一种电动汽车预充电电路及其故障诊断方法与流程

本发明涉及电动汽车领域，更具体地涉及一种电动汽车预充电电路及其故障诊断方法。

背景技术：

电动汽车在启动的过程中，需要进行高压上电操作，完成高压继电器控制和预充电控制过程。目前高压继电器多采用无反馈触点的继电器，在高压上电过程中，电池管理系统需要检测继电器的实际状态，判断可能存在的继电器故障，以安全的实现高压上电。因此，需要设计合理的高压上电电路及高压上电控制方法。而现有常见的电动汽车高压预充电回路拓扑简单，仅能实现高压预充电和下电控制，对于预充电回路出现故障、继电器出现故障的情况不能够全面的识别，在出现电动汽车上电故障时，无法快速排查故障原因，甚至还可能继续电动汽车的上电的过程，从而进一步导致电动汽车的故障扩大。

技术实现要素：

针对现有方案的不足，本发明提供一种电动汽车预充电电路及其故障诊断方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种电动汽车预充电电路，包括电池组、正极继电器k1、预充继电器k2、负极继电器k3、预充电阻r、预充电容c，所述正极继电器k1和负极继电器k3的一端分别连接电池组的正极端和负极端，所述正极继电器k1和负极继电器k3的另一端连接负载两端，所述预充电容并联于负载两端，所述的预充电阻r和预充继电器k2组成串联支路，所述的串联支路设置于正极继电器k1两端，所述的预充电阻r连接于电池组的正极端；还包括第一电压检测电路和第二电压检测电路，所述的第一电压检测电路设置于电池组两端，所述第二电压检测电路一端连接电池组负极端，另一端与预充继电器k2连接。

进一步的，还包括单向导电元件，所述的单向导电元件设置在预充继电器k2与预充电阻r之间以及设置在第二电压检测电路与预充继电器k2之间。

进一步的，所述的单向导电元件包括第一单向导电元件d1、第二单向导电元件d2、第三单向导电元件d3，第一单向导电元件d1设置在预充继电器k2、预充电阻r之间，所述第一单向导电元件d1的阳极连接预充电阻，所述第一单向导电元件d1的阴极连接预充继电器k2；设置在第二电压检测电路与预充继电器k2两端连接的支路之间的第二单向导电元件d2和第三单向导电元件d3，所述的第二单向导电元件d2正极连接第一单向导电元件d1的阴极，所述的第二单向导电元件d2负极连接第二电压检测电路；所述的第三单向导电元件d3正极连接预充继电器k2和预充电容c的连接点，所述的第三单向导电元件d3负极连接第二电压检测电路。

进一步的，所述的单向导电元件为二极管。

进一步的，所述的第一单向导电元件d1的二极管数量为一个，所述第二单向导电元件d2的二极管数量为三个，所述第三单向导电元件d3的二极管数量为两个。

基于上述预充电电路的一种电动汽车预充电电路故障诊断方法，包括以下步骤：

1）电池管理系统低压上电后，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出v1、v2电压值，若v2测得的电压值为0，则判断并上报预充电阻r损坏故障，并停止上电过程；若v2测得的电压值为v1减去va的值，则判断并上报正极继电器k1粘连故障，并停止上电过程；若v2测得的电压值为v1减去vb的值，则判断并上报预充继电器k2粘连故障，并停止上电过程；若v2测得的电压值为v1减去vc的值，则判断预充回路正常，进入步骤2）；

2）闭合预充继电器k2，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出v1、v2电压值，若v2测得的电压值为v1减去vc的值，则判断并上报预充继电器k2失效故障，断开预充继电器k2并停止上电过程；若v2测得的电压值按预充曲线上升，则判断并上报负极继电器k3粘连故障，断开预充继电器k2并停止上电过程；若v2测得的电压值为v1减去vb的值，则判断预充继电器k2正常闭合并断开预充继电器k2，进入步骤3）；

3）闭合负极继电器k3，再闭合预充继电器k2，进行预充电过程，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出v1、v2电压值，若v2测得的电压值稳定在v1减去vb的值，则判断并上报负极继电器k3失效故障，断开负极继电器k3、预充继电器k2并停止上电过程；若v2测得的电压值按预充曲线上升，正常进行预充电过程，则判断负极继电器k3正常闭合，进入步骤4）；

4）预充电压达到目标值后，闭合正极继电器k1，延时时间t断开预充继电器k2，若v2测得的电压值小于v1减去va的值，且v2电压值呈下降趋势，则判断并上报正极继电器k1失效故障，断开负极继电器k3、预充继电器k2、正极继电器k1并停止上电过程；若v2测得的电压值为v1减去va的值，则判断正极继电器k1闭合成功，高压上电完成，车辆可正常使用。

va、vb、vc分别为根据预充电电路的单向导电元件设置的第一设定值、第二设定值、第三设定值。

进一步的，所述第一设定值va的值为1~1.4伏特；所述第二设定值vb的值为1.5~2伏特；所述第三设定值vc的值为2.1~2.8伏特。

进一步的，所述的延时时间t为40至60毫秒。

进一步的，所述第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出v1、v2电压值的采集误差为±0.1伏特。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本电动汽车预充电电路及其故障诊断方法，能够正常进行高压上电操作，实现继电器实际状态的检测；（2）在高压回路上电过程中，当电池出现故障时能够及时报出故障，停止高压上电操作，保证电池系统和车辆的安全。

