本發(fā)明設計電動汽車高壓安全領域。

背景技術(shù)：

目前，石化資源日益緊張，大氣污染日益嚴重，以電動汽車為代表的新能源汽車蓬勃發(fā)展，電動汽車高壓系統(tǒng)的電壓已經(jīng)遠遠超過了人體的安全電壓，因此處于人身安全的考慮，需要在高壓系統(tǒng)中加入高壓環(huán)路互鎖（hvil），防止非專業(yè)人員誤操作引起的電擊發(fā)生，國標gb/t18384.3-2015也推薦使用環(huán)路互鎖（hvil），斷開高壓接觸器（hvc，下同）。

高壓互鎖系統(tǒng)通過使用電氣的小信號，將所有的高壓部件串聯(lián)起來，檢查所有高壓部件、高壓導線和連接器的電氣完整性（連續(xù)性）情況，當某處連接斷開的時候，比如拔出連接器的時候，bms控制高壓系統(tǒng)自動斷開。

當環(huán)路互鎖（hvil）出現(xiàn)故障的時候，需要電池管理系統(tǒng)（bms）準確診斷出環(huán)路互鎖的故障類型，從安全的角度上考慮，不同的故障需要不同的處理方法。

環(huán)路互鎖（hvil）斷開后，因為高壓部件比較多，往往需要花費很多精力去定位具體是哪個高壓部件連接斷開導致環(huán)路互鎖（hvil）斷開的，為方便維修，所以需要開發(fā)一種能夠快速目前，在已知的專利中，與本專利相近的專利如下：

中國知識產(chǎn)權(quán)局公布的專利（公布號cn105150854a）提到一種hvil診斷方法，所述電池管理系統(tǒng)對所述環(huán)路互鎖檢測線發(fā)送占空比為k11的pwm信號，并檢測環(huán)路互鎖檢測線反饋回來的pwm信號的占空比；當檢測到返回的pwm信號占空比大于k12時，判斷環(huán)路互鎖信號線發(fā)生對電源正極短路，點亮高壓系統(tǒng)報警燈并提示駕駛員及時維修車輛；當檢測到返回的pwm信號占空比小于k13時，判斷環(huán)路互鎖信號線發(fā)生斷路，點亮高壓系統(tǒng)報警燈并提示駕駛員及時維修車輛，控制整車高壓系統(tǒng)斷開，其中k11、k12、k13介于0到1之間的小數(shù)。

專利（公布號cn105150854a）主要由兩點不足之處：

1、故障診斷類型不完整，只診斷了對電源短路和斷路的情況，沒有診斷對地短路故障。

2、即使檢測到返回的pwm信號占空比小于k13，并不一定就是環(huán)路互鎖信號線發(fā)生斷路，因為如果環(huán)路互鎖信號線對間接性地短路，其檢測到返回的pwm信號占空比也會變小。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決技術(shù)背景中的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可靠準確的環(huán)路互鎖診斷電路及方法。

如圖1環(huán)路互鎖（hvil）整車系統(tǒng)架構(gòu)所示，環(huán)路互鎖信號（hvil）由vcu產(chǎn)生，經(jīng)過高壓部件un、高壓部件un-1……高壓部件u2、高壓部件u1（n為整數(shù)，n≥1），最后進入bms，由bms完成環(huán)路互鎖（hvil）的采集和診斷功能。所有連接均通過電連接，環(huán)路互鎖（hvil）回路上的電信號為低頻信號（頻率為f）；每個高壓部件（包括vcu和bms）的環(huán)路互鎖（hvil）均有一個對地電阻r0（電阻值、功率、耐壓均相同），總共構(gòu)成n+2個電阻r0并聯(lián)；并聯(lián)電阻r0是為了當hvil斷開時，快速定位具體是哪個高壓部件連接斷開。

如圖2所示，hvil診斷電路主要由hvil頻率采集電路、故障ad采集電路、診斷電源開關模塊和微處理器mcu組成，頻率采集電路負責采集hvil的頻率，當mcu采集到hvil頻率故障時，啟動故障ad采集電路和診斷電源開關模塊工作，診斷具體故障類型，如果診斷為hvil開路故障，啟動開路故障的定位功能，定位具體是哪個高壓部件連接斷開。

環(huán)路互鎖診斷電路連接方式如圖3所示，環(huán)路互鎖（hvil）信號進入bms之后，與電阻r0、r1、r2、r4相連接，電阻r0另一端連接整車地（gnd）；電阻r1的另一端連接電容c1和5.1v穩(wěn)壓管d1，c1、d1的另一端連接gnd，r1和c1形成一個rc濾波電路，用于濾除hvil中的高頻雜訊；hvil經(jīng)過r1、c1濾波后進入mcu的mcu(1)引腳采集，mcu(1)采集hvil的頻率；電阻r2的另一端連接5.1v穩(wěn)壓管d2和電容c2，5.1v穩(wěn)壓管d2和電容c2并聯(lián)連接gnd；hvil經(jīng)過電阻r2限流后進入mcu的mcu(2)引腳采集，mcu(2)采集hvil經(jīng)過電阻r2電壓值；由于hvil可能出現(xiàn)12v電平，所以使用5.1v的穩(wěn)壓管保護mcu(1)和mcu(2)；mcu的mcu(3)引腳連接pmos管q1的柵極和電阻r5，電阻r5的另一端和pmos管q1的源極共同連接到+5v電源，pmos管q1的漏極連接電阻r4，電阻r4的另一端連接hvil，mcu(1)、mcu(2)、mcu(3)為mcu的不同功能引腳。

本發(fā)明主要有以下兩點優(yōu)點：

準確診斷環(huán)路互鎖（hvil）的故障類型，可以使bms對故障處理的策略更加合理，使整個高壓系統(tǒng)更加安全可靠；如果不能準確進行故障類型判斷，bms可能出現(xiàn)誤動作，反而會降低了高壓系統(tǒng)的安全性。

