用于檢測電池加熱系統(tǒng)和繼電器的故障的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于檢測電池加熱系統(tǒng)和繼電器的故障的方法。具體地，本發(fā)明 提供一種用于檢測諸如主繼電器、預(yù)充電繼電器或者加熱器繼電器等各個繼電器的熔焊 (welding，粘結(jié)）的方法以及一種用于通過簡單地感測電壓而檢測電池加熱系統(tǒng)的故障， 諸如各個加熱器的短路、斷開或者損壞等的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 諸如電動汽車、混合動力汽車、以及燃料電池汽車等環(huán)境友好型車輛可通過使用 電動機作為用于驅(qū)動車輛的驅(qū)動源而促使廢氣排放減少和燃料效率提高。具體地，作為用 于運行電動機的電源的高壓電池通過逆變器連接至可被充電/可被放電的電動機。環(huán)境友 好型車輛的高壓電池可具有這樣一種電池堆結(jié)構(gòu)，即，多個電池單元作為一個組來設(shè)置以 形成模塊并且多個電池模塊串聯(lián)連接，從而儲存并且提供高輸出且大容的電能。
[0003] 同時，當(dāng)電池模塊的溫度在寒冷天氣條件下降低時，可充電/可放電的電力降低， 因此，電池系統(tǒng)的效率劣化。因此，需要將電池的溫度增加至最佳溫度或者更高。
[0004] 在顯著低溫或者在寒冷天氣條件下，高壓電池的容量和輸出性能均下降。具體地， 當(dāng)使用高壓電池作為電動車輛中的主電源時，電動車輛可能比混合動力車輛對電池的溫度 顯著更敏感。因此，對環(huán)境友好型車輛來說，可能需要在更短時間內(nèi)提升電池溫度以增加電 池在車輛啟動時間的容量和輸出的電池加熱系統(tǒng)。此外，可能需要將電池溫度提升至最佳 溫度的電池加熱系統(tǒng)以在更短時間內(nèi)對環(huán)境友好型車輛進行充電。
[0005] 作為用于提升電池溫度的現(xiàn)有技術(shù)的實例，已經(jīng)開發(fā)了一種用于控制高壓電池的 加熱的方法。該方法利用平衡電阻器提高電池模塊的溫度。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)開發(fā) 出一種電池模塊的加熱裝置，并且該裝置可包括具有到電池模塊一側(cè)的電熱絲的加熱器構(gòu) 件。
[0006] 例如，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的電池加熱系統(tǒng)。如圖1所示，安裝有諸如PTC平面 加熱器12等板式（pad-type)電阻加熱器，以增加構(gòu)成電池堆10的各個電池模塊11的溫 度。具體地，串聯(lián)連接的電池模塊11的電阻加熱器12通過加熱器繼電器25連接至電池堆 10。因此，當(dāng)控制加熱器繼電器25的導(dǎo)通/斷開狀態(tài)時，可以統(tǒng)一控制所有電阻加熱器12 的導(dǎo)通/斷開狀態(tài)。
[0007] 例如，電阻加熱器12通過接收從電池堆10供應(yīng)的電力來操作。因此，當(dāng)通過電池 管理系統(tǒng)（BMS) 30的控制信號將加熱器繼電器25切換至導(dǎo)通狀態(tài)時，隨著電池堆10的電 力被同時供應(yīng)至電池模塊11的電阻加熱器12,所有的電阻加熱器12 -起產(chǎn)生熱量，從而同 時提高所有電池模塊11的溫度。
