CN115476693A - 一种车辆及其高压互锁*** - Google Patents

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CN115476693A CN202211182355.8A CN202211182355A CN115476693A CN 115476693 A CN115476693 A CN 115476693A CN 202211182355 A CN202211182355 A CN 202211182355A CN 115476693 A CN115476693 A CN 115476693A
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张春才
赵东峰
张尚明
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孙明
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Abstract

本发明公开了一种车辆及其高压互锁***，包括整车控制器、多个高压部件、以及与多个高压部件一一对应设置的多个电压监测芯片；高压部件包括高压连接器和低压连接器，在各高压部件中，高压连接器通过低压连接器与整车控制器的互锁电压输出端电连接构成互锁回路，各电压监测芯片一一对应的串联连接于各高压部件的互锁回路中；电压监测芯片用于实时获取互锁回路的电压信号，并根据电压信号确定高压部件的互锁状态，当确定某一个高压部件存在故障时，不需逐一进行排查，大幅提高了各高压部件的互锁故障检修效率，并且电压监测芯片可被配置为采用较为精确的故障检测方法，能够有效避免误判的情况发生，方法原理简单，可靠可行。

Description

一种车辆及其高压互锁***
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆及其高压互锁***。
背景技术
近年来，随着国际环境与能源危机日益增强，世界各国都在寻找传统能源替代方案。伴随着汽车销量增多，新能源汽车研发成了应对环保和能源危机的重中之重。由于动力电池低温环境下性能衰减明显而严重影响续航里程，因此，我国北方纯电动汽车保有量较低，混合动力汽车(HEV)受到了消费者的青睐。
混合动力汽车(HEV)虽然不具备插电充电功能，但是仍然配有在350V以上的动力电池，高压安全仍为设计重点考虑的方向。在ISO国际标准中，规定车辆高压部件应具有高压互锁装置。
对于高压互锁的实施方案，目前比较常见的是在各个高压部件的高低压接头设置互锁针脚，通过低压回路将高压部件串联到一起，从而形成一个互锁回路，在回路两端给予一定的电压，车辆实时监控互锁电压。当高压部件插头连接异常或破损时，互锁回路电压发生变化，车辆识别故障状态，并上报高压互锁故障。这种方案虽然能给起到实时监控互锁状态功能，但是对于维修和故障排查来说，需要拆卸车辆大量部件和接头来测量回路状态，而混合动力(HEV)汽车常把动力电池等高压部件布置于后排座椅下方、后备胎盆等不易操作位置，如果车辆报高压互锁故障，排查工作必将非常繁琐、耗时。
发明内容
本发明提供了一种车辆及其高压互锁***，以提高侧横梁高压互锁故障的检修效率。
根据本发明的一方面，提供了一种车辆的高压互锁***，包括：整车控制器、多个高压部件、以及与多个高压部件一一对应设置的多个电压监测芯片；
所述高压部件包括高压连接器和低压连接器，
在各所述高压部件中，所述高压连接器通过所述低压连接器与所述整车控制器的互锁电压输出端电连接构成互锁回路，各所述电压监测芯片一一对应的串联连接于各高压部件的互锁回路中；
所述电压监测芯片用于实时获取所述互锁回路的电压信号，并根据所述电压信号确定所述高压部件的互锁状态。
可选的，所述车辆的高压互锁***还包括：互锁控制器；
所述互锁控制器与各所述电压监测芯片通信连接；
各所述电压监测芯片还用于在确定所述高压部件故障后，向所述互锁控制器发送所述高压部件的故障信息；
所述互锁控制器用于根据所述故障信息锁存故障码。
可选的，所述互锁控制器与所述整车控制器通信连接；
所述互锁控制器用于在接收到所述高压部件的故障信息后，将所述故障信息发送至所述整车控制器；
所述整车控制器用于在接收到所述故障信息后控制所述车辆中的高压电源停止输出功率。
可选的，所述车辆的高压互锁***还包括：还包括：T-box；
所述T-box与所述互锁控制器通信连接；
所述互锁控制器还用于在接收到所述高压部件故障信息后，将所述故障信息发送至所述T-box；
所述T-box用于将接收的所述故障信息发送至云端。
可选的，所述车辆的高压互锁***还包括：报警装置；
