1.本技术涉及汽车技术领域，尤其涉及一种高压动力系统的冗余保护系统及矿用车辆。
背景技术：2.相关技术中，应用于重载下坡工况的纯电动矿用车辆，由于车辆的车身重、坡度大，因此，在车辆下坡过程中采用驱动电机反扭的电制动力和普通机械制动提供的制动力共同保证对应的车辆在下坡过程中车辆安全。
3.在相关技术中，矿用车辆在重载下坡过程中，若矿用车辆的动力系统的高压电池系统或驱动电机系统出现严重故障，整车控制器会下发指令将电机扭矩降为零或驱动电机自我保护而将扭矩降为零，矿用车辆会丧失电制动力；同时，相关技术中的矿用车辆，其动力系统没有设置对应的故障保护机制，使的重载的矿用车辆在下坡过程中只能依靠机械制动，易造成矿用车辆的刹车系统损坏，进而造成安全事故。
4.针对相关技术中重载的矿用车辆无故障保护机制，造成车辆下坡制动失灵的问题，尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：5.本技术提供了一种高压动力系统的冗余保护系统及矿用车辆，以至少解决相关技术中重载的矿用车辆无故障保护机制，造成车辆下坡制动失灵的的问题。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种高压动力系统的冗余保护系统，包括：第一控制器、第一制动单元和离合单元，所述第一控制器分别与所述离合单元、所述高压动力系统的动力单元和高压电池单元耦合连接，所述第一制动单元还通过所述离合单元与所述动力单元的传动轴离合连接，所述第一控制器用于检测所述高压电池单元和所述动力单元是否故障，其中，在所述高压电池单元故障时，所述动力单元按预设的反向制动模式运转，并向所述高压动力系统输出对应的电制动力；在至少所述动力单元故障时，所述第一控制器用于控制所述离合单元将所述第一制动单元与所述传动轴联动，所述第一制动单元用于在由所述传动轴传动运转时，向所述高压动力系统输出对应的电制动力。
7.在其中一些实施例中，所述冗余保护系统还包括功率释放单元、与所述功率释放单元耦合连接的第一开关模块和第二开关模块，所述第一开关模块还分别与所述第一控制器和所述动力单元耦合连接，所述第二开关模块还分别与所述第一控制器和所述第一制动单元耦合连接，其中，所述第一开关模块，用于控制所述功率释放单元与所述动力单元的通断；所述第二开关模块，用于控制所述功率释放单元与所述第一制动单元的通断；所述第一控制器，用于在所述高压电池单元故障时，控制所述第一开关模块将所述功率释放单元与所述动力单元连通，以及在至少所述动力单元故障时，控制所述第二开关模块将所述功率释放单元与所述第一制动单元连通；所述功率释放单元，用于将所述动力单元和/或所述第一制动单元在输出对应的电制动力时所产生的电能进行释放。
8.在其中一些实施例中，所述第一开关模块和第二开关模块均包括受控开关，所述受控开关包括第一输入端、第一受控端、第一输出端，所述第一开关模块对应的所述第一输入端与所述动力单元耦合连接，所述第二开关模块对应的所述第一输入端与所述第一制动单元耦合连接，所述第一开关模块对应的所述第一受控端与所述第一控制器的第一控制端口耦合连接，所述第二开关模块对应的所述第一受控端与所述第一控制器的第二控制端口耦合连接，所述第一输出端与所述功率释放单元耦合连接，其中，所述第一控制器，用于在所述高压电池单元故障时，沿所述第一控制端口输出第一使能信号，以及在至少所述动力单元故障时，沿所述第二控制端口输出第二使能信号；所述受控开关，用于根据所述第一受控端接收到的所述第一使能信号，控制所述第一开关模块对应的所述第一输入端与所述第一输出端的通断，以及根据所述第一受控端接收到的所述第二使能信号，控制所述第二开关模块对应的所述第一输入端与所述第一输出端的通断；所述功率释放单元，用于在所述第一输入端与所述第一输出端连通时，对应将所述动力单元或所述第一制动单元所产生的电能进行释放。
