CN114026445A - 用于监控电气安全互锁的装置和方法 - Google Patents

用于监控电气安全互锁的装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114026445A
CN114026445A CN202080047684.4A CN202080047684A CN114026445A CN 114026445 A CN114026445 A CN 114026445A CN 202080047684 A CN202080047684 A CN 202080047684A CN 114026445 A CN114026445 A CN 114026445A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
evaluation unit
monitoring
circuit
safety interlock
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080047684.4A
Other languages
English (en)
Inventor
斯特凡·韦尔克
勒内·桑德尔
斯特凡·蒂德克施
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hanon Systems Corp
Original Assignee
Hanon Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hanon Systems Corp filed Critical Hanon Systems Corp
Publication of CN114026445A publication Critical patent/CN114026445A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/66Testing of connections, e.g. of plugs or non-disconnectable joints
    • G01R31/68Testing of releasable connections, e.g. of terminals mounted on a printed circuit board
    • G01R31/69Testing of releasable connections, e.g. of terminals mounted on a printed circuit board of terminals at the end of a cable or a wire harness; of plugs; of sockets, e.g. wall sockets or power sockets in appliances
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04Cutting off the power supply under fault conditions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14Conductive energy transfer
    • B60L53/16Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/66Testing of connections, e.g. of plugs or non-disconnectable joints
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/66Testing of connections, e.g. of plugs or non-disconnectable joints
    • G01R31/68Testing of releasable connections, e.g. of terminals mounted on a printed circuit board
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91Electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92Hybrid vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Abstract

本发明涉及用于监控电气安全互锁的装置和方法,本发明基于提供下述解决方案的任务,通过该解决方案,有助于安全互锁装置中可负担且鲁棒的监控,并且降低了电路系统的总体复杂性。该任务在装置方面通过连接至生成连续的且值离散的信号(11)的信号生成和评估单元(9)的单独电路(6a,6b)来解决。在方法方面,该任务通过使用连续的且值离散的信号(11)执行对电路的监控来解决,该信号(11)由信号生成和评估单元(9)提供,并且该信号(11)经由电路的传输由信号生成和评估单元(9)进行评估。

Description

用于监控电气安全互锁的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于监控电气安全互锁的装置,该装置包括具有高电压电线的连接器,其中,在连接器中布置有互锁桥,该互锁桥在连接器正确连接至高电压部件的情况下连接至单独电路的第一部分和单独电路的第二部分。
