CN117730015A - 用来确定电动车用的直流电压充电接头的接触器的故障的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用来确定电动车用的直流电压充电接头(7)的两个接触器(5、6)的故障的方法，所述方法具有以下步骤：驱动所述两个接触器(5、6)，以用于以限定的方式将其置于断开状态或闭合状态中；在所述两个接触器(5、6)之间加载所述电动车的内部的参考直流电压，其中将所述参考直流电压的正极加载在所述第一接触器(5)上并且将所述参考直流电压的负极加载在所述第二接触器(6)上；在所述接触器(5、6)的输出侧上测量所述两个接触器(5、6)之间的第一电压电位(U1)并且在所述接触器(5、6)的输入侧上测量所述两个接触器(5、6)之间的第二电压电位(U2)；并且在所测量的电压电位(U1、U2)的基础上确定所述两个接触器(5、6)的故障。

Description

用来确定电动车用的直流电压充电接头的接触器的故障的方 法和装置
本发明涉及用来确定电动车用的直流电压充电接头(Gleichspannungs-Ladeanschluss)的两个接触器的故障的一种方法和一种装置。
在此规定，为了与DC充电桩(直流电压充电桩)连接而给电动车配设充电接头。车辆部分的充电接头在此通常通过活门来保护，其类似于久为人知的油箱盖。作为在车辆充电接头与车辆内部的电流分布机构之间的隔离元件而使用接触器。这些接触器下面被称为DC(直流)充电接触器或者一般来说被称为接触器。出于技术安全的原因，必须防止的是，在出现所述隔离元件(也就是DC充电接触器)的低阻抗的故障时电压不受控制地加载在充电接头上。已知的是，接触器尽管有断开指令也可能卡住在闭合状态中。比如由于开关触头的机械的卡住或熔合。这种故障状态必须可靠地加以探测，以便能够满足安全要求。长时间以来，已知用于接触器的开关状态的诊断方法，所述诊断方法对所述接触器的两个连接侧上的电压进行监控并且通过在开关指令之前与之后的电压值的比较来推断出接触器的开关能力。这种方法的大的问题是稳健性，也就是说“故障”与“无故障”之间的可靠区分。引起这种弱点的原因是在电动车的运行期间的许多干扰影响。电压测量可能受到驱动装置或者电池的负荷状态、运行方式(比如回收运行、HV导线的紧随在车辆的运行之后的主动的/被动的放电)、所连接的辅助负载(加热器、泵等等)的影响。此外，存在以下可能性，即：由于车辆架构，在将接触器闭合之前不能在所述接触器的那一侧实施电压测量，因为缺少与参考电位的导电连接。为了避免接触器的损坏，通常必须在开关过程之前将所述接触器的两个连接侧预充电到大约相同的电压上。因此留下可能仅仅很少的时间(几十毫秒)来实施诊断，以便不是非必要地推迟车辆的起动。
由DE 102011054461 A1和DE 102011077363 A1已知用于借助于电流及电压测量来识别功率接触器的被熔合的或卡住的触头的方法。
此外，具有所谓的、用于对负载触头的开关状态进行监控的辅助触头的接触器可供使用。不过，借助于辅助触头进行的监控要求额外的布线和测评，并且隐含额外的故障源。此外，具有辅助触头的接触器明显比无辅助触头的接触器昂贵。
本发明的任务是，提供用来确定用于电动车的直流电压充电接头的两个接触器的故障的一种方法和一种装置，所述方法和装置排除对人的危害并且简化了诊断。该任务通过独立权利要求的主题来解决。本发明按照从属权利要求的主题得到了改进。
