专利名称：用于检测继电器触点的熔接的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有DC(直流)电源例如二次电池和负载电路例如被DC电源驱动的逆变器电路(inverter circuit)等的系统。更尤其是，本发明涉及一种在这种系统中用于检测继电器的触点的熔接的方法和装置，每个触点接入在DC电源和负载电路之间的一对电源线之间。
背景技术：
混合电动汽车、电动汽车等具有这样的结构，其中用来自DC电源例如二次电池的电能驱动电机。在这种情况中，很少使用用来自DC电源电能直接驱动电机的结构。相反，来自于DC电源的电能提供给逆变器，以及通过逆变器产生要施加给电机的AC(交流)电能或者DC电能。通过使用逆变器，通过在逆变器的切换控制可以实现电机的转动频率和输出转矩的控制。在混合电动汽车的情况中，例如，锂离子二次电池单元的电池组用作DC电源。例如电池组的端电压是288V。
在用于混合电动汽车和电动汽车的情况中，由于使用具有能够产生大电流的200V或者更高电压的DC电源，为了安全等的目的，所以继电器触点接入在DC电源的正极侧和负极侧的每个上的电源线中；以及由此当不用DC电源时，DC电源完全和负载电路例如逆变器电路的一侧断开。而且，在用于驱动电机的情况中，负载出现相当大的波动以及由此导致的给负载电路例如逆变器的输入电压相当大的波动；以及因此，为了减弱这种波动，在负载电路的输入侧上的电源线的正极侧和负极侧之间设置大电容的滤波电容器。
图1示出电路的一个例子，该电路使用通过串联连接多个二次电池单元构成的电池组作为DC电源，以及其中接入在继电器触点用于来自DC电源的正极电源线和负极电源线的每个。
电路给负载电路16例如逆变器电路提供来自电池组10的电源。第一个主继电器11的触点接入在从电池组10的正极延伸到负载电路16的一端的电源线中。此外，通过第一主继电器11的ON(导通态)/OFF(断开态)控制可以控制电池组10和负载电路16之间的电连接。同样地，第二主继电器12的触点接在从电池组10的负极延伸到负载电路16的另一端的电源线中。具有大电容的电容器15和负载电路16并联设置。这里由于设置了电容器15，当主继电器11、12的触点从断开态转换到导通态时，由于大的冲击电流流到电容器15可能导致主继电器11、12的触点固定或者熔接。如果像这样的熔接发生，那么继电器触点不再次转变到断开态，失去起到继电器的功能。当然，根据负载电路16本身的电特性，即使在没有特别设置电容器15的情况中，有时在电路中可能流动足够大的能熔接继电器触点的大冲击电流。
在这点上，包括电阻器14和预充电继电器13的触点的串联电路并联于主继电器11的触点设置以阻止继电器触点的熔接。换句话说，在从断开态给负载电路16提供电源的情况中，首先，负极侧上的第二主继电器12设置为ON态；以及紧接着，预充电继电器13设置为ON态。结果，充电电流通过电阻器14流到电容器15，并逐渐给电容器15充电。在那之后，正极侧的第一主继电器11设置为ON态，然后，在这之后，预充电继电器13设置为OFF态；以及由此，在没有产生大冲击电流的条件下通过第一主继电器11和第二主继电器12将来自电池组10的电源提供给负载电路16。
然而，如果设置预充电继电器，仍然可能发生主继电器的触点的熔接。这是为正极和负极侧都设置主继电器的其中一个原因。在这点上，检测主继电器的触点熔接的发生是必要的。
日本特开平专利申请号2000-270561(JP，P2000-270561A)公开了逆变器电路用作负载电路，通过当控制正极侧和负极侧的主继电器为断开时的指定周期之后判断逆变器的输出电流是否会聚为零，来判断主继电器的熔接的情况。如果指定周期之后逆变器的输出电流没有会聚为零，那么这意味着即使当控制主继电器为断开时，从DC电源侧提供电能。因此，判断主继电器的触点熔接发生。然而，用这种方法，不能判断熔接发生，除非熔接发生在两个主继电器的触点处，以及还不能检测熔接只发生在主继电器的任一个处。
日本特开平专利申请号H06-233401(JP，6-233401，A)公开了具有用于检测其动部分的状态的机构的继电器用作主继电器；以及当即使当没有控制继电器在导通态时继电器的动部分在对应于导通态的位置时，检测异常例如熔接等。然而，在这种方法中，设置具有用于检测其动部分的状态的特殊结构的主继电器是必要的；以及因此，该方法缺少通用性，以及需要充分重视特殊结构本身的可靠性。
