CN113721126A - 分布式驱动的高压互锁方法及其电路 - Google Patents

分布式驱动的高压互锁方法及其电路 Download PDF

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陈珍颖
杨阳
陈汉涛
叶昭芳
何捷
谢烨俊
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Abstract

本发明公开了一种分布式驱动的高压互锁方法及其电路，通过设置两个PDU分别为车辆前方的两台轮毂电机的MCU以及车辆后方的两台轮毂电机提供独立的供电线路；在整车启动时，BMS利用传感器获取PDU中低压信号，用于检测PDU中高压接口是否处于物理接通状态，若有部分未能接通则启动失败并发出告警。本发明可以对高压回路中的故障点进行精确定位，缩短排查时间，进一步提升高压运行的稳定性和安全性。

Description

分布式驱动的高压互锁方法及其电路
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别涉及一种分布式驱动的高压互锁方法及其电路。
背景技术
传统高压互锁采用的机械锁止机构无法规避在电路的物理连接失效时停止供电，外部发现无法上电后需要采用排除法，分割法或者短接法等手段逐步逐层检查线路，耗时耗力；某些设计中在终端用电器上加入了高压互锁监控器来提高***运行的可靠性，但是其只能为外部提示电路中存在故障，无法直观反映出电路故障点。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种分布式驱动的高压互锁方法及其电路。本发明可以对高压回路中的故障点进行精确定位，缩短排查时间，进一步提升高压运行的稳定性和安全性。
本发明的技术方案：分布式驱动的高压互锁方法，通过设置两个PDU分别为车辆前方的两台轮毂电机的MCU以及车辆后方的两台轮毂电机提供独立的供电线路；在整车启动时，BMS利用传感器获取PDU中低压信号，用于检测PDU中高压接口是否处于物理接通状态，若有部分未能接通则启动失败并发出告警。
上述的分布式驱动的高压互锁方法，每个PDU中分别设置两个接触器，每个接触器分别与对应轮毂电机的MCU连接，BMS激活后通过传感器检查整车通电条件，接触器的触点输入端有电压表示PDU与电池的高压连接正常，MCU高压输入端无电压表示接触器触点未粘连，当所有传感器的电压读数满足启动条件后BMS将启动高压。
前述的分布式驱动的高压互锁方法，若电池启动后某一传感器没有相应的电压读数，其对应的MCU会向PCU报告故障由PCU再向上层反馈信号，终止高压启动。
前述的分布式驱动的高压互锁方法，在车辆运作中，如发生故障，BMS会根据报错传感器的位置切断故障电路的输出，维持其他部分供电的同时向T-BOX反馈，云端控制台收到T-BOX的信号后发出警报。
前述的所述的分布式驱动的高压互锁方法，若电池本身某一侧的输出端失电，BMS立刻终止所有高压输出。
前述分布式驱动的高压互锁方法的电路，所述电路包括BMS、前PDU、后PDU、第一MCU、第二MCU、第三MCU、第四MCU、T-BOX和PCU；所述前PDU中设有第一接触器和第二接触器；所述后PDU中设有第三接触器和第四接触器；所述BMS分别与CAN线、HV线和启动线连接以及与低压线的正极连接；所述BMS的线圈电源线分别与第一接触器、第二接触器、第三接触器和第四接触器连接，并且第一接触器、第二接触器、第三接触器和第四接触器与低压线的负极连接；
所述第一接触器的触点输入端与HV线的正极连接，第一接触器的触点输出端与第一MCU的正极连接，所述第一MCU的负极与HV线的负极连接；所述第一接触器的触点输入端连接有第一传感器，第一传感器的负极与HV线的负极连接；所述第一MCU的正负极之间连接有第二传感器；所述第一传感器和第二传感器分别连接CAN线；
所述第二接触器的触点输入端与HV的正极连接，第二接触器的触点输出端与第二MCU的正极连接，所述第二MCU的负极与HV的负极连接；所述第二接触器的触点输入端连接第三传感器，第三传感器的负极与HV的负极连接；所述第二MCU的正负极之间连接有第四传感器；所述第三传感器和第四传感器分别连接CAN线；
所述第三接触器的触点输入端与HV线的正极连接，第三接触器的触点输出端与第三MCU的正极连接，所述第三MCU的负极与HV线的负极连接；所述第三接触器的触点输入端连接有第五传感器，第五传感器的负极与HV线的负极连接；所述第三MCU的正负极之间连接有第六传感器；所述第五传感器和第六传感器分别连接CAN线；
所述第四接触器的触点输入端与HV线的正极连接，第四接触器的触点输出端与第四MCU的正极连接，所述第四MCU的负极与HV线的负极连接；所述第四接触器的触点输入端连接有第七传感器，第七传感器的负极与HV线的负极连接；所述第四MCU的正负极之间连接有第八传感器；所述第七传感器和第八传感器分别连接CAN线；
所述第一MCU、第二MCU、第三MCU和第四MCU分别经内部CAN线与PCU连接；所述PCU分别与CAN线、低压线和启动线连接；所述T-BOX分别与CAN线、低压线和启动线连接。
