本公開大體上涉及高壓(“HV”)電氣系統(tǒng)并且具體地涉及操作交通工具中的HV電氣系統(tǒng)中的接觸器。

背景技術(shù)：

電動(dòng)和混合電動(dòng)交通工具利用高壓電氣系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)馬達(dá)并且因此推進(jìn)交通工具。這些系統(tǒng)通常包括設(shè)置在電源(例如，電池組)與負(fù)載(例如，電動(dòng)馬達(dá))之間的一個(gè)或多個(gè)電接觸器。每個(gè)接觸器可以“閉合”成將電源電連接至負(fù)載且可以“斷開”成將電源與負(fù)載電斷接。通常，如本領(lǐng)域技術(shù)人員中所明白，利用線圈(即，電磁體)來閉合接觸器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，控制交通工具的高壓(“HV”)電路中的接觸器的方法包括監(jiān)測有效閉合接觸器命令和有效斷開接觸器命令中的至少一個(gè)的信號(hào)。該方法進(jìn)一步包括響應(yīng)于未接收到有效閉合接觸器命令且未接收到有效斷開接觸器命令而將斷開接觸器計(jì)時(shí)器值遞增。該方法還包括比較斷開接觸器時(shí)間值與預(yù)定時(shí)間。該方法進(jìn)一步包括響應(yīng)于斷開接觸器時(shí)間值大于預(yù)定時(shí)間和接收到有效斷開命令中的至少一個(gè)而斷開接觸器。

在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，控制HV電路中的接觸器的方法利用具有用于促進(jìn)接觸點(diǎn)閉合的線圈的接觸器。該方法包括監(jiān)測有效閉合接觸器命令的信號(hào)。該方法進(jìn)一步包括響應(yīng)于接收到有效閉合接觸器命令感測待供應(yīng)至線圈的低壓(“LV”)電路電壓。該方法進(jìn)一步包括比較感測到的LV電路電壓與第一閾值。該方法還包括響應(yīng)于LV電路電壓小于第一閾值而禁止接觸器閉合。

在又一個(gè)示例性實(shí)施例中，控制HV電路中的接觸器的方法利用具有可電連接至電源的第一接觸點(diǎn)和可連接至負(fù)載的第二接觸點(diǎn)的接觸器。該方法包括監(jiān)測有效斷開接觸器命令的數(shù)據(jù)信號(hào)。該方法進(jìn)一步包括響應(yīng)于接收到有效斷開接觸器命令而斷開接觸器。該方法還包括感測第一接觸點(diǎn)處的電壓和第二接觸點(diǎn)處的電壓。該方法進(jìn)一步包括基于第一接觸點(diǎn)處的電壓和第二接觸點(diǎn)處的電壓來確定接觸器的斷開中的故障。作為響應(yīng)，將故障發(fā)送至用戶。

上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及本教導(dǎo)的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從用于實(shí)行結(jié)合附圖取得的教導(dǎo)的最佳模式的以下詳述將是顯而易見的。

附圖說明

圖1是說明根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的交通工具的電氣系統(tǒng)的示意方框圖；

圖2是說明根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的控制器與多個(gè)接觸器之間的通信的示意方框圖；

圖3是說明根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的控制器與接觸器控制模塊之間的通信的示意方框圖；

圖4是說明根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的控制器和多個(gè)傳感器以及多個(gè)接觸器之間的通信的示意方框圖；

圖5是說明根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的控制至少一個(gè)接觸器的方法的流程圖；

圖6是說明根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的閉合至少一個(gè)接觸器的方法的流程圖；以及

圖7是說明根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的斷開至少一個(gè)接觸器的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將明白的是，諸如“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“頂部”、“底部”等的術(shù)語是描述性地用于圖式，并且并不表示對(duì)如由所附權(quán)利要求書界定的本公開的范圍的限制。另外，本教導(dǎo)在本文可以依據(jù)功能和/或邏輯塊部件和/或各個(gè)處理步驟來描述。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，這些塊部件可以包括配置為執(zhí)行指定功能的任何數(shù)量的硬件、軟件和/或固件部件。

