CN101157337B - 混合动力汽车的安全保护系统 - Google Patents

Abstract

一种混合动力汽车的安全保护系统，其特征在于：它由碰撞传感器2、断路保护传感器3、4和控制继电器7、6经串连后组成的信号控制回路，和控制继电器6、7的触点、动力电池的断路继电器9经串连构成的高压环路互锁回路组成，由整车控制器HCU提供该回路的12v电源，并在输入端连接一个控制开关，提供一个控制信号Enable。断路继电器9也连接一个控制开关，并共享控制信号Enable。当高压回路存在危险时，高压回路立即断开，并将电机驱动侧的残留电荷释放掉；车辆发生碰撞时，环路互锁会立即自动断开高压回路，保护电池不会短路和高压回路对人体的电击。

Description

混合动力汽车的安全保护系统

技术领域：本发明涉及混合动力汽车的控制领域，特别涉及混合动力汽车中的高压电源的安全保护领域。

技术背景

为了解决普通汽车的费油和排放问题，人们开始研制机电混合驱动系统，其设计思路是：在汽车匀速行驶需求功率较小时，用与其功率相匹配的小功率发动机驱动车辆，而在汽车加速或者爬坡需要大功率时，用蓄电池的电能驱动电机，产生辅助力矩，协助发动机驱动车辆；而在车辆减速时，又用电机提供制动力矩使电机发电给动力蓄电池充电，从而降低车辆的能量损耗，提高其能量利用率，最终达到节省燃油的目的。在混合动力汽车中动力电池是高压电池，其电压等级已经超出了人体的安全电压等级，对人身安全构成了威胁，同时如果高压回路短路、断路或者碰撞时都有可能对电池造成伤害，甚至致使电池起火或者爆炸。针对上述问题进行广泛检索，也没有发现相关的解决方案。

发明内容

本发明的目的就是为了解决在发生碰撞或误操作的情况下，避免高压电池对人体或机器造成伤害而设计的一种安全保护系统；本发明的另一目的就是利用混和动力车的整车控制器而提供的一种安全保护系统的控制方法。

为了实现上述发明目的，采用了如下技术方案：

一种混合动力汽车的安全保护系统，其特征在于：它由碰撞传感器、断路保护传感器和控制继电器经串连后组成的信号控制回路，和控制继电器触点、动力电池的断路继电器经串连构成的环路互锁回路组成，断路继电器串接于动力电池的输出端。

所述的由碰撞传感器、断路保护传感器和控制继电器经串连后组成的信号控制回路连接于整车控制器中，由整车控制器提供该回路的12v电源，并在信号控制回路的输入端连接一个控制开关，由整车控制器提供一个控制信号。断路继电器的输出端也可以连接一个控制开关，并共享整车控制器的控制信号。

碰撞传感器中的碰撞反馈信号连接到整车控制器HCU；控制继电器输入端的断路反馈信号连接于电机控制器MCU。

第一部分的信号控制回路的关键器件就是碰撞传感器，它是公知产品，是一个全方位碰撞传感器，可以探测到各个方向的加速度。这个传感器的参数需要在整车上进行详细的标定，以达到最合适的、最准确的传感参数，准确的判断出碰撞危险的临界状态值，以最快的响应时间断开高压环路系统。断路保护传感器也是公知的产品，如可以使各种微动开关、接近开关等，主要安装在控制器、动力电池或者其它高压回路部分，防止暴露在外面的部分可能会造成对人员的伤害或者对系统部件的伤害。

第二部分的高压环路互锁回路，当高压回路任何一部分断开或者任何一部分暴露在外面存在危险的可能时，高压回路部分应该立即断开，并自动将电机驱动侧的残留电荷释放掉。

本发明换包括一种混合动力汽车的安全保护策略，其特征在于在整车控制器HCU中采取了以下步骤：

a、采集碰撞传感器两端的信号1和信号2以及控制继电器输入端的断路反馈信号3；

b、判断信号1、信号2和信号3是否全部高电平，若是，则返回步骤a，若否，则进入下一步骤；

c、断开高压管理系统ADS中的断路器电源；

d、断开高压回路；

e、判断：若信号1、信号2是高电平，信号3低电平，进入高压环路互锁保护程序1；

若信号1高电平、信号2是低电平，信号3高电平，进入碰撞保护程序2；

f、高压环路互锁保护程序1，整车控制器HCU立即发出电机、发动机停止工作的指令，并等待当信号3恢复有效状态后，保护程序结束，HCU转入工作模式；

h、碰撞保护程序2，整车控制器HCU立即发出电机、发动机停止工作的指令，HCU处于保护状态，并禁止电机、发动机停止工作，并等待当信号2恢复有效状态后，HCU再等待一段时间后转入工作模式。

在整车控制器上运行着两大主要策略，一是整车状态管理和能量管理策略；一是整车安全管理策略。本发明的发明点是多能源控制器的一部分，即整车安全管理策略的高压环路互锁管理策略。在混合动力汽车中动力电池是高压电池，其电压等级已经超出了人体的安全电压等级，对人身安全构成了威胁，同时如果高压回路短路、断路或者碰撞时都有可能对电池造成伤害，甚至致使电池起火或者爆炸，所以高压环路互锁功能是整车安全控制的重要组成部分。

