CN1217809C - 电动车辆的继电器熔敷检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的继电器熔敷检测装置(10)，装于在多个二次电池组成的电源装置(12)与包含电动马达的负荷电路之间设有对上述电源向负荷电路的电流供给进行开/关控制的继电器(14)的电动汽车上。该继电器熔敷检测装置(10)设有上述电源装置(12)的多个二次电池中的一个二次电池(12a)、继电器(14)、熔敷检测电路(16)及CPU(31)。CPU(31)通过检测有无电流流过包含上述一个二次电池(12a)、继电器(14)及熔敷检测电路(16)形成的闭合电路，检测继电器(14)有无熔敷。

Description

电动车辆的继电器熔敷检测装置
技术领域
本发明涉及一种设于电动汽车等电动车辆上的检测装置，它对介于多个蓄电池和包含电动马达的负荷电路之间、将上述多个蓄电池对上述负荷电路的电流供给进行开/关控制的继电器做有无熔敷的检测。
背景技术
在电动汽车上设有将铅蓄电池或镍氢电池等的多个二次电池串联连接的高电压且大容量的电源装置，由该电源装置向包含电动马达的负荷电路供给电力。
介于电源装置与负荷电路之间设有主继电器，该主继电器对应电动汽车钥匙开关(点火开关)的开/关操作进行开/关切换。
当用户关闭钥匙开关时，由于关闭了主继电器、切断了电源装置与负荷电路的电性连接，既防止了电源装置的无端耗电，又能确保维护时的安全。
然而，流经上述主继电器及负荷电路的电流最大高达400A，能够切断如此大的电流通过的、切断能力高的主继电器不仅体积大而且价格高，因此便采用可切断电流值小于400A的主继电器。
于是，当主继电器处于流过大电流的状态，如在启动时电动汽车加速的状态下，主继电器因误动作呈关时，主继电器不能在瞬间将电流通过完全切断，在主继电器的接点间便产生电弧，造成这些接点的熔敷现象。
又，在行驶中电动汽车突然加速或突然减速时形成大的充放电电流流过主继电器，主继电器的接点也会因流过这么大的充放电电流而发生熔敷。
如上所述，当主继电器的接点熔敷后，因异常电流流入负荷电路，造成电动马达等负载的损坏。也不能确实防止电源装置的无端耗电和确保维护时的安全。
作为检测电动汽车的主继电器有无熔敷的装置已有提案(日本国公开特许公报2000-173428)，是通过检测有无电流流过用作电动马达等的电源的多个二次电池与包括主继电器形成的闭合电路，进行主继电器有无熔敷的检测。
但是，上述电动汽车的主继电器熔敷检测装置因将作为电动马达等的电源的、载于电动汽车上的所有二次电池作为电源，所以装置自身需要高电压，为此，必须由耐压大的元件构成电路，存在装置主体大型化的问题。还存在安全性差的问题。
本发明的目的在于提供一种装置主体小型化且安全性高的继电器熔敷检测装置。
发明公开
本发明涉及的继电器熔敷检测装置是在多个蓄电池与包含电动马达的负荷电路之间、设置了将上述多个蓄电池对上述负荷电路的电流供给进行开/关控制的继电器的电动车辆上，将构成上述多个蓄电池的一部分的一个或多个蓄电池作为电源，根据检测上述继电器在关状态时有无电流通过该继电器，进行上述继电器有无熔敷的检测。
继电器在关状态下，当继电器的接点未熔敷时电流不流过继电器，该继电器不产生通过电流，而当继电器的接点熔敷时，构成多个蓄电池的一部分的一个或多个蓄电池的电流流过继电器，该继电器产生通过电流。
本发明涉及的继电器熔敷检测装置根据检测有无通过继电器的电流，能够进行继电器接点是否熔敷着的检测。
本发明涉及的继电器熔敷检测装置采用作为包括电动马达的负荷电路的电源的载于电动车辆上的多个蓄电池中的一个或多个蓄电池为电源，因而装置自身的电压低于以往的以载于电动车辆上的全部蓄电池为电源的继电器熔敷装置。从而能够使用耐压低的元件构成电路，亦能实现装置主体的小型化并提高安全性。
