CN115230472B - 车载高压系统和过流保护方法 - Google Patents

车载高压系统和过流保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种车载高压系统和过流保护方法。该车载高压系统，包括动力电池、电池管理系统、与动力电池通过继电器相连的电机控制器、与动力电池相连的用于连接直流充电桩的直流充电接口、与电机控制器相连的高压配电盒、与高压配电盒相连的车载充电机和高压负载，其特征在于，电机控制器和高压配电盒之间的高压线束上形成有等效短路点；电池管理系统与继电器相连，用于采集车辆当前状态对应的目标实测电流，根据目标实测电流，确定等效短路点对应的等效短路电流，若等效短路电流满足短路判定条件，则控制继电器断开，短路判定条件为满足长时间大电流标准的条件。该车载高压系统可通过控制继电器断开，等效于熔断器断开，从而实现过流保护目的。

Description

车载高压系统和过流保护方法
技术领域
本发明涉及电动汽车高压电气技术领域，尤其涉及一种车载高压系统和过流保护方法。
背景技术
现有电动汽车一般设有车载高压系统，该车载高压系统包括采用高压线束相连的高压部件，具体包括动力电池、电池管理系统、与所述动力电池通过继电器相连的电机控制器、与所述动力电池相连的用于连接直流充电桩的直流充电接口、与所述电机控制器相连的高压配电盒、与所述高压配电盒相连的车载充电机和高压负载，所述电池管理系统与所述动力电池、所述直流充电桩、所述电机控制器、所述车载充电机、所述高压负载和所述继电器相连。其中，所述高压负载包括但不限于电动压缩机和PTC加热器。为了保障车载高压系统的安全，现有技术中一般采用熔断器对车载高压系统进行过流保护，但在车载高压系统布置过程中，会因布置空间和高压部件选择等原因，导致电机控制器和高压配电盒之间无法设置合适的熔断器，使得车载高压系统存在短路风险时，无法充分保护车载高压系统的安全。
发明内容
本发明实施例提供一种车载高压系统和过流保护方法，以解决车载高压系统存在短路风险的问题。
本发明提供一种车载高压系统，包括动力电池、电池管理系统、与所述动力电池通过继电器相连的电机控制器、与所述动力电池相连的用于连接直流充电桩的直流充电接口、与所述电机控制器相连的高压配电盒、与所述高压配电盒相连的车载充电机和高压负载，所述电机控制器和所述高压配电盒之间的高压线束上形成有等效短路点；所述电池管理系统与所述继电器相连，用于采集车辆当前状态对应的目标实测电流，根据所述目标实测电流，确定所述等效短路点对应的等效短路电流，若所述等效短路电流满足短路判定条件，则控制所述继电器断开；其中，所述短路判定条件为满足长时间大电流标准的条件。
优选地，所述电池管理系统，用于在所述车辆当前状态为行驶状态时，采集所述动力电池对应的电池实测电流和所述电机控制器对应的电机实测电流；根据电池实测电流和所述电机实测电流，确定所述等效短路点对应的等效短路电流。
优选地，所述电池管理系统，用于在所述车辆当前状态为直流充电状态时，采集所述动力电池对应的电池实测电流和所述直流充电桩对应的直流充电电流；根据所述电池实测电流和所述直流充电电流，获取所述等效短路点对应的等效短路电流。
优选地，所述电池管理系统，用于在所述车辆当前状态为交流充电状态时，采集所述动力电池对应的电池实测电流、所述车载充电机对应的交流充电电流和所述高压负载对应的负载消耗电流；根据所述电池实测电流、所述交流充电电流和所述负载消耗电流，获取所述等效短路点对应的等效短路电流。
优选地，所述电池管理系统，用于获取所述等效短路电流大于目标电流阈值的当前持续时间，若所述当前持续时间大于所述目标电流阈值对应的目标时间阈值，则认定所述等效短路电流满足短路判定条件，控制所述继电器断开。
本发明提供一种车载高压系统的过流保护方法，所述车载高压系统包括动力电池、电池管理系统、与所述动力电池通过继电器相连的电机控制器、与所述动力电池相连的用于连接直流充电桩的直流充电接口、与所述电机控制器相连的高压配电盒、与所述高压配电盒相连的车载充电机和高压负载，所述电机控制器和所述高压配电盒之间的高压线束上形成有等效短路点，所述过流保护方法包括所述电池管理系统执行的如下步骤：
采集车辆当前状态对应的目标实测电流；
根据所述目标实测电流，确定所述等效短路点对应的等效短路电流；
若所述等效短路电流满足短路判定条件，则控制所述继电器断开；其中，所述短路判定条件为满足长时间大电流标准的条件。
优选地，所述根据所述目标实测电流，确定所述等效短路点对应的等效短路电流，包括：
在所述车辆当前状态为行驶状态时，采集所述动力电池对应的电池实测电流和所述电机控制器对应的电机实测电流；
根据电池实测电流和所述电机实测电流，确定所述等效短路点对应的等效短路电流。
优选地，所述根据所述目标实测电流，确定所述等效短路点对应的等效短路电流，包括：
在所述车辆当前状态为直流充电状态时，采集所述动力电池对应的电池实测电流和所述直流充电桩对应的直流充电电流；
根据所述电池实测电流和所述直流充电电流，获取所述等效短路点对应的等效短路电流。
优选地，所述根据所述目标实测电流，确定所述等效短路点对应的等效短路电流，包括：