与现有技术相比，本发明通过设置两个PDU分别为车辆前方的两台轮毂电机的MCU以及车辆后方的两台轮毂电机提供独立的供电线路，从而形成对轮毂电机的分布式驱动；在整车启动时，BMS利用传感器获取PDU中低压信号，用于检测PDU中高压接口是否处于物理接通状态，若有部分未能接通则启动失败并发出告警。由此本发明可以对高压回路中的故障点进行精确定位，缩短排查时间，进一步提升高压运行的稳定性和安全性。此外，本发明利用接触器的触点输入端有电压表示PDU与电池的高压连接正常，MCU高压输入端无电压表示接触器触点未粘连，采用接触器的方式测量低压信号，简单方便，而且通过传感器的方式可以精确的定位内部电路的故障点或问题点，并与后续工作人员的排查和修复。
附图说明
图1是本发明的电路示意图；
附图标记
1、BMS；2、前PDU；3、后PDU；4、第一MCU；5、第二MCU；6、第三MCU；7、第四MCU；8、T-BOX；9、PCU；10、第一接触器；11、第二接触器；12、第三接触器；13、第四接触器；14、第一传感器；15、第二传感器；16、第三传感器；17、第四传感器；18、第五传感器；19、第六传感器；20、第七传感器；21、第八传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：分布式驱动的高压互锁方法，通过设置两个PDU分别为车辆前方的两台轮毂电机的MCU以及车辆后方的两台轮毂电机提供独立的供电线路，从而形成对轮毂电机的分布式驱动；在整车启动时，BMS利用传感器获取PDU中低压信号，用于检测PDU中高压接口是否处于物理接通状态，若有部分未能接通则启动失败并发出光/声信号告警。
为实现上述分布式驱动的高压互锁方法，构建一种分布式驱动的高压互锁电路，如图1所示，所述电路包括BMS1(电池管理***)、前PDU2(汽车前轮的电源分配单元)、后PDU3(汽车后轮的电源分配单元)、第一MCU4(轮毂电机M1的微控制单元)、第二MCU5(轮毂电机M2的微控制单元)、第三MCU6(轮毂电机M3的微控制单元)、第四MCU7(轮毂电机M4的微控制单元)、T-BOX8(车联网的无线网关)和PCU9(动力控制单元)；所述前PDU2中设有第一接触器10和第二接触器11；所述后PDU3中设有第三接触器12和第四接触器13；所述BMS1分别与CAN线(包括CANH线和CANL线)、HV线(高压线正极HV+以及负极HV-)和启动线(12V ON,即整车启动的钥匙信号)连接以及与低压线正极(12V+)连接；所述BMS1的线圈电源线分别与第一接触器10、第二接触器11、第三接触器12和第四接触器13连接，并且第一接触器10、第二接触器11、第三接触器12和第四接触器13与低压线的负极连接；
所述第一接触器10的触点输入端与HV线的正极连接，第一接触器10的触点输出端与第一MCU4的正极连接，所述第一MCU4的负极与HV线的负极连接；所述第一接触器10的触点输入端连接有第一传感器14，第一传感器14的负极与HV线的负极连接；所述第一MCU4的正负极之间连接有第二传感器15；所述第一传感器14和第二传感器15分别连接CAN线；
所述第二接触器11的触点输入端与HV的正极连接，第二接触器11的触点输出端与第二MCU5的正极连接，所述第二MCU5的负极与HV的负极连接；所述第二接触器11的触点输入端连接第三传感器16，第三传感器16的负极与HV的负极连接；所述第二MCU5的正负极之间连接有第四传感器17；所述第三传感器16和第四传感器17分别连接CAN线；
所述第三接触器12的触点输入端与HV线的正极连接，第三接触器12的触点输出端与第三MCU6的正极连接，所述第三MCU6的负极与HV线的负极连接；所述第三接触器12的触点输入端连接有第五传感器18，第五传感器18的负极与HV线的负极连接；所述第三MCU6的正负极之间连接有第六传感器19；所述第五传感器18和第六传感器19分别连接CAN线；
所述第四接触器13的触点输入端与HV线的正极连接，第四接触器13的触点输出端与第四MCU7的正极连接，所述第四MCU7的负极与HV线的负极连接；所述第四接触器13的触点输入端连接有第七传感器20，第七传感器20的负极与HV线的负极连接；所述第四MCU7的正负极之间连接有第八传感器21；所述第七传感器19和第八传感器20分别连接CAN线；
所述第一MCU4、第二MCU5、第三MCU6和第四MCU7分别经内部CAN线与PCU9连接；所述PCU9分别与CAN线、低压线和启动线连接；所述T-BOX8分别与CAN线、低压线和启动线连接。
在图1的电路中，每个PDU中分别设置两个接触器，每个接触器分别与对应轮毂电机的MCU连接，BMS激活后通过传感器检查整车通电条件，接触器的触点输入端有电压表示PDU与电池的高压连接正常，MCU高压输入端无电压表示接触器触点未粘连，当所有传感器(即电路中8个传感器)的电压读数满足启动条件后BMS将启动高压。若电池启动后某一传感器没有相应的电压读数，其对应的MCU会向PCU报告故障由PCU再向上层反馈信号，终止高压启动。
在车辆运行中突发故障导致某处物理连接因外力断开脱落，BMS会根据报错传感器的位置切断故障电路的输出，维持其他部分供电的同时向T-BOX反馈，云端控制台收到T-BOX的信号后发出警报。若电池本身某一侧的输出端失电，BMS立刻终止所有高压输出，车辆的各安全执行机构开始进行强行制动，在故障排除前整车将无法再次上电。

