用于检测车辆的高压电路的监控系统和车辆的制作方法

本发明涉及车辆，尤其混动车辆或者纯电动车辆的电气领域，更具体地涉及一种用于检测车辆的高压电路的监控系统。

背景技术：

出于安全的原因，要求电动汽车中有一套互锁检测系统(hvil)来检测所有高压部件的高压电路是否完好，当高压电路出现故障需要断开时，hvil可以检测到该故障并先于高压电路断开，进而通知车辆控制单元断开高压电路。

由cn107291000a已知一种具有回路诊断的hvil信号发生器和检测器。高电压电力监控系统可包括控制器、连接到控制器的检测器以及连接到检测器和控制器的发生器。发生器可被配置成根据经由控制器生成的控制信号来生成多个测试信号并将测试信号提供到检测器。检测器可被配置成向测试回路提供多个测试信号。检测器可被配置成感测不同的电压和电流，用来判断该高压电路是否存在故障。

由us7586722b2已知一种高电压联锁系统和控制策略。该高电压联锁系统具有高电压联锁回路读出线，当高电压接触器控制器被启动时，所述高电压联锁回路读出线与车辆系统控制器、与高电压联锁回路源线、以及与高电压接触器控制器进行通信，其中，由车辆电池来为高电压联锁回路电路供电，车辆电池启动高电压联锁回路电路以基于高电压联锁回路电路的运转状态来允许车辆在由高电压电源供电的高电压供电模式下或者在高电压联锁回路中断模式下运转。

根据现有技术的高压检测系统通常只能检测高压互锁电路是否存在断路，而无法识别在高压互锁电路中的“卡滞”现象，即电流没有没有中断只有相位发生偏移。此外，由于高压组件串联连接，已知的hvil检测电路只能判断整个回路是否存在故障，而无法确定故障发生的具体位置，需要通过逐步测试才能确定故障位置，因此提高了维修成本。

技术实现要素：

因此本发明所要解决的技术问题，提供一种改进的用于检测车辆的高压电路的监控系统，它能够克服上述现有技术的缺点。

所述技术问题通过一种用于检测车辆的高压电路的监控系统所解决，所述车辆，优选是混合动力车辆或者纯电动车辆，该车辆具有至少一个高压设备，监控系统包括：用于控制所述高压设备的主控制单元，用于产生测试信号和接收回馈信号的信号单元以及至少一个检测单元，其中，信号单元与主控制单元信号连接，并根据主控制单元的控制信号产生测试信号并将测试信号传送到检测单元，其中，每个检测单元分别与一高压设备电连接，并且能够通过测试信号检测该高压设备的高压电路并向所述主控制单元返回回馈信号，根据本发明的技术方案，监控系统还包括设在所述检测单元内、用于检测高压设备的高压互锁电路的移相检测回路，其中，测试信号具有预设的第一相位，经过移相检测回路的回馈信号具有第二相位，所述主控制单元通过第一相位和第二相位的相位差判断高压设备的高压电路是否存在故障。通过移相检测回路能够使得信号的相位移动特定的数值，即具有额定的相位差，当回馈信号的第二相位与第一相位的相位差不等于额定的相位差时，即可判定被检测的高压互锁电路具有故障。根据本发明的设计方案，能够有效地识别高压互锁电路的卡滞现象，因此改进了现有技术中的高压互锁检测回路。

根据本发明的一个优选实施例，移相检测回路包括多个移相检测回路部分，每个移相检测回路部分被分别设置在一个检测单元内，并且信号经过所述移相检测回路部分后移动特定的相位。由于在每个高压设备内都设有一个检测单元，每个检测单元内都设有一个移相检测回路部分，因此每个移相检测回路部分与相应的高压设备相对应，可以根据不同的高压设备设定不同的特定相位，从而形成与该高压设备相配属的特定的相位差，主控制单元能够根据特定的相位差判断哪个高压设备存在高压互锁电路故障。例如，经过第一检测单元的移相检测回路部分后信号的相位偏移10°，再经过第二检测单元的移相检测回路部分后信号的相位偏移20°，因此回馈信号与测试信号的相位差应该是30°。若返回的相位差是20°，则可判定与第一检测单元电连接的高压设备发生了高压互锁电路故障；若返回的相位差是10°，则可判定与第二检测单元电连接的高压设备发生了高压互锁电路故障。

根据本发明的另一个优选实施例，移相检测回路部分是rc移相电路，其中，所述rc移相电路具有可变电阻，通过调节所述可变电阻调整所述特定的相位。在现有技术中已知很多种移相电路，理论上这些移相电路都可以被用作为本发明的移相检测回路。rc移相电路是其中简单的方案，能够降低硬件成本。将rc移相电路中的电阻设置为可变电阻，因此可以方便地调整该移相检测回路部分的特定的相位差，以便能够更清楚地判断高压设备的高压互锁电路故障。

根据本发明的另一个优选实施例，在每个高压设备内设置能够控制该高压设备的分控制单元，该分控制单元分别与主控制单元信号连接。因此，主控制单元能够通过分控制单元来控制相应的高压设备。优选的是，分控制单元还与在同一高压设备内的检测单元信号连接。因此，分控制单元能够实时分析移相检测回路的相位差的变化，从而更及时地确定高压互锁电路故障。例如，当回路上游的高压设备发生高压电路故障时，传到下一个检测单元的信号的相位差会与额定的相位差不同，与该检测单元信号连接的分控制单元能够及时地获取该信息并确定上一个高压设备内发生了高压互锁电路故障，该分控制单元能够将该信息发送给主控制单元以采取相应的安全措施。

