电动车高压仓接触器控制系统及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种电动车高压仓接触器控制系统及其控制方法，所述系统包括：连接到直流母线的控制电源、经所述直流母线连接到所述控制电源的直流母线接触器、与所述直流母线接触器并联的上电缓冲接触器、以及用于控制所述直流母线接触器及所述上电缓冲接触器吸合的控制器，母线电容并联在所述直流母线上，所述控制系统还包括连接到所述控制器的电压检测单元：所述控制器用于根据所述直流母线接触器两端的电压差吸合所述直流母线接触器。本发明通过识别直流母线接触器两端是否存在上电异常，有效避免了直流母线接触器在异常的情况下吸合造成的触点粘连，提高了安全性能。
【专利说明】电动车高压仓接触器控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源汽车(纯电动或者混合动力汽车)领域，更具体地说，涉及一种防止高压仓接触器触点粘连的电动车高压仓接触器控制系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]目前国内大多数电动车中电机控制器的动力总成集成功率控制单元(PCU)内部电器拓扑如图1所示，包括内部集成高压仓10、TM电机驱动器20、ISG电机驱动器30、EPS电机驱动器40和24V DC/DC电源50五个部件。其中，高压仓10部分的接触器KM1/KM2进行TM驱动器20与ISG驱动器30的母线回路通断控制，接触器KM3/KM4进行EPS电机驱动器40与DC/DC电源50的母线回路通断控制。其中涉及到的接触器KM1/KM2的控制过程如下:
[0003](I)上电:集成功率控制单元P⑶收到混合动力整车控制器HCU发送的上电指令后，先吸合缓冲接触器KM2，通过缓冲电阻Rl、母线电容C进行充电缓冲；当检测到母线电容C后端的电压趋于稳定(不再上升)后，缓冲过程结束，吸合主接触器KM1，延迟IS后断开KM2，完成上电过程。
[0004](2)下电:集成功率控制单元PCU收到混合动力整车控制器HCU发送的下电指令后，断开主接触器KMl，完成下电过程。
[0005]已有技术方案中，上电缓冲结束的判断依据为:母线电容C后端检测到的母线电容C后端电压不再上升。但是，实际车辆运行过程中，会存在母线电容C后端电压高于电源端输入电压的情况，即主接触器KMl前后两端存在反向压差的情况，此时集成功率控制单元PCU收到混合动力整车控制器HCU发送的上电指令后，虽然会先吸合KM2进行缓冲，但是因为反向压差的存在，此时缓冲无效且检测到母线电容后端电压不再上升，会立刻吸合主接触器KMl。
[0006]由于主接触器KMl本身的固有特性，存在反向压差的情况下吸合时，会有大电流的冲击，承受较大的冲击电流而出现接触器粘连，接触器永久失效，无法有效进行通断控制。现有电机控制器中控制接触器的方式可靠性低，接触器粘连失效的风险较大。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题在于，针对现有电机控制器中控制接触器的方式可靠性低，接触器粘连失效的风险较大的缺陷，提供一种能有效避免直流母线接触器在反向压差的情况下吸合造成的触点粘连的电动车高压仓接触器控制系统及其控制方法。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种电动车高压仓接触器控制系统，包括:连接到直流母线的控制电源、经所述直流母线连接到所述控制电源的直流母线接触器、与所述直流母线接触器并联的上电缓冲接触器、以及用于控制所述直流母线接触器及所述上电缓冲接触器开关的控制器，母线电容并联在所述直流母线上，其中，所述控制电路还包括连接到所述控制器的电压检测单元:
