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)：

電動和混合電動交通工具利用高壓電氣系統(tǒng)來驅(qū)動一個或多個電動馬達并且因此推進交通工具。這些系統(tǒng)通常包括設(shè)置在電源(例如，電池組)與負載(例如，電動馬達)之間的一個或多個電接觸器。每個接觸器可以“閉合”成將電源電連接至負載且可以“斷開”成將電源與負載電斷接。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)實現(xiàn)要素：

在一個示例性實施例中，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的信號。該方法進一步包括響應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時器值遞增。該方法還包括比較斷開接觸器時間值與預定時間。該方法進一步包括響應于斷開接觸器時間值大于預定時間和接收到有效斷開命令中的至少一個而斷開接觸器。

在另一個示例性實施例中，控制HV電路中的接觸器的方法利用具有用于促進接觸點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。該方法進一步包括響應于接收到有效閉合接觸器命令感測待供應至線圈的低壓(“LV”)電路電壓。該方法進一步包括比較感測到的LV電路電壓與第一閾值。該方法還包括響應于LV電路電壓小于第一閾值而禁止接觸器閉合。

在又一個示例性實施例中，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和可連接至負載的第二接觸點的接觸器。該方法包括監(jiān)測有效斷開接觸器命令的數(shù)據(jù)信號。該方法進一步包括響應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處的電壓和第二接觸點處的電壓。該方法進一步包括基于第一接觸點處的電壓和第二接觸點處的電壓來確定接觸器的斷開中的故障。作為響應，將故障發(fā)送至用戶。

上述特征和優(yōu)點以及本教導的其它特征和優(yōu)點從用于實行結(jié)合附圖取得的教導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)一個示例性實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)一個示例性實施例的控制器與多個接觸器之間的通信的示意方框圖；

圖3是說明根據(jù)一個示例性實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)一個示例性實施例的控制器和多個傳感器以及多個接觸器之間的通信的示意方框圖；

圖5是說明根據(jù)一個示例性實施例的控制至少一個接觸器的方法的流程圖；

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

圖7是說明根據(jù)一個示例性實施例的斷開至少一個接觸器的方法的流程圖。

具體實施方式

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，本教導在本文可以依據(jù)功能和/或邏輯塊部件和/或各個處理步驟來描述。應當意識到，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，其中相同標號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)(未單獨編號)中實施。然而，應當明白的是，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、機車和船)中實施。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用(未示出)中實施。

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負電路104。在示例性實施例中，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負電路104。在示例性實施例中，HV電源106包括具有多個電池(未單獨編號)的電池組108。當然，HV電源106可以實施有其它裝置(包括但不限于太陽能電池(未示出))。另外，多個HV電源106可以電連接至HV電路103、104。

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

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

在示例性實施例中，正接觸器116的第一接觸點電連接至HV電源106的正極(未編號)，而第二接觸點電連接至負載110。負接觸器118和預充電接觸器120的第一接觸點電連接至HV電源106的負極(未編號)，而第二接觸點電連接至負載110。預充電電阻器122設(shè)置在預充電接觸器120的第一接觸點與HV電源106的負極之間。應當明白的是，至少一個接觸器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進一步包括低壓(“LV”)電路124。在示例性實施例中，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。在示例性實施例中，LV電源126包括具有多個電池(未單獨編號)的電池組128。當然，LV電源126可以以其它裝置來實施。另外，LV電路124可以包括多個LV電源126。

LV電路124電連接至該至少一個接觸器116、118、120以對該至少一個接觸器116、118、120供電。由LV電路124供應至該至少一個接觸器116、118、120的電力可以用來對線圈供電和/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中所示的示例性實施例中，系統(tǒng)100包括多個LV電路傳感器129。更具體地，一個LV電路傳感器129與每個接觸器116、118、120相關(guān)聯(lián)使得每個相應的LV電路傳感器129感測供應至相應的接觸器116、118、120的電壓。

電氣系統(tǒng)100可以進一步包括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。在示例性實施例中，系統(tǒng)100包括多個HV電路傳感器130。更具體地，一個HV電路傳感器130與每個接觸器116、118、120的每個接觸點相關(guān)聯(lián)。因而，HV電路傳感器130可以感測每個接觸器116、118、120的每個接觸點處的電壓。這允許還確定跨每個接觸器116、118、120上的電壓差。