具体地说，该检测装置具有用于以构成上述多个蓄电池一部分的一个或多个蓄电池为电源使电流流过继电器的导电线路和
介于上述导电线路上，进行该导电线路通断控制的线路通断装置和
介于上述导电线路上，根据检测该导电线路有无电流流过，进行检测上述继电器有无熔敷的熔敷检测装置。
上述具体的结构中，线路通断装置在通状态下，当继电器的接点没有熔敷、为断开时，导电线路中无电流流过；而当继电器的接点熔敷着时，因导电线路为通状态，该线路便有电流流过。
上述具体的结构中，线路通断装置在通状态下，通过检测有无电流流过导电线路，能够检测出继电器的接点是否熔敷着。
相反，在采用省略了线路通断装置的结构中，当继电器的接点熔敷着时，形成电流长时间持续地流过导电线路的状态，这将造成无端地耗电。
对此，若采用上述具体的结构，通过仅在进行继电器熔敷检测时接通线路通断装置，能够防止如上所述的无端地耗电。
又，具体地说，上述线路通断装置由介于上述导电线路上并在接受供电时呈导通的光电耦合器和向光电耦合器提供导通驱动电流的电流供给装置构成。
上述具体的结构中，当由电流供给装置向光电耦合器提供导通驱动电流时，光电耦合器接受该闭合驱动电流后呈导通状态，导电线路随之接通。与其相对，当电流供给装置停止向光电耦合器供电时，光电耦合器感知到该断电后呈关状态，导电线路随之断开。这样，随着电流供给装置对光电耦合器的供电与断电，能形成导电线路的通断。
又，具体地说，上述熔敷检测装置由介于上述导电线路上并接受电流供给时呈导通状态的光电耦合器和根据光电耦合器的开/关状态判断上述继电器有无熔敷的判断装置构成。
上述具体的结构中，当继电器未熔敷时，如上所述，导电线路无电流流过，因此光电耦合器呈关状态。与其相对，当继电器熔敷着时，导电线路有电流流过，因此光电耦合器接受该电流后呈导通状态。
从而，当光电耦合器为关状态时则判断继电器未熔敷；当光电耦合器为闭合状态时则判断继电器熔敷着。
更具体的说，上述导电线路中设有将流过导电线路的电流的大小限制在规定值以内的电阻。
上述具体的结构以电阻将流过导电线路的电流的大小限制在规定值以内，因此能够防止由过电流造成的上述一个或多个蓄电池的烧损。
又，更具体的说，设有当检测到继电器熔敷着时将其报知的报知装置。
上述具体的结构中，当继电器熔敷着时，通过鸣响报警蜂鸣器或点亮报警灯的方式等熟悉的报知方式，能报知继电器熔敷着。从而，电动车辆的所有者或维护者，能够方便地得知继电器发生了熔敷。
如上所述，本发明涉及的电动车辆的继电器熔敷检测装置，能在使装置主体小型化的同时提高安全性。
附图的简单说明
图1所示，为本发明涉及的装有继电器熔敷检测装置的电动汽车电源部的电路结构图；
图2所示，为当钥匙开关切换到关时由CPU执行的控制步骤的流程图；
图3所示，为当钥匙开关切换到开时由CPU执行的控制步骤的流程图；
发明的最佳形态
以下参照附图就本发明的电动汽车继电器熔敷检测装置的实施例加以具体地说明。
图1所示，为本发明涉及的装有继电器熔敷检测装置的电动汽车电源部的电路结构图；
在图1所示的电动汽车中，装有诸如将镍氢电池或铅蓄电池等多个二次电池(12a)…(12b)串联连接的高电压(如总电压200～300V)的电源装置(12)。
从该电源装置(12)的两端伸出一对主正线路(11a)及主负线路(11b)，在设于这对主正线路(11a)及主负线路(11b)的终端的一对输出端子A、B上，连接有由包括电动马达及诸如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等开关元件构成的反相器的负荷电路(图略)。
上述电动汽车与以往的电动汽车一样，设有将电源装置(12)向上述负荷电路的供电进行开/关控制的主继电器(14)。
