一种高压预充控制方法、系统及电动汽车与流程

本发明涉及汽车电子技术领域，特别涉及一种高压预充控制方法。本发明还涉及一种高压预充控制系统以及一种电动汽车。

背景技术：

随着政府近几年大力的支持与推广，同时油耗法规的强制执行，电动汽车已进入小批量推广阶段。其中混合动力汽车，已成为了乘用车汽车企业必须大力研发和推广的汽车类型，也是政府补贴退去之后，能够满足法规和市场的最佳过度产品。

电动汽车引入了高达300～700V DC的高电压(一般小轿车和微型车采用300V DC左右驱动，公交车或通勤车采用600V DC左右)直接驱动，驱动电机系统、发电机系统、高压附件(PTC、DCDC、电空调等)均采用高压电直接驱动，其中存在大量的容性负载，为了避免高压电上电冲击及电气元件的寿命，电动汽车必须引入高压预充回路。

电动汽车高压预充与车辆的起步性能、高压安全性有着重要的影响。为了减少高压电为电动汽车安全性带来的新挑战，将电动汽车安全性提升到传统内燃机汽车的水平，将高压电路集成进行智能管理，是电动汽车高压电安全必然发展的方向之一。探索和开发合理与完善的高压电预充智能控制策略，是电动汽车高压电智能管理中必不可缺少的部分。

然而，在现有技术中，对电动汽车高压预充部件的预充方法，为保证提高预充效率而安全性较差，并且预充管理过程智能化较低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高压预充控制方法，能够提高安全性能和预充过程的智能化程度。本发明的另一目的是提供一种高压预充控制系统以及一种电动汽车。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高压预充控制方法，包括：

在预充接触器闭合前检测预充保险元件，并判断所述预充保险元件是否处于正常工作状态，如果是，则闭合所述预充接触器；

检测预充部件的预充状态参数值，并将其与预设值比较，判断所述预充部件是否预充完成，如果是，则断开所述预充接触器。

优选地，在预充接触器闭合前检测预充保险元件具体包括：检测电流熔断器和/或预充电阻。

优选地，在预充接触器闭合前，还包括：检测所述预充部件上次预充时间至本次预充时间之间的时间间隔，并判断所述时间间隔是否大于预设时间，如果否，则延迟本次对所述预充部件的预充开始时间直至所述时间间隔大于预设时间。

优选地，判断所述时间间隔是否大于预设时间，具体包括：

比较整车上电时间与所述预充电阻的频繁上下电所需间隔时间，并取其中的较大值，再将所述较大值与所述时间间隔进行比较，如果所述较大值小于所述时间间隔，则所述时间间隔大于预设时间；如果所述较大值大于所述时间间隔，则所述时间间隔小于预设时间。

优选地，判断所述预充保险元件处于非正常工作状态时，完成具体故障记录并在人机交互界面示警。

优选地，在闭合所述预充接触器后，还包括：检测所述预充接触器是否处于闭合状态，如果否，则再次闭合所述预充接触器，并继续检测所述预充接触器是否处于闭合状态，如果否，则完成具体故障记录并在人机交互界面示警。

优选地，检测预充部件的预充状态参数值具体包括：检测所述预充部件的电压与动力电池的电压差值和/或检测所述预充部件的预充时间。

优选地，判断所述预充部件是否预充完成具体包括：判断所述电压差值是否小于预设压差、判断所述预充时间是否小于预设时间以及判断所述预充部件是否反馈预充反馈信号，若均为是，则所述预充部件预充完成。

本发明还提供一种高压预充控制系统，包括：

第一检测模块，用于在预充接触器闭合前检测预充保险元件，并判断所述预充保险元件是否处于正常工作状态；

第二检测模块，用于检测预充部件的预充状态参数值，并将其与预设值比较，判断所述预充部件是否预充完成；

通断模块，用于在所述第一检测模块判断出所述预充保险元件处于正常工作状态时闭合所述预充接触器，以及在所述第二检测模块判断出所述预充部件预充完成时断开所述预充接触器。

本发明还提供一种电动汽车，包括动力电池和与其电路连接的高压预充控制系统，其中，所述高压预充控制系统为上述一项所述的高压预充控制系统。

本发明所提供的高压预充控制方法，主要包括两步，其中，第一步为：在预充接触器闭合前检测预充保险元件，并判断该预充保险元件是否处于正常工作状态，如果是，则闭合预充接触器；第二步为：检测预充部件的预充状态参数值，并将其与预设值比较，判断预充部件是否预充完成，如果是，则断开预充接触器。本发明所提供的高压预充控制方法，在第一步中，主要内容为闭合预充接触器之前的检测环节，通过检测预充保险元件的工作状态判断其是否出现故障，预充保险元件是高压预充电路中的保险，当其正常工作时，即可有效避免出现高压短路、短路、电流冲击等险情。当预充保险元件均正常工作时，即可闭合预充接触器，开始为预充部件进行高压预充。而在第二步中，主要内容为断开预充接触器之前的检测缓解，通过检测预充部件的预充状态参数值，获知其预充情况，将各个预充状态参数值与各自对应的预设值比较后，即可从比较结果中判断出预充部件的预充情况是否完成。如果检测到的预充状态参数值与对应的预设值比较后满足设定条件，则预充部件预充完成，此时即可断开预充接触器，等待下一次闭合。在整个过程中，预充接触器的闭合和断开决定了预充部件的预充与断电，而对预充接触器的闭合、断开操作由控制系统自动完成，因此，本发明在提高安全性能的基础上，还提高了预充过程的智能化程度。