參考圖式，其中相同標(biāo)號(hào)指示若干視圖中的相同部分，本文示出并且描述了電氣系統(tǒng)100。

圖1的示例性實(shí)施例中所示的電氣系統(tǒng)100在交通工具102(諸如汽車)(未單獨(dú)編號(hào))中實(shí)施。然而，應(yīng)當(dāng)明白的是，電氣系統(tǒng)100可以在其它交通工具102(包括但不限于摩托車、飛行器、機(jī)車和船)中實(shí)施。另外，本文所示且描述的電氣系統(tǒng)100還可以在非交通工具應(yīng)用(未示出)中實(shí)施。

電氣系統(tǒng)100包括高壓(“HV”)電路103、104。HV電路包括HV正電路103和HV負(fù)電路104。在示例性實(shí)施例中，HV電路103、104配置成支持高于60伏特(V)的電壓。HV電源106電連接至HV正電路103和HV負(fù)電路104。在示例性實(shí)施例中，HV電源106包括具有多個(gè)電池(未單獨(dú)編號(hào))的電池組108。當(dāng)然，HV電源106可以實(shí)施有其它裝置(包括但不限于太陽能電池(未示出))。另外，多個(gè)HV電源106可以電連接至HV電路103、104。

HV電路103、104還電連接至負(fù)載110。在示例性實(shí)施例中，負(fù)載110包括牽引動(dòng)力生成器模塊(“TPIM”)112，其有時(shí)候簡稱為“牽引生成器”。示例性實(shí)施例的負(fù)載110還包括電連接至TPIM 112的電動(dòng)馬達(dá)114。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所明白，電動(dòng)馬達(dá)114可以耦接至車軸(未示出)和/或車輪(未示出)以推進(jìn)交通工具102。

HV電路103、104還包括至少一個(gè)接觸器116、118、120以斷開(即，阻止電流流動(dòng))和或閉合(即，使得電流流動(dòng))電路103、104。具體地，在示例性實(shí)施例中，正接觸器116電連接至HV正電路103，而負(fù)接觸器118和預(yù)充電接觸器120電連接至HV負(fù)電路104。每個(gè)接觸器116、118、120均包括第一接觸點(diǎn)(未編號(hào))、第二接觸點(diǎn)(未編號(hào))和線圈(未編號(hào))。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所明白，當(dāng)供電時(shí)，線圈(即，電磁體)一起或分開致動(dòng)接觸點(diǎn)以閉合或斷開電路。

在示例性實(shí)施例中，正接觸器116的第一接觸點(diǎn)電連接至HV電源106的正極(未編號(hào))，而第二接觸點(diǎn)電連接至負(fù)載110。負(fù)接觸器118和預(yù)充電接觸器120的第一接觸點(diǎn)電連接至HV電源106的負(fù)極(未編號(hào))，而第二接觸點(diǎn)電連接至負(fù)載110。預(yù)充電電阻器122設(shè)置在預(yù)充電接觸器120的第一接觸點(diǎn)與HV電源106的負(fù)極之間。應(yīng)當(dāng)明白的是，至少一個(gè)接觸器116、118、120可以任何數(shù)量的配置連接在HV電路103、104之間。

電氣系統(tǒng)100進(jìn)一步包括低壓(“LV”)電路124。在示例性實(shí)施例中，LV電路124配置成支持約12伏特(V)的電壓。LV電路124包括LV電源126。在示例性實(shí)施例中，LV電源126包括具有多個(gè)電池(未單獨(dú)編號(hào))的電池組128。當(dāng)然，LV電源126可以以其它裝置來實(shí)施。另外，LV電路124可以包括多個(gè)LV電源126。

