用單個主接觸器使機動車輛的高電壓總線通電的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]本發(fā)明涉及使機動車輛的高電壓總線通電。
[0002]電動機動車輛使用高電壓電力牽引馬達來推進車輛的車輪。牽引馬達使用高電壓電源，其通常以高電壓電池的形式。電力通過高電壓電力總線從電源供應給牽引馬達。
[0003]典型地，兩個主接觸器用來將高電壓電力總線和電池相連，正極和回流線各一個。在某些條件下，高電壓電池是隔離的，其通過斷開接觸器來實現(xiàn)。主接觸器在需要時將不能斷開的可能性隨著接觸器變得磨損而增加。為了解決這個問題，兩個接觸器用來減少接觸器上的磨損，并提供冗余。單個接觸器已經(jīng)用于其中持久性不是問題的電路，但這樣的使用典型地限制于低電壓的情況，比如最大為120伏。
[0004]然而，在高電壓總線斷開電路中的兩個接觸器的使用增加了在150伏上使高電壓總線通電的復雜性和成本。生產(chǎn)高電壓接觸器的已知方法導致持續(xù)大約200，000個閉路和開路循環(huán)的單獨接觸器。每天以平均3.5次車輛啟動，那么，單一接觸器可以持續(xù)超過150年。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]實施例設想了一種使機動車輛高電壓總線通電的方法。在高電壓電源和車輛總線之間的預充電接觸器閉合而主接觸器不閉合。然后，當預充電接觸器保持閉合時，主接觸器閉合，預充電接觸器和主接觸器是并聯(lián)的。預充電一完成，預充電接觸器就斷開。
[0006]實施例的優(yōu)點是改進的機動車輛的高電壓總線的通電減少了采用的主接觸器的數(shù)量。這可以減少成本和復雜性，同時保持高電壓總線斷開電路的持久性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，提供一種使機動車輛高電壓總線通電的方法，包含:
[0008]a)閉合沿高電壓電源和總線之間的第一引線的預充電接觸器，斷開并聯(lián)的主接觸器，電源和總線之間有連續(xù)的第二引線；
[0009]b)在a)之后，閉合主接觸器，同時保持預充電接觸器閉合；
[0010]c)在b)之后，保持預充電接觸器閉合達預充電持續(xù)時間；
[0011]d)在c)之后，斷開預充電接觸器，同時保持主接觸器閉合。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，在(d)之后，總線通過斷開主接觸器來斷電。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中預充電持續(xù)時間是電源和總線之間的電壓差(voltage differential)的函數(shù)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中預充電持續(xù)時間是預定的時間。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中主接觸器的狀態(tài)通過傳感器監(jiān)控，傳感器提供關于主接觸器的狀態(tài)的數(shù)據(jù)給電池控制模塊。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中電池控制模塊提供主接觸器的狀態(tài)的實時診斷。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中高電壓電源是電池且電池控制模塊維護電池的充電。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中高電壓電源是電池。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中車輛總線供電給牽引馬達來推進機動車輛。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，提供一種機動車輛高電壓總線斷開電路(disconnect circuit)，包含:
[0021]高電壓電源；
[0022]車輛電氣總線；
[0023]具有并聯(lián)的預充電接觸器和主接觸器的在電源和總線之間的第一引線，其中預充電接觸器配置為在主接觸器閉合之前閉合和預充電接觸器在主接觸器閉合之后重新斷開；
