一种电动汽车及其电池充电电路的接触器状态的检测装置的制作方法

本实用新型涉及电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车及其电池充电电路的接触器状态的检测装置。

背景技术：

随着电动汽车、插电式混合动力汽车的陆续普及和发展，车辆的高压用电安全日趋重要，而且高压用电安全的要求也日益趋严。高压回路中的开关器件——高压接触器的状态尤为关键，目前市场上出现电动汽车起火的事故，部分是因高压接触器失效等原因引起。高压接触器失效后容易引起电动汽车电路故障，带来安全隐患甚至事故。

因此，现有技术还需要改进和提高。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种电动汽车及其电池充电电路的接触器状态的检测装置，以实现接触器状态的检测，提高充电的安全性。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种电池充电电路的接触器状态检测装置，包括：

第一温度传感器，用于在充电电池进入恒流充电阶段时，检测接触器的温度T0，并检测接触器当前的温度Tt；

电流传感器，用于检测接触器的电流；

电压检测电路，用于检测接触器的电压；

电流传感器与接触器串联连接；电压检测电路的第一输入端与接触器的前端电连接，电压检测电路的第二输入端与接触器的后端电连接；第一温度传感器的输出端、电流传感器的输出端和电压检测电路的输出端均与处理电路电连接；

处理电路，用于计算当前温度Tt与充电电池进入恒流充电阶段时的温度T0的差值△T；根据所述电压和电流得到接触器的接触电阻；根据所述接触电阻、预设的电阻阈值、所述差值△T和预设的温升阈值得到接触器的状态。

所述的装置中，所述处理电路包括：

差值计算单元，用于计算当前温度Tt与充电电池进入恒流充电阶段时的温度T0的差值△T；

电阻计算单元，用于根据所述电压和电流得到接触器的接触电阻；

判断单元，用于比较所述接触电阻和预设的电阻阈值的大小，比较所述差值△T和预设的温升阈值的大小；在所述接触电阻小于所述电阻阈值，且所述差值△T小于所述温升阈值时，认为接触器触点未失效；在所述接触电阻大于所述电阻阈值，且所述差值△T大于所述温升阈值时，认为接触器触点失效。

所述的装置中，所述判断单元还用于：在所述接触电阻小于所述电阻阈值，且所述差值△T大于所述温升阈值时，认为接触器触点存在失效风险；在所述接触电阻大于所述电阻阈值，且所述差值△T小于所述温升阈值时，认为接触器触点存在失效风险。

所述的装置中，还包括人机交互装置，所述人机交互装置与判断单元的输出端电连接，用于在接触器触点失效时，以光、文字、图形或声音的形式发出需要维修的警告。

所述的装置中，所述第一温度传感器设置在接触器的极柱上。

所述的装置中，还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于在充电电池进入恒流充电阶段时检测接触器的环境温度；所述第二温度传感器的输出端与处理电路电连接。

所述的装置中，所述处理电路根据所述环境温度选取预设的温升阈值，所述环境温度越高，温升阈值越小。

根据本申请的第二方面，本申请提供了一种电动汽车，包括：

充电电池；

充电电路，用于对所述充电电池充电；所述充电电路包括接触器；

上述的接触器状态检测装置。

根据本申请的第三方面，本申请提供了一种电动汽车，包括：充电电池，充电电路，电池管理系统，电流传感器以及至少一个第一温度传感器；

所述充电电路包括至少一个接触器，所述电流传感器与所述接触器串联连接；电池管理系统的两个电压检测端分别与接触器的前端和后端电连接；所述第一温度传感器设置在接触器的极柱上，所述第一温度传感器的输出端、电流传感器的输出端均与电池管理系统电连接。

所述的电动汽车中，还包括组合仪表，所述电池管理系统与所述组合仪表电连接。

所述的电动汽车中，所述充电电路包括：第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器和预充电阻；充电电池的正极连接第一接触器的后端、第二接触器的后端和第三接触器的后端，第一接触器的前端连接外部电源的正极，第二接触器的前端通过通过预充电阻连接外部电源的正极和第一接触器的前端；第三接触器的前端连接外部电源的正极；充电电池的负极通过电流传感器连接第四接触器的后端，第四接触器的前端连接外部电源的负极。

所述的电动汽车中，包括三个所述第一温度传感器，所述第一温度传感器包括热敏电阻，三个热敏电阻分别设置在第一接触器的极柱上、第三接触器的极柱上以及第四接触器的极柱上；所述电池管理系统包括处理电路和三个电压检测电路；三个电压检测电路的第一输入端分别与第一接触器的前端、第三接触器的前端以及第四接触器的前端电连接，三个电压检测电路的第二输入端分别与第一接触器的后端、第三接触器的后端以及第四接触器的后端电连接；第一温度传感器的输出端、电流传感器的输出端和电压检测电路的输出端均与处理电路电连接。