本发明的优点在于：当车辆发生一定程度的碰撞时，环路互锁会立即自动断开高压回路，可以保护电池的因碰撞而引起的短路和高压回路的短路造成的对人体的电击；当人员误操作时，例如：维修人员或者其他人员在错误情况下打开控制器、电池或者其它高压回路部分，此时环路互锁回路自动断开高压回路，避免暴露在外面的部分可能会造成对人员的伤害或者对系统部件的伤害。

附图说明：

图1是本发明所述的混合动力汽车的安全保护系统结构图；

图2是本发明所述的混合动力汽车的安全保护策略程序框图。

在图1中，装置1：HCU整车控制器；装置2：碰撞传感器；装置3：断路保护传感器1；装置4：断路保护传感器2；装置5：MCU电机控制器；装置6：控制继电器1；装置7：控制继电器2；装置8：ADS高压安全管理系统；装置9：断路继电器。

具体实施方式：

实施例1：如图1所示，在1整车控制器HCU中12v电源上接入一个控制开关(三极管)，从整车控制器HCU中给一个enable控制信号1接入三极管基极，三极管射极连接碰撞传感器2的一端，连接碰撞传感器2的另一端连接两个串联的断路保护传感器3、4，断路保护传感器4的输出端连接两个串联的控制继电器7、6，控制继电器6的输出端接地，接地端与传感器4的输出端之间连接一个二极管，以上组成了信号控制回路，并在接碰撞传感器2上连接反馈信号1至整车控制器HCU中，在断路保护传感器4的输出端连接反馈信号2至电机控制器MCU中。

将两个控制继电器7、6的触点串联，输入端连接至ADS高压安全管理系统中的12v断路器电源上、输出端连接于断路继电器9的输入端，断路继电器9的输出端连接控制开关三极管的集电极，三极管的射极接地、基极共享HCU中给一个enable控制信号1。断路继电器9的触点两端接入动力电池E极，以上构成了环路互锁回路。

由以上的信号控制回路和环路互锁回路可以看出，当碰撞传感器2、断路保护传感器3和4处于接通的正常状态时，整车控制器HCU给出控制信号1，控制继电器7、6也接通，此时碰撞传感器2两端(即信号1、信号2)处于高电平，断路保护传感器3和4的两端(即信号2、信号3)处于高电平，此时继电器6、7的触点闭合，断路继电器9得电，其中接入动力电池E极的触点也闭合，动力电池正常工作。

当信号1、信号2处于高电平，而信号3处于低电平时，即断路保护传感器3和4至少有一个断开，信号3形成接地低电平，此时控制继电器6、7失电，触点断开，断路继电器9失电，其触点断开，从而形成高压环路互锁保护状态，并自动将电机驱动侧的残余电荷释放掉。

当信号1处于高电平，而信号2、信号3处于低电平时，即表示有碰撞发生，碰撞传感器2断开，故信号2是低电平、信号3也是低电平，控制继电器6、7失电，断路继电器9也失电，其触点断开，从而形成碰撞保护状态。

实施例2：

如图2所示提供的是一种利用整车控制器HCU对实施例1的安全保护系统进行程序控制的方法，它包括以下步骤：

程序开始时，控制器HCU发出高电平的控制信号1，

然后第一步：先采信号1、信号2、信号3，

第二步：判断这些信号状态，如果都为高电平，说明系统正常，系统继续采集返回到第一步，进行信号的采集，如果其中任意一个信号为低电平，说明系统处于故障状态，并进入下一步骤；

第三步：断开断路器电源；

第四步：接着高压回路也断开；

第五步：判断：若信号1、信号2处于高电平，而信号3处于低电平时，则处于环路互锁保护状态，进入HCU环路互锁保护程序1；否则就是碰撞保护，HCU进入碰撞保护程序2；

HCU保护程序1：当程序进入保护程序1，HCU立即发出指令使电机和发动机停止工作，同时向驾驶员发出报警信号。然后HCU处于等待状态，等待判断信号3恢复有效状态。当判断信号3恢复有效状态后，HCU转入工作模式即该过程结束。

HCU保护程序2：当程序进入保护程序2，HCU立即发出指令使电机和发动机停止工作，同时向驾驶员发出报警信号。HCU处于安全保护状态，禁止电机和发动机工作。当判断信号2恢复有效状态后(人为手动复位)，HCU要等待X分钟后才能进入工作模式即该过程结束。

Claims (1)

1.一种混合动力汽车的安全保护系统，其特征在于：它由碰撞传感器、断路保护传感器和控制继电器经串连后组成的信号控制回路，和另一控制继电器、动力电池的断路继电器经串连构成的环路互锁回路组成，断路继电器串接于动力电池的输出端；

所述的信号控制回路连接于整车控制器中，并在信号控制回路的输入端连接一个控制开关，由整车控制器提供一个控制信号；

所述的断路继电器的输出端连接一个控制开关，并共享整车控制器的控制信号；

所述的碰撞传感器中的碰撞反馈信号连接到整车控制器HCU，控制继电器输入端的断路反馈信号连接于电机控制器MCU。

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