CN116766937A - 一种新能源车辆电流异常保护控制方法及高压回路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源车辆电流异常保护控制方法及高压回路，属于高压回路异常保护领域，一种新能源车辆电流异常保护控制方法，高压回路上串设有激励熔断器；检测高压回路上的电流，判断是否出现异常电流，当出现异常电流时判断车辆所处状态，若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h时，控制激励熔断器直接开断；当车速大于Vkm/h时，则控制电机输出功率降为0,同时识别车辆转向的配置信息，若为双源转向系统，则切换至低压转向状态并控制激励熔断器开断；若为非双源转向系统，则等待车速小于等于Vkm/h时控制激励熔断器开断。该方法保证在出现异常电流时即可以快速切断高压回路保护负载，又不会因新能源车辆的转向系统的失控带来额外的安全隐患。

Description

一种新能源车辆电流异常保护控制方法及高压回路

技术领域

本发明属于高压回路异常电流保护领域，特别是涉及一种新能源车辆电流异常保护控制方法及高压回路。

背景技术

高压安全是新能源车关注重点之一，目前在电动汽车中普遍采用保险丝和接触器的高压电路开断保护设计，但是这种方式存在以下问题：保险丝通常用于短路保护，对于过载保护区间存在覆盖不全的情况，且保险丝选型时不能同时有过载电流冲击和短路电流保护两种能力，车辆发生碰撞或出现其他安全风险时，保险丝或接触器存在无法快速切断高压电路的情况。为了提高切断速度部分车辆高压电路开断保护采用熔断器。但是新能源车的转向、制动部件为高压部件，因此高压回路出现异常时，直接将电路切断存在转向失控的安全风险。

综上，现有高压电路开断保护存在：快速切断高压回路会带来转向失控的安全隐患的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新能源车辆电流异常保护控制方法及高压回路，以解决现有技术中快速切断高压回路会带来转向失控的安全隐患的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的一种新能源车辆电流异常保护控制方法及高压回路的技术方案是：

一种新能源车辆电流异常保护控制方法，检测高压回路上的电流，判断是否出现异常电流，当出现异常电流时判断车辆所处状态，若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h时，控制激励熔断器直接开断；若车辆车速大于Vkm/h，则控制电机输出功率降为0,同时识别车辆转向的配置信息，若车辆配置信息为双源转向系统，则切换至低压转向状态并控制激励熔断器开断；若车辆配置信息为非双源转向系统，则等待车辆车速小于等于Vkm/h时控制激励熔断器开断。

有益效果是：激励熔断器相较传统熔断器动作时间短，切断高压回路快的优势，能有效提高电路对出现异常电流的反应速度。该方法在判断出现异常电流后先判断车辆的状态，车辆在充电静止或低速行驶时，切断高压回路不会出现严重的故障隐患；在车辆高速行驶时，先降低输出功率来达到降低车速的效果，再判断车辆是不是双源转向系统，如果是双源转向系统，先将车辆转向系统调整到低压转向系统并切断出现异常电流的高压回路。如果不是双源系统，转向必须依靠高压转向系统，则等待车速降到低速时，在控制高压回路切断。保证在出现异常电流时即可以快速切断高压回路保护负载，又不会因为新能源车辆的转向系统的失控带来额外的安全隐患。

作为进一步地改进，异常电流判断方法如下：当高压回路电流大于第二阈值小于等于第一阈值时，判断为出现异常电流；当高压回路电流大于第三阈值且小于等于第二阈值，且持续时间大于等于第一设定时间时，判断为出现异常电流；当高压回路电流大于第四阈值小于等于第三阈值，且持续时间大于等于第二设定时间时，判断为出现异常电流；第一阈值大于第二阈值大于第三阈值大于第四阈值；第二设定时间大于第一设定时间。

有益效果是：根据高压回路负载数据和短路电流大小来设置第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值的大小，当高压回路电流处于一个较高的范围时，立即判断为出现异常电流；当高压回路电流处于一个高的范围时，结合持续时间的大小来判断是否出现异常电流；当高压回路电流处于一个较低的范围时，结合持续时间的大小来判断是否出现异常电流。电流大小和持续时间结合起来判断是否出现异常电流，这样的异常判断更准确。第二设定时间大于第一设定时间，异常电流越高越危险，因此针对高异常电流的持续时间在较短范围时，就要快速做出异常电流的判断，达到快速保护高压回路中负载的效果。