本发明还涉及用于监控电气安全互锁的方法,在该方法中,执行对安全互锁装置的电路的监控,其中,该电路设置有单独电路的第一部分和单独电路的第二部分以及布置在连接器中的互锁桥。
特别地,本发明涉及在使用60V或高于60V的DC电压来操作电气组件的车辆中使用的电气安全互锁。例如其中在车辆中使用例如为了将DC电压转换为AC电压所需的逆变器就是这种情况。
本发明还涉及在电动车辆或具有所谓的混合动力驱动器的车辆中使用的安全互锁。
背景技术
当使用逆变器来以高电压驱动电动马达——特别是在具有超过60V的车载电压的车辆中——时,这些通常也被称为机动车辆领域中的高电压(HV)应用。用于车辆中的电驱动制冷剂压缩机的逆变器是这种高电压应用或高电压部件的一个示例。
在这种情况下,作为高电压部件的逆变器例如根据等于或大于60V的DC电压提供为了操作制冷剂压缩机的电动马达所需的AC电压,其也可以包括多个相。
安全互锁例如用于具有高电压应用(大于60VDC)的电动车辆。这种安全互锁的任务在于监控与高电压部件连接的高电压电路的操作状态,并且特别地在于检查这种高电压电路的所有连接器或插入式连接部是否已安全地插入/连接。
例如,在可以施加高电压(大于60VDC)之前,在电动制冷剂压缩机的高电压电路中检查连接器或插入式连接件的安全连接。对于单个连接器或插入式连接部以及对于多个连接器或插入式连接部都可以执行这种检查。
从现有技术中已知用于这种安全互锁的多种解决方案。
根据现有技术的这种安全互锁的一种版本设想在经由其将高电压供应至高电压部件的连接器或插入式连接部中使用互锁桥。
当连接器或插入式连接部正确连接时,使用这种互锁桥使单独电路闭合。使用安全互锁的合适的评估单元对出于监控目的设置的、与高电压电路隔离或电绝缘的单独电路的闭合进行检测,并且然后施加高电压。
用于通过监控单独电路来检测安全闭合的高电压电路的这种评估单元例如布置在车辆的电子组件中,即车辆电子装置中。
在根据现有技术的这种安全互锁的不同版本中,对出于监控目的设置的这种单独电路的检查跨多个连接器或插入式连接部延伸,这些连接器或插入式连接部中的每一个都呈现出相应的互锁桥。仅在跨所有连接器或插入式连接器的所有互锁桥延伸的单独电路(互锁回路)闭合的情况下,才会向相应的高电压部件诸如逆变器施加高电压。
该现有技术的一个缺点在于如下事实:在连接器/插入式连接部中之一或出于监控目的使用的单独电路中可能发生短路,其中,评估单元可能将这种状态解释为正确闭合连接。
为了避免这种不正确的检测,从现有技术中已知目标为避免对高电压电路的错误检测或监控的另外的方法。
从US 7 557 460B2中已知用于机动车辆的电能源。任务聚焦于互锁电路检测互锁线的断开连接状态,并且在必要时对接触器进行去激活,以实现施加操作电压时的安全性。
因此设想互锁电路包括电流输出电路,该电流输出电路经由二极管向互锁线输出可检测电流。还设想了经由互锁线和二极管连接至电流输出电路的第一电流检测子电路、连接至可操作地布置在电流输出电路与二极管之间的连接点的第二电流检测子电路以及评估电路。
如果在互锁电路的第二电流检测子电路中而不是在第一电流检测子电路中检测到可检测电流,则评估电路确定互锁线处于断开连接状态,并且因此对接触器进行去激活,从而中断施加高电压。
US 10 139 443B2中描述了用于确定互锁回路的状态的开关设备和方法。待解决的任务在于实现对于人员和动物免受与车辆中的高电压部件相关联的危险的可靠保护。
为了解决该任务,设想设置用于确定电气互锁导体回路——特别是车辆具体地混合动力车辆或全电动车辆的接触保护电路——的状态的开关设备,其中,互锁导体回路本身被设置成用于监控车辆的至少一个高电压部件。
然而,用于改进安全互锁的功能的这些已知解决方案具有的缺点在于它们需要复杂的电路布置,特别是用于测量模拟变量的电路布置,这增加了它们的制造成本。在根据US7 557 460B2的系统中,甚至需要两个电流检测子电路。
另外,还需要在这种安全互锁中测量具有低幅度的模拟变量,诸如电压和/或电流。然而,由于变量的幅度低,因此这种测量对干扰高度敏感,这限制了其功能和稳定性。
在故障的情况下,也无法产生关于发生了哪种故障以及在哪个部分中发生故障的诊断。
因此,存在对于用于监控电气安全互锁——特别是车辆中——的改进装置和改进方法的需要。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种用于监控电气安全互锁的装置和方法,通过该装置和方法,有助于安全互锁中可负担且鲁棒的监控,并且降低了电路系统的总体复杂性。
问题的解决方案
该任务通过呈现根据独立专利权利要求的专利权利要求1的特征的主题来解决。在从属专利权利要求中提供了另外的实施方式。
该任务还通过呈现根据独立专利权利要求的专利权利要求5的特征的方法来解决。在从属专利权利要求中提供了另外的实施方式。
为了监控车辆中的高电压电路的安全运行,设想了连接器或插入式连接部诸如从现有技术中已知的那些连接器或插入式连接部设置有互锁桥。
还设想了使用合适的装置来生成其中信号电平随时间以限定方式改变并且经由为单独电路布置的线路特别是连接器或插入式连接部的互锁桥传输的信号。这种信号可以例如是易于生成的位模式。也可以使用具有多于两个的切换状态的替选信号。
例如,可以使用微控制器或微处理器作为这种用于生成位模式例如数字位模式的装置。诸如用于制冷剂压缩机的逆变器的高电压部件的许多组件都配备有智能控制和调节单元诸如微控制器,例如以控制和调节高电压部件自身的操作模式。因此,已经存在于高电压部件中的这种微控制器可以用于生成诸如数字位模式的信号,而不会产生任何附加的电路系统相关的成本。
