CN112644285A - 一种智轨高压供电控制***及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智轨高压供电控制***及其方法，该方法包括：S1，根据整车上电指令，闭合数个动力电池支路每一支路上并联的接触器；S2，当检测并定位到所述支路发生故障时，切断所述故障支路的接触器，并将故障信息以及所述接触器的状态发送给整车；S13，所述整车根据所述故障信息判定故障的性质，并做出供电调整及记录。本发明通过配置电池冗余切断方案，当检测到某一支路电池出现严重故障(断路故障、绝缘故障)时，将故障支路发送给整车，由此通过故障巡检确定故障支路后切断故障支路的接触器给整车供电。

Description

一种智轨高压供电控制***及其方法

技术领域

本发明涉及具备智能高压供电功能的新能源车辆用高压供电控制***及其方法，尤其是一种智轨高压供电控制***及其方法。

背景技术

随着对环境污染及能源危机的影响日益关注，新能源车辆的发展越来越受到重视，相较于传统车辆，新能源车辆高压供电***更为复杂，尤其对于智轨电车，因为动力电池分布较多，其供电电路及控制逻辑更为复杂。如图1所示，目前的智轨电车多由三节车厢组成，包括TP车、MC1车和MC2车，其中TP是拖车，MC是动车。每节车厢都分布了动力电池箱，为了保证智轨车辆高压供电的安全，每节车厢的动力电池都需保证安全和可靠，对整车动力电池供电进行集中管理和控制，这就需要从设计角度考虑供电的可靠性。

发明内容

应当理解，本公开以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本公开提供进一步的解释。

针对上述问题，本发明提供了一种一种智轨高压供电控制***及其方法，通过配置电池冗余切断方案，一旦电池管理***检测到某一支路电池出现严重故障(断路故障、绝缘故障)时，将故障支路发送给整车，由此通过故障巡检确定故障支路后切断故障支路的接触器给整车供电。

本发明公开了一种智轨高压供电控制方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，根据整车上电指令，闭合数个动力电池支路每一支路上并联的接触器；

S2，当检测并定位到所述支路发生故障时，切断所述故障支路的接触器，并将故障信息以及所述接触器的状态发送给整车；

S13，所述整车根据所述故障信息判定故障的性质，并做出供电调整及记录。

比较好的是，本发明进一步公开了一种智轨高压供电控制方法，其特征在于，所述步骤二中进一步包括：

判断每一电池支路上的接触器是否闭合，如果未闭合，表明所述电池支路中动力电池相关信息传输给不准确，不作支路闭合磁保持继电器动作，并将所述接触器闭合状态反馈给所述整车，并请求所述整车重新发送上电指令。

比较好的是，本发明进一步公开了一种智轨高压供电控制方法，其特征在于，所述步骤二中，

所述故障信息包括绝缘故障和电池***内部故障，所述电池***内部故障包括：电池单体压差过大，电池内部通讯故障，内部高压检测模块不准。

本发明还公开揭示了一种应用上述任一种方法构成的智轨高压供电控制***，其特征在于，所述供电控制***包括：

电池管理***和受电弓供电模块，所述电池管理***包括所述若干动力电池支路；

高压供电模块，包括若干接触器，并联在所述电池支路上；

整车控制器，向所述高压供电模块发送所述整车上电指令；

其中，所述整车控制器和所述电池管理***中任一控制所述每一支路上的所述接触器的状态，并在检测到故障时，发送给整车并却断故障支路。

比较好的是，本发明还进一步公开揭示了一种智轨高压供电控制***，其特征在于，所述***进一步包括：

高压供电箱，所述高压供电箱对所述高压供电模块提供列车负载供电模块进行开关控制。

比较好的是，本发明还进一步公开揭示了一种智轨高压供电控制***，其特征在于，所述***进一步包括：

所述接触器包括磁保持接触器。

比较好的是，本发明还进一步公开揭示了一种智轨高压供电控制***，其特征在于，所述***进一步包括：

电能计量模块，对所述受电弓供电模块在充电时的电能进行计量并发送给所述整车。

本发明通过配置电池冗余切断方案，当检测到某一支路电池出现严重故障(断路故障、绝缘故障)时，将故障支路发送给整车，由此通过故障巡检确定故障支路后切断故障支路的接触器给整车供电。

附图说明

现在将详细参考附图描述本公开的实施例。现在将详细参考本公开的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本公开中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本公开说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本公开。

下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本发明的详细描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