作为进一步地改进，激励熔断器设置在电池总回路上，检测的电流为电池总回路上的电流。

有益效果是：高压回路为电池总回路，检测该总回路上的电流，来进行异常电路开断保护。

作为进一步地改进，激励熔断器有多个，分别设置在每个电池支路上，检测的电流为每个电池支路的电流。

有益效果是：当有多个电池支路时，可以检测各支路电流，来逐个控制支路的开断保护。

作为进一步地改进，当有电池支路上的电流存在异常，且有电池支路上的电流正常，则切断电流异常支路上的激励熔断器并检测车辆状态，若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h，则控制电池总回路上的熔断器开断，若车辆车速大于Vkm/h，控制电机输出功率降为0并等待车辆车速小于等于Vkm/h时，控制电池总回路上的熔断器开断。

有益效果是：多个电池包的支路分别进行开断保护，当电池支路上的电流存在异常且有电池支路上的电流正常，立即降低电机输出功率达到降低车速的效果并直接断开异常电流出现的电池支路，当车速降到安全低速时再断开电池总路，防止异常电流破快车辆负载。

作为进一步地改进，当所有电池支路上的电流均存在异常时，判断车辆状态，若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h，则控制电池总回路上的熔断器开断，若车辆车速大于Vkm/h，则控制电机输出功率降为0同时识别车辆转向的配置信息，若车辆配置信息为双源转向系统，则切换低压转向状态并控制电池总回路熔断器开断；若车辆配置信息为非双源转向系统，则等待车辆车速小于等于Vkm/h时，控制电池总回路熔断器开断。

有益效果是：当电池支路均出现异常时，根据车辆状态控制总路激励熔断器开断，支路的激励熔断器不用一一开断，达到降低异常电流保护的成本的效果。

一种新能源车辆高压回路包括主回路和各负载分支回路，主回路上设置熔断器，各负载分支回路设置有对应的接触器，主回路上还设置有激励熔断器和电流传感器，主回路包括电池支路以及由电池支路并联而成电池总回路；还包括有控制器，控制器与电流传感器连接；控制器获取主回路上的电流数据，并判断是否出现异常电流，控制器用于当出现异常电流时根据车辆所处状态进行控制：若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h时，控制激励熔断器直接开断；若车辆车速大于Vkm/h，则控制电机输出功率降为0,同时识别车辆转向的配置信息，若车辆配置信息为双源转向系统，则切换至低压转向状态并控制激励熔断器开断；若车辆配置信息为非双源转向系统，则等待车辆车速小于等于Vkm/h时控制激励熔断器开断。

有益效果是：该高压电路上设置有激励熔断器，方便控制器快速控制高压回路的开断。该控制器在控制高压回路开断时还结合车辆转向系统的配置信息。达到了即能快速切断异常电流的高压回路，还能保证新能源车辆的转向安全。

作为进一步地改进，控制器还用于判断异常电流：当主回路电流大于第二阈值小于等于第一阈值时，判断为出现异常电流；当主回路电流大于第三阈值且小于等于第二阈值，且持续时间大于等于第一设定时间时，判断为出现异常电流；当主回路电流大于第四阈值小于等于第三阈值，且持续时间大于等于第二设定时间时，判断为出现异常电流；第一阈值大于第二阈值大于第三阈值大于第四阈值；第二设定时间大于第一设定时间。

有益效果是：控制器把电流大小和持续时间结合起来判断是否出现异常电流，使得控制器判断的高压回路异常电流更准确。第二设定时间大于第一设定时间，异常电流越高越危险，所以针对高异常电流的持续时间在较短范围时，就要快速做出异常电流的判断，达到快速保护高压回路中负载的效果。

作为进一步地改进，激励熔断器设置在电池总回路上，电流传感器设置在电池总回路上。

有益效果是：控制器通过电流传感器获取电池总回路的电流，并进行异常判断来控制电池总回路上的激励熔断器的开断。

作为进一步地改进，激励熔断器有多个，分别设置在每个电池支路上，电流传感器设置在每个电池支路，控制器还用于当有电池支路上的电流存在异常，且有电池支路上的电流正常，则切断电流异常支路上的激励熔断器并检测车辆状态，用于若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h，则控制电池总回路上的熔断器开断，用于若车辆车速大于Vkm/h，控制电机输出功率降为0并等待车辆车速小于等于Vkm/h时，控制电池总回路上的熔断器开断。