本发明的第一方面设置了一种用来确定用于电动车的直流电压充电接头的两个接触器的故障的方法，其中在所述两个接触器之间能够利用正极和负极加载充电电压，其中第一接触器布置在所述正极中并且第二接触器布置在所述负极中。所述方法具有以下步骤：驱动所述两个接触器之一，以用于将其置于断开状态或闭合状态中，并且驱动所述两个接触器中的另一个接触器，以用于将其置于断开状态或闭合状态中，其中没有加载所述充电电压；将所述电动车的内部的参考直流电压(比如电动车的电池电压)加载在所述两个接触器之间，其中将所述参考直流电压的正极加载在第一接触器上，并且将所述参考直流电压的负极加载在第二接触器上；在所述接触器的输出侧上测量所述两个接触器之间的第一电压电位；在所述接触器的输入侧上测量所述两个接触器之间的第二电压电位；并且在所测量的电压电位的基础上确定所述两个接触器的故障。
在一种实施例中设立状态A，在该状态A中驱动所述两个接触器，以用于将其置于断开状态中。如果所述第一电压电位基本上相应于参考直流电压并且所述第二电压电位基本上是零，则确定不存在故障；并且/或者如果不仅所述第一电压电位而且所述第二电压电位都基本上相应于参考直流电压，则确定所述两个接触器被卡住在闭合状态中。
在一种实施例中设立状态B，在该状态B中驱动所述第一接触器，以用于将其置于断开状态中，并且驱动所述第二接触器，以用于将其置于闭合状态中。如果所述第一电压电位基本上相应于参考直流电压并且所述第二电压电位基本上是零，则确定不存在故障；并且/或者如果不仅所述第一电压电位而且所述第二电压电位都基本上相应于参考直流电压，则确定所述第一接触器被卡住在闭合状态中并且所述第二接触器没有被卡住在断开状态中。
在一种实施例中设立状态C，在该状态C中驱动所述第一接触器，以用于将其置于闭合状态中，并且驱动所述第二接触器，以用于将其置于闭合状态中。如果所述第一电压电位基本上相应于参考直流电压并且所述第二电压电位基本上是零，则确定所述第一接触器或第二接触器被卡住在断开状态中；并且/或者如果不仅所述第一电压电位而且所述第二电压电位都基本上相应于所述参考直流电压，则确定不存在故障。
在一种实施例中设立状态D，在该状态D中驱动所述第一接触器，以用于将其置于闭合状态中，并且驱动所述第二接触器，以用于将其置于断开状态中。如果不仅所述第一电压电位而且所述第二电压电位都基本上相应于参考直流电压，则确定所述第一接触器没有被卡住在断开状态中并且所述第二接触器被卡住在闭合状态中；并且/或者如果所述第一电压电位基本上相应于参考直流电压并且所述第二电压电位基本上是零，则确定不存在故障。
在一种实施例中，以顺序A、B、C、D、A来设立所述状态。
在一种实施例中，所述电动车具有活门，在应该加载所述充电电压时所述活门可以为接近充电接头而打开；其中在实施前面所描述的方法时将所述活门关闭。
在一种实施例中，在电动车的行驶期间实施所述方法。
本发明的第二方面设置了一种用来确定用于电动车的直流电压充电接头的两个接触器的故障的装置，其中在所述两个接触器之间能够利用正极和负极加载充电电压，其中第一接触器布置在所述正极中并且第二接触器布置在所述负极中。所述装置被配置用于：驱动所述两个接触器之一，以用于将其置于断开状态或闭合状态中，并且驱动所述两个接触器中的另一个接触器，以用于将其置于断开状态或闭合状态中，其中没有加载所述充电电压；将所述电动车的内部的参考直流电压(比如电动车的电池电压)加载在所述两个接触器之间，其中将所述参考直流电压的正极加载在所述第一接触器上并且将所述参考直流电压的负极加载在所述第二接触器上；在所述接触器的输出侧上测量所述两个接触器之间的第一电压电位；在所述接触器的输入侧上测量所述两个接触器之间的第二电压电位；并且在所测量的电压电位的基础上确定所述两个接触器的故障。
在一种实施例中，所述装置被安置在电动车中并且被配置用于在电动车的行驶期间实施前面所描述的方法。
所述接触器诊断在所述接触器-功率触头的两侧上并且在不同的时刻(在开关指令之前及之后)利用在不同的测量点处的多次电压测量来进行。所述车辆架构为了对充电接触器进行诊断的目的而允许DC-充电接触器的开关过程。这些部分-开关过程能够在所述充电活门关闭并且由此排除对人的危害的时刻来实施。在此有利的是，由此也不可能在充电侧的接头上出现对于电压报告的干扰。这些很小的电容也可能储存仅仅很少的能量。
