CN102837616B - 一种电动车碰撞前高压断电保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动车主动安全控制领域，具体是一种电动车碰撞前高压断电保护系统，包括目标识别模块（1）、整车控制模块（2）、动力系统模块（3）、高压电源模块（4）、高压继电器（5）和高压电源输出模块（6），其中所述目标识别模块（1）连接整车控制模块（2）的数据输入接口，整车控制模块（2）的控制动力系统接口和控制继电器接口分别与动力系统模块（3）和高压继电器（5）的控制端连接，高压电源模块（4）和高压继电器（5）的被控端和高压电源输出模块（6）串联构成高压电源。本发明可在车辆发生碰撞的情况下保护车内人员的高压安全，提高电动车辆的高压安全性能。

Description

一种电动车碰撞前高压断电保护系统
技术领域
本发明涉及电动车主动安全控制领域，具体是一种电动车碰撞前高压断电保护系统。
背景技术
随着能源和环境压力的不断增大，近年来，我国也加大了新能源汽车的研发，在纯电动汽车、混合动力汽车、增程式汽车技术方面，取得了一系列成果。由于电动车的驱动使用了可能危及生命以及车辆安全的高压电，故电动汽车的高压电安全是电动汽车设计时必须考虑的重点问题之一。
高压电气系统的作用是把燃料电池、动力电子元器件、零部件，以及电机等全部连在一起。与传统燃料汽车相比，新能源车从轻度混合、中度混合、全混合，到纯电动发展的过程中，电压逐渐升级，而电池包通常在车的后部或车辆的中后部，电机在汽车的前部，这造成了高压系统几乎穿过整个车辆。通过合理的高压防护措施，电动车在正常行驶状态下一般可以保证车辆以及车内人身的安全，然而一旦发生碰撞，车辆零部件发生损坏，则漏电、各系统短路等情况的发生是极有可能的，这将极大的危害车内驾驶员与乘客的人身安全。现有的技术在电动车发生碰撞后，通过控制器完成高压解体，然而这种技术只能被动的在碰撞后做出反应，此时可能已经造成了人身伤害以及财产的损失。因此，亟需针对以上高压安全问题，设计一种在碰撞发生前，便对整车动力系统以及高压系统进行主动控制的安全装置，以保证车内人身的安全。
发明内容
本发明的目的是提供一套完整的碰撞前高压系统保护方案，可在车辆发生碰撞的情况下保护车内人员的高压安全。
为实现上述目的本发明采用的技术方案如下：一种电动车碰撞前高压断电保护系统包括目标识别模块、整车控制模块、动力系统模块、高压电源模块、高压继电器和高压电源输出模块，其中所述目标识别模块连接整车控制模块的数据输入接口，整车控制模块的控制动力系统接口和控制继电器接口分别与动力系统模块和高压继电器的控制端连接，高压电源模块和高压继电器的被控端和高压电源输出模块串联构成高压电源。
所述目标识别模块采集本车道正前方和/或正后方的目标车辆或障碍物与本车的相对距离和相对速度信号后发送到整车控制模块，整车控制模块根据相对距离和相对速度获得碰撞时间，并且将碰撞时间、相对距离和相对速度分别与预先设定的第一阈值、第二阈值和第三阈值进行比较，若碰撞时间小于第一阈值且相对距离小于第二阈值且相对速度大于第三阈值时，则整车控制模块输出第一控制信号到动力系统模块，控制动力系统模块关闭汽车动力系统扭矩输出；然后，整车控制模块将碰撞时间与系统响应时间、实时采集的电机转速与预先设定的第四阈值、实时采集的电机电流与预先设定的第五阈值分别进行比较，若满足碰撞时间小于系统响应时间或满足实时采集的电机转速小于预先设定的第四阈值且实时采集的电机电流小于预先设定的第五阈值时，则整车控制模块输出第二控制信号，高压继电器接收到第二控制信号，断开高压继电器，切断高压电源输出。
所述整车控制模块输出的第二控制信号由高压继电器的控制端直接接收；或先将第二控制信号发送到高压电源模块的电池管理系统，然后由高压电源模块的电池管理系统发送到高压继电器。
所述目标识别模块由测距、测速传感器构成。所述动力系统模块由发动机和/或电机构成。
使用本发明获得的有益技术效果为：1、本发明提供了一套完整的碰撞前高压系统保护方案，可在车辆发生碰撞的情况下保护车内人员的高压安全。
2、本发明可以通过简单易于实现的算法得出车辆是否即将发生碰撞的信息。
3、本发明可以通过现有的车内网络、车辆部件及相应车辆结构，应用简单实用的控制算法，实现碰撞前的高压保护，提高电动车辆的高压安全性能。
附图说明
图1为本发明的系统原理图；
图2为本发明的逻辑控制图；
图中：1-目标识别模块；2-整车控制模块；3-动力系统模块；4-高压电源模块；5-高压继电器；6-高压电源输出模块。
具体实施方式
下面结合附图做进一步说明。
参见图1，一种电动车碰撞前高压断电保护系统，包括目标识别模块1、整车控制模块2、动力系统模块3、高压电源模块4、高压继电器5和高压电源输出模块6，其中：所述目标识别模块1连接整车控制模块2的数据输入接口，整车控制模块2的控制动力系统接口和控制继电器接口分别与动力系统模块3和高压继电器5的控制端连接，高压电源模块4和高压继电器5的被控端和高压电源输出模块6串联构成高压电源。
所述目标识别模块1为电动车碰撞前高压断电保护系统的一个子模块。目标识别模块1可以使用激光雷达、红外线、超声波、毫米波、摄像头等测距、测速传感器获得当前车辆本车道正前方和/或正后方车辆或障碍物的相对距离和相对速度。
所述整车控制模块2进行数据处理完成逻辑判断和发出相应的控制信号，可以采用市售的微处理器。如图2所示，目标识别模块1采集本车道正前方和/或正后方的目标车辆或障碍物与本车的相对距离和相对速度信号后发送到整车控制模块2，整车控制模块2进行如下第一逻辑判断，根据相对距离S和相对速度V获得碰撞时间T（T =S/V），并且将碰撞时间T、相对距离S和相对速度V分别与预先设定的第一阈值TH1、第二阈值TH2和第三阈值TH3（这三个值值由实际车型进行匹配标定）进行比较，如果同时满足T<TH1,S<TH2,V>TH3,则说明碰撞即将发生，并且不可避免。由T<TH1说明碰撞的时间非常紧急，而S<TH2说明两者之间的距离非常小，以及V>TH3说明相对速度比较大，碰撞后冲击较大。三者有效结合可以很有效的预测碰撞一定即将发生并十分紧急，此时，整车控制模块2输出第一控制信号到动力系统模块3，控制动力系统模块3关闭汽车动力系统扭矩输出。
动力系统模块3收到整车控制模块2的第一控制信号后，执行该策略，对于不同类型的电动车，动力系统的组成不同，混合动力车的动力系统由发动机和电机组成，则需要同时停止发动机和电机工作。而纯电动车的动力系统只有电机，因此整车控制模块2只需要输出控制信号停止电机工作即可。
整车控制模块2进行如下第二逻辑判断，整车控制模块2将碰撞时间T与系统响应时间TSYS、实时采集的电机转速与预先设定的第四阈值TH4、实时采集的电机电流与预先设定的第五阈值TH5分别进行比较。若满足T<TSYS，TSYS为系统响应时间，为整车控制模块2发出信号控制高压继电器5切断高压电源模块4输出的时间（即高压继电器的响应时间），如果即将发生碰撞的时间小于TSYS，此时碰撞十分紧急并且不可避免。或满足电机的转速降到一定的阈值TH4之下同时电机电流小于TH5，电机转速降低主要是考虑电机转速很高时切断电流的情况下，会产生较大的反电动势，可能造成对电气系统、甚至人身的危害，同样降低电流是为了防止电机高电流时带载切断对电气系统的冲击。满足以上任意一种情况，整车控制模块2输出第二控制信号，高压继电器5接收到第二控制信号，断开高压继电器5，切断高压电源输出。
所述整车控制模块2输出的第二控制信号由高压继电器5的控制端直接接收，该模式下整车控制模块2可以通过硬线输出控制信号直接断开高压继电器5，从而断开高压电源模块4和高压电源输出模块6的连接，实现断开系统高压电输出的目的。在一些车上，整车控制模块2不能直接控制高压继电器5，先将第二控制信号发送到高压电源模块4的电池管理系统，然后由高压电源模块4的电池管理系统发送到高压继电器5，也可切断高压电源模块4和高压电源输出模块6的连接。