所述的电动汽车中，还包括电池系统配电盒和第二温度传感器；所述第二温度传感器和充电电路设置在电池系统配电盒内；所述第二温度传感器的输出端与处理电路电连接；所述处理电路根据热敏电阻阻值的变化、第二温度传感器检测到的温度、电压检测电路检测到的电压、电流传感器检测到的电流得到接触器的状态。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种电动汽车及其电池充电电路的接触器状态的检测装置，包括：第一温度传感器、用于检测接触器的电流的电流传感器、用于检测接触器的电压的电压检测电路和处理电路。第一温度传感器在充电电池进入恒流充电阶段时，检测接触器的温度T0，并检测接触器当前的温度Tt。处理电路计算当前温度Tt与充电电池进入恒流充电阶段时的温度T0的差值△T；根据所述电压和电流得到接触器的接触电阻；根据所述接触电阻、预设的电阻阈值、所述差值△T和预设的温升阈值得到接触器的状态。可见，实现了对接触器状态的检测，提高了充电电池充电的安全性。

附图说明

图1为本实用新型提供的接触器状态的检测装置的结构框图；

图2为本实用新型提供的接触器状态的检测装置中，处理电路的结构框图；

图3为本实用新型提供的电动汽车中，接触器状态的检测装置的电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

如图1所示，本申请提供的接触器状态检测装置用于在充电电路20给充电电池10充电时，检测充电电路20中接触器210的状态，接触器210用于控制充电电路的通断。检测装置包括：电流传感器30，处理电路40，电压检测电路50，第一温度传感器60和第二温度传感器70。

第一温度传感器60，用于在充电电池10进入恒流充电阶段时，检测接触器210的温度T0；并检测接触器210当前的温度Tt。例如，充电电路20在开始给充电电池10恒流充电时，触发第一温度传感器60检测接触器210的温度T0。之后，第一温度传感器60实时检测接触器210当前的温度Tt，或者间隔一定时间检测接触器210当前的温度Tt。第一温度传感器60可设置在接触器210的极柱上，将极柱温度作为接触器210的温度，检测方便。极柱为接触器210的前端端子或后端端子。

电流传感器30，用于检测接触器210的电流。

电压检测电路50，用于检测接触器210的电压。

处理电路40，用于计算当前温度Tt与充电电池10进入恒流充电阶段时的温度T0的差值△T，即△T＝Tt-T0；根据所述电压和电流得到接触器210的接触电阻；根据所述接触电阻、预设的电阻阈值、所述差值△T和预设的温升阈值得到接触器210的状态，例如，本实施例中通过比较所述接触电阻和预设的电阻阈值的大小、比较所述差值△T和预设的温升阈值的大小，根据比较结果得到接触器210的状态。在充电电路20给充电电池10充电时，接触器210处于闭合状态，其温升和电阻理想状态下均较小，本实用新型通过检测接触器210在恒流充电阶段开始后的温升和电阻，实现了对其状态的检测，提高了充电电池充电的安全性。本实用新型选择恒流充电阶段来检测接触器210的状态，确保了接触电阻计算的准确性。而且，可以通过实时获取温升并进行处理，实现对接触器状态的实时监控，也可以间隔一定时间获取温升并进行处理，在保障接触器状态监控需求的情况下减少信息的处理量。

本实施例中，电压检测电路50的第一输入端与接触器210的前端电连接，电压检测电路50的第二输入端与接触器210的后端电连接，换而言之，电压检测电路50与接触器210并联。电压检测电路50的输出端与处理电路40电连接。电压检测电路50采集接触器210前后端的电压分别为U0、U1，则接触器210的电压为U0-U1。充电电池10充电时，接触器210前端电压高于后端电压。

电流传感器30与接触器210串联连接；第一温度传感器60的输出端、第二温度传感器70的输出端和电流传感器30的输出端同样与处理电路40电连接。

如图2所示，处理电路40包括：差值计算单元410，电阻计算单元420和判断单元430。

差值计算单元410，用于计算当前温度Tt与充电电池进入恒流充电阶段时的温度T0的差值△T。差值计算单元410的输入端与第一温度传感器60电连接，差值计算单元410的输出端与判断单元430的第一输入端电连接。

电阻计算单元420，用于根据电压检测电路输出的接触器210的电压和接触器210的电流得到接触器210的接触电阻，即，根据公式计算得到接触器210的接触电阻R，其中，I为接触器的电流。接触电阻R的计算可以有一组电压U0-U1、电流I计算得到，也可以由多组电压U0-U1、电流I计算后取平均值得到，本实施例采用后者，以提高接触电阻R的准确性。电阻计算单元420的输入端与电压检测电路电连接，电阻计算单元420的输出端与判断单元430的第二输入端电连接。

判断单元430，用于比较所述接触电阻R和预设的电阻阈值的大小，比较所述差值△T和预设的温升阈值的大小；在所述接触电阻R小于所述电阻阈值，且所述差值△T小于所述温升阈值时，认为接触器触点未失效；在所述接触电阻R大于所述电阻阈值，且所述差值△T大于所述温升阈值时，认为接触器触点失效；在所述接触电阻R小于所述电阻阈值，且所述差值△T大于所述温升阈值时，认为接触器触点存在失效风险；在所述接触电阻R大于所述电阻阈值，且所述差值△T小于所述温升阈值时，认为接触器触点存在失效风险。所述电阻阈值可以根据接触器型号进行设置，例如，电阻阈值为接触器厂商提供的正常接触的电阻值，或正常接触的电阻值区间的上限。