在所述车辆当前状态为交流充电状态时，采集所述动力电池对应的电池实测电流、所述车载充电机对应的交流充电电流和所述高压负载对应的负载消耗电流；
根据所述电池实测电流、所述交流充电电流和所述负载消耗电流，获取所述等效短路点对应的等效短路电流。
优选地，所述若所述等效短路电流满足短路判定条件，则控制所述继电器断开，包括：
获取所述等效短路电流大于目标电流阈值的当前持续时间；
若所述当前持续时间大于所述目标电流阈值对应的目标时间阈值，则认定所述等效短路电流满足短路判定条件，控制所述继电器断开。
上述车载高压系统和过流保护方法，在获取所述电机控制器和所述高压配电盒之间形成的等效短路点对应的等效短路电流之后，将所述等效短路电流与预先设置的短路判定条件进行比较，在所述等效短路电流满足所述短路判定条件时，控制所述继电器断开，以使所述车载高压系统断开，基本上等效于熔断器断开的作用，可实现对车载高压系统进行过流保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中车载高压系统的一示意图；
图2是本发明一实施例中车载高压系统的过流保护方法的一流程图；
图3是本发明一实施例中车载高压系统的过流保护方法的另一流程图；
图4是本发明一实施例中车载高压系统的过流保护方法的另一流程图；
图5是本发明一实施例中车载高压系统的过流保护方法的另一流程图；
图6是本发明一实施例中车载高压系统的过流保护方法的另一流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明实施例提供一种车载高压系统，如图1所示，车载高压系统包括动力电池、电池管理系统、与动力电池通过继电器相连的电机控制器、与动力电池相连的用于连接直流充电桩的直流充电接口、与电机控制器相连的高压配电盒、与高压配电盒相连的车载充电机和高压负载；电机控制器和高压配电盒之间的高压线束上形成有等效短路点；电池管理系统与继电器相连，用于采集车辆当前状态对应的目标实测电流，根据目标实测电流，确定等效短路点对应的等效短路电流，若等效短路电流满足短路判定条件，则控制继电器断开；其中，短路判定条件为满足长时间大电流标准的条件。
其中，等效短路点是指车载高压系统中，用于连接两个高压部件的高压线束上没有设置熔断器所在的位置，具体可以理解为连接两个高压线束的火线和零线之间的位置。一般来说，在车载高压系统中，在动力电池与电机控制器之间设有主熔断器，用于实现对动力电池和电机控制器之间的高压线束进行过流保护；在高压配电盒和高压负载之间设有负载熔断器，用于实现对高压配电盒和高压负载之间的高压线束进行过流保护；但在车载高压系统布置过程中，会因布置空间和高压部件选择等原因，导致电机控制器和高压配电盒之间无法设置合适的熔断器进行过流保护，因此，将电机控制器和高压配电盒之间的高压线束所在位置确定为等效短路点。
其中，车辆当前状态是指电动汽车当前所处的工作状态。本示例中，电动汽车的工作状态包括行驶状态、直流充电状态和交流充电状态。其中，直流充电状态是指直流充电桩插入直流充电接口，通过直流充电桩给动力电池充电的状态。交流充电状态是指车载充电机给动力电池充电的状态。行驶状态是指电动汽车处于行驶中的状态，可理解地，在电动汽车处于行驶状态时，直流充电桩和车载充电机均不给动力电池充电。
其中，目标实测电流是指实时采集高压部件的电流。等效短路电流是指电池管理系统根据采集到的目标实测电流进行计算，确定等效短路点对应的电流。
其中，短路判定条件是预先设置的用于评估等效短路电流是否满足发生短路标准的条件。作为一示例，短路判定条件为满足长时间大电流标准的条件，此处的长时间大电流标准是指用于评估等效短路电流是否满足较长时间均为较大电流的标准，既包含长时间标准和大电流标准。
作为一示例，电池管理系统，用于在车辆当前状态下，获取车辆当前状态下的目标实测电流，目标实测电流是用于计算等效短路点对应的等效短路电流所需的实测电流。例如，电池管理系统可通过CAN总线获取与其相连的动力电池、直流充电桩、电机控制器、车载充电机和高压负载反馈的实测电流，从中获取车辆当前状态下所需的目标实测电流。又例如，电池管理系统还可以通过ADC检测电路或者其他电流检测电路，实时获取车辆当前状态下所需的目标实测电流。
作为一示例，电池管理系统，还用于采用车辆当前状态对应的短路电流计算公式，对车辆当前状态下采集到的目标实测电流进行计算，确定等效短路点对应的等效短路电流。此处的短路电流计算公式是预先设置的用于计算等效短路电流的公式。本示例中，预先设置不同工作状态对应的短路电流计算公式，每一种工作状态对应的短路电流计算公式所需采集的目标实测电流不同，其对应的运算逻辑也不同，可在电动汽车处于不同车辆当前状态时，对其所采集到的目标实测电流进行计算，确定其对应的等效短路电流。
作为一示例，电池管理系统，还用于根据车辆当前状态下计算的等效短路电流，判断是否满足短路判定条件，该短路判定条件为满足长时间大电流标准的条件；若等效短路电流满足短路判定条件时，则认定等效短路点对应的等效短路电流，满足较长时间均为较大电流的标准，此时，等效短路点对应的高压线束发生短路的风险较大，此时，电池管理系统可控制与动力电池相连的继电器断开，以使得整个车载高压系统开路，起到等效于熔断器熔断的效果，从而实现在车辆当前状态下，对电机控制器和高压配电盒之间的高压线束进行过流保护。
