CN206171231U - 一种预充电阻保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动汽车安全技术领域，具体涉及一种预充电阻保护系统，该系统包括：电池、电池控制器、整车控制器、电机控制器、以及连接在电池和电机控制器之间的预充回路，该所述系统还包括：电流传感器以及设置在所述预充电阻上的温度传感器；所述电流传感器用于实时采集所述电池的电流值；所述温度传感器用于实时采集所述预充电阻的温度值；在接通预充回路前，所述整车控制器检测所述温度值不超过预设温度值，则所述整车控制器使能所述预充接触器；在使能所述预充接触器后，所述整车控制器根据所述电流值计算预充电阻的吸收能量，并在检测所述吸收能量超过能量限值后，禁能预充接触器。通过本实用新型，保证了预充电阻的安全性。

Description

一种预充电阻保护系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车安全技术领域，具体涉及一种预充电阻保护系统。

背景技术

动力电池作为电动汽车的核心部件之一，是电动汽车的能源供应中枢。在目前的电动汽车电气架构中，大多使用预充回路用来对高压接触器进行防护，具体地，如图1所示，预充回路包括：预充接触器YC’与预充电阻R’，预充接触器YC’线圈端由整车控制器(VCU，Vehicle Control Unit)控制，预充接触器YC’控制端与所述预充电阻连接后连接在电池组正极与电机控制器(PCU，Power Control Unit)之间，VCU通过CAN总线与PCU通信；在上电时，VCU首先闭合总负接触器ZF’，然后闭合预充接触器YC’，从而通过预充回路为PCU充电，当PCU两端电压达到电池组电压的95％时，VCU控制预充接触器YC’断开，并且闭合总正接触器ZZ’，这样可以避免总正接触器闭合瞬间的峰值大电流。预充回路通常布置在动力电池内部，在车辆的使用过程中，由于电池组外部已损坏电气元件的影响，预充回路可能出现无法上电的情况。

在电动汽车设计时，要求在预充过程中，如果电池组以外的高压电路(例如空调系统、DCDC)发生短路或者持续工作，电机控制器内部的电容无法在足够的时间内获得需要的电能以使PCU达到合适的电压，则PCU通知VCU，VCU报出预充超时故障。

在正常使用情况下，如果车辆出现预充超时，大多数车主选择再次打钥匙，这样可能导致多次预充超时情况发生，进一步使预充电阻持续发热，最终预充电阻的温度超过可承受的范围，预充电阻损坏。

实用新型内容

本实用新型提供了一种预充电阻保护系统，以保证预充电阻的安全性。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种预充电阻保护系统，包括：电池、电池控制器、整车控制器、电机控制器、以及连接在电池和电机控制器之间的预充回路，其中所述电池控制器、整车控制器、电机控制器三者通过CAN总线通信，所述预充回路包括：预充接触器、预充电阻，所述预充接触器控制端与所述预充电阻连接后连接在电池正极与所述电机控制器正极之间，所述预充接触器的线圈端与所述整车控制器电连接；所述系统还包括：电流传感器以及设置在所述预充电阻上的温度传感器；所述电流传感器串联在所述电池负极与所述电机控制器之间，用于实时采集所述电池的电流值，所述电流传感器还与所述电池控制器连接；所述温度传感器与所述电池控制器电连接，用于实时采集所述预充电阻的温度值；

在接通预充回路前，电池控制器将所述温度值通过CAN总线传送给所述整车控制器，所述整车控制器检测所述温度值是否超过预设温度值，如果不超过，则所述整车控制器使能所述预充接触器；

所述整车控制器使能所述预充接触器后，电池控制器将所述电流值通过CAN总线传送给所述整车控制器，所述整车控制器根据所述电流值计算预充电阻的吸收能量，并检测所述吸收能量是否超过能量限值，如果是，禁能预充接触器。

优选地，所述电机控制器包括：预充电容；所述整车控制器使能所述预充接触器后，所述电池通过所述预充回路为所述预充电容进行充电，所述电机控制器实时将所述预充电容两端的电压值通过CAN总线传送给所述整车控制器，所述整车控制器根据所述预充电容的电压值禁能或使能所述预充接触器；

