用於機動車的電池安全裝置及其故障的檢測方法與流程

2024-02-04 12:01:15

本發明涉及一種用於機動車的電池安全裝置及其故障的檢測方法，其中，該電池安全裝置能夠在主繼電器通電時檢測和診斷連接至電池端子的電池系統主繼電器(SRM)中的所有可能的故障。

背景技術：

將發動機和電動機用作驅動動力源的環保型車輛包括用於驅動電動機的電池。使用主繼電器的電池安全裝置或電池系統主繼電器(SMR)安裝於電池端子和電源線之間以安全地供應電池電力。

參照圖2，根據現有技術的電池安全裝置包括三個主繼電器1、2和3以及一個電阻器4。第一主繼電器1和第二主繼電器2連接至電池5的正極端子並且第三主繼電器3連接至電池5的負極端子。電阻器4串聯連接至第一主繼電器1，該第一主繼電器1連接至電池5的正極端子。

當電池SMR通電時，即，將電池電力提供至電源線，隨著第一繼電器1至第三繼電器3依次開啟，如下表1所示，根據現有技術的電池安全裝置通過初始步驟至第三步驟來檢測故障，諸如主繼電器的焊接故障和工作故障等。

因為所有的主繼電器在初始步驟中不工作，所以如果電源線的測量電壓Vp大於『0』並且小於電池電壓Vbat，則檢測到第一主繼電器1和第三主繼電器3焊接故障。當測量電壓Vp等於電池電壓Vbat，則檢測到第一主繼電器1至第三主繼電器3焊接故障。

因為第三主繼電器3在第一步驟中開啟，如果電源線的測量電壓Vp大於『0』並且小於電池電壓Vbat，那麼檢測到第一主繼電器1焊接故障。當電源線的測量電壓Vp等於電池電壓Vbat時，檢測到第二主繼電器2焊接故障。

因為第一主繼電器1在第二步驟中開啟，如果電源線的測量電壓Vp等於『0』，則檢測到第一主繼電器1或第三主繼電器3工作故障。當電源線的測量電壓Vp等於電池電壓Vbat時，檢測到第二主繼電器2焊接故障。

因為第二主繼電器2在第三步驟中開啟，如果電源線的測量電壓Vp大於『0』並且小於電池電壓Vbat時，檢測到第二主繼電器2工作故障。

然而，根據現有技術的電池安全裝置在電池SMR通電時不能獨立檢測第三主繼電器3的焊接故障。此外，根據現有技術的電池安全裝置不能獨立檢測第一主繼電器1和第三主繼電器3的工作故障。

技術實現要素：

已經進行本發明，致力於解決與現有技術相關的上述問題。本發明提供一種用於機動車的電池安全裝置及其故障的檢測方法，該電池安全裝置能夠在電池系統主繼電器(SMR)通電時檢測出連接至電池端子的電池SMR中的所有可能的故障。

根據本發明的示例性實施方式，用於車輛的電池安全裝置安裝於安裝在車輛上的高壓電池和電源線之間。電池安全裝置包括：串聯連接至電池的正極端子的第一主繼電器，以及串聯連接至電池的負極端子的第二主繼電器。電容器並聯連接至第一主繼電器並且連接至電池的正極端子。

每個主繼電器包括常開式繼電器，電源線包括正線和負線。正線通過第一主繼電器和電容器連接至電池的正極端子，並且負線通過第二主繼電器連接至電池的負極端子。

根據本發明的另一示例性實施方式，提供一種檢測用於車輛的電池安全裝置的故障的方法。電池安全裝置安裝於安裝在車輛上的高壓電池與電源線之間。電池安全裝置包括串聯連接至電池的正極端子的第一主繼電器，串聯連接至電池的負極端子的第二主繼電器，並聯連接至第一主繼電器並且連接至電池的正極端子的電容器。方法包括：將電源線的測量電壓(Vp)與電池電壓(Vbat)進行比較，以及基於比較結果檢測第一和第二主繼電器是否損壞。當電池系統主繼電器(SMR)通電時，第一主繼電器在第二繼電器開啟之後開啟。