为了监控高电压电路中的高电压部件的插入连接器,设想了直接在评估单元的第二信号输入端处提供由用于生成(数字)位模式的装置生成的信号。在经由单独电路传输该信号之后,还设想了在评估单元的第一信号输入端处提供由用于生成数字位模式的装置生成的信号。
然后,评估单元可以通过对第一信号输入端处的信号和第二信号输入端处的信号进行信号比较来确定高电压部件的连接器是否已被正确插入。如果是这种情况,如通过两个信号是相同的所指示的,则评估单元将生成并且发出用于使能用于高电压部件的高电压的信号,然后施加该高电压。
还设想了在单个单元中提供用于生成数字位模式的装置和评估单元作为信号生成和评估单元诸如微处理器。
为了匹配已经存在于例如具有12V的车载电压的车辆中的车载系统,设想了执行信号电平的调整。在由信号生成和评估单元提供的预期信号电平与用于经由车辆的车载电压系统中的单独电路和互锁桥传输的更高的信号电平之间执行对信号电平的这种调整。
执行对信号电平的这种调整的另一优点在于相关联的抗干扰性的增加。另外,例如降低了针对5V电压生成单元的相关联成本,该5V电压生成单元既用于为控制相应的高电压部件的组件供电,又用于为作为信号生成和评估单元的微处理器供电。
使用多个电平转换器来调整信号电平,例如将信号电平从5V调整到12V的信号电平,或者将信号电平从12V调整到5V的信号电平。
将在信号生成和评估单元的第二信号输入端处传输的信号与在第一信号输入端处接收到的信号进行比较提供了两个益处。首先,可以检测高电压部件的连接器是否被正确插入。其次,还使得信号生成和评估单元能够检测到诸如对地(GND)短路的状态或对操作电压短路的状态。然后由信号生成和评估单元基于检测到的状态生成和输出相应的信号。
由信号生成和评估单元生成的安全互锁装置的这些信号或状态例如经由存在于车辆中的数据总线传输至中央控制单元,并且然后在控制单元中进行相应处理。
附图说明
本发明的实施方式的其他细节、特征和益处从以下参照附图对实施方式示例的描述中得出。这些显示如下:
图1:现有技术的安全互锁。
图2:现有技术的在多个高电压部件的情况下的安全互锁。
图3:根据本发明的安全互锁。
图4:可以由根据本发明的安全互锁检测到的状态的概览。
图5:针对根据本发明的安全互锁的电平转换器的电路布置的示例。
图6:描绘了用于监控电气安全互锁的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了用于监控现有技术的安全互锁的装置1。来自图1的要被供应高电压(大于60VDC)的高电压部件2为例如制冷剂压缩机的逆变器2,其在图1中未被更详细地示出。
高电压电路的高电压电线3使用连接器4连接至逆变器2以供应高电压。
连接器4配备有从现有技术中已知的互锁桥5,可以经由互锁桥5使用单独电路6来检查连接器4到逆变器2中的相应插座的安全连接,这仅在图1中暗示。
例如,为了执行该检查,设置布置在逆变器2中并且仅在图1中象征性地描绘的评估单元7。
为了检查高电压电线3使用连接器4在逆变器2上的安全连接,设想允许电流流过互锁桥5,然后由布置在逆变器2中的评估单元7对该电流进行检测。
如上面已经说明的,该解决方案仅部分安全并且仅提供有限的鲁棒性。因此,无法实现对车辆中的电气安全互锁的可靠监控。
图2示出了用于监控现有技术的在多个高电压部件2的情况下的安全互锁的装置1。
为了检查高电压电线3使用相应的连接器4在相应的高电压部件2上的安全连接,设想允许电流流过单独电路6和互锁桥5。使用也布置在单独电路6中并且有助于电流流动的评估单元7对连接器4的安全附接进行检测。
如果该检测的结果正常,则经由高电压电线3针对所有高电压部件2施加高电压。因此,该实现方式有助于同时监控连接器4在多个高电压部件2上的安全连接。然而,从现有技术中已知的缺点也适用于该实现方式。
图3示出了根据本发明的用于监控安全互锁的装置8。在高电压部件2诸如逆变器2中布置有例如控制逆变器2的操作的信号生成和评估单元9。该信号生成和评估单元9——在该示例中旨在作为微处理器9——呈现用于输出数字信号11的输出端10。
该信号11是其中信号电平随时间变化的信号。例如可以由信号生成和评估单元9生成位模式11作为这种信号。
信号11可以是仅呈现出两个电压电平的二进制信号。然而,并未设想将信号11限制为仅两个电压电平。可替选地,信号11也可以是任何其他值离散的且连续的信号。
可以根据随机机会原理和基于固定规定两者来生成信号11诸如位模式11。具有零和一的样本序列的位模式11经由输出端10输出。
经由单独电路的第一部分6a将该位模式11传输至连接器4中的互锁桥5。从连接器4的互锁桥5,经由单独电路的第二部分6b使位模式11的路径返回至信号生成和评估单元9和第一信号输入端12。
设想对信号11的信号电平进行调整,并且从而在检测连接器4与高电压电线3在高电压部件2上的安全附接期间提高抗干扰性。为了对信号电平执行这种调整,直接在信号生成和评估单元9的输出端10处布置第一电平转换器13,第一电平转换器13例如将呈现5V信号电平的信号11增加到输出端10处的12V信号电平,然后将呈现12V信号电平的信号11经由单独电路6的部分6a和6b以及互锁桥5进行传输。在这种情况下,直接在第一信号输入端12之前布置第二电平转换器14,并且第二电平转换器14将从单独电路的第二部分6b接收到的12V电平的信号11转换成具有5V电平的信号11,然后将该具有5V电平的信号11馈送至第一信号输入端12。