主继电器(14)具有第1接点(14a)及第2接点(14b)，这些接点(14a)及(14b)分别介于上述主正线路(11a)及主负线路(11b)。又，主继电器(14)设有将这些第1接点(14a)及第2接点(14b)进行通断驱动的继电器线圈(14c)，该继电器线圈(14c)经延时继电器(15)及辅助继电器(20)连接着用户能进行开/关操作的钥匙开关(24)。钥匙开关(24)上连接着辅助电池(22)。
又，上述电动汽车设有CPU(31)，上述延时继电器(15)及上述钥匙开关(24)连接于该CPU(31)。
当钥匙开关(24)切换为开时，由辅助电池(22)向辅助继电器(20)的继电器线圈(20b)供电，由此，继电器接点(20a)闭合、辅助继电器(20)呈开状态。又，通过CPU(31)检测到钥匙开关(24)的开状态，由CPU向延时继电器(15)的继电器线圈(15b)供电，由此，继电器接点(15a)闭合、延时继电器(15)呈开状态。当辅助继电器(20)及延时继电器(15)呈开状态时便向主继电器(14)的继电器线圈(14c)供电，由此，主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)闭合、主继电器(14)呈开状态。这样，对应钥匙开关(24)的开操作，能够切换主继电器(14)为开状态。
上述电动汽车上设有本发明涉及的继电器熔敷检测装置(10)。
继电器熔敷检测装置(10)设有在主继电器(14)的第1接点(14a)和输出端子A之间从上述主正线路(11a)分出的第1熔敷检测用正线路(13a)和构成上述电源装置(12)的多个二次电池(12a)…(12b)中从位于正侧端部的一个二次电池(12a)的负极伸出的第1熔敷检测用负线路(13b)。在这些线路(13a)(13b)的终端，连接着用于检测主继电器(14)的第1接点(14a)有无熔敷的后述第1熔敷检测电路(16)。
又，继电器熔敷检测装置(10)设有构成上述电源装置(12)的多个二次电池(12a)…(12b)中从位于负侧端部的1个二次电池(12b)的正极伸出的第2熔敷检测用正线路(15a)和在主继电器(14)的第2接点(14b)和输出端子B之间从上述主负线路(11b)分出的第2熔敷检测用正线路(15b)。在这些线路(15a)(15b)的终端，连接着用于检测主继电器(14)的第2接点(14b)有无熔敷的第2熔敷检测电路(18)。第2熔敷检测电路(18)的具体结构与第1熔敷检测电路(16)的结构相同，故省略图示。
第1及第2熔敷检测电路(16)(18)连接于上述CPU(31)，CPU(31)上连接着用于存储有关主继电器(14)有无熔敷的检测结果的非易失性存储器(40)。又，CPU(31)上，连接有报警蜂鸣器(38)及显示器(39)，CPU(31)在主继电器(14)熔敷着时，向报警蜂鸣器(38)发出动作指令，同时在显示器(39)上显示故障信息。
第1熔敷检测电路(16)设有第1光电耦合器(26)及第2光电耦合器(30)，第1光电耦合器(26)及第2光电耦合器(30)分别由发光二极管及光敏晶体管构成。
第1光电耦合器(26)的光敏晶体管(26b)的集电极上连接着上述第1熔敷检测用正线路(13a)，该晶体管(26b)的发射极经电阻(28)连接于第2光电耦合器(30)的发光二极管(30a)的正极。该二极管(30a)的负极上，连接着上述第1熔敷检测用负线路(13b)。电阻(28)具有将流入第2光电耦合器(30)的发光二极管(30a)的电流的大小限制在规定值以内的电流限制电阻的作用，同时具有为防止过电流烧坏电源装置(12)的二次电池(12a)的保护电阻的作用。流入第2光电耦合器(30)的发光二极管(30a)的电流的大小通常限制在1mA左右，作为二次电池(12a)，当采用12V的二次电池时，电阻(28)的阻值设定为12kΩ。
