CN102765362B - 混合动力汽车碰撞检测装置及碰撞保护方法 - Google Patents

Abstract

一种混合动力汽车碰撞检测装置，包括检测线与控制单元，所述检测线的两端电性连接在所述控制单元上以构成回路，所述检测线至少部分以张紧的方式固定在发动机水箱与前机舱内壁之间，其中，所述发动机水箱放置在所述前机舱内；所述检测线用以检测到发动机水箱发生形变时断开。本发明提供的保护方法包括控制单元向检测线一端发出检测信号；控制单元判断是否接收到从检测线另一端传来的所述检测信号；若控制单元接收不到检测信号，则判定检测线断开，从而达到汽车是否需要对发动机、电机进行扭矩清零，蓄电池需要断电来保护整车高压安全。

Description

混合动力汽车碰撞检测装置及碰撞保护方法

技术领域

本发明涉及一种混合动力汽车碰撞检测装置及碰撞保护方法。

背景技术

节能降耗、绿色环保是当今世界面临的重要课题，作为汽车产业，寻找绿色环保的可再生替代能源是必然趋势。在当今世界科技水平下，行业内普遍认为纯电动汽车将最终取代传统的内燃机汽车，因此全世界所有的汽车生产国都在努力发展电动汽车，但当下由于用于纯电动汽车的动力电池产品还未取得大规模产业化突破，成本较高，因此很难在短期内获得大众市场。传统汽车向电动汽车发展过程中的过渡产品，混合动力汽车，由于其相对传统车的设计改动小，成本增加少，对动力电池的要求没有纯电动汽车高，而节油率却很可观，因此能达到节能环保的目的，并且当下市场上丰田、本田等公司的多款混合动力汽车也已取得良好的综合经济效益，其技术可行性上也已获得充分验证，相关配套产业也具备一定的基础。我国在经历了多年的混合动力功能性研发后，现在已开始进入混合动力产业化发展阶段。

相比于传统的汽车，混合动力汽车不仅有低压12V的电气系统，更有48V至600V的直流高压动力系统，这些直流高压动力系统远远超出人体的安全电压36V，因此对混合动力来说，高压安全保护是至关重要的。

图1为混合动力整车布置情况，该混合动力汽车从车头到车尾方向，依次分为五个部分：车头防撞区，前机舱，乘客舱，后备箱以及车尾防撞区，其中前机舱中布置有发动机10、发动机控制单元11、电机12、电机控制器13等核心单元，以及用于冷却发动机的发动机水箱14；乘客舱中布置有整车管理单元15；后备箱布置有动力电池组16及其电池管理单元17，动力电池组16的高压直流母线18经高压模块19后穿过乘客舱进入前机舱的电机控制器13，整车管理单元15、电池管理单元17与发动机控制单元11通过CAN总线20相连，进行通讯控制。

混合动力汽车在使用过程中难免发生碰撞，通过对众多的碰撞事故分析，当为轻微碰撞时，车头防撞区的防撞横梁可以抵御碰撞，但当碰撞比较严重时，车头防撞横梁变形后，相对于乘客舱和后备箱，前机舱是最容易发生结构变形的。同时由于在前机舱内布置有发动机10、发动机控制单元11、电机控制器13等核心单元，并且电机12与电机控制器13还连有高压直流母线18，因此严重碰撞很可能导致高压安全隐患，引发火灾或者电击事故。并且由于发动机10、电机12及发动机控制单元11是布置在发动机水箱14后侧的，因此一旦前机舱因碰撞发生严重结构变形，必然导致发动机水箱14无法工作，这时为防止驾驶者在车上或再次进入车辆时被高压所击，需要对整车采取措施。

通过检索，目前的汽车碰撞检测大都采用传感器装置，例如授权公告号为CN 100374326C，名称为侧面碰撞识别装置和压力传感器的发明专利说明书中披露的似真传感器与压力传感器，尽管该似真传感器设计成了开关样式以避免传感器在使用过程中的误报或漏报碰撞的发生，但是开关在使用时，需要与压力传感器配合使用，这使得开关与压力传感器的组合装置作为碰撞检测装置仍存在可靠性问题；同时由于汽车碰撞发生时，角度是多样的，所以需要在不同角度设置多个开关，这使得对碰撞检测装置的维护成本要求要高。

