一种电动汽车高压配电箱继电器监控系统及方法与流程

本发明涉及电动汽车高压配电箱技术领域，更具体的说是涉及一种电动汽车高压配电箱继电器监控系统及方法。

背景技术：

电动汽车的高压配电是将电池中的电通过高压配电装置输送到各个高压元器件中，为了节约电力资源，以及最大程度的保证用电设施的安全，所以配电箱中会配备各种不同电流的高压继电器。

但是，之前使用的高压配电箱从没有对于其中的继电器状态进行过实时检测，没有设备知道高压箱内的继电器的真实状况，如果对于继电器的情况不进行监测控制，这样就会造成继电器失控。

如果继电器由于一些器件问题造成粘连，而问题没有找到，对于继电器状况我们也并不知晓，会增加高压配电箱的安全问题，进而影响整车安全。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种电动汽车高压配电箱继电器监控系统及方法，能够在最快的时间内检测到继电器状态，便于对继电器进行分析，分析粘连原因，找到相应故障，及时的解决问题，提高电动汽车的安全性。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种电动汽车高压配电箱继电器监控系统，包括：供电单元、高压配电箱、电机控制器、电机和空调，供电单元通过高压配电箱分别与电机控制器和空调连接，电机控制器与电机连接；还包括整车控制器、所述高压配电箱内设有电压检测模块、接触器控制器、供电电路和信号电路；所述供电单元通过供电电路分别与电机控制器和空调连接，所述电压检测模块用于检测供电电路的前后端电压并通过信号电路将电压数据发送至整车控制器；所述整车控制器根据电压数据判断供电电路的继电器状态，并通过信号电路向接触器控制器发送控制信号；所述接触器控制器用于根据整车控制器发送的控制信号控制供电电路中的继电器。

进一步，所述供电电路包括：供电单元y、预充电阻r1、电机控制器u1、电机u2、空调u3、接触器控制器u4、电机保险f1、空调保险f2、预充继电器k1、主正继电器k2、空调继电器k3、主负继电器k4。

供电单元y的正极分别与预充电阻r1的一端、主正继电器k2的常开触点k2-1的一端、空调保险f2的一端连接，预充电阻r1的另一端与预充继电器k1的常开触点k1-1的一端连接，预充继电器k1的常开触点k1-1的另一端分别与主正继电器k2的常开触点k2-1的另一端、电机保险f1的一端连接，电机保险f1的另一端与电机控制器u1的正输入端连接；空调保险f2的另一端与空调继电器k3的常开触点k3-1的一端连接，空调继电器k3的常开触点k3-1的另一端与空调u3的正输入端连接；所述供电单元y的负极与主负继电器k4的常开触点k4-1的一端连接，主负继电器k4的常开触点k4-1的另一端分别与电机控制器u1的负输入端、空调u3的负输入端连接；电机控制器u1的输出端与电机u2的输入端连接。

所述接触器控制器u4的第一输出端串联预充继电器k1后接地，接触器控制器u4的第一输出端串联主正继电器k2后接地，接触器控制器u4的第三输出端串联空调继电器k3后接地，接触器控制器u4的第四输出端串联主负继电器k4后接地。

进一步，所述供电电路内还设有多个用于电压检测模块测试前后端电压的检测点；所述检测点包括：前端检测点a、第一基准点b、第二基准点c、后端1号检测点d、后端2号检测点e、后端3号检测点f；所述前端检测点a设在供电单元y的正极与主正继电器k2的常开触点k2-1的一端之间的导线上；所述第一基准点b设在供电单元y的负极与主负继电器k4的常开触点k4-1的一端之间的导线上；所述第二基准点c设在供电单元y的正极与预充电阻r1的一端之间的导线上；所述后端1号检测点d设在主正继电器k2的常开触点k2-1的另一端与电机保险f1的一端之间的导线上；所述后端2号检测点e设在空调继电器k3的常开触点k3-1的另一端与空调u3的正输入之间的导线上；所述后端3号检测点f设在主负继电器k4的常开触点k4-1的另一端与电机控制器u1的正输入端之间的导线上。

