本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車電氣安全技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種電動(dòng)汽車高壓預(yù)充電與主接觸器錯(cuò)接保護(hù)裝置和方法。

背景技術(shù)：

電動(dòng)汽車電氣系統(tǒng)采用動(dòng)力電池或者超級電容作為主要電儲(chǔ)能能源，動(dòng)力電池或者超級電容通常由若干單體模塊串聯(lián)組成；牽引電機(jī)控制器和電動(dòng)轉(zhuǎn)向等其它裝置作為直流負(fù)載。通常采用先閉合預(yù)充電接觸器并檢測預(yù)充電接觸器兩端電壓壓差的方式，若電壓差值在較小范圍則閉合主接觸器，以減少主接觸器閉合時(shí)出現(xiàn)火花拉弧并減少其壽命。

如申請?zhí)朇N201510671358.1和CN201010158868.6的中國專利所述。實(shí)際生產(chǎn)或制造過程若因線束制作原因?qū)е聦㈩A(yù)充電和主接觸器線束錯(cuò)接，或者整車控制器軟件配置輸出管腳錯(cuò)誤導(dǎo)致錯(cuò)誤輸出(例如整車控制器接插件第21腳為預(yù)充電輸出，第22腳為主接觸器輸出，軟件配置時(shí)卻錯(cuò)將第21和22誤配)，兩種情況均為錯(cuò)接，都會(huì)導(dǎo)致控制預(yù)充電的控制信號錯(cuò)接為控制主接觸器閉合，此時(shí)主接觸器在未經(jīng)過預(yù)充電的情況下兩端壓差極大。典型試驗(yàn)測試表明在錯(cuò)接情況下接通接觸器400us后主接觸器出現(xiàn)峰值電流，約為額定電流3.2倍，1ms后電流降低到額定值10％，此時(shí)直流保險(xiǎn)(典型的如武漢標(biāo)迪電子科技公司JDA05-200A直流保險(xiǎn)，額定電流是200A,可耐受額定電流200A的5倍40ms，并且電流小于1000A耐受時(shí)間進(jìn)一步增加)并未立即熔斷，通常無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)該故障，主接觸器并不會(huì)立即損壞但可能粘死。此時(shí)若根據(jù)電機(jī)控制器直流側(cè)電容電壓和電儲(chǔ)能單元直流側(cè)電壓差值判斷兩端壓差已經(jīng)很小，則進(jìn)入下一步閉合主接觸器階段，但是因?yàn)榫€束錯(cuò)接，實(shí)際閉合預(yù)充電接觸器，此時(shí)電機(jī)控制器直流側(cè)電壓和電儲(chǔ)能單元直流側(cè)電壓仍小于設(shè)定值。若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)將導(dǎo)致下次上電時(shí)再次發(fā)生錯(cuò)誤并導(dǎo)致主接觸器再次拉弧，粘死，給電容負(fù)載端造成大電壓沖擊并給電氣安全帶來隱患，多次出現(xiàn)必將導(dǎo)致主接觸器損害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要提供一種電動(dòng)汽車高壓預(yù)充電與主接觸器錯(cuò)接保護(hù)裝置和方法，該裝置及方法通過檢測直流負(fù)載端在初始上電期間電壓上升率判斷是否存在預(yù)充電和主接觸器控制信號線束錯(cuò)接或者軟件通道錯(cuò)誤配置情況(統(tǒng)稱為錯(cuò)接)并及時(shí)報(bào)出，防止未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)接導(dǎo)致反復(fù)發(fā)生主接觸器粘死。

為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車高壓預(yù)充電與主接觸器錯(cuò)接保護(hù)裝置，其特征在于：它包括車輛直流電儲(chǔ)能單元、電儲(chǔ)能控制單元、直流保險(xiǎn)、車輛直流負(fù)載、整車控制器、預(yù)充電接觸器、預(yù)充電電阻、主接觸器和車輛鑰匙模塊，其中，車輛直流電儲(chǔ)能單元的一端連接車輛直流負(fù)載的第一電源接口，車輛直流電儲(chǔ)能單元的另一端連接直流保險(xiǎn)的一端，直流保險(xiǎn)的另一端連接主接觸器的第一開關(guān)接線端，主接觸器的第二開關(guān)接線端連接車輛直流負(fù)載的第二電源接口，預(yù)充電接觸器的第一開關(guān)接線端連接直流保險(xiǎn)的另一端，預(yù)充電接觸器的第二開關(guān)接線端連接預(yù)充電電阻的一端，預(yù)充電電阻的另一端連接車輛直流負(fù)載的第二電源接口，電儲(chǔ)能控制單元電儲(chǔ)能控制信號通信端連接整車控制器的第一CAN通信接口，車輛鑰匙模塊的車輛鑰匙狀態(tài)信號通信端連接整車控制器的車輛鑰匙狀態(tài)數(shù)字量采集端，整車控制器的第二CAN通信接口連接車輛直流負(fù)載的CAN通訊端，所述整車控制器的主接觸器控制信號輸出連接主接觸器的控制端，整車控制器的預(yù)充電接觸器控制信號輸出連接預(yù)充電接觸器的控制端。