在本发明的上下文中，“电压电位基本上相应于参考直流电压”这个概念能够意味着，电压电位与参考直流电压之间的差小于特定的公差、比如参考电压的特定的百分率、比如小于10％。在本专利申请的上下文中，“电压电位基本上是零”这个概念能够意味着，所述电压电位小于特定的公差、比如参考电压的特定的百分率、比如小于10％。
在本发明的上下文中，“所述接触器的输入侧”这个概念涉及在其上所述接触器的被加载了充电电压的那一侧，并且“所述接触器的输出侧”这个概念相应地涉及所述接触器的与此对置的一侧。
附图的简要说明
图1示出了用于实施按照一种实施例的方法的电路的等效线路图；并且
图2示出了在图1的等效线路图中的所存在的电容。
实施例的描述
图1示出了用于实施按照一种实施例的方法的电路的等效线路图。所述方法在此由一个装置(未示出)来执行。所述方法确定用于电动车的直流电压-充电接头7的两个接触器5、6的故障，其中在所述两个接触器5、6之间能够利用正极和负极加载充电电压，其中第一接触器5布置在所述正极中并且第二接触器6布置在所述负极中。所述第一接触器5在此处于正极导线中的接头1、2处，并且所述第二接触器6处于负极导线中的接头3、4处。
所述方法具有以下步骤：驱动所述两个接触器5、6之一，以用于将其置于断开状态或闭合状态中，并且驱动所述两个接触器5、6中的另一个接触器，以用于将其置于断开状态或闭合状态中，其中没有加载所述充电电压。所述方法具有用于将所述电动车的内部的参考直流电压(比如电池电压)U1加载在所述两个接触器5、6之间的步骤，其中将所述参考直流电压U1的正极加载在所述第一接触器5上并且将所述参考直流电压的负极加载在所述第二接触器6上。所述方法具有用于在所述接触器5、6的输出侧上测量在所述两个接触器5、6之间的第一电压电位U1并且用于在所述接触器5、6的输入侧上测量在所述两个接触器5、6之间的第二电压电位U2的步骤。所述方法具有用于在所测量的电压电位U1、U2的基础上确定所述两个接触器5、6的故障的步骤。
首先设立状态A，在该状态A中驱动所述两个接触器5、6，以用于将其置于断开状态中。如果所述第一电压电位U1基本上相应于参考直流电压并且所述第二电压电位U2基本上是零，则确定不存在故障。作为替代方案或补充方案，如果不仅所述第一电压电位而且所述第二电压电位U1、U2都基本上相应于参考直流电压，则确定所述两个接触器5、6被卡住在闭合状态中。
而后设立状态B，在该状态B中驱动所述第一接触器5，以用于将其置于断开状态中，并且驱动所述第二接触器6，以用于将其置于闭合状态中。如果所述第一电压电位U1基本上相应于参考直流电压并且所述第二电压电位U2基本上是零，则确定不存在故障。作为替代方案或补充方案，如果不仅所述第一电压电位而且所述第二电压电位U1、U2都基本上相应于参考直流电压，则确定所述第一接触器5被卡住在闭合状态中并且所述第二接触器6没有被卡住在断开状态中。
如果在所述状态A中测得所述基本上为零的第二电压电位U2，则转变为状态B，也就是说将所述第二接触器6闭合。如果所述第二电压电位U2仅仅由于第二接触器6的闭合而升高，则所述第一接触器5被卡住或者被熔合在闭合状态中并且它没有被卡住在断开状态中。
而后设立状态C，在该状态C中驱动所述第一接触器5，以用于将其置于闭合状态中，并且驱动所述第二接触器6，以用于将其置于闭合状态中。如果所述第一电压电位U1基本上相应于参考直流电压并且所述第二电压电位U2基本上是零，则确定所述第一接触器5或第二接触器6被卡住在断开状态中。作为替代方案或补充方案，如果不仅所述第一电压电位而且所述第二电压电位U1、U2都基本上相应于参考直流电压，则确定不存在故障。