[0008] 具體地，BMS 30收集包括電池堆10的電壓電流、溫度、充電狀態(tài)（SOC)等的電池 狀態(tài)信息，以及在充電/放電控制時直接使用所收集的電池狀態(tài)信息，或者將所收集的電 池狀態(tài)信息提供給車輛內(nèi)部/外部的其他控制器以在車輛控制等中使用。
[0009] 此外，功率繼電器組件（PRA) 20包括用于選擇性地打開/閉合連接至電池堆10的 (+)電源線和㈠ 電源線的多個高壓繼電器。通過BMS 30控制每個高壓繼電器的導(dǎo)通/斷 開狀態(tài)。具體地，PRA 20包括兩個高壓主繼電器作為主電源接觸點，即，（+)電源線的主繼 電器（(+)主繼電器）21和㈠ 電源線的主繼電器（(-)主繼電器）22, PRA 20還包括預(yù)充 電繼電器23和預(yù)充電電阻器24,它們設(shè)置在位于（+)電源線的主繼電器21的旁路的電路 中。
[0010] 同時，如上所述的高壓繼電器21、22、23和25可能存在熔焊問題，并且由此可以 應(yīng)用用于確定這些繼電器的熔焊的算法。當(dāng)繼電器中出現(xiàn)熔焊時，即使在諸如停車狀態(tài)等 IG-OFF狀態(tài)下，也可使高壓暴露于外部，因此，可能存在諸如電擊等危險情形。繼電器的熔 焊是指兩個接觸點因為接觸點之間所產(chǎn)生的電弧而膠著的狀態(tài)，使得繼電器的導(dǎo)通/斷開 狀態(tài)不受控制。當(dāng)繼電器21、22、23及25的斷開狀態(tài)由于接觸點熔焊而變得不可能時，可 使直流（DC)高壓暴露于外部，因此，可能存在諸如人體電擊等危險情形。因此，需要對包括 加熱器繼電器25等的高壓繼電器以及（+)電源線和（-)電源線的主繼電器21和22與預(yù) 充電繼電器23的熔焊進行檢查。
[0011] 在現(xiàn)有技術(shù)中，被配置為感測每個電池單元或者電池模塊的電壓的獨立感測電路 已經(jīng)被用來檢查熔焊。例如，BMS 30根據(jù)控制各個繼電器的導(dǎo)通/斷開狀態(tài)的狀態(tài)下感測 的電壓來檢測主繼電器21和22、預(yù)充電繼電器23等的熔焊。根據(jù)在主繼電器21和22導(dǎo) 通之后感測的電池模塊11或者電阻加熱器12的溫度，來檢測諸如加熱器繼電器25的熔焊 等電池加熱系統(tǒng)的故障或者失靈。具體地，如圖2所示，使用被配置為檢測電阻加熱器的溫 度的溫度傳感器。
[0012] 例如，當(dāng)在其中主繼電器21和22導(dǎo)通之后控制到加熱器繼電器25的斷開狀態(tài)的 狀態(tài)下，通過溫度傳感器感測的電阻加熱器的溫度上升時，判定加熱器繼電器處于熔焊狀 態(tài)。另外，無論溫度是否從由個別溫度傳感器所測量的電池模塊11或者電阻加熱器12的 溫度增加，均確定檢測諸如電阻加熱器的斷開或者短路等電池加熱系統(tǒng)的故障。
[0013] 例如，當(dāng)電池模塊11之間的溫度變化或者加熱器之間的溫度變化在加熱器繼電 器25處于導(dǎo)通狀態(tài)之后大致處于這樣一種狀態(tài)時，即電池模塊11的溫度增加至一定范圍 時，則確定加熱器短路。即使在加熱器繼電器25處于導(dǎo)通狀態(tài)時，當(dāng)特定電池模塊11的溫 度或者特定加熱器的溫度并不增加時，確定相應(yīng)的電阻加熱器12斷開或者電熱絲斷開。