所述系统还包括：总正接触器、总负接触器；

所述总正接触器控制端连接在所述电池正极与所述电机控制器正极之间，所述总正接触器线圈端与所述整车控制器电连接；所述总负接触器控制端连接在所述电池负极与所述电机控制器负极之间，所述总负接触器线圈端与所述整车控制器连接。

优选地，所述系统还包括：电压分配单元以及与所述电压分配单元电连接的外部用电器；

所述电压分配单元正极与所述总正接触器控制端连接，所述电压分配单元负极与所述总负接触器控制端连接，所述电压分配单元由所述整车控制器控制，当所述整车控制器使能预充接触器后，所述整车控制器控制所述电压分配单元断开与所述外部用电器的电连接。

优选地，所述电压分配单元包括：一个及以上控制接触器。

优选地，所述外部用电器包括：空调、加热器、车载充电机、快充接口。

优选地，所述系统还包括：电机熔断器；

所述电机熔断器连接在所述电机控制器正极与所述总正接触器控制端之间，以保护所述电机控制器。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的预充电阻保护系统，电池控制器通过预充电阻上的温度传感器，实时获取预充电阻的温度值，并通过CAN总线向整车控制器传输；整车控制器实时检测所述温度值是否超过预设温度值，如果否，使能预充接触器，在使能所述预充接触器后，整车控制器根据由电池控制器传送的电流值计算预充电阻的吸收能量，并检测所述吸收能量是否超过能量限制，如果是，则禁能预充接触器。通过本实用新型，保证了高压回路中预充电阻的安全性。

附图说明

图1是现有技术中预充回路的结构示意图。

图2本实用新型实施例预充电阻保护系统的一种结构示意图。

图3是本实用新型实施例预充电阻保护系统的另一种结构示意图。

图4是本实用新型实施例中电压分配单元以及与其电连接的外部用电器。

附图中符号：

ZZ’、总正接触器 YC’、预充接触器 ZF’、总负接触器 R’、预充电阻 ZZ、总正接触器 YC、预充接触器 ZF、总负接触器 R、预充电阻 W、温度传感器 YD、电机熔断器 D、电流传感器 VCU、整车控制器 PCU、电机控制器

具体实施方式

为了使本领域技术人员能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，下面结合附图和实施方式对本实用新型实施例作详细说明。

本实用新型实施例预充电阻保护系统包括：电池、电池控制器、整车控制器VCU、电机控制器PCU以及连接在电池和电机控制器PCU之间的预充回路，其中所述电池控制器、整车控制器VCU、电机控制器PCU三者通过CAN总线通信，所述预充回路包括：预充接触器YC、预充电阻R，所述预充接触器YC控制端与所述预充电阻R连接后连接电池正极与所述电机控制器PCU正极之间，所述预充接触器YC的线圈端与所述整车控制器VCU电连接；所述系统还包括：电流传感器D以及设置在所述预充电阻上的温度传感器W；所述电流传感器D串联在所述电池负极与所述电机控制器PCU之间，用于实时采集所述电池的电流值，所述电流传感器D与所述电池控制器连接；所述温度传感器W与所述电池控制器电连接，用于实时采集所述预充电阻R的温度值；在接通预充回路前，电池控制器将所述温度值通过CAN总线传送给所述整车控制器VCU，所述整车控制器VCU检测所述温度值是否超过预设温度值，如果不超过，则所述整车控制器VCU使能所述预充接触器YC；所述整车控制器VCU使能所述预充接触器YC后，电池控制器将所述电流值通过CAN总线传送给所述整车控制器VCU，所述整车控制器VCU根据所述电流值计算预充电阻R的吸收能量，并检测所述吸收能量是否超过能量限值，如果是，禁能预充接触器YC。