在一具体示例中，在电动汽车处于直流充电状态时，直流充电桩插入直流充电接口中，此时，电池管理系统与动力电池、直流充电桩、电机控制器、车载充电机和高压负载相连。此时，电池管理系统可获取直流充电状态下所需采集的目标实测电流。例如，电池管理系统可以通过CAN总线获取与电池管理系统相连的动力电池、直流充电桩、电机控制器、车载充电机和高压负载反馈的实测电流，从而获取在直流充电状态下所需的目标实测电流。又例如，电池管理系统还可以通过ADC检测电路或者其他电流检测电路，实时获取直流充电状态下所需的目标实测电流。然后，电池管理系统根据接收到的所有目标实测电流进行计算，确定等效短路点对应的等效短路电流。接着，电池管理系统根据等效短路电流，判断是否满足短路判定条件；若等效短路电流满足短路判定条件时，认定等效短路点所在的高压线束发生短路的风险较大，此时，通过控制与动力电池相连的继电器断开，以使得整个车载高压系统开路，起到等效于熔断器熔断的效果，从而实现在电动汽车处于直流充电状态下，对电机控制器和高压配电盒之间的高压线束进行过流保护。
在另一具体示例中，在电动汽车处于行驶状态或者交流充电状态时，直流充电桩没有插入直流充电接口中，此时，电池管理系统与动力电池、电机控制器、车载充电机和高压负载相连。此时，电池管理系统可获取行驶状态或者交流充电状态所需的目标实测电流。例如，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池、电机控制器、车载充电机和高压负载反馈的实测电流，从而获取行驶状态或者交流充电状态所需的目标实测电流。又例如，电池管理系统还可以通过ADC检测电路或者其他电流检测电路，实时检测行驶状态或者交流充电状态下所需的目标实测电流。然后，电池管理系统根据接收到的所有目标实测电流进行计算，确定等效短路点对应的等效短路电流。接着，电池管理系统根据等效短路电流，判断是否满足短路判定条件；若等效短路电流满足短路判定条件时，认定等效短路点所在的高压线束发生短路的风险较大，此时，通过控制与动力电池相连的继电器断开，以使得整个车载高压系统开路，起到等效于熔断器熔断的效果，从而实现在电动汽车处于行驶状态或者交流充电状态下，对电机控制器和高压配电盒之间的高压线束进行过流保护。
本实施例所提供的车载高压系统中，在获取电机控制器和高压配电盒之间形成的等效短路点对应的等效短路电流之后，将等效短路电流与预先设置的短路判定条件进行比较，在等效短路电流满足短路判定条件时，控制继电器断开，以使车载高压系统断开，基本上等效于熔断器断开的作用，可实现对车载高压系统进行过流保护。
在一实施例中，电池管理系统，用于在车辆当前状态为行驶状态时，采集动力电池对应的电池实测电流和电机控制器对应的电机实测电流；根据电池实测电流和电机实测电流，确定等效短路点对应的等效短路电流。
作为一示例，在电动汽车的车辆当前状态为行驶状态时，直流充电桩和车载充电机不给动力电池充电，动力电池给电机控制器和所有高压负载供电，电机控制器控制电机工作，此时，动力电池输出的电流应当等于电机控制器和所有高压负载的电流之和。因此，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池对应的电池实测电流IBAT和电机控制器对应的电机实测电流IDCU。然后，电池管理系统根据电池实测电流IBAT和电机实测电流IDCU，确定等效短路点对应的等效短路电流Im，即Im＝IBAT-IDCU，其中，Im为等效短路点对应的等效短路电流，IBAT为动力电池对应的电池实测电流，IDCU为电机控制器对应的电机实测电流。
可理解地，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池对应的电池实测电流和电机控制器对应的电机实测电流，以确定车辆当前状态为行驶状态时，等效短路点对应的等效短路电流，利用等效短路电流进行过流保护，其过程无需增加其他电路或者零部件，可避免增加额外成本，使得过流保护成本较低。
在一实施例中，电池管理系统，用于在车辆当前状态为直流充电状态时，采集动力电池对应的电池实测电流和直流充电桩对应的直流充电电流；根据电池实测电流和直流充电电流，获取等效短路点对应的等效短路电流。
作为一示例，在电动汽车处于直流充电状态时，直流充电桩给动力电池充电，车载充电机不给动力电池充电，电机控制器不控制电机工作，此时，动力电池和直流充电桩输出的电流均通过电机控制器传输至高压配电盒，即动力电池和直流充电桩输出的电流均经过电机控制器和高压配电盒之间的高压线束。因此，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池对应的电池实测电流IBAT和直流充电桩对应的直流充电电流IDCC。然后，电池管理系统根据电池实测电流IBAT和直流充电电流IDCC，获取等效短路点对应的等效短路电流Im，即Im＝IBAT+IDCC，其中，Im为等效短路点对应的等效短路电流，IBAT为动力电池对应的电池实测电流，IDCC为直流充电桩对应的直流充电电流。
