CN111267752A - 控制电气***的方法和*** - Google Patents

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Abstract

用于车辆的电气***的重新激活的方法，该车辆包括以第一电压操作的第一电气***和以第二电压操作的第二电气***，第二电压高于第一电压，该方法包括：检测(100)第二电气***中的故障或崩溃情形；断开(102)第二电气***的电源；确定(104)第二电气***的故障不再存在或崩溃情形被解决；将电源重新连接(106)到第二电气***并将第二电气***的电压从零增加到低于第二电压的中间电压；并且如果(108)第二电气***中检测到的电流高于电流阈值；或者如果(110)第一电气***的检测到的电压高于电压阈值；将第二电气***的电压降低(112)到零。

Description

控制电气***的方法和***
技术领域
本发明涉及一种用于车辆中的电气***的重新激活的方法和***。具体地，本发明涉及一种包括第一和第二电气***的车辆中的方法和***。
背景技术
在现代车辆中，降低来自内燃机的排放以符合环境法规越来越重要。由于降低的燃料消耗直接导致降低的排放，因此期望的是为了进一步降低车辆的燃料消耗找到先前未探索的路径。
降低燃料消耗的一种方式是将车辆的先前已由内燃机供能的功能转换成代替为电动的，即从机械领域迁移到电气领域的功能。
此外，存在车辆的越来越多数量的要求电力的功能，对电力供应***提出了更高的需求。许多车辆可能例如作为混合动力车辆操作，在混合动力车辆中用于推进的动力部分地由车辆电池以及电机提供。还存在越来越多数量的需求可靠的电力供应的关键安全***和/或驾驶员辅助***。
为了解决以上问题，已经在车辆中引入了所谓的“轻度混合动力”电气***，其典型地以48V操作而不是常用的12V***或与常用的12V***相组合。
然而，利用以比现有***较高电压操作的电气***伴随较高的安全性和可靠性要求。因此，存在对于轻度混合动力车辆的改进的电力供应***的需要。
发明内容
鉴于现有技术的上述和其它缺点，本发明的一个目的是提供一种用于处理车辆的电气***中的电气故障的改进的方法和***。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于车辆的电气***的重新激活的方法，该车辆包括以第一电压操作的第一电气***和以第二电压操作的第二电气***，其中第二电压高于第一电压。该方法包括：检测第二电气***中的故障或检测崩溃情形；断开第二电气***的电源；确定第二电气***的故障不再存在或检测崩溃情形被解决；将电源重新连接到第二电气***并将第二电气***的电压从零增加到低于第二电压的中间电压；并且如果第二电气***中检测到的电流高于电流阈值；或者如果第一电气***的检测到的电压高于电压阈值；将第二电气***的电压降低到零。
在本上下文中，第一和第二电气***由它们相应的操作电压限定。然而，第一和第二电气***仍然可以以各种方式互连和集成。
本发明基于这样的认识：有可能从第二电气***中检测到的故障或崩溃情形中恢复而不必完全关停车辆并且不必去车间分析和维修车辆。根据所要求保护的方法，在已解决检测到的故障或崩溃之后，通过将电压从零增加到直至操作电压来完成电源的重新连接。原因是即使已经确定第二电气***的故障不再存在，也可能存在未被检测到的另外的故障和/或作为第一故障的后果已出现的故障。
在电压的增加期间，***被专门监控以确定***电流或***电压中任一个是否超过设定的阈值。阈值被有利地设定使得当重新连接电源时如果仍然存在故障则防止对第一电气***的任何损坏。此外，由于第二电气***的电压增加到低于第二操作电压的中间电压，所以进一步降低了损坏电气***的风险。
借助于所描述的方法，提高了电气***的健壮性，因为有可能在驾驶期间重新连接电气***，这可以降低或消除用户影响。
根据本发明的一个实施例，电压阈值可以与第一电压相同。由此，如果第一电气***的电压超过预定操作电压，则电源的电压降低到零并且重新连接被停止。由于第二电气***的操作电压高于第一电气***的操作电压，因此如果第一电气***的电压超过标称操作电压，则可以确定仍然存在故障。例如，如果在第一和第二电气***之间已经形成不受控制的或意外的电气连接，则可能发生这种情况。
根据本发明的一个实施例，电压阈值可以等于第一电气***的电压安全极限。电气***典型地被设计成能够至少在有限的时间段内承受高于操作电压的电压。从而，电压阈值可以被设定为高于第一操作电压但第一电气***不受损坏的预定电压。这样的安全极限可以例如是第一电气***的操作电压的两倍。