所述整車控制器的第一CAN通信接口還與車輛儀表模塊的CAN通訊端連接。

所述電儲(chǔ)能控制單元用于測量車輛直流電儲(chǔ)能單元的電壓、電流、單體儲(chǔ)能模組電壓和單體儲(chǔ)能模組溫度。

一種利用上述裝置的電動(dòng)汽車高壓預(yù)充電與主接觸器錯(cuò)接保護(hù)方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：駕駛員操作車輛鑰匙模塊由OFF擋狀態(tài)進(jìn)入ACC擋狀態(tài)，激活車輛儀表模塊和整車控制器，電儲(chǔ)能控制單元工作，整車控制器檢測整車控制器與電儲(chǔ)能控制單元之間的CAN通訊是否正常。若正常，則整車控制器通過CAN報(bào)文獲取電儲(chǔ)能控制單元的直流電壓V1，若通訊不正常則報(bào)第一通訊故障；根據(jù)CAN報(bào)文獲取的電池或超級電容最高單體電壓和最低單體電壓及串聯(lián)單元數(shù)目進(jìn)行直流電壓V1的異常性判斷，如果直流電壓V1無異常，則判斷V1有效；如果直流電壓V1為異常值，則后續(xù)步驟3不進(jìn)入預(yù)充電閉合動(dòng)作，報(bào)告直流電壓V1異常故障。

步驟2：駕駛員操作車輛鑰匙模塊由ACC擋狀態(tài)進(jìn)入ON擋狀態(tài)，整車控制器控制接通車輛直流負(fù)載的控制電源(整車控制器301控制24V繼電器通斷實(shí)現(xiàn)對車輛直流負(fù)載控制電源開通或關(guān)閉)，整車控制器檢測整車控制器與車輛直流負(fù)載之間CAN通訊是否正常，若通訊不正常則報(bào)第二通訊故障，不執(zhí)行步驟3中的預(yù)充電接觸器閉合動(dòng)作，若通信正常還需進(jìn)行以下車輛直流負(fù)載201的直流工作電壓V2有效性判斷，若直流工作電壓V2在0～36V之間，則步驟3中司機(jī)擰下鑰匙到START擋后執(zhí)行預(yù)充電接觸器閉合動(dòng)作；如果直流工作電壓V2在36～V1±10V之間，則步驟3中司機(jī)擰下鑰匙到START后執(zhí)行預(yù)充電接觸器閉合動(dòng)作并報(bào)告直流放電不徹底故障；若直流工作電壓V2大于直流工作電壓V1超過10V，則報(bào)告直流工作電壓V2異常，步驟3司機(jī)擰下鑰匙到START擋后不執(zhí)行預(yù)充電接觸器閉合動(dòng)作；

步驟3：駕駛員操作車輛鑰匙模塊由ON擋狀態(tài)進(jìn)入START擋狀態(tài)，若步驟1和步驟2中直流電壓V1和直流負(fù)載電壓V2均為正常有效電壓，且整車控制器讀取存儲(chǔ)在自身E²ROM中上次下電前記錄的錯(cuò)接故障標(biāo)識為0，則整車控制器發(fā)出預(yù)充電指令，延時(shí)15ms后整車控制器軟件計(jì)數(shù)器counter1開始計(jì)時(shí)(周期1ms)，同時(shí)檢測有效直流負(fù)載電壓V2變化；若|V1-V2|<15V且計(jì)數(shù)器count1的計(jì)數(shù)<20，則說明車輛直流負(fù)載在整車控制器發(fā)出預(yù)充電指令后不到20ms時(shí)間內(nèi)電壓即與車輛直流電儲(chǔ)能單元電壓壓差小于15V，此時(shí)，判斷為預(yù)充電接觸器和主接觸器線束錯(cuò)接或者整車控制器輸出管腳軟件配置錯(cuò)誤，整車控制器向車輛儀表模塊報(bào)告預(yù)充電接觸器和主接觸器錯(cuò)接故障并將錯(cuò)接故障標(biāo)識由0置1；

