一种电动汽车预充保护方法及系统与流程

本发明属于车辆安全保护技术领域，具体涉及一种电动汽车预充保护方法及系统。

背景技术：

电动汽车以动力电池为能源驱动电机工作，电机驱动车辆行驶，电动汽车中的电机控制器是控制电机正常工作的关键单元，电机控制器内部设置有许多滤波及稳压的大容量电容。

电机控制器内部预充回路是对控制器内的大容量电容进行预充，在高压上电的瞬间，使得电机控制器内部大容量电容瞬间相当于短路，产生的大电流会对电机控制器内部的继电器和igbt造成损坏，所以在上电前需要给电机控制器内部的大容量电容进行充电，当大容量电容电压接近动力电池电压时，关断预充回路，闭合主接触器、完成上电操作。

现有技术中，直接关断预充回路，同时闭合主接触器，由于未对后端电路情况进行判断，若后端电路发生短路情况，强行闭合主接触器会有后端电路损坏的风险，给行车带来隐患。

此外，目前对预充电成功与否的判断主要是通过预充结束后检测电压是否达到期望值来进行判断的，达到期望值则预充成功，未达到，则预充失败，由于这种判断方法是在完全预充电结束后才能知道预充电是否成功，当预充电失败时，再次进行预充，则造成预充时间长，效率低的问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车预充保护方法及系统，有效增加预充电的可靠、高效和安全性。

一种电动汽车预充保护方法，包括如下步骤：

步骤一：电机控制器的内置主控单元采集电压并设置参考电压阈值和第二参考电压阈值，所述采集电压包括动力电池母线输入端电压和主接触器输出端电压；

步骤二：主控单元判断主接触器输出端电压是否大于参考电压阈值，若大于，则转入步骤三，若小于，则转入步骤四；

步骤三：主控单元发送第一预充试探脉冲，并进行预充超时检测判断；

步骤四：主控单元发送第二预充试探脉冲，并进行预充超时检测判断或电路断/短异常检测。

步骤四中，还包括以下步骤：

s1）：主控单元发送第二预充试探脉冲，同时采集主接触器输出端电压是否大于参考电压阈值，若大于转入步骤s2），若小于，则转入步骤s3）；

s2）：主控单元发送第三预充试探脉冲，并进行预充超时检测判断；所述第三预充试探脉冲持续时间为第一预充试探脉冲持续时间与第二预充试探脉冲持续时间的差值；

s3）：主控单元判断主接触器输出端电压是否小于第二参考电压阈值，若小于，则进行电路断/短异常检测，若大于，则转入步骤s1）。

所述预充超时检测判断，包括如下步骤：

a1）:主控单元采集动力电池母线输入端电压和主接触器输出电压；

a2）:主控单元判断动力电池母线输入端电压与主接触器输出电压的差值是否小于20v，若小于转入步骤a3），若大于，转入步骤a4）；

a3）：主控单元上报为预充超时故障，并断开预充接触器；

a4）：主控单元闭合主接触器，并延时预充超时时限后，断开预充接触器，所述预充超时时限为1.5秒。

所述电路断/短路异常检测包括电路的断路异常检测和电路短路异常检测，包括如下步骤：

b1）：主控单元间隔一定时间循环发送第二预充试探脉冲，所述间隔一定时间为预充接触器最大释放时间；

b2）：主控单元在每次第二预充试探脉冲发出的同时采集主接触器输出端电压；

b3）：主控单元判断每次采集到的主接触器输出端电压是否小于第二参考电压阈值，若小于则进行一次预充故障记录，若大于，则转入步骤b1）；

b4）：主控单元将每次记录的预充故障进行累加，若累加值大于3次，则主控单元进行电路断路或短路异常故障上报。

主控单元发送第三预充试探脉冲之前进行发波延时并进行预充故障记录清零，所述发波延时的时间为预充接触器最大释放时间。

步骤一中，所述参考电压阈值为0.15倍的动力电池母线输入端电压；第二参考电压阈值为0.5倍的参考电压阈值。

主控单元采集电压的周期为100微秒。

步骤三中，第一预充试探脉冲持续时间为预充超时时限；步骤四中，第二预充试探脉冲持续时间为40毫秒。

一种电动汽车预充保护系统，包括电机控制器、动力电池和驱动负载，其中，所述电机控制器中设置有主控单元、预充接触器、预充电阻和主接触器，所述主控单元分别与预充接触器和主接触器控制连接，所述预充接触器的输入端和主接触器的输入端均与动力电池连接，所述主接触器的输出端与驱动负载连接，所述预充接触器的输出端通过预充电阻与驱动负载连接。

本发明公开了一种电动汽车预充保护方法及系统，预充保护方法，采用主控单元发送预充脉冲，在发送脉冲的同时采集主接触器输出端的电压值进行判断，可以快速有效对后端电路进行是否短路或断路进行判断以及预充是否成功进行判断，与传统预充完成之后才能进行预充是否成功的方式相比具有高效性，而且，所述预充保护方法，避免了由于后端电路短路或断路问题，造成继电器和后级电路igbt等部件受损坏，确保安全性。

附图说明

图1是电动汽车预充保护方法的流程图；

图2是电动汽车预充保护方法中预充超时检测判断流程图；

图3是电动汽车预充保护方法中电路断路或短路异常检测流程图；

图4是电动汽车预充保护系统的拓扑结构的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施，而不是全部的实施，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做、出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图4所示，一种电动汽车预充保护方法，包括如下步骤：