有鉴于此，实有必要提出一种混合动力汽车的碰撞检测装置及碰撞保护方法，装置的可靠性高且维护成本低，同时在检测到碰撞时，及时对整车需采取措施，防止驾驶者在车上或再次进入车辆时被高压所击。

发明内容

本发明的目的之一是提出一种混合动力汽车碰撞检测装置，其装置的可靠性高且维护成本低。

本发明的另一目的是提出一种混合动力汽车的碰撞保护方法，能够有效检测到碰撞，进一步地，检测到碰撞时，及时对整车需采取措施，防止驾驶者在车上或再次进入车辆时被高压所击。

为实现上述目的，本发明提供一种混合动力汽车碰撞保护装置，包括检测线与所述控制单元，所述检测线的两端电性连接在所述控制单元上以构成回路，所述检测线至少部分以张紧的方式固定在发动机水箱与前机舱内壁之间，其中，所述发动机水箱放置在所述前机舱内。

可选地，所述控制单元为整车管理单元。

可选地，所述检测线有且仅有一根。

可选地，用于安装发动机水箱的安装梁及与所述左右加强梁位于发动机水箱与前机舱内壁之间，部分所述检测线固定在所述安装梁及左右加强梁。

可选地，左右前翼子板凹槽位于机舱盖盖下时机舱盖左右密封条与左右前翼子板接触处，部分所述检测线固定在所述左右前翼子板凹槽的内侧面。

可选地，所述左右前翼子板凹槽的内侧面、所述安装梁及与所述左右加强梁设置有固定点，所述固定点用于张紧部分所述检测线。

可选地，设置在所述安装梁上的相邻的固定点之间的距离范围是：15厘米～20厘米。

可选地，设置在所述左右加强梁上的固定点包括：在安装梁和左加强梁相连的端点处设置的第一固定点，在所述左加强梁的中点处设置的第二固定点，在左加强梁的邻近左前翼子板凹槽内侧面的端点处设置的第三固定点，在所述安装梁和右加强梁相连的端点处设置的第四固定点，在右加强梁的中点处设置的第五固定点，在右加强梁的邻近右前翼子板凹槽内侧面的端点处设置的第六固定点。

可选地，设置在左右前翼子板凹槽内侧面的相邻的固定点之间的间距范围是：20厘米～30厘米。

可选地，所述检测线的横截面积范围是：0.25平方毫米～2平方毫米。

可选地，所述检测线为多股铜芯线。

可选地，所述固定点与部分所述检测线刚性连接。

可选地，所述碰撞检测装置还包括塑料套，所述塑料套包覆所述安装梁、左右加强梁及布置在安装梁、左右加强梁上的检测线，所述塑料套采用卡扣的方式固定在所述安装梁、左右加强梁上。

本发明还提供一种混合动力汽车的碰撞保护方法，其中，所述混合动力汽车具有上述任一方案所述的混合动力汽车碰撞检测装置，所述碰撞保护方法包括：

控制单元向检测线一端发出检测信号；

控制单元判断是否接收到从检测线另一端传来的所述检测信号；

若控制单元接收到检测信号，则判定检测线完好；

若控制单元接收不到检测信号，则判定检测线断开；则整车断开强电，结束。

可选地，若判定检测线断开，所述碰撞保护方法还包括以下步骤：

判断CAN总线通讯是否正常；

若CAN总线通讯正常，则控制单元通过CAN总线发出信号，整车管理单元命令发动机控制单元控制发动机扭矩清零且命令电机控制器控制电机扭矩清零；发动机扭矩清零后经发动机控制单元通过CAN总线向整车管理单元发出扭矩清零完成信息，电机扭矩清零后经电机控制器通过CAN总线向整车管理单元发出扭矩清零完成信息；整车管理单元通过CAN总线发出信号，命令电池管理单元控制蓄电池断电；蓄电池断电后经电池管理单元通过CAN总线向整车管理单元发出蓄电池断电完成信息，结束；

