使用交流耦合对焊接接触器的检测制造技术

一种用于检测被配置为将电池串连接到车辆中的直流总线的接触器的状况的系统可以包括被配置为断开或接通接触器的控制器。该系统还可以包括被配置为当控制器断开接触器时提供AC测试信号的交流(AC)信号源。该系统还可以包括AC耦合电路。AC耦合电路可以包括连接到AC测试信号源的AC耦合电路的初级侧，以及连接到接触器的次级侧。该系统还可以包括被配置为接收对应于AC测试信号的AC返回信号，并且基于AC返回信号确定接触器的缺陷状况的检测电路。

Inspection of welding contactor by AC coupling

A system for detecting the condition of a contactor configured to connect a battery string to a DC bus in a vehicle may include a controller configured to disconnect or turn on the contactor. The system may also include an AC (AC) signal source configured to provide the AC test signal when the controller disconnects the contactor. The system may also include a AC coupling circuit. The AC coupling circuit may include a primary side of the AC coupling circuit connected to the AC test signal source, and a secondary side connected to the contactor. The system may also include a detection circuit configured to receive an AC return signal corresponding to the AC test signal and to determine the defect status of the contactor based on the AC return signal.

【技术实现步骤摘要】
使用交流耦合对焊接接触器的检测
本公开一般地涉及用于检测接触器的状况的系统和方法，更具体地，涉及用于从车辆的直流(DC)总线检测被配置为连接电池的接触器的缺陷状况的系统和方法。
技术介绍
电池供电的车辆(例如电动车辆或混合动力车辆)，可以包含连接到DC总线的一个或多个高电压电池。高电压电池组可以用作车辆的主电源以驱动各种主负载(例如，牵引电动机)和各种辅助负载(例如，HVAC、照明、泵等)。在操作期间，电池组或其一部分可能由于电池组中的故障部件或状况而需要脱机。对于诸如电动车辆的高电压电池应用，可以通过断开(open)连接在电池组和高电压总线之间的接触器来实现对电池组的断开。随着时间的推移，如果接触器未能正确断开或接通(close)，则接触器可能会劣化并导致安全隐患。尽管可以通过直接测量高电压DC电路中的DC电流或电压来检测有缺陷的接触器，但是这种检测方法可能损害接触器与作为大多数控制器电路基准的底盘接地之间的DC隔离。本公开旨在解决这些考虑中的至少一些。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及一种用于检测被配置为将电池串连接到车辆中的DC总线的接触器的状况的系统。该系统可包括配置成断开或接通接触器的控制器。该系统还可以包括被配置为当控制器断开接触器时提供AC测试信号的交流(AC)信号源。该系统还可以包括具有初级侧和次级侧的AC耦合电路。AC耦合电路的初级侧可以连接到AC测试信号源，并且次级侧可以连接到接触器。该系统还可以包括被配置为接收对应于AC测试信号的AC返回信号，并且基于AC返回信号检测接触器的缺陷状况的检测电路。本公开的另一方面涉及一种用于检测被配置为将电池串连接到车辆中的DC总线的接触器的状况的方法。该方法可以包括通过控制器断开接触器，以及通过AC测试信号源提供AC测试信号。AC测试信号源可以连接到AC耦合电路的初级侧。另外，AC耦合电路可以具有连接到接触器的次级侧。该方法还可以包括由检测电路接收与AC测试信号相对应的AC返回信号，以及由检测电路基于AC返回信号检测接触器的缺陷状况。本公开的另一方面涉及一种车辆。车辆可以包括电池串和DC电力总线。车辆还可以包括接触器，被配置为当接触器接通时将电池串连接到DC电力总线，并且当接触器断开时将电池串从DC电力总线断开连接。车辆还可以包括被配置为断开或接通接触器的控制器，以及被配置为当控制器断开接触器时提供AC测试信号的AC信号源。车辆还可以包括AC耦合电路，其具有连接到AC测试信号源的初级侧和连接到接触器的次级侧。车辆还可以包括检测电路，被配置为接收与AC测试信号相对应的AC返回信号，并且基于AC返回信号检测接触器的缺陷状况。