LV電路124電連接至該至少一個(gè)接觸器116、118、120以對(duì)該至少一個(gè)接觸器116、118、120供電。由LV電路124供應(yīng)至該至少一個(gè)接觸器116、118、120的電力可以用來對(duì)線圈供電和/或用于其它目的。LV電路124還可以電連接至交通工具102中的數(shù)種其它部件(未示出)。

電氣系統(tǒng)100還可以包括LV電路傳感器129。LV電路傳感器129電連接至LV電路124以感測存在于LV電路124上的電壓。在圖1中所示的示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括多個(gè)LV電路傳感器129。更具體地，一個(gè)LV電路傳感器129與每個(gè)接觸器116、118、120相關(guān)聯(lián)使得每個(gè)相應(yīng)的LV電路傳感器129感測供應(yīng)至相應(yīng)的接觸器116、118、120的電壓。

電氣系統(tǒng)100可以進(jìn)一步包括HV電路傳感器130。HV電路傳感器130電連接至HV電路103、104以感測存在于HV電路103、104上的電壓。在示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括多個(gè)HV電路傳感器130。更具體地，一個(gè)HV電路傳感器130與每個(gè)接觸器116、118、120的每個(gè)接觸點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。因而，HV電路傳感器130可以感測每個(gè)接觸器116、118、120的每個(gè)接觸點(diǎn)處的電壓。這允許還確定跨每個(gè)接觸器116、118、120上的電壓差。

電氣系統(tǒng)100還包括控制器140。示例性實(shí)施例的控制器140包括能夠執(zhí)行計(jì)算并且執(zhí)行指令(即，運(yùn)行程序)的處理器142。處理器142可以實(shí)施有微處理器、微控制器、專用集成電路(“ASIC”)或其它合適的裝置。當(dāng)然，控制器140可以包括可以或無法設(shè)置在多個(gè)位置中的多個(gè)處理器142。示例性實(shí)施例的控制器140還包括能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并且與處理器142通信以傳送數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器144。存儲(chǔ)器144可以實(shí)施有半導(dǎo)體(未示出)或任何其它合適的裝置。還可以利用多個(gè)存儲(chǔ)器144。另外，存儲(chǔ)器144可以與處理器142集成或與處理器142分離。

控制器140與至少一個(gè)接觸器116、118、120通信。此通信包括將來自控制器140的命令發(fā)送至該至少一個(gè)接觸器116、118、120。因而，控制器140可以控制該至少一個(gè)接觸器116、118、120的操作，即，斷開和閉合。控制器140還可以與LV電路傳感器129和/或HV電路傳感器130通信。此通信包括將關(guān)于相應(yīng)電壓的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器140。

在圖2中所示的示例性實(shí)施例中，每個(gè)接觸器116、118、120均可以實(shí)施為“智能”裝置。具體地，每個(gè)接觸器116、118、120均包括處理器200。處理器200可以實(shí)施有微處理器、微控制器、ASIC或其它合適的裝置。每個(gè)接觸器116、118、120還可以包括存儲(chǔ)器(未示出)。

在此示例性實(shí)施例中，每個(gè)處理器200均與關(guān)聯(lián)于每個(gè)相應(yīng)的接觸器116、118、120的LV電路傳感器129和HV電路傳感器130通信。每個(gè)處理器200均經(jīng)由單向數(shù)據(jù)通信線路202與控制器140通信。因而，可以容易地將關(guān)于傳感器129、130的數(shù)據(jù)從每個(gè)接觸器116、118、120傳遞至控制器140?？刂破?40還經(jīng)由單向?qū)Ｓ妹铍娐?04與每個(gè)接觸器116、118、120通信。因此，控制器140可以根據(jù)需要且如下文更詳細(xì)描述般命令接觸器116、118、120斷開或閉合。