若|V1-V2|<15V且200<計(jì)數(shù)器count1的計(jì)數(shù)<500，則說明預(yù)充電時(shí)間在200～500ms內(nèi)完成，根據(jù)預(yù)充電電阻和直流負(fù)載電容值物理關(guān)系計(jì)算，該值在正常范圍內(nèi)。

本發(fā)明通過檢測直流負(fù)載端在初始上電期間電壓上升率判斷是否存在預(yù)充電和主接觸器控制線束錯(cuò)接并及時(shí)報(bào)出，防止未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)接導(dǎo)致反復(fù)發(fā)生主接觸器粘死，拉弧，對直流負(fù)載電容大電流沖擊等危害電氣安全事故。本發(fā)明采用上述策略實(shí)現(xiàn)，在原有器件基礎(chǔ)上不增加任何額外成本，軟件執(zhí)行在鑰匙進(jìn)入START狀態(tài)上高壓期間，不增加預(yù)充電時(shí)間及司機(jī)等待時(shí)間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明控制流程圖。

其中，101—車輛直流電儲(chǔ)能單元、102—電儲(chǔ)能控制單元、103—直流保險(xiǎn)、201—車輛直流負(fù)載、301—整車控制器、401—預(yù)充電接觸器、402—預(yù)充電電阻、501—主接觸器、601—車輛鑰匙模塊、701—車輛儀表模塊。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1和2所示的電動(dòng)汽車高壓預(yù)充電與主接觸器錯(cuò)接保護(hù)裝置，它包括車輛直流電儲(chǔ)能單元101(動(dòng)力電池或者超級電容等，通常由若干單體模組串聯(lián)組成)、電儲(chǔ)能控制單元102、直流保險(xiǎn)103、車輛直流負(fù)載201(牽引電機(jī)控制器、電機(jī)控制器等)、整車控制器301、預(yù)充電接觸器401、預(yù)充電電阻402、主接觸器501和車輛鑰匙模塊601，其中，車輛直流電儲(chǔ)能單元101的一端連接車輛直流負(fù)載201的第一電源接口，車輛直流電儲(chǔ)能單元101的另一端連接直流保險(xiǎn)103的一端，直流保險(xiǎn)103的另一端連接主接觸器501的第一開關(guān)接線端，主接觸器501的第二開關(guān)接線端連接車輛直流負(fù)載201的第二電源接口，預(yù)充電接觸器401的第一開關(guān)接線端連接直流保險(xiǎn)103的另一端，預(yù)充電接觸器401的第二開關(guān)接線端連接預(yù)充電電阻402的一端，預(yù)充電電阻402的另一端連接車輛直流負(fù)載201的第二電源接口，電儲(chǔ)能控制單元102電儲(chǔ)能控制信號通信端連接整車控制器301的第一CAN通信接口(實(shí)現(xiàn)信息交互)，車輛鑰匙模塊601的車輛鑰匙狀態(tài)信號通信端連接整車控制器301的車輛鑰匙狀態(tài)數(shù)字量采集端，整車控制器301的第二CAN通信接口連接車輛直流負(fù)載201的CAN通訊端(實(shí)現(xiàn)信息交互)，所述整車控制器301的主接觸器控制信號輸出連接主接觸器501的控制端，整車控制器301的預(yù)充電接觸器控制信號輸出連接預(yù)充電接觸器401的控制端。

上述技術(shù)方案中，電儲(chǔ)能控制單元102發(fā)送的直流電壓V1所在報(bào)文和整車控制器301之間的CAN通訊周期為10ms。直流負(fù)載201發(fā)送的直流電壓V2所在報(bào)文與整車控制器301之間的CAN通訊周期是10ms。

上述技術(shù)方案中，所述整車控制器301的第一CAN通信接口還與車輛儀表模塊701的CAN通訊端連接。所述電儲(chǔ)能控制單元102用于測量車輛直流電儲(chǔ)能單元101的電壓、電流、單體儲(chǔ)能模組電壓和單體儲(chǔ)能模組溫度。

本裝置工作時(shí)，整車控制器采集車輛鑰匙信號(OFF,ACC,ON,START狀態(tài))并控制預(yù)充電接觸器和主接觸器閉合與斷開，若出現(xiàn)預(yù)充電和主接觸器錯(cuò)接，及時(shí)向儀表告知故障代碼提示駕駛員，并將故障記錄在整車控制器內(nèi)部故障存儲(chǔ)區(qū)，再次上電時(shí)檢測該故障標(biāo)識若有效則不執(zhí)行閉合主接觸器指令，不允許走車。