本发明所提供的高压预充控制系统和电动汽车，其有益效果如上所述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的高压预充控制方法的流程图；

图2为本发明所提供的一种具体实施方式的流程图；

图3为本发明所提供的一种具体实施方式中检测预充电阻状态的电路原理图；

图4为本发明所提供的一种具体实施方式中检测电流熔断器状态的电路原理图；

图5为本发明所提供的一种具体实施方式中检测预充接触器状态的电路原理图。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的高压预充控制方法的流程图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，高压预充控制方法主要包括两步，第一步为：在预充接触器闭合前检测预充保险元件，并判断该预充保险元件是否处于正常工作状态，如果是，则闭合预充接触器；第二步为：检测预充部件的预充状态参数值，并将其与预设值比较，判断预充部件是否预充完成，如果是，则断开预充接触器。

如图2所示，图2为本发明所提供的一种具体实施方式的流程图。

其中，在第一步中，预充接触器的闭合和断开决定了预充部件的预充与断电。在预充接触器闭合前检测预充保险元件，即检测预充保险元件是否工作正常、是否出现故障。此处优选地，可以通过检测电流熔断器或预充电阻来判断，当然，为尽量提高响应性和安全性，电流熔断器和预充电阻可以同时进行检测，当两者的工作状态均正常时，方可闭合预充接触器，开始为预充部件进行预充。当然，在安全性能要求并不非常高的情况下，也可以单独判断电流熔断器或预充电阻的工作状态，只需其中一个工作状态正常即可正常闭合预充接触器。另外，预充保险元件不仅包括电流熔断器和预充电阻，其余比如保险丝、保险电阻等也可以采用。

如图3所示，图3为本发明所提供的一种具体实施方式中检测预充电阻状态的电路原理图。

具体的，在检测预充电阻是否处于正常状态时，可以通过如图2所示的电路进行检测。即在预充电阻的两端并联低压辅助电源、电阻、二极管和开关，电阻上并联有用于检测其电压的电压表，通过检测电阻两端的电压值来判断预充电阻的工作状态。其中，设电阻阻值为R₁，预充电阻阻值为R，低压辅助电源的电动势为E。在闭合预充接触器前检测预充电阻，若电压表检测到的电压值与u值相差处于±5％内，则表明预充电阻的工作状态正常；若电压表检测到的电压值与u值相差大于±5％或电压值直接为零，则表示预充电阻已烧毁，其中：

u＝E×R₁/(R+R₁)

如图4所示，图4为本发明所提供的一种具体实施方式中检测电流熔断器状态的电路原理图。

具体的，在检测电流熔断器是否处于正常状态时，可以通过如图4所示的电路进行检测。即在电流熔断器两端并联低压辅助电源、电阻、二极管和开关，电阻上并联有用于检测其电压的电压表，通过检测电阻两端的电压值来判断电流熔断器的工作状态。在闭合预充接触器前检测电流熔断器，若电压表检测到的电压值与低压辅助电源的电动势值相差处于±5％内，则表明电流熔断器的工作状态正常；若电压表检测到的电压值为零或接近于零，则表明电流熔断器已烧断。

接上述，若判断出预充保险元件处于正常工作状态时，则可闭合预充接触器，开始为预充部件进行预充。而在闭合预充接触器之前，考虑到电动汽车电压预充电路的结构精细，对上下电的时间间隔有严格要求，为此，本实施例在闭合预充接触器之前还包括检测上下电时间间隔的步骤。

具体的，首先检测预充部件从上次预充时间开始至本次预充时刻(即将闭合预充接触器的时刻)之间的时间间隔，比如为t，并判断该时间间隔与预设时间的关系，比如预设时间可为T。如果t>T，则说明相邻两次预充时间的间隔大于预设时间，满足频繁上下电的时间要求；如果t<T，则说明相邻两个预充时间的间隔小于预设时间，不满足频繁上下电的时间要求，此时需要暂缓预充接触器的闭合操作，将间隔时间延长，直到t>T为止。如此，本实施例在闭合预充接触器之间，通过增设检测预充间隔时间的步骤，避免了高压预充路频繁上下电导致的电路故障，提高预充部件的使用寿命和可靠度。