電氣系統(tǒng)100還包括控制器140。示例性實施例的控制器140包括能夠執(zhí)行計算并且執(zhí)行指令(即，運行程序)的處理器142。處理器142可以實施有微處理器、微控制器、專用集成電路(“ASIC”)或其它合適的裝置。當然，控制器140可以包括可以或無法設(shè)置在多個位置中的多個處理器142。示例性實施例的控制器140還包括能夠存儲數(shù)據(jù)并且與處理器142通信以傳送數(shù)據(jù)的存儲器144。存儲器144可以實施有半導體(未示出)或任何其它合適的裝置。還可以利用多個存儲器144。另外，存儲器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)送至該至少一個接觸器116、118、120。因而，控制器140可以控制該至少一個接觸器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中所示的示例性實施例中，每個接觸器116、118、120均可以實施為“智能”裝置。具體地，每個接觸器116、118、120均包括處理器200。處理器200可以實施有微處理器、微控制器、ASIC或其它合適的裝置。每個接觸器116、118、120還可以包括存儲器(未示出)。

在此示例性實施例中，每個處理器200均與關(guān)聯(lián)于每個相應的接觸器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)從每個接觸器116、118、120傳遞至控制器140。控制器140還經(jīng)由單向?qū)Ｓ妹铍娐?04與每個接觸器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中所示的示例性實施例中，電氣系統(tǒng)100進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。當然，可以實施其它方法、協(xié)議和硬件以促進經(jīng)由雙向數(shù)據(jù)通信鏈路404進行的通信。

圖3中所示的實施例包括對應于每個接觸器116、118、120的單個LV電路傳感器129和一對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)傳達至控制器140的處理器142。

在圖4中所示的示例性實施例中，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)的實施例僅僅是用于實施控制器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可以包括保險絲150。保險絲150耦接至高壓互鎖件(“HVIL”)152，從而當移除保險絲150時產(chǎn)生HVIL信號，因此將HV電源106斷接。

圖5說明用于控制至少一個接觸器116、118、120的示例性方法500。可以由接觸器控制處理器200執(zhí)行(即，運行)此方法500。此方法利用存儲在接觸器控制處理器200的存儲器中并且在下文更詳細地描述的斷開接觸器時間值。

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。具體地，監(jiān)測信號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處將斷開接觸器時間值復位(即，將斷開接觸器時間值設(shè)置為零)。方法500還包括在508處響應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處將斷開接觸器時間值復位并且在514處斷開接觸器116、118、120。

響應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進一步包括在516處將斷開接觸器計時器值遞增。即，斷開接觸器計時器值增加以反映自從斷開接觸器計時器值上一次復位以來所經(jīng)過的時間。

方法500還包括在518處比較斷開接觸器計時器值與預定時間。如果斷開接觸器時間值小于預定時間，那么不采取任何動作。然而，響應于斷開接觸器時間值大于或等于預定時間，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位。在該復位時間期間，控制器140沒有發(fā)送有效閉合或斷開命令。作為另一個實例，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)動馬達114的電力。因此，針對這些狀況利用斷開接觸器計時器值來將接觸點116、118、120的斷開最小化。

圖6說明用于控制至少一個接觸器116、118、120的示例性方法600。可以由接觸器控制處理器200執(zhí)行(即，運行)此方法600。方法600利用可以存儲在與處理器200通信的存儲器中的第一閾值、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。響應于接收到有效閉合接觸器命令，方法600進一步包括在604處感測LV電路電壓。利用LV電路來致動接觸器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。第一閾值大體上對應于致動接觸器116、118、120的閉合所需要的最小電壓。響應于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，保護接觸器116、118、120不被損壞(損壞可歸因于接觸點之間的電弧而發(fā)生)。

響應于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。當閉合接觸器116、118、120時，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。在示例性實施例中，第二閾值小于第一閾值并且大體上對應于維持接觸器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，那么不采取任何動作。相反地，響應于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，并同時閉合接觸器116、118、120。在示例性實施例中，第三閾值小于第一閾值和第二閾值。

響應于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，在某個時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。響應于接收到有效斷開接觸器命令，方法700進一步包括在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的兩個接觸點上的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?？梢岳肏V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的第一接觸點上的HV電路電壓與第二接觸點上的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)出如下文更詳細描述的警報命令。

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。

當接觸器116、118、120的每一側(cè)上的電壓大致上等于零時，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信號以確定是否已正確地移除了保險絲150。如果已正確地移除了保險絲150，那么不采取任何動作。如果并未正確地移除保險絲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)出警報信號。

響應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進一步包括在714處確定第一接觸點上的電壓與第二接觸點上的電壓之間的差值是否大于預定閾值。在一個實施例中，預定閾值是約20V。然而，應當明白的是，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，預定閾值可以是不同的。

如果接觸點上的電壓之間的差值不大于預定閾值，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)出警報信號。如果接觸點上的電壓之間的差值大于預定閾值，那么其通常指示接觸器116、118、120已正確地斷開且不采取任何進一步動作。

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

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。雖然已詳細描述了用于實行所述教導的某些最佳模式和其它實施例，但是也存在用于實踐所附權(quán)利要求書中界定的本公開的各種替代設(shè)計和實施例。