第二温度传感器70用于在充电电池进入恒流充电阶段时检测接触器210的环境温度Te。第二温度传感器70的输出端与处理电路40电连接。判断单元430在所述比较所述差值△T和预设的温升阈值的大小之前，根据所述环境温度Te选取预设的温升阈值，所述环境温度Te越高，温升阈值越小。不同的环境温度Te对应不同的温升阈值，将环境温度对接触器状态的影响考虑进去，进一步提高了接触器状态检测的准确性，提高了充电的安全。

如图1和图2所示，接触器状态检测装置还包括人机交互装置80，人机交互装置80与判断单元430的输出端电连接，用于在接触器触点失效时，以光、文字、图形或声音的形式发出需要维修的警告，使用户能及时处理，避免发生更严重的事故。

进一步的，接触器210可以是高压接触器，充电电路20为电动汽车的充电电路。本实施例以电动汽车为例进行详细说明，其中，电动汽车包括纯电动汽车和油电混合动力汽车。如图3所示，电动汽车包括电池系统配电盒(BDU)和充电电池10，电池系统配电盒(BDU)内设置有充电电路20。电池管理系统BMS、电流传感器30、第一温度传感器60、第二温度传感器70和人机交互装置80构成了上述接触器状态检测装置。电池管理系统BMS可设置在电池系统配电盒(BDU)内或外。

充电电路20包括至少4个接触器和预充电阻R1。接触器用于接通和切断其所在的充电回路。本实施例中，充电电池10的正极连接第一接触器KM1的后端、第二接触器KM2的后端和第三接触器KM3的后端，第一接触器KM1的前端连接外部电源的正极，第二接触器KM2的前端通过通过预充电阻R1连接外部电源的正极和第一接触器KM1的前端。第三接触器KM3的前端连接外部电源的正极。充电电池10的负极通过电流传感器30连接第四接触器KM0的后端，第四接触器KM的前端连接外部电源的负极。其中，第一接触器KM1、充电电池10和第四接触器KM0构成的回路用于充电电池10的常规充电。预充电阻R1、第二接触器KM2、充电电池10和第四接触器KM0构成的回路用于给外部车载高压器件的母线电容充电，预充完后先吸合KM1再切断KM2，即预充完成后充电电池10进入常规充电。第三接触器KM3、充电电池10和第四接触器KM0构成的回路用于充电电池10的快充。本实施例中，第一接触器KM1、第二接触器KM2、第三接触器KM3和第四接触器KM4为车用高压接触器，例如，工作电压的范围在60V-600V直流电的接触器。

本实施例中，第二温度传感器70为热敏电阻NTC0，其设置在BDU内部，将检测的BDU内部的温度作为各个接触器的环境温度。第一温度传感器60同样可以采用热敏电阻，本实施例中，充电电池10的正极连接三个接触器，故设置三个热敏电阻来分别检测三个接触器的温升；分别是：设置在第一接触器KM1的极柱上的第一热敏电阻NTC1、设置在第三接触器KM3的极柱上的第二热敏电阻NTC2和设置在第四接触器KM0的极柱上的第三热敏电阻NTC3。采用热敏电阻来检测温度，电路简单可靠。可见，本实用新型的电动汽车，主要对控制常规充电、快充充电以及与充电电池负极连接的接触器进行状态检测，以便其失效时能第一时间获知，提高电动汽车的安全。

电池管理系统BMS用于控制各个接触器的通断，以及对各个车用高压连接器状态进行监测，其包括如上所述的处理电路40和电压检测电路50。电压检测电路50的第一输入端和第二输入端作为电池管理系统BMS的两个电压检测端分别与接触器的前端和后端电连接。其中，处理电路40的功能可以由单片机或可编程门阵列实现，也可以由逻辑电路实现，例如，差值计算单元410采用减法器电路来实现温度差值的运算，电阻计算单元420采用乘法器和运算放大器实现电压、电流相除的运算，判断单元采用逻辑电路或比较器电路来实现接触器状态的判断等。

接触器状态检测装置包括三个电压检测电路50；三个电压检测电路的第一输入端分别与第一接触器KM1的前端、第三接触器KM3的前端以及第四接触器KM0的前端电连接，三个电压检测电路的第二输入端分别与第一接触器KM1的后端、第三接触器KM3的后端以及第四接触器KM0的后端电连接。

人机交互装置80采用组合仪表，其用于显示整车状态信息，告知用户整车状态。处理电路40在接触器触点存在失效风险时，将风险上报到整车的行车电脑，并通过组合仪表提示用户进行进一步检测；在接触器触点失效时，将故障上报到整车的行车电脑，并通过组合仪表提示用户前往相关维修点进行维修。当然，处理电路40在接触器触点失效时，还可以控制失效的接触器使其断开，停止充电。

可见，本实用新型提供的电动汽车，能对接触器触点的状态进行监测，确保接触器触点失效后可被监测出，提高了电动汽车的安全性。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。