当主继电器(14)的第1接点(14a)熔敷着时，第1光电耦合器(26)的光敏晶体管(26b)为开状态，即第1光电耦合器(26)为开状态时，形成从电源装置(12)的二次电池(12a)的正极经主继电器(14)的第1接点(14a)、第1光电耦合器(26)的光敏晶体管(26b)、电阻(28)及第2光电耦合器(30)的发光二极管(30a)到上述二次电池(12a)的负极的闭合电路，如图中箭头所示，该电路流过电流。
第1光电耦合器(26)的光敏晶体管(26b)的正极经连接于电源的晶体管(32)和电阻(34)连接于CPU(31)，负极经电阻(35)接地。晶体管(32)由CPU(31)进行开/关控制，当晶体管(32)切换为开时，第1光电耦合器(26)的光敏晶体管(26b)中流入电流，光敏晶体管(26b)呈开状态。这样，光电耦合器(26)呈开状态。
第2光电耦合器(30)的发光二极管(30b)的集电极连接于上述CPU(31)、发射极接地，从集电极到CPU(31)的线路上经电阻(36)连接电源。
第2光电耦合器(30)的发光二极管(30b)为关状态，即第2光电耦合器(30)为关状态时，由电源电压值Vcc将根据电阻(36)的电压降低值进行减法运算后的表示高电压值的高信号送给CPU(31)。
与之相对，第2光电耦合器(30)的发光二极管(30b)为开状态，即第2光电耦合器(30)为开状态时，表示零的低电压值的低信号送给CPU(31)。
CPU(31)在检测主继电器(14)的第1接点(14a)有无熔敷时，该第1接点(14a)为断状态，设定第1光电耦合器(26)为开状态。
当主继电器(14)的第1接点(14a)熔敷着时，如图中箭头所示，电流流过上述闭合电路，第2光电耦合器(30)的发光二极管(30b)为开状态，即第2光电耦合器(30)为开状态，CPU(31)上接收上述低信号。
与之相对，当主继电器(14)的第1接点(14a)未熔敷时，因不会形成上述闭合电路，故第2光电耦合器(30)的发光二极管(30b)上无电流流过，第2光电耦合器(30)的发光二极管(30b)为关状态，即第2光电耦合器(30)维持关状态，CPU(31)上接收上述高信号。
从而，CPU(31)在第2光电耦合器(30)供给的信号为低信号时，判断主继电器(14)的第1接点(14a)熔敷着，而在第2光电耦合器(30)供给的信号为高信号时，判断主继电器(14)的第1接点(14a)未熔敷。
继电器熔敷检测装置(10)中，第1熔敷检测电路(16)及第2熔敷检测电路(18)的电源分别使用构成电源装置(12)的多个二次电池(12a)…(12b)中的1个二次电池，因此装置本身的耗电低于1个二次电池的电压值，如12V左右。从而，可由耐压小的元件构成第1熔敷检测电路(16)及第2熔敷检测电路(18)，使装置小型化。还能获得高安全性。
图2所示，为钥匙开关(24)从开切换为关时由CPU(31)实行的控制步骤。当钥匙开关(24)切换为关时，停止对CPU(31)电源电路(图略)的供电，然而该电源电路设有电容器，该电容器中积蓄的电力供给CPU(31)，CPU(31)的开状态仅能维持2秒钟。在此2秒钟执行后述的步骤。
当用户将钥匙开关(24)切换为关时，由步骤S1检测出此切换并转至步骤S2，主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)断开，主继电器(14)设定为关。
接着是步骤S3，在第1熔敷检测电路(16)的第1光电耦合器(26)设定为开的同时，第2熔敷检测电路(18)的第1光电耦合器(图略)设定为开，接着开始进行主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)有无熔敷的检测。
在步骤S4，根据第1熔敷检测电路(16)的第2光电耦合器(30)供给的信号，进行主继电器(14)的第1接点(14a)是否熔敷着的判断，同时根据第2熔敷检测电路(18)的第2光电耦合器(图略)供给的信号，进行主继电器(14)的第2接点(14b)是否熔敷着的判断。