由信号生成和评估单元9生成的信号11也被馈送至信号生成和评估单元9的第二信号输入端15。
在信号电平已经被第一电平转换器13提升到12V信号电平的情况下,在第二信号输入端15之前布置第三电平转换器16,并且第三电平转换器16将信号11的信号电平调整为第二信号输入端15的电平。在该示例中,使用第三电平转换器16执行电平从12V到5V的调整。在该示例中,使用了信号生成和评估单元9,信号生成和评估单元9在其输出端诸如输出端10处供应高达5V的电压,并且可以在其输入端诸如第一信号输入端12和第二信号输入端15处对具有高达5V电压的信号进行处理。当然,当使用不同的信号生成和评估单元9时,不同的电压是可能的。
生成信号11的信号生成和评估单元9经由第二信号输入端15直接接收在输出端10处提供的形式的所生成的信号11。
信号生成和评估单元9还接收在已经经由单独电路6的部分6a和6b以及互锁桥5传输信号11之后的信号11。在连接器4已经被正确插入的情况下,信号生成和评估单元9在第一信号输入端12处的信号与第二信号输入端15处的信号的比较期间确定这两个信号至少在其位模式方面匹配。信号的幅度或电平的差异是可能的,并且不会影响安全比较。
当信号以这种方式匹配时,高电压部件2上的连接器4已经被正确插入,并且信号生成和评估单元9可以生成和输出用于使能经由高电压电线3的高电压的信号。然后,这使高电压激活。
在连接器4没有被正确插入的情况下,这意味着单独电路6不能使用互锁桥5连接至部分6a和6b,信号生成和评估单元9在对第一信号输入端12处的信号与第二信号输入端15处的信号进行比较时确定这两个信号不匹配。在这种情况下,不会生成或输出用于使能经由高电压电线3的高电压的信号,这意味着高电压也不会被激活。在这种情况下,可以由信号生成和评估单元9生成和输出相应的故障信号。
图4示出了可以由根据本发明的安全互锁检测到的状态的概览。
第一列示出了由信号生成和评估单元9连续提供信号11以及执行评估即第一信号输入端12处的信号与第二信号输入端15处的信号之间的比较。
在第二列中示出了具有部分6a和6b的单独电路6与互锁桥5的可能状态。第三列列出了第二信号输入端15的伴随状态,而第四列列出了第一信号输入端12的伴随状态。
在图4中表格的第一行中示出了连接器4与高电压部件2的正确连接。然后,经由第二信号输入端15和第一信号输入端12两者接收到作为位模式的由信号生成和评估单元9连续供应的信号11。当两个信号匹配时,由信号生成和评估单元9生成和输出用于激活经由高电压电线3的高电压的信号(图中未示出)。
在第二行中,连接器4没有正确地连接至高电压部件2。因此,在第二信号输入端15处接收到由信号生成和评估单元9生成的位模式11。第一信号输入端12断开并且未接收位模式11。该断开的第一信号输入端12导致检测到高电平。这些信号不匹配的事实被信号生成和评估单元9检测到,并且不发出用于使能高电压的信号。在这种情况下,可以由信号生成和评估单元9发出指示连接器4的插入式连接部断开的故障信号。
第三行示出了其中单独电路的部分6a或6b或者互锁桥5呈现出到地电位的连接的故障状态。在这种情况下,在第二信号输入端15和第一信号输入端12两者处都检测到低电平,并且不提供用于使能高电压的信号。此处可以由信号生成和评估单元9发出指示对地电位短路的故障信号。
第四行示出了其中单独电路的部分6a或6b或者互锁桥5呈现出到例如12V的电压——诸如车辆中的操作电压——的连接的故障状态。在这种情况下,在第二信号输入端15和第一信号输入端12两者处都检测到高电平,并且不发出用于使能高电压的信号。此处可以由信号生成和评估单元9发出指示对12V操作电压短路的故障信号。
电平转换器13、14和16设计有相应的保护电路,使得它们可以在连续输入信号例如0V或12V的情况下继续正确地操作。
图5示出了针对根据本发明的用于监控根据本发明的图3所示的实施方式的安全互锁的装置8(参见图3)的电平转换器13、14和16的电路布置的示例。第一电平转换器13、第二电平转换器14和第三电平转换器16的这种实现方式既是说明性的又是鲁棒的,但是其并不将本发明限制为仅此版本。
由信号生成和评估单元9生成并且经由输出端10供应的具有5V电平的信号11由包含晶体管级的第一电平转换器13转换成诸如12V(示例)的电平并且然后经由第一连接17输出。单独电路6的部分6a例如连接至该第一连接17,如图5所暗示的。
出现在第一连接17处并且例如测量为12V的该电平被直接馈送至包含两个晶体管级的第三电平转换器16。在该第三电平转换器16中以针对第二信号输入端15供应具有5V电平的信号11这种方式再次执行电平调整。信号11随时间的电平例如位模式——即零和一的序列——未被电平转换器13、14或16中的任何一个改变。
当连接器4已经被正确插入时,在第一连接17处输出的信号11经由单独电路的第一部分6a、经由连接器4的互锁桥5以及经由单独电路的第二部分6b路由至第二连接18,并且从而路由至第二电平转换器14的输入端。包含两个晶体管级的该第二电平转换器14以针对第一信号输入端12供应5V电平的信号11这种方式执行电平调整。
第一连接17和第二连接18均配备有保护电路19。这些保护电路19实现过电压保护,并且从而保护电平转换器13、14和16的电压敏感部件免受由连接17、18以及单独电路6a、6b处的高电压和高能量平衡过程造成的损坏。
根据本发明的方法通过使用信号11呈现出高度的抗干扰性,并且通过对信号11的两个信号模式或位模式执行基本比较,有助于对连接器4正确插入至高电压部件2的相应插座中的安全检测。