[0009]所述电压检测单元用于在所述上电缓冲接触器吸合前检测所述母线电容在稳定状态下的电压获得的第一直流母线电压值，并将所述第一直流母线电压值传递给所述控制器，以及用于在所述上电缓冲接触器吸合后的设定时刻检测所述母线电容的电压获得第二直流母线电压值；
[0010]所述控制器用于在接收到所述第一直流母线电压值后根据上电指令使所述上电缓冲接触器吸合，并在所述第二直流母线电压值与所述第一直流母线电压值之间的差值大于或等于预设差值之间的差异时使所述直流母线接触器吸合。
[0011]本发明所述的电动车高压仓接触器控制系统中，所述上电指令由整车控制器发出。
[0012]本发明所述的电动车高压仓接触器控制系统中，所述设定时刻相比所述上电缓冲接触器吸合的时刻延迟至少Is。
[0013]本发明所述的电动车高压仓接触器控制系统中，所述预设差值为所述母线电容在所述上电缓冲接触器吸合的时刻至所述设定时刻的时间段内的最小放电电压值。
[0014]本发明所述的电动车高压仓接触器控制系统中，在所述第二直流母线电压值与所述第一直流母线电压值之间的差值小于所述预设差值且所述第二直流母线电压值大于所述第一直流母线电压值时，所述控制器控制所述电压检测单元以预设的时间间隔对所述第二直流母线电压值进行检测，并且在相邻的所述预设时间间隔获得的所述第二直流母线电压值的压差变化小于或等于安全差值时使所述直流母线接触器吸合。
[0015]本发明所述的电动车高压仓接触器控制系统中，所述安全差值为IV。
[0016]进一步地，本发明还提供了一种上述电动车高压仓接触器控制系统的控制方法，所述方法包括以下步骤:
[0017]电压检测步骤:在所述上电缓冲接触器吸合前检测所述母线电容在稳定状态下的电压获得第一直流母线电压值；
[0018]上电缓冲步骤:所述控制器接收所述第一直流母线电压值，根据上电指令吸合所述上电缓冲接触器，在所述上电缓冲接触器吸合后的设定时刻对所述母线电容的电压进行检测以获得第二直流母线电压值；
[0019]接触器控制步骤:控制器根据第二直流母线电压值与所述第一直流母线电压值之间的正向差值大于或等于预设差值时使所述直流母线接触器吸合。
[0020]本发明所述的电动车高压仓接触器控制系统的控制方法中，所述电压检测步骤中，所述设定时刻相比吸合所述上电缓冲接触器的时刻延迟至少Is。
[0021]本发明所述的电动车高压仓接触器控制系统的控制方法中，所述预设差值为所述母线电容在所述上电缓冲接触器吸合的时刻至所述设定时刻的时间段内的最小放电电压值。
[0022]本发明所述的电动车高压仓接触器控制系统的控制方法中，当所述第二直流母线电压值与所述第一直流母线电压值之间的差值大于或等于5V时，执行正常的上电过程，待所述母线电容后端电压趋于稳定时吸合所述直流接触器；或者，当所述第一直流母线电压值小于所述第二直流母线电压值时，以预设的时间间隔对所述第二直流母线电压值进行检测，并在相邻所述时间间隔获得的所述第二直流母线电压值的压差变化小于或等于IV时使所述直流母线接触器吸合。
[0023]实施本发明的电动车高压仓接触器控制系统及其控制方法，具有以下有益效果:本发明通过增设电压检测单元，在启动上电缓冲之前，判断直流母线接触器两端是否存在反向压差，有效避免在反向压差存在的情况下直流母线接触器因吸合导致的触点粘连，提高了电动车的安全性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0025]图1是现有的电动车驱动系统的模块框图；
[0026]图2为根据本发明的电动车高压仓接触器控制系统的示意框图；
