CN118076506A - 机动车辆电池的管理 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于启动(9)电气系统的主动放电步骤(95)的方法，该启动方法(9)由控制机动车辆的高压电池的电荷的电压转换器的控制单元自主地实现。为此，电压转换器控制单元自主测试高压电池、通信网络和车载网络上的多个条件，以便在至少一个条件得到验证的情况下启动主动放电步骤(95)。

Description

机动车辆电池的管理

技术领域

本发明要求2021年6月18日提交的法国申请2106467的优先权，其内容(文本、附图和权利要求)通过引用并入本文。

本发明的技术背景是机动车辆的电气管理，特别是电动或混合动力类型的机动车辆。更具体地，本发明涉及在机动车辆发生故障或事故的情况下包括高压电池的车辆的车载网络的能源管理。特别地，本发明涉及一种用于启动主动放电的方法。

背景技术

多年来，机动车辆乘客安全的持续改善导致在机动车辆运行或停止阶段，特别是在故障或事故后，需要更好地控制电网。

为此，已知一种主动放电功能，其允许机动车辆的动力总成的监控单元断开高压开关，所述高压开关与电池一起参与向动力总成提供所谓的高压电流，所述高压特别是350至800V，而不是来自所谓的低压车载网络的电流，所述低压特别是在12和28V之间，更一般地低于高压。

通常，主动放电功能允许在自愿或非自愿供电中断之后清空机动车辆高压网络中存在的剩余电流。为此，主动放电功能将机动车辆高压电网中存在的剩余电流引导至散热器，散热器将以焦耳效应的形式耗散电能。

主动放电控制方法的一个已知缺点是，它们由动力总成的监控单元监控，所述监控单元与机动车辆的其它计算机通信，以便在必要时启动主动放电。

因此，迄今为止实施的主动放电方法的实施取决于动力总成监控单元的可靠性和可行性。特别是，例如，在发生事故的情况下，监控单元的故障导致主动放电过程不启动，使机动车辆乘客或在此类事故车辆附近工作的救援人员面临严重的电气危险。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于启动主动放电的新方法，以便至少在很大程度上解决上述问题，并且还导致其它优点。

本发明的另一个目的是提高出事故机动车辆乘客或处理这种出事故机动车辆的人员的安全性。

本发明的另一个目的是考虑启动放电的新情况。

根据本发明的第一方面，通过一种用于启动机动车辆的高压电网主动放电的方法来实现上述目的中的至少一个，所述机动车辆包括：

-动力总成和所述动力总成的监控单元，

-车载网络，

-电压转换器，所述电压转换器被配置为用于将高压电网的电压转换为车载电网的电压，

所述方法包括如果由所述电压转换器的控制单元独立于所述动力总成的监控单元验证了以下条件中的至少一个，则高压电网主动放电的步骤：

-电压转换器的控制单元检测到能够向高压电网供电的高压电池的端子处的电压高于转换器的电压阈值；或者

-电压转换器的控制单元不从通信网络接收来自机动车辆的动力总成的监控单元的数据帧；或者

-电压转换器的控制单元检测到机动车辆的车载网络的端子处的电压低于车载网络的电压阈值。

因此，根据本发明，实施根据第一方面的启动方法的电压转换器的控制单元是自主的或独立的，并且不依赖于动力总成的监控单元。例如，根据本发明第一方面的用于启动主动放电的方法仅由电压转换器的控制单元根据其接收或没有接收的参数以及由它们测量或从机动车辆的车载网络获取的变量来实现。关于自主性或独立性，这里应当理解，电压转换器的控制单元不从动力总成的监控单元接收用于启动主动放电的指令。例如，电压转换器的控制单元仅基于其自身检测到的变量或其在机动车辆车载网络上可自由访问的变量来实施该方法。事实上，由电压转换器的控制单元验证的条件仅由转换器的控制单元实施，而无需外部干预来验证条件。根据本发明第一方面的启动方法例如仅由电压转换器的控制单元实现。

优选地但非限制性地，根据本发明第一方面的方法在电动或混合动力机动车辆上实施或用于电动或混合动力汽车，这种车辆包括高压电池，称为牵引电池，能够向高压电网供电，并且被配置为使得能够经由该高压电网向用于使所述机动车辆运动的至少一个电机供电。