如果在所述状态B中测得所述基本上为零的第二电压电位U2，则转变为状态C，也就是说将所述第一接触器5闭合，并且现在所述第二电压电位U2必定升高到所述第一电压电位U1的数值，否则所述两个接触器5、6之一被卡住在断开状态中。
而后设立状态D，在该状态D中驱动所述第一接触器5，以用于将其置于闭合状态中，并且驱动所述第二接触器6，以用于将其置于断开状态中。如果不仅所述第一电压电位而且所述第二电压电位U1、U2都基本上相应于参考直流电压，则确定所述第一接触器5没有被卡住在断开状态中并且所述第二接触器6被卡住在闭合状态中。作为替代方案或补充方案，如果所述第一电压电位U1基本上相应于参考直流电压并且所述第二电压电位U2基本上是零，则确定不存在故障。
如果所述第二电压电位U2升高，则所述第一接触器5被断开。现在，所述第二电压电位U2必定重又下降。如果不是这样，则所述第二接触器6被卡住在闭合状态中，并且所述第一接触器5没有被卡住在断开状态中。
最后，重又断开所述第一接触器5，也就是重又设立所述状态A。优选以这个顺序A、B、C、D、A设立所述状态，其中本发明不局限于这个顺序。
在结束所述测试开关之后，在所述充电接头7的区域中没有留下危险的能量，因为一方面所述区域中的电容很小，并且另一方面所述第二接触器6处的测量的分压器用作被动的放电电路。
在一种实施例中，所述电动车具有活门，在应该加载充电电压时所述活门可以为了接近充电接头7而打开。在实施根据前述权利要求中的任一项所述的方法时将所述活门关闭。通过这种方式，所述方法能够在电动车的充电时间之外来实施。也可能的是，在电动车的行驶期间实施所述方法。由此能够排除由人触碰的可能性。
图2示出了在图1的等效线路图中的所存在的电容。高压电位之间的电容被称为CX，高压电位与车辆地线之间的电容被称为CY。在所述接触器5、6与充电接头7之间仅仅存在很小的CX及CY电容，因此所述接触器5、6的闭合也能够在没有对于所述充电接头7与内部的电流分布之间的区域进行预充电的情况下无危险地进行，也就是说，不会出现可能损坏所述接触器5、6的高的浪涌电流。

Claims (10)

1.用来确定电动车用的直流电压充电接头(7)的两个接触器(5、6)的故障的方法，其中在所述两个接触器(5、6)之间能够利用正极和负极加载充电电压，其中第一接触器(5)布置在所述正极中并且第二接触器(6)布置在所述负极中，
其特征在于：
驱动所述两个接触器(5、6)之一，以用于将其置于断开状态或闭合状态中，并且驱动所述两个接触器(5、6)中的另一个接触器，以用于将其置于断开状态或闭合状态中，其中没有加载所述充电电压；
在所述两个接触器(5、6)之间加载所述电动车的内部的参考直流电压(U1)，其中将所述参考直流电压的正极加载在所述第一接触器(5)上，并且将所述参考直流电压(U1)的负极加载在所述第二接触器(6)上；
在所述接触器(5、6)的输出侧上测量在所述两个接触器(5、6)之间的第一电压电位(U1)；
在所述接触器(5、6)的输入侧上测量在所述两个接触器(5、6)之间的第二电压电位(U2)；并且
在所测量的电压电位(U1、U2)的基础上确定所述两个接触器(5、6)的故障。
2.根据前述权利要求所述的方法，其中
设立一种状态A，在所述状态A中驱动所述两个接触器(5、6)，以用于将其置于断开状态中；
其中，如果所述第一电压电位(U1)基本上相应于所述参考直流电压并且所述第二电压电位(U2)基本上是零，则确定不存在故障；并且/或者
其中，如果不仅所述第一电压电位而且所述第二电压电位(U1、U2)都基本上相应于所述参考直流电压，则确定所述两个接触器(5、6)被卡住在闭合状态中。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其中设立一种状态B，在所述状态B中驱动所述第一接触器(5)，以用于将其置于断开状态中，并且驱动所述第二接触器(6)，以用于将其置于闭合状态中；
