CN103066583A - 一种高压直流母线快速放电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压直流母线快速放电装置，包括高压回路开关、碰撞检测装置、ECU、快放开关和快放电阻；快放开关的受控端和ECU相连，快放开关的触点和快放电阻串联组成快放支路，快放支路和高压回路开关串联在动力电池的两端；ECU接收发生碰撞时碰撞检测装置传输的碰撞信号，控制高压回路开关断开后，控制快放开关触点闭合；快放开关的触点闭合将快放电阻接入高压直流母线回路，快放电阻对高压直流母线回路的电能进行快放。本发明提供一种高压直流母线快速放电装置及方法，整车发生碰撞时，通过闭合快放开关的触点控制快放电阻接入，有效地对母线回路中的电能进行快速释放，减小乘员触电及高压线束短路引发整车起火的危险。

Description

一种高压直流母线快速放电装置及方法

技术领域

本申请属于新能源汽车领域，尤其涉及一种高压直流母线快速放电装置及方法。

背景技术

随着全球石油资源的日益枯竭以及对排放要求的日益增高，相比常规汽车更加经济环保的混合动力汽车、纯电动汽车、PLUG-IN等新能源汽车成为各大汽车厂商的设计重点。

为了保证新能源汽车安全可靠，设计过程中需对整车的各种工况进行研究，设计出相应的处理方案，以提升整车的安全性能。

解决高压线束带来的安全隐患问题是提升整车安全性能的一项重要组成部分。当整车发生碰撞时，高压直流母线中残留的电能将释放到高压线束中，而导致乘员触电或高压线束短路，因此，为了保证乘员及汽车的安全，需要保证高压线束中电压足够低。

现有的新能源汽车中，通过将高压直流母线中残存的电能进行放电，以降低高压线束中的电压。

参见图1是现有技术中高压直流母线的放电系统，该系统包括：高压回路开关001、慢放电阻002、碰撞检测装置003、ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）004。当高压回路开关001闭合时，动力电池005为汽车的用电器006提供动力电能；当整车发生碰撞时，碰撞检测装置003发送碰撞信号至ECU004中，ECU004控制高压回路开关001断开，然后再控制用电器006对高压直流母线上的电容007内的电能进行快速释放，当电容007内的电压降到一定值的时候，由慢放电阻002对剩下的电能进行释放。

在现有技术的新能源汽车的放电方案，整车在发生碰撞等情况下，采用用电器006对电容007内的电能进行快放的方法，而发生碰撞后，用电器006容易损坏，而用电器006一旦损坏，ECU004就不能控制用电器006对电容007内的电能进行快放。如果快放失效后，只能采用慢放电阻002对电容007内的电能进行慢放，该慢放过程需要很长时间才能将电容007内的电能降到安全范围内。因此不能确保高压直流母线上电容内的电能能够得到快速释放，易发生乘员触电及高压线束短路引发整车起火的危险。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种高压直流母线快速放电装置，对高压直流母线上的电能进行安全的快速释放。

为保证本申请提供的一种高压直流母线快速放电装置在实际中的应用，还提供了一种高压直流母线快速放电方法。

一种高压直流母线快速放电装置，包括高压回路开关和碰撞检测装置，还包括：电子控制单元ECU、快放开关和快放电阻；

所述高压回路开关和所述ECU相连，所述ECU和所述碰撞检测装置相连，所述快放开关的受控端和ECU相连，所述快放开关的触点和快放电阻串联组成快放支路，所述快放支路和高压回路开关串联在动力电池的两端；