在本发明的上下文中，电压转换器的控制单元被称为OBCDC。其包括：

-第一部分，其被配置为允许向高压电池充电，特别是同时确保与充电端子的通信并监测高压电池的充电；以及

-第二部分，所述第二部分采用DC/DC转换器的形式，用于转换流向高压电池的电流。

在机动车辆充电期间，DC/DC转换器将220V交流电转换为流向高压电池的直流电。当机动车辆行驶时，DC/DC转换器转换高压电池的一部分电流以向机动车辆的车载网络供电，以便对机动车辆的低压电池充电。

转换器的控制单元测试的第一个条件与在高压电池或所述高压电池所连接的DC/DC转换器的端子处测量的电压有关。事实上，如果高压电池端子处的电压太高，则高压电池存在损坏、火灾、破坏或爆炸的重大风险。机动车辆乘客的安全受到威胁时，电压转换器的控制单元能够克服该故障，并在必要时启动主动放电。

转换器的控制单元测试的第二个条件与机动车辆通信网络上数据帧不可用有关。事实上，这种不可用性可能是导致在通信网络上传输数据的计算机不可用或通信网络本身中断的事故的结果。在这种情况下，电压转换器的控制单元允许克服该故障，并在必要时启动主动放电。

转换器的控制单元测试的第三个条件与机动车辆车载网络端子处测量的电压有关。事实上，车载网络能够向机动车辆的许多电气部件(尤其包括计算机)提供低压电能，即低于15V的电能。此外，如果车载网络的电压变得低于车载网络的电压阈值，则至少其中一部分计算机不再运行，这使得各种电气部件的行为危险、不可预测甚至危险。特别是，如果动力总成监控单元由于动力不足而不可用，则其不再能够启动主动放电。因此，转换器的控制单元测试车载网络端子处的电压，以便在必要时能够自主启动主动放电，以保护乘客和路人免受触电风险。

根据本发明第一方面的方法有利地包括以下改进中的至少一个，形成这些改进的技术特征可以单独或组合：

-转换器的电压阈值等于500V。在本发明的上下文中，转换器的电压阈在根据本发明第一方面的方法初始化期间被参数化，或者可以随后通过修改先前记录的值来修改。转换器的电压阈值存储在电压转换器的控制单元的存储区域中；

-如果在高压电池的端子处检测到的电压高于转换器的电压阈值，则电压转换器的控制单元将该过电压的信息发送到动力总成的监控单元，以便切断高压电池对电压转换器的控制单元的供电。随后，电压转换器的控制单元启动主动放电操作。可选地，启动主动放电的步骤在预定延迟时间段之后执行，例如等于几毫秒；

-车载网络的电压阈值等于6.5V。在本发明的上下文中，车载网络的电压阈值在根据本发明第一方面的方法初始化期间被参数化，或者可以随后通过修改先前记录的值来修改。车载网络的电压阈值存储在电压转换器的控制单元的存储区域中；

-在车载网络的端子处检测到的电压在积分持续时间内平均。作为非限制性示例，积分持续时间大于1秒；

-电压转换器的控制单元在预定中断时间内检测到没有接收到数据帧。优选地，中断持续时间大于或等于110ms。此外，中断持续期间大于或等于1s。特别地，启动方法包括对持续时间等于中断持续时间的多个连续周期进行计数的步骤，在该步骤期间，电压转换器的控制单元已经观察到没有接收到数据帧。启动方法还包括启动阈值，该启动阈值对应于电压转换器的控制单元接收的没有数据帧的连续周期的数量，超过该连续周期，激活放电步骤被启动。有利地，启动阈值等于10；

-根据本发明第一方面的启动方法包括重置连续周期数的步骤，在该连续周期期间，当电压转换器的控制单元休眠时，即，例如在机动车辆停止后10至15分钟之间，电压转换器控制单元检测到没有从通信网络接收数据帧，启动钥匙从接触器上拆下。