有益效果是：在各电池支路上设置激励熔断器，控制器面对有电池支路上的电流存在异常且有电池支路上的电流正常的情况时个性化的进行开断保护。

附图说明

图1为本发明中新能源车辆高压回路实施例1的电路图；

图2为本发明中新能源车辆高压回路实施例2的两条电池支路电路图；

图3为本发明新能源车辆电流异常保护控制方法的流程图1；

图4为本发明新能源车辆电流异常保护控制方法中异常电流判断的流程图；

图5为本发明中新能源车辆高压回路实施例1中控制器判断异常电流的流程图；

图6为本发明中新能源车辆高压回路实施例2中控制器判断异常电流的流程图；

图7为本发明中新能源车辆高压回路实施例1的控制流程图；

图8为本发明中新能源车辆高压回路实施例2的控制流程图；

图9为本发明中新能源车辆高压回路实施例2的四条电池支路的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

新能源车辆高压回路实施例1：

新能源车辆高压回路包括主回路和各负载分支回路，主回路上设置熔断器，各负载分支回路设置有对应的接触器，主回路上还设置有激励熔断器和电流传感器，主回路包括电池支路以及由电池支路并联而成电池总回路，熔断器设置在主回路上。如图1、图7所示，本实施例中的电池支路为4路并联成1条电池总回路，电池总回路上设置有激励熔断器1和主回路熔断器FUSE0，激励熔断器1设置在正极电路上，主回路熔断器FUSE0设置有在负极电路上，四条电池支路上分别设置有电流传感器1、电流传感器2、电流传感器3和电流传感器4，由于上述各负载包括：电机1、电机2、转向电机、空压机、24v蓄电池、空调等，因此对应的分支回路包括有电机1回路、电机2回路、转向电机回路、空压机回路、24v蓄电池回路、空调回路等负载回路，各负载分支回路上也根据需要设置有电流传感器和熔断器、接触器，例如，转向电机回路上设置有熔断器FUSE1、熔断器FUSE2、电流传感器CS11、电流传感器CS12和电流传感器CS13。本实施例中部分负载回路上的接触器没有在图1中标出。

该高压回路还包括有控制器，控制器与电池支路上的电流传感器连接，通过计算得到电池总回路上的电流大小。根据计算得到的电流大小通过异常电流判断方法判断是不是出现异常电流。该控制器可以是单独的控制器，也可以是主回路熔断器FUSE0作为一个集成部件内部自带的控制器。

当出现异常电流时控制器判断车辆所处状态，若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h时，说明转向系统若出现异常不会影响行车安全，控制器控制电池总回路的激励熔断器1开断。

若车辆车速大于Vkm/h，若直接控制电池主回路开断，转向系统出现异常会影响高速行驶的车辆，易引发更大的安全事故；因此，控制器通过控制主驱电机控制器来达到控制电机输出功率降为0的功能,同时识别车辆转向的配置信息。不论车辆是不是双源转向系统，都需要尽快让车速降下来，来保证行车安全。

若车辆配置信息为双源转向系统，控制器控制转向控制器控制转向系统切换至低压转向状态；并控制电池总回路的激励熔断器1开断。转向系统转到低压控制系统后，切断高压电路不影响车辆转向功能，因此可以切断电池的高压供电。

若车辆配置信息为非双源转向系统，则等待车速小于等于Vkm/h时控制电池输出总路的激励熔断器1开断。

优选的，此处Vkm/h＝5km/h。

如图5所示的控制器中异常电流判断方法；

当电池输出总路电流大于第二阈值小于等于第一阈值时，判断为出现异常电流；当电池输出总路电流大于第三阈值且小于等于第二阈值，且持续时间大于等于第一设定时间时，判断为出现异常电流；当电池输出总路大于第四阈值小于等于第三阈值，且持续时间大于等于第二设定时间时，判断为出现异常电流。第二设定时间大于第一设定时间。

本实施例中第一阈值为2500A、第二阈值为1500A、第三阈值为1000A、第四阈值为700A；优选的第二设定时间为20s，第一设定时间为2s。该高压回路保证在出现异常电流时即可以快速切断高压回路保护负载，又能保证不会因新能源车辆的转向系统的失控带来额外的安全隐患。上述阈值是结合高压回路各部件电流-时间特性确定的阈值，确保能在回路发生热失控前及时安全分断高压回路，避免出现更大的安全风险。

新能源车辆高压回路实施例2：

如图2所示的两条电池支路的电路图、如图9所示的四条电池支路的电路图、图8所示的控制流程图，该新能源车辆高压回路，与实施例1相比，本实施例的激励熔断器设置在电池支路上，电池总回路设置主回路熔断器FUSE0。