[0027]图3为根据本发明的电动车高压仓接触器控制系统的控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0029]请参阅图2，为根据本发明的电动车高压仓接触器控制系统第一实施例的模块框图。如图2所示，该实施例提供的电动车高压仓接触器控制系统包括控制电源11、控制器13、直流母线接触器KMl、上电缓冲接触器KM2以及电压检测单元12。其中控制电源11为高压蓄电池。此外还可以提供直流低压电源对高压仓内的元器件，例如芯片及接触器等进行供电。控制电源11为控制器13提供控制电。控制器13连接到直流母线接触器KMl以及上电缓冲接触器KM2各自的控制线圈，其中上电缓冲接触器KM2与直流母线接触器KMl并联，直流母线接触器KMl后端直流母线上并联连接有母线电容Cl，母线电容Cl用于稳定直流母线电压，提供足够的纹波电流。
[0030]具体地，如图2所示，上电缓冲接触器KM2与二极管Dl及电阻Rl串联，其中，二极管Dl的阳极连接到控制电源11的正极，二极管Dl的阴极经电阻Rl连接到上电缓冲接触器KM2。直流母线接触器KMl —端连接到二极管Dl的阳极，另一端连接到上电缓冲接触器KM2，上电缓冲接触器KM2及直流母线接触器KMl —并经缓冲电阻R3连接到控制电源11的负极。母线电容Cl并联在缓冲电阻R3两端。电压检测单元12通过检测母线电容Cl获取直流母线电压值。
[0031]具体地，电压检测单元12用于在所述上电缓冲接触器KM2吸合前检测母线电容Cl在稳定状态下的电压获得第一直流母线电压值VI，以及用于控制器13控制上电缓冲接触器KM2吸合后的设定时刻t2检测母线电容Cl的第二直流母线电压值V2。其中，第一直流母线电压值Vl的检测时间tl由控制器13设定以确定母线电容Cl在直流供电的情况下其电压值能相对稳定。具体地，第一直流母线电压值Vl的检测时间tl可以是低压直流上电后延迟至少为300ms，优选为500ms。而控制电源11进行高压上电后，电流流经上电缓冲接触器KM2，母线电容Cl进行放电，设置设定时刻t2可方便电容Cl放电后电压稳定，为方便计算，优选设定时刻t2为相比吸合所述上电缓冲接触器的时刻延迟至少Is。
[0032]控制器13内设置有预设的差值，在获得第一直流母线电压值Vl与第二直流母线电压值V2后，控制器13根据第二直流母线电压值V2与第一直流母线电压值Vl之间的正向差值V2-V1大于或等于预设差值时吸合直流母线接触器KMl。由于第一直流母线电压值Vl与第二直流母线电压值V2之间测量时间间隔为至少为ls，在该时间间隔内，母线电容Cl在控制电源11的高压下放电，因此，该预设差值为该时间间隔内母线电容Cl的放电电压值。例如，控制电源11提供270V高压下，母线电容Cl在IS内的放电电压值为5V。当正向差值，即V2-V1彡5V时，由于母线电容Cl在IS内至少放电5V，因此正向差值至少为5V的情况为正常情况，因此可执行正常的上电过程，进行缓冲并对该母线电容Cl进行充电，待母线电容Cl电压不再上升时吸合直流母线接触器KM1，上电结束。若V2-V1〈5V时，可能存在上电异常，例如当存在反向压差(即V1>V2)时，若V1-V2 > IV，则表明存在上电异常，需在保持上电缓冲接触器KM2吸合的状态下，控制器13控制电压检测单元12以设定的时间间隔t3重新检测V2，母线电容Cl在该设定时间间隔t3内经电阻R3执行放电，若第二直流母线电压值V2在相邻该预设时间间隔t3前后的压差变化小于或等于安全差值，例如IV，则表明母线电容Cl上由于例如永磁电动机反电动势产生的反向电压已经释放，此时可执行正常上电过程，并在缓冲完毕后吸合直流母线接触器KMl。特别地，控制器13设定的上述的设定时间间隔为t3，在V2-V1〈5V时，循环检测V2直至相邻时间间隔t3检测到的V2的压差值小于或等于安全差值IV。优选地，该设定的相邻时间间隔t3为5s。