在圖3中所示的示例性實(shí)施例中，電氣系統(tǒng)100進(jìn)一步包括接觸器控制模塊300。接觸器控制模塊300包括接觸器控制處理器302，其可以實(shí)施有微處理器、微控制器、ASIC或其它合適的裝置。接觸器控制處理器302經(jīng)由雙向數(shù)據(jù)通信鏈路404與控制器140的處理器142通信。在示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)通信鏈路可以是控制器區(qū)域網(wǎng)(“CAN”)總線。當(dāng)然，可以實(shí)施其它方法、協(xié)議和硬件以促進(jìn)經(jīng)由雙向數(shù)據(jù)通信鏈路404進(jìn)行的通信。

圖3中所示的實(shí)施例包括對(duì)應(yīng)于每個(gè)接觸器116、118、120的單個(gè)LV電路傳感器129和一對(duì)HV電路傳感器130。電路傳感器129、130與處理器302通信，使得可以將此數(shù)據(jù)傳達(dá)至控制器140的處理器142。

在圖4中所示的示例性實(shí)施例中，接觸器控制處理器302可以與控制器140集成。即，處理器142和接觸器控制處理器302在物理上彼此接近地設(shè)置在控制器140中并且彼此通信。繼而，傳感器129、130和接觸器116、118、120與接觸器控制處理器302通信使得接觸器控制處理器302接收來自傳感器126、130的數(shù)據(jù)并且控制接觸器116、118、120的操作。

圖2至圖4中呈現(xiàn)的實(shí)施例僅僅是用于實(shí)施控制器140、接觸器116、118、120和電路傳感器126、130之間的通信的三種示例性配置。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白用于促進(jìn)這樣的通信的其它技術(shù)和配置。

再次參考圖1，HV電源106可以包括保險(xiǎn)絲150。保險(xiǎn)絲150耦接至高壓互鎖件(“HVIL”)152，從而當(dāng)移除保險(xiǎn)絲150時(shí)產(chǎn)生HVIL信號(hào)，因此將HV電源106斷接。

圖5說明用于控制至少一個(gè)接觸器116、118、120的示例性方法500?？梢杂山佑|器控制處理器200執(zhí)行(即，運(yùn)行)此方法500。此方法利用存儲(chǔ)在接觸器控制處理器200的存儲(chǔ)器中并且在下文更詳細(xì)地描述的斷開接觸器時(shí)間值。

方法500包括在502處監(jiān)測從控制器140發(fā)送并且在接觸器控制處理器200處接收的信號(hào)。具體地，監(jiān)測信號(hào)以接收有效閉合接觸器命令或有效斷開接觸器命令。因而，方法500進(jìn)一步包括在504處確定是否接收到有效閉合接觸器命令。響應(yīng)于接收到有效閉合接觸器命令，方法500包括在506處將斷開接觸器時(shí)間值復(fù)位(即，將斷開接觸器時(shí)間值設(shè)置為零)。方法500還包括在508處響應(yīng)于接收到有效閉合接觸器命令而閉合接觸器116、118、120。

如果沒有接收到有效閉合接觸器命令，那么方法500在510處繼續(xù)確定是否接收到有效斷開接觸器命令。響應(yīng)于接收到有效斷開接觸器命令，方法500包括在512處將斷開接觸器時(shí)間值復(fù)位并且在514處斷開接觸器116、118、120。

響應(yīng)于沒有接收到有效閉合接觸器命令且沒有接收到有效斷開接觸器命令，方法500進(jìn)一步包括在516處將斷開接觸器計(jì)時(shí)器值遞增。即，斷開接觸器計(jì)時(shí)器值增加以反映自從斷開接觸器計(jì)時(shí)器值上一次復(fù)位以來所經(jīng)過的時(shí)間。

方法500還包括在518處比較斷開接觸器計(jì)時(shí)器值與預(yù)定時(shí)間。如果斷開接觸器時(shí)間值小于預(yù)定時(shí)間，那么不采取任何動(dòng)作。然而，響應(yīng)于斷開接觸器時(shí)間值大于或等于預(yù)定時(shí)間，方法500在514處繼續(xù)斷開接觸器116、118、120。