若CAN总线通讯不正常，则整车管理单元、发动机控制单元、电机控制器、电池管理单元开始计时，在t1时间后，发动机控制单元控制发动机扭矩清零且停止喷油，且电机控制器控制电机扭矩清零且停止使能；在t2时间后，电池管理单元控制蓄电池断电；在t3时间后，整车管理单元确认整车由闭合强电状态进入断开强电状态，结束，其中，t1＜t2＜t3。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)通过在控制单元上引出检测线，所述检测线的两端电性连接在控制单元上以构成回路，所述检测线至少部分以张紧的方式固定在发动机水箱与前机舱内壁之间，其中，所述发动机水箱放置在所述前机舱内，所述检测线用以碰撞导致发动机水箱发生形变时断开，所述检测线的结构简单，成本低；

2)发动机水箱发生形变时，检测线通过断开检测碰撞，可靠性高；

3)省去了多点布置检测装置，维护成本低；

4)检测线张紧布置在发动机水箱与前机舱内侧之间，碰撞导致发动机水箱发生形变时检测线断开，使得不影响车辆继续行驶的小碰撞通过防撞横梁抵御，水箱变形导致汽车无法行使的碰撞才被检测到，检测碰撞直接且有效；

5)进一步地，若检测线断开时，先判断CAN总线通讯是否正常，若正常，则通过CAN总线逐步控制发动机扭矩清零且控制电机扭矩清零；命令电池管理单元控制蓄电池断电；整车管理单元发出蓄电池断电完成信息，结束，使碰撞导致水箱变形时，采取过保护措施整车断电，避免高压安全隐患；

6)进一步地，若检测线断开时，CAN总线通讯不正常，则通过时序电路，整车管理单元、发动机控制单元、电机控制器、电池管理单元开始计时，先控制发动机扭矩清零且控制电机扭矩清零；之后电池管理单元控制蓄电池断电；最后整车管理单元确认整车由闭合强电状态进入断开强电状态，结束，使得即使CAN总线无法发生通讯时，汽车仍然可以采取措施保证高压安全。

附图说明

图1是混合动力整车布置装置示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的混合动力汽车碰撞检测装置示意图；

图3是本发明具体实施例提供的混合动力汽车碰撞检测装置示意图；

图4为图3中左加强梁中点处的横截面示意图；

图5是本发明具体实施例提供的混合动力汽车碰撞保护装置对应的保护方法流程示意图。

具体实施方式

本发明的实施方式中，在控制单元上引出检测线，部分所述检测线以张紧的方式固定在发动机水箱与前机舱内壁之间，其中，所述发动机水箱放置在所述前机舱内；使得汽车在发生碰撞导致发动机水箱变形时，检测线断开，整车管理单元采取相应措施，达到保护整车高压安全的目的。

基于此，本发明具体实施方式提供一种混合动力汽车碰撞检测装置，如图2所示，所述混合动力汽车碰撞检测装置包括检测线22’与控制单元21’，所述检测线22’的两端电性连接在控制单元21’上以构成回路，所述检测线22’至少部分以张紧的方式固定在发动机水箱14’与前机舱内壁(未图示)之间，其中，所述发动机水箱14’放置在所述前机舱内，所述检测线22’在碰撞导致发动机水箱14’发生形变时断开。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，由于重点在于说明本发明的原理，所以不必按比例制图。

由背景技术可知，发动机水箱14’是布置在前机舱内侧的，严重碰撞超过防撞横梁的抵御范围，导致发动机水箱14’发生形变时，水箱无法工作，因此在发动机水箱14’与前机舱内侧之间布置张紧检测线，在碰撞导致发动机水箱14’发生形变时断开，可以有效检测到影响汽车继续行驶的碰撞。