另一优点在于可以通过使用信号11的相应设计来实现节能的事实。不再需要通过单独电路的第一部分6a和第二部分6b的永久电流流动,并且由于位模式11中特征为信号11的高电平的部分的减少,可以实现进一步的节能。例如,在信号11中自身重复的信号模式内的两个脉冲足以用于对连接器4的状况的安全检测。这种位模式11还降低了伴随电子装置中的热应力。
由于对地电位(GND)或操作电压的短路导致与位模式11不同的信号,因此也可以使用本发明来检测这种故障。
如示例中所描述的,通过直接布置在高电压部件2中的信号生成和评估单元9来实现对连接器4正确插入至高电压部件2的相应插座中的检测。然后可以省略通过要布置在车辆中的单独控制逻辑进行的监控。
还设想经由车辆中已经存在的车辆通信总线将由信号生成和评估单元9检测到的状态传输至中央控制单元。因此,每个高电压部件2的状态被报告至中央控制单元。可以使用标准系统诸如LIN总线(本地互连网络)或CAN总线(控制器区域网络)作为这种车辆通信总线。
图6示出了描述用于监控电气安全互锁的方法的流程图,其中,下文中所述的图1至图5中的1至19范围内的附图标记未在图6中示出。该方法在步骤20中开始。在步骤21中,可以为微处理器的信号生成和评估单元9用于生成随时间变化的信号,该信号例如为位模式11并且经由输出端10输出。
在此之后,在步骤22中,执行第一检查以确定位模式11是否被信号生成和评估单元9的第一信号输入端12接收到。在位模式11例如从输出端10经由单独电路的第一部分6a、互锁桥5以及单独电路的第二部分6b传输至第一信号输入端12的情况下,该检查给出肯定结果。此处,也可以经由第一电平转换器13和第三电平转换器16进行该传输以及/或者接收到其中其信号电平被反转的位模式11。
在该第一检查22的肯定结果的情况下,该方法在步骤23中继续进行,其中对在第二信号输入端15处接收到的位模式11进行第二检查,并且对在输入端12处接收到的位模式11与在输入端15处接收到的位模式11进行比较。
如果两个位模式11匹配,则检测到连接器4的连接已正确建立,并且在步骤24中由信号生成和评估单元9生成并且输出相应的肯定信号诸如“插入式连接已建立”。然后该方法以步骤25结束。
在其中在步骤23中的第二检查期间确定位模式11不匹配的情况下,检测到连接器4的连接未正确建立,并且在步骤30中由信号生成和评估单元9生成并且输出相应的否定信号诸如“插入式连接已断开”。在这种情况下,该方法也以步骤25结束。
在其中在步骤22中的第一检查期间确定位模式11没有被信号生成和评估单元9的第一信号输入端12接收到的情况下,该方法在步骤26中继续进行,其中对第一信号输入端12处的电压电平进行检查。
如果在该检查26期间确定信号的高电平例如在12V的操作电压范围内,则检测到指示对操作电压短路的第一状态27。
如果在该检查26期间确定信号的低电平例如在地(GND)范围内,则检测到指示对地(GND)短路的状态27。
在这两种情况下,在该方法在步骤25中结束之前,在随后的步骤29中发出至少一个故障信号。与输出故障信号同时,还可以在步骤29中输出相应的第一状态27或第二状态28。
工业实用性
本发明涉及用于监控电气安全互锁的装置,该装置包括具有高电压电线的连接器,其中,在连接器中布置有互锁桥,该互锁桥在连接器正确连接至高电压部件的情况下连接至单独电路的第一部分和单独电路的第二部分。
本发明还涉及用于监控电气安全互锁的方法,在该方法中,执行对安全互锁的电路的监控,其中,该电路设置有单独电路的第一部分和单独电路的第二部分以及布置在连接器中的互锁桥。
特别地,本发明涉及在使用60V或高于60V的DC电压来操作电气组件的车辆中使用的电气安全互锁。例如其中在车辆中使用例如为了将DC电压转换为AC电压所需的逆变器就是这种情况。
本发明还涉及在电动车辆或具有所谓的混合动力驱动器的车辆中使用的安全互锁。

Claims (10)

1.一种用于监控电气安全互锁的装置(8),所述装置(8)包括具有高电压电线(3)的连接器(4),其中,所述连接器(4)容纳有跳线(5),所述跳线(5)在所述连接器(4)正确连接至高电压部件(2)时连接至单独电路的第一部分(6a)和单独电路的第二部分(6b),其特征在于,所述单独电路(6a,6b)连接至信号生成和评估单元(9),所述信号生成和评估单元(9)生成连续的且值离散的信号(11)。
2.根据权利要求1所述的用于监控电气安全互锁的装置(8),其特征在于,所述信号生成和评估单元(9)呈现出用于输出所述信号(11)的输出端(10),所述输出端(10)至少间接地连接至所述单独电路的第一部分(6a),所述单独电路的第二部分(6b)至少间接地连接至第一信号输入端(12),并且所述输出端(10)至少间接地连接至第二信号输入端(15)。
3.根据权利要求1或2所述的用于监控电气安全互锁的装置(8),其特征在于,在所述输出端(10)与所述单独电路的第一部分(6a)之间布置有第一电平转换器(13),在所述第二信号输入端(15)与所述单独电路的第一部分(6a)之间布置有第三电平转换器(16),并且在所述第一信号输入端(12)与所述单独电路的第二部分(6b)之间布置有第二电平转换器(14)。
4.根据权利要求1至3中一项所述的用于监控电气安全互锁的装置(8),其特征在于,所述信号生成和评估单元(9)为微处理器。
5.一种用于监控电气安全互锁的方法,在所述方法中,执行对安全互锁的电路的监控,其中,所述电路设置有单独电路的第一部分(6a)和单独电路的第二部分(6b)以及布置在连接器(4)中的跳线(5),其特征在于,使用连续的且值离散的信号(11)来执行对所述电路的监控,所述信号(11)由信号生成和评估单元(9)提供,并且所述信号(11)经由所述电路的传输由所述信号生成和评估单元(9)进行评估。