一種上述裝置的電動(dòng)汽車高壓預(yù)充電與主接觸器錯(cuò)接保護(hù)方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：駕駛員操作車輛鑰匙模塊601由OFF擋狀態(tài)進(jìn)入ACC擋狀態(tài)，激活車輛儀表模塊701和整車控制器301，電儲(chǔ)能控制單元102工作，整車控制器301檢測整車控制器301與電儲(chǔ)能控制單元102之間的CAN通訊是否正常。若正常，則整車控制器301通過CAN報(bào)文獲取電儲(chǔ)能控制單元102的直流電壓V1，若通訊不正常則報(bào)第一通訊故障；根據(jù)CAN報(bào)文獲取的電池或超級電容最高單體電壓和最低單體電壓及串聯(lián)單元數(shù)目進(jìn)行直流電壓V1的異常性判斷，如果直流電壓V1無異常，則判斷V1有效；如果直流電壓V1為異常值，則后續(xù)步驟3不進(jìn)入預(yù)充電閉合動(dòng)作，報(bào)告直流電壓V1異常故障。

步驟2：駕駛員操作車輛鑰匙模塊601由ACC擋狀態(tài)進(jìn)入ON擋狀態(tài)，整車控制器301控制接通車輛直流負(fù)載201的控制電源，整車控制器301控制24V繼電器通斷實(shí)現(xiàn)對車輛直流負(fù)載201控制電源開通或關(guān)閉，整車控制器301檢測整車控制器301與車輛直流負(fù)載201之間CAN通訊是否正常，若通訊不正常則報(bào)第二通訊故障，不執(zhí)行步驟3中的預(yù)充電接觸器閉合動(dòng)作，若通信正常還需進(jìn)行以下車輛直流負(fù)載201的直流工作電壓V2(典型值為0～30v)有效性判斷，若直流工作電壓V2在0～36V之間，則步驟3中司機(jī)擰下鑰匙到START擋后執(zhí)行預(yù)充電接觸器401閉合動(dòng)作；如果直流工作電壓V2在36～V1±10V之間，則步驟3中司機(jī)擰下鑰匙到START后執(zhí)行預(yù)充電接觸器401閉合動(dòng)作并報(bào)告直流放電不徹底故障；若直流工作電壓V2大于直流工作電壓V1超過10V，則報(bào)告直流工作電壓V2異常，步驟3司機(jī)擰下鑰匙到START擋后不執(zhí)行預(yù)充電接觸器401閉合動(dòng)作；

步驟3：駕駛員操作車輛鑰匙模塊601由ON擋狀態(tài)進(jìn)入START擋狀態(tài)，若步驟1和步驟2中直流電壓V1和直流負(fù)載電壓V2均為正常有效電壓，且整車控制器301讀取存儲(chǔ)在自身E²ROM中上次下電前記錄的錯(cuò)接故障標(biāo)識為0，則整車控制器301發(fā)出預(yù)充電指令，延時(shí)15ms后整車控制器軟件計(jì)數(shù)器counter1開始計(jì)時(shí)(延時(shí)為了考慮接觸器動(dòng)作時(shí)間)，同時(shí)檢測有效直流負(fù)載電壓V2變化(有效直流負(fù)載電壓V2會(huì)隨著預(yù)充電開始后電壓上升，先上升快，后上升慢)；若|V1-V2|<15V且計(jì)數(shù)器count1的計(jì)數(shù)<20，則說明車輛直流負(fù)載201在整車控制器301發(fā)出預(yù)充電指令后不到20ms時(shí)間內(nèi)電壓即與車輛直流電儲(chǔ)能單元101電壓壓差小于15V，此時(shí)，判斷為預(yù)充電接觸器401和主接觸器501線束錯(cuò)接(線束制作過程誤將原本接在預(yù)充電接觸器401預(yù)充電信號的線束接在了主接觸器501上，錯(cuò)誤標(biāo)識flag_pre-main＝1)或者整車控制器輸出管腳軟件配置錯(cuò)誤(例如線束本身沒有錯(cuò)誤，整車控制器軟件配置輸出端口第21腳為預(yù)充電控制信號，22腳為主接觸器控制信號，但是由于軟件設(shè)置時(shí)將第21腳配置為主接觸器信號，22腳為預(yù)充電控制信號，屬軟件設(shè)置錯(cuò)誤，和外部線束錯(cuò)接結(jié)果相同，錯(cuò)誤標(biāo)識flag_pre-main＝1)，整車控制器301向車輛儀表模塊701報(bào)告預(yù)充電接觸器401和主接觸器501錯(cuò)接故障并將錯(cuò)接故障標(biāo)識由0置1；