9.在其中一些实施例中，所述受控开关包括接触器，所述接触器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口电连接第一电源，所述第二端口对接所述第一受控端，所述第三端口对接所述第一输入端，所述第四端口对接所述第一输出端，其中，所述接触器，用于根据所述第二端口接收到的所述第一使能信号，控制所述第一开关模块对应的所述第三端口与所述第四端口的通断，以及根据所述第二端口接收到的所述第二使能信号，控制所述第二开关模块对应的所述第三端口与所述第四端口的通断。
10.在其中一些实施例中，所述冗余保护系统还包括故障检测单元，所述故障检测单元分别与所述第一控制器、所述动力单元和所述高压电池单元耦合连接，其中，所述故障检测单元，用于检测所述高压电池单元和所述动力单元是否故障。
11.在其中一些实施例中，所述功率释放单元包括线性放电电阻。
12.在其中一些实施例中，所述第一制动单元包括单相发电机。
13.在其中一些实施例中，所述离合单元包括电磁离合器。
14.在其中一些实施例中，所述动力单元还包括驱动电机和变速箱，所述高压电池单元通过与车辆控制器连接的开关接触器连接所述驱动电机，所述开关接触器与所述驱动电机的连接点还与所述第一开关模块连接，所述驱动电机通过所述传动轴连接所述变速箱，所述变速箱通过所述传动轴与所述离合单元连接，其中，所述车辆控制器，至少用于在所述高压电池单元和/或所述动力单元故障时，控制所述开关接触器将所述高压电池单元与所述驱动电机断开；所述第一控制器，用于在所述高压电池单元故障时，控制所述第一开关模块将所述驱动电机与所述功率释放单元连通，以及在至少所述动力单元故障时，控制所述离合单元将所述第一制动单元与所述变速箱联动和控制所述第二开关模块将所述第一制动单元与所述功率释放单元连通。
15.第二方面，本技术实施例提供了一种矿用车辆，所述矿用车辆设有高压动力系统，所述高压动力系统还设有保护系统，其特征在于，所述保护系统包括第一方面所述的冗余保护系统。
16.相比于相关技术，本技术实施例提供的一种高压动力系统的冗余保护系统及矿用车辆，通过设置第一控制器、第一制动单元和离合单元，第一控制器分别与离合单元、高压
动力系统的动力单元和高压电池单元耦合连接，第一制动单元还通过离合单元与动力单元的传动轴离合连接，第一控制器用于检测高压电池单元和动力单元是否故障；在高压电池单元故障时，动力单元按预设的反向制动模式运转，并向高压动力系统输出对应的电制动力；在至少动力单元故障时，第一控制器用于控制离合单元将第一制动单元与传动轴联动，第一制动单元用于在由传动轴传动运转时，向高压动力系统输出对应的电制动力，解决了相关技术中重载的矿用车辆无故障保护机制，造成车辆下坡制动失灵的问题，实现在高压电池系统、驱动电机分别出现严重故障时，或者高压电池系统、驱动电机同时出现严重故障时，矿用车辆均可保持电制动力,避免安全事故发生。
17.本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
18.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
19.为了更清楚地说明本实用新型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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是根据本技术实施例的高压动力系统的冗余保护系统的结构示意图；
21.图2是根据本技术优选实施例的高压动力系统的拓扑图；
22.图3是本技术实施例中受控开关的电路结构示意图。
具体实施方式
23.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.本技术实施例提供了一种高压动力系统的冗余保护系统。本技术实施例的高压动力系统是矿用车辆对应的动力系统，并提供矿用车辆运输及制动的动力，同时，该高压动力系统在矿用车辆运输过程中，能提供电动制动力，匹配机械制动力，从而完成矿用车辆运行过程中的安全制动。图1是根据本技术实施例的高压动力系统的冗余保护系统的结构示意图。如图1所示，高压动力系统的冗余保护系统001包括第一控制器100、第一制动单元200和离合单元300，第一控制器100分别与离合单元300、高压动力系统002的动力单元400和高压电池单元500耦合连接，第一制动单元200还通过离合单元300与动力单元400的传动轴41离合连接，第一控制器200还用于检测高压电池单元500和动力单元400是否故障，其中，