在具体实施过程中，结合图2与图3所示，由于发动机水箱14’是固定在发动机水箱安装梁30、与水箱安装梁垂直互连的左竖加强梁37及与水箱安装梁垂直互连的右竖加强梁38之间形成的区域。此外，发动机水箱安装梁30在水平方向还设置左加强梁31与右加强梁32，在实际实施过程中，左加强梁31与右加强梁32上可以设置车前大灯上安装支点。在一般汽车构造中，左右前车轮方向上方设置有左前翼子板35与右前翼子板36，左前翼子板35上设置左前翼子板凹槽33，右前翼子板36上设置右前翼子板凹槽34，当机舱盖40盖下时机舱盖左密封条41与左前翼子板的左前翼子板凹槽33接触，机舱盖右密封条42与右前翼子板的右前翼子板凹槽34接触。

结合图3，对本发明具体实施例提供的混合动力汽车碰撞检测装置做详细说明，所述检测装置包括：检测线22’与整车管理单元15’，所述检测线22’的两端电性连接在整车管理单元15’上以构成回路，部分所述检测线22’布置在左右前翼子板凹槽的内侧面、安装梁30及左右加强梁，所述左右前翼子板凹槽位于机舱盖40盖下时机舱盖左右密封条与左右前翼子板接触处，在左右前翼子板凹槽的内侧面、安装梁30及左右加强梁发生形变时，检测线22’断开，所述检测线22’如图3中的黑粗实线所示，本示意只是为了描述检测线22’布置的位置，因此检测线22’与左右前翼子板凹槽的内侧面、安装梁30及左右加强梁不必按比例制图，也不必受图3中部分检测线22’与左右前翼子板凹槽的内侧面、安装梁30及左右加强梁重叠所限。

在具体实施过程中，所述左右前翼子板凹槽的内侧面、安装梁30及左右加强梁可以设置固定点(未图示)，所述固定点用于张紧部分所述检测线22’。所述固定点的位置及间距也可根据实际碰撞的频繁程度，在频繁碰撞区采用密集设置固定点来使检测线检测灵敏度提高。

本发明人在多次试验中发现，安装梁30，即车头区域发生碰撞的几率大于与在左右加强梁发生碰撞的几率且与左右加强梁发生碰撞的几率大于左右前翼子板凹槽发生碰撞的几率。因此，本实施例中，所述设置在安装梁30上的固定点间距范围：15厘米～20厘米。所述设置在左右加强梁上的固定点包括：安装梁30和左加强梁31相连的端点设置第一固定点，左加强梁31的中点设置第二固定点，左加强梁31与左前翼子板凹槽33相邻的端点设置第三固定点，安装梁30和右加强梁32相连的端点设置第四固定点，右加强梁32的中点设置第五固定点，右加强梁32与右前翼子板凹槽34相邻的端点设置第六固定点。所述设置在左右前翼子板凹槽的内侧面的固定点间距范围：20厘米～30厘米。

同时，本发明人发现，使用的检测线越细，检测的灵敏度越高，但为了防止误判断，所述检测线横截面积范围可选：0.25平方毫米～2平方毫米。

本实施例中，所述检测线的材质优选导电性好的多股铜芯线，所述多股铜芯线刚性固定于设置在左右前翼子板凹槽的内侧面、安装梁30及左右加强梁上的固定点，然后布置在安装梁30、左右加强梁上的多股铜芯线与所述安装梁30、左右加强梁上的布置面通过塑料套43包覆，如图4所示，图4为图3中左加强梁31中点处横截面示意图，所述塑料套43采用卡扣44固定在安装梁30、左右加强梁上，在具体实施过程中，所述安装梁30、左右加强梁上设置安装孔，所述卡扣44穿过塑料套43与安装孔后绞合在一起，所述卡扣44可为倒刺的车用内饰塑料卡扣。