具体地，由于所述预充接触器YC的线圈一端与所述整车控制器VCU电连接，预充接触器YC的线圈另一端与地连接，当所述整车控制器VCU为所述预充接触器YC的线圈一端提供一个高电平时，则使能所述预充接触器YC；当所述VCU为所述预充接触器YC的线圈一端提供一个低电平时，则禁能所述预充接触器YC。

具体地，所述电机控制器PCU包括：预充电容(图中未示)；使能所述预充接触器后，所述电池通过所述预充回路为所述预充电容进行充电，所述电机控制器PCU实时将所述预充电容两端的电压值通过CAN总线传送给所述整车控制器VCU，所述整车控制器VCU根据所述预充电容的电压值控制所述预充接触器，即禁能或使能所述预充接触器。

进一步，如图2所示，本实用新型实施例中，所述系统还包括：总正接触器ZZ、总负接触器ZF；所述总正接触器ZZ控制端连接在所述电池正极与所述电机控制器PCU正极之间，所述总正接触器ZZ线圈端与所述整车控制器VCU电连接；所述总负接触器ZF控制端连接在所述电池负极与所述电机控制器PCU负极之间，所述总负接触器ZF线圈端与所述整车控制器VCU连接。

需要说明的是，预设温度值可以根据车辆当前情况通过标定确定，比如，预设温度为85℃。本实用新型实施例中，整车控制器VCU在检测到点火锁的高压上电信号后，首先闭合总负接触器ZF；由于电机是感性负载，为防止过大的电流冲击，总负接触器ZF闭合后，再闭合预充接触器YC以使预充回路接通，预充回路接通后，只有电机控制器PCU处于工作状态，而电机控制器PCU内部包含预充电容，预充电容开始进行充电，并且预充电容在充电过程中，电机控制器PCU实时向整车控制器VCU反馈所述预充电容两端电压，电池控制器实时向整车控制器VCU反馈电池的电流值，整车控制器根据所述电流值计算预充电阻的吸收能量，并检测所述吸收能量是否超过能量限值，如果是，禁能所述预充接触器；进一步，整车控制器VCU实时检测预充电容两端的电压，当所述预充电容两端电压达到电池母线电压的90％时，VCU断开预充接触器YC，从而使预充回路断开，并闭合总正接触器ZZ，此时电池进入放电模式，电池除了可以给电机供给电，还可以为其他用电设备供电。

需要说明的是，所述能量限值由预充电容容值以及预充接触器闭合后电池电压共同确定，比如能量限值为70J。

本实用新型实施例提供的预充电阻保护系统，整车控制器VCU通过CAN总线获取电池控制器发送的预充电阻的温度值，当所述温度值未超过预设温度值时，使能预充接触器，并实时检测电机控制器PCU中预充电容两端电压以及预充电阻的吸收能量，当所述预充电容两端电压达到电池动力母线电压的90％或者预充电阻的吸收能量超过能量限值时，断开预充接触器。通过本实用新型，保证了预充电阻的安全，避免了由于车辆其他零部件或者系统的原因导致预充电阻烧蚀或炸裂。

进一步，如图2所示本实用新型实施例提供的预充电阻保护系统还包括：电压分配单元以及与所述电压分配单元电连接的外部用电器；所述电压分配单元正极与所述总正接触器控制端连接，所述电压分配单元负极与所述总负接触器控制端连接，所述电压分配单元由所述整车控制器VCU控制，当所述整车控制器VCU使能预充接触器后，所述整车控制器VCU控制所述电压分配单元断开与所述外部用电器的电连接。具体地，如图4所示，电压分配单元包括：一个及以上控制接触器；所述外部用电器包括：空调、加热器、车载充电机、快充接口；进一步，加热器包括：PTC1与PTC2。所述整车控制器VCU与所述电压分配单元中所有控制接触器(图中未示)的线圈端连接，通过控制通过所有控制接触器线圈端，而所有控制器接触器的控制端均与外部用电器电连接，所述VCU通过控制控制接触器，使电压分配单元在使能预充接触器后，断开与外部用电器的电连接。

本实用新型中，如图4所示，与用电器对应的电压分配单元有：与空调对应的空调接触器与空调熔断器；与加热器PTC1对应的PTC1接触器；与加热器PTC2对应的PCT2接触器；与车载充电机对应的车载熔断器；与快充接口对应的快充接触器与快充熔断器。需要说明的是，本实用新型实施例中，快充熔断器规格为80A的熔断器。

需要说明的是，外部用电器包括用电设备与充电设备，比如，用电设备为空调、加热器；充电设备为车载充电机、快充接口，本实用新型中，整车控制器对电压分配单元的控制，可以实现对电池的充电与放电，并且整车控制器通过实时检测预充电阻的温度值与预充电阻的吸收能量，使电池不论在充电或放电状态时，均可以保证预充电阻的安全。

进一步，为了保证电机控制器PCU的安全性，本实用新型提供的预充电阻保护系统还包括：电机熔断器YD；所述电机熔断器YD连接在所述电机控制器PCU正极与所述总正接触器ZZ控制端(图中未示)之间，以保护所述电机控制器PCU。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本实用新型进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本实用新型内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种预充电阻保护系统，包括：电池、电池控制器、整车控制器、电机控制器、以及连接在电池和电机控制器之间的预充回路，其中所述电池控制器、整车控制器、电机控制器三者通过CAN总线通信，所述预充回路包括：预充接触器、预充电阻，所述预充接触器控制端与所述预充电阻连接后连接在电池正极与所述电机控制器正极之间，所述预充接触器的线圈端与所述整车控制器电连接；其特征在于，所述系统还包括：电流传感器以及设置在所述预充电阻上的温度传感器；所述电流传感器串联在所述电池负极与所述电机控制器之间，用于实时采集所述电池的电流值，所述电流传感器还与所述电池控制器连接；所述温度传感器与所述电池控制器电连接，用于实时采集所述预充电阻的温度值；

在接通预充回路前，电池控制器将所述温度值通过CAN总线传送给所述整车控制器，所述整车控制器检测所述温度值是否超过预设温度值，如果不超过，则所述整车控制器使能所述预充接触器；

所述整车控制器使能所述预充接触器后，电池控制器将所述电流值通过CAN总线传送给所述整车控制器，所述整车控制器根据所述电流值计算预充电阻的吸收能量，并检测所述吸收能量是否超过能量限值，如果是，禁能预充接触器。

2.根据权利要求1所述的预充电阻保护系统，其特征在于，所述电机控制器包括：预充电容；所述整车控制器使能所述预充接触器后，所述电池通过所述预充回路为所述预充电容进行充电，所述电机控制器实时将所述预充电容两端的电压值通过CAN总线传送给所述整车控制器，所述整车控制器根据所述预充电容的电压值禁能或使能所述预充接触器；

所述系统还包括：总正接触器、总负接触器；

所述总正接触器控制端连接在所述电池正极与所述电机控制器正极之间，所述总正接触器线圈端与所述整车控制器电连接；所述总负接触器控制端连接在所述电池负极与所述电机控制器负极之间，所述总负接触器线圈端与所述整车控制器连接。

3.根据权利要求2所述的预充电阻保护系统，其特征在于，所述系统还包括：电压分配单元以及与所述电压分配单元电连接的外部用电器；

所述电压分配单元正极与所述总正接触器控制端连接，所述电压分配单元负极与所述总负接触器控制端连接，所述电压分配单元由所述整车控制器控制，当所述整车控制器使能预充接触器后，所述整车控制器控制所述电压分配单元断开与所述外部用电器的电连接。

4.根据权利要求3所述的预充电阻保护系统，其特征在于，所述电压分配单元包括：一个及以上控制接触器。

5.根据权利要求3所述的预充电阻保护系统，其特征在于，所述外部用电器包括：空调、加热器、车载充电机、快充接口。

6.根据权利要求2至5任一项所述的预充电阻保护系统，其特征在于，所述系统还包括：电机熔断器；

所述电机熔断器连接在所述电机控制器正极与所述总正接触器控制端之间，以保护所述电机控制器。