进一步，所述信号电路包括：电压检测模块、接触器控制器、整车控制器和仪表；所述整车控制器分别与电压检测模块、接触器控制器、仪表信号连接。

相应的，本发明还公开了一种电动汽车高压配电箱继电器监控方法，包括：整车控制器向接触器控制器发送控制信号，控制供电电路的继电器动作；

电压检测模块检测供电电路的前后端电压并通过信号电路将电压数据发送至整车控制器；

整车控制器根据电压数据使用预设算法得出继电器的状态判定值；

整车控制器根据控制信号和状态判定值判断相应的继电器是否异常，若是，通过仪表进行反馈。

进一步，所述控制信号包括：预充控制信号、电机启动信号和空调启动信号。所述预充控制信号控制继电器动作包括：闭合预充继电器k1的常开触点k1-1和主负继电器k4的常开触点k4-1。所述电机启动信号控制继电器动作包括：预充控制信号执行完成后，先闭合主正继电器k2的常开触点k2-1，再断开预充继电器k1的常开触点k1-1。所述空调启动信号控制继电器动作包括：闭合空调继电器k3的常开触点k3-1。

进一步，所述供电电路的前后端电压具体包括：前端检测点a的电压值a、第一基准点b的电压值b、第二基准点c的电压值c、后端1号检测点d的电压值d、后端2号检测点e的电压值e、后端3号检测点f的电压值f。

进一步，所述整车控制器根据电压数据使用预设算法得出继电器的状态判定值包括：设定前端电压值x1、第一后端电压值x2、第二后端电压值x3、第三后端电压值x4，其中x1＝a-b,x2＝d-b,x3＝e-b,x4＝c-f；设定电机继电器状态判定值y1、空调继电器状态判定值y2、主负继电器状态判定值y3；其中，y1＝x1-x2，y2＝x1-x3，y3＝x1-x4。

进一步，所述整车控制器根据控制信号和状态判定值判断相应的继电器是否异常包括：

当前控制信号为预充控制信号时，若y1＝0且y2≠0且y3＝0，所有继电器均正常；否则，若y1≠0,预充继电器k1异常，若y2＝0，空调继电器k3异常，若y3≠0，主负继电器k4异常；

当前控制信号为电机启动信号时，若y1＝0且y2≠0且y3＝0，所有继电器均正常；否则，若y1≠0,主正继电器k2异常，若y2＝0，空调继电器k3异常，若y3≠0，主负继电器k4异常；

当前控制信号为空调启动信号时，若y1＝0且y2＝0且y3＝0，所有继电器均正常；否则，若y1≠0,主正继电器k2异常，若y2≠0，空调继电器k3异常，若y3≠0，主负继电器k4异常。

对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明提供了一种电动汽车高压配电箱继电器监控系统及方法，通过在高压配电箱内部添加电压检测模块，将继电器吸合以及断开信息发送到整车控制器，通过在上下电以及正常状态下，对于继电器的各个状态进行实时检测以及判断，以及对于故障状态及正常状态的输出，及时保障了电动汽车高压配电箱工作的正常性，在出现问题时可以最快的报告给驾驶人员，以提醒司机尽快联系相关工作人员尽快检修，可以最快的速度监测到车辆上的其他涉及到的高压件的运行状态，在对继电器产生伤害后进行及时的检修，在更大程度上提高了电动汽车配电装置的安全性，从而降低了电动汽车整车安全的风险。

综上，本发明结构简单，仅在普通高压箱上添加一个电压检测模块即可；本发明提高了系统的安全性，系统部件少，整车控制器程序方法采用分步实时检测控制方法就可以进行控制；另外，本发明可靠性高，电压检测模块使用广泛，具有很高的可靠性，对于高压配电箱系统的检测更加的准确。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

