CN104553810A - 用于车辆的电池安全装置及其故障的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于车辆的电池安全装置及其故障的检测方法。该电池安全装置安装于安装在车辆上的高压电池与电源线之间。装置包括串联连接至电池的正极端子的第一主继电器，以及串联连接至电池的负极端子的第二主继电器。电容器并联连接至第一主继电器并且连接至电池的正极端子。

Description

用于车辆的电池安全装置及其故障的检测方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的电池安全装置及其故障的检测方法，其中，该电池安全装置能够在主继电器通电时检测和诊断连接至电池端子的电池***主继电器（SRM）中的所有可能的故障。
背景技术
将发动机和电动机用作驱动动力源的环保型车辆包括用于驱动电动机的电池。使用主继电器的电池安全装置或电池***主继电器（SMR）安装于电池端子和电源线之间以安全地供应电池电力。
参照图2，根据现有技术的电池安全装置包括三个主继电器1、2和3以及一个电阻器4。第一主继电器1和第二主继电器2连接至电池5的正极端子并且第三主继电器3连接至电池5的负极端子。电阻器4串联连接至第一主继电器1，该第一主继电器1连接至电池5的正极端子。
当电池SMR通电时，即，将电池电力提供至电源线，随着第一继电器1至第三继电器3依次开启，如下表1所示，根据现有技术的电池安全装置通过初始步骤至第三步骤来检测故障，诸如主继电器的焊接故障和工作故障等。
【表1】
如表1所示，因为所有的主继电器在初始步骤中不工作，所以如果电源线的测量电压Vp大于‘0’并且小于电池电压Vbat，则检测到第一主继电器1和第三主继电器3焊接故障。当测量电压Vp等于电池电压Vbat，则检测到第一主继电器1至第三主继电器3焊接故障。
因为第三主继电器3在第一步骤中开启，如果电源线的测量电压Vp大于‘0’并且小于电池电压Vbat，那么检测到第一主继电器1焊接故障。当电源线的测量电压Vp等于电池电压Vbat时，检测到第二主继电器2焊接故障。
因为第一主继电器1在第二步骤中开启，如果电源线的测量电压Vp等于‘0’，则检测到第一主继电器1或第三主继电器3工作故障。当电源线的测量电压Vp等于电池电压Vbat时，检测到第二主继电器2焊接故障。
因为第二主继电器2在第三步骤中开启，如果电源线的测量电压Vp大于‘0’并且小于电池电压Vbat时，检测到第二主继电器2工作故障。
然而，根据现有技术的电池安全装置在电池SMR通电时不能独立检测第三主继电器3的焊接故障。此外，根据现有技术的电池安全装置不能独立检测第一主继电器1和第三主继电器3的工作故障。
发明内容
已经进行本发明，致力于解决与现有技术相关的上述问题。本发明提供一种用于车辆的电池安全装置及其故障的检测方法，该电池安全装置能够在电池***主继电器（SMR）通电时检测出连接至电池端子的电池SMR中的所有可能的故障。
根据本发明的示例性实施方式，用于车辆的电池安全装置安装于安装在车辆上的高压电池和电源线之间。电池安全装置包括：串联连接至电池的正极端子的第一主继电器，以及串联连接至电池的负极端子的第二主继电器。电容器并联连接至第一主继电器并且连接至电池的正极端子。
每个主继电器包括常开式继电器。
电源线包括正线和负线。正线通过第一主继电器和电容器连接至电池的正极端子，并且负线通过第二主继电器连接至电池的负极端子。
根据本发明的另一示例性实施方式，提供一种检测用于车辆的电池安全装置的故障的方法。电池安全装置安装于安装在车辆上的高压电池与电源线之间。电池安全装置包括串联连接至电池的正极端子的第一主继电器，串联连接至电池的负极端子的第二主继电器，并联连接至第一主继电器并且连接至电池的正极端子的电容器。方法包括：将电源线的测量电压（Vp）与电池电压（Vbat）进行比较，以及基于比较结果检测第一和第二主继电器是否损坏。当电池***主继电器（SMR）通电时，第一主继电器在第二继电器开启之后开启。
在第一和第二主继电器开启之前，当电源线的测量电压（Vp）大于‘0’并且小于电池电压（Vbat）时，检测到第二主继电器的焊接故障。
在第二主继电器开启并且第一主继电器关闭的状态中，当电源线的测量电压（Vp）等于‘0’时，检测到第二主继电器的工作故障。
在第二主继电器开启并且第一主继电器关闭的状态中，当电源线的测量电压（Vp）等于电池电压（Vbat）时，检测到第一主继电器的焊接故障。
在第一和第二主继电器开启的状态中，当电源线的测量电压（Vp）大于‘0’并且小于电池电压（Vbat）时，检测到第一主继电器的工作故障。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.当电池SMR通电时可检测和可诊断连接至电池端子的电池SMR中的所有可能的故障。