可理解地，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池对应的电池实测电流和直流充电桩对应的直流充电电流，以确定车辆当前状态为直流充电状态时，等效短路点对应的等效短路电流，利用等效短路电流进行过流保护，其过程无需增加其他电路或者零部件，可避免增加额外成本，使得过流保护成本较低。
在一实施例中，电池管理系统，用于在车辆当前状态为交流充电状态时，采集动力电池对应的电池实测电流、车载充电机对应的交流充电电流和高压负载对应的负载消耗电流；根据电池实测电流、交流充电电流和负载消耗电流，获取等效短路点对应的等效短路电流。
作为一示例，在电动汽车处于交流充电状态时，车载充电机给动力电池充电，直流充电桩不给动力电池充电，电机控制器不控制电机工作，此时，高压负载可能处于工作状态，因此，动力电池和车载充电机输出的电流均经过电机控制器和高压配电盒之间的高压线束，给与高压配电盒相连的高压负载供电。此时，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池对应的电池实测电流、车载充电机对应的交流充电电流和高压负载对应的负载消耗电流。然后，电池管理系统根据电池实测电流、交流充电电流和负载消耗电流，获取等效短路点对应的等效短路电流，即Im＝IBAT+IOBC-ILOAD，其中，Im为等效短路点对应的等效短路电流，IBAT为动力电池对应的电池实测电流，IOBC为车载充电机的交流充电电流，ILOAD为高压负载对应的负载消耗电流，具体为包括但不限于电动压缩机和PTC加热器等所有高压负载所消耗的电流之和。
可理解地，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池对应的电池实测电流、车载充电机对应的交流充电电流和高压负载对应的负载消耗电流，以确定车辆当前状态为交流充电状态时，等效短路点对应的等效短路电流，利用等效短路电流进行过流保护，其过程无需增加其他电路或者零部件，可避免增加额外成本，使得过流保护成本较低。
在一实施例中，电池管理系统，用于获取等效短路电流大于目标电流阈值的当前持续时间，若当前持续时间大于目标电流阈值对应的目标时间阈值，则认定等效短路电流满足短路判定条件，控制继电器断开。
其中，目标电流阈值是预先设置的用于评估是否满足短路判定条件的电流阈值，该目标电流阈值可以理解为长时间大电流标准中的大电流标准的阈值。目标时间阈值是预先设置的用于评估是否满足短路判定条件的时间阈值，该目标时间阈值可以理解为长时间大电流标准中的长时间标准的阈值。
作为一示例，电池管理系统在根据系统当前时刻采集到车辆当前状态对应的目标实测电流，确定等效短路点对应的等效短路电流之后，需比较等效短路电流是否大于预先设置的目标电流阈值。若系统当前时刻对应的等效短路电流大于目标电流阈值，说明系统当前时刻下，流经电机控制器和高压配电盒之间的高压线束的电流较大，此时统计系统当前时刻下，等效短路电流大于目标电流阈值的当前持续时间。然后，将当前持续时间与预先设置的目标时间阈值进行比较，判断当前持续时间是否大于目标时间阈值；若当前持续时间大于目标时间阈值，则认定电机控制器和高压配电盒之间的高压线束的等效短路电流较大且持续时间较长，极容易超出高压线束的载流能力，使得高压线束容易发烟烧蚀，产生短路现象，因此，认定等效短路电流满足短路判定条件，控制继电器断开，以实现对车载高压系统进行过流保护。
一般来说，在车载高压系统装配完成之后，用于连接各个高压部件的高压线束已经选型确定，该高压线束具有一定的载流能力，在高压线束持续通过较小电流时，高压线束正常工作而不会发烟烧蚀；在高压线束持续通过较大电流时，高压线束会发烟烧蚀，且高压线束发烟时间随电流的增大而变短，可根据对车载高压系统进行测试所形成的线束发烟曲线，确定不同目标电流阈值和对应的目标时间阈值，以便基于目标电流阈值和目标时间阈值进行短路判定，若等效短路电流满足短路判定条件，则控制继电器断开，以达到过流保护目的。
为了提高计算冗余鲁棒性，避免因短时过流或者CAN总线信号精度误差引起的过流造成电动汽车下高压的情况发生，可预先设置至少两个目标电流阈值和对应的目标时间阈值，至少两个目标电流阈值及其对应的目标时间阈值成反比，即目标电流阈值越大，其对应的目标时间阈值越小。在预先设置有至少两个目标电流阈值和对应的目标时间阈值时，只需在等效短路电流大于任一目标电流阈值的当前持续时间，大于目标电流阈值对应的目标时间阈值时，即可认定等效短路电流满足短路判定条件，控制继电器断开，以提高车载高压系统进行过流保护的鲁棒性。