[0014] 然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，各個電池模塊11或者電阻加熱器12需要與用于檢測繼電器 的熔焊的電壓感測電路分離的溫度傳感器（圖2)，以檢測電池加熱系統(tǒng)的故障。而且，當(dāng) 通過識別電池模塊之間的溫度變化處于其中電池模塊的溫度上升至一定范圍的狀態(tài)（諸 如，對加熱器的短路的檢測），或者通過識別在加熱器繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)之后的溫度增加 (諸如，對加熱器的斷開的檢測）來檢測電池加熱系統(tǒng)的故障時，識別溫度變化或者溫度增 加的時間可能增加。
[0015] 因此，由于諸如外部空氣或者系統(tǒng)特征等環(huán)境因素而可能出現(xiàn)誤判。例如，可能由 于受風(fēng)扇運行期間的氣流路徑等的影響而發(fā)生溫度變化，并且可能由于電池的使用而發(fā)生 溫度升高。因此，由于環(huán)境和系統(tǒng)特征，可能對故障部分不能做出明確判斷。
[0016] 該部分中所公開的上述信息僅用于增強對本發(fā)明的背景的理解，因此，其可能包 含并不構(gòu)成在該國已為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明提供一種檢測諸如主繼電器、預(yù)充電繼電器、或者加熱器繼電器等各個繼 電器的熔焊的方法。此外，本發(fā)明提供一種檢測諸如各個加熱器的短路、斷開、或者損壞等 電池加熱系統(tǒng)的故障的方法。具體地，通過感測電壓而非感測各個電池模塊或者加熱器或 者個別電池單元的溫度而獲得本發(fā)明的方法。
[0018] -方面，本發(fā)明提供一種用于檢測電池加熱系統(tǒng)中的加熱器繼電器和高壓繼電器 的故障的裝置，電池加熱系統(tǒng)可包括安裝在電池堆的各個電池模塊中加熱電池模塊的加熱 器，加熱器繼電器被配置為將電力選擇性地施加給串聯(lián)連接的加熱器，并且（+)電源線和 (_)電源線的高壓繼電器連接至電池堆。該裝置可包括：用于故障檢測的電壓感測電路單 元，當(dāng)檢測加熱器繼電器和高壓繼電器的故障時，電壓感測電路單元感測用于故障檢測的 電壓；和電池管理系統(tǒng)（BMS)，被配置為控制加熱器繼電器和高壓繼電器的導(dǎo)通/斷開狀 態(tài)。具體地，BMS可被配置為根據(jù)由用于故障檢測的電壓感測電路單元所感測的用于故障 檢測的電壓，來檢測加熱器繼電器和高壓繼電器的熔焊。
[0019] 另一方面，本發(fā)明提供一種用于檢測電池加熱系統(tǒng)中的加熱器繼電器和高壓繼電 器的故障的方法，電池加熱系統(tǒng)可包括：安裝在電池堆的各個電池模塊中以對電池模塊進 行加熱的加熱器；加熱器繼電器，被配置為將電力選擇性地施加至串聯(lián)連接的加熱器；以 及連接至電池堆的（+)電源線和（_)電源線的高壓繼電器。該方法可包括：通過預(yù)定處理 控制加熱器繼電器和高壓繼電器的導(dǎo)通/斷開狀態(tài)，使得可以檢測加熱器繼電器或者高壓 繼電器的故障；并且根據(jù)由用于故障檢測的電壓感測電路單元所感測的用于故障檢測的電 壓檢測加熱器繼電器或者高壓繼電器的熔焊。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實施方式，可以檢測諸如主繼電器、預(yù)充電繼電器、或者 加熱器繼電器等各個繼電器的熔焊，并且通過感測電壓而非感測個別電池模塊或者加熱器 或者個別電池單元的溫度，可以確定電池加熱系統(tǒng)的故障，和諸如加熱器的短路、斷開、或 者損壞等故障類型，以及基于電壓感測點的前端或者后端等故障位置。
【附圖說明】
[0021] 現(xiàn)將參考附圖所示的各種示例性實施方式詳細(xì)描述本發(fā)明的上述特征和其他特 征，下文中，附圖僅通過說明方式給出，并因此不對本發(fā)明進行限制，