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。

附图1是本发明的供电电路的电路原理图。

附图2是本发明的信号电路的电路原理图。

附图3是本发明的方法流程图。

附图4是本发明在行车前进行继电器监控的方法流程图。

附图5是本发明在车辆启动后进行继电器监控的方法流程图。

附图6是本发明在行车时启动空调后进行继电器监控的方法流程图。

附图7是本发明在行车时关闭空调后进行继电器监控的方法流程图。

附图8是本发明在行车结束下电后进行继电器监控的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。

实施例一：

本实施例公开了一种电动汽车高压配电箱继电器监控系统，包括：供电单元、高压配电箱、电机控制器、电机和空调，供电单元通过高压配电箱分别与电机控制器和空调连接，电机控制器与电机连接；还包括整车控制器、所述高压配电箱内设有电压检测模块、接触器控制器、供电电路和信号电路；所述供电单元通过供电电路分别与电机控制器和空调连接，所述电压检测模块用于检测供电电路的前后端电压并通过信号电路将电压数据发送至整车控制器；所述整车控制器根据电压数据判断供电电路的继电器状态，并通过信号电路向接触器控制器发送控制信号；所述接触器控制器用于根据整车控制器发送的控制信号控制供电电路中的继电器。

如图1所示，供电电路包括：供电单元y、预充电阻r1、电机控制器u1、电机u2、空调u3、接触器控制器u4、电机保险f1、空调保险f2、预充继电器k1、主正继电器k2、空调继电器k3、主负继电器k4。

供电单元y的正极分别与预充电阻r1的一端、主正继电器k2的常开触点k2-1的一端、空调保险f2的一端连接，预充电阻r1的另一端与预充继电器k1的常开触点k1-1的一端连接，预充继电器k1的常开触点k1-1的另一端分别与主正继电器k2的常开触点k2-1的另一端、电机保险f1的一端连接，电机保险f1的另一端与电机控制器u1的正输入端连接；空调保险f2的另一端与空调继电器k3的常开触点k3-1的一端连接，空调继电器k3的常开触点k3-1的另一端与空调u3的正输入端连接；所述供电单元y的负极与主负继电器k4的常开触点k4-1的一端连接，主负继电器k4的常开触点k4-1的另一端分别与电机控制器u1的负输入端、空调u3的负输入端连接；电机控制器u1的输出端与电机u2的输入端连接。

所述接触器控制器u4的第一输出端串联预充继电器k1后接地，接触器控制器u4的第一输出端串联主正继电器k2后接地，接触器控制器u4的第三输出端串联空调继电器k3后接地，接触器控制器u4的第四输出端串联主负继电器k4后接地。

供电电路内还设有多个用于电压检测模块测试前后端电压的检测点；所述检测点包括：前端检测点a、第一基准点b、第二基准点c、后端1号检测点d、后端2号检测点e、后端3号检测点f；所述前端检测点a设在供电单元y的正极与主正继电器k2的常开触点k2-1的一端之间的导线上；所述第一基准点b设在供电单元y的负极与主负继电器k4的常开触点k4-1的一端之间的导线上；所述第二基准点c设在供电单元y的正极与预充电阻r1的一端之间的导线上；所述后端1号检测点d设在主正继电器k2的常开触点k2-1的另一端与电机保险f1的一端之间的导线上；所述后端2号检测点e设在空调继电器k3的常开触点k3-1的另一端与空调u3的正输入之间的导线上；所述后端3号检测点f设在主负继电器k4的常开触点k4-1的另一端与电机控制器u1的正输入端之间的导线上。

如图2所示，信号电路包括：电压检测模块、接触器控制器、整车控制器和仪表；所述整车控制器分别与电压检测模块、接触器控制器、仪表信号连接。

本实施例利用电压检测装置，检测出供电电路的前后端电压；整车控制器判断不同状态下的继电器状态；整车控制器通过对于发布继电器的命令以及继电器状态的比较，判断不同状态下继电器状态的合理性，形成控制程序；控制逻辑考虑了工程应用上的问题，对于继电器状态信号采用了本领域常用的滤波装置。