控制器140將在交通工具的最正常操作期間發(fā)送有效閉合命令或有效斷開命令。然而，可以發(fā)生其中接觸器控制處理器200沒有接收到有效閉合或斷開命令的某些狀況。例如，控制器140的處理器142在交通工具102的行使期間意外地復(fù)位。在該復(fù)位時(shí)間期間，控制器140沒有發(fā)送有效閉合或斷開命令。作為另一個(gè)實(shí)例，控制器140與接觸器控制處理器200之間的通信由于環(huán)境原因而可能喪失。在這些臨時(shí)狀況中，不利于斷開接觸器116、118、120且因此不利于消除驅(qū)動(dòng)馬達(dá)114的電力。因此，針對(duì)這些狀況利用斷開接觸器計(jì)時(shí)器值來將接觸點(diǎn)116、118、120的斷開最小化。

圖6說明用于控制至少一個(gè)接觸器116、118、120的示例性方法600?？梢杂山佑|器控制處理器200執(zhí)行(即，運(yùn)行)此方法600。方法600利用可以存儲(chǔ)在與處理器200通信的存儲(chǔ)器中的第一閾值、第二閾值和第三閾值。

方法600包括在602處針對(duì)有效閉合接觸器命令監(jiān)測從控制器140接收的數(shù)據(jù)信號(hào)。響應(yīng)于接收到有效閉合接觸器命令，方法600進(jìn)一步包括在604處感測LV電路電壓。利用LV電路來致動(dòng)接觸器116、118、120的線圈?？梢岳肔V電路傳感器129來完成LV電路電壓的感測。

方法600還包括在606處比較感測到的LV電路電壓與第一閾值。第一閾值大體上對(duì)應(yīng)于致動(dòng)接觸器116、118、120的閉合所需要的最小電壓。響應(yīng)于LV電路電壓小于第一閾值，方法600包括在608處禁止接觸器116、118、120的閉合。換句話來說，如果LV電路電壓小于正確地閉合接觸器116、118、120所必需的電壓，那么阻止接觸器116、118、120閉合。通過以此方式阻止閉合，保護(hù)接觸器116、118、120不被損壞(損壞可歸因于接觸點(diǎn)之間的電弧而發(fā)生)。

響應(yīng)于LV電路電壓大于或等于第一閾值，方法600在610處繼續(xù)閉合接觸器116、118、120。當(dāng)閉合接觸器116、118、120時(shí)，在611處繼續(xù)感測LV電路電壓。方法600因此還包括在612處比較感測到的LV電路電壓與第二閾值。在示例性實(shí)施例中，第二閾值小于第一閾值并且大體上對(duì)應(yīng)于維持接觸器116、118、120的閉合所必需的電壓。如果LV電路電壓大于或等于第二閾值，那么不采取任何動(dòng)作。相反地，響應(yīng)于LV電路電壓小于第二閾值，方法600在614處繼續(xù)比較LV電路電壓與第三閾值，并同時(shí)閉合接觸器116、118、120。在示例性實(shí)施例中，第三閾值小于第一閾值和第二閾值。

響應(yīng)于LV電路電壓大于或等于第三閾值，方法600在616處繼續(xù)根據(jù)受控關(guān)斷而斷開接觸器116、118、120。即，在某個(gè)時(shí)間延遲之后的受控程序中和/或根據(jù)其它系統(tǒng)的關(guān)斷來斷開接觸器116、118、120。然而，響應(yīng)于LV電路電壓小于第三閾值，方法600在618處繼續(xù)立即斷開接觸器116、118、120。接觸器116、118、120的這種立即斷開可起因于LV電路電壓的總損耗，因此指示操作誤差。

圖7說明用于控制至少一個(gè)接觸器116、118、120的示例性方法700?？梢杂山佑|器控制處理器200執(zhí)行(即，運(yùn)行)此方法700。此方法700開始于接觸器116、118、120的閉合。