[0033]如图3所示为该实施例提供的电动车高压仓接触器控制系统的控制方法。其中，该电动车高压仓接触器控制系统包含上述图2所示的控制电源11、控制器13、直流母线接触器KMl、上电缓冲接触器KM2以及电压检测单元12等，该控制方法的具体步骤包括电压检测步骤、上电缓冲步骤及接触器控制步骤。
[0034]在电压检测步骤中，电压检测单元12在上电缓冲接触器KM2吸合前检测母线电容Cl在稳定状态下的电压获得第一直流母线电压值Vl ;控制器13根据上述上电指令控制上电缓冲接触器KM2吸合，上电缓冲接触器KM2吸合后的设定时刻t2检测母线电容Cl的第二直流母线电压值V2。优选地，所述电压检测步骤中，设定时刻t2相比所述上电缓冲接触器KM2的吸合时刻延迟至少Is。具体地，第一直流母线电压值Vl的检测时间tl可以是低压直流上电后延迟至少为300ms，优选为500ms。因此在上述电压检测步骤之前还可以包括以下步骤:低压直流上电后检测tl时间是否到达以确保获得稳定的直流母线电压值VI。
[0035]在接触器控制步骤中，控制器13根据第二直流母线电压值V2与第一直流母线电压值Vl之间的正向差值V2-V1与预设差值之间的差异吸合所述直流母线接触器KMl。一般地，存在一定的正向差值且V2-V1大于或等于上述的预设差值的情况下，吸合直流母线接触器KMl不会产生接触点粘连。为了获得更高的安全性能，由于母线电容Cl在高压仓内IS内的放电至少为5V，因此本发明特别优选将预设的差值设定为5V，因此V2-VD5时，检测到的直流母线电压具有至少5V的正向压差，可执行正常的上电过程，对母线电容Cl进行电压缓冲，直至母线电容Cl后端电压不在上升时缓冲结束，吸合直流母线接触器KMl完成上电。若检测到V2-V1小于预设差值时，可能存在上电异常，例如存在反向压差，即V2-V1〈0时，若执行上电过程，则会造成直流母线接触器KMl粘连受损。
[0036]因此，在V2-V1〈5V的情况下，控制器13上报上电存在异常，方法转入循环检测步骤:控制器13内设定该安全差值，在保持上电缓冲接触器KM2吸合的状态下，控制器13控制电压检测单元12以设定的时间间隔t3重新检测V2，母线电容Cl在该设定周期内经电阻R3执行放电，若在相邻的该设定的时间间隔t3获得的第二直流母线电压值V2的压差变化小于或等于安全差值，例如IV，则表明母线电容Cl上由于例如永磁电动机反电动势产生的反向电压已经释放，此时可执行正常上电过程，并在缓冲完毕后吸合直流母线接触器KM1。例如在设定的时间间隔t3为5S时，对V2进行循环检测，并对相邻的设定的时间间隔t3获得的V2的压差变化进行计算，若根据该循环检测获得的压差始终大于IV，则继续上报上电异常，并继续执行循环检测步骤，直至压差小于或等于IV时执行正常的上电过程，对母线电容Cl进行缓冲充电，并在母线电容Cl后端电压不再上升时，吸合直流母线接触器KMl，结束上电过程。
[0037]本发明通过电压检测单元在执行上电过程中通过检测母线电容的电压值获知直流母线接触器两端是否存在反向压差，并在存在反向压差的情况下上报上电故障，具体的上电过程由控制器根据正向压差来控制，有效避免存在反向压差时吸合直流母线接触器，导致母线接触器的触点粘连，提升电动车高压仓接触器的安全性能。
[0038]本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。
【权利要求】