日本特开平专利申请号2000-78851(JP，P2000-78851A)公开了用于强制对电容器放电的继电器的情况，也就是放电继电器设置在类似于图1所示的电路的电路中，为了阻止从放电继电器的触点的熔接，电阻器串联接入在放电继电器的触点。然而，电阻器相对于继电器触点串联接入在的方法不能在如上述的触点直接接入在DC电源和负载电路之间的主继电器的实际中应用。
日本特开平专利申请号2000-173428(JP，P2000-173428A)描述了这样的结构，使用包括连接在一个主继电器的触点的DC电源侧和另一个主继电器的负载电路侧之间的发光装置的光耦合器的第一个熔接检测电路；和以同样的方式设置使用包括连接在另一个主继电器的触点的DC电源侧和一个主继电器的负载电路侧之间的发光装置的光耦合器的第二个熔接检测电路；以及其中通过使用这些熔接检测电路可以独立地检测主继电器的触点的熔接。然而，在这种结构中，提供和直接连接到200V或者更高的DC电源的熔接检测电路一样多的两个系统是必要的；以及这导致了对于整个装置需要高费用。
在当前的情形中，在主继电器的触点接入在DC电源的正极侧上的电源线和DC电源的负极侧上的电源线的每个中的系统中，当至少一个主继电器触点的熔接发生时，如果不使用附加检测电路和特殊继电器，则没有独立地检测是否在正极侧或者负极侧上发生熔接的方法。
发明内容
在这点上，本发明的目的是在不引起增加费用的条件下，提供一种方法，关于正极侧或者负极侧上的每一个上的主继电器的触点熔接，用于独立地检测在正极侧或者负极侧上是否发生触点的熔接。
本发明的另一个目的是在不引起增加费用的条件下，提供一种方法，关于正极侧或者负极侧上的每一个上的主继电器的触点熔接，用于独立地检测在正极侧或者负极侧上是否发生触点的熔接。
通过用于检测电路中的继电器触点的熔接的方法实现本发明的第一个目的，该电路包括具有第一端和第二端的DC电源；通过连接到第一端和第二端而由DC电源提供电能的负载电路；具有接入在第一端和负载电路的一端之间的触点的第一主继电器；具有接入在第二端和负载电路的另一端之间的触点的第二主继电器；以及与第一主继电器的触点并连设置并包括电阻器和预充电继电器的触点的串联电路的预充电继电器；其中该方法包括步骤，当从控制第一主继电器和第二主继电器接通以及控制预充电继电器断开的正常操作状态转换到控制第一主继电器、第二主继电器和预充电继电器断开的中止(suspension)状态时，进行对第一主继电器、第二主继电器和预充电继电器的序列控制，同时测量负载电路两端的电压以独立地和分别地检测继电器触点的熔接。
通过用于检测电路中的继电器触点的熔接的装置实现本发明的第二个目的，该电路包括具有第一端和第二端的DC电源；通过连接到第一端和第二端而由DC电源提供电源的负载电路；具有接入在第一端和负载电路的一端之间的触点的第一主继电器；具有接入在第二端和负载电路的另一端之间的触点的第二主继电器；以及与第一主继电器的触点并连设置并包括电阻器的串联电路和预充电继电器的触点的预充电继电器；其中该装置包括用于检测负载电路两端的电压的电压检测装置；用于接收从控制第一主继电器和第二主继电器接通以及控制预充电继电器断开的正常操作状态转换到控制第一主继电器、第二主继电器和预充电继电器断开的中止状态的指令的指令输入装置；以及当输入指令时用于对第一主继电器、第二主继电器和预充电继电器进行序列控制以及从根据序列控制的进程发生的由电压检测装置检测的电压的变化中独立和分别地检测继电器触点的熔接的控制装置。
在本发明中，如上所述，用于连接负载电路两端的电容器典型地设置在电路中。
对于本发明中使用的序列控制，可以考虑多种序列控制。然而，认为理想的是采用的步骤的数量很少；可以单独地和确定地检测第一主继电器和第二主继电器的触点的熔接；以及当判断触点在正常状态时可以保证每个继电器的触点在中止状态，优选的是，序列控制包括用于控制第一主继电器断开的第一步；在第一步之后用于控制预充电继电器接通的第二步；在第二步之后用于控制第二主继电器断开的第三步；以及在第三步之后用于控制预充电继电器断开并转换到中止状态的第四步。这里，在第一步如果负载电路两端的电压没有降低，那么可以判断第一主继电器的触点熔接；以及在第三步如果负载电路两端的电压没有降低，那么第二主继电器的触点熔接了。因此，根据本发明，在不使用具有特殊结构的继电器或者在不提供附加的检测电路的条件下，当从正常操作状态转换到中止状态时，通过对每个继电器进行序列控制，可以独立地和确定地判断关于DC电源的正极侧或者负极侧上的每一个上的主继电器的触点熔接，在正极侧或者负极侧上是否发生熔接。