根据第二方面，本发明涉及一种用于机动车辆高压电池的电压转换器的控制单元，该控制单元被配置为实现根据本发明第一方面或根据其任何改进的方法。

根据第三方面，本发明还延伸到一种机动车辆，包括：

-由包括可由电压转换器充电的高压电池的电源组供电的车载网络；

-电压转换器的控制单元，配置为与通信网络交互。

有利地，机动车辆是电动或混合动力车辆类型，可再充电高压电池是被配置为向机动车辆的牵引链提供高压电能的高压电池类型。

提供了本发明的各种实施例，根据它们的所有可能组合集成了这里公开的各种可选特征。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从以下描述以及通过非限制性指示并参考附图给出的实施例中变得更加明显，其中：

图1示意性地示出了根据本发明第三方面的机动车辆；

图2示出了根据本发明第一方面的启动方法的框图。

具体实施方式

应当理解，本发明的特征、变型和各种实施例可以以各种组合彼此关联，只要它们不会彼此不兼容或排斥。特别地，可以设想本发明的变型仅包括以下描述的特征的选择，如果所述特征的选择足以赋予技术优势或将本发明与现有技术区分开来，这些特征相对于所描述的其它特征单独描述。

特别地，如果从技术角度来看没有任何东西反对这种组合，则所描述的所有变型和所有实施例都是可组合的。

在附图中，多个图共用的元件保持相同的附图标记。

本发明适用于电动车辆，特别是可充电、混合动力和电动汽车。

图1示出了能够实施根据本发明的启动方法9的电气化机动车辆1的示例性实施例。机动车辆1包括动力总成，所述动力总成设置有动力监控单元2、由高压电池3(称为牵引电池)供电的牵引电机(未示出)和形成高压电池3的充电装置的DC/DC转换器的控制单元4。

高压电池3通常提供几百伏，例如450V，以确保向机动车辆1的牵引链提供电能。高压电池3包括例如锂离子型的多个电池单元。高压电池3与高压电池的管理计算机协作。

电压转换器的控制单元4包括：

-与充电插座6配合的充电部件，以便能够将与供电网络8连接的充电端子7与车辆电联接。因此，电压转换器的控制单元4负责管理不同类型的充电端子之间的通信，并监控和控制其中一个充电端子上的充电；以及

-交流/直流AC/DC和直流/直流DC/DC类型的电转换器。第一功能是将由充电端子7输送的交流电压转换成与高压电池3兼容的直流电压。第二功能是将电压转换为用于机动车辆1的车载系统，例如低压车载网络(约14V)以及在行驶和再生制动的情况下用于牵引电机。

电压转换器的控制单元4经由通信网络5与机动车辆的各种计算机通信，特别是与动力总成2的监控单元通信，动力总成的监控单元在通信网络5上传输机动车辆1的环境数据。

根据本发明，电压转换器的控制单元4配备有集成电路计算机和电子存储器。根据本发明第二方面的电压转换器的控制单元4被配置为用于实施根据本发明的第一方面的启动方法。

计算机可以在电压转换器的控制单元4外部，同时耦合到后者。在后一种情况下，它本身可以以包括例如可能的专用程序的专用计算机的形式布置。因此，根据本发明的控制单元可以是软件或计算机模块、电子电路或电子电路和软件模块的组合的形式。

图2示出了根据本发明第一方面的用于启动主动放电的方法9的示例性实施例。如果电压转换器的控制单元以自主地方式验证了以下条件中的至少一个，则这种方法9包括主动放电步骤95：

-第一条件91，当电压转换器的控制单元4检测到高压电池3的端子处的电压高于转换器的电压阈值，所述电压阈值例如等于500V；或

-第二条件92，当电压转换器的控制单元4不从通信网络5接收来自机动车辆1的动力总成2的监控单元的数据帧；或

-第三条件93，当电压转换器的控制单元4检测到机动车辆1的车载网络的端子处的电压低于车载网络的电压阈值，所述电压阈值例如等于6.5V。

有利地，在大于或等于1秒的积分持续时间内对车载网络端子处检测到的电压进行平均。换言之，如果电压转换器的控制单元4检测到车载网络的端子处的电压下降低于车载网络的阈值电压并且持续时间大于或等于1秒，则激活主动放电步骤95。