6.根据权利要求5所述的用于监控电气安全互锁的方法,其特征在于,由所述信号生成和评估单元(9)在第一通道中经由第二信号输入端(15)接收由所述信号生成和评估单元(9)提供并且经由输出端(10)输出的所述信号(11),在第二通道中在经由所述单独电路(6a,6b)传输之后经由第一信号输入端(12)接收所述信号(11),以及由所述信号生成和评估单元(9)通过对来自两个通道的两个接收到的信号进行比较来执行对电气安全互锁的监控。
7.根据权利要求5或6所述的用于监控电气安全互锁的方法,其特征在于,在所述第二通道上经由所述单独电路的第一部分(6a)、所述跳线(5)以及所述单独电路的第二部分(6b)来传输所述信号(11)。
8.根据权利要求5至7中一项所述的用于监控电气安全互锁的方法,其特征在于,在对来自两个通道的所述两个接收到的信号进行比较时发现所述信号彼此匹配的情况下,由所述信号生成和评估单元(9)输出指示安全互锁安全运行的信号,并且在对来自两个通道的所述两个接收到的信号进行比较时确定不匹配或仅部分匹配的情况下,由所述信号生成和评估单元(9)输出指示安全互锁故障的信号。
9.根据权利要求5至8中一项所述的用于监控电气安全互锁的方法,其特征在于,所述信号(11)为二进制位模式。
10.根据权利要求5至9中一项所述的用于监控电气安全互锁的方法,其特征在于,在经由所述单独电路(6a,6b)传输之前以及在经由所述单独电路(6a,6b)传输之后改变所述信号(11)的电平。
CN202080047684.4A 2019-10-22 2020-10-08 用于监控电气安全互锁的装置和方法 Pending CN114026445A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019128441.4 2019-10-22
DE102019128441.4A DE102019128441A1 (de) 2019-10-22 2019-10-22 Anordnung und Verfahren zur Überwachung einer elektrischen Sicherheitsverriegelung
PCT/KR2020/013771 WO2021080221A1 (en) 2019-10-22 2020-10-08 Arrangement and process for monitoring an electrical safety interlock

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114026445A true CN114026445A (zh) 2022-02-08

Family

ID=75269107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080047684.4A Pending CN114026445A (zh) 2019-10-22 2020-10-08 用于监控电气安全互锁的装置和方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11852695B2 (zh)
JP (1) JP7308304B2 (zh)
KR (1) KR102669841B1 (zh)
CN (1) CN114026445A (zh)
DE (1) DE102019128441A1 (zh)
WO (1) WO2021080221A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018130575A1 (de) * 2018-11-30 2020-06-04 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Überwachungsschaltung für ein Interlocksystem, Interlocksystem, Anordnung mit einem Interlocksystem und einer Funktionseinheit sowie Verfahren zum Betreiben eines Interlocksystems
CN112945454A (zh) * 2019-12-11 2021-06-11 安普泰科电子韩国有限公司 压力感测装置及压力感测装置的处理方法
US11784482B2 (en) * 2020-10-20 2023-10-10 Apple Inc. Electrical connection monitoring using cable shielding
DE102022211191B3 (de) 2022-10-21 2024-01-11 Zf Friedrichshafen Ag Warnsystem für eine elektrisch angetriebene Lastkraftwagenanordnung mit einer Antriebseinheit, die eine Alarmanlage aufweist, und mit einem Aufbau, der eine Alarmgebeeinrichtung aufweist