例如，预先设置的三个目标电流阈值为第一电流阈值I1、第二电流阈值I2和第三电流阈值I3，其对应的三个目标时间阈值为第一时间阈值T1、第二时间阈值T2和第三时间阈值T3，由于目标电流阈值与目标时间阈值成反比，则在第一电流阈值I1>第二电流阈值I2>第三电流阈值I3时，第一时间阈值T1<第二时间阈值T2<第三时间阈值T3。电池管理系统在获取系统当前时刻对应的等效短路点对应的等效短路电流Im之后，需将等效短路电流Im与第一电流阈值I1、第二电流阈值I2和第三电流阈值I3，分别统计等效短路电流Im大于第一电流阈值I1、第二电流阈值I2和第三电流阈值I3的当前持续时间Ts。在一示例中，统计等效短路电流Im大于第一电流阈值I1的第一持续时间Ts1，若第一持续时间Ts1大于第一时间阈值T1，则认定等效短路电流Im满足短路判定条件，控制继电器断开。在另一示例中，统计等效短路电流Im大于第二电流阈值I2的第二持续时间Ts2，若第二持续时间Ts2大于第二时间阈值T2，则认定等效短路电流Im满足短路判定条件，控制继电器断开。在另一示例中，统计等效短路电流Im大于第三电流阈值I3的第三持续时间Ts3，若第三持续时间Ts3大于第三时间阈值T3，则认定等效短路电流Im满足短路判定条件，控制继电器断开，以提高车载高压系统进行过流保护的鲁棒性。
本发明实施例提供一种车载高压系统的过流保护方法，车载高压系统包括动力电池、电池管理系统、与动力电池通过继电器相连的电机控制器、与动力电池相连的用于连接直流充电桩的直流充电接口、与电机控制器相连的高压配电盒、与高压配电盒相连的车载充电机和高压负载，电机控制器和高压配电盒之间的高压线束上形成有等效短路点，如图2所示，过流保护方法包括电池管理系统执行的如下步骤：
S201：采集车辆当前状态对应的目标实测电流。
S202：根据目标实测电流，确定等效短路点对应的等效短路电流。
S203：若等效短路电流满足短路判定条件，则控制继电器断开；其中，短路判定条件为满足长时间大电流标准的条件。
其中，等效短路点是指车载高压系统中，用于连接两个高压部件的高压线束上没有设置熔断器所在的位置，具体可以理解为连接两个高压线束的火线和零线之间的位置。一般来说，在车载高压系统中，在动力电池与电机控制器之间设有主熔断器，用于实现对动力电池和电机控制器之间的高压线束进行过流保护；在高压配电盒和高压负载之间设有负载熔断器，用于实现对高压配电盒和高压负载之间的高压线束进行过流保护；但在车载高压系统布置过程中，会因布置空间和高压部件选择等原因，导致电机控制器和高压配电盒之间无法设置合适的熔断器进行过流保护，因此，将电机控制器和高压配电盒之间的高压线束所在位置确定为等效短路点。
其中，车辆当前状态是指电动汽车当前所处的工作状态。本示例中，电动汽车的工作状态包括行驶状态、直流充电状态和交流充电状态。其中，直流充电状态是指直流充电桩插入直流充电接口，通过直流充电桩给动力电池充电的状态。交流充电状态是指车载充电机给动力电池充电的状态。行驶状态是指电动汽车处于行驶中的状态，可理解地，在电动汽车处于行驶状态时，直流充电桩和车载充电机均不给动力电池充电。
其中，目标实测电流是指实时采集高压部件的电流。等效短路电流是指电池管理系统根据采集到的目标实测电流进行计算，确定等效短路点对应的电流。
其中，短路判定条件是预先设置的用于评估等效短路电流是否满足发生短路标准的条件。作为一示例，短路判定条件为满足长时间大电流标准的条件，此处的长时间大电流标准是指用于评估等效短路电流是否满足较长时间均为较大电流的标准，既包含长时间标准和大电流标准。
作为一示例，步骤S201中，电池管理系统在车辆当前状态下，获取车辆当前状态下的目标实测电流，目标实测电流是用于计算等效短路点对应的等效短路电流所需的实测电流。例如，电池管理系统可通过CAN总线获取与其相连的动力电池、直流充电桩、电机控制器、车载充电机和高压负载反馈的实测电流，从中获取车辆当前状态下所需的目标实测电流。又例如，电池管理系统还可以通过ADC检测电路或者其他电流检测电路，实时获取车辆当前状态下所需的目标实测电流。
作为一示例，步骤S202中，电池管理系统可采用车辆当前状态对应的短路电流计算公式，对车辆当前状态下采集到的目标实测电流进行计算，确定等效短路点对应的等效短路电流。此处的短路电流计算公式是预先设置的用于计算等效短路电流的公式。本示例中，预先设置不同工作状态对应的短路电流计算公式，每一种工作状态对应的短路电流计算公式所需采集的目标实测电流不同，其对应的运算逻辑也不同，可在电动汽车处于不同车辆当前状态时，对其所采集到的目标实测电流进行计算，确定其对应的等效短路电流。
作为一示例，步骤S203中，电池管理系统根据车辆当前状态下计算的等效短路电流，判断是否满足短路判定条件，该短路判定条件为满足长时间大电流标准的条件；若等效短路电流满足短路判定条件时，则认定等效短路点对应的等效短路电流，满足较长时间均为较大电流的标准，此时，等效短路点对应的高压线束发生短路的风险较大，此时，电池管理系统可控制与动力电池相连的继电器断开，以使得整个车载高压系统开路，起到等效于熔断器熔断的效果，从而实现在车辆当前状态下，对电机控制器和高压配电盒之间的高压线束进行过流保护。
在一具体示例中，在电动汽车处于直流充电状态时，直流充电桩插入直流充电接口中，此时，电池管理系统与动力电池、直流充电桩、电机控制器、车载充电机和高压负载相连。此时，电池管理系统可获取直流充电状态下所需采集的目标实测电流。例如，电池管理系统可以通过CAN总线获取与电池管理系统相连的动力电池、直流充电桩、电机控制器、车载充电机和高压负载反馈的实测电流，从而获取在直流充电状态下所需的目标实测电流。又例如，电池管理系统还可以通过ADC检测电路或者其他电流检测电路，实时获取直流充电状态下所需的目标实测电流。然后，电池管理系统根据接收到的所有目标实测电流进行计算，确定等效短路点对应的等效短路电流。接着，电池管理系统根据等效短路电流，判断是否满足短路判定条件；若等效短路电流满足短路判定条件时，认定等效短路点所在的高压线束发生短路的风险较大，此时，通过控制与动力电池相连的继电器断开，以使得整个车载高压系统开路，起到等效于熔断器熔断的效果，从而实现在电动汽车处于直流充电状态下，对电机控制器和高压配电盒之间的高压线束进行过流保护。