方法700包括在702處針對(duì)有效斷開接觸器命令監(jiān)測從控制器140接收的數(shù)據(jù)信號(hào)。響應(yīng)于接收到有效斷開接觸器命令，方法700進(jìn)一步包括在704處斷開接觸器116、118、120。在允許接觸器116、118、120斷開的合適時(shí)間延遲之后，方法700包括在706處繼續(xù)感測接觸器116、118、120的兩個(gè)接觸點(diǎn)上的HV電路電壓。換句話來說，感測接觸器116、118、120的任一“側(cè)”上的HV電路電壓。可以利用HV電路傳感器130來完成HV電路電壓的感測。

方法700在708處繼續(xù)比較接觸器116、118、120的第一接觸點(diǎn)上的HV電路電壓與第二接觸點(diǎn)上的HV電路電壓。如果接觸器116、118、120的兩側(cè)上的電壓均大體上彼此相等，那么方法700在710處繼續(xù)確定接觸器116、118、120的每一側(cè)上的電壓是否大體上等于零。如果接觸器116、118、120的每一側(cè)上的電壓并未大體上等于零，那么方法700在711處繼續(xù)發(fā)出如下文更詳細(xì)描述的警報(bào)命令。

如本文所使用的術(shù)語“大體上相等”是指大約相同、在合理的誤差界限內(nèi)的電壓。例如，67.3V的感測電壓將大體上等于68.2伏特的感測電壓。類似地，0.2V或-0.4V的感測電壓將大體上等于零。當(dāng)然，合理的誤差界限可以基于所測量的電壓、所利用的感測裝置和/或其它因素而改變。

當(dāng)接觸器116、118、120的每一側(cè)上的電壓大致上等于零時(shí)，其可以指示HV電源106與HV電路103、104斷接。因此，方法700包括在712處響應(yīng)于接觸器116、118、120的每一側(cè)上的電壓大致上等于零檢查HVIL信號(hào)以確定是否已正確地移除了保險(xiǎn)絲150。如果已正確地移除了保險(xiǎn)絲150，那么不采取任何動(dòng)作。如果并未正確地移除保險(xiǎn)絲150且接觸器116、118、120的每一側(cè)上的電壓大致上等于零，那么方法700在711處繼續(xù)發(fā)出警報(bào)信號(hào)。

響應(yīng)于該電壓不等于接觸器116、118、120的每一側(cè)上的電壓，方法700進(jìn)一步包括在714處確定第一接觸點(diǎn)上的電壓與第二接觸點(diǎn)上的電壓之間的差值是否大于預(yù)定閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定閾值是約20V。然而，應(yīng)當(dāng)明白的是，基于HV電路103、104的電壓、接觸器116、118、120的規(guī)格和/或其它因素，預(yù)定閾值可以是不同的。

如果接觸點(diǎn)上的電壓之間的差值不大于預(yù)定閾值，那么其可以指示熔斷或焊接的接觸器116、118、120。因而，方法700在711處繼續(xù)發(fā)出警報(bào)信號(hào)。如果接觸點(diǎn)上的電壓之間的差值大于預(yù)定閾值，那么其通常指示接觸器116、118、120已正確地?cái)嚅_且不采取任何進(jìn)一步動(dòng)作。

可以利用顯示器(未示出)上的消息、燈(未示出)的照明、可聽信號(hào)和/或任何其它合適的通報(bào)向(例如)交通工具102的駕駛者呈現(xiàn)警報(bào)信號(hào)。另外，可以(例如)經(jīng)由射頻信號(hào)將警報(bào)信號(hào)從交通工具102傳輸至服務(wù)中心、智能電話或配置成接收這些信號(hào)的任何其它裝置。

詳述和圖式或圖支持并且描述本公開，但是本公開的范圍僅僅是由權(quán)利要求書界定。雖然已詳細(xì)描述了用于實(shí)行所述教導(dǎo)的某些最佳模式和其它實(shí)施例，但是也存在用于實(shí)踐所附權(quán)利要求書中界定的本公開的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。