附图说明图1是根据一些实施例的包括用于检测被配置为将电池串连接到DC总线的接触器的状况的系统的示例性车辆的示意图；图2是根据一些实施例的示出图1所示的车辆的示例性动力总成系统的示意图；图3是根据一些实施例的示出在图2的系统中使用的示例性电路的示意图；图4是根据一些实施例的由图2的系统执行的示例性处理的流程图；以及图5是根据一些实施例的由图2的系统执行的示例性处理的流程图。具体实施方式为了讨论的目的，结合图1所示的示例性车辆100描述本公开的原理。本领域技术人员将认识到，本公开的原理可以应用于任何类型的机器，以采用接触器将电池连接到DC总线。图1是示出示例性车辆100的局部视图的示意图。将使用电动车辆作为车辆100的示例性实施例来描述图1，但车辆100可以是至少部分地由电力供电的任何类型的车辆。例如，车辆100可以是混合动力车辆。车辆100可以具有任何车身风格，例如轿车、小轿车、跑车、卡车、旅行车、SUV、小型货车或转换车。如图1所示，车辆100可以包括动力总成102(图1中的实线所示)，动力总成102还可以包括连接到公共DC总线的一个或多个高电压电池组104和电驱动系统106。尽管图1示出了位于底盘中并且朝向车辆100的后部的电池组104，但是电池组104也可以位于车辆100的任何其它隔间(compartment)中(例如，在发动机罩区域内)或者均匀地分布在底盘内。电池组104可以包括并联的一个或多个高电压电池串。每个电池串可以进一步包括串联或并联的多个电池单元。每个电池串可以向电驱动系统106提供高电压DC(例如，400V)。车辆100可以使用并联的多个电池串，以提高系统可靠性和功率可用性。电池串的并联配置可以有助于确保将一个电池串从车辆100的DC总线断开不会使其它电池串不工作。因此，每个电池串可独立于其它电池串操作，从而便于在一个或多个其它电池串发生故障的情况下连续进行车辆操作。电池组104可以与用于以安全和可靠的方式管理电池串的使用和充电的电池管理系统(BMS，未示出)相关联。具体地，BMS可以不断地监测电池的荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)。如果BMS检测到特定电池串中的故障，例如过温度、过电流、过电压、欠电压，电压监测失去或隔离失去，则BMS可能使得故障串从DC总线断开。有时，在车辆100停止并且从电池汲取的电流处于最小值之后，可以断开故障串。然而，为了确保安全，当车辆100仍在运行时，即当DC总线处于重负载下时，故障串常常断开。车辆100可以使用高功率接触器或继电器(未示出)来接合或断开来自DC总线的电池串。接触器可以包括与电枢相关联的线圈、机械耦合到电枢的移动触点以及固定触点。也可以想到触点的其它布置，例如多个移动触点。当与接触器相关联的控制器将电流引导到线圈时，在线圈中产生的所得到的磁场可吸引电枢。由于移动触点机械地耦合到电枢，因此接触器可以使用吸引力将移动触点与固定触点耦合。两个触点的耦合可以使得电流从电池串流到负载。当控制器停止向线圈供应电流时，磁场中断，并且移动触点通过诸如弹簧或重力的力返回到其松弛状态。因此，电池串和负载之间的电连接被中断，防止电流从电池串流到负载。在所谓的“闭锁”接触器或继电器的其它实施方式中，接触器可以包含多个电枢并且具有两个机械稳定状态，一个状态中触点连接，另一个状态中触点不连接。激励特定的电枢可以使接触器从一种状态转换到另一种状态。与大多数机电设备一样，接触器在有限数量的操作之后往往失效。与在接通和断开位置之间切换接触器相关联的重复电弧可能导致故障。例如，当接触器断开和接通时，可移动触点与固定触点断开，并开始缩回到其静止状态。在断开之后，可移动触点和固定触点之间的高电压电势可能在可移动触点缩回到其静止状态时产生的小间隙中引起电弧。随着时间的推移，这种电弧可能使触点的材料劣化，导致不平坦的表面。这种劣化甚至会妨碍电流在触点的整个表面上的均匀分布。这种劣化可最终削弱一个或多个触点对由电弧引起的高温的耐受度，并且潜在地使得两个触点焊接在一起。如果触点焊接在一起，则用于使可移动触点返回到其松弛状态的机构可能没有足够的力来分开触点，基本上消除了将电池与负载断开连接的能力。焊接触点的其它原因可以包括例如通过接触器的电流超过接触器的容许额定电流，通过接通触点形成的短路或放电的电容性负载。如果接触器不能断开，则电池可能错误地继续向负载供电，导致不适当的能量损失，并且可能损坏车辆或其部件。当电池正在通过电池充电器或在再生制动模式下操作的电驱动系统进行充电时，故障接触器可能导致电池的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测被配置为将电池串连接到车辆中的直流DC总线的接触器的状况的系统，所述系统包括：控制器，被配置为断开或接通所述接触器；交流AC信号源，被配置为当所述控制器断开所述接触器时提供第一AC测试信号；AC耦合电路，具有初级侧和次级侧，所述初级侧连接到所述AC测试信号源，所述次级侧连接到所述接触器；以及检测电路，被配置为：接收对应于所述第一AC测试信号的第一AC返回信号，以及基于所述第一AC返回信号检测所述接触器的缺陷状况。