所述互锁控制器还与报警装置通信连接；所述互锁控制器还用于在接收到所述高压部件故障信息后，控制所述报警装置进行报警。
可选的，所述车辆的高压互锁***还包括：维修开关；
所述整车控制器的互锁电压输出端包括第一电压输出端和第二电压输出端；
所述维修开关的一端与所述整车控制器的第一电压输出端电连接，所述维修开关的另一端与所述整车控制器的第二电压输出端和各所述低压连接器电连接。
可选的，所述车辆的高压互锁***还包括：惯性开关；
所述整车控制器的互锁电压输出端包括第一电压输出端和第二电压输出端；
所述惯性开关的一端与所述整车控制器的第二电压输出端电连接，所述惯性开关的另一端与所述整车控制器的第一电压输出端和各所述低压连接器电连接。
可选的，所述车辆的高压互锁***还包括：应急开关；
所述整车控制器的互锁电压输出端包括第一电压输出端和第二电压输出端；
所述应急开关的电连接于所述整车控制器的第一电压输出端与第二电压输出端之间。
可选的，所述车辆的高压互锁***还包括：第一电阻和第二电阻；
所述整车控制器的互锁电压输出端包括第一电压输出端和第二电压输出端；
所述第一电阻的第一端与所述整车控制器的第一电压输出端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端和各所述低压连接器电连接，所述第二电阻的第二端与所述整车控制器的第二电压输出端电连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括上述的车辆的高压互锁***。
本发明实施例提供的车辆的高压互锁***，针对每个高压部件设置分别设置电压监测芯片，并且通过整车控制器为各高压部件提供互锁电压，在高压部件的高压连接器、低压连接器与整车控制器的互锁电压输出端构成的互锁回路中设置电压监测芯片，从而能够实现对每个高压部件的工作状态的检测，当确定某一个高压部件存在故障时，不需逐一进行排查，可以直接锁定故障目标对其进行检修，大幅提高了各高压部件的互锁故障检修效率，并且电压监测芯片可被配置为采用较为精确的故障检测方法，能够有效避免误判的情况发生，方法原理简单，可靠可行。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种车辆的高压互锁***的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种车辆的高压互锁***的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的又一种车辆的高压互锁***的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的又一种车辆的高压互锁***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本发明实施例提供的一种车辆的高压互锁***的结构示意图，如图1所示，该车辆的高压互锁***包括：整车控制器10、多个高压部件20、以及与多个高压部件20一一对应设置的多个电压监测芯片30；高压部件20包括高压连接器20a和低压连接器20b，在各高压部件20中，高压连接器20a通过低压连接器20b与整车控制器10的互锁电压输出端(第一电压输出端VOUT1和第二电压输出端VOUT2)电连接构成互锁回路，各电压监测芯片30的电压监测端一一对应电连接于各高压部件20的互锁回路中；电压监测芯片30用于实时获取互锁回路的电压信号，并根据电压信号确定高压部件20的互锁状态。
具体的，整车控制器10的互锁电压输出端可以包括第一电压输出端VOUT1和第二电压输出端VOUT2，第一电压输出端VOUT输出的电压可以为5V的，第二电压输出端VOUT2输出端可以为0V。车辆中可以包括多个高压部件20，例如动力电池21、电驱总成22、DC-DC转换器23和电动压缩机24等，各高压部件20包括高压连接器20a和低压连接器20b，其中高压连接器20a设置有2个低压互锁针脚(第一低压互锁针脚a和第二低压互锁针脚b)，低压连接器20b设置有2个低压互锁针脚(第三低压互锁针脚c和第四低压互锁针脚d)，第一低压互锁针脚a分别与第二低压互锁针脚b、第三电压互锁针脚c和电压监测芯片30的第一电压监测端V1电连接，第三低压互锁针脚c与整车控制器10的第一电压输出端VOUT1电连接；第二低压互锁针脚b与第四低压互锁针脚d和电压监测芯片30的第一电压监测端V2电连接，且第四低压互锁针脚d与整车控制器10的第二电压输出端VOUT1电连接；如此，使得每个高压部件20的高压连接器20a、低压连接器20b和整车控制器10的互锁电压输出端能够构成一个互锁回路，当个高压部件20的高压连接器20a可靠连接没有互锁故障时(即高压连接器20a的低压互锁针脚可靠连接)，每个高压部件20的互锁回路中的电压信号应保持在5V左右，电压监测芯片30能够实时获取所在的互锁回路的电压信号，当确定电压信号出现异常时，则可以确定高压部件20存在互锁故障，例如，若某个高压部件20存在互锁故障时，其高压连接器20a的两个低压互锁针脚可能没有可靠连接，此时互锁回路开路，电压为0，则当检测到电压为0时，确定高压部件20存在互锁故障。