Claims (4)

1. 一种电动车碰撞前高压断电保护系统，包括目标识别模块（1）、整车控制模块（2）、动力系统模块（3）、高压电源模块（4）、高压继电器（5）和高压电源输出模块（6），其特征在于：所述目标识别模块（1）连接整车控制模块（2）的数据输入接口，整车控制模块（2）的控制动力系统接口和控制继电器接口分别与动力系统模块（3）和高压继电器（5）的控制端连接，高压电源模块（4）和高压继电器（5）的被控端和高压电源输出模块（6）串联构成高压电源；
所述目标识别模块（1）采集本车道正前方和正后方的目标车辆或障碍物与本车的相对距离和相对速度信号后发送到整车控制模块（2），整车控制模块（2）根据相对距离和相对速度获得碰撞时间，并且将碰撞时间、相对距离和相对速度分别与预先设定的第一阈值、第二阈值和第三阈值进行比较，若碰撞时间小于第一阈值且相对距离小于第二阈值且相对速度大于第三阈值时，则整车控制模块（2）输出第一控制信号到动力系统模块（3），控制动力系统模块（3）关闭汽车动力系统扭矩输出；然后，整车控制模块（2）将碰撞时间与系统响应时间、实时采集的电机转速与预先设定的第四阈值、实时采集的电机电流与预先设定的第五阈值分别进行比较，若满足碰撞时间小于系统响应时间或满足实时采集的电机转速小于预先设定的第四阈值且实时采集的电机电流小于预先设定的第五阈值时，则整车控制模块（2）输出第二控制信号，高压继电器（5）接收到第二控制信号，断开高压继电器（5），切断高压电源输出。
2.根据权利要求1所述一种电动车碰撞前高压断电保护系统，其特征在于：所述整车控制模块（2）输出的第二控制信号由高压继电器（5）的控制端直接接收；或先将第二控制信号发送到高压电源模块（4）的电池管理系统，然后由高压电源模块（4）的电池管理系统发送到高压继电器（5）。
3.根据权利要求1或2所述一种电动车碰撞前高压断电保护系统，其特征在于：所述目标识别模块（1）由测距、测速传感器构成。
4.根据权利要求1或2所述一种电动车碰撞前高压断电保护系统，其特征在于：所述动力系统模块（3）由发动机和/或电机构成。
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