图1是表示包括继电器触点的典型电路的示意电路图；图2是表示应用用于检测根据本发明的继电器触点的熔接方法的电路的一个例子的图；图3是表示按时间序列用于检测根据本发明的一个实施例的继电器触点的熔接的方法中的进程图；以及图4是表示控制电路的操作流程图。
具体实施例方式
图2是应用根据本发明的检测方法的电路的一个例子的图。该电路打算用于电动汽车或者混合电动汽车，并具有和图1所示的电路具有相同的结构。然而，图2和图1的不同在于清楚地示出了用于控制负载电路16和用于对第一主继电器11、第二主继电器12和预充电继电器13进行ON/OFF控制的控制电路21；用于测量电容器15两端的电压也就是负载电路16两端的电压并输出到控制电路21的电压测量单元22；以及和电动汽车或者混合电动汽车中的点火按键互锁的点火按键开关23。负载电路16典型地为逆变器电路。由于该电路是用于电动汽车或者混合电动汽车的电路，所以，不从电池组10的电源，而是从例如单独设置的低电压(例如12V)蓄电池的辅助电源(未示出)运行控制电路21本身。
在电动汽车或者混合电动汽车的情况中，对于本领域技术人员来说，用于控制继电器11到13的每一个和作为逆变器电路的负载电路16的控制电路21以及点火按键开关23连接到控制电路21的结构是不言而喻的。同样地，因为逆变器电路(负载电路16)配置有用于检测施加到其上的输入电压的测量电路，所以测量电路可以用于电压控制单元22。因此，如图2所示的电路的结构本身是车载电路的通用结构。当然，将要在下面解释的本发明的特征在于，在其中使用像这样的通用电路以及借助于对继电器的软件控制由控制序列独立地和分别地检测每个主继电器11、12的触点的熔接。
接下来，将解释检测图2所示的电路中的继电器触点熔接的过程。如上所述，在这个实施例中，在不使用任何特殊检测电路或者特殊结构的继电器的条件下，通过设计继电器11到13的每一个的ON/OFF控制序列，可以独立地检测第一主继电器11和第二主继电器12的触点的熔接。图3表示用于检测这种情况中的熔接的序列。
在这个实施例中，当从正常操作状态转换到中止状态时，控制电路21执行对继电器11到13每一个的ON/OFF控制的序列控制，并检测继电器11到13的每一个的触点的熔接。正常操作是指这样的状态，例如，在用于电动汽车和混合电动汽车的电路的情况中，从电池组10向负载电路16提供电能以便驱动电机。而且，中止状态指的是提供给负载电路16的电能是中止的状态。
如图3中的阶段1所示，在正常操作状态中，控制第一主继电器11和第二主继电器12的每一个触点接通(设置为导通状态)，且控制预充电继电器13的触点断开(设置为中断状态)。此时，将电容器15充电到电池组10的电压电平。如果车辆的点火按键是断开的，那么通过关断点火按键的点火按键开关23检测它，并且这被通知给控制电路21。然后，控制电路21开始用于检测熔接和用于转换到中止状态的序列。首先，在阶段2，控制电路21控制正极侧上的第一继电器11的触点断开。如果每个继电器的触点正常，那么存储在电容器15中的电荷通过负载电路16放电，并且电容器15两端的电压降低到零。这里，如果通过电压测量单元22测量的电容器15两端的电压没有降低，那么继续从电池组10继续给电容器15提供电能。因此，可以判断由于熔接而固定了第一主继电器11和预充电继电器13中的至少一个继电器触点。因为通过电阻器14限制流到预充电继电器13的触电的电流，所以通过适当地选择电阻器14的值可以将由于预充电继电器13的触点的熔接导致的故障率降低到基本上为零。在这种情况中，可以确定地判断地判断第一主继电器11的触点熔接了。而且，在第一主继电器11熔接的情况中电容器15两端的电压基本上等于电池组10的端电压；另一方面，在第一主继电器11的触点正常以及预充电继电器13的触点熔接的情况中，电容器15两端的电压变成通过由电阻器14和负载电路16构成的分压电路对电池组10的端电压分压获得的值。因此，根据电阻器14的值，通过判断电容器15两端的电压会聚在什么值还可以隔离出绝第一主继电器11和预继电器13之间的触点熔接的现象。