在第一和第二主繼電器開啟之前，當電源線的測量電壓(Vp)大於『0』並且小於電池電壓(Vbat)時，檢測到第二主繼電器的焊接故障。

在第二主繼電器開啟並且第一主繼電器關閉的狀態中，當電源線的測量電壓(Vp)等於『0』時，檢測到第二主繼電器的工作故障。

在第二主繼電器開啟並且第一主繼電器關閉的狀態中，當電源線的測量電壓(Vp)等於電池電壓(Vbat)時，檢測到第一主繼電器的焊接故障。

在第一和第二主繼電器開啟的狀態中，當電源線的測量電壓(Vp)大於『0』並且小於電池電壓(Vbat)時，檢測到第一主繼電器的工作故障。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1.當電池SMR通電時可檢測和可診斷連接至電池端子的電池SMR中的所有可能的故障。

2.與現有技術相比，減少了所使用的主繼電器的數量，從而簡化的結構可以提高魯棒性。

3.根據改進結構使故障檢測過程最優化，所以與現有技術相比可以減少過程。

4.使用電容器而不是使用現有技術的電阻器，從而可以降低功耗。

附圖說明

現在將參照附圖中示出的本發明的多個示例性實施方式來詳細描述本發明的以上和其他特徵，在下文中，僅以圖示的方式給出附圖，並且因此本發明並不限於本公開的內容。

圖1是示出根據本發明的實施方式的用於車輛的電池安全裝置的電路圖。

圖2是示出根據現有技術的用於車輛的電池安全裝置的電路圖。

應當理解的是，附圖不必按比例繪製，而是呈現說明本發明的基本原理的各種優選特徵的稍作簡化的圖示。本文所公開的、包括諸如特定的尺寸、方向、位置、以及形狀的本發明的特定設計特徵將由特定的期望應用和使用環境來部分確定。

在附圖中，貫穿附圖中的幾幅圖，參考標號指代本發明的相同或等同部分。

具體實施方式

在下文中，將描述本發明以使本領域的技術人員容易實施。

本發明提供一種用於機動車的電池安全裝置及其故障的檢測方法，該電池安全裝置安裝於安裝在車輛上的高壓電池和電源線之間以調節電池輸出。因此，在通電狀態中，可檢測到連接至電池端子的主繼電器的所有的故障。

如圖1所示，根據本發明的電池安全裝置包括：連接至車輛用的電池端子的兩個主繼電器11和12和一個電容器13。

第一主繼電器11連接至電池10的正極端子，並且第二主繼電器12串聯連接至電池10的負極端子。並聯連接至第一主繼電器11的電容器13連接至電池10的正極端子。

正電源線14通過第一主繼電器11和電容器13連接至電池10的正極端子。負電源線15通過第二主繼電器12連接至電池10的負極端子。

第一主繼電器11、第二主繼電器12和電容器13的端子連接至向其提供電池10的電力的電源線14和電源線15。

常開式繼電器可用作主繼電器11和主繼電器12。儘管常開式繼電器保持在關閉狀態，但當電池系統主繼電器(SMR)通電時常開式主繼電器開啟。

電池安全裝置使用電容器13來降低電池10與電源線14和電源線15之間的電壓差以便改進耐用性。因此，可以節省根據現有技術的電池安全裝置的電阻器中消耗的部分電力(參見圖2的參考標號『4』)。正如本領域眾所周知的，電容器在完全充滿後為開路。因此，電池安全裝置可以執行超過現有技術的電池安全裝置(參見圖2)功能的功能。

當電池電力供應至電源線14和電源線15時，這樣使得當對主繼電器11和主繼電器12通電時，第一主繼電器11和第二主繼電器12順序開啟。因此，根據示例性實施方式的電池安全裝置可以通過下表2中示出的初始步驟至第二步驟來檢測主繼電器的焊接故障和工作故障。