2.与现有技术相比，减少了所使用的主继电器的数量，从而简化的结构可以提高鲁棒性。
3.根据改进结构使故障检测过程最优化，所以与现有技术相比可以减少过程。
4.使用电容器而不是使用现有技术的电阻器，从而可以降低功耗。
附图说明
现在将参照附图中示出的本发明的多个示例性实施方式来详细描述本发明的以上和其他特征，在下文中，仅以图示的方式给出附图，并且因此本发明并不限于本公开的内容。
图1是示出根据本发明的实施方式的用于车辆的电池安全装置的电路图。
图2是示出根据现有技术的用于车辆的电池安全装置的电路图。
应当理解的是，附图不必按比例绘制，而是呈现说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍作简化的图示。本文所公开的、包括诸如特定的尺寸、方向、位置、以及形状的本发明的特定设计特征将由特定的期望应用和使用环境来部分确定。
在附图中，贯穿附图中的几幅图，参考标号指代本发明的相同或等同部分。
具体实施方式
在下文中，将描述本发明以使本领域的技术人员容易实施。
本发明提供一种用于车辆的电池安全装置及其故障的检测方法，该电池安全装置安装于安装在车辆上的高压电池和电源线之间以调节电池输出。因此，在通电状态中，可检测到连接至电池端子的主继电器的所有的故障。
如图1所示，根据本发明的电池安全装置包括：连接至车辆用的电池端子的两个主继电器11和12和一个电容器13。
第一主继电器11连接至电池10的正极端子，并且第二主继电器12串联连接至电池10的负极端子。并联连接至第一主继电器11的电容器13连接至电池10的正极端子。
正电源线14通过第一主继电器11和电容器13连接至电池10的正极端子。负电源线15通过第二主继电器12连接至电池10的负极端子。
第一主继电器11、第二主继电器12和电容器13的端子连接至向其提供电池10的电力的电源线14和电源线15。
常开式继电器可用作主继电器11和主继电器12。尽管常开式继电器保持在关闭状态，但当电池***主继电器（SMR）通电时常开式主继电器开启。
电池安全装置使用电容器13来降低电池10与电源线14和电源线15之间的电压差以便改进耐用性。因此，可以节省根据现有技术的电池安全装置的电阻器中消耗的部分电力（参见图2的参考标号‘4’）。正如本领域众所周知的，电容器在完全充满后为开路。因此，电池安全装置可以执行超过现有技术的电池安全装置（参见图2）功能的功能。
当电池电力供应至电源线14和电源线15时，这样使得当对主继电器11和主继电器12通电时，第一主继电器11和第二主继电器12顺序开启。因此，根据示例性实施方式的电池安全装置可以通过下表2中示出的初始步骤至第二步骤来检测主继电器的焊接故障和工作故障。
【表2】
条件 Vp=0 0<<Vp<Vbat Vp=Vbat
初始步骤 正常 SMR2焊接 SMR1&2焊接
第一步骤 SMR2不工作 正常 SMR1焊接
第二步骤 - SMR1不工作 正常
在初始步骤中，因为第一主继电器11和第二主继电器12关闭，所以电源线14和电源线15的测量电压Vp等于‘0’。由于当第二主继电器12中出现焊接故障时第二主继电器12开启，所以当在初始步骤中第二主继电器12中发生焊接故障时由电池电力对电容器13进行充电。因此，在初始步骤中，当第二主继电器12中发生焊接故障时，电源线14和电源线15的测量电压Vp大于‘0’并且小于电池电压Vbat。
当在第一主继电器11和第二主继电器12中发生焊接故障时，第一主继电器11和第二主继电器12均开启。因此，当在初始步骤中，第一主继电器11和第二主继电器12中发生焊接故障时，电源线14和电源线15的测量电压Vp的值等于电池电压Vbat的值。
当电源线14和电源线15的测量电压Vp大于‘0’并且小于电池电压Vbat时，检测到第二主继电器12的焊接故障。当电源线14和电源线15的测量电压Vp等于电池电压Vbat时，检测到第一主继电器11和第二主继电器12的焊接故障。
当电池安全装置过程从初始步骤至第一步骤时，由于电容器13的电压降，降低了电池10与电源线14和电源线15之间的电压差。此外，降低了当在第二步骤中第一主继电器开启时引起焊接故障的可能性。因为当主继电器通电时第二主继电器12首先开启，所以当在第一步骤中电源线14和电源线15的测量电压Vp大于‘0’并且小于电池电压Vbat时，电池SMR处于正常状态。
在第一步骤中，因为电池10的负极端子通过第二主继电器12与正电源线14短路，所以当电源线14和电源线15的测量电压Vp等于‘0’时，检测到第二主继电器12的工作故障。当测量电压Vp等于电池电压Vbat时，检测到第一主继电器11的焊接故障。
