CN204586541U - 一种用于车辆的高压电路的监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于车辆的高压电路的监控系统。所述高压电路包括高压电池和与所述高压电池高压电连接的多个高压组件，其特征在于，所述监控系统包括：高压互锁回路，包括串联连接的多个互锁回路部分，所述多个互锁回路部分中的每一个被设置为分别与一所述高压组件电连接且当电连接的所述高压组件发生高压电连接故障时断开；和多个第一控制单元，所述多个第一控制单元中的每一个分别与一所述高压组件通信连接，所述第一控制单元适于：当检测到所述互锁回路部分断开时，控制与所述第一控制单元通信连接的所述高压组件停止工作。

Description

一种用于车辆的高压电路的监控系统

技术领域

本实用新型大体涉及车辆电气领域，更具体地涉及一种用于车辆的高压电路的监控系统。

背景技术

车辆的高压系统包括一安全装置，称为高压互锁回路(HVIL)，当高压电路出现故障需断开时，HVIL可以检测到并先于高压电路断开，进而通知车辆控制单元断开高压电路。HVIL的目的是为了在断开高压电路或组件时对车辆用户或维护人员进行保护，并且在任何高压组件被暴露之前使高压电路安全，使得当高压电路的电缆连接被打开或组件被移除时，其中“带电的”高压连接器，例如，连接器终端，能够与维护人员或车辆用户接触，从而避免了维护人员或用户的高压触电危险。在许多车辆市场中，在车辆中设置HVIL是法律强制规定的。

HVIL电路包括一个或多个HVIL部分，其常作为常规车辆低压系统的一部分。这些HVIL部分可以通过特定的连接器连接至高压电路，包括电动组件、高压电池组件以及其他高压电连接至高压电路的组件。每个HVIL部分与一个或多个HVIL连接器串联连接并且连接回监控装置，监控装置用于检测HVIL是否断开。断开这些HVIL连接器中任意一个将断开整个HVIL电路。随后，车辆的监控装置将断开高压电源以在短时间内使高压电路安全(通常将高压电总线的电压降低至60V以下)，从断开HVIL至终端暴露之间的时间通常是零点几秒。

通常，检测HVIL是否断开的监控装置可以包括电池管理系统(BMS)。当HVIL断开时，BMS采取合适的行动，包括打开主电池接触器以隔离主能量来源。BMS也可通过通用车辆通信系统(通常是CAN网络)来传输HVIL诊断状态，向高压电路的电子控制单元(ECU)通知故障状态，使得ECU 也可采取合适的行动，可包括关闭电消耗器，例如电机，或触发主动放电电路。除了主高压电池，其他高压组件也可能具有一些高压电能存储，且这些也需要被放电至安全水平。

为了保证车辆的安全性，要求整个依赖BMS的系统能够响应于HVIL故障信号而正确地运行其故障管理功能而不延误。此外，向ECU的通信取决于通信网络和软件来配合ECU的故障管理响应。然而，该通用车辆网络的任何控制器的通信问题，包括通信延迟(正常的或因为故障条件的)，或更多严重故障，例如线路断开或ECU故障，均可能导致在采取合适措施前产生严重危及安全的延迟。

为了尽量减少延迟，可以使用分开的电线连接的信号电路，以从BMS直接向每个对于安全性至关重要的ECU发送HVIL故障信号。然而，这仍然依赖BMS来运行其主要的HVIL监测功能，且需要额外的电线电路，增加了车辆结构的复杂性和成本，也增加了维护费用。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型，以便提供一种用于车辆的高压电路的监控系统,以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

依据本实用新型的第一方面，提供了一种用于车辆的高压电路的监控系统，所述高压电路包括高压电池和与所述高压电池高压电连接的多个高压组件，其特征在于，所述监控系统包括：高压互锁回路，包括串联连接的多个互锁回路部分，所述多个互锁回路部分中的每一个被设置为分别与一所述高压组件电连接且当电连接的所述高压组件发生高压电连接故障时断开；和多个第一控制单元，所述多个第一控制单元中的每一个分别与一所述高压组件通信连接，所述第一控制单元适于：当检测到所述互锁回路部分断开时，控制与所述第一控制单元通信连接的所述高压组件停止工作。