DE102022211189A1 (de) 2022-10-21 2024-05-02 Zf Friedrichshafen Ag Warnsystem für eine elektrisch angetriebene Lastkraftwagenanordnung, mit einem Aufbau und einer Antriebseinheit, die eine Alarmanlage aufweist

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5539608A (en) * 1993-02-25 1996-07-23 Eaton Corporation Electronic interlock for electromagnetic contactor
US20120268107A1 (en) * 2009-11-23 2012-10-25 Laturner Andre Safety circuit arrangement and method for the fail-safe monitoring of a movement variable
CN104731000A (zh) * 2013-12-18 2015-06-24 费斯托股份有限两合公司 监控设备、安全系统和用于操作安全系统的方法
CN106885967A (zh) * 2017-03-09 2017-06-23 苏州汇川技术有限公司 一种高压互锁检测装置及方法
CN108693866A (zh) * 2017-04-05 2018-10-23 翰昂汽车零部件有限公司 用于更新高压控制设备中的控制软件的装置和方法
CN109541494A (zh) * 2019-01-08 2019-03-29 常州索维尔电子科技有限公司 动力电池高压互锁检测电路及方法
JP2019051790A (ja) * 2017-09-14 2019-04-04 サンデン・オートモーティブコンポーネント株式会社 高電圧機器用インターロック装置
US10274532B1 (en) * 2017-10-30 2019-04-30 Nio Usa, Inc. Resilient high-voltage interlock loop

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4114921A1 (de) * 1991-05-07 1992-11-12 Ahlborn Mess Und Regelungstech Elektrische steckverbindung
US7586722B2 (en) * 2007-09-18 2009-09-08 Ford Global Technologies, Llc High voltage interlock system and control strategy
CN105313700B (zh) 2015-09-29 2018-03-02 重庆长安汽车股份有限公司 一种新能源汽车的高压互锁电路及故障诊断方法
DE102016002865A1 (de) * 2016-03-09 2016-11-03 Daimler Ag Interlock-Schaltungsanordnung, elektrische Komponente, HV-Bordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Detektion eines vorbestimmten Zustands einer Interlock-Schaltungsanordnung
DE102016003652A1 (de) * 2016-03-30 2017-10-05 Conti Temic Microelectronic Gmbh Steckverbinder für ein Kraftfahrzeug und Vorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem Steckberbinder
US10596984B2 (en) * 2016-10-13 2020-03-24 Ford Global Technologies, Llc Tuned resonance HV interlock
JP6973088B2 (ja) * 2018-01-04 2021-11-24 いすゞ自動車株式会社 インターロックシステム
CN209290171U (zh) 2018-09-19 2019-08-23 安徽工程大学 一种电动车后桥驱动系统
DE102018130575A1 (de) * 2018-11-30 2020-06-04 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Überwachungsschaltung für ein Interlocksystem, Interlocksystem, Anordnung mit einem Interlocksystem und einer Funktionseinheit sowie Verfahren zum Betreiben eines Interlocksystems
CN209290181U (zh) * 2018-12-29 2019-08-23 蜂巢能源科技有限公司 高压互锁检测装置和车辆

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5539608A (en) * 1993-02-25 1996-07-23 Eaton Corporation Electronic interlock for electromagnetic contactor