在第二步骤中，因为第一主继电器11在第二主继电器12开启之后开启，所以当电源线14和电源线15的测量电压Vp等于电池电压Vbat时，主继电器处于正常状态。在第二步骤中，当在第一主继电器11中发生工作故障时，电池10的正极端子通过电容器13与正电源线14短路。因此，如果电源线14和电源线15的测量电压Vp大于‘0’并且小于电池电压Vbat时，则检测到第一主继电器11的工作故障。
在电池安全装置被配置成以上的情况下，与现有技术的过程相比，减少了检测主继电器的故障的过程，并且当主继电器通电时可以完全检测出所有的故障。换言之，根据本发明的电池安全装置，在通电状态中，可以区分和检测出第一主继电器11和第二主继电器12的焊接和工作故障。即，可以分别检测到第一主继电器11和第二主继电器12的焊接和工作故障。
同时，参照下表3，将描述可以在主继电器断电时检测故障。
【表3】
条件 Vp=0 0<<Vp<Vbat Vp=Vbat
初始步骤 - - 正常
第一步骤 - 正常 SMR1焊接
第二步骤 正常 SMR2焊接 -
因为当主继电器通电时第一主继电器11和第二主继电器12在初始步骤中开启，所以电源线14和电源线15的测量电压Vp等于电池电压Vbat为正常。
在第一步骤中，因为当主继电器断电时第一主继电器11首先关闭，所以电源线14和电源线15的测量电压Vp大于‘0’并且小于电池电压Vbat为正常。因为第二主继电器12在第一步骤中仍然处于开启状态，所以当电源线14和电源线15的测量电压Vp等于电池电压Vbat时，检测到第一主继电器11的焊接故障。
在第二步骤中，因为第二主继电器12在第一主继电器11于第一步骤中关闭之后关闭，所以在正常状态中电源线14和电源线15的测量电压Vp必须等于‘0’。因为第一主继电器11和第二主继电器12在第二步骤中关闭，所以当电源线14和电源线15的测量电压Vp大于‘0’并且小于电池电压Vbat时，检测到第二主继电器12的焊接故障。
已参考本发明的示例性实施方式详细地描述了本发明。然而，本领域中的技术人员应当理解，在没有背离本发明的原理和精神、所附权利要求及其等同物中所限定的本发明的范围的情况下，可以对这些实施方式进行修改。

Claims (8)

1.一种用于车辆的电池安全装置，安装于安装在所述车辆上的高压电池与电源线之间，所述电池安全装置包括：
第一主继电器，串联连接至所述电池的正极端子；
第二主继电器，串联连接至所述电池的负极端子；以及
电容器，并联连接至所述第一主继电器并且连接至所述电池的所述正极端子。
2.根据权利要求1所述的电池安全装置，其中，每个主继电器包括常开式继电器。
3.根据权利要求1所述的电池安全装置，其中，所述电源线包括正线和负线，
所述正线通过所述第一主继电器和所述电容器连接至所述电池的所述正极端子，以及
所述负线通过所述第二主继电器连接至所述电池的所述负极端子。
4.一种检测用于车辆的电池安全装置的故障的方法，其中，所述电池安全装置安装于安装在所述车辆上的高压电池与电源线之间，并且所述电池安全装置包括：第一主继电器，串联连接至所述电池的正极端子；第二主继电器，串联连接至所述电池的负极端子；以及电容器，并联连接至所述第一主继电器并且连接至所述电池的所述正极端子，所述方法包括：
将所述电源线的测量电压（Vp）与电池电压（Vbat）进行比较；以及
基于比较结果检测所述第一主继电器和所述第二主继电器是否损坏，
其中，当电池***主继电器（SMR）通电时所述第一主继电器在所述第二主继电器开启之后开启。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述第一主继电器和所述第二主继电器开启之前，当所述电源线的所述测量电压（Vp）大于‘0’并且小于所述电池电压（Vbat）时，检测到所述第二主继电器的焊接故障。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述第二主继电器开启并且所述第一主继电器关闭的状态中，当所述电源线的所述测量电压（Vp）等于‘0’时，检测到所述第二主继电器的工作故障。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述第二主继电器开启并且所述第一主继电器关闭的状态中，当所述电源线的所述测量电压（Vp）等于所述电池电压（Vbat）时，检测到所述第一主继电器的焊接故障。
8.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述第一主继电器和所述第二主继电器开启的状态中，当所述电源线的所述测量电压（Vp）大于‘0’且小于所述电池电压（Vbat）时，检测到所述第一主继电器的工作故障。
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