【技术特征摘要】
2016.01.20 US 15/001,8881.一种用于检测被配置为将电池串连接到车辆中的直流DC总线的接触器的状况的系统，所述系统包括：控制器，被配置为断开或接通所述接触器；交流AC信号源，被配置为当所述控制器断开所述接触器时提供第一AC测试信号；AC耦合电路，具有初级侧和次级侧，所述初级侧连接到所述AC测试信号源，所述次级侧连接到所述接触器；以及检测电路，被配置为：接收对应于所述第一AC测试信号的第一AC返回信号，以及基于所述第一AC返回信号检测所述接触器的缺陷状况。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述检测电路还被配置为：确定所述第一AC返回信号的幅度；以及如果所述第一AC返回信号的所述幅度超过阈值，则检测所述接触器的缺陷状况。3.根据权利要求1所述的系统，其中：所述AC测试信号源还被配置为当所述控制器接通所述接触器时提供第二AC测试信号；以及所述检测电路还被配置为：接收对应于所述第二AC测试信号的第二AC返回信号，以及基于所述第一AC返回信号和第二AC返回信号检测所述接触器的缺陷状况。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述检测电路还被配置为：确定所述第一AC返回信号的幅度和所述第二AC返回信号的幅度之间的差；以及如果所确定的差小于阈值，则检测所述接触器的缺陷状况。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为：如果所述接触器有缺陷，则将所述电池串从所述DC电力总线断开。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一AC测试信号的幅度范围从约10μA至25mA以及频率范围从约100kHz至约10MHz。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述耦合电路是变压器。8.根据权利要求1所述的系统，还包括：至少一个电容器，耦合在所述耦合电路的次级侧和所述接触器之间。9.根据权利要求1所述的系统，还包括：至少一个电容器，耦合在所述耦合电路的所述初级侧和所述AC测试信号源之间。10.根据权利要求1所述的系统，还包括：电阻器，与所述接触器并联。11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述检测电路还被配置为：如果检测到所述接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·J·韦克，A·帕里亚尼，C·D·居贝尔，L·P·胡恩，
申请(专利权)人：法拉第未来公司，
类型：发明
国别省市：美国,US