根据本实用新型的一实施方式，所述多个第一控制单元中的每一个被设置为分别与一所述互锁回路部分电连接，并适于检测与所述第一控制单元电连接的所述互锁回路部分是否断开。

根据本实用新型的一实施方式，所述第一控制单元进一步适于：在控 制与所述第一控制单元通信连接的所述高压组件停止工作后，控制所述高压组件的高压电连接断开。

根据本实用新型的一实施方式，所述第一控制单元进一步适于：在控制所述高压组件的高压电连接断开后，控制所述高压组件放电。

根据本实用新型的一实施方式，所述系统还包括与所述高压互锁回路串联连接的第二控制单元，所述第二控制单元适于：当检测到所述高压互锁回路断开时，控制所述高压电路断开。

根据本实用新型的一实施方式，所述第二控制单元是所述车辆的电池管理单元，且所述电池管理单元适于：当检测到所述高压互锁回路断开时，将所述高压电池断开。

根据本实用新型的一实施方式，所述第一控制单元适于：当检测到所述互锁回路部分断开时，以预先确定的时间间隔控制与所述第一控制单元通信连接的所述高压组件停止工作。

根据本实用新型的一实施方式，所述多个第一控制单元中的每一个通过一下拉电阻器连接至接地端，且所述第二控制单元通过一上拉电阻器将所述高压互锁回路连接至参考电压。

总之，本实用新型的实施方式提供的用于车辆的高压电路的监控系统，提供了一种快速、可靠和安全的方案，其中的每个第一控制单元均能够独立地监控整个高压互锁回路的状态，能够在检测到互锁回路部分断开时，采取各自独立的故障管理行动，直接控制其各自的高压组件停止工作，从而显著减少了从故障发生至高压组件停止工作的时间延迟，提高了车辆的安全性；通过将多个互锁回路部分串联连接，保证了当任何一个互锁回路部分被断开时，其他的第一控制单元都可以检测到，而无需额外的电路将故障信号分别发送给每个控制单元，其结构简单，便于储存、运输、安装和维修，显著节约了成本，同时也提高了车辆电路的效率并且提高了车辆的安全性能。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是根据本实用新型一实施方式中用于车辆的高压电路的监控系统的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。应当理解，本领域技术人员能够设想出尽管没有在本说明书中明确描述或者记载、但是实现了本实用新型并且包含在本实用新型精神、原理与范围内的各种结构。本说明书中引述的所有例子与条件性语言都是出于说明和教导的目的，以帮助读者理解实用新型人对现有技术做出贡献的原理与概念，并且应该被理解为不限于这些具体引述的例子与条件。此外，为了更清楚地说明，省略了对于已知装置、电路和方法的详细描述，以不混淆本实用新型的描述。应理解，除非特别说明，此处描述的各实施方式中的特征可以互相组合。

本领域技术人员应理解，本实用新型的示例性的实施方式中所列举的各部件的数量仅是为了说明的目的，而不应当理解为对本实用新型的限制。本实用新型中各部件可以具有其他的数量，而不偏离本实用新型的范围。

在本说明书中，每个单元的功能可以通过使用专用硬件、或者能够与适当的软件相结合来执行处理的硬件来实现。这样的硬件或专用硬件可以包括专用集成电路(ASIC)、各种其它电路、各种处理器等。当由处理器实现时，该功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器、或者多个独立的处理器(其 中某些可能被共享)来提供。另外，处理器不应该被理解为专指能够执行软件的硬件，而是可以隐含地包括、而不限于数字信号处理器(DSP)硬件、用来存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、以及非易失存储设备。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于车辆的高压电路的监控系统。

图1示出了本实用新型的用于车辆的高压电路的监控系统100的一非限制性且示例性的实施方式。应当理解，图1中所表示的每个单元的连接关系仅为示例，本领域技术人员完全可以采用其它的连接关系，只要在这样的连接关系下每个单元也能够实现本实用新型的功能即可。

如图1所示，车辆的所述高压电路110包括高压电池101和与所述高压电池101高压电连接的多个高压组件，例如高压组件111、112。可选地，高压组件111、112可以是逆变器、马达、空调，或者与高压电池101高压电连接的其他高压组件。

所述监控系统100包括高压互锁回路120，所述高压互锁回路120包括串联连接的多个互锁回路部分，例如互锁回路部分121、122，所述多个互锁回路部分中的每一个被设置为分别与一所述高压组件电连接且当电连接的所述高压组件发生高压电连接故障时断开。可选地，如图1所示，互锁回路部分121被设置为与高压组件111电连接且当电连接的高压组件111发生高压电连接故障时断开；且互锁回路部分122被设置为与高压组件112电连接且当电连接的高压组件112发生高压电连接故障时断开。可选地，互锁回路部分可以集成在高压组件连接器123、124中，与高压组件电连接。

监控系统100还包括多个第一控制单元，例如第一控制单元131、132，所述多个第一控制单元中的每一个分别与一所述高压组件通信连接；所述第一控制单元适于：当检测到所述互锁回路部分断开时，控制与所述第一控制单元通信连接的所述高压组件停止工作。可选地，可由第一控制单元检测互锁回路部分是否断开，也可以设置额外的检测单元来检测互锁回路部分是否断开。