附图说明

图1为本发明所述的一种电动汽车预充电电路结构示意图。

图2为本发明所述的一种电动汽车预充电电路故障诊断方法流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

如图1所述，一种电动汽车预充电电路，包括电池组、正极继电器k1、预充继电器k2、负极继电器k3、预充电阻r、预充电容c，所述正极继电器k1和负极继电器k3的一端分别连接电池组的正极端和负极端，所述正极继电器k1和负极继电器k3的另一端连接负载两端，所述预充电容并联于负载两端，所述的预充电阻r和预充继电器k2组成串联支路，所述的串联支路设置于正极继电器k1两端，所述的预充电阻r连接于电池组的正极端；还包括第一电压检测电路和第二电压检测电路，所述的第一电压检测电路设置于电池组两端，所述第二电压检测电路一端连接电池组负极端，另一端与预充继电器k2连接。本电动汽车预充电电路能正常的进行高压上下电操作，并且还设置第一电压检测电路和第二电压检测电路，为预充电路继电器实际状态的检测提供有效的电压数据。

在本实施例中，所述预充电路还包括单向导电元件，所述的单向导电元件设置在预充继电器k2与预充电阻r之间以及设置在第二电压检测电路与预充继电器k2之间。

所述的单向导电元件包括第一单向导电元件d1、第二单向导电元件d2、第三单向导电元件d3，第一单向导电元件d1设置在预充继电器k2、预充电阻r之间，所述第一单向导电元件d1的阳极连接预充电阻，所述第一单向导电元件d1的阴极连接预充继电器k2；设置在第二电压检测电路与预充继电器k2两端连接的支路之间的第二单向导电元件d2和第三单向导电元件d3，所述的第二单向导电元件d2正极连接第一单向导电元件d1的阴极，所述的第二单向导电元件d2负极连接第二电压检测电路；所述的第三单向导电元件d3正极连接预充继电器k2和预充电容c的连接点，所述的第三单向导电元件d3负极连接第二电压检测电路。

在本实施例中，所述的单向导电元件为二极管。

所述的第一单向导电元件d1的二极管数量为一个，所述第二单向导电元件d2的二极管数量为三个，所述第三单向导电元件d3的二极管数量为两个。

对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，如：采用不同类型的二级管，都应该属于本发明的保护范围。

如图2所述本发明的预充电电路故障诊断方法，包括以下步骤：

1）电池管理系统低压上电后，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出v1、v2电压值，若v2测得的电压值为0，则判断并上报预充电阻r损坏故障，并停止上电过程；若v2测得的电压值为v1减去va的值，则判断并上报正极继电器k1粘连故障，并停止上电过程；若v2测得的电压值为v1减去vb的值，则判断并上报预充继电器k2粘连故障，并停止上电过程；若v2测得的电压值为v1减去vc的值，则判断预充回路正常，进入步骤2），否则判断并上报预充电回路故障，停止上电过程；

2）闭合预充继电器k2，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出v1、v2电压值，若v2测得的电压值为v1减去vc的值，则判断并上报预充继电器k2失效故障，断开预充继电器k2并停止上电过程；若v2测得的电压值按预充曲线上升，则判断并上报负极继电器k3粘连故障，断开预充继电器k2并停止上电过程；若v2测得的电压值为v1减去vb的值，则判断预充继电器k2闭合正常，并断开预充继电器k2，进入步骤3），否则判断预充继电器k2故障，断开预充电继电器k2并停止上电；

3）闭合负极继电器k3，再闭合预充继电器k2，进行预充电过程，通过第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出v1、v2电压值，若v2测得的电压值稳定在v1减去vb的值，则判断并上报负极继电器k3失效故障，断开负极继电器k3、预充继电器k2并停止上电过程；若v2测得的电压值按预充曲线上升，正常进行预充电过程，则判断负极继电器k3正常闭合，进入步骤4），否则判断并上报负极继电器k3故障，并停止上电过程；

4）预充电压达到目标值后，闭合正极继电器k1，延时时间t断开预充继电器k2，若v2测得的电压值小于v1减去va的值，且v2电压值呈下降趋势，则判断并上报正极继电器k1失效故障，断开负极继电器k3、预充继电器k2、正极继电器k1并停止上电过程；若v2测得的电压值为v1减去va的值，则判断正极继电器k1闭合成功，高压上电完成，车辆可正常使用，否则判断并上报正极继电器（k1）故障，并停止上电过程。

其中，va、vb、vc分别为根据预充电电路的单向导电元件设置的第一设定值、第二设定值、第三设定值。

上面数据中v1、v2都不是常量，具体数据是根据电池类型和客户需求等实际情况而定，所述第一设定值va的值为1~1.4伏特；所述第二设定值vb的值为1.5~2伏特；所述第三设定值vc的值为2.1~2.8伏特。

本实施例中所述的延时时间t为40至60毫秒。

本实施例中所述第一电压检测电路和第二电压检测电路测量得出v1、v2电压值的采集误差为±0.1伏特。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。