根据本发明的一个实施例，将电压增加到中间电压可以有利地包括使电压斜坡变化。由此，不会突然施加电压，并且可以在电气***中的任何部件受到损坏之前及时检测到故障。可以基于电气***的特性来控制斜坡的特定特性。
根据本发明的一个实施例，电压斜坡可以是固定斜坡，意味着电压以恒定的速率从零增加并且直到中间电压。如果电压以离散的步骤增加并且两个电气***之间存在电气短路，则存在部件损坏的潜在性。这可以通过使用有限的斜坡以及通过使用所描述的设定为不损坏电气部件的电压和电流阈值来缓解。
根据本发明的一个实施例，中间电压可以对应于第二电气***的安全电压水平。由此，由电源提供给第二电气***的电压不会超过第一电气***的安全电压，意味着即使第一和第二电气***之间存在短路，第一电气***也不会损坏。
根据本发明的一个实施例，该方法可以进一步包括在检测第二电气***中的故障的步骤之后，将电气负载从第二电气***断开。如果可以确定故障是由***的负载造成的，则可以断开故障负载以使***的其余负载操作。
根据本发明的一个实施例，该方法可以进一步包括：如果检测到故障，则将负载从第二电气***断开，并且其中重新连接的步骤包括重新连接电源，并且如果在增加第二电气***的电压之后没有检测到故障，则将电气负载连接到第二电气***。由此，可以在没有连接的负载的情况下验证电气***的完整性以确定故障是否在于电气***本身中或是在于所连接的负载之一中。此外，如果存在多个待连接的负载，则可以将它们一个接一个地连接以便确定故障是否与负载中的一个有关。该方法可以包括断开第二电气***的所有负载。然而，断开负载使得第二电气***的电压降低到零可能是足够的，意味着能够存储或提供功率的负载被断开，而纯电阻性负载可以保持被连接。
根据本发明的一个实施例，可以有利地将电流阈值设定为高于由重新连接电源而得到的预期瞬变电流。当电源被连接到第二电气***时，预期第一电气***中也有小的电流涌入。从而，优选地将电流阈值设定为不被预期的电流瞬变超过。
根据本发明的一个实施例，可以将电流阈值设定为低于由重新连接电源所得到的预期瞬变电流，并且其中该方法包括对电流瞬变进行过滤。过滤可以例如被执行为时间过滤，其中在瞬变发生的短的初始时间段期间电流不被测量或不被考虑。
根据本发明的一个实施例，检测第二电气***中的故障包括：检测第一电气***与第二电气***之间的短路，检测第一或第二电气***的故障部件并将故障部件从第一或第二电气***断开，和/或检测第二电气***的软件错误。由此，可以检测到一系列不同的故障，既包括硬件相关的故障又包括软件相关的故障。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于车辆的控制***，该车辆包括以第一电压操作的第一电气***和以第二电压操作的第二电气***，第二电压高于第一电压。该控制***包括：配置成检测第二电气***中的故障或检测崩溃情形的故障检测单元，以及电气***控制单元。电气***控制单元被配置成：断开第二电气***的电源；确定第二电气***的故障不再存在或崩溃情形被解决；将电源重新连接到第二电气***并将第二电气***的电压从零增加到低于第二电压的中间电压；以及如果第二电气***中检测到的电流高于电流阈值；或者如果第一电气***的检测到的电压高于电压阈值；将第二电气***的电压降低到零。
还提供了一种车辆，其包括根据本发明的第二方面的控制***。
本发明的第二方面的附加效果和特征在很大程度上类似于以上结合本发明的第一方面所描述的那些。
当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见。技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征以创建除了以下描述的那些实施例之外的实施例。
附图说明
现在将参考示出本发明的示例实施例的附图来更详细地描述本发明的这些和其它方面，在附图中：
图1是概括根据本发明的一个实施例的方法的总体步骤的流程图；
图2示意性地示出根据本发明的一个实施例的***；以及
图3包括示意性地示出根据本发明的实施例的方法和***的特征的曲线图。
具体实施方式
在本具体实施方式中，主要参考包括常规的12V电气***并且还包括48V电气***的车辆(也称为轻度混合动力车辆)描述根据本发明的***和方法的各种实施例。然而，所描述的方法和***还可以可适用于包括带有两个不同电压的***的其它类型的电气***。
图1是概括根据本发明的一个实施例的方法的总体步骤的流程图，并且该方法将进一步参考图2被描述，图2示意性地示出根据本发明的一个实施例的控制***200。
图2示出用于车辆的控制***200，该车辆包括以第一电压操作的第一电气***202以及以第二电压操作的第二电气***204。在本说明书中，第一电压为12V并且第二电压为48V，并且从而第二电压高于第一电压。控制***200包括：配置成检测第二电气***204中的故障的故障检测单元206以及电气***控制单元208。电气***控制单元208被配置成执行根据本发明的一个实施例的方法的步骤。