无论第1熔敷检测电路(16)的第2光电耦合器(30)供给的信号及第2熔敷检测电路(18)的第2光电耦合器供给的信号的哪个信号都是高信号时，由步骤S4判断为No、转移到步骤S5，将关于主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)的表示有无熔敷的熔敷检测结果信息写入非易失性存储器(40)后步骤结束。
另一方，无论第1熔敷检测电路(16)的第2光电耦合器(30)供给的信号及第2熔敷检测电路(18)的第2光电耦合器供给的信号的哪个信号都是低信号、或任何信号都为低信号时，由步骤S4判断为Yes、转移到步骤S6，将关于主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)的表示有无熔敷的熔敷检测结果信息写入非易失性存储器(40)。之后，在步骤S7，在对报警蜂鸣器(38)发出动作开指令的同时，显示器(39)上显示表示主继电器(14)熔敷着的故障信息。最后，在步骤S8，在对报警蜂鸣器(38)发出动作关指令的同时，结束故障信息的显示，步骤结束。
通过上述步骤，钥匙开关(24)在从开切换为关的时刻，能检测出主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)有无熔敷，至少在任一接点熔敷着时，仅在不足2秒的短暂时间，使报警蜂鸣器(38)发生报警音，同时，还在显示器(39)上显示故障信息。
图3所示，为钥匙开关(24)从关切换为开时通过CPU(31)执行的控制步骤。当钥匙开关(24)切换为开时，在该时刻CPU(31)呈开，执行后述的步骤。
当用户将钥匙开关(24)切换为开时，由步骤S11检测出此切换后转至步骤S12，并从非易失性存储器(40)读出关于主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)的熔敷检测结果信息。
接着在步骤S13，根据上述读出的熔敷检测结果信息进行主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)是否熔敷着的判断。
当判断出主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)的任何接点都无熔敷时，转至步骤S14，设定主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)闭合、主继电器(14)为开，而后结束步骤。
另一方，当判断出主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)中的任一接点熔敷着时，转至步骤S15，在对报警蜂鸣器(38)发出动作开指令的同时，显示器(39)上显示表示主继电器(14)熔敷着的故障信息，然后结束步骤。
通过上述步骤，钥匙开关(24)在从关切换为开的时刻，根据上一次钥匙开关(24)在从开切换为关的时刻的熔敷检测结果，能检测出主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)有无熔敷，至少在任一接点熔敷着时，使报警蜂鸣器(38)发生报警音，同时，还在显示器(39)上显示故障信息。
在装有本实施例的继电器熔敷检测装置(10)的电动汽车上主继电器(14)的第1接点(14a)及第2接点(14b)中至少有一个接点熔敷着的情况下，当钥匙开关(24)在从开切换为关的时刻或钥匙开关(24)在从关切换为开的时刻，能使报警蜂鸣器(38)发出报警音，同时能在显示器(39)上显示故障信息。因此，电动汽车的车主或维护人员能够方便地得知主继电器(14)发生了熔敷。若随后马上修理主继电器(14)的话，就不会发生以往没装继电器熔敷检测装置的电动汽车那种异常电流流入负荷电路、损坏电动马达等负载的事情。又，在确实防止电源装置(12)的无端耗电的同时，能确实保证维护时的安全性。
