用于车辆的电力系统的安全电路以及控制安全电路的方法技术方案

本发明专利技术涉及用于车辆的电力系统的安全电路以及控制安全电路的方法。一种用于车辆(300)的电力系统(102)的安全电路(100)，该安全电路包括：危险电压互锁环路(HVIL)电路(104)，该HVIL电路被配置用以将高压能量源(106)从高压系统(108)切断，该HVIL电路包括接触器(110)和HVIL控制单元(111)；电流表(112)，其被布置用以测量电流；熔断器(114)；开关电路(116)，其控制HVIL电路的接触器；以及安全电路控制单元(118)，其被连接到电流表并连接到控制接触器的开关电路，其中该安全电路控制单元被配置为：如果HVIL控制单元向开关电路提供控制信号以断开接触器，以及如果电流测量值超过第一阈值电流值，则控制开关电路将接触器的断开延迟可控时间段。开延迟可控时间段。开延迟可控时间段。

【技术实现步骤摘要】
用于车辆的电力系统的安全电路以及控制安全电路的方法


[0001]本专利技术涉及一种电动车辆中的安全系统。特别地，本专利技术涉及一种用于将电动车辆中的高压电源从高压系统切断的系统和方法。
[0002]本专利技术适用于卡车、公共汽车、工业建筑机械等领域的电动和混合动力车辆。虽然本专利技术将参照卡车进行描述，但是本专利技术不限于这种特定车辆，而是也可用于其它电动车辆。