[0024]電源和總線之間的連續(xù)的第二引線。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中主接觸器和預充電接觸器都閉合預充電持續(xù)時間。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中預充電持續(xù)時間是高電壓電源和車輛總線之間的電壓差的函數(shù)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中預充電持續(xù)時間是預定的時間。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進一步包含:
[0029]監(jiān)控主接觸器狀態(tài)的傳感器；以及
[0030]處理通過傳感器提供的數(shù)據(jù)的電池控制模塊。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中電池控制模塊提供主接觸器的狀態(tài)的實時診斷。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中高電壓電源是電池且電池控制模塊維護電池的充電。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中高電壓電源是電池。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中車輛總線驅(qū)動牽引馬達來推進機動車輛。
【附圖說明】
[0035]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術的高電壓總線斷開電路的系統(tǒng)方框圖。
[0036]圖2是根據(jù)本發(fā)明的高電壓總線斷開電路的實施例的系統(tǒng)方框圖。
【具體實施方式】
[0037]圖1說明了用于機動車輛的現(xiàn)有技術的高電壓斷開電路，總體上以10表示。高電壓電源12分別通過第一和第二引線16，18連接到高電壓總線14上。高電壓電源12可以是電池。第一引線16分別具有預充電和主接觸器22，24，且第二引線18具有輔助接觸器20。預充電和主接觸器22，24并聯(lián)連線。預充電設備26位于第一引線16的第一分支34中。
[0038]當高電壓斷開電路閉合時，預充電設備26減小浪涌電流，并且其可以是本領域技術人員公知的任何合適的設備。輔助、預充電和主接觸器20，22，24的操作通過啟動信號30來控制。啟動信號30通過車輛駕駛員發(fā)起，并且可以通過機械點火開關或電子啟動裝置比如按鈕或遙控起動來產(chǎn)生。
[0039]一接收到啟動信號30，輔助接觸器20就閉合，然后預充電接觸器22閉合，并且最后，主接觸器24閉合，此時，高電壓斷開電路使高電壓總線14通電。預充電一完成，預充電接觸器22就重新斷開，高電壓總線14的通電就完成。高電壓總線14通過開路來斷電，首先是主接觸器24，然后是輔助接觸器20。
[0040]現(xiàn)在參照圖2，具有用于機動車輛48的高電壓斷開電路50。如本文所用的術語高電壓是指在大約150伏和更大的范圍內(nèi)的電壓。
[0041]高電壓斷開電路50包括分別通過第一和第二引線56，58連接到高電壓總線54上的高電壓電源52。高電壓電源52可以是電池。第一引線56分別具有預充電和主接觸器62，64。第二引線58在高電壓電源52和高電壓總線54之間持續(xù)地電力連接和不間斷。本文中所使用的持續(xù)的電力連接是指沿第二引線58沒有在使電高電壓總線54通電和斷電的過程中可以自動地斷開或閉合的接觸器(開關)。而且，術語連續(xù)的第二引線在電源52在電源52和高電壓總線54之間被持續(xù)地電力連接。例如，第二引線58可以是固體和完整的電線。預充電和主接觸器62，64并聯(lián)連線。預充電設備66與預充電接觸器62位于第一引線56的第一分支74中。
[0042]當高電壓斷開電路閉合時，預充電設備66減小浪涌電流，并且其可以是本領域技術人員公知的任何合適的設備。預充電和主接觸器62，64的操作通過啟動信號70來控制。啟動信號70通過車輛駕駛員發(fā)起，并且可以通過機械點火開關或電子啟動裝置比如按鈕或遙控起動來產(chǎn)生?？蛇x地，預充電和主接觸器62，64可以通過車輛管理系統(tǒng)來閉合以對電池進行充電，或通過車輛駕駛員將機械點火裝置置于運行或輔助位置來閉合。高電壓斷開電路50還包括傳感器72，其測量主接觸器64的操作狀態(tài)，以及磨損。傳感器72提供關于主接觸器64的數(shù)據(jù)給電池控制模塊76。電池控制模塊76調(diào)節(jié)和控制電池和相關系統(tǒng)的運行。這包括電池控制模塊76提供實時診斷以及維護電池。電池控制模塊76可以斷開和閉合預充電和主接觸器62，64，以及診斷主接觸器64上的磨損。
