6A和图6B是用于描述在电池放电状态下工作的功率继电器组件的操作的示意图。如上参考图4所述，当DC电容器20由于预充电操作而充电时，即使在第一继电器11关断时也不会产生火花或电弧。预充电后，电池(B)可以配置为向负载供电。换言之，当电池(B)正在放电时，控制器40可以配置为向第一FET 32施加接通电压(例如，15V)并接通第一FET32。如图6A所示，电流通过第一FET 32和第二FET 33的内部二极管从电池B流向负载。由于自由电荷，第一继电器11的两个触点具有相同的电势。换句话说，即使第一继电器11如图6B所示被关断，也不会发生电弧或火花。
图7A和图7B是用于描述在电池充电状态下工作的功率继电器组件的操作的示意图。预充电后，可以向电池B供电。换句话说，当向电池B充电时，控制器40可以配置为向第二FET 33施加接通电压(例如，约15V)并接通第二FET 33。如图7A所示，电流通过第二FET 33和第一FET 32的内部二极管流向电池B。由于预充电，第一继电器11的两个触点具有相同的电势。换句话说，即使第一继电器11如图7B所示被关断，也不会产生电弧或火花。
图8是用于描述电压控制电路的操作的示意图。参考图8，包括在公开的功率继电器组件10中的电压控制电路60可以包括：DC/DC转换器61、驱动器64以及OP-AMP 65、66，所述DC/DC转换器61配置为转换电压；所述驱动器64配置为驱动至少两个半导体元件62、63和第一FET 32；所述OP-AMP 65、66配置为检测从DC/DC转换器61传送的接通电压和预充电电压，对其进行比较和确定。
具体地，DC/DC转换器61是如图8所示的一般的DC/DC转换器就足够了。DC/DC转换器61可以配置为将能够由控制器40从电池B供应的电压改变为接通电压的大小或预充电电压的大小。如上所述，接通电压的大小可以是15V，或者预充电电压的大小可以设定为约3到5V，但不限于此，并且可以进行各种改变。
DC/DC转换器61改变的电压的大小可以通过OP-AMP 65和66来检测，控制器40可以配置为基于检测结果确定电压的大小是否正常。当根据从BMS 50接收到的控制命令执行预充电操作时，控制器40可以配置为通过驱动驱动器64向第一FET 32施加预充电电压。另外，当执行图6A到图7B中的上述操作时，控制器40可以配置为通过驱动驱动器64向第一FET 32施加接通电压。换言之，控制器40可以配置为操作驱动驱动器64，从而通过至少两个半导体元件62和63以预充电电压或接通电压在第一FET 32的栅极源或漏极源之间执行电压控制。
图9和图10是根据示例性实施方案的功率继电器组件的控制方法的流程图。首先参考图9，控制器40可以配置为确定与BMS 50的通信状态是否异常(步骤100)。响应于确定出通信状态不正常(步骤100中的否)，执行根据图10的流程图的控制方法(A)。如果通信状态正常(步骤100中的是)，控制器40可以配置为确定DC/DC转换器61是否正常工作(步骤110)。响应于确定出DC/DC转换器61工作异常(步骤110中的否)，控制器40可以配置为向BMS50或车辆1中的另一个ECU发送故障保护的协作请求(步骤111)。
响应于确定出DC/DC转换器61正常工作(步骤110中的是)，控制器40可以配置为从BMS 50接收控制信号(步骤112)。控制器40的功率继电器组件(PRA)10的接通/关断操作可以基于BMS 50的控制信号来执行(步骤120、130)。控制器40可以配置为基于BMS 50发送的接通信号来接通第二继电器12(步骤121)。然后，控制器40向第一FET 32施加预充电电压(步骤122)。
如上所述，预充电电压是大小低于接通电压的电压。控制器40可配置为接通第一继电器11(步骤123)并关断第一FET 32(步骤124)。由此，所公开的功率继电器组件10即使在第一FET 32被关断时也可以抑制电弧或火花的发生。