在具体实施过程中，所述检测线第一端与第二端优选穿过前围的线束孔39与整车管理单元15’相连，所述前围的线束孔39用于发动机线束穿过与整车管理单元15’相连。

图5为实施例提供的混合动力汽车碰撞保护方法流程示意图，包括：

执行步骤S1，整车管理单元向检测线一端发出检测信号；

执行步骤S2，整车管理单元判断是否接收到从检测线另一端传来的所述检测信号；

若整车管理单元接收到检测信号，则判定检测线完好，结束；若整车管理单元接收不到检测信号，则执行步骤S3，判断CAN(Controller Area Network，CAN)总线通讯是否正常；

若CAN总线通讯正常，则执行步骤S31，整车管理单元通过CAN总线发出信号，命令发动机控制单元控制发动机扭矩清零且命令电机控制器控制电机扭矩清零；发动机扭矩清零后经发动机控制单元通过CAN总线向整车管理单元发出扭矩清零完成信息，电机扭矩清零后经电机控制器通过CAN总线向整车管理单元发出扭矩清零完成信息；接着执行步骤S32，整车管理单元通过CAN总线发出信号，命令电池管理单元控制蓄电池断电；蓄电池断电后经电池管理单元通过CAN总线向整车管理单元发出蓄电池断电完成信息，结束；

若CAN总线通讯不正常，则执行步骤S31’，则整车管理单元、发动机控制单元、电机控制器、电池管理单元开始计时，在t1时间后，发动机控制单元控制发动机扭矩清零且停止喷油，且电机控制器控制电机扭矩清零且停止使能；接着执行步骤S32’，在t2时间后，电池管理单元控制蓄电池断电；执行步骤S33’，在t3时间后，整车管理单元确认整车由闭合强电状态进入断开强电状态，结束，所述t1＜t2＜t3。

在具体实施过程中，所述t1、t2与t3可以根据不同汽车执行步骤S31’、S32’与S33’所需时间具体设置，一般在毫秒量级。

需要注意的是，t1＜t2意味着CAN总线通讯不正常时，先执行发动机扭矩清零及电机扭矩清零之后电池管理单元再控制蓄电池断电，这是因为如果发动机或电机扭矩不清零而蓄电池断电，发动机剩存扭矩会带动电机或电机剩存扭矩带动电机本身充当发电机形成反电势，这些反电势通过电机控制器转化为高压直流电，但无法正常存储在蓄电池里，剩余在电机控制器里无法转化的高压直流电，而混合动力汽车高压一般为300V的系统，针对300V的系统一般使用的是耐600V的高压元器件，由于反电动势的尖峰电压很可能超过600V，因此会对高压元器件造成损毁。t2＜t3意味着电池管理单元控制蓄电池断电后，整车已经从强电闭合状态进入断开状态，再过一段时间，即整车控制单元计时的时间为t3后，整车管理单元确认整车由闭合强电状态进入断开强电状态，结束。整车管理单元确认整车状态的目的是为了等待下一步的具体操作。步骤S31’-S33’目的是为了在汽车发生严重碰撞后，整车的高压安全，防止驾驶者在车上或再次进入车辆时被高压所击。

需要注意的是，所述整车管理单元15’可为独立的控制单元21’，所述控制单元21’与整车管理单元15’电连接。

在具体实施过程中，所述检测线可以为多根，根据不同检测线的灵敏程度可以设置断开若干根就判定检测线断开。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (15)

1.一种混合动力汽车碰撞检测装置，包括检测线与控制单元，所述检测线的两端电性连接在所述控制单元上以构成回路，所述检测线至少部分以张紧的方式固定在发动机水箱与前机舱内壁之间，其中，所述发动机水箱放置在所述前机舱内。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车碰撞检测装置，其特征在于，所述控制单元为整车管理单元。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车碰撞检测装置，其特征在于，所述检测线有且仅有一根。

4.根据权利要求3所述的混合动力汽车碰撞检测装置，其特征在于，用于安装发动机水箱的安装梁及与所述安装梁的两端水平相连的左右加强梁位于发动机水箱与前机舱内壁之间，部分所述检测线固定在所述安装梁及左右加强梁。

