[发明专利]用于诊断高压电气系统中的接触器健康的方法和系统

说明书

电气系统包括电压总线、电池组、电力逆变器模块(PIM)、电机、第一接触器，以及控制器。PIM连接到电池组，并具有电容器、电压传感器和半导体开关。电机具有相脚，相脚具有相应的相绕组和电阻路径。第一接触器将PIM连接到总线的正轨道。控制器响应于断电事件打开第一接触器，通过电阻路径命令电容器放电，一旦打开第一接触器，使用电容器输出电压的第一阈值衰减速率来诊断第一接触器的健康状态(SOH)，并使用诊断的SOH执行关于电气系统的控制动作。三个可能的SOH为不健康/硬焊接接触器、不健康/软焊接接触器，以及健康/正常运行接触器状况。还公开了车辆和方法。

背景技术

本公开涉及诊断高压电气系统中的接触器健康。这样的电气系统可以包括电机和一个或多个其他电气部件，每个电气部件由电池组或其他直流(DC)电源供电。当电机是交流(AC)装置时，可以将电力逆变器模块(PIM)连接到电池组，并经由脉宽调制或其他合适的开关信号进行控制，以产生交流输出电压。然后经由PIM的控制将交流(AC)输出电压输送到电机的各相绕组，使电机产生电动机的输出转矩。例如，在实例电动车辆配置中，电动机输出转矩可以单独地或与来自内燃机的转矩结合使用来推进车辆。

在高压实施例中，期望当电气系统不使用时，电池组与电机、PIM和任何其他受保护的装置自动断开连接。因此，称为接触器的高压开关位于电池组和任何受保护装置之间的高压总线上的电气电路中。接触器使用电磁铁来打开和闭合连接到高压总线的导电机械触点，机械触点的闭合形成低电阻电路连接。机械触点的打开因此断开与电池组的电路连接，从而断开电池组。

发明内容

本文公开了用于诊断具有电池组、电力逆变器模块(PIM)和电机(例如，多相电力牵引电动机)的高压电气系统中的一个或多个接触器的健康状态(SOH)的方法。该方法可以实施为经由使用来自位于PIM内的电流或电压传感器的传感器输入的控制器执行的计算机可读指令。本文所述的方法的执行确定(a)接触器是否处于健康/未焊接的SOH或不健康/焊接的SOH，以及(b)当接触器处于不健康/焊接的SOH时，接触器是否经历了“硬焊接”状况或“软焊接”状况。

本文认为导致接触器的内部机械触点两端的阈值低电阻的焊接接触器状况是硬焊接状况。相反，接触器两端的阈值高接触电阻被认为是软焊接状况。这两种状况都可能导致电池组的深度放电和可能的劣化。因此，响应于目前的SOH诊断来执行控制动作，其响应特定的不健康/焊接状态允许的功能有限，而无需禁用电气系统的操作。

在特定实施例中，电气系统包括具有正轨道和负轨道的高压总线、连接到正轨道和负轨道的电池组，以及连接到电池组并具有电容器、被配置为测量电容器两端的输出电压的电压传感器，以及多个半导体开关中的一者的PIM。电气系统还包括电连接到PIM并具有多个相脚的电机，各相具有相应的相绕组和电阻路径、将PIM电连接到正轨道的第一接触器和与半导体开关通信的控制器、电压传感器，以及电流传感器。

本实施例中的控制器被编程为响应于电气系统的断电事件来打开第一接触器，经由半导体开关的控制命令侧电容器通过电机的电阻路径放电，一旦打开第一接触器，使用输出电压的第一阈值衰减速率将第一接触器的SOH诊断为三个可能的SOH之一，并且使用诊断的SOH执行关于电气系统的控制动作，其中三个可能的SOH是不健康/硬焊接接触器状况、不健康/软焊接接触器状况，以及健康/正常运行接触器状况。

控制器可以被编程为在打开第一接触器之后命令电机的d轴电流，从而命令电容器的放电。

电气系统可以包括具有预充电电阻器和预充电开关的预充电电路，以及位于电池组的负极端子和负轨道之间的第二接触器。在这样的实施例中，控制器被编程为闭合第一接触器，经由预充电电路对侧电容器充电，在侧电容器充电高于预充电阈值之后闭合第二接触器，然后使用输出电压的第二阈值电压衰减速率诊断第二接触器SOH为三个可能的SOH之一。