在从如上所述的阶段2继续的阶段3中，控制预继电器13的触点接通。因此，由于第二主继电器12仍然在接通状态，所以通过预充电继电器13对电容器15充电，并且电容器15两端的电压增加。在那之后，在阶段4，控制负极侧上的第二主继电器12的触点断开。如果每个继电器的触点正常，通过负载电路对存储在电容器15中的电荷放电；以及电容器15两端的电压朝向零降低。这里，如果通过电压测量单元22测量的电容器15两端的电压没有降低，那么它意味着连续地从电池组10向电容器15提供电能；以及可以判断由于熔接而固定了第二主继电器12的触点。在那之后，通过控制预充电继电器13断开，序列转换到是中止状态的阶段5。在这种情况中，通过控制电路21本身的自关断功能，在转换到阶段5之后，从辅助电源提供给控制电路21的电能可以中止。
如上所述，解释用于检测这个实施例中的继电器触点的熔接的序列。在这个序列中，在不使用特殊结构的继电器或者基本上不增加检测电路的条件下，可以确定地单独判断出第一主继电器11和第二主继电器12的触点的熔接。而且，如果通过序列判断触点在正常状态，那么保证在阶段5的中止状态中所有的继电器11、12、13的触点在中断和非熔接状态中；因此，可以进一步改善电路的安全。
接下来，将解释从中止状态转换到正常运行状态。根据车载电路的通用结构，当点火按键接通时从辅助电源给控制电路21提供电能并启动控制电路21。首先，在阶段6，控制电路21控制第二主继电器12和预充电继电器13接通，并开始给电容器15预充电。当给电容器15充电预定时间之后，接下来，为了转换到正常运行状态，在阶段7也控制第一主继电器11接通。在那之后，控制预充电继电器13断开并且序列完全转换到正常操作状态(阶段1)。
接下来，参考图4的流程图将解释为了检测触点的熔接由控制电路21完成的处理的细节。
在正常操作状态，控制第一主继电器11和第二主继电器12接通；以及控制预充电继电器13断开。这是下面将要描述的处理的起始状态。
首先，在步骤51，判断点火按键是否关断以及程序一直等待直到点火按键关断。当点火按键关断时，在步骤52控制第一主继电器11断开。然后，在步骤53，判断通过电压测量单元22测量的电压是否降低。如果判断电压降低，程序按照原样转换到步骤55；以及如果判断电压没有降低，在步骤54判断发生了第一主继电器11(或者预充电继电器13)的触点熔接并输出报警。在步骤55，控制预充电继电器13接通。当对电容器15充电预定时间之后，在步骤56控制二次主继电器12断开。然后，在步骤57，判断通过电压测量单元22测量的电压是否降低。如果判断电压降低了，那么程序按照原样转换到步骤59；以及如果判断电压没有降低，在步骤58判断发生了第二主继电器12的触点熔接并输出报警。而且，如果判断电压没有降低，那么将错误码记录在控制电路21中的非易失性存储器区中。在步骤59，控制预充电继电器13断开并转换到中止状态。
在步骤54和58中的报警输出包括，例如给操作员的报警显示、在控制电路21中的非易失性存储器区中的记录错误码等。当在非易失性存储器区中记录错误码时，在下一次再次启动时，例如当在下次设置点火按键接通的时侯，报警显示给操作员等。
权利要求
1.一种用于检测电路中的继电器触点的熔接的方法，该电路包括具有第一端和第二端的DC电源；通过连接到第一端和第二端而由DC电源提供电能的负载电路；具有接入在第一端和负载电路的一端之间的触点的第一主继电器；具有接入在第二端和负载电路的另一端之间的触点的第二主继电器；和与第一主继电器的触点并联设置并包括电阻器和预充电继电器的触点的串联电路的预充电继电器，该方法包括步骤当从控制第一主继电器和第二主继电器接通以及控制预充电继电器断开的正常操作状态转换到控制第一主继电器、第二主继电器和预充电继电器断开的中止状态时，进行对第一主继电器、第二主继电器和预充电继电器的序列控制，同时测量负载电路两端的测量电压以独立和分别地检测继电器触点的熔接。
2.根据权利要求1的方法，其中该电路设置在具有点火按键开关的车辆上；以及当检测到点火按键开关断开时启动序列控制。