Claims (6)

1.分布式驱动的高压互锁方法，其特征在于：通过设置两个PDU分别为车辆前方的两台轮毂电机的MCU以及车辆后方的两台轮毂电机提供独立的供电线路；在整车启动时，BMS利用传感器获取PDU中低压信号，用于检测PDU中高压接口是否处于物理接通状态，若有部分未能接通则启动失败并发出告警。
2.根据权利要求1所述的分布式驱动的高压互锁方法，其特征在于：每个PDU中分别设置两个接触器，每个接触器分别与对应轮毂电机的MCU连接，BMS激活后通过传感器检查整车通电条件，接触器的触点输入端有电压表示PDU与电池的高压连接正常，MCU高压输入端无电压表示接触器触点未粘连，当所有传感器的电压读数满足启动条件后BMS将启动高压。
3.根据权利要求2所述的分布式驱动的高压互锁方法，其特征在于：若电池启动后某一传感器没有相应的电压读数，其对应的MCU会向PCU报告故障由PCU再向上层反馈信号，终止高压启动。
4.根据权利要求1所述的分布式驱动的高压互锁方法，其特征在于：在车辆运作中，如发生故障，BMS会根据报错传感器的位置切断故障电路的输出，维持其他部分供电的同时向T-BOX反馈，云端控制台收到T-BOX的信号后发出警报。
5.根据权利要求4所述的所述的分布式驱动的高压互锁方法，其特征在于：若电池本身某一侧的输出端失电，BMS立刻终止所有高压输出。
6.根据权利要求1-5任一项所述分布式驱动的高压互锁方法的电路，其特征在于：所述电路包括BMS(1)、前PDU(2)、后PDU(3)、第一MCU(4)、第二MCU(5)、第三MCU(6)、第四MCU(7)、T-BOX(8)和PCU(9)；所述前PDU(2)中设有第一接触器(10)和第二接触器(11)；所述后PDU(3)中设有第三接触器(12)和第四接触器(13)；所述BMS(1)分别与CAN线、HV线和启动线连接以及与低压线的正极连接；所述BMS(1)的线圈电源线分别与第一接触器(10)、第二接触器(11)、第三接触器(12)和第四接触器(13)连接，并且第一接触器(10)、第二接触器(11)、第三接触器(12)和第四接触器(13)与低压线的负极连接；
所述第一接触器(10)的触点输入端与HV线的正极连接，第一接触器(10)的触点输出端与第一MCU(4)的正极连接，所述第一MCU(4)的负极与HV线的负极连接；所述第一接触器(10)的触点输入端连接有第一传感器(14)，第一传感器(14)的负极与HV线的负极连接；所述第一MCU(4)的正负极之间连接有第二传感器(15)；所述第一传感器(14)和第二传感器(15)分别连接CAN线；
所述第二接触器(11)的触点输入端与HV的正极连接，第二接触器(11)的触点输出端与第二MCU(5)的正极连接，所述第二MCU(5)的负极与HV的负极连接；所述第二接触器(11)的触点输入端连接第三传感器(16)，第三传感器(16)的负极与HV的负极连接；所述第二MCU(5)的正负极之间连接有第四传感器(17)；所述第三传感器(16)和第四传感器(17)分别连接CAN线；
所述第三接触器(12)的触点输入端与HV线的正极连接，第三接触器(12)的触点输出端与第三MCU(6)的正极连接，所述第三MCU(6)的负极与HV线的负极连接；所述第三接触器(12)的触点输入端连接有第五传感器(18)，第五传感器(18)的负极与HV线的负极连接；所述第三MCU(6)的正负极之间连接有第六传感器(19)；所述第五传感器(18)和第六传感器(19)分别连接CAN线；
所述第四接触器(13)的触点输入端与HV线的正极连接，第四接触器(13)的触点输出端与第四MCU(7)的正极连接，所述第四MCU(7)的负极与HV线的负极连接；所述第四接触器(13)的触点输入端连接有第七传感器(20)，第七传感器(20)的负极与HV线的负极连接；所述第四MCU(7)的正负极之间连接有第八传感器(21)；所述第七传感器(19)和第八传感器(20)分别连接CAN线；
所述第一MCU(4)、第二MCU(5)、第三MCU(6)和第四MCU(7)分别经内部CAN线与PCU(9)连接；所述PCU(9)分别与CAN线、低压线和启动线连接；所述T-BOX(8)分别与CAN线、低压线和启动线连接。
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