有利地，电压转换器的控制单元4在大于或等于110ms的预定中断持续时间内观察到没有接收到通信网络5上可用的数据帧。更具体地，启动方法包括对持续时间等于中断持续时间的连续时间段进行计数的步骤，在所述连续时间段期间电压转换器的控制单元观察到没有接收到数据帧。启动方法还包括启动阈值，所述启动阈值对应于电压转换器的控制单元没有接收到数据帧的连续时间段的数量，超过所述启动阈值，则启动主动放电步骤。有利地，启动阈值等于10。换言之，如果电压转换器的控制单元4检测到来自动力总成2的监控单元的通信网络5上的数据帧在多个连续时间段(等于启动阈值)内不可用，每个时间段在中断时间段内延长，则激活主动放电步骤95。

电压转换器的控制单元4根据给定的采样频率实施这些验证。此外，电压转换器的控制单元4在根据给定比较频率实施的比较步骤94期间比较在高压电池3的端子处检测到的电压和/或在车载网络的端子处检测到的电压和/或在通信网络5的端子处检测到的电压。

由电压转换器的控制单元4促使的主动放电步骤的目的是通过被配置为通过焦耳效应将电能耗散为热能的散热器从电动车辆排出包含在高压和/或低压电网中的电流。

该主动放电步骤对于避免因接触例如道路事故损坏的电缆而导致的任何电气事故都至关重要。如果验证上述条件之一，则转换器的控制单元4启动主动放电步骤几秒，通常小于4秒，以保持其电阻器的完整性。

此外，根据本发明第一方面的启动方法9还包括中断步骤96，一旦在高压电网的端子处测量的电压变得小于或等于电安全阈值(通常等于60V)，就中断主动放电步骤95。

总之，本发明涉及一种用于启动电气系统的主动放电步骤95的启动方法9，所述启动方法9由电压转换器的控制单元4自主地实施，所述电压转换器4操控机动车辆1的高压电池3的充电。为此，电压转换器的控制单元4自主地测试高压电池3、通信网络和车载网络上的若干条件，以便在验证了至少其中一个条件的情况下启动主动放电步骤95。

当然，本发明不限于刚刚描述的示例，并且在不脱离本发明范围的情况下可以对这些示例进行许多调整。特别地，本发明的各种特征和变型可以根据各种组合彼此关联，只要它们彼此不兼容或排斥。特别地，前面描述的所有变型和实施例可以彼此组合。

Claims (10)

1.一种用于启动机动车辆(1)的高压电网主动放电的方法(9)，所述机动车辆包括：

-动力总成和所述动力总成的监控单元(2)，

-车载网络，

-电压转换器，所述电压转换器被配置为用于将高压电网的电压转换为车载电网的电压，

所述方法(9)包括如果由所述电压转换器的控制单元(4)独立于所述动力总成的监控单元(2)验证了以下条件中的至少一个，则高压电网主动放电的步骤(95)：

-电压转换器的控制单元(4)检测到能够向高压电网供电的高压电池(3)的端子处的电压高于转换器的电压阈值；或者

-电压转换器的控制单元(4)不从通信网络(5)接收来自机动车辆(1)的动力总成(2)的监控单元(2)的数据帧；或者

-电压转换器的控制单元(4)检测到机动车辆(1)的车载网络的端子处的电压低于车载网络的电压阈值。

2.根据权利要求1所述的方法(9)，其中，所述转换器的电压阈值等于500V。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法(9)，其中，所述车载网络的电压阈值等于6.5V。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法(9)，其中，在所述车载网络的端子处检测到的电压在积分持续时间内平均。

5.根据权利要求4所述的方法(9)，其中，所述积分持续时间大于1秒。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法(9)，其中，所述电压转换器(4)的控制单元观察到在预定中断持续时间内没有接收到数据帧。

7.根据权利要求6所述的方法(9)，其中，所述中断持续时间大于或等于110ms。

8.根据权利要求7所述的方法(9)，其中，所述中断持续时间大于或等于1秒。

9.一种用于机动车辆(1)的高压电池(3)的电压转换器(4)的控制单元，所述电压转换器的控制单元(4)被配置为实施根据上述权利要求中任一项所述的方法(9)。

10.一种机动车辆(1)，其包括：

-由包括可由电压转换器充电的高压电池(3)的电源组供电的车载网络；

-根据权利要求9所述的电压转换器的控制单元(4)，所述电压变换器的控制单元(4)被配置为与通信网络(5)交互。