[0043]高電壓斷開電路50的操作現(xiàn)在將被討論。當高電壓總線54的通電開始時，只有預充電和主接觸器62，64在高電壓斷開電路50中是斷開的。一接收到啟動信號70，預充電接觸器62就閉合。此時，高電壓斷開電路50預充電。預充電一完成，主接觸器64就閉合，同時預充電接觸器62保持閉合。一旦主接觸器64閉合，預充電接觸器62就會重新斷開，且通過高電壓斷開電路50進行的高電壓總線54的通電完成。
[0044]當高電壓電池52和高電壓總線54之間的電壓差在特定范圍內(nèi)時，預充電完成?？山邮艿碾妷翰畹姆秶Q于接觸器額定接收而不經(jīng)歷不可接受的磨損的電弧量。本領域技術人員理解的是，高電壓電路中接觸器的額定越高，則電路需要的預充電就越少。也就是說，接觸器額定越大，在預充電結束時接觸器不經(jīng)歷不可接受的磨損的情況下高電壓源和電路之間的電壓差就越高。而且，預充電持續(xù)時間越長，則在預充電結束時的電壓差將越小。一般而言，當高電壓電源12，52具有相等的電位時，單一主接觸器斷開電路50的預充電比現(xiàn)有技術的兩個接觸器斷開電路10具有更長的時間周期。作為非限制性的示例，當高電壓電源12，52具有相等電位時，斷開電路50的預充電要比現(xiàn)有技術的斷開電路10的預充電長大約30%。
[0045]電池控制模塊76，使用通過傳感器72提供的數(shù)據(jù)，診斷主接觸器64的磨損。如果磨損超過預定量，則電池控制模塊76將作出適當?shù)捻憫?。例如，電池控制模塊76可以診斷主接觸器64已焊接閉合。在這樣的情況下，電池控制模塊76可以允許機動車輛48被驅(qū)動和熄火，但不能重新啟動?？蛇x地，電池控制模塊76可以診斷預充電或主接觸器的磨損接近最大閾值，在該點，電池控制模塊可以呈現(xiàn)警報給車輛駕駛員。
[0046]對于車輛熄火，高電壓總線54通過斷開主接觸器64同時預充電接觸器62保持斷開來進行斷電。
[0047]雖然本發(fā)明的某些實施例已經(jīng)被詳細地描述，但是熟悉本發(fā)明涉及領域的技術人員將會識別用于實踐由以下權利要求所限定的本發(fā)明的各種替代設計和實施例。
【主權項】
1.一種機動車輛高電壓總線斷開電路，包含: 高電壓電源； 車輛電氣總線； 具有并聯(lián)的預充電接觸器和主接觸器的、在電源和總線之間的第一引線，其中預充電接觸器配置為在主接觸器閉合之前閉合和預充電接觸器在主接觸器閉合之后重新斷開； 電源和總線之間的連續(xù)的第二引線。
2.根據(jù)權利要求1所述的電路，其中主接觸器和預充電接觸器都閉合預充電持續(xù)時
3.根據(jù)權利要求2所述的電路，其中預充電持續(xù)時間是高電壓電源和車輛總線之間的電壓差的函數(shù)。
4.根據(jù)權利要求2所述的電路，其中預充電持續(xù)時間是預定的時間。
5.根據(jù)權利要求1所述的電路，進一步包含: 監(jiān)控主接觸器狀態(tài)的傳感器；以及 處理通過傳感器提供的數(shù)據(jù)的電池控制模塊。
6.根據(jù)權利要求5所述的電路，其中電池控制模塊提供主接觸器的狀態(tài)的實時診斷。
7.根據(jù)權利要求5所述的電路，其中高電壓電源是電池且電池控制模塊維護電池的充電。
8.根據(jù)權利要求1所述的電路，其中高電壓電源是電池。
9.根據(jù)權利要求1所述的電路，其中車輛總線驅(qū)動牽引馬達來推進機動車輛。
【專利摘要】一種機動車輛高電壓總線通過具有主接觸器和預充電接觸器的電路連接到電源。為了使總線通電，預充電接觸器閉合，并且然后主接觸器閉合。預充電一完成，主接觸器就會斷開，總線的通電就完成。
【IPC分類】B60R16-02
【公開號】CN104827988
【申請?zhí)枴緾N201510054411
【發(fā)明人】雷·C·西恰克, 維尼思·S·卡盧爾, 黛博拉·E·卡里科特, 德里克·哈特爾, 勝宏木本
【申請人】福特全球技術公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年2月3日
【公告號】DE102015201914A1, US20150217642