具有快速定位開路節(jié)點的功能，節(jié)省維修的時間成本。

附圖說明

圖1為環(huán)路互鎖（hvil）整車系統(tǒng)架構(gòu)；

圖2為環(huán)路互鎖（hvil）診斷電路框圖；

圖3為環(huán)路互鎖（hvil）診斷具體電路。

具體實施方式

為詳細說明本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容、架構(gòu)以及實現(xiàn)的目的、效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖詳細說明。

如圖1環(huán)路互鎖（hvil）整車系統(tǒng)架構(gòu)所示，環(huán)路互鎖信號（hvil）由vcu產(chǎn)生，經(jīng)過高壓部件un、高壓部件un-1……高壓部件u2、高壓部件u1（n為整數(shù)，n≥1），最后進入bms，由bms完成環(huán)路互鎖（hvil）的采集和診斷功能；所有連接均通過電連接，環(huán)路互鎖（hvil）回路上的電信號為低頻信號（頻率為f），每個高壓部件（包括vcu和bms）的環(huán)路互鎖（hvil）均有一個對地電阻r0（電阻值、功率、耐壓均相同），總共構(gòu)成n+2個電阻r0并聯(lián)，并聯(lián)電阻r0是為了當hvil斷開時，快速定位具體是哪個高壓部件連接斷開。

如圖2所示，hvil診斷電路主要由hvil頻率采集電路、故障ad采集電路、診斷電源開關模塊和微處理器mcu組成，頻率采集電路負責采集hvil的頻率，當mcu采集到hvil頻率故障時，啟動故障ad采集電路和診斷電源開關模塊工作，診斷具體故障類型。

環(huán)路互鎖（hvil）具體故障類型診斷方法：

環(huán)路互鎖（hvil）信號正常情況下，bms內(nèi)部只有頻率采集電路以及mcu(1)處于正常工作狀態(tài)，ad采集電路以及mcu(2)和診斷電源開關模塊以及mcu(3)均處于不使能狀態(tài)，只有當mcu(1)采集到hvil頻率異常后，mcu(2)和mcu(3)才進入工作狀態(tài)。

hvil進入bms之后，經(jīng)過電阻r1和電容c1濾波后，進入mcu(1)采集頻率，理論上采集到的頻率應該為f（f為vcu發(fā)出的pwm頻率），由于mcu采集精度的關系，實際采集到的頻率上下波動10%均屬于正常范圍，當mcu(1)采集到的頻率小于90%*f或大于110%*f時，bms進入環(huán)路互鎖故障診斷模式。

bms進入環(huán)路互鎖故障診斷模式后，mcu(2)和mcu(3)進入工作狀態(tài)，假設mcu(2)采集hvil經(jīng)過電阻r2的電壓為k1；由于整車蓄電池的電壓極限范圍為6v~18v，如果hvil對電源短路，由于穩(wěn)壓管d2的作用，mcu(2)采集hvil經(jīng)過電阻r2的電壓k1被穩(wěn)壓為5v。

所以當k1=5v時可以判斷為hvil對電源短路，此時bms點亮高壓系統(tǒng)報警燈并提示駕駛員及時維修車輛，雖然hvil對電源短路，但hvil整條硬線并沒有發(fā)生開路，各高壓部件連接均良好，所以bms不能斷開高壓接觸器hvc。

對于hvil對地短路和開路故障，k1的電壓均為0v，此時僅依靠mcu(2)采集的k1的電壓值無法分辨hvil對地短路和開路故障。

為了分辨hvil對地短路和開路故障，此時需要診斷電源開關模塊工作，mcu(3)輸出低電平，使pmos管q1的柵極電壓小于源極電壓，pmos管q1導通，hvil通過電阻r4連接到+5v，就形成了+5v通過電阻r4、r0到地（gnd）的回路，假設此時mcu(2)采集到的電壓為k2；此時如果hvil為對地短路故障，則此時mcu(2)采集的電壓k2仍為0；如果hvil為開路故障，則mcu(2)采集的電壓k2為5v*r0/(r4+r0)，由此可以分辨hvil開路故障和對地短路故障；hvil開路時，bms控制高壓接觸器hvc斷開，保證系統(tǒng)斷開高壓，點亮高壓系統(tǒng)報警燈并提示駕駛員及時維修車輛。

高壓部件連接斷開的定位：

以上推導是僅對bms一個單元進行分析的，如果考慮vcu、高壓部件un、高壓部件un-1……高壓部件u2、高壓部件u1對地的電阻r0，則可以在hvil開路時準確定位具體是哪個高壓部件連接斷開。

假設bms與高壓部件u1之間的連接斷開，則k2=5v*r0/(r4+r0)；

假設高壓部件u1與高壓部件u2之間的連接斷開，由于bms內(nèi)部下拉的電阻r0與u1內(nèi)部下拉的電阻r0并聯(lián)，并聯(lián)后的電阻值r并為r0/2，r并與電阻r4形成電阻分壓，所以此時k2=5v*r0/(2*r4+r0)。

同理可推導高壓部件um-1與高壓部件um(m為整數(shù)，1≤m≤n)之間連接斷開時，k2=5v*r0/(m*r4+r0)。

本發(fā)明有如下優(yōu)勢：

1、準確診斷環(huán)路互鎖（hvil）的故障類型，可以使bms對故障處理的策略更加合理，使整個高壓系統(tǒng)更加安全可靠；如果不能準確進行故障類型判斷，bms可能出現(xiàn)誤動作，反而會降低了高壓系統(tǒng)的安全性。

2、具有快速定位的功能，節(jié)省維修的時間成本。