又，当钥匙开关(24)在从关切换为开的时刻，根据上次钥匙开关(24)在做关切换时刻的熔敷检测结果，能判断出主继电器(14)有无熔敷。这里，由于钥匙开关(24)在关状态时主继电器(14)不发生熔敷，故在钥匙开关(24)切换为关的时刻主继电器(14)没有熔敷的情况下，当下次钥匙开关(24)切换为开的时刻主继电器(14)也不会熔敷，上述判断结果具有高可靠性。这样，在钥匙开关做开切换的时刻，根据上次的熔敷检测结果能判断主继电器(14)有无熔敷，因此既使在钥匙开关(24)做开切换的时刻也比执行熔敷检测动作的结构要节省电力。
进一步，由于仅在进行主继电器(14)有无熔敷的检测时设定第1熔敷检测电路(16)的第1光电耦合器(26)及第2熔敷检测电构路(18)的第1光电耦合器为开状态，所以既使在主继电器(14)熔敷着时，如图1箭头所示的电流也不会长时间地持续流入上述闭合电路，不会造成无端地耗电。
上述实施例为将本发明实施于电动汽车的继电器熔敷检测装置，然而不仅限于电动汽车，还能实施于带电动马达的自行车等其他熟知的电动车辆的继电器熔敷检测装置上。
又，上述实施例中，作为第1熔敷检测电路(16)及第2熔敷检测电路(18)的电源，分别利用了构成电源装置(12)的多个二次电池(12a)…(12b)中的一个二次电池，然而作为上述多个二次电池的一部分，也可采取使用2个以上任意个数二次电池的结构。
进一步，上述实施例中，采用的结构是，内藏有非易失性存储器(40)，在钥匙开关(24)做开切换时，根据上次钥匙开关(24)做关切换时写入非易失性存储器(40)的熔敷检测结果信息，判断主继电器(14)有无熔敷，但也可采用省略该非易失性存储器(40)的结构。这时，不仅钥匙开关(24)做关切换的时刻，既使钥匙开关(24)做开切换的时刻，第1熔敷检测电路(16)的第1光电耦合器(26)及第2熔敷检测电路(18)的光电耦合器也能设定为开状态并执行熔敷检测动作。

Claims (6)

1.一种继电器熔敷检测装置，其特征在于，在电动车辆上设有继电器，它介于多个蓄电池和包含电动马达的负荷电路之间、将上述多个蓄电池对上述负荷电路的电流供给进行开/关控制，以构成上述多个蓄电池的一部分的1个或多个蓄电池为电源，通过检测上述继电器在关状态下有无电流流过该继电器，进行上述继电器有无熔敷的检测。
2.如权利要求1所述的继电器熔敷检测装置，其特征在于，设有以构成上述多个蓄电池的一部分的一个或多个蓄电池为电源并用于向上述继电器流入电流的导电线路和
介于上述导电线路之间，进行该导电线路通断控制的线路通断装置和
介于上述导电线路之间，通过检测该导电线路有无电流流过，进行检测上述继电器有无熔敷的熔敷检测装置。
3.如权利要求2所述的继电器熔敷检测装置，其特征在于，上述线路通断装置由介于上述导电线路上接受供给电流后呈导通状态的光电耦合器和
将导通驱动电流供给光电耦合器的供电装置构成。
4.如权利要求2所述的继电器熔敷检测装置，其特征在于，上述熔敷检测装置由介于上述导电线路上接受供给电流后呈导通状态的光电耦合器和
根据光电耦合器的开/关状态判断上述继电器有无熔敷的判断装置构成。
5.如权利要求2～4的任意一项所述的继电器熔敷检测装置，其特征在于，在上述导电线路上设有用于将流过该导电线路的电流的大小限制在规定值以内的电阻。
6.如权利要求1～4的任意一项所述的继电器熔敷检测装置，其特征在于，设有在检测出继电器发生熔敷时将其情况报知的报知装置。
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