技术介绍

[0003]在包括电动或混合动力驱动系统的车辆中，能够安全地将高压能量源与其它高压车辆系统切断是很重要的，例如以便允许以安全的方式保养和修理车辆。通常存在手动关闭或以其它方式切断高压系统的方法。然而，由于使用未正确关闭的高压系统工作可能存在巨大危险，因此需要备用系统，以确保用户无法接触到高压部件。
[0004]为此，通常安装危险电压互锁环路(HVIL)以在例如连接器断开时切断系统电源。HVIL电路也可用于保护人员在断开载有DC电流的接触器时不会产生电弧。高压系统还需要防止过载，并且这通常是通过断开能量源接触器来实现的。
[0005]然而，一旦接收到该效果的控制信号，HVIL电路通常会尝试断开接触器以尽快中断电路。如果电流很高，则断开接触器可能会导致电弧放电，这可能对用户造成危险并且可能损坏接触器，或者如果电流很高，则接触器可能根本无法断开。因此，需要进一步提高包括HVIL电路的大功率车辆系统的安全性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的是提供一种改进的系统，用于提供车辆中高压系统的安全切断。特别地，本专利技术旨在提高包括危险电压互锁环路(HVIL)电路的车辆的电力系统的安全性。
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于车辆的电力系统的安全电路。该安全电路包括：危险电压互锁环路(HVIL)电路，该HVIL电路被配置用以将高压能量源从高压系统切断，该HVIL电路包括接触器和HVIL控制单元，该接触器被布置在高压能量源和高压系统之间；电流表，该电流表被布置用以测量高压能量源和高压系统之间的电流；熔断器，该熔断器被布置在高压能量源和高压系统之间；开关电路，该开关电路被布置用以控制HVIL电路的接触器；以及安全电路控制单元，该安全电路控制单元被连接到电流表以接收流经接触器的电流的电流测量值，并且被连接到用于控制接触器的开关电路，其中安全电路控制单元被配置为：如果HVIL控制单元提供控制信号给开关电路以断开接触器，以及如果电流测量值超过第一阈值电流值，则控制开关电路以将接触器的断开延迟可控时间段。
[0008]这里的电力系统是指用于向车辆的电气部件提供电动力的系统。能量源可以是电池，该电池被布置用以向用于车辆推进的电马达或在工作机器的情况下向工作机器的器具提供电力。高压系统通常在超过200V的电压下运行，并且通常在400V至1000V的范围内的电
压下运行，以便为卡车和公共汽车等重型车辆提供推进动力。
[0009]HVIL电路被布置并配置用以确保高压电源与车辆高压系统之间的电连接能够可控且安全地断开。
[0010]本专利技术基于这样的认识，即通过控制HVIL电路中接触器的断开时序，可以实现对电力系统安全性的进一步改进。尤其是对于大电流来说，强行断开接触器可能会因为产生电弧的风险而是不可取的，而对于远远超过接触器正常工作电流的电流，甚至可能无法断开接触器。还应注意，接触器通常能够传导电流而不会损坏，而试图在相同电流下断开接触器可能会导致电弧放电和/或接触器损坏。因此，取决于电流的幅值，断开接触器的延迟可以为熔断器提供足够的时间来中断，从而保护接触器以及车辆的操作者。
[0011]第一阈值电流值通常高于电力系统的标称运行值，即高于车辆正常运行期间由电池提供的电流。此外，根据本专利技术的一个实施例，可控时间段是基于测量电流的幅度。如果测得的电流幅值仅略高于标称工作电流，则这可能表明电力系统中存在非安全问题的故障。在这种情况下，如果在车辆行驶过程中检测到故障，则可控时间段可以足够长以允许操作者安全地停车和停放车辆。
[0012]另一方面，如果测得的电流超过标称工作电流的量，从而存在损坏接触器或其它部件的风险，则将时间段设置为仅足够长以允许熔断器中断，从而中断电源和高压系统之间的电连接。在熔断器熔断后，可以安全地断开接触器以确保切断电源，但显然必须更换或重置熔断器。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，如果通过接触器的电流高于接触器的安全切断电流，则熔断器被配置用以中断高压能量源和高压系统之间的电路。接触器的安全切断电流在这里定义为接触器可以安全断开而不会有损坏接触器风险的电流，并且在示例系统中可以是大约2000A。因此，熔断器可以被配置用以保护接触器，使得熔断器在高于安全切断电流的电流下熔断。然而，熔断器可替代地被配置为在高于安全切断电流的电流下，仅当电流保持高于安全切断电流达一定时间段时熔断器才熔断。因此，熔断器可以是延时熔断器，其不会因短电流尖峰而熔断，而是如果升高电流保持一段时间才熔断。此外，触发接触器断开的延迟的第一阈值电流值可以被设置为与安全切断电流相同，也可以设置得更高。因此，设计了所述安全电路，并且考虑到熔断器和接触器的特性来配置第一阈值电流值和可控时间段，以实现具有期望特性的安全电路。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，可控时间段是基于熔断器的特性。可控时间段可以例如大于熔断器在所测量的电流下熔断所需的时间。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，可控时间段可以与测量的电流成反比，这意味着该时间段随着电流的增加而减少。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，开关电路是双稳态电路。这意味着一旦开关电路处于某个位置，即断开或接通，即使电源关闭也不会改变。只有向开关电路提供相应的控制信号才会改变位置，从而保证电源与电力系统之间的连接不会意外接通。开关电路因此可以是触发器(flip
‑
flop)电路，诸如SR触发器。
[0017]还提供了一种用于车辆的电力系统，包括：高压能量源；高压系统；以及根据前述实施例中的任一项所述的安全电路，以及包括这种安全电路和电源系统的车辆。
[0018]根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于控制车辆电力系统的安全电路的方法。
该安全电路包括：危险电压互锁环路(HVIL)电路，该HVIL电路被配置用以将高压能量源从高压系统切断，该HVIL电路包括接触器和HVIL控制单元，该接触器被布置在高压能量源和高压系统之间；电流表，该电流表被布置在高压能量源和高压系统之间；熔断器，该熔断器被布置在高压能量源和高压系统之间；开关电路，该开关电路被布置用以控制HVIL电路的接触器；和安全电路控制单元。该方法包括：通过电流表测量高压能量源与高压系统之间的电流；检测HVIL控制单元向开关电路提供控制信号以断开接触器；将测量的电流与电流阈值进行比较(204)；如果测得的电流超过阈值，则控制开关电路将接触器的断开延迟可控的时间段。
[0019]还提供了一种控制单元，其被布置和配置用以执行上述用于控制安全电路的方法。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆(300)的电力系统(102)的安全电路(100)，所述安全电路包括：危险电压互锁环路(HVIL)电路(104)，所述HVIL电路被配置为将高压能量源(106)从高压系统(108)切断，所述HVIL电路包括接触器(110)和HVIL控制单元(111)，所述接触器(110)被布置在所述高压能量源和所述高压系统之间；电流表(112)，所述电流表(112)被布置用以测量所述高压能量源和所述高压系统之间的电流；熔断器(114)，所述熔断器(114)被布置在所述高压能量源和所述高压系统之间；开关电路(116)，所述开关电路(116)被布置用以控制所述HVIL电路的所述接触器；和安全电路控制单元(118)，所述安全电路控制单元(118)被连接到所述电流表以接收流经所述接触器的电流的电流测量值，并且被连接到用于控制所述接触器的所述开关电路，其中所述安全电路控制单元被配置为：如果所述HVIL控制单元向所述开关电路提供控制信号以断开所述接触器，以及如果所述电流测量值超过第一阈值电流值，则控制所述开关电路将所述接触器的断开延迟可控时间段。2.根据权利要求1所述的安全电路，其中，所述可控时间段是基于所测量的电流的幅度。3.根据权利要求1或2所述的安全电路，其中，所述熔断器被配置为：如果通过所述接触器的电流高于所述接触器的安全切断电流，则所述熔断器中断高压能量源和所述高压系统之间的电路。4.根据权利要求3所述的安全电路，其中，所述接触器被配置为具有至少2000A的安全切断电流。5.根据前述权利要求中的任一项所述的安全电路，其中，所述可控时间段是基于所述熔断器的特性。6.根据前述权利要求中的任一项所述的安全电路，其中，所述可控时间段大于所述熔断器在所测量的电流下熔断所需的时间。7.根据前述权利要求中的任一项所述的安全电路，其中，所述可控时间段与所测量的电流成反比。8.根据前述权利要求中的任一项所述的安全电路，其中，所述开关电路是双稳态...

【专利技术属性】
技术研发人员：马茨，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：