CN107031410A - 一种电动汽车预充电电路及其故障诊断方法 - Google Patents

一种电动汽车预充电电路及其故障诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车预充电电路及其故障诊断方法，一种电动汽车预充电电路，包括电池组、正极继电器K1、预充继电器K2、负极继电器K3、预充电阻R、预充电容C，还包括第一电压检测电路和第二电压检测电路，所述的第一电压检测电路设置于电池组两端，所述第二电压检测电路一端连接电池组负极端，另一端与预充继电器K2连接。检测时电池管理***依据检测第一电压检测电路和第二电压检测电路检测的电压值进行计算，从而实现继电器实际状态的检测，以及高压回路出现故障的情况下能够及时报出故障，停止高压上电操作，保证电池***和车辆的安全。

Description

一种电动汽车预充电电路及其故障诊断方法
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，更具体地涉及一种电动汽车预充电电路及其故障诊断方法。
背景技术
电动汽车在启动的过程中，需要进行高压上电操作，完成高压继电器控制和预充电控制过程。目前高压继电器多采用无反馈触点的继电器，在高压上电过程中，电池管理***需要检测继电器的实际状态，判断可能存在的继电器故障，以安全的实现高压上电。因此，需要设计合理的高压上电电路及高压上电控制方法。而现有常见的电动汽车高压预充电回路拓扑简单，仅能实现高压预充电和下电控制，对于预充电回路出现故障、继电器出现故障的情况不能够全面的识别，在出现电动汽车上电故障时，无法快速排查故障原因，甚至还可能继续电动汽车的上电的过程，从而进一步导致电动汽车的故障扩大。
发明内容
针对现有方案的不足，本发明提供一种电动汽车预充电电路及其故障诊断方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种电动汽车预充电电路，包括电池组、正极继电器K1、预充继电器K2、负极继电器K3、预充电阻R、预充电容C，所述正极继电器K1和负极继电器K3的一端分别连接电池组的正极端和负极端，所述正极继电器K1和负极继电器K3的另一端连接负载两端，所述预充电容并联于负载两端，所述的预充电阻R和预充继电器K2组成串联支路，所述的串联支路设置于正极继电器K1两端，所述的预充电阻R连接于电池组的正极端；还包括第一电压检测电路和第二电压检测电路，所述的第一电压检测电路设置于电池组两端，所述第二电压检测电路一端连接电池组负极端，另一端与预充继电器K2连接。
进一步的，还包括单向导电元件，所述的单向导电元件设置在预充继电器K2与预充电阻R之间以及设置在第二电压检测电路与预充继电器K2之间。
进一步的，所述的单向导电元件包括第一单向导电元件D1、第二单向导电元件D2、第三单向导电元件D3，第一单向导电元件D1设置在预充继电器K2、预充电阻R之间，所述第一单向导电元件D1的阳极连接预充电阻，所述第一单向导电元件D1的阴极连接预充继电器K2；设置在第二电压检测电路与预充继电器K2两端连接的支路之间的第二单向导电元件D2和第三单向导电元件D3，所述的第二单向导电元件D2正极连接第一单向导电元件D1的阴极，所述的第二单向导电元件D2负极连接第二电压检测电路；所述的第三单向导电元件D3正极连接预充继电器K2和预充电容C的连接点，所述的第三单向导电元件D3负极连接第二电压检测电路。
进一步的，所述的单向导电元件为二极管。
进一步的，所述的第一单向导电元件D1的二极管数量为一个，所述第二单向导电元件D2的二极管数量为三个，所述第三单向导电元件D3的二极管数量为两个。
基于上述预充电电路的一种电动汽车预充电电路故障诊断方法，包括以下步骤：
1）电池管理***低压上电后，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出V1、V2电压值，若V2测得的电压值为0，则判断并上报预充电阻R损坏故障，并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Va的值，则判断并上报正极继电器K1粘连故障，并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Vb的值，则判断并上报预充继电器K2粘连故障，并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Vc的值，则判断预充回路正常，进入步骤2）；
2）闭合预充继电器K2，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出V1、V2电压值，若V2测得的电压值为V1减去Vc的值，则判断并上报预充继电器K2失效故障，断开预充继电器K2并停止上电过程；若V2测得的电压值按预充曲线上升，则判断并上报负极继电器K3粘连故障，断开预充继电器K2并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Vb的值，则判断预充继电器K2正常闭合并断开预充继电器K2，进入步骤3）；
3）闭合负极继电器K3，再闭合预充继电器K2，进行预充电过程，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出V1、V2电压值，若V2测得的电压值稳定在V1减去Vb的值，则判断并上报负极继电器K3失效故障，断开负极继电器K3、预充继电器K2并停止上电过程；若V2测得的电压值按预充曲线上升，正常进行预充电过程，则判断负极继电器K3正常闭合，进入步骤4）；
4）预充电压达到目标值后，闭合正极继电器K1，延时时间T断开预充继电器K2，若V2测得的电压值小于V1减去Va的值，且V2电压值呈下降趋势，则判断并上报正极继电器K1失效故障，断开负极继电器K3、预充继电器K2、正极继电器K1并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Va的值，则判断正极继电器K1闭合成功，高压上电完成，车辆可正常使用。