进一步的，在判断预充部件的相邻两次预充的时间间隔是否大于预设时间时，可通过整车上电时间与预充电阻的频繁上下电所需间隔时间来综合判断。具体的，首先比较整车上电时间与预充电阻的频繁上下电所需间隔时间，并取两者中的较大值，然后再将该较大值与检测出的预充部件的时间间隔进行比较，如果该较大值小于时间间隔，则说明预充部件的时间间隔大于预设时间，即满足时间要求；如果该较大值大于时间间隔，则说明预充部件的时间间隔小于预设时间，不满足时间要求，需要暂缓闭合预充接触器，延长等待时间。

另外，在判断出预充保险元件处于非正常工作状态时，可将其故障出现原因、时间等参数记录下来，并上报给主控中心，同时在人机交互界面(HMI)为乘员示警。

综上，当判断出预充保险元件处于正常工作状态时，且预充部件的预充时间间隔也满足预设时间要求时，即可闭合预充接触器为预充部件进行预充。

如图5所示，图5为本发明所提供的一种具体实施方式中检测预充接触器状态的电路原理图。

而为了提高预充电路的可靠性，本实施例在闭合预充接触器之后，还增设了反馈环节，即检测预充接触器是否确实处于闭合状态。具体的，可通过如图5所示的电路来检测预充接触器的闭合状态。即在预充接触器的两端并联低压辅助电源、电阻、二极管和开关，电阻上并联有用于检测其电压的电压表，通过检测电阻两端的电压值来判断电流熔断器的工作状态(或触点状态)。在预充接触器闭合或断开后，预充接触器触点检测电路启动，如果电压表检测到的电压值与低压辅助电源的电动势相近或相等，则表明预充接触器的触点闭合，处于闭合状态；如果电压表检测到的电压值为零，则表明预充接触器的触点断开，处于断开状态。如此，当检测到预充接触器处于闭合状态时，即可继续后续预充步骤；当检测到预充接触器处于断开状态时，则再次执行闭合预充接触器动作，之后继续检测预充接触器是否处于闭合状态，如果仍然处于断开状态，则说明该预充接触器已经损坏，此时完成故障记录并将其上报给主控中心，同时在人机交互界面中为乘员示警。

本发明的第二步中，当预充部件开始预充后，需要对其进行预充完成判断，避免过度预充造成能源浪费以及发热损坏。预充完成判断方法即为检测预充部件的预充状态参数值，然后将各预充状态参数值与对应的预设值进行比较，如果满足设定条件，则说明预充完成，此时即可断开预充接触器；若不满足设定条件，则说明预充未完成，此时暂缓断开预充接触器，仍需等待。

具体的，检测预充部件的预充状态参数值可通过检测预充部件的电压与动力电池的电压差值或检测预充部件的预充时间(t1)完成。当然，为提高检测结果的可靠度，电压差值和预充时间可同时进行检测。若检测出的预充部件的电压与动力电池的电压差值小于预设压差(Us)时，则说明动力电池的大部分电能已经充入到预充部件中，预充部件的预充完成；若电压差值大于预设压差时，则说明预充部件尚未预充足够。若检测出的预充时间(t1)小于预设时间(T1)时，则说明预充部件的预充过程在预设时间内完成，符合要求；若检测出的预充时间大于预设时间，则说明书对预充部件的预充过程超过期限，此时可认为预充部件出现故障，并停止预充过程，将其上报给主控中心并示警。

另外，结合上述两种判断方式，还可通过增加反馈环节的判断方式。具体的，在预充部件开始预充及预充完成时，其会给主控中心发送预充开始和预充完成的预充反馈信号。此时，可通过检测预充部件是否确实发送该两种预充反馈信号来判断预充部件的预充情况。

优选地，为提高预充部件预充完成判断的可靠度，上述三种判断方式可同时进行，即若是在规定的预充时间内，检测到了预充部件所发送的预充完成的预充反馈信号，并且检测出的电压差值小于预设差值，此时即可判断预充部件的预充完成。

综上所述，本发明所提供的高压预充控制方法，在预充开始前，通过检测预充保险元件的工作状态，确保预充完成，防止短路、断路、电流冲击等险情；在预充开始后，对预充部件进行实时检测，当其预充完成后，自动断开预充接触器，结束预充。因此，本发明在提高安全性能的基础上，还提高了预充过程的智能化程度。

本发明还提供一种高压预充控制系统，包括第一检测模块、第二检测模块和通断模块。其中，第一检测模块主要用于在预充接触器闭合前检测预充保险元件，并判断预充保险元件是否处于正常工作状态。第二检测模块主要用于检测预充部件的预充状态参数值，并将其与预设值比较，判断预充部件是否预充完成。而通断模块主要用于在第一检测模块判断出预充保险元件处于正常工作状态时闭合预充接触器，以及在第二检测模块判断出预充部件预充完成时断开预充接触器。高压预充控制系统的工作原理和有益效果与高压预充控制方法相对应，此处不再赘述。

本发明还提供一种电动汽车，包括动力电池和与该动力电池电路连接的高压预充控制系统，其中，该高压预充控制系统与上述相关内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。