US20120268107A1 (en) * 2009-11-23 2012-10-25 Laturner Andre Safety circuit arrangement and method for the fail-safe monitoring of a movement variable
CN104731000A (zh) * 2013-12-18 2015-06-24 费斯托股份有限两合公司 监控设备、安全系统和用于操作安全系统的方法
CN106885967A (zh) * 2017-03-09 2017-06-23 苏州汇川技术有限公司 一种高压互锁检测装置及方法
CN108693866A (zh) * 2017-04-05 2018-10-23 翰昂汽车零部件有限公司 用于更新高压控制设备中的控制软件的装置和方法
JP2019051790A (ja) * 2017-09-14 2019-04-04 サンデン・オートモーティブコンポーネント株式会社 高電圧機器用インターロック装置
US10274532B1 (en) * 2017-10-30 2019-04-30 Nio Usa, Inc. Resilient high-voltage interlock loop
CN109541494A (zh) * 2019-01-08 2019-03-29 常州索维尔电子科技有限公司 动力电池高压互锁检测电路及方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7308304B2 (ja) 2023-07-13
KR102669841B1 (ko) 2024-05-28
JP2022539349A (ja) 2022-09-08
US20220342004A1 (en) 2022-10-27
DE102019128441A1 (de) 2021-04-22
US11852695B2 (en) 2023-12-26
KR20210155398A (ko) 2021-12-22
WO2021080221A1 (en) 2021-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114026445A (zh) 用于监控电气安全互锁的装置和方法
US20190210481A1 (en) Electric charging control device
US10491102B2 (en) Semiconductor device, control method of semiconductor device, and feeding system
US9568531B2 (en) Device for detecting fault in an electric line
US20120075755A1 (en) Electric device, electric device system, method to detect arc fault in the same
CN107000661A (zh) 机动车供电网
JP2012095427A (ja) 電子装置
KR102004310B1 (ko) 하이브리드 또는 전기 자동차의 커넥터 연결 확인 장치
CN106154145A (zh) 一种应用于高压电池接触器的故障检测设备和故障检测方法
US6960918B2 (en) Method and apparatus for control and fault detection of a remote electrical motor
JP2010536641A (ja) 接続部品の接続を監視する監視装置
CN116114163A (zh) 用于对dc链路电容器进行放电的布置和方法
KR20150034709A (ko) 파워 출력단 및 작동 방법
CN106575925A (zh) 电力转换装置
US20170288348A1 (en) Detecting decoupling of a first connector part from a second connector part of an electrical plug connector
CN112034373A (zh) 电源电压监视电路以及控制装置
CN108153292A (zh) 一种电机控制器绝缘检测电路
JP2012055048A (ja) 接続部材外れ検知装置
KR20220040589A (ko) 전류 레귤레이터를 이용한 고전압 인터락 진단장치 및 방법
CN102934043A (zh) 用于确定电连接性的系统和方法
KR101204512B1 (ko) 전기구동 이동체의 릴레이 오류 및 릴레이 제어오류 검출 시스템 및 방법
KR101200338B1 (ko) 차량의 전기적 접촉 불량 검증 장치
CN105182805A (zh) 可配置的集成电路、控制装置和用于配置的方法
EP4290259A1 (en) Electrical monitoring device, in particular for a high-voltage application in a motor vehicle
CN107003146B (zh) 机动车中的电子装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination