CN211416976U

CN211416976U - 一种电动汽车高压互锁系统

Info

Publication number: CN211416976U
Application number: CN201922479262.1U
Authority: CN
Inventors: 刘助春
Original assignee: Hunan Automotive Engineering Vocational College
Current assignee: Hunan Automotive Engineering Vocational College
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2029-12-31

Abstract

本实用新型涉及充电技术领域，公开了一种电动汽车高压互锁系统，包括多个高压部件，每个高压部件均包括高压互锁检测端子，高压互锁检测端子内设短接线；所述高压部件包括用于高压供电的第一高压部件、高压动力的第二高压部件、与车辆行驶充电供电无关的第三高压部件以及高压充电的第四高压部件；所述第一高压部件、第二高压部件、第三高压部件、第四高压部件的高压互锁检测端子彼此串联成检测回路，回路的两端与BMS连接；每个高压互锁检测端子并联有分压值不同的分压单元；每类高压部件与电动汽车电源的回路中均串联有开关元件，所述开关元件与BMS连接。本方案本方案结构简单、功能可靠，具有现实应用推广的价值。

Description

一种电动汽车高压互锁系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车检测技术领域，更具体地，涉及一种电动汽车高压互锁系统。

背景技术

与传统车辆相比，电动汽车增加了电机、电机控制器、DC/DC、高压电池包等高压用电设备或供电设备。因此，电动汽车的高压电伤害隐患完全有别于传统的车辆，其高达300V以上的电压以及可能达到数十甚至数百安培的电流随时可能影响电动汽车的安全使用，故整车高压系统的安全防护是非常重要的。为了提高电动汽车的安全，现有的电动汽车多采用高压互锁方案。高压互锁为通过低压信号来检测整个高压系统回路的完整性和连续性，从而在高压互锁异常时断开高压电，故障清除后才能继续上电，避免高压连接插件开断过程中产生电弧的现象发生。高压部件一般有高压互锁检测端子，端子一进一出。

现有技术存在以下缺点：

1、对高压互锁异常后的执行策略不合理。如图1所示，现有技术检测到高压互锁异常后大多直接断开整个高压回路，没有将因电机、车载充电器、空调PTC等不同高压部件导致的高压互锁故障区分开来对待，使车辆在高速行驶会因为车载充电器、空调PTC等与汽车行驶无关的高压部件出现故障而突然减速抛锚，从而造成追尾，引发人员伤亡。

2、如申请号为CN201811510549.X公开了一种车辆高压互锁系统及控制方法，将整车高压电分成动力电和高压电，建立多个高压互锁检测系统来解决上述问题，虽然具有一定的效果，但是设计复杂，增加制造成本，且互锁针脚增多使整个系统可靠性降低。

本文中，BMS:电池管理系统。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，解决现有技术中高压互锁执行策略不合理，无法合理区别对待因电机、车载充电器及空调PTC等不同高压部件故障导致的互锁故障的问题，降低现有技术中因对高压互锁异常后的执行策略不合理而导致车辆发生车祸的概率，提供一种结构简单、功能可靠的电动汽车高压互锁系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

提供一种电动汽车高压互锁系统，包括多个高压部件，每个高压部件均包括高压互锁检测端子；所述高压部件包括用于高压供电的第一高压部件、高压动力的第二高压部件、与车辆行驶充电供电无关的第三高压部件以及高压充电的第四高压部件；所述第一高压部件、第二高压部件、第三高压部件、第四高压部件的高压互锁检测端子彼此串联成检测回路，回路的两端与BMS连接，每个高压互锁检测端子并联有分压值不同的分压单元；每类高压部件与电动汽车电源的回路中均串联有开关元件，所述开关元件与BMS连接。

本方案中，将高压部件进行了划分，实现了每类高压部件的单独控制。通过检测分压单元的电压可判断故障源，并对故障源进行切除。

进一步地，所述分压单元采用电阻。

进一步地，所述每个分压单元的电阻阻值不同。

进一步地，所述分压单元均采用一个电阻。

进一步地，所述开关元件采用继电器，继电器的常开开关与高压部件串联，继电器的线圈与BMS连接。

进一步地，所述第一高压部件包括动力电池包、高压配电箱；所述第二高压部件包括电机、电机控制器；所述第三高压部件包括空调PTC；所述第四高压部件包括车载充电器。

本实用新型的有益效果：

本方案只设置了一个高压互锁检测回路，就能够确定高压互锁故障的具体部件，并能执行合理的高压互锁故障控制。

采用结构简单的串联式高压互锁检测回路，根据高压互锁信号接收端的电压U2确定具体故障部件，实现了根据部件的功能执行有针对性的控制，避免任意高压部件出现故障就使整车下电，或因某一个高压部件故障致使其他无关高压部件无法使用的情况出现。

本方案结构简单、功能可靠，具有现实应用推广的价值。

附图说明

图1为现有技术的互锁系统电路原理示意图。

图2为实施例1电动汽车高压互锁回路电路原理示意图。

图3为实施例1电动汽车高压互锁系统原理示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、 “第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图2所示，本实施例提供一种电动汽车高压互锁系统，包括多个高压部件，每个高压部件均包括高压互锁检测端子，高压互锁检测端子内设短接线；所述高压部件包括用于高压供电的第一高压部件、高压动力的第二高压部件、与车辆行驶充电供电无关的第三高压部件以及高压充电的第四高压部件；所述第一高压部件、第二高压部件、第三高压部件、第四高压部件的高压互锁检测端子彼此串联成检测回路，回路的两端与BMS连接；每个高压互锁检测端子并联有分压值不同的分压单元；每类高压部件与电动汽车电源的回路中均串联有开关元件，所述开关元件与BMS连接。

如图3所示，本实施例中BMS作为高压互锁检测装置，执行的是信号处理器的功能，其可以根据所检测电压的高低输出相对应的高压回路状态信号。可以理解的是，该信号处理器的功能如何实现不是本发明的重点，当前已有很多成熟的技术，其可以集成到BMS的处理器中，也可以是一个单独的处理器。

在具体实施过程中，开关元件可采用继电器，继电器的常开开关与高压部件串联，继电器的线圈与BMS连接，可以理解的是，由BMS根据信号接收端接收的信号控制线圈的通断，从而控制继电器开关的通断。

作为一个具体的实施方式，分压单元采用电阻，如图中的电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4。电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4并联于高压部件连接端口；为了方便检测，每个分压单元电阻阻值设置不同且相差较大。

所述第一高压部件、第二高压部件、第三高压部件、第四高压部件分别为图1中的高压部件1、高压部件2、高压部件3、高压部件4。本实施例中，如图2所示，高压部件1包括动力电池包、高压配电箱；高压部件2包括电机、电机控制器；高压部件3包括空调PTC，所述高压部件4包括车载充电器。

工作原理如下：

当与所述连接端口适配的高压部件断开时，则与该连接端口相并联的电阻将串联进互锁检测系统，互锁系统的电阻将增大，信号接收端的电压就会发生变化，此时高压互锁检测装置不仅知道高压互锁系统发生了故障，且能够从电压值的大小得知是哪一个高压部件或者几个高压部件发生了故障导致高压互锁系统断开。

具体地，当没有高压部件断开时，整个高压互锁系统畅通，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4都被短路，高压互锁系统电阻接近0，此时信号接收端电压U2约等于信号发送端电压U1；若高压部件1断开，则电流将经过电阻R1进入高压部件2，电阻R1串联进高压互锁系统，此时高压互锁系统电阻为R1，信号接收端电压U2≈U1（R0/(R0+R1)），此时高压互锁检测装置不仅通过U2的值判断出高压互锁系统发生了故障，且能够知道是高压部件1断开了。其中，R0为高压互锁检测装置内阻。

同理，若高压部件2断开，则U2≈U1（R0/(R0+R2)）；若高压部件3断开，则U2≈U1（R0/(R0+R3)）；若高压部件4断开，则U2≈U1（R0/(R0+R4)）；若高压部件1、高压部件2皆断开，则U2≈U1（R0/(R0+R1+R2)）。不同的高压部件断开，U2都有唯一相应对应的值。

在实际操作过程中，系统通过BMS根据高压互锁信号接收端U2的值确定故障的具体部件，根据部件的功能分类执行相应的动作，切断故障源。

具体地，BMS若检测到高压互锁信号接收端U2约等于U1，认为高压回路正常，整车正常执行各项功能。其中，具体U2与U1的允许误差可根据具体情况而设定。

若高压互锁信号接收端U2≈U1（R0/(R0+R1)），则判断出现高压互锁故障，且导致高压互锁故障的具体部件为与电阻R1并联的高压部件，即高压配电箱，该高压部件属于高压供电部件，此时断开开关k1，切断整车高压供电，整车下高压电。

若高压互锁信号接收端U2≈U1（R0/(R0+R2)），则判断出现高压互锁故障，且导致高压互锁故障的具体部件为与电阻R2并联的高压部件，即电机，该高压部件属于高压动力部件，此时断开开关k2，切断电机供电。

若高压互锁信号接收端U2≈U1（R0/(R0+R3)），则判断出现高压互锁故障，且导致高压互锁故障的具体部件为与电阻R3并联的高压部件，即空调PTC，此时断开开关k3，切断空调供电。

若高压互锁信号接收端U2≈U1（R0/(R0+R4)），则判断出现高压互锁故障，且导致高压互锁故障的具体部件为与电阻R4并联的高压部件，即车载充电器，此时断开开关k4，切断车载充电器供电。

若高压互锁信号接收端U2≈U1（R0/(R0+R1+R2)），则判断出现高压互锁故障，且导致高压互锁故障的具体部件为与电阻R1并联的高压部件以及与电阻R2并联的高压部件，此时断开开关k1以及开关k2。

同理，若高压互锁信号接收端U2≈U1（R0/(R0+R1+R3)），则断开开关k1以及开关k3；若高压互锁信号接收端U2≈U1（R0/(R0+R1+R4)），则断开开关k1以及开关k4；若高压互锁信号接收端U2≈U1（R0/(R0+R2+R3)），则断开开关k2以及开关k3；依次类推，根据U2的值，判断故障位置并切断故障源，在此不做赘述。

本实施例将整车高压部件分为4类，分别为只与高压充电过程有关的高压充电部件，如车载充电器；只与车辆行驶有关的高压动力部件，如电机及电机控制器；为整车提供高压电的高压供电部件，如动力电池包与高压配电箱；空调PTC等其他与车辆行驶、充电供电无关的其他高压部件。

可以理解的是，在具体实施过程中，不局限于4个高压部件，设串联入高压互锁回路的高压部件为i个，每个高压部件都有一个与之对应并联的电阻R_i。

若高压互锁信号接收端U2=U1-U1/R_i，则判断出现高压互锁故障，且导致高压互锁故障的具体部件为与R_i并联的高压部件i，根据该高压部件i的功能执行相应的控制策略：

A.高压部件i若属于高压供电部件，如高压配电箱，此时断开开关k1，切断整车高压供电，整车下高压电；

B.高压部件i若属于高压动力部件，如驱动电机，此时断开开关k2，切断高压动力供电，车辆无法行使，其他功能正常；

C.高压部件i若属于高压充电部件，如车载充电器，此时断开开关k4，车辆无法充电，其他功能正常；

D.高压部件i若属于其他高压部件，如空调PTC，此时断开开关k3，车辆空调无法运行，其他功能正常。

本实施例使得故障定位更加精准，对故障的处理也避免了现有的高压互锁检测系统对高压互锁异常后的不管是什么原因导致的高压互锁故障，都使整车下高压电，致使车辆在高速行驶时突然减速抛锚引发交通事故的缺陷；同时克服了现有系统对不同高压互锁故障执行了不同的控制策略，但是普遍采用多个高压互锁检测回路或者系统，结构复杂制造成本高，且因线束端口太多系统可靠性不佳的缺陷。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种电动汽车高压互锁系统，包括多个高压部件，每个高压部件均包括高压互锁检测端子，高压互锁检测端子内设短接线，其特征在于，所述高压部件包括用于高压供电的第一高压部件、高压动力的第二高压部件、与车辆行驶充电供电无关的第三高压部件以及高压充电的第四高压部件；所述第一高压部件、第二高压部件、第三高压部件、第四高压部件的高压互锁检测端子彼此串联成检测回路，回路的两端与BMS连接；每个高压互锁检测端子并联有分压值不同的分压单元；每类高压部件与电动汽车电源的回路中均串联有开关元件，所述开关元件与BMS连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车高压互锁系统，其特征在于，所述分压单元采用电阻。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车高压互锁系统，其特征在于，所述每个分压单元的电阻阻值不同。

4.根据权利要求3所述的电动汽车高压互锁系统，其特征在于，所述分压单元均采用一个电阻。

5.根据权利要求1或2所述的电动汽车高压互锁系统，其特征在于，所述开关元件采用继电器，继电器的常开开关与高压部件串联，继电器的线圈与BMS连接。

6.根据权利要求5所述的电动汽车高压互锁系统，其特征在于，所述第一高压部件包括动力电池包、高压配电箱；所述第二高压部件包括电机、电机控制器；所述第三高压部件包括空调PTC；所述第四高压部件包括车载充电器。