1.一种电动车高压仓接触器控制系统，包括:连接到直流母线的控制电源(11)、经所述直流母线连接到所述控制电源的直流母线接触器￠11)、与所述直流母线接触器并联的上电缓冲接触器￠12)、以及用于控制所述直流母线接触器(1^1)及所述上电缓冲接触器(1(12)开关的控制器(13),母线电容￠1)并联在所述直流母线上，其特征在于，所述控制电路还包括连接到所述控制器的电压检测单元(12): 所述电压检测单元(12)用于在所述上电缓冲接触器￠12)吸合前检测所述母线电容(01)在稳定状态下的电压获得第一直流母线电压值，并将所述第一直流母线电压值传递给所述控制器，以及用于在所述上电缓冲接触器￠12)吸合后的设定时刻检测所述母线电容的电压获得第二直流母线电压值； 所述控制器在接收到所述第一直流母线电压值后根据上电指令使所述上电缓冲接触器￠12)吸合，并在所述第二直流母线电压值与所述第一直流母线电压值之间的差值大于或等于预设差值时使所述直流母线接触器￠11)吸合。
2.根据权利要求1所述的电动车高压仓接触器控制系统，其特征在于，所述上电指令由整车控制器发出。
3.根据权利要求1所述的电动车高压仓接触器控制系统，其特征在于，所述设定时刻相比所述上电缓冲接触器(謂2)吸合的时刻延迟至少18。
4.根据权利要求1所述的电动车高压仓接触器控制系统，其特征在于，所述预设差值为所述母线电容￠1)在所述上电缓冲接触器￠12)吸合的时刻至所述设定时刻的时间段内的最小放电电压值。
5.根据权利要求1所述的电动车高压仓接触器控制系统，其特征在于，在所述第二直流母线电压值与所述第一直流母线电压值之间的差值小于所述预设差值且所述第二直流母线电压值大于所述第一直流母线电压值时，所述控制器(13)控制所述电压检测单元(12)以预设的时间间隔对所述第二直流母线电压值进行检测，并且在相邻的所述预设时间间隔获得的所述第二直流母线电压值的压差变化小于或等于安全差值时使所述直流母线接触器(^1)吸合。
6.根据权利要求5所述的电动车高压仓接触器控制系统，其特征在于，所述安全差值为IV。
7.—种如权利要求1所述的电动车高压仓接触器控制系统的控制方法，所述方法包括以下步骤: 电压检测步骤:在所述上电缓冲接触器￠12)吸合前检测所述母线电容￠1)在稳定状态下的电压获得第一直流母线电压值； 上电缓冲步骤:所述控制器(13)接收所述第一直流母线电压值，根据上电指令吸合所述上电缓冲接触器(服2),在所述上电缓冲接触器￠12)吸合后的设定时刻对所述母线电容￠1)的电压进行检测以获得第二直流母线电压值； 接触器控制步骤:控制器根据第二直流母线电压值与所述第一直流母线电压值之间的差值大于或等于预设差值时使所述直流母线接触器￠11)吸合。
8.根据权利要求7所述的电动车高压仓接触器控制系统的控制方法，其特征在于，所述电压检测步骤中，所述设定时刻相比所述上电缓冲接触器￠12)吸合的时刻延迟至少150
9.根据权利要求8所述的电动车高压仓接触器控制系统的控制方法，其特征在于，所述预设差值为所述母线电容￠1)在所述上电缓冲接触器￠12)的吸合时刻至所述设定时刻的时间段内的最小放电电压值。
10.根据权利要求7-9任一项所述的电动车高压仓接触器控制系统的控制方法，其特征在于，当所述第二直流母线电压值与所述第一直流母线电压值之间的差值大于或等于讯时，执行正常的上电过程，待所述母线电容￠1)后端电压趋于稳定时吸合所述直流接触器￠11)；或者，当所述第一直流母线电压值小于所述第二直流母线电压值时，以预设的时间间隔对所述第二直流母线电压值进行检测，并在相邻所述时间间隔获得的所述第二直流母线电压值的压差变化小于或等于IV时使所述直流母线接触器￠11)吸合。
【文档编号】B60L3/00GK104442404SQ201410619099
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】曾荣 申请人:苏州汇川技术有限公司