CN104228588A - 纯电动汽车高压回路诊断电路 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种纯电动汽车高压回路诊断电路设计，其通过在纯电动汽车高压回路上不同检测点设计高压电压检测电路及匹配辅助检测电阻，通过在高压回路上设计了三路的电压检测电路，并设计了预充电电阻断路检测电路，实现对高压正极继电器断路及粘连、高压负极继电器断路及粘连、预充电电阻断路、预充电继电器断路与粘连故障的独立诊断。本发明结构简单实用，可以准确判断纯电动汽车的高压回路的故障所在，减少了检修时间和检修人员的劳动强度，节约了维修成本，有效地保障车辆部件和车内人员的安全。

Description

纯电动汽车高压回路诊断电路

技术领域

本发明属于在纯电动汽车中采用的设备，具体属于一种纯电动汽车中对汽车的高压回路进行检测诊断的电路。

背景技术

纯电动汽车的动力由高压直流电源唯一提供。整车控制***通过控制高压继电器的线圈端电压，实现纯电动汽车高压直流负载高压电的接通与断开。继电器是否发生故障、能否正确响应整车的指令，对于纯电动汽车功能至关重要。由于纯电动汽车的高压用电负载功率较大，如驱动电机控制器为几十千瓦、空调压缩机控制器几个千瓦。这些控制器的直流输入端往往匹配较大电容，导致在直流电接通的瞬间，高压回路上会产生很大的电流脉冲。为避免由于电容充电产生瞬间电流冲击，纯电动汽车的高压回路上一般配备限流装置辅助完成纯电动汽车高压上电过程。因此，纯电动汽车的高压回路设计通常包含高压正极继电器、高压负极继电器、预充电电阻及预充电继电器。

纯电动汽车的高压回路上的高压正极继电器、高压负极继电器、预充电电阻、预充电继电器无法直接反馈自身的吸合或断开的状态，也无法对自身发生断路故障或粘连故障进行诊断，导致高压回路上电过程中发现的继电器断路或粘连故障，整车控制***无法得知，既无法采取相应措施保证车辆部件和车内人员的安全，亦无法确定故障点位置，导致维修时间和维修成本增加。

通常情况下，纯电动汽车上通过高压用电负载是否得电来间接判断高压回路是否导通，或通过继电器线圈控制端的信号来间接判断继电器的接通与断开状态。但其无法实现对高压正极继电器、高压负极继电器、预充电电阻、预充电继电器独立诊断，不能定位故障点准确位置。目前还没有一种成熟的对其进行检测诊断的设施。

发明内容

本发明旨在针对纯电动汽车高压回路及上电过程需求，提供了一种实现高压回路上继电器断路与粘连故障、预充电电阻断路故障诊断的电路设计。

本发明的技术方案如下：

一种纯电动汽车高压回路诊断电路，在纯电动汽车高压回路上设计了三路的电压检测电路，并设计了预充电电阻断路检测电路。

高压预充电电阻R1靠近高压电源正极输出端连接，高压预充电继电器K2靠近直流负载端连接。

R1为预充电电阻，其阻值设为30-200欧姆。

所述的三路的电压检测电路为：

(1)高压电压检测电路V1，其位于高压电源正极输出端和负极输出端之间，直接检测高压电源总电压；

(2)高压电压检测电路V2，其一个检测点位于高压预充电电阻R1和高压预充电继电器K2之间，另一个检测点位于高压负极继电器K1的输出端；

(3)高压电压检测电路V3，位于高压直流负载正负极之间，检测高压直流负载端电压。

在高压电压检测电路V2中，为实现V2检测电压值为高压回路电压值，需匹配V2电压检测回路串联电阻总阻值大于等于R1的100倍。

所述的预充电电阻断路检测电路为：

(1)在高压预充电电阻R1两端并联高压预充电辅助检测电阻R0；R0阻值与V2电压检测支路串联电阻总阻值相等；

(2)在高压预充电电阻R1和高压预充电继电器K2中间串联单向电流保护二极管D1，其可有效保证流经预充电回路的电流方向为由高压电源流向直流负载。

本发明结构简单实用，可以准确判断纯电动汽车的高压回路的故障所在，减少了检修时间和检修人员的劳动强度，节约了维修成本，有效地保障车辆部件和车内人员的安全。

附图说明

图1是本发明高压回路诊断电路原理图，

图2是高压回路上电过程原理图。

本发明旨在提供一种纯电动汽车高压回路诊断电路设计，其通过在纯电动汽车高压回路上不同检测点设计高压电压检测电路及匹配辅助检测电阻，通过最少数量的电压检测回路，匹配检测算法，实现对高压正极继电器断路及粘连、高压负极继电器断路及粘连、预充电电阻断路、预充电继电器断路与粘连故障的独立诊断。

高压回路诊断电路原理见图1。

基本的纯电动汽车高压回路电路，包括：高压电源、高压负极继电器K1、高压正极继电器K3、高压预充电继电器K2、高压预充电电阻R1和高压回路的直流负载。其中预充电电阻R1和高压预充电继电器K2串联构成预充电电路，与高压正极继电器K3并联连接。

高压回路的预充电电路设计是，高压预充电电阻R1和高压预充电继电器K2的布置需严格遵循图1所示连接方式，高压预充电电阻R1靠近高压电源正极输出端连接，高压预充电继电器K2靠近直流负载端连接。其中，R1阻值设为30-200欧姆。