若|V1-V2|<15V且200<計(jì)數(shù)器count1的計(jì)數(shù)<500，則說明預(yù)充電時(shí)間在200～500ms內(nèi)完成，根據(jù)預(yù)充電電阻和直流負(fù)載電容值物理關(guān)系計(jì)算，該值在正常范圍內(nèi)。

上述技術(shù)方案的步驟2中，如果V2-V1＞10V，則不閉合預(yù)充電接觸器401，判斷為有效直流負(fù)載電壓V2測量故障；

如果V2在36V～V1±10V之間說明直流負(fù)載在上次關(guān)鑰匙后直流放電不充分，未低于人體安全電壓，仍然閉合預(yù)充電接觸器401，但是提示放電不充分。

上述技術(shù)方案的步驟3中，當(dāng)整車控制器301向車輛儀表模塊701報(bào)告預(yù)充電接觸器401和主接觸器501錯(cuò)接故障時(shí)，錯(cuò)接故障標(biāo)識由0變?yōu)?，整車控制器301將錯(cuò)接故障標(biāo)識寫入整車控制器故障存儲(chǔ)區(qū)?？蛇x的，該故障存儲(chǔ)在整車控制器內(nèi)部E²ROM。

上述技術(shù)方案的如果步驟3中的預(yù)充電接觸器401和主接觸器501錯(cuò)接故障未得到更正，即再次上電整車控制器301首先讀取整車控制器故障存儲(chǔ)區(qū)中錯(cuò)接故障標(biāo)識若仍是1，則整車控制器301向車輛儀表模塊701繼續(xù)報(bào)告預(yù)充電接觸器401和主接觸器501錯(cuò)接故障提醒司機(jī)，并不再執(zhí)行預(yù)充電動(dòng)作，防止主接觸器501受到二次沖擊；

若預(yù)充電接觸器401和主接觸器501線束錯(cuò)接故障已經(jīng)更正，采用維修診斷儀或診斷軟件將該故障清除后方可進(jìn)行正常預(yù)充電動(dòng)作。

上述技術(shù)方案的所述步驟1中整車控制器301與電儲(chǔ)能控制單元102之間的CAN通訊是否正常的判斷方法為：整車控制器301通過檢測與電儲(chǔ)能控制單元102的CAN通訊計(jì)數(shù)器(俗稱life值)是否更新變化來確認(rèn)整車控制器301與電儲(chǔ)能控制單元102之間CAN通訊是否正常，此處CAN通訊協(xié)議規(guī)定每發(fā)送一幀報(bào)文，相關(guān)計(jì)數(shù)器會(huì)增加一次，若整車控制器301發(fā)現(xiàn)這個(gè)計(jì)數(shù)器前后兩次不變化則認(rèn)為通訊異常；

整車控制器301與車輛直流負(fù)載201之間CAN通訊是否正常的判斷方法為：整車控制器301通過檢測與車輛直流負(fù)載201的CAN通訊計(jì)數(shù)器是否更新變化來確認(rèn)整車控制器301與車輛直流負(fù)載201之間CAN通訊是否正常，此處CAN通訊協(xié)議規(guī)定每發(fā)送一幀報(bào)文，相關(guān)計(jì)數(shù)器會(huì)增加一次，若整車控制器301發(fā)現(xiàn)這個(gè)計(jì)數(shù)器前后兩次不變化則認(rèn)為通訊異常。

上述技術(shù)方案的步驟1中，直流電壓V1有效性校驗(yàn)需結(jié)合報(bào)文獲取的直流電儲(chǔ)能單元單體最高單體電壓和最低單體電壓及串聯(lián)單元數(shù)目綜合判斷，CAN協(xié)議規(guī)定整車控制器301在獲取電儲(chǔ)能控制單元102的直流電壓同時(shí)還獲取電儲(chǔ)能控制單元102的單體最高電壓，最低電壓和串聯(lián)數(shù)目，根據(jù)單體最高電壓，最低電壓和串聯(lián)數(shù)目得到直流電壓標(biāo)準(zhǔn)值范圍，若直流電壓V1不在直流電壓標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)則直流電壓V1無效。例如某直流電儲(chǔ)能單元102是由120節(jié)電池串聯(lián)起來的，電池最高電壓3.31V，最低電壓3.27V，則直流電壓大致在(3.27*119+3.31)～(3.31*119+3.27)之間，若V1不在此范圍則V1無效。

上述技術(shù)方案的步驟2中，直流工作電壓V2在上次下電時(shí)會(huì)經(jīng)過主動(dòng)放電低于36V人體安全電壓。

本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。