在初始步驟中，因為第一主繼電器11和第二主繼電器12關閉，所以電源線14和電源線15的測量電壓Vp等於『0』。由於當第二主繼電器12中出現焊接故障時第二主繼電器12開啟，所以當在初始步驟中第二主繼電器12中發生焊接故障時由電池電力對電容器13進行充電。因此，在初始步驟中，當第二主繼電器12中發生焊接故障時，電源線14和電源線15的測量電壓Vp大於『0』並且小於電池電壓Vbat。

當在第一主繼電器11和第二主繼電器12中發生焊接故障時，第一主繼電器11和第二主繼電器12均開啟。因此，當在初始步驟中，第一主繼電器11和第二主繼電器12中發生焊接故障時，電源線14和電源線15的測量電壓Vp的值等於電池電壓Vbat的值。

當電源線14和電源線15的測量電壓Vp大於『0』並且小於電池電壓Vbat時，檢測到第二主繼電器12的焊接故障。當電源線14和電源線15的測量電壓Vp等於電池電壓Vbat時，檢測到第一主繼電器11和第二主繼電器12的焊接故障。

當電池安全裝置過程從初始步驟至第一步驟時，由於電容器13的電壓降，降低了電池10與電源線14和電源線15之間的電壓差。此外，降低了當在第二步驟中第一主繼電器開啟時引起焊接故障的可能性。因為當主繼電器通電時第二主繼電器12首先開啟，所以當在第一步驟中電源線14和電源線15的測量電壓Vp大於『0』並且小於電池電壓Vbat時，電池SMR處於正常狀態。

在第一步驟中，因為電池10的負極端子通過第二主繼電器12與正電源線14短路，所以當電源線14和電源線15的測量電壓Vp等於『0』時，檢測到第二主繼電器12的工作故障。當測量電壓Vp等於電池電壓Vbat時，檢測到第一主繼電器11的焊接故障。

在第二步驟中，因為第一主繼電器11在第二主繼電器12開啟之後開啟，所以當電源線14和電源線15的測量電壓Vp等於電池電壓Vbat時，主繼電器處於正常狀態。在第二步驟中，當在第一主繼電器11中發生工作故障時，電池10的正極端子通過電容器13與正電源線14短路。因此，如果電源線14和電源線15的測量電壓Vp大於『0』並且小於電池電壓Vbat時，則檢測到第一主繼電器11的工作故障。

在電池安全裝置被配置成以上的情況下，與現有技術的過程相比，減少了檢測主繼電器的故障的過程，並且當主繼電器通電時可以完全檢測出所有的故障。換言之，根據本發明的電池安全裝置，在通電狀態中，可以區分和檢測出第一主繼電器11和第二主繼電器12的焊接和工作故障。即，可以分別檢測到第一主繼電器11和第二主繼電器12的焊接和工作故障。

因為當主繼電器通電時第一主繼電器11和第二主繼電器12在初始步驟中開啟，所以電源線14和電源線15的測量電壓Vp等於電池電壓Vbat為正常。

在第一步驟中，因為當主繼電器斷電時第一主繼電器11首先關閉，所以電源線14和電源線15的測量電壓Vp大於『0』並且小於電池電壓Vbat為正常。因為第二主繼電器12在第一步驟中仍然處於開啟狀態，所以當電源線14和電源線15的測量電壓Vp等於電池電壓Vbat時，檢測到第一主繼電器11的焊接故障。

在第二步驟中，因為第二主繼電器12在第一主繼電器11於第一步驟中關閉之後關閉，所以在正常狀態中電源線14和電源線15的測量電壓Vp必須等於『0』。因為第一主繼電器11和第二主繼電器12在第二步驟中關閉，所以當電源線14和電源線15的測量電壓Vp大於『0』並且小於電池電壓Vbat時，檢測到第二主繼電器12的焊接故障。

已參考本發明的示例性實施方式詳細地描述了本發明。然而，本領域中的技術人員應當理解，在沒有背離本發明的原理和精神、所附權利要求及其等同物中所限定的本發明的範圍的情況下，可以對這些實施方式進行修改。