25.在本实施例中，第一制动单元200包括但不限于单相发电机，离合单元300包括但不限于电磁离合器，动力单元400包括驱动电机。
26.在本实施例中，第一控制器100包括微控器，其中，微控器包括以下之一：单片机、fpga、dsp，微控器作为冗余保护系统及的控制中枢，控制冗余保护系统对应的保护工作。需要理解，满足控制矿用车辆重载下坡电制动控制的微控器均适合本实施例的微控器。
27.在高压电池单元500故障时，动力单元400按预设的反向制动模式运转，并向高压动力系统002输出对应的电制动力。
28.在本实施例中，在重载下坡过程中，若高压电池单元500出现故障，此时，高压动力系统002会控制其动力单元400的驱动装置(例如：驱动电机)处于反向制动模式(例如：使驱动电机处于发电模式)，此时，动力单元400因按反向制动模式运转而保持动力单元400能提供对应的电制动力，对应的矿用车辆部分制动力由动力单元400电制动提供，矿用车辆处于受控状态，而矿用车辆本身的刹车系统只需提供部分制动力，可保证矿用车辆重载下坡安全。
29.在本实施例中，动力单元400提供电制动能力是指按反向制动模式运转，动力单元400停止输出动力，或因反向制动运转增强了输出动力的阻力，降低输出的动力，如此，使的矿用车辆被制动，例如：当动力单元400为驱动电机时，驱动电机按反向制动模式运转，则是指驱动电机处于发电模式，此时，驱动电机给传动轴提供反向制动扭矩，传动轴被制动。
30.在至少动力单元400故障时，第一控制器100用于控制离合单元300将第一制动单元200与传动轴41联动，第一制动单元200用于在由传动轴41传动运转时，向高压动力系统002输出对应的电制动力。
31.在本实施例中，离合单元300将第一制动单元200与传动轴41连通，是指将第一制动单元200的输出轴通过传动轴41接入对应动力单元400，籍以通过第一制动单元200在传动轴41带动运转过程中产生迟滞传动轴41转动的电制动力。
32.在本实施例中，重载下坡过程中，若动力单元400出现故障或动力单元400与高压电池单元500同时出现故障，动力单元400会自我保护，并将对传动轴41的扭矩降为零，此时，通过离合单元300将第一制动单元200与传动轴41连接，传动轴41带动第一制动单元200运转状态(例如，处于反向制动发电状态)，第一制动单元200给传动轴41提供反向制动扭矩，矿用车辆本身的刹车系统只需提供部分制动力，可保证矿用车辆重载下坡安全。
33.在本实施例中，至少动力单元400故障包括动力单元400故障和动力单元400与高压电池单元500同时故障两种情况，在动力单元500处于故障状态时，表示矿用车辆无法提供正常的动力，动力单元500自我保护，对应的控制扭矩降为零，此时，若无机械制动的情况下，矿用车辆则会处于滑行状态，此时，通过控制离合单元300将第一制动单元200接入，并在传动轴41无驱动转动(例如：滑行)时，带动第一制动单元200运转，通过第一制动单元200的运转，以阻挡或减弱传动轴41的无驱动转动,从而提高对应的电制动能力，例如：当第一制动单元200为对应的发电机时，传动轴41无驱动转动时，带动对应的发电机处于发电模式，此时，对应的发电机给传动轴41提供反向制动扭矩，传动轴41被制动。
34.在本实施例中，第一控制器200检测高压电池单元500和动力单元400是否故障，可以是高压电池单元500和动力单元400自动上报对应的运行状态而确定的，也可以是通过对应的检查单元进行运行状态检测确定的，还可以是由对应的矿用车辆的车辆控制器检测而传输至第一控制器200而确定的。
35.本实施例的高压动力系统的冗余保护系统通过设置第一控制器100、第一制动单元200和离合单元300，并采用在高压电池单元500故障时，使动力单元400按预设的反向制动模式运转，并向高压动力系统002输出对应的电制动力以及在至少动力单元400故障时，通过第一控制器100控制离合单元300将第一制动单元200与传动轴41联动和通过第一制动