其中，整车控制器10的第一电压输出端VOUT1和第二电压输出端VOUT2可以通过至少一个分压电阻R0电连接作为互锁主回路，分压电阻R0可以避免第一电压输出端VOUT1和第二电压输出端VOUT2短接；电压监测芯片可以是任何具有电压检测功能和通信功能的芯片。
示例性的，由于车辆的行驶中的不可控因素或可能存在的其他干扰因素，各高压部件20的互锁回路的电压信号可能在一个范围内浮动，因此可以设置当电压监测芯片30获取的电压信号在预设电压范围内时，确定电压信号正常，进而可以确定对应的高压部件20处于正常工作状态，例如若车辆控制器20提供的互锁电压为5V，则可以设置预设电压范围为5V±2.5V，当获取的电压信号不在预设电压范围内时，则确定电压信号异常；为了避免对高压部件的工作状态进行误判，可以记录电压信号保持异常的持续时间，若持续时间超过第一预设时间(例如20s)，则确定高压部件20出现故障。或者，当确定电压信号异常时，可以持续获取互锁回路的电压信号，并继续判断之后的电压信号是否持续保持异常，并记录电压信号保持异常状态的时间，若在电压信号异常的持续时间超过第一预设时间(例如20s)，则确定为一次有效的电压异常记录，电压监测芯片30对此次异常的电压信号进行记录并持续获取电压信号，若电压信号异常记录连续触发且次数超过预设次数(例如3次)，则可以确定高压部件20出现故，如此，能够有效过滤由于干扰而导致的互锁回路极其短暂的电压波动，从而可以有效避免误报互锁故障的现象。
本发明实施例提供的车辆的高压互锁***，针对每个高压部件设置分别设置电压监测芯片，并且通过整车控制器为各高压部件提供互锁电压，在高压部件的高压连接器、低压连接器与整车控制器的互锁电压输出端构成的互锁回路中设置电压监测芯片，从而能够实现对每个高压部件的工作状态的检测，当确定某一个高压部件存在故障时，不需逐一进行排查，可以直接锁定故障目标对其进行检修，大幅提高了各高压部件的互锁故障检修效率，并且电压监测芯片可被配置为采用较为精确的故障检测方法，能够有效避免误判的情况发生，方法原理简单，可靠可行。
可选的，图2是本发明实施例提供的另一种车辆的高压互锁***的示意图，如图2所示，该车辆的高压互锁***还包括互锁控制器40，互锁控制器40与各电压监测芯片30通信连接；各电压监测芯片30还用于在确定高压部件故障后，向互锁控制器40发送高压部件20的故障信息。
具体的，还可以在高压互锁***中设置互锁控制器40，各电压监测芯片30在监测到对应的高压部件出现互锁故障后，还向互锁控制器40输出该高压部件20的故障信息，该互锁控制器40在接收到故障信息后，锁存与故障信息相关的故障码，对该高压部件的互锁故障进行记录，以能够作为故障数据便于后续的维修使用。
示例性的，在其他可行的实施例中，可以针对各电压监测芯片一一对应的设置互锁控制器，使得各互锁控制器分别与对应的电压监测芯片通信连接，用于分别针对各高压部件的故障信息锁存故障码，图3是本发明实施例提供的又一种车辆的高压互锁***的结构示意图，如图3所示，各互锁控制器40与各电压监测芯片30一一对应的电连接，此时可以将各高压部件的控制器复用为互锁控制器40，例如，可以设置动力电池控制器(BMS)41与动力电池互锁回路中的电压监测芯片30通信连接，驱动电机控制器(MCU)42与电驱总成互锁回路中的电压监测芯片30通信连接，DC-DC转换器控制器43与DC-DC转换器互锁回路中的电压监测芯片30通信连接，空调控制器(AC)44与电动压缩机互锁回路中的电压监测芯片30通信连接，如此，可以减少互锁控制器的设置，有利于降低成本。
可选的，继参考图2，互锁控制器40与整车控制器10通信连接；互锁控制器40用于在接收到高压部件20的故障信息后，将故障信息发送至整车控制器10；整车控制器10用于在接收到故障信息后控制车辆中的高压电源停止输出功率。
具体的，在互锁控制器40接收到高压部件的故障信息后，还可以将故障信息发送至整车控制器10，以便于整车控制器10对车辆的高压***进行断电，避免安全事故的发生。
示例性的，参考图3，当针对各电压监测芯片30一一对应的设置互锁控制器40时，可以设置各互锁控制器40分别与整车控制器10通信连接，以针对各高压部件20的互锁故障分别向整车控制器10发送故障信息。