所描述的控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程装置。控制单元还可以或者替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑装置或数字信号处理器。在控制单元包括诸如以上提到的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器的可编程装置的情况下，处理器可以进一步包括控制可编程装置的操作的计算机可执行代码。
将参考第二电气***204中检测到的故障来描述该控制方法。然而，如果作为检测到的崩溃情形的结果第二电气***已被断开，则该方法也以相同的方式操作。崩溃情形可以是检测到的崩溃事件，或者其可以是预期导致崩溃的情形，在这种情形下，有利的是作为预防措施关闭第二电气***204以避免第二电气***的较高电压损坏车辆的部件。
在第一步中，检测100第二电气***204中的故障，接着断开102第二电气***204的电源210。第二电气***的电源210可以例如是48V电池210。在所描述的示例中，第一电气***202包括12V电池211。
在下一步中，确定104第二电气***204的故障不再存在。这可以例如通过运行电气***的诊断测试或通过断开已知为造成所检测到的问题的原因的部件来确定。
一旦确定至少以可能程度的把握确定104第二电气***204的故障不再存在，则电源210重新连接106第二电气***204并且施加到第二电气***204的电压从零增加到低于第二电压的中间电压。
有利地使用电压斜坡增加电压，并且在电压斜坡期间，监控第二电气***204中的电流和第一电气***202的电压。
因此，如果108第二电气***204中的检测到的电流高于电流阈值或者如果110第一电气***的检测到的电压高于电压阈值，则第二电气***204的电压在112降低到零。如果第二电气***204的负载被断开或去激活，则第二电气***中的电流可以例如被预期为零，意味着电流阈值被设定为零。然而，只要电流不超过设定的安全极限，则允许电流流动也可以是可能的，意味着电流阈值被设定为有限值。
此外，第一电气***202中高于预期操作电压的电压指示第一和第二电气***202、204之间的短路。
图2进一步示出分别连接到第一和第二电气***202、204的负载212、214。所示出的***200进一步包括布置在第一和第二电气***202、204之间的DC/DC转换器216，以及布置成当要求时向电气***202、204提供动力以及为电池210充电的内燃机218。
潜在的故障例如包括作为崩溃冲击的结果导致的从48V+导线到12V+的短路或者需要断开以确保安全的软件故障。在软件故障的情况下，所描述的重新连接方法学可以在这种情况下允许非中断的驾驶。
图3示意性地示出对于所描述的方法和***的示例实施例随着时间而变化的第一和第二电气***202、204的电压以及第二电气***204中的电流。
在第一时间段300中，第一电气***202中的电压为12V并且第二电气***204中的电压为48V。在第二时间段302中，检测到第二电气***204的故障并且第二电气***202的电压降低到零，因此电流也降低到零。对于第一***，即12V***，可以假定即使检测到第二电气***中的故障，电压也维持在恒定水平。
在第三时间段304中，电源被重新连接或激活，并且电压使用固定电压斜坡从零增加并且直到中间电压。直到中间电压的示例斜坡时间可以为500ms，意味着电压斜坡速率为48V/s。在此，中间电压被定义为操作电压的一半，即24V。在示出电流的曲线图中，可以看出，当重新连接电源时，发生了短暂的电流瞬变。从而，可以将电流阈值(x(A))设定为高于电流瞬变以避免将初始电流识别为***中的故障。与直到中间电压的斜坡时间相比，电流瞬变的持续时间可忽略。
如果第二电气***的电流没有超过电流阈值并且如果第一电气***的电压没有超过电压阈值(y(V))，则假定两个电气***按预期操作，并且如第四时间段306中示出的电压斜坡上升至48V的操作电压。
一旦达到第二电气***204的操作电压并且未检测到错误，则负载可以被重新连接并且电气***可以根据正常程序操作，如第五时间段308中示出的。
即使已经参考本发明的特定示例性实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言，许多不同的改变、修改及类似物将变得显而易见。而且，应当注意，该方法和***的部分可以以各种方式被省略、互换或布置，该方法和***仍然能够执行本发明的功能。