可选地，如图1所示，第一控制单元131被设置为与高压组件111 通信连接；第一控制单元131适于：当检测到互锁回路部分121断开时，控制与所述第一控制单元131通信连接的所述高压组件111停止工作。同理，第一控制单元132与高压组件112通信连接；第一控制单元132适于：当检测到互锁回路部分122断开时，控制与所述第一控制单元132通信连接的所述高压组件112停止工作。可选地，可由第一控制单元131或132检测互锁回路部分是否断开，也可以设置额外的检测单元来检测互锁回路部分是否断开。

通过将第一控制单元设置为分别与一高压组件通信连接，而不是仅连接到一个主检测控制单元如BMS，因此，监控系统100中的每个第一控制单元均能够独立地监控整个高压互锁回路的状态，能够在检测到互锁回路部分断开时，采取各自独立的故障管理行动，直接控制其各自的高压组件停止工作，例如，当检测到互锁回路部分断开时，电池管理单元控制断开高压电池101的接触器102，隔离高压电池101；当检测到互锁回路部分断开时，电机控制器控制电机停止工作，例如将电机的输出电压设置为0并开始主动放电过程；类似地，第一控制单元与电池充电器、空调、加热器、DCDC转换器或其他电消耗器通信连接，当检测到互锁回路部分断开时，第一控制单元控制电池充电器、空调、加热器、DCDC转换器或其他电消耗器停止工作，从而显著减少了从故障发生至高压组件停止工作的时间延迟，提高了车辆的安全性；通过将多个互锁回路部分串联连接，保证了当任何一个互锁回路部分被断开时，都可以检测到，而无需额外的电路将故障信号分别发送给每个控制单元，其结构简单，便于储存、运输、安装和维修，显著节约了成本，同时也提高了车辆电路的效率并且提高了车辆的安全性能。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述多个第一控制单元中的每一个被设置为分别与一所述互锁回路部分电连接，并适于检测与所述第一控制单元电连接的所述互锁回路部分是否断开。可选地，如图1所示，第一控制单元131被设置为与互锁回路部分121电连接，适于检测与第一控制单元131电连接的互锁回路部分121是否断开。第一控制单元132被设置为与互锁回路部分122电连接，适于与第一控制单元132电连接的互锁回路部分122是否断开。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述第一控制单元进一步适于： 在控制与所述第一控制单元通信连接的所述高压组件停止工作后，控制所述高压组件的高压电连接断开。可选地，如图1所示，第一控制单元131进一步适于：在控制与所述第一控制单元131通信连接的所述高压组件111停止工作后，控制所述高压组件111的高压电连接断开。类似地，第一控制单元132进一步适于：在控制与所述第一控制单元132通信连接的所述高压组件112停止工作后，控制所述高压组件112的高压电连接断开。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述第一控制单元进一步适于：在控制所述高压组件的高压电连接断开后，控制所述高压组件放电。可选地，如图1所示，第一控制单元131进一步适于：在控制所述高压组件111的高压电连接断开后，控制所述高压组件111放电。类似地，第一控制单元132进一步适于：在控制所述高压组件112的高压电连接断开后，控制所述高压组件112放电。

如上所述，当检测到故障时，每个第一控制单元对于与其通信连接的高压组件所采取的故障管理行为是受控的，可以根据需要来设置故障管理行为的顺序，例如，首先控制高压组件停止工作，再控制所述高压组件的高压电连接断开，然后控制高压组件放电，通过在高压电池断开之前限制高压组件放电，能够使高压组件不会负担过重，从而延长了寿命，增强了车辆的耐用性。当然，也可以根据需要以其他顺序来设置故障管理行为，例如，当检测到与电机电连接的互锁回路部分断开时，可以立即控制电机停止工作，也可以首先通过断开电连接器来控制电机的高压电连接断开，在控制电机停止工作，然后控制高压母线开始放电。