Va、Vb、Vc分别为根据预充电电路的单向导电元件设置的第一设定值、第二设定值、第三设定值。
进一步的，所述第一设定值Va的值为1~1.4伏特；所述第二设定值Vb的值为1.5~2伏特；所述第三设定值Vc的值为2.1~2.8伏特。
进一步的，所述的延时时间T为40至60毫秒。
进一步的，所述第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出V1、V2电压值的采集误差为±0.1伏特。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本电动汽车预充电电路及其故障诊断方法，能够正常进行高压上电操作，实现继电器实际状态的检测；（2）在高压回路上电过程中，当电池出现故障时能够及时报出故障，停止高压上电操作，保证电池***和车辆的安全。
附图说明
图1为本发明所述的一种电动汽车预充电电路结构示意图。
图2为本发明所述的一种电动汽车预充电电路故障诊断方法流程图。
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，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
如图1所述，一种电动汽车预充电电路，包括电池组、正极继电器K1、预充继电器K2、负极继电器K3、预充电阻R、预充电容C，所述正极继电器K1和负极继电器K3的一端分别连接电池组的正极端和负极端，所述正极继电器K1和负极继电器K3的另一端连接负载两端，所述预充电容并联于负载两端，所述的预充电阻R和预充继电器K2组成串联支路，所述的串联支路设置于正极继电器K1两端，所述的预充电阻R连接于电池组的正极端；还包括第一电压检测电路和第二电压检测电路，所述的第一电压检测电路设置于电池组两端，所述第二电压检测电路一端连接电池组负极端，另一端与预充继电器K2连接。本电动汽车预充电电路能正常的进行高压上下电操作，并且还设置第一电压检测电路和第二电压检测电路，为预充电路继电器实际状态的检测提供有效的电压数据。
在本实施例中，所述预充电路还包括单向导电元件，所述的单向导电元件设置在预充继电器K2与预充电阻R之间以及设置在第二电压检测电路与预充继电器K2之间。
所述的单向导电元件包括第一单向导电元件D1、第二单向导电元件D2、第三单向导电元件D3，第一单向导电元件D1设置在预充继电器K2、预充电阻R之间，所述第一单向导电元件D1的阳极连接预充电阻，所述第一单向导电元件D1的阴极连接预充继电器K2；设置在第二电压检测电路与预充继电器K2两端连接的支路之间的第二单向导电元件D2和第三单向导电元件D3，所述的第二单向导电元件D2正极连接第一单向导电元件D1的阴极，所述的第二单向导电元件D2负极连接第二电压检测电路；所述的第三单向导电元件D3正极连接预充继电器K2和预充电容C的连接点，所述的第三单向导电元件D3负极连接第二电压检测电路。
在本实施例中，所述的单向导电元件为二极管。
所述的第一单向导电元件D1的二极管数量为一个，所述第二单向导电元件D2的二极管数量为三个，所述第三单向导电元件D3的二极管数量为两个。
对于本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，如：采用不同类型的二级管，都应该属于本发明的保护范围。
如图2所述本发明的预充电电路故障诊断方法，包括以下步骤：
1）电池管理***低压上电后，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出V1、V2电压值，若V2测得的电压值为0，则判断并上报预充电阻R损坏故障，并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Va的值，则判断并上报正极继电器K1粘连故障，并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Vb的值，则判断并上报预充继电器K2粘连故障，并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Vc的值，则判断预充回路正常，进入步骤2），否则判断并上报预充电回路故障，停止上电过程；
2）闭合预充继电器K2，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出V1、V2电压值，若V2测得的电压值为V1减去Vc的值，则判断并上报预充继电器K2失效故障，断开预充继电器K2并停止上电过程；若V2测得的电压值按预充曲线上升，则判断并上报负极继电器K3粘连故障，断开预充继电器K2并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Vb的值，则判断预充继电器K2闭合正常，并断开预充继电器K2，进入步骤3），否则判断预充继电器K2故障，断开预充电继电器K2并停止上电；
3）闭合负极继电器K3，再闭合预充继电器K2，进行预充电过程，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出V1、V2电压值，若V2测得的电压值稳定在V1减去Vb的值，则判断并上报负极继电器K3失效故障，断开负极继电器K3、预充继电器K2并停止上电过程；若V2测得的电压值按预充曲线上升，正常进行预充电过程，则判断负极继电器K3正常闭合，进入步骤4），否则判断并上报负极继电器K3故障，并停止上电过程；
4）预充电压达到目标值后，闭合正极继电器K1，延时时间T断开预充继电器K2，若V2测得的电压值小于V1减去Va的值，且V2电压值呈下降趋势，则判断并上报正极继电器K1失效故障，断开负极继电器K3、预充继电器K2、正极继电器K1并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Va的值，则判断正极继电器K1闭合成功，高压上电完成，车辆可正常使用，否则判断并上报正极继电器（K1）故障，并停止上电过程。
其中，Va、Vb、Vc分别为根据预充电电路的单向导电元件设置的第一设定值、第二设定值、第三设定值。