其中，如果所述第一电压电位(U1)基本上相应于所述参考直流电压并且所述第二电压电位(U2)基本上是零，则确定不存在故障；并且/或者
其中，如果不仅所述第一电压电位而且所述第二电压电位(U1、U2)都基本上相应于所述参考直流电压，则确定所述第一接触器(5)被卡住在闭合状态中并且所述第二接触器(6)没有被卡住在断开状态中。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中
设立一种状态C，在所述状态C中驱动所述两个接触器(5、6)，以用于将其置于闭合状态中；
其中，如果所述第一电压电位(U1)基本上相应于所述参考直流电压并且所述第二电压电位(U2)基本上是零，则确定所述第一接触器(5)或第二接触器(6)被卡住在断开状态中；并且/或者
其中，如果不仅所述第一电压电位而且所述第二电压电位(U1、U2)都基本上相应于所述参考直流电压，则确定不存在故障。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中
设立一种状态D，在所述状态D中驱动所述第一接触器(5)，以用于将其置于闭合状态中，并且驱动所述第二接触器(6)，以用于将其置于断开状态中；
其中，如果不仅所述第一电压电位而且所述第二电压电位(U1、U2)都基本上相应于所述参考直流电压，则确定所述第一接触器(5)没有被卡住在断开状态中并且所述第二接触器(6)被卡住在闭合状态中；并且/或者
其中，如果所述第一电压电位(U1)基本上相应于所述参考直流电压并且所述第二电压电位(U2)基本上是零，则确定不存在故障。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中以顺序A、B、C、D、A来设立所述状态。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中
所述电动车具有活门，在应该加载所述充电电压时所述活门能够为了接近充电接头(7)而打开；其中
在实施根据前述权利要求中的任一项所述的方法时将所述活门关闭。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中
在所述电动车的行驶期间实施所述方法。
9.用来确定电动车用的直流电压充电接头(7)的两个接触器(5、6)的故障的装置，其中在所述两个接触器(5、6)之间能够利用正极和负极来加载充电电压，其中第一接触器(5)布置在所述正极中并且第二接触器(6)布置在所述负极中，其中所述装置被配置用于：
驱动所述两个接触器(5、6)之一，以用于将其置于断开状态或闭合状态中，并且驱动所述两个接触器(5、6)中的另一个接触器，以用于将其置于断开状态或闭合状态中，其中没有加载所述充电电压；
将所述电动车的内部的参考直流电压加载在所述两个接触器(5、6)之间，其中将所述参考直流电压的正极加载在所述第一接触器(5)上，并且将所述参考直流电压的负极加载在所述第二接触器(6)上；
在所述接触器(5、6)的输出侧上测量所述两个接触器(5、6)之间的第一电压电位(U1)；
在所述接触器(5、6)的输入侧上测量所述两个接触器(5、6)之间的第二电压电位(U2)；并且
在所测量的电压电位(U1、U2)的基础上确定所述两个接触器(5、6)的故障。
10.根据前述权利要求所述的装置，其中
所述装置被安置在电动车中，并且被配置用于在所述电动车的行驶期间实施根据权利要求1至8中的任一项所述的方法。
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