可选的，继续继参考图2，车辆的高压互锁***还包括T-box 50，T-box
50与互锁控制器40通信连接；互锁控制器40还用于在接收到高压部件20故障信息后，将故障信息发送至T-box 50；T-box 50用于将接收的故障信息发送至云端。
具体的，互锁控制器40可以通过网关与T-box 50通信连接，在互锁控制器40接收到高压部件的故障信息后，还可以将故障信息发送至T-box50，以使得T-box 50能够及时的将故障信息发送至云端，从而能够对故障信息进行分类存储至数据库，以便于维修人员根据数据库中的故障信息查看故障原因。将车辆的故障信息上传至云端，在对故障数据进行分类处理并存储，可以作为对车辆故障智能诊断研究的数据支撑。
示例性的，继续参考图3，当各高压部件的控制器复用为互锁控制器40时，动力电池控制器(BMS)41、驱动电机控制器(MCU)42和DC-DC转换器控制器43可以通过动力CAN将故障信息发送至网关，空调控制器(AC)44可以通过舒适CAN将故障信息发送至网关，网关可以通过信息CAN与T-box通信连接，实现故障信息的传输。
可选的，继续继参考图2，车辆的高压互锁***还包括报警装置60；互锁控制器40还与报警装置60通信连接；互锁控制器40还用于在接收到高压部件20故障信息后，控制报警装置60进行报警。
具体的，互锁控制器40在接收到任何一个或几个高压部件20的故障信息后，向报警装置60输出报警控制信号，以使得报警装置60及时报警，以使得用户或维修人员及时根据报警信号采取措施。其中报警装置60可以包括指示灯和/或蜂鸣器等。
示例性的，继续参考图3，当针对各电压监测芯片30一一对应的设置互锁控制器40时，可以设置各互锁控制器40分别与报警装置60电连接，以针对各高压部件20的互锁故障分别向整车控制器10控制报警装置60报警。
可选的，图4是本发明实施例提供的又一种高压互锁***的结构示意图，如图4所示，车辆的高压互锁***还包括维修开关K1；整车控制器10的互锁电压输出端包括第一电压输出端VOUT1和第二电压输出端VOUT2；维修开关K1的一端与整车控制器10的第一电压输出端VOUT1电连接，维修开关K1的另一端与整车控制器10的第二电压输出端VOUT2和各低压连接器20b电连接。
具体的，还可以在各互锁回路的并联主回路上设置维修开关K1，维修开关K1的一端可以与整车控制器10的第一电压输出端VOUT1电连接，另一端与各低压连接器20的第三低压互锁针脚c和整车控制器10的第二电压输出端VOUT2电连接。如此，在对车辆进行维修时，可以控制维修开关K1断开，则各高压部件20的互锁回路断电，此时互锁控制器40向整车控制器10发送互锁故障信息，整车控制器10能够根据故障信息控制高压电源断电，以保证维修人员在安全情况下进行操作，避免维修人员在维修车辆时具有高压触电的风险。
可选的，参考图4，车辆的高压互锁***还包括惯性开关K2；整车控制器10的互锁电压输出端包括第一电压输出端VOUT1和第二电压输出端VOUT2；惯性开关K2的一端与整车控制器10的第二电压输出端VOUT2电连接，惯性开关K2的另一端与整车控制器10的第一电压输出端VOUT1和各低压连接器20b电连接。
具体的，还可以在各互锁回路的并联主回路上设置惯性开关K2，惯性开关K2的一端可以与整车控制器10的第二电压输出端VOUT2电连接，另一端与各低压连接器20的第四低压互锁针脚d和整车控制器10的第一电压输出端VOUT1电连接。当车辆发生碰撞时，惯性开关自动断开，则各高压部件20的互锁回路断电，此时互锁控制器40向整车控制器10发送互锁故障信息，整车控制器10能够根据故障信息控制高压电源断电，使车辆主动切断高压电路，防止车辆碰撞而使高压线束及部件出现短路、起火等风险。
可选的，继续参考图4，车辆的高压互锁***还包括应急开关K3；整车控制器10的互锁电压输出端包括第一电压输出端VOUT1和第二电压输出端VOUT2；应急开关K3的电连接于整车控制器10的第一电压输出端VOUT1与第二电压输出端VOUT2之间。
具体的,整车控制器10的第一电压输出端VOUT1和第二电压输出端VOUT2还可以通过应急开关K3电连接，当车辆发生互锁故障，整车控制器10控制高压电源断电后，经专业人员检查线路无脱落、破损等情况下，可控制应急开关K3闭合，使各互锁回路短接，互锁功能失效，能够使车辆启动行驶。
可选的，继续参考图4，车辆的高压互锁***还包括第一电阻R1和第二电阻R2，整车控制器10的互锁电压输出端包括第一电压输出端VOUT1和第二电压输出端VOUT2；第一电阻R1的第一端与整车控制器10的第一电压输出端VOUT1电连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端和各低压连接器20b电连接，第二电阻R2的第二端与整车控制器10的第二电压输出端VOUT2电连接。