3.根据权利要求1的方法，其中序列控制包括用于控制第一主继电器断开的第一步；在第一步之后用于控制预充电继电器接通的第二步；在第二步之后控制第二主继电器断开的第三步；和在第三步之后控制预充电继电器断开以转换到中止状态的第四步。
4.根据权利要求3的方法，其中如果负载电路两端的电压在第一步没有降低，那么判断第一主继电器的触点熔接了。
5.根据权利要求4的方法，其中如果负载电路两端的电压在第三步没有降低，那么判断第二主继电器的触点熔接了。
6.根据权利要求1的方法，其中该电路配备有用于连接负载电路两端的电容器。
7.根据权利要求6的方法，其中将该电路设置到具有点火按键开关的车辆上；以及其中当检测到点火按键开关断开时启动序列控制。
8.根据权利要求6的方法，其中该序列控制包括用于控制第一主继电器断开的第一步；在第一步之后用于控制预充电继电器接通的第二步；在第二步之后控制第二主继电器断开的第三步；和在第三步之后用于控制预充电继电器断开以转换到中止状态的第四步。
9.根据权利要求8的方法，其中如果负载电路两端的电压在第一步没有降低，那么判断第一主继电器的触点熔接了。
10.根据权利要求8的方法，其中如果负载电路两端的电压在第三步没有降低，那么判断第二主继电器的触点熔接了。
11.根据权利要求1的方法，其中DC电源是电池组。
12.一种用于测量电路中的继电器触点的熔接的装置，该电路包括具有第一端和第二端的DC电源；通过连接到第一端和第二端而由DC电源提供电能的负载电路；具有接入在第一端和负载电路的一端之间的触点的第一主继电器；具有接入在第二端和负载电路的另一端之间的第二主继电器；和与第一主继电器的触点并联设置并包括电阻器和预充电继电器的触点的串联电路的预充电继电器，该装置包括电压检测装置，用于测量负载电路两端的电压；指令输入装置，用于接收从控制第一主继电器和第二主继电器接通以及控制预充电继电器断开的正常操作状态转换到控制第一主继电器、第二主继电器和预充电继电器断开的中止状态的指令；和控制装置，用于当输入指令时进行对第一主继电器、第二主继电器和预充电继电器的序列控制以及从根据序列控制的进程发生的由电压检测装置检测的电压的变化中独立和分别地检测继电器触点的熔接。
13.根据权利要求12的装置，其中序列控制包括控制第一主继电器断开的第一步；在第一步之后用于控制预充电继电器接通的第二步；在第二步之后控制第二主继电器断开的第三步；和在第三步之后用于控制预充电继电器断开以转换到中止状态的第四步；其中如果负载电路两端的电压在第一步没有降低，那么所述控制装置判断第一主继电器的触点熔接了并发出报警；以及如果负载电路两端的电压在第三步没有降低，那么所述控制装置判断第二主继电器的触点熔接了并发出报警。
14.根据权利要求12的装置，其中该电路具有用于连接负载电路两端的电容器。
15.根据权利要求14的装置，其中序列控制包括控制第一主继电器断开的第一步；在第一步之后用于控制预充电继电器接通的第二步；在第二步之后控制第二主继电器断开的第三步；和在第三步之后用于控制预充电继电器断开以转换到中止状态的第四步；其中如果负载电路两端的电压在第一步没有降低，那么所述控制装置判断第一主继电器的触点熔接了并发出报警；以及如果负载电路两端的电压在第三步没有降低，那么所述控制装置判断第二主继电器的触点熔接了并发出报警。
全文摘要
一种用于检测电路中继电器触点的熔接的方法，该电路具有DC电源；分别接入在设置在DC电源和负载电路之间的一对电源线中的第一主继电器和第二主继电器；和与第一主继电器的触点并联设置的预充电继电器，该方法具有步骤进行对每个继电器(11，12，13)的序列控制，同时当从控制第一主继电器(11)和第二主继电器(12)接通以及控制预充电继电器(13)断开的正常操作状态转换到控制每个继电器(11，12，13)断开的中止状态时，测量负载电路(16)两端的电压。从序列进程和测量的电压之间的对应关系独立和分别地判断第一主继电器(11)和第二主继电器(12)的继电器触点的熔接。
文档编号H01H47/00GK1768407SQ200480008919
公开日2006年5月3日 申请日期2004年3月29日 优先权日2003年3月31日
发明者手塚一成 申请人:Nec Lamilion能源株式会社