在另一具体示例中，在电动汽车处于行驶状态或者交流充电状态时，直流充电桩没有插入直流充电接口中，此时，电池管理系统与动力电池、电机控制器、车载充电机和高压负载相连。此时，电池管理系统可获取行驶状态或者交流充电状态所需的目标实测电流。例如，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池、电机控制器、车载充电机和高压负载反馈的实测电流，从而获取行驶状态或者交流充电状态所需的目标实测电流。又例如，电池管理系统还可以通过ADC检测电路或者其他电流检测电路，实时检测行驶状态或者交流充电状态下所需的目标实测电流。然后，电池管理系统根据接收到的所有目标实测电流进行计算，确定等效短路点对应的等效短路电流。接着，电池管理系统根据等效短路电流，判断是否满足短路判定条件；若等效短路电流满足短路判定条件时，认定等效短路点所在的高压线束发生短路的风险较大，此时，通过控制与动力电池相连的继电器断开，以使得整个车载高压系统开路，起到等效于熔断器熔断的效果，从而实现在电动汽车处于行驶状态或者交流充电状态下，对电机控制器和高压配电盒之间的高压线束进行过流保护。
本实施例所提供的车载高压系统的过流保护方法中，在获取电机控制器和高压配电盒之间形成的等效短路点对应的等效短路电流之后，将等效短路电流与预先设置的短路判定条件进行比较，在等效短路电流满足短路判定条件时，控制继电器断开，以使车载高压系统断开，基本上等效于熔断器断开的作用，可实现对车载高压系统进行过流保护。
在一实施例中，如图3所示，步骤S202中，根据目标实测电流，确定等效短路点对应的等效短路电流，包括：
S301：在车辆当前状态为行驶状态时，采集动力电池对应的电池实测电流和电机控制器对应的电机实测电流。
S302：根据电池实测电流和电机实测电流，确定等效短路点对应的等效短路电流。
作为一示例，在电动汽车的车辆当前状态为行驶状态时，直流充电桩和车载充电机不给动力电池充电，动力电池给电机控制器和所有高压负载供电，电机控制器控制电机工作，此时，动力电池输出的电流应当等于电机控制器和所有高压负载的电流之和。因此，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池对应的电池实测电流IBAT和电机控制器对应的电机实测电流IDCU。然后，电池管理系统根据电池实测电流IBAT和电机实测电流IDCU，确定等效短路点对应的等效短路电流Im，即Im＝IBAT-IDCU，其中，Im为等效短路点对应的等效短路电流，IBAT为动力电池对应的电池实测电流，IDCU为电机控制器对应的电机实测电流。
可理解地，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池对应的电池实测电流和电机控制器对应的电机实测电流，以确定车辆当前状态为行驶状态时，等效短路点对应的等效短路电流，利用等效短路电流进行过流保护，其过程无需增加其他电路或者零部件，可避免增加额外成本，使得过流保护成本较低。
在一实施例中，如图4所示，步骤S202中，根据目标实测电流，确定等效短路点对应的等效短路电流，包括：
S401：在车辆当前状态为直流充电状态时，采集动力电池对应的电池实测电流和直流充电桩对应的直流充电电流；
S402：根据电池实测电流和直流充电电流，获取等效短路点对应的等效短路电流。
作为一示例，在电动汽车处于直流充电状态时，直流充电桩给动力电池充电，车载充电机不给动力电池充电，电机控制器不控制电机工作，此时，动力电池和直流充电桩输出的电流均通过电机控制器传输至高压配电盒，即动力电池和直流充电桩输出的电流均经过电机控制器和高压配电盒之间的高压线束。因此，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池对应的电池实测电流IBAT和直流充电桩对应的直流充电电流IDCC。然后，电池管理系统根据电池实测电流IBAT和直流充电电流IDCC，获取等效短路点对应的等效短路电流Im，即Im＝IBAT+IDCC，其中，Im为等效短路点对应的等效短路电流，IBAT为动力电池对应的电池实测电流，IDCC为直流充电桩对应的直流充电电流。
可理解地，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池对应的电池实测电流和直流充电桩对应的直流充电电流，以确定车辆当前状态为直流充电状态时，等效短路点对应的等效短路电流，利用等效短路电流进行过流保护，其过程无需增加其他电路或者零部件，可避免增加额外成本，使得过流保护成本较低。
在一实施例中，如图5所示，步骤S202中，根据目标实测电流，确定等效短路点对应的等效短路电流，包括：