使用时，继电器控制器模块通过can线接收整车控制器关于继电器的指令，将指令发送给继电器，同时电压检测模块，将实时的电压情况通过can线反馈给整车控制器,整车控制器通过判断与处理，将电压差值进行分析，将不合理值作为故障报告给can线，通过仪表进行反馈，告知司机具体情况。

实施例二：

基于实施例提供的电动汽车高压配电箱继电器监控系统，如图3所示，本实施例提供了一种电动汽车高压配电箱继电器监控方法，包括如下步骤：

s1：整车控制器向接触器控制器发送控制信号，控制供电电路的继电器动作。

s2：电压检测模块检测供电电路的前后端电压并通过信号电路将电压数据发送至整车控制器。

s3：整车控制器根据电压数据使用预设算法得出继电器的状态判定值。

s4：整车控制器根据控制信号和状态判定值判断相应的继电器是否异常，若是，通过仪表进行反馈。

实施例三：

首先，对本实施例中控制信号和状态判定值做如下说明：

1、本实施例中的控制信号包括：预充控制信号、电机启动信号和空调启动信号。

预充控制信号对应的继电器动作包括：闭合预充继电器k1的常开触点k1-1和主负继电器k4的常开触点k4-1。

电机启动信号对应继电器动作包括：预充控制信号执行完成后，先闭合主正继电器k2的常开触点k2-1，再断开预充继电器k1的常开触点k1-1。

所述空调启动信号对应的继电器动作包括：闭合空调继电器k3的常开触点k3-1。

2、结合图1，对电压检测模块测试的检测点电压值定义如下：

前端检测点a的电压值为a、第一基准点b的电压值为b、第二基准点c的电压值为c、后端1号检测点d的电压值为d、后端2号检测点e的电压值为e、后端3号检测点f的电压值为f。

基于上述定义，设定前端电压值x1、第一后端电压值x2、第二后端电压值x3、第三后端电压值x4，其中x1＝a-b,x2＝d-b,x3＝e-b,x4＝c-f；进而设定电机继电器状态判定值y1、空调继电器状态判定值y2、主负继电器状态判定值y3；其中，y1＝x1-x2，y2＝x1-x3，y3＝x1-x4。

基于实施例二，本实施例提供了一种电动汽车高压配电箱继电器监控方法，具体包括：

1、行车前，整车控制器根据状态判定值判断相应的继电器是否异常。

此时，由于整车控制器还未发布闭合指令，所有继电器不应该闭合，即y1、y2、y3均不为0，即可判断所有继电器均未发生粘连。

如图4所示，若发送粘连，整车继电器将粘连故障发送给can线，仪表通过采集can线上的信息，将故障报出，此时我们就可以对应仪表显示找一下是哪个继电器发生粘连，即如果y1＝0,通过查找继电器粘连原因，分析高压器件产生过流的原因，进行问题的排查,对于电机一路发出故障时，需要排查预充继电器k1和主正继电器k2,如果y2＝0，则需要排查空调继电器k3，如果y3＝0，则需要排查主负继电器k4。

当检测过一次，没有故障报出，则整车控制器发出闭合主负继电器k4的命令，此时依然需要判断y1,y2,y3值，当y1≠0,y2≠0,y3＝0,此时，所有继电器状态正常；如果y1＝0,通过查找继电器粘连原因，分析高压器件产生过流的原因，进行问题的排查,对于电机一路发出故障时，需要排查预充继电器k1和主正继电器k2,如果y2＝0，则需要排查空调继电器k3粘连情况，如果y3≠0，则需要排查主负继电器k4，说明继电器无法吸合。

由此，行车前对所有继电器的监控结束。

2、启动车辆后，整车控制器(vcu)依次发送预充控制信号和电机启动信号，并根据状态判定值判断相应的继电器是否异常，若是，通过仪表进行反馈，若否，电动汽车上电并正常行车。