同时，控制器40可以配置为基于BMS 50发送的关断信号来接通第一FET 32和第二FET 33(步骤131)。具体地，控制器40可以配置为通过电压控制电路60向第一FET 32和第二FET 33施加接通电压来接通第一FET 32和第二FET 33。由此，所公开的功率继电器组件10即使在第一FET 32被关断时也可以抑制电弧或火花的发生。控制器40可以配置为关断第一继电器11(步骤132)。此后，控制器40可以配置为关断第一FET 32和第二FET 33(步骤133)，并关断第二继电器12(步骤134)。
参考图10，控制器40可以配置为基于通信异常而直接从BMS 50接收PWM信号(步骤200)。在测量从BMS 50接收到的PWM信号之后，控制器40可以配置为基于所测量的PWM占空比或周期开始控制PRA的接通或关断操作(步骤210、220)。控制器40可以配置为在执行图9描述的PRA的接通或关断操作时，确定功率继电器组件(PRA)10是否发生故障(例如，失灵)(步骤211、212)。
如果在PRA的接通操作期间，确定功率继电器组件(PRA)10发生故障(步骤211中的是)，可以关闭PWM信号输出(步骤230)。换句话说，如果确定功率继电器组件(PRA)10发生故障，则控制器40不执行其他的PRA的接通操作。如果功率继电器组件(PRA)10没有发生故障(例如，正常工作)(步骤211中的否)，则控制器40可以配置为继续执行PRA的接通操作(步骤212)。
另一方面，如果功率继电器组件(PRA 10)在PRA的关断操作期间发生故障(例如，响应于确定PRA的故障)(步骤221中的是)，则可以关闭PWM信号输出(步骤230)。换句话说，如果确定功率继电器组件(PRA)10发生故障，则控制器40不执行其他的PRA的关断操作。如果功率继电器组件(PRA，10)没有故障(步骤221中的否)，则控制器40可以配置为继续执行PRA的关断操作(步骤222)。
根据公开方面的功率继电器组件、包括该组件的车辆和功率继电器组件的控制方法可以设置有至少两个半导体开关元件，从而与传统的充气继电器相比减轻重量并减小尺寸。根据另一方面的功率继电器组件、包括该组件的车辆和功率继电器组件的控制方法，与现有技术相比，通过消除在继电器接通/关断中产生的火花，可以提高使用寿命和耐久性。
根据另一方面的功率继电器组件、包括该组件的车辆和功率继电器组件的控制方法可以通过能够与管理电池的电池管理系统(BMS)通信的电子控制单元执行故障安全操作。

Claims (20)

1.一种功率继电器组件，其包括：
第一继电器，其连接到电池的正极端；
第二继电器，其连接到电池的负极端，并经由直流电容器连接到所述第一继电器；
第一开关，其与所述第一继电器并联连接；
第二开关，其与所述第一继电器并联连接并与所述第一开关串联连接；以及
电压控制电路，其配置为利用第一电压调节第一开关的电压，或者利用低于第一电压的大小的第二电压调节第一开关的电压。
2.根据权利要求1所述的功率继电器组件，其中，所述电压控制电路包括DC/DC转换器和至少两个半导体元件，并且配置为基于第二电压控制第一开关以对直流电容器充电。
3.根据权利要求2所述的功率继电器组件，其进一步包括：
收发器，其配置为与控制电池的电池管理系统通信；以及
控制器，其配置为基于电池管理系统的接通信号或关断信号来调整电压控制电路。
4.根据权利要求3所述的功率继电器组件，其中，所述控制器配置为采集DC/DC转换器的输出电压，并基于所采集的电压确定DC/DC转换器是否正常。
5.根据权利要求3所述的功率继电器组件，其中，所述控制器配置为基于电池管理系统的接通信号接通第二继电器，操作电压控制电路以向第一开关施加第二电压，并且在接通第一继电器后关断第一开关。
6.根据权利要求3所述的功率继电器组件，其中，所述控制器配置为基于电池管理系统的关断信号来操作电压控制电路，以向第一开关和第二开关施加第一电压，在关断第一继电器后关断第一开关和第二开关，并关断第二继电器。