如图6所示，在判断异常电流时与实施例1的方法一样，区别在于本实施例的异常判断对象是电池支路。因此电池支路的电流与电池总回路的电流在判断时，所采用的阈值大小不一样。本实施例以两条电池支路为例，在判断电池总回路的异常时，所采用的第一阈值为1250A、第二阈值为700A、第三阈值为500A、第四阈值为350A，对于本实施例的两条电池支路而言，各电流阈值均减半。即当电池支路为N个相同电池包的支路时，其上述四个阈值对应缩小N倍。

当电路出现电流异常控制器控制电路开断，需要分情况去控制，若所有的电池支路均出现异常，则控制器检测车辆状态，若车辆处于充电状态或车速小于等于Vkm/h时，控制电池主回路上的主回路熔断器FUSE0开断，若车辆车速大于Vkm/h时，控制器通过控制主驱电机控制器使电机输出功率降为0,同时识别车辆转向的配置信息。

若车辆配置信息为双源转向系统，控制器控制转向控制器控制转向系统切换至低压转向状态；并控制电池主回路上的主回路熔断器FUSE0开断。转向系统转到低压控制系统后，切断高压电路不影响车辆转向功能，因此可以切断电池的高压供电。

若车辆配置信息为非双源转向系统，则等待车速小于等于Vkm/h时控制电池主回路上的主回路熔断器FUSE0开断。

若一条电池支路电流异常，一条电池支路正常。控制器直接控制出现异常电流的电池支路的激励熔断器开断。虽然还有一条电池支路可以用于供电，但是仍然要尽快切断供电，停车检查车辆是否有其他故障。切断异常的电池支路后，控制器与实施例1的控制方法类似，先判断车辆状态，若车速低或在充电，则直接控制电池总回路的主回路熔断器开断。若车速高，则通过控制电机的输出来降低车速，车速降低到Vkm/h后，控制器控制电池总回路的主回路熔断器开断。其他均与实施例相同。

新能源车辆电流异常保护控制方法实施例：

如图3所示的新能源车辆电流异常保护控制方法，高压回路上串设有激励熔断器；检测高压回路上的电流，判断是否出现异常电流，当出现异常电流时判断车辆所处状态，若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h时，控制激励熔断器直接开断；若车辆车速大于Vkm/h，则控制电机输出功率降为0,同时识别车辆转向的配置信息，若车辆配置信息为双源转向系统，则切换至低压转向状态并控制激励熔断器开断；若车辆配置信息为非双源转向系统，则等待车辆车速小于等于Vkm/h时控制激励熔断器开断。

如图4所示异常电流判断方法如下：当高压回路电流大于第二阈值小于等于第一阈值时，判断为出现异常电流；当高压回路电流大于第三阈值且小于等于第二阈值，且持续时间大于等于第一设定时间时，判断为出现异常电流；当高压回路电流大于第四阈值小于等于第三阈值，且持续时间大于等于第二设定时间时，判断为出现异常电流；第一阈值大于第二阈值大于第三阈值大于第四阈值；第二设定时间大于第一设定时间。

激励熔断器设置在电池总回路上，检测的电流为电池总回路上的电流。

激励熔断器有多个，分别设置在每个电池支路上，检测的电流为每个电池支路的电流。

当有电池支路上的电流存在异常，且有电池支路上的电流正常，则切断电流异常支路上的激励熔断器并检测车辆状态，若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h，则控制电池总回路上的熔断器开断，若车辆车速大于Vkm/h，控制电机输出功率降为0并等待车辆车速小于等于Vkm/h时，控制电池总回路上的熔断器开断。

当所有电池支路上的电流均存在异常时，判断车辆状态，若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h，则控制电池总回路上的熔断器开断，若车辆车速大于Vkm/h，则控制电机输出功率降为0同时识别车辆转向的配置信息，若车辆配置信息为双源转向系统，则切换低压转向状态并控制电池总回路熔断器开断；若车辆配置信息为非双源转向系统，则等待车辆车速小于等于Vkm/h时，控制电池总回路熔断器开断。该实施方式参照新能源车辆高压回路实施例1和实施例2，此处不再赘述。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源车辆电流异常保护控制方法,其特征在于，高压回路上串设有激励熔断器；