根据本发明的另一个优选实施例，移相检测回路部分相互串联连接。因此，将全部的高压设备串联为移相检测回路，能够确定整个高压回路是否存在故障，并且根据特定的相位差也能够在出现故障时判断是哪个高压设备的高压电路出现了问题。另外优选的是，移相检测回路部分分别与主控制单元信号连接，从而使得每个高压设备与主控制单元形成请求响应机制，即主控制单元向每个高压设备发送测试信号，可以从每个高压设备返回具有特定相位的回馈信号。在出现故障时，可以根据特定的相位判断是哪个高压设备出现问题。出于冗余设计的考虑，有利的设计是，在将全部移相检测回路部分相互串联连接的同时使得每个移相检测回路部分分别与主控制单元单独信号连接。

根据本发明的另一个优选实施例，移相检测回路连接在车辆的can网络内，即将所有的信号传输都在车辆现有的can网络上进行，从而节省了布线成本。另外优选的是，根据本发明的高压设备是高压电池和/或电动机。

根据本发明的技术问题还被一种车辆，尤其是混合动力车辆或纯电动车辆所解决，该车辆具有包括上述技术特征的监控系统。

附图说明

通过附图来示意性地阐述本发明的优选实施例。附图为：

图1示出根据本发明的用于检测高压电路的监控系统的示意性的布置图；

图2示出根据本发明的移相检测回路的电路图；

图3示出串联式的移相检测回路的工作原理图；

图4示出并联式的移相检测回路的工作原理图。

相同的或者功能相近的部件使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于检测高压电路的监控系统1的布置示意图，其中，该高压电路监控系统1尤其用于混合动力汽车或者纯电动汽车。这种混合动力汽车或者纯电动汽车具有多个高压设备，例如高压电池2，电机3和其它高压设备4。根据本发明的监控系统具有主控制单元10、信号单元14和多个检测单元21，22，23，其中，在每个高压设备内设置一个检测单元。此外，在每个高压设备内还设有分控制单元11，12，13，他们与主控制单元通过can网络相连接，分控制单元之间也可以串联连接。主控制单元10可以将控制信号传递到分控制单元，以控制相应的高压设备。在每个检测单元内设有移相检测回路部分，各个高压设备的检测单元构成移相检测回路，用于对高压设备的高压电路进行检测。在图1所示的实施例中，各高压设备的检测单元串联连接，信号单元14在经受主控制单元的控制信号后向检测单元21发送测试信号，经过检测单元的移相检测回路部分之后再将被移相的测试信号发送到检测单元22，依次类推，最后经过检测单元23之后向信号单元14返回回馈信号，信号单元将测试信号与回馈信号的相位差返回给主控制单元10，主控制单元10据此判断该高压回路是否存在故障。另外优选的是，检测单元也可以将检测结果(相位差)传递给相对应的分控制单元，以判断高压互锁电路在此是否存在故障。

在根据本发明的每个检测单元21，22，23内设有移相检测回路部分，它们一起构成移相检测回路20。该移相检测电路的电路布置优选如图2所示，当然这是一个示例性的移相检测回路，其它满足要求的移相电路也都是可行的。在高压设备内的检测单元接收来自信号单元的测试信号，该测试信号具有第一相位，经过第一移相检测回路部分21后，相位会发生变化，产生与第一相位的相位差。能够根据电容c1，c2和电阻r1，r2调节相位差的大小，尤其借助可变电阻r1，r2调节相位差大小。

在图3中示出了根据图1所示实施例的工作方式。如图所示，在n个高压设备的检测单元之间构成移相检测回路20。信号单元14产生的信号具有相位φ0，经过高压电池2的移相检测回路部分21之后相位变为φ0+φ1，经过电机3之后相位变为φ0+φ1+φ2，最后经过其它高压设备后相位角为φ0+φ1+φ2+…+φn。随后，将具有相位φ的回馈信号返回到信号单元，计算相位差φ1+φ2+…+φn以判断电路是否存在故障。若返回的相位差不等于预定的φ1+φ2+…+φn，则可判断该高压电路存在故障。例如，若返回的相位差等于φ1+φ3+…+φn，则可判断在电机3内的高压互锁电路存在故障，因为返回的相位差与额定的相位差的差值等于φ2。随后主控制单元可以向电机3的分控制单元12发出指令，以断开电机的高压电路。另外一种判断故障的方式是，在上述示例中，若电机3随后的高压设备内的分控制单元检测到来自电机的信号的相位不等于φ0+φ1+φ2，而等于φ0+φ1，则可以直接判断电机内的电路存在故障，该高压设备内的分控制单元也可以直接向电机内的分控制单元发送指令，以断开电机的高压电路或者采取其它安全措施。

混合动力车辆或者纯电动车辆内的高压设备除了上面所述的通过can网络进行串联外，还可以通过can网络进行并联，如图4所示。当然，高压设备也可以同时串联和并联(冗余设计)。在并联情况下，在主控制单元10与高压设备2，3，4之间形成请求回应检测回路。主控制单元通过信号单元产生具有预设相位φ的测试信号，并将其发送至每个高压设备的移相检测回路。在高压设备内设有配备移相检测回路的监测单元，它接收测试信号，经过移相检测回路后，向主控制单元返回具有相位φ’的返回信号。在主控制单元内比较相位φ和φ’的相位差是否为额定值，以便判断该高压设备内的高压互锁电路是否存在故障。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记列表

1监控系统

2高压电池

3电机

4高压设备

10主控制单元

11分控制单元

12分控制单元

13分控制单元

14信号单元

20移相检测回路

21检测单元

22检测单元

23检测单元