上面数据中V1、V2都不是常量，具体数据是根据电池类型和客户需求等实际情况而定，所述第一设定值Va的值为1~1.4伏特；所述第二设定值Vb的值为1.5~2伏特；所述第三设定值Vc的值为2.1~2.8伏特。
本实施例中所述的延时时间T为40至60毫秒。
本实施例中所述第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出V1、V2电压值的采集误差为±0.1伏特。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车预充电电路，包括电池组、正极继电器（K1）、预充继电器（K2）、负极继电器（K3）、预充电阻（R）、预充电容（C），所述正极继电器（K1）和负极继电器（K3）的一端分别连接电池组的正极端和负极端，所述正极继电器（K1）和负极继电器（K3）的另一端连接负载两端，所述预充电容并联于负载两端，其特征在于，所述的预充电阻（R）和预充继电器（K2）组成串联支路，所述的串联支路设置于正极继电器（K1）两端，所述的预充电阻（R）连接于电池组的正极端；还包括第一电压检测电路和第二电压检测电路，所述的第一电压检测电路设置于电池组两端，所述第二电压检测电路一端连接电池组负极端，另一端与预充继电器（K2）连接。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车预充电电路，其特征在于，还包括单向导电元件，所述的单向导电元件设置在预充继电器（K2）与预充电阻（R）之间以及设置在第二电压检测电路与预充继电器（K2）之间。
3.如权利要求2所述的一种电动汽车预充电电路，其特征在于，所述的单向导电元件包括第一单向导电元件（D1）、第二单向导电元件（D2）、第三单向导电元件（D3），第一单向导电元件（D1）设置在预充继电器（K2）、预充电阻（R）之间，所述第一单向导电元件（D1）的阳极连接预充电阻，所述第一单向导电元件（D1）的阴极连接预充继电器（K2）；设置在第二电压检测电路与预充继电器（K2）两端连接的支路之间的第二单向导电元件（D2）和第三单向导电元件（D3），所述的第二单向导电元件（D2）正极连接第一单向导电元件（D1）的阴极，所述的第二单向导电元件（D2）负极连接第二电压检测电路；所述的第三单向导电元件（D3）正极连接预充继电器（K2）和预充电容（C）的连接点，所述的第三单向导电元件（D3）负极连接第二电压检测电路。
4.如权利要求3所述的一种电动汽车预充电电路，其特征在于，所述的单向导电元件为二极管。
5.如权利要求4所述的一种电动汽车预充电电路，其特征在于，所述的第一单向导电元件（D1）的二极管数量为一个，所述第二单向导电元件（D2）的二极管数量为三个，所述第三单向导电元件（D3）的二极管数量为两个。
6.基于权利要求1～5预充电电路的一种电动汽车预充电电路故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）电池管理***低压上电后，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出V1、V2电压值，若V2测得的电压值为0，则判断并上报预充电阻（R）损坏故障，并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Va的值，则判断并上报正极继电器（K1）粘连故障，并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Vb的值，则判断并上报预充继电器（K2）粘连故障，并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Vc的值，则判断预充回路正常，进入步骤2）；
2）闭合预充继电器（K2），通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出V1、V2电压值，若V2测得的电压值为V1减去Vc的值，则判断并上报预充继电器（K2）失效故障，断开预充继电器（K2）并停止上电过程；若V2测得的电压值按预充曲线上升，则判断并上报负极继电器（K3）粘连故障，断开预充继电器（K2）并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Vb的值，则判断预充继电器（K2）正常闭合并断开预充继电器（K2），进入步骤3）；
3）闭合负极继电器（K3），再闭合预充继电器（K2），进行预充电过程，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出V1、V2电压值，若V2测得的电压值稳定在V1减去Vb的值，则判断并上报负极继电器（K3）失效故障，断开负极继电器（K3）、预充继电器（K2）并停止上电过程；若V2测得的电压值按预充曲线上升，正常进行预充电过程，则判断负极继电器（K3）正常闭合，进入步骤4）；
4）预充电压达到目标值后，闭合正极继电器（K1），延时时间T断开预充继电器（K2），若V2测得的电压值小于V1减去Va的值，且V2电压值呈下降趋势，则判断并上报正极继电器（K1）失效故障，断开负极继电器（K3）、预充继电器（K2）、正极继电器（K1）并停止上电过程；若V2测得的电压值为V1减去Va的值，则判断正极继电器（K1）闭合成功，高压上电完成，车辆可正常使用。
7.Va、Vb、Vc分别为根据预充电电路的单向导电元件设置的第一设定值、第二设定值、第三设定值。
8.如权利要求6所述的一种电动汽车预充电电路故障诊断方法，其特征在于，所述第一设定值Va的值为1~1.4伏特；所述第二设定值Vb的值为1.5~2伏特；所述第三设定值Vc的值为2.1~2.8伏特。
9.如权利要求6所述的一种电动汽车预充电电路故障诊断方法，其特征在于，所述的延时时间T为40至60毫秒。
10.如权利要求6所述的一种电动汽车预充电电路故障诊断方法，其特征在于，所述第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出V1、V2电压值的采集误差为±0.1伏特。
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