根据本实用新型的示例性实施方式，监控系统100还包括与所述高压互锁回路串联连接的第二控制单元140，所述第二控制单元140适于：当检测到所述高压互锁回路120断开时，控制所述高压电路110断开。可选地，可由第二控制单元检测互锁回路是否断开，也可以设置额外的检测单元来检测互锁回路是否断开。如前所述，多个互锁回路部分是串联连接的，且多个互锁回路部分中的每一个被设置为当电连接的所述高压组件发生高压电连接故障时断开，因此，当任意一个或多个高压组件发生高压电连接故障时，与发生故障的高压组件电连接的互锁回路部分断开，则高压互锁回路120断开。例如，当高压组件111发生电连接故 障时，与高压组件111电连接的互锁回路部分121断开，则导致高压互锁回路120断开。当检测到高压互锁回路120断开时，第二控制单元140控制高压电路110断开。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述第二控制单元140是所述车辆的电池管理单元，且所述电池管理单元适于：当检测到所述高压互锁回路120断开时，将所述高压电池101断开。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述第一控制单元适于：当检测到所述互锁回路部分断开时，以预先确定的时间间隔控制与所述第一控制单元通信连接的所述高压组件停止工作。可选地，当检测到与第一控制单元131连接的互锁回路部分121断开时，第一控制单元131以预先确定的时间间隔t控制与该第一控制单元131通信连接的高压组件111停止工作。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述多个第一控制单元中的每一个通过一下拉电阻器连接至接地端，且所述第二控制单元通过一上拉电阻器将所述高压互锁回路连接至参考电压。可选地，如图1所示，第一控制单元131通过阻值1欧姆的一下拉电阻器151连接至接地端，第一控制单元132通过阻值10欧姆的一下拉电阻器152连接至接地端，且第二控制单元140通过一上拉电阻150将高压互锁回路120连接至参考电压。可选地，每个下拉电阻或上拉电阻的大小可以是不同的，使得每个第一控制单元可以有不同的电流。可选地，包含上拉电阻和/或下拉电阻的电路可以是模拟电路，也可以是数字电路。通过这样的设置，可以对各个第一控制单元进行识别，检测车辆是否装配有第一控制单元或者所装配的第一控制单元是否合适，如果任何第一控制单元检测到连接了未正常工作的第一控制单元，则控制其停止工作，例如使车辆不能被开走，提供了额外的安全性。

总之，本实用新型的实施方式提供的用于车辆的高压电路的监控系统提供了一种快速、可靠和安全的方案，其中的每个第一控制单元均能够独立地监控整个高压互锁回路的状态，能够在检测到互锁回路部分断开时，采取各自独立的故障管理行动，直接控制其各自的高压组件停止工作，从而显著减少了从故障发生至高压组件停止工作的时间延迟，提高了车辆的安全性；通过将多个互锁回路部分串联连接，保证了当任何一个互 锁回路部分被断开时，都可以检测到，而无需额外的电路将故障信号分别发送给每个控制单元，其结构简单，便于储存、运输、安装和维修，显著节约了成本，同时也提高了车辆电路的效率并且提高了车辆的安全性能。

在本说明书中，说明了大量的具体细节。然而，应当理解，本实用新型的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些实施方式中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不使读者混淆对本说明书的原理的理解。

本领域技术人员可以理解，可以对各实施方式中的装置中的模块进行自适应性地改变，并且把它们设置在与该实施方式不同的一个或多个装置中。除了特征或处理相互排斥的情况之外，可以采用任何组合，对本说明书中公开的任何装置的所有模块进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征都可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

应当注意，上述实施方式对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可设计出各种替代实施方式。在权利要求书中，特征的排序并不意味着特征的任何特定顺序。相反地，这些步骤可以以任何适当的顺序执行。在权利要求书中，不应将位于括号内的任何参考标记理解成对权利要求的限制。术语“包括”或“包含”不排除存在未列在权利要求中的模块或步骤。位于模块或步骤之前的术语“一”或“一个”不排除存在多个这样的模块或步骤。术语“第一”、“第二”、以及“第三”等的使用不表示任何顺序，可将这些术语解释为名称。

Claims (8)

1.一种用于车辆的高压电路的监控系统，所述高压电路包括高压电池和与所述高压电池高压电连接的多个高压组件，其特征在于，所述监控系统包括：

高压互锁回路，包括串联连接的多个互锁回路部分，所述多个互锁回路部分中的每一个被设置为分别与一所述高压组件电连接且当电连接的所述高压组件发生高压电连接故障时断开；和

多个第一控制单元，所述多个第一控制单元中的每一个分别与一所述高压组件通信连接，所述第一控制单元适于：

当检测到所述互锁回路部分断开时，控制与所述第一控制单元通信连接的所述高压组件停止工作。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个第一控制单元中的每一个被设置为分别与一所述互锁回路部分电连接，并适于检测与所述第一控制单元电连接的所述互锁回路部分是否断开。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制单元进一步适于：

在控制与所述第一控制单元通信连接的所述高压组件停止工作后，控制所述高压组件的高压电连接断开。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一控制单元进一步适于：

在控制所述高压组件的高压电连接断开后，控制所述高压组件放电。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述高压互锁回路串联连接的第二控制单元，所述第二控制单元适于：

当检测到所述高压互锁回路断开时，控制所述高压电路断开。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二控制单元是所述车辆的电池管理单元，且所述电池管理单元适于：当检测到所述高压互锁回路断开时，将所述高压电池断开。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制单元适于：

当检测到所述互锁回路部分断开时，以预先确定的时间间隔控制与 所述第一控制单元通信连接的所述高压组件停止工作。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个第一控制单元中的每一个通过一下拉电阻器连接至接地端，且所述第二控制单元通过一上拉电阻器将所述高压互锁回路连接至参考电压。