检测高压回路上的电流，判断是否出现异常电流，当出现异常电流时判断车辆所处状态，若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h时，控制激励熔断器直接开断；若车辆车速大于Vkm/h，则控制电机输出功率降为0,同时识别车辆转向的配置信息，若车辆配置信息为双源转向系统，则切换至低压转向状态并控制激励熔断器开断；若车辆配置信息为非双源转向系统，则等待车辆车速小于等于Vkm/h时控制激励熔断器开断。

2.根据权利要求1所述的新能源车辆电流异常保护控制方法，其特征在于，所述异常电流判断方法如下：当高压回路电流大于第二阈值小于等于第一阈值时，判断为出现异常电流；当高压回路电流大于第三阈值且小于等于第二阈值，且持续时间大于等于第一设定时间时，判断为出现异常电流；当高压回路电流大于第四阈值小于等于第三阈值，且持续时间大于等于第二设定时间时，判断为出现异常电流；

所述第一阈值大于第二阈值大于第三阈值大于第四阈值；

所述第二设定时间大于第一设定时间。

3.根据权利要求1或2所述的新能源车辆电流异常保护控制方法,其特征在于，所述的激励熔断器设置在电池总回路上，检测的电流为电池总回路上的电流。

4.根据权利要求1或2所述的新能源车辆电流异常保护控制方法,其特征在于，所述的激励熔断器有多个，分别设置在每个电池支路上，检测的电流为每个电池支路的电流。

5.根据权利要求4所述的新能源车辆电流异常保护控制方法,其特征在于，当有电池支路上的电流存在异常，且有电池支路上的电流正常，则切断电流异常支路上的激励熔断器并检测车辆状态，若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h，则控制电池总回路上的熔断器开断，若车辆车速大于Vkm/h，控制电机输出功率降为0并等待车辆车速小于等于Vkm/h时，控制电池总回路上的熔断器开断。

6.根据权利要求4所述的新能源车辆电流异常保护控制方法,其特征在于，当所有电池支路上的电流均存在异常时，判断车辆状态，若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h，则控制电池总回路上的熔断器开断，若车辆车速大于Vkm/h，则控制电机输出功率降为0同时识别车辆转向的配置信息，若车辆配置信息为双源转向系统，则切换低压转向状态并控制电池总回路熔断器开断；若车辆配置信息为非双源转向系统，则等待车辆车速小于等于Vkm/h时，控制电池总回路熔断器开断。

7.一种新能源车辆高压回路，包括主回路和各负载分支回路，主回路上设置熔断器，各负载分支回路设置有对应的接触器，其特征在于，主回路上还设置有激励熔断器和电流传感器，主回路包括电池支路以及由电池支路并联而成电池总回路；

激励熔断器包括有控制器，控制器与电流传感器连接；控制器获取主回路上的电流数据，并判断是否出现异常电流，控制器用于当出现异常电流时根据车辆所处状态进行控制：若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h时，控制激励熔断器开断；若车辆车速大于Vkm/h，则控制电机输出功率降为0，同时识别车辆转向的配置信息，若车辆配置信息为双源转向系统，则切换至低压转向状态并控制激励熔断器开断；若车辆配置信息为非双源转向系统，则等待车辆车速小于等于Vkm/h时控制激励熔断器开断。

8.根据权利要求7所述的新能源车辆高压回路，其特征在于，控制器还用于判断异常电流：当主回路电流大于第二阈值小于等于第一阈值时，判断为出现异常电流；当主回路电流大于第三阈值且小于等于第二阈值，且持续时间大于等于第一设定时间时，判断为出现异常电流；当主回路电流大于第四阈值小于等于第三阈值，且持续时间大于等于第二设定时间时，判断为出现异常电流；

所述第一阈值大于第二阈值大于第三阈值大于第四阈值；

所述第二设定时间大于第一设定时间。

9.根据权利要求7或8所述的新能源车辆高压回路，其特征在于，所述的激励熔断器设置在电池总回路上，电流传感器设置在电池总回路上。

10.根据权利要求7或8所述的新能源车辆高压回路，其特征在于，所述的激励熔断器有多个，分别设置在每个电池支路上，电流传感器设置在每个电池支路，控制器用于当有电池支路上的电流存在异常且有电池支路上的电流正常时，控制电流异常支路上的激励熔断器开断并根据车辆状态进行控制，若车辆处于充电状态或车辆车速小于等于Vkm/h，则控制电池总回路上的熔断器开断，若车辆车速大于Vkm/h，控制电机输出功率降为0并等待车辆车速小于等于Vkm/h时，控制电池总回路上的熔断器开断。