单元200在由传动轴41传动运转时，向高压动力系统002输出对应的电制动力，解决了相关技术中重载的矿用车辆无故障保护机制，造成车辆下坡制动失灵的问题，实现在高压电池系统、驱动电机分别出现严重故障时，或者高压电池系统、驱动电机同时出现严重故障时，矿用车辆均可保持电制动力,避免安全事故发生。
36.图2是根据本技术优选实施例的高压动力系统的拓扑图，在其中一些实施例中，冗余保护系统001还包括功率释放单元600、与功率释放单元600耦合连接的第一开关模块700和第二开关模块800，第一开关模块700还分别与第一控制器100和动力单元400耦合连接，第二开关模块800还分别与第一控制器100和第一制动单元200耦合连接，其中，
37.在本实施例中，第一制动单元200包括但不限于单相发电机，离合单元300包括但不限于电磁离合器，动力单元400包括驱动电机。
38.第一开关模块700，用于控制功率释放单元600与动力单元400的通断。
39.第二开关模块800，用于控制功率释放单元600与第一制动单元200的通断。
40.第一控制器100，用于在高压电池单元500故障时，控制第一开关模块700将功率释放单元600与动力单元400连通，以及在至少动力单元400故障时，控制第二开关模块800将功率释放单元600与第一制动单元200连通。
41.在本实施例中，当高压电池单元500故障时，驱动电机按预设的反向制动模式运转，驱动电机向高压动力系统输出对应的电制动力时，也会产生电能，为避免损毁驱动电机，则需要将驱动电机产生的电能释放，同理，对于第一制动单元200，也需要将在其提供电制动力过程中所产生的电能进行释放，因此，通过第一控制器100分别控制第一开关模块700和第二开关模块800，对应在不同运行工况下，将动力单元400和第一制动单元200对应与功率释放单元600进行连接。
42.功率释放单元600，用于将动力单元400和/或第一制动单元200在输出对应的电制动力时所产生的电能进行释放。
43.在本实施例中，功率释放单元600包括但不限于大功率线性放大电阻。
44.在其中一些实施例中，参考图2，第一开关模块700和第二开关模块800均包括受控开关，受控开关包括第一输入端、第一受控端、第一输出端，第一开关模块700对应的第一输入端与动力单元400耦合连接，第二开关模块800对应的第一输入端与第一制动单元200耦合连接，第一开关模块700对应的第一受控端与第一控制器100的第一控制端口耦合连接，第二开关模块800对应的第一受控端与第一控制器100的第二控制端口耦合连接，第一输出端与功率释放单元600耦合连接，其中，
45.第一控制器100，用于在高压电池单元500故障时，沿第一控制端口输出第一使能信号，以及在至少动力单元400故障时，沿第二控制端口输出第二使能信号。
46.在本实施例中，在高压电池单元500故障时，第一控制器100的第一控制端口输出第一使能信号，对应的第一开关模块700的第一受控端口接收到该使能信号；当至少动力单元400故障时，第一控制器100的第二控制端输出第二使能信号，对应的第二开关模块800的第一受控端口接收到该第二使能信号。
47.受控开关，用于根据第一受控端接收到的第一使能信号，控制第一开关模块700对应的第一输入端与第一输出端的通断，以及根据第一受控端接收到的第二使能信号，控制第二开关模块800对应的第一输入端与第一输出端的通断。
48.在本实施例中，第一使能信号为在高压电池单元500故障时产生的使能信号，则表明该使能信号能使能第一开关模块700，因此，受控开关的第一受控端接收到第一使能信号时，对应的响应为将动力单元400与功率释放单元600连通，当然，当高压电池单元500正常工作时，第一控制器100的第一控制端口为默认状态，此时，可以将该默认状态对应的信号作为对应的第一使能信号，但受控开关在接收到该对应的第一使能信号时，是控制第一输入端与第一输出端断开的，同理，对于第二开关模块800而言，其受控开关对应的工作原理与第一开关模块700对应的工作原理对应，此处不再赘述。