图1是现有智轨电车多由三节车厢组成的示意图；

图2是采用本发明的高压供电***的智轨电车编组组成的示意图；

图3给出了本发明的高压供电控制***的组成框图；

图4是基于图3给出了高压供电模块303线路组成的示意图；

图5是本发明的高压供电控制方法的流程图。

附图标记

301――电池管理***

3011――电池支路正

3012――电池支路负

302――受电弓供电模块

303――高压供电模块

3031――DCDC电源

3032――电能计量模块

304――整车控制器

305――高压供电箱

306――列车负载供电模块

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

请参见图2，所示为采用高压供电***的智轨电车编组。即在图1的基础上，按照一节车厢配备4箱电池组成一个电池支路，三节车厢一共由12箱电池以及受电弓供电方式给整车提供高压供电电源。

考虑到整车的电池分配，只需在TP车车厢配置1个高压供电控制***。

图3给出了本发明的高压供电控制***的组成框图。

根据该***框图，本发明的***包括数个电池支路组成电池管理***301(Battery Manage Unit，简称BMU)、受电弓供电模块302、高压供电模块303、整车控制器304、高压供电箱305和列车负载供电模块306。

其中电池管理***301和受电弓供电模块302为高压供电模块303提供外部供电，整车控制器304对高压供电模块303中每一支路上的磁保持继电器进行监督和控制，并联高压供电箱305对高压供电模块303提供列车负载供电模块306进行开关控制。

有关高压供电控制***的线路组成请进一步参考图4。

在图4中，该高压供电模块303由受电弓供电模块302予以对主电路进行充电，若干并联电池组(图示中电池支路正3011、电池支路负3012)组成电池管理***301，该***也对高压供电模块303供电。

本发明的高压供电模块303配置了电池冗余切断方案，即在每组并联电池组的正负端均设置并联接触器KL1～KL8，并联接触器采用磁保持接触器，在主触点闭合或者断开后，接触器KL1～KL8不需要再消耗电能；整车控制器304和电池管理***301均可控制磁保持继电器的状态；在电池管理***301检测到某一支路电池出现严重故障(断路故障、绝缘故障)时，将故障支路发送给整车，由电池管理***301通过故障巡检确定故障支路后切断故障支路的接触器给整车供电。

图4中还示意了该高压供电模块303通过受电弓供电模块302予以充电的主电路，以此保证整车动力电池电量充足，满足车辆正常行驶。在该高压供电模块303的主回路中装有电能计量模块3032，能够对受电弓供电模块302在充电时的电能进行计量并通过网络发送给整车，以保证在受电弓充电时安全可靠。

本发明的高压供电模块303自带绝缘检测，能在整车上低压、枪充和上高压状态对车辆高压配电主回路进行绝缘检测，绝缘检测结果通过CAN网络发送给电池管理***301，以便实时监测整车高压主回路绝缘状态，保证车辆安全行驶。

而且，本发明的高压供电控制***所有状态信息通过CAN网络进行发送接收，能接收整车的CAN指令完成对应接触器KL1～KL8的控制，并通过CAN通讯反馈相对应的状态，而且同时能对各接触器的故障状态进行检测。

图4中列车负载供电模块306分为两个部分负载供电，一部分是直接通过高压供电***内部给动力电池热管理***供电(主要是给动力电池在充放电以及高温、高寒加热降温功能)；一部分是通过并联高压开关箱供电，经稳压稳流滤波，给整车动力***及各个重要的高压***供电)。

图4中，还进一步示意了该***配置DCDC电源3031，可满足电池***低压供电需求：在进行枪充时通过地面充电桩的A+信号作为DCDC电源3031的唤醒，DCDC电源3031唤醒后解决储能***的低压供电；并且DCDC电源3031的储能***配电不允许串入整车。

***具备电池加热配电回路，满足电池加热配电需求；具备电池DCDC配电回路，满足电池DCDC配电需求，同时配置熔断保护；具备电池水冷配电回路，满足电池水冷***配电需求。

***具备三路整车供电接口，满足整车给高压供电控制***的供电需求，进行电源冗余。

图5给出了本发明的高压供电控制***的控制流程图，结合该图详细说明如下：

S1，***进行初始化；

S2，整车上电；

S3，整车控制器304发送整车上电指令给高压供电模块303；

S4，高压供电模块303判定是否接收到整车上电指令；

S5，如果接收到，转入步骤S5，表明接收到整车发送过来的上电指令正常，如果未接收到，进入步骤S6；

S6，高压供电控制***未接收到整车上电指令，表明整车发送过来的上电指令错误或指令不正常，此时高压供电模块303将不作任何继电器闭合动作，高压供电模块303进入继电器闭合待命状态，等待整车控制器304发送正常的上电指令后，高压供电模块303进行识别指令无误后，与约定协议中的上电指令正常，此时闭合电池管理***301上动力电池支路每一支路上的磁保持继电器KL1～KL8；