另外，对所公开的实施例的变型可以由技术人员从对附图、公开内容和所附权利要求的研究在实践所要求保护的发明中理解并实现。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的仅有事实并不表明这些措施的组合不能用于获利。

Claims (15)

1.用于车辆的电气***的重新激活的方法，所述车辆包括以第一电压操作的第一电气***和以第二电压操作的第二电气***，所述第二电压高于所述第一电压，所述方法包括：
检测(100)所述第二电气***中的故障或检测崩溃情形；
断开(102)所述第二电气***的电源；
确定(104)所述第二电气***的故障不再存在或所述崩溃情形被解决；
将所述电源重新连接(106)到所述第二电气***并将所述第二电气***的电压从零增加到低于所述第二电压的中间电压；以及
如果(108)所述第二电气***中检测到的电流高于电流阈值；或者
如果(110)所述第一电气***的检测到的电压高于电压阈值；
将所述第二电气***的电压降低(112)到零。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电压阈值与所述第一电压相同。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电压阈值等于所述第一电气***的电压安全极限。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述电压增加到中间电压包括使所述电压斜坡变化。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述斜坡是固定斜坡。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述中间电压对应于所述第一电气***的安全电压水平。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：在检测所述第二电气***中的故障的步骤之后，将电气负载从所述第二电气***断开。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：如果检测到故障，则将负载从所述第二电气***断开，并且其中重新连接的步骤包括重新连接所述电源，并且如果在增加所述第二电气***的电压之后没有检测到故障，则将电气负载连接到所述第二电气***。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电流阈值被设定为高于由重新连接所述电源得到的预期瞬变电流。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述电流阈值被设定为低于由重新连接所述电源得到的预期瞬变电流，并且其中所述方法包括对所述电流瞬变进行过滤。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中检测所述第二电气***中的故障包括检测所述第一电气***与所述第二电气***之间的短路。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中检测所述第二电气***中的故障包括检测所述第一电气***或第二电气***的故障部件并将所述故障部件从所述第一电气***或第二电气***断开。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中检测所述第二电气***中的故障包括检测所述第二电气***的软件错误。
14.用于车辆的控制***(200)，所述车辆包括以第一电压操作的第一电气***(202)和以第二电压操作的第二电气***(204)，所述第二电压高于所述第一电压，所述控制***包括：
配置成检测所述第二电气***中的故障或检测崩溃情形的故障检测单元(206)；以及
电气***控制单元(208)，其被配置成：
断开所述第二电气***的电源(210)；
确定所述第二电气***的故障不再存在或所述崩溃情形被解决；
将所述电源重新连接到所述第二电气***并将所述第二电气***的电压从零增加到低于所述第二电压的中间电压；以及
如果所述第二电气***中检测到的电流高于电流阈值；或者
如果所述第一电气***的检测到的电压高于电压阈值；
将所述第二电气***的电压降低到零。
15.根据权利要求14所述的控制***，其中所述电气***控制单元被进一步配置成重新连接，包括重新连接所述电源，并且如果在增加所述第二电气***的电压之后没有检测到故障，则将电气负载连接到所述第二电气***。
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