如图5所示，整车控制器发出预充控制信号，此时，若继电器状态正常y1、y2、y3分别为y1＝0,y2≠0,y3＝0。如果y1≠0,则需要排查预充继电器k1，说明预充继电器k1无法吸合,如果y2＝0，则需要排查空调继电器k3粘连情况，如果y3≠0，则需要排查主负继电器k4，说明主负继电器k4无法吸合；

预充进行(程序确定预充时间)500ms内无故障发出，整车控制器发布电机启动信号,此时，若继电器状态正常，y1、y2、y3分别为y1＝0,y2≠0,y3＝0。如果y1≠0,通则需要排查主正继电器k2，说明主正继电器k2无法吸合,如果y2＝0，则需要排查空调继电器k3粘连情况，如果y3≠0，则需要主负继电器k4，说明主负继电器k4无法吸合。

3、行车时，整车控制器发送空调启动信号，并根据状态判定值判断相应的继电器是否异常，若是，通过仪表进行反馈。

由于我们为了进行原理简化，只拿出电机和空调两路进行说明，其实对于多合一一路，他的架构与电机完全相同，只是对应继电器和保险的选型并不相同，它的控制原理与电机完全一致，命令的发布几乎完全是同时的；对于除霜，散热等，他的架构与空调完全相同，只是对应继电器和保险的选型并不相同，它们的控制原理与空调完全一致，命令的发布几乎完全是同时的。

如图6所示，当行车时，司机需要开空调，按下面板上的空调开关后，整车控制器通过can了解到司机需要开空调，发出空调启动信号，此时，若继电器状态正常，y1、y2、y3分别为y1＝0,y2＝0,y3＝0。如果y1≠0,则需要排查主正继电器k2，说明主正继电器k2无法吸合,如果y2≠0，则需要排查空调继电器k3，说明空调继电器k3无法吸合，如果y3≠0，则需要主负继电器k4，说明主负继电器k4无法吸合。

4、行车时，整车控制器解除空调启动信号，并根据状态判定值判断相应的继电器是否异常，若是，通过仪表进行反馈。

如图7所示，当司机需要关闭空调，按下面板上的空调关闭开关后，整车控制器通过can了解到司机需要关闭空调，解除空调启动信号，此时，若继电器状态正常，y1、y2、y3分别为y1＝0,y2≠0,y3＝0。如果y1≠0,通则需要排查主正继电器k2，说明主正继电器k2无法吸合,如果y2＝0，则需要排查空调继电器k3粘连情况，如果y3≠0，则需要主负继电器k4，说明主负继电器k4无法吸合；

5、行车时结束后，整车控制器发送控制信号断开主正继电器k2、空调继电器k3、主负继电器k4，根据状态判定值判断相应的继电器是否异常，若是，通过仪表进行反馈。

如图8所示，当司机拧钥匙下电后，整车控制器依次发布控制信号断开主正继电器k2、空调继电器k3，此时，若继电器状态正常，y1、y2、y3分别为y1≠0,y2≠0,y3＝0。如果y1＝0,通则需要排查主正继电器k2，说明主正继电器k2存在粘连情况,如果y2＝0，则需要排查空调继电器k3粘连情况，如果y3≠0，则需要排查主负继电器k4，说明主负继电器k4无法吸合。

当无不正常情况发出时，此时整车控制器再发布控制信号断开主负继电器k4，此时，若继电器状态正常，y1、y2、y3分别为y1≠0,y2≠0,y3≠0。如果y1＝0,通则需要主正继电器k2，说明主正继电器k2存在粘连情况,如果y2＝0，则需要排查空调继电器k3粘连情况，如果y3＝0，则需要排查主负继电器k4，说明主负继电器k4存在粘连情况；

当无不正常情况发出时，仪表台断电，采集终止，然后电机等进行主动放电，下电结束。

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。