S501：在车辆当前状态为交流充电状态时，采集动力电池对应的电池实测电流、车载充电机对应的交流充电电流和高压负载对应的负载消耗电流。
S502：根据电池实测电流、交流充电电流和负载消耗电流，获取等效短路点对应的等效短路电流。
作为一示例，在电动汽车处于交流充电状态时，车载充电机给动力电池充电，直流充电桩不给动力电池充电，电机控制器不控制电机工作，此时，高压负载可能处于工作状态，因此，动力电池和车载充电机输出的电流均经过电机控制器和高压配电盒之间的高压线束，给与高压配电盒相连的高压负载供电。此时，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池对应的电池实测电流、车载充电机对应的交流充电电流和高压负载对应的负载消耗电流。然后，电池管理系统根据电池实测电流、交流充电电流和负载消耗电流，获取等效短路点对应的等效短路电流，即Im＝IBAT+IOBC-ILOAD，其中，Im为等效短路点对应的等效短路电流，IBAT为动力电池对应的电池实测电流，IOBC为车载充电机的交流充电电流，ILOAD为高压负载对应的负载消耗电流，具体为包括但不限于电动压缩机和PTC加热器等所有高压负载所消耗的电流之和。
可理解地，电池管理系统可通过CAN总线获取动力电池对应的电池实测电流、车载充电机对应的交流充电电流和高压负载对应的负载消耗电流，以确定车辆当前状态为交流充电状态时，等效短路点对应的等效短路电流，利用等效短路电流进行过流保护，其过程无需增加其他电路或者零部件，可避免增加额外成本，使得过流保护成本较低。
在一实施例中，如图6所示，步骤S203，即若等效短路电流满足短路判定条件，则控制继电器断开，包括：
S601：获取等效短路电流大于目标电流阈值的当前持续时间。
S602：若当前持续时间大于目标电流阈值对应的目标时间阈值，则认定等效短路电流满足短路判定条件，控制继电器断开。
其中，目标电流阈值是预先设置的用于评估是否满足短路判定条件的电流阈值，该目标电流阈值可以理解为长时间大电流标准中的大电流标准的阈值。目标时间阈值是预先设置的用于评估是否满足短路判定条件的时间阈值，该目标时间阈值可以理解为长时间大电流标准中的长时间标准的阈值。
作为一示例，电池管理系统在根据系统当前时刻采集到车辆当前状态对应的目标实测电流，确定等效短路点对应的等效短路电流之后，需比较等效短路电流是否大于预先设置的目标电流阈值。若系统当前时刻对应的等效短路电流大于目标电流阈值，说明系统当前时刻下，流经电机控制器和高压配电盒之间的高压线束的电流较大，此时，需统计系统当前时刻下，等效短路电流大于目标电流阈值的当前持续时间。然后，将当前持续时间与预先设置的目标时间阈值进行比较，判断当前持续时间是否大于目标时间阈值；若当前持续时间大于目标时间阈值，则认定电机控制器和高压配电盒之间的高压线束的等效短路电流较大且持续时间较长，极容易超出高压线束的载流能力，使得高压线束容易发烟烧蚀，产生短路现象，因此，认定等效短路电流满足短路判定条件，控制继电器断开，以实现对车载高压系统进行过流保护。
一般来说，在车载高压系统装配完成之后，用于连接各个高压部件的高压线束已经选型确定，该高压线束具有一定的载流能力，在高压线束持续通过较小电流时，高压线束正常工作而不会发烟烧蚀；在高压线束持续通过较大电流时，高压线束会发烟烧蚀，且高压线束发烟时间随电流的增大而变短，可根据对车载高压系统进行测试所形成的线束发烟曲线，确定不同目标电流阈值和对应的目标时间阈值，以便基于目标电流阈值和目标时间阈值进行短路判定，若等效短路电流满足短路判定条件，则控制继电器断开，以达到过流保护目的。
为了提高计算冗余鲁棒性，避免因短时过流或者CAN总线信号精度误差引起的过流造成电动汽车下高压的情况发生，可预先设置至少两个目标电流阈值和对应的目标时间阈值，至少两个目标电流阈值及其对应的目标时间阈值成反比，即目标电流阈值越大，其对应的目标时间阈值越小。在预先设置有至少两个目标电流阈值和对应的目标时间阈值时，只需在等效短路电流大于任一目标电流阈值的当前持续时间，大于目标电流阈值对应的目标时间阈值时，即可认定等效短路电流满足短路判定条件，控制继电器断开，以提高车载高压系统进行过流保护的鲁棒性。
例如，预先设置的三个目标电流阈值为第一电流阈值I1、第二电流阈值I2和第三电流阈值I3，其对应的三个目标时间阈值为第一时间阈值T1、第二时间阈值T2和第三时间阈值T3，由于目标电流阈值与目标时间阈值成反比，则在第一电流阈值I1>第二电流阈值I2>第三电流阈值I3时，第一时间阈值T1<第二时间阈值T2<第三时间阈值T3。电池管理系统在获取系统当前时刻对应的等效短路点对应的等效短路电流Im之后，需将等效短路电流Im与第一电流阈值I1、第二电流阈值I2和第三电流阈值I3，分别统计等效短路电流Im大于第一电流阈值I1、第二电流阈值I2和第三电流阈值I3的当前持续时间Ts。在一示例中，统计等效短路电流Im大于第一电流阈值I1的第一持续时间Ts1，若第一持续时间Ts1大于第一时间阈值T1，则认定等效短路电流Im满足短路判定条件，控制继电器断开。在另一示例中，统计等效短路电流Im大于第二电流阈值I2的第二持续时间Ts2，若第二持续时间Ts2大于第二时间阈值T2，则认定等效短路电流Im满足短路判定条件，控制继电器断开。