7.根据权利要求3所述的功率继电器组件，其进一步包括：
电流传感器，其布置在电池和第一继电器之间；
其中，所述控制器配置为基于电流传感器的检测值来确定是否正常执行操作，并且将确定结果通过收发器发送到电池管理系统。
8.根据权利要求1所述的功率继电器组件，其中，所述第二电压的大小是基于第一开关和第二开关的元件特性或直流电容器的充电时间确定的。
9.根据权利要求3所述的功率继电器组件，其中，所述控制器配置为确定收发器是否正常，响应于确定收发器故障，从电池管理系统接收PWM信号，并且基于接收到的PWM信号操作电压控制电路。
10.根据权利要求9所述的功率继电器组件，其中，所述控制器配置为基于PWM信号接通或关断功率继电器组件，诊断功率继电器组件的故障，并基于诊断结果关闭PWM信号。
11.一种车辆，其包括：
电机；
电池，其配置为驱动所述电机；以及
功率继电器组件，其配置为连接电池和电机；
其中，所述功率继电器组件包括：
第一继电器，其连接到电池的正极端；
第二继电器，其连接到电池的负极端，并经由直流电容器连接到所述第一继电器；
第一开关，其与所述第一继电器并联连接；
第二开关，其与所述第一继电器并联连接并与所述第一开关串联连接；以及
电压控制电路，其配置为利用第一电压调节第一开关的电压，或者利用低于第一电压的大小的第二电压调节第一开关的电压。
12.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述电压控制电路包括DC/DC转换器和至少两个半导体元件，并且配置为基于第二电压控制第一开关以对直流电容器充电。
13.根据权利要求12所述的车辆，其进一步包括：
电池管理系统，其配置为控制电池；
其中，所述功率继电器组件包括：
收发器，其配置为与电池管理系统通信；以及
控制器，其配置为基于电池管理系统的接通信号或关断信号来操作电压控制电路。
14.根据权利要求13所述的车辆，其中，所述控制器配置为采集DC/DC转换器的输出电压，并基于所采集的电压确定DC/DC转换器是否正常。
15.根据权利要求13所述的车辆，其中，所述控制器配置为基于电池管理系统的接通信号接通第二继电器，操作电压控制电路以向第一开关施加第二电压，并且在接通第一继电器后关断第一开关。
16.根据权利要求13所述的车辆，其中，所述控制器配置为基于电池管理系统的关断信号来操作电压控制电路，以向第一开关和第二开关施加第一电压，在关断第一继电器后关断第一开关和第二开关，并断第二继电器。
17.根据权利要求13所述的车辆，其进一步包括：
电流传感器，其布置在电池和第一继电器之间；
其中，所述控制器配置为基于电流传感器的检测值来确定是否正常执行操作，并且将确定结果通过收发器发送到电池管理系统。
18.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述第二电压的大小是基于第一开关和第二开关的元件特性或直流电容器的充电时间确定的。
19.根据权利要求13所述的车辆，其中，所述控制器配置为确定收发器是否正常，响应于确定收发器的故障，从电池管理系统接收PWM信号，并且基于接收到的PWM信号操作电压控制电路。
20.一种功率继电器组件的控制方法，所述功率继电器组件包括连接到电池的正极端的第一继电器、连接到电池的负极端并通过直流电容器连接到第一继电器的第二继电器、与第一继电器并联连接的第一开关以及与第一继电器并联连接并与第一开关串联连接的第二开关，所述控制方法包括：
通过控制器从配置为控制电池的电池管理系统接收控制信号；
通过控制器基于电池管理系统的控制信号，利用第一电压调节第一开关的电压，或者利用低于第一电压的大小的第二电压调节第一开关的电压。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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