49.功率释放单元600，用于在第一输入端与第一输出端连通时，对应将动力单元400或第一制动单元200所产生的电能进行释放。
50.在本实施例中，当高压电池单元500故障时，由动力单元400提供部分电制动力，第一开关模块700将功率释放单元600与动力单元400连通，功率释放单元600对动力单元400所产生的电能进行释放；当动力单元400故障时，由第一制动单元200提供部分电制动力，第二开关模块800将功率释放单元600与第一制动单元200连通，功率释放单元600对第一制动单元200所产生的电能进行释放。
51.图3是本技术实施例中受控开关的电路结构示意图，在其中一些实施例中，参考图3，受控开关包括接触器k1，接触器k1包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，第一端口电连接第一电源v1，第二端口对接第一受控端，第三端口对接第一输入端，第四端口对接第一输出端，其中，
52.接触器k1，用于根据第二端口接收到的第一使能信号，控制第一开关模块700对应的第三端口与第四端口的通断，以及根据第二端口接收到的第二使能信号，控制第二开关模块800对应的第三端口与第四端口的通断。
53.为了实现对高压电池单元和/或动力单元的故障状态检查，在其中一些实施例中，冗余保护系统001还包括故障检测单元，故障检测单元分别与第一控制器100、动力单元400和高压电池单元500耦合连接，其中，故障检测单元，用于检测高压电池单元500和动力单元400是否故障。
54.在其中一些实施例中，参考图2，动力单元400还包括驱动电机42和变速箱43，高压电池单元500通过与车辆控制器900连接的开关接触器110连接驱动电机400，开关接触器110与驱动电机400的连接点还与第一开关模块700连接，驱动电机400通过传动轴41连接变速箱43，变速箱43通过传动轴41与离合单元300连接，其中，车辆控制器900，至少用于在高压电池单元500和/或动力单元400故障时，控制开关接触器110将高压电池单元500与驱动电机42断开；第一控制器100，用于在高压电池单元500故障时，控制第一开关模块700将驱动电机42与功率释放单元600连通，以及在至少动力单元400故障时，控制离合单元300将第一制动单元200与变速箱43联动和控制第二开关模块800将第一制动单元200与功率释放单元600连通。
55.以下参考图2，对本技术的冗余保护系统的工作过程进行说明如下：矿用车辆重载下坡过程中，若高压电池单元500出现严重故障，矿用车辆的车辆控制器900控制高压电池单元500与动力单元400断开，第一控制器100控制第一开关模块700将其接触器k3、k4闭合,控制第二开关模块800的接触器k5、k6断开，同时，不闭合离合单元300；车辆控制器900继续发动转矩指令，使驱动电机42处于发电模式，保持驱动电机42的电制动能力，驱动电机42控
制所发出电能由功率释放单元600消耗，此时，矿用车辆的部分制动力由驱动电机42电制动提供，矿用车辆处于受控状态，而矿用车辆的刹车系统只需提供部分制动力，可保证其重载下坡安全。
56.当重载下坡过程中，动力单元400出现故障或与高压电池单元500同时出现故障，动力单元400自我保护，将驱动扭矩降为零；第一控制器100控制第二开关模块800的接触器k5、k6闭合,控制离合单元300离合，控制第一开关模块700的接触器k3、k4断开；此时传动轴41带第一制动单元200运转并提供制动力，此时，第一制动单元200运转给传动轴41提供反向制动扭矩，第一制动单元200提供反向制动扭矩过程中所产生的电能由功率释放单元600所消耗，矿用车辆的刹车系统只需要提供部分制动力，可保证车辆重载下坡安全。
57.第二方面，本技术实施例提供了一种矿用车辆，该矿用车辆设有高压动力系统，该高压动力系统还设有保护系统，该保护系统为上述实施例中的冗余保护系统。
58.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
59.以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。