5.根据权利要求4所述的混合动力汽车碰撞检测装置，其特征在于，左右前翼子板凹槽位于机舱盖盖下时机舱盖左右密封条与左右前翼子板接触处，部分所述检测线固定在所述左右前翼子板凹槽的内侧面。

6.根据权利要求5所述的混合动力汽车碰撞检测装置，其特征在于，所述左右前翼子板凹槽的内侧面、所述安装梁及与所述左右加强梁设置有固定点，所述固定点用于张紧部分所述检测线。

7.根据权利要求6所述的混合动力汽车碰撞保护装置，其特征在于，设置在所述安装梁上的相邻的固定点之间的距离范围是：15厘米～20厘米。

8.根据权利要求7所述的混合动力汽车碰撞检测装置，其特征在于，设置在所述左右加强梁上的固定点包括：在安装梁和左加强梁相连的端点处设置的第一固定点，在所述左加强梁的中点处设置的第二固定点，在左加强梁的邻近左前翼子板凹槽内侧面的端点处设置的第三固定点，在所述安装梁和右加强梁相连的端点处设置的第四固定点，在右加强梁的中点处设置的第五固定点，在右加强梁的邻近右前翼子板凹槽内侧面的端点处设置的第六固定点。

9.根据权利要求8所述的混合动力汽车碰撞检测装置，其特征在于，设置在左右前翼子板凹槽内侧面的相邻的固定点之间的间距范围是：20厘米～30厘米。

10.根据权利要求1所述的混合动力汽车碰撞检测装置，其特征在于，所述检测线的横截面积范围是：0.25平方毫米～2平方毫米。

11.根据权利要求1或10所述的混合动力汽车碰撞检测装置，其特征在于，所述检测线为多股铜芯线。

12.根据权利要求6所述的混合动力汽车碰撞检测装置，其特征在于，所述固定点与所述检测线刚性连接。

13.根据权利要求5所述的混合动力汽车碰撞检测装置，其特征在于，所述碰撞检测装置还包括塑料套，所述塑料套包覆所述安装梁、左右加强梁及布置在安装梁、左右加强梁上的检测线，所述塑料套采用卡扣的方式固定在所述安装梁、左右加强梁上。

14.一种混合动力汽车的碰撞保护方法，其中，所述混合动力汽车具有根据上述任一权利要求所述的混合动力汽车碰撞检测装置，所述碰撞保护方法包括：

控制单元向检测线一端发出检测信号；

控制单元判断是否接收到从检测线另一端传来的所述检测信号；

若控制单元接收到检测信号，则判定检测线完好，结束；

若控制单元接收不到检测信号，则判定检测线断开；则整车断开强电，结束。

15.根据权利要求14所述的混合动力汽车碰撞保护方法，其特征在于，若判定检测线断开，所述碰撞保护方法还包括以下步骤：

判断CAN总线通讯是否正常；

若CAN总线通讯正常，则控制单元通过CAN总线发出信号，整车管理单元命令发动机控制单元控制发动机扭矩清零且命令电机控制器控制电机扭矩清零；发动机扭矩清零后经发动机控制单元通过CAN总线向整车管理单元发出扭矩清零完成信息，电机扭矩清零后经电机控制器通过CAN总线向整车管理单元发出扭矩清零完成信息；整车管理单元通过CAN总线发出信号，命令电池管理单元控制蓄电池断电；蓄电池断电后经电池管理单元通过CAN总线向整车管理单元发出蓄电池断电完成信息，结束；

若CAN总线通讯不正常，整车管理单元、发动机控制单元、电机控制器、电池管理单元开始计时，在t1时间后，发动机控制单元控制发动机扭矩清零且停止喷油，且电机控制器控制电机扭矩清零且停止使能；在t2时间后，电池管理单元控制蓄电池断电；在t3时间后，整车管理单元确认整车由闭合强电状态进入断开强电状态，结束；其中，t1＜t2＜t3。

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