具体的，还可以在各互锁回路的并联主回路上设置第一电阻R1和第二电阻R2，用于分压，且第一电阻R1和第二电阻R2优选设置于靠近整车控制器10的互锁电压输出端的位置处，而不设置于各高压部件的互锁回路之间，如此能够保证各互锁回路的回路电压一致，从而可以将电压检测芯片20的检测标准设置为一致，使高压互锁检测***的设计更为简单。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种车辆，该车辆包括本发明任一实施例提供的车辆的高压互锁***，因此本发明实施例提供的车辆包括本发明任一实施例提供的车辆的高压互锁***的技术特征，能够达到本发明任一实施例提供的车辆的高压互锁***的有益效果，相同之处可参照上述对本发明实施例提供的车辆的高压互锁***的描述，在此不再赘述。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆的高压互锁***，其特征在于，包括：整车控制器、多个高压部件、以及与多个高压部件一一对应设置的多个电压监测芯片；
所述高压部件包括高压连接器和低压连接器，
在各所述高压部件中，所述高压连接器通过所述低压连接器与所述整车控制器的互锁电压输出端电连接构成互锁回路，各所述电压监测芯片一一对应的串联连接于各高压部件的互锁回路中；
所述电压监测芯片用于实时获取所述互锁回路的电压信号，并根据所述电压信号确定所述高压部件的互锁状态。
2.根据权利要求1所述的车辆的高压互锁***，其特征在于，还包括：互锁控制器；
所述互锁控制器与各所述电压监测芯片通信连接；
各所述电压监测芯片还用于在确定所述高压部件故障后，向所述互锁控制器发送所述高压部件的故障信息；
所述互锁控制器用于根据所述故障信息锁存故障码。
3.根据权利要求2所述的车辆的高压互锁***，其特征在于，所述互锁控制器与所述整车控制器通信连接；
所述互锁控制器用于在接收到所述高压部件的故障信息后，将所述故障信息发送至所述整车控制器；
所述整车控制器用于在接收到所述故障信息后控制所述车辆中的高压电源停止输出功率。
4.根据权利要求2所述的车辆的高压互锁***，其特征在于，还包括：T-box；
所述T-box与所述互锁控制器通信连接；
所述互锁控制器还用于在接收到所述高压部件故障信息后，将所述故障信息发送至所述T-box；
所述T-box用于将接收的所述故障信息发送至云端。
5.根据权利要求2所述的车辆的高压互锁***，其特征在于，还包括：报警装置；
所述互锁控制器还与报警装置通信连接；所述互锁控制器还用于在接收到所述高压部件故障信息后，控制所述报警装置进行报警。
6.根据权利要求1所述的车辆的高压互锁***，其特征在于，还包括：维修开关；
所述整车控制器的互锁电压输出端包括第一电压输出端和第二电压输出端；
所述维修开关的一端与所述整车控制器的第一电压输出端电连接，所述维修开关的另一端与所述整车控制器的第二电压输出端和各所述低压连接器电连接。
7.根据权利要求1所述的车辆的高压互锁***，其特征在于，还包括：惯性开关；
所述整车控制器的互锁电压输出端包括第一电压输出端和第二电压输出端；
所述惯性开关的一端与所述整车控制器的第二电压输出端电连接，所述惯性开关的另一端与所述整车控制器的第一电压输出端和各所述低压连接器电连接。
8.根据权利要求1所述的车辆的高压互锁***，其特征在于，还包括：应急开关；
所述整车控制器的互锁电压输出端包括第一电压输出端和第二电压输出端；
所述应急开关的电连接于所述整车控制器的第一电压输出端与第二电压输出端之间。
9.根据权利要求1所述的车辆的高压互锁***，其特征在于，还包括：第一电阻和第二电阻；
所述整车控制器的互锁电压输出端包括第一电压输出端和第二电压输出端；
所述第一电阻的第一端与所述整车控制器的第一电压输出端电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端和各所述低压连接器电连接，所述第二电阻的第二端与所述整车控制器的第二电压输出端电连接。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的车辆的高压互锁***。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116068382A (zh) * 2023-03-07 2023-05-05 深圳艾为电气技术有限公司 一种压缩机端口状态检测***及检测方法

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