本发明是在纯电动汽车高压回路上设计了三路的电压检测电路，并设计了预充电电阻断路检测电路。

本发明所提出高压回路诊断电路中所述的三路的电压检测电路为：

1高压电压检测电路V1，其位于高压电源正极输出端和负极输出端之间，直接检测高压电源总电压。

2高压电压检测电路V2，其一个检测点位于高压预充电电阻R1和高压预充电继电器K2之间，另一个检测点位于高压负极继电器K1的输出端。为实现V2检测电压值为高压回路电压值，需匹配V2电压检测回路串联电阻总阻值大于等于R1的100倍，最高不超过5万倍(即10M欧姆)。典型V2电压检测回路串联电阻总阻值为2M欧姆。

3高压电压检测电路V3，位于高压直流负载正负极之间，检测高压直流负载端电压。

所述的预充电电阻断路检测电路为：

1在高压预充电电阻R1两端并联高压预充电辅助检测电阻R0。在设计时，由于R1为预充电电阻，R0电阻值选取需等于V2电压检测回路串联电阻总阻值。这种设计可保证在R1正常的情况下，R0对高压回路预充电的基本不产生任何影响。本设计中，R0阻值与V2电压检测支路串联电阻总阻值相等，因此一旦发生R1断路故障，则V2检测点电压值为V2电压检测电路串联总电阻分压值，即为V1电压值的50％。

2在高压预充电电阻R1和高压预充电继电器K2中间串联单向电流保护二极管D1，其可有效保证流经预充电回路的电流方向为由高压电源流向直流负载，即使发生预充电继电器粘连，也不会由直流负载端产生反向电流，可有效避免流经R1过大导致R1损坏，并避免对V2电压检测产生影响。

本发明为一种纯电动汽车高压回路诊断的电路设计，其预保护点有：

1 V2电压检测电路检测点设置及对高压回路预充电支路中R1和K2的连接顺序设计；

2高压回路预充电电路中R1与R0电阻并联电路设计；

3预充电支路中D1部分的电路设计。

本发明所提出高压回路诊断电路诊断机制如下：

在K1、R1、K2、K3功能均正常情况下，高压回路上电过程如图2所示，T0时刻，高压回路上电前，K1、K2、K3均处于断开状态；T1时刻，K1处于吸合状态，K2、K3处于断开状态；T2时刻，K1、K2均处于吸合状态，K3处于断开状态，完成高压预充电；T3时刻，K1、K2、K3均处于吸合状态；T4时刻，K1、K3保持闭合状态，K2处于断开状态，高压回路上电完成。

通过图1所示硬件电路设计，可通过分别采集在T0至T4过程中V1、V2、V3电压，将V1、V2、V3电压变化波形与正常高压上电过程的V1、V2、V3电压变化波形进行比对，即可清晰诊断出K1断路与粘连故障、K2断路与粘连故障、K3断路与粘连故障以及R1断路故障。

应用本发明后，纯电动汽车高压上电前即可进行K1、K2、K3继电器粘连检测，一旦发现故障，即可立即终止高压上电操作。在高压上电的过程中，同样可以独立对K1、K2、K3的断路及粘连、R1的断路故障进行诊断，检测到故障后，整车控制***可以立即采取故障处理措施，对高压回路上的用电负载进行控制。此设计一方面可有效保证纯电动汽车的高压用电安全，另一方面，可以清晰定位故障点，为***维修提供方便。

Claims (7)

1.一种纯电动汽车高压回路诊断电路，其基本的高压回路电路包括：高压电源、高压负极继电器K1、高压正极继电器K3、高压预充电继电器K2、高压预充电电阻R1和高压回路的直流负载；其中预充电电阻R1和高压预充电继电器K2串联构成预充电电路，与高压正极继电器K3并联连接；其特征在于： 

在纯电动汽车高压回路上设计了三路的电压检测电路，并设计了预充电电阻断路检测电路。 

2.根据权利要求1所述的高压回路诊断电路，其特征在于：高压预充电电阻R1靠近高压电源正极输出端连接，高压预充电继电器K2靠近直流负载端连接。 

3.根据权利要求1或2所述的高压回路诊断电路，其特征在于：R1为预充电电阻，其阻值设为30-200欧姆。 

4.根据权利要求1、2或3所述的高压回路诊断电路，其特征在于，所述的三路的电压检测电路为： 

(1)高压电压检测电路V1，其位于高压电源正极输出端和负极输出端之间，直接检测高压电源总电压； 

(2)高压电压检测电路V2，其一个检测点位于高压预充电电阻R1和高压预充电继电器K2之间，另一个检测点位于高压负极继电器K1的输出端； 

(3)高压电压检测电路V3，位于高压直流负载正负极之间，检测高压直流负载端电压。 

5.根据权利要求4所述的高压回路诊断电路，其特征在于：在高压电压检测电路V2中，为实现V2检测电压值为高压回路电压值，需匹配V2电压检测回路串联电阻总阻值大于等于R1的100倍，最高5万倍。 

6.根据权利要求4或5所述的高压回路诊断电路，其特征在于：典型V2电压检测回路串联电阻总阻值为2M欧姆。 

7.根据权利要求1-6任一项所述的高压回路诊断电路，其特征在于，所述的预充电电阻断路检测电路为： 

(1)在高压预充电电阻R1两端并联高压预充电辅助检测电阻R0；R0阻值与V2电压检测回路串联电阻总阻值相等； 

(2)在高压预充电电阻R1和高压预充电继电器K2中间串联单向电流保护二极管D1，其可有效保证流经预充电回路的电流方向为由高压电源流向直流负载。