在另一示例中，统计等效短路电流Im大于第三电流阈值I3的第三持续时间Ts3，若第三持续时间Ts3大于第三时间阈值T3，则认定等效短路电流Im满足短路判定条件，控制继电器断开，以提高车载高压系统进行过流保护的鲁棒性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种车载高压系统，包括动力电池、电池管理系统、与所述动力电池通过继电器相连的电机控制器、与所述动力电池相连的用于连接直流充电桩的直流充电接口、与所述电机控制器相连的高压配电盒、与所述高压配电盒相连的车载充电机和高压负载，其特征在于，所述电机控制器和所述高压配电盒之间的高压线束上形成有等效短路点；所述电池管理系统与所述继电器相连，用于采集车辆当前状态对应的目标实测电流，根据所述目标实测电流，确定所述等效短路点对应的等效短路电流，若所述等效短路电流满足短路判定条件，则控制所述继电器断开；其中，所述短路判定条件为满足长时间大电流标准的条件；
所述电池管理系统，用于在所述车辆当前状态为行驶状态时，采集所述动力电池对应的电池实测电流和所述电机控制器对应的电机实测电流；根据电池实测电流和所述电机实测电流，确定所述等效短路点对应的等效短路电流；
所述电池管理系统，用于在所述车辆当前状态为直流充电状态时，采集所述动力电池对应的电池实测电流和所述直流充电桩对应的直流充电电流；根据所述电池实测电流和所述直流充电电流，获取所述等效短路点对应的等效短路电流；
所述电池管理系统，用于在所述车辆当前状态为交流充电状态时，采集所述动力电池对应的电池实测电流、所述车载充电机对应的交流充电电流和所述高压负载对应的负载消耗电流；根据所述电池实测电流、所述交流充电电流和所述负载消耗电流，获取所述等效短路点对应的等效短路电流；
其中，在所述车辆当前状态为行驶状态时，所述等效短路点对应的等效短路电流基于以下公式计算得到：
在所述车辆当前状态为直流充电状态时，所述等效短路点对应的等效短路电流基于以下公式计算得到：
在所述车辆当前状态为交流充电状态时，所述等效短路点对应的等效短路电流基于以下公式计算得到：
式中，为所述等效短路点对应的等效短路电流，/>为所述电池实测电流，/>为所述电机实测电流，/>为所述直流充电电流，/>为所述交流充电电流，/>为所述负载消耗电流。
2.如权利要求1所述的车载高压系统，其特征在于，所述电池管理系统，用于获取所述等效短路电流大于目标电流阈值的当前持续时间，若所述当前持续时间大于所述目标电流阈值对应的目标时间阈值，则认定所述等效短路电流满足短路判定条件，控制所述继电器断开。
3.一种车载高压系统的过流保护方法，所述车载高压系统包括动力电池、电池管理系统、与所述动力电池通过继电器相连的电机控制器、与所述动力电池相连的用于连接直流充电桩的直流充电接口、与所述电机控制器相连的高压配电盒、与所述高压配电盒相连的车载充电机和高压负载，所述电机控制器和所述高压配电盒之间的高压线束上形成有等效短路点，其特征在于，所述过流保护方法包括所述电池管理系统执行的如下步骤：
采集车辆当前状态对应的目标实测电流；
根据所述目标实测电流，确定所述等效短路点对应的等效短路电流；
若所述等效短路电流满足短路判定条件，则控制所述继电器断开；其中，所述短路判定条件为满足长时间大电流标准的条件；
所述根据所述目标实测电流，确定所述等效短路点对应的等效短路电流，包括：
在所述车辆当前状态为行驶状态时，采集所述动力电池对应的电池实测电流和所述电机控制器对应的电机实测电流；
根据电池实测电流和所述电机实测电流，确定所述等效短路点对应的等效短路电流；
在所述车辆当前状态为直流充电状态时，采集所述动力电池对应的电池实测电流和所述直流充电桩对应的直流充电电流；
根据所述电池实测电流和所述直流充电电流，获取所述等效短路点对应的等效短路电流；
在所述车辆当前状态为交流充电状态时，采集所述动力电池对应的电池实测电流、所述车载充电机对应的交流充电电流和所述高压负载对应的负载消耗电流；
根据所述电池实测电流、所述交流充电电流和所述负载消耗电流，获取所述等效短路点对应的等效短路电流；
其中，在所述车辆当前状态为行驶状态时，所述等效短路点对应的等效短路电流基于以下公式计算得到：
在所述车辆当前状态为直流充电状态时，所述等效短路点对应的等效短路电流基于以下公式计算得到：
在所述车辆当前状态为交流充电状态时，所述等效短路点对应的等效短路电流基于以下公式计算得到：
式中，为所述等效短路点对应的等效短路电流，/>为所述电池实测电流，/>为所述电机实测电流，/>为所述直流充电电流，/>为所述交流充电电流，/>为所述负载消耗电流。
4.如权利要求3所述的车载高压系统的过流保护方法，其特征在于，所述若所述等效短路电流满足短路判定条件，则控制所述继电器断开，包括：
获取所述等效短路电流大于目标电流阈值的当前持续时间；
若所述当前持续时间大于所述目标电流阈值对应的目标时间阈值，则认定所述等效短路电流满足短路判定条件，控制所述继电器断开。
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