步骤一：电机控制器的内置主控单元采集电压并设置参考电压阈值和第二参考电压阈值，所述采集电压包括动力电池母线输入端电压和主接触器输出端电压；主控单元采集电压的周期为100微秒，主控单元采集电压的时间段为从第一预充试探脉冲、第二预充试探脉冲或第三试探脉冲开始发波的同时开始采集，到第一预充试探脉冲、第二预充试探脉冲或第三试探脉冲发波结束的同时主控单元也结束电压采集。

步骤二：主控单元判断主接触器输出端电压是否大于参考电压阈值，若大于，则转入步骤三，若小于，则转入步骤四；

步骤三：主控单元发送第一预充试探脉冲，并进行预充超时检测判断；

步骤四：主控单元发送第二预充试探脉冲，并进行预充超时检测判断或电路断/短异常检测。

步骤四中，还包括以下步骤：

s1）：主控单元发送第二预充试探脉冲，同时采集主接触器输出端电压是否大于参考电压阈值，若大于转入步骤s2），若小于，则转入步骤s3）；

s2）：主控单元发送第三预充试探脉冲，并进行预充超时检测判断；所述第三预充试探脉冲持续时间为第一预充试探脉冲持续时间与第二预充试探脉冲持续时间的差值；

s3）：主控单元判断主接触器输出端电压是否小于第二参考电压阈值，若小于，则进行电路断/短异常检测，若大于，则转入步骤s1）。

所述预充超时检测判断，包括如下步骤：

a1）:主控单元采集动力电池母线输入端电压u0和主接触器输出电压u1；

a2）:主控单元判断动力电池母线输入端电压u0与主接触器输出电压u1的差值是否小于20v，若小于转入步骤a3），若大于，转入步骤a4）；

a3）：主控单元上报为预充超时故障，并断开预充接触器；

a4）：主控单元闭合主接触器，并延时预充超时时限后，断开预充接触器，所述预充超时时限为1.5秒。

所述电路断/短路异常检测包括电路的断路异常检测和电路短路异常检测，包括如下步骤：

b1）：主控单元间隔一定时间循环发送第二预充试探脉冲，所述间隔一定时间为预充接触器最大释放时间；

b2）：主控单元在每次第二预充试探脉冲发出的同时采集主接触器输出端电压；

b3）：主控单元判断每次采集到的主接触器输出端电压是否小于第二参考电压阈值，若小于则进行一次预充故障记录，若大于，则转入步骤b1）；

b4）：主控单元将每次记录的预充故障进行累加，若累加值大于3次，则主控单元进行电路断路或短路异常故障上报。

步骤一中的参考电压阈值为0.15倍的动力电池母线输入端电压；步骤六中，第二参考电压阈值为0.5倍的参考电压阈值。

所述第一预充试探脉冲持续时间为预充超时时限；所述第二预充试探脉冲持续时间为40毫秒；第三预充试探脉冲持续时间为第一预充试探脉冲持续时间与第二预充试探脉冲持续时间的差值，所示第一预充试探脉冲、第二预充试探脉冲和第三预充试探脉冲信号为高电平或低电平有效，优选为高电平有效，即脉冲信号为高电平时，预充接触器进行闭合。

主控单元发送第三预充试探脉冲之前进行发波延时并进行预充故障记录清零，所述发波延时的时间为预充接触器最大释放时间，所示预充接触器的最大释放时间为10毫秒。

一种电动汽车预充保护系统，包括电机控制器6、动力电池1和驱动负载2，其中，所述电机控制器6中设置有主控单元7、预充接触器4、预充电阻5和主接触器3，所述主控单元7分别与预充接触器4和主接触器3控制连接，所述预充接触器4的输入端和主接触器3的输入端均与动力电池1连接，所述主接触器3的输出端与驱动负载2连接，所述预充接触器4的输出端通过预充电阻5与驱动负载连接。

所述主控单元7为mcu。

所示电动汽车预充保护系统的工作过程如下，电机控制器上电后，主控单元首先进行步骤二中的主接触器输出端电压u1与参考电压阈值uref的比较，比较的目的是判断电机控制器中的大电容是否有放电完全，若主接触器的电压u1大于参考电压阈值uref，则表明大电容中未有完全放电，并且由于接触器输出端u1大于参考电压阈值uref，表明接触器输出端的后端电路并没有发生短路或断路的状况，此时，进行预充的方法是主控单元发送第一预充试探脉冲，所述第一预充试探脉冲高电平持续时间为1.5秒，即是预充超时时限的时间，在预充超时的时间内判断动力电池输出端电压u0与主接触输出端电压u1的差值小于20v，表明在预充超时的时限内未达到预定的电压值，则在进行正常电路预充时，会出现预充超时故障。

若步骤二中的主接触器输出电压u1小于参考电压阈值uref，则表明电机控制器中的大容量电容放电较为完全，此时主控单元发送第二预充试探脉冲，同时在第二预充试探脉冲发出的同时，采集主接触器输出端的电压值u1，并判断主接触器输出端的电压值u1是否大于参考电压阈值uref,若大于，则表明后级电路无断路或短路故障，只需进行预充超时是否产生故障，此时由于大容量电容放电完全，采用第三预充试探脉冲进行是否有预充超时故障。

若在主控单元发送第二预充试探脉冲时，采集到的主接触器输出端的电压值u1小于参考电压阈值uref,则需要进行一步判断是否主接触器输出端的电压值u1小于第二参考电压值，若多次的判读结果均小于第二参考电压值，则判断后级电路为断路或短路故障。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。