S7，判断每一支路上的磁保持继电器KL1～KL8是否闭合，如果未闭合，表明支路中动力电池相关信息传输给高压供电模块303不准确，高压供电模块303不作支路闭合磁保持继电器动作，此时高压供电模块303需要将所有磁保持继电器闭合状态反馈给整车，并请求整车重新发送上电指令，转入步骤S3，整车接收到高压供电模块303发送过来的请求上电指令，整车进行信息识别，重新发送上电指令，进入闭合磁保持继电器流程，；

S8，当步骤S7的判断结果为所有支路上的磁保持继电器KL1～KL8均闭合，则确认整车处于高压上电状态，具备列车负载供电需求，进入步骤S9；

S9，高压供电控制***305根据逻辑使能高压供电列车负载供电模块306；

S10，判断是否有电池故障发生，如果没有发生电池故障，则返回步骤S9，继续由高压控制箱305供电列车负载供电模块306；

S11，如果接收到电池故障发生，电池内部***先进行故障信息识别，同时识别后需要将故障支路信息通过内网发送给高压供电模块303，再由高压供电模块303进行检测定位到支路故障，经高压供电模块303检测定位后，将会切断故障支路磁保持继电器；

则高压供电模块303检测并定位支路故障，高压供电控制***需第一时间作出相应；

S12，在检测并定位后，高压供电控制***将会切断该支路磁保持继电器的工作，同时高压供电控制***会303将故障信息以及磁保持继电器状态发送给整车；

S13，高压供电模块303向整车控制器304发送磁保持继电器状态(发送的逻辑数据中包含闭合与断开的继电器状态)；

S14，整车控制器304根据故障定位信息判定故障的性质，并做出进一步的供电调整；

S15，同时整车控制器304还将故障情况予以记录，并回库检修。

本发明的***具备电箱的并联、电箱的冗余切断、受电弓充电配电、加热输出配电、DCDC高压配电、电池水冷高压配电、整车放电、电能计量、绝缘检测(HVB)、手动维修(MSD)等功能。还具备四组电池并联和三组放电电路，满足整车的电池组的并联与整车放电需求。***再配置DCDC，在整车不上电时，通过地面唤醒信号唤醒后可满足电池***自身的低压供电要求。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (7)

1.一种智轨高压供电控制方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，根据整车上电指令，闭合数个动力电池支路每一支路上并联的接触器；

S2，当检测并定位到所述支路发生故障时，切断所述故障支路的接触器，并将故障信息以及所述接触器的状态发送给整车；

S13，所述整车根据所述故障信息判定故障的性质，并做出供电调整及记录。

2.根据权利要求1所述的智轨高压供电控制方法，其特征在于，所述步骤二中进一步包括：

判断每一电池支路上的接触器是否闭合，如果未闭合，表明所述电池支路中动力电池相关信息传输给不准确，不作支路闭合磁保持继电器动作，并将所述接触器闭合状态反馈给所述整车，并请求所述整车重新发送上电指令。

3.根据权利要求1所述的智轨高压供电控制方法，其特征在于，所述步骤二中，

所述故障信息包括绝缘故障和电池***内部故障，所述电池***内部故障包括：电池单体压差过大，电池内部通讯故障，内部高压检测模块不准。

4.一种应用权利要求1至3中任一种方法构成的智轨高压供电控制***，其特征在于，所述供电控制***包括：

电池管理***和受电弓供电模块，所述电池管理***包括所述若干动力电池支路；

高压供电模块，包括若干接触器，并联在所述电池支路上；

整车控制器，向所述高压供电模块发送所述整车上电指令；

其中，所述整车控制器和所述电池管理***中任一控制所述每一支路上的所述接触器的状态，并在检测到故障时，发送给整车并却断故障支路。

5.根据权利要求4所述的智轨高压供电控制***，其特征在于，所述***进一步包括：

高压供电箱，所述高压供电箱对所述高压供电模块提供列车负载供电模块进行开关控制。

6.根据权利要求5所述的智轨高压供电控制***，其特征在于，所述***进一步包括：

所述接触器包括磁保持接触器。

7.根据权利要求6所述的智轨高压供电控制***，其特征在于，所述***进一步包括：

电能计量模块，对所述受电弓供电模块在充电时的电能进行计量并发送给所述整车。

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