其中，

所述ECU，用于接收发生碰撞时碰撞检测装置传输的碰撞信号，控制所述高压回路开关断开后，控制所述快放开关的触点闭合；

所述快放开关，用于闭合触点时将所述快放电阻接入高压直流母线的回路；

所述快放电阻，用于当所述快放开关的触点闭合时，与高压直流母线形成回路，对所述高压直流母线回路中的电能进行快放。

上述的装置，优选的，所述快放开关为常闭继电器。

上述的装置，优选的，所述快放电阻为熔断电阻。

上述的装置，优选的，所述ECU包括：控制模块、分析模块、第一信号生成模块、判断模块和第二信号生成模块；

其中，

所述控制模块，用于控制所述快放开关保持断开状态；

所述分析模块，用于发生碰撞时，对碰撞检测装置传输的碰撞信号进行分析，得到所述碰撞的强度；

所述第一信号生成模块，用于当所述碰撞的强度满足预设的碰撞强度阈值时，生成控制信号控制高压回路开关断开；

所述判断模块，用于在第一信号生成模块生成控制信号后，对高压回路开关状态进行判断，当所述高压回路开关断开时，触发第二信号生成模块；

所述第二信号生成模块，用于生成释放信号至所述控制模块使所述控制模块释放对所述快放开关的控制。

上述的装置，优选的，还包括：慢放电阻，用于当所述高压直流母线回路中的电能低于预设值时，对所述电能进行慢放。

一种高压直流母线快速放电方法，所述方法应用于上述任一项所述的装置中，包括：

发生碰撞时，碰撞检测装置生成碰撞信号；

ECU接收所述碰撞信号后，控制所述高压回路开关断开；

ECU控制所述快放开关的触点闭合，使快放电阻与高压直流母线形成回路对所述高压直流母线回路中的电能进行快放。

上述的方法，优选的，所述ECU接收所述碰撞信号后，控制所述高压回路开关断开包括：

对碰撞检测装置传输的碰撞信号进行分析，得到所述碰撞的强度；

当所述碰撞的强度满足碰撞强度阈值时，生成控制信号控制高压回路开关断开。

上述的方法，优选的，所述ECU控制所述快放开关的触点闭合包括：

对高压回路开关状态进行判断，当所述高压回路开关断开时，生成释放信号释放对所述快放开关的控制使所述快放开关的触点闭合。

上述的方法，优选的，所述ECU控制所述快放开关闭合后还包括：

当所述高压直流母线回路中的电能低于预设值时，慢放电阻对所述电能进行慢放。

本申请提供了一种高压直流母线快速放电装置，包括高压回路开关和碰撞检测装置，还包括：ECU、快放开关和快放电阻；所述高压回路开关和所述ECU相连，所述ECU和所述碰撞检测装置相连，所述快放开关的受控端和ECU相连，所述快放开关的触点和快放电阻串联组成快放支路，所述快放支路和高压回路开关串联在动力电池的两端；其中，所述ECU，用于接收发生碰撞时碰撞检测装置传输的碰撞信号，控制所述高压回路开关断开后，控制所述快放开关的触点闭合；所述快放开关，用于闭合触点时将所述快放电阻接入高压直流母线的回路；所述快放电阻，用于当所述快放开关的触点闭合时，与高压直流母线形成回路，对所述高压直流母线回路中的电能进行快放。本申请提供的一种高压直流母线快速放电装置，通过闭合快放开关的触点控制快放电阻接入，能够有效地对高压直流母线回路中的电能进行快速释放，减小乘员触电及高压线束短路引发整车起火的危险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中高压直流母线的放电系统；

图2是本申请提供的一种高压直流母线快速放电装置实施例的结构示意图；

图3是本申请提供的一种高压直流母线快速放电装置中ECU的结构示意图；

图4是本申请提供的一种高压直流母线快速放电方法实施例的流程图；

图5是本申请提供的一种高压直流母线快速放电方法实施例的步骤S102的具体流程图；

图6是本申请提供的一种高压直流母线快速放电方法实施例的步骤S103的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供的一种高压直流母线快速放电装置和方法是针对发生碰撞时的快速放电。当汽车进行正常的放电时，比如正常停车时，还是采用现有技术中的快速放电，即通过ECU控制用电器对高压直流母线中的电能进行快放，并通过慢放电阻对母线中的剩余电能进行慢放。一旦汽车发生碰撞，则采用本申请提供的一种高压直流母线快速放电装置和方法。

参见图2示出了本申请提供的一种高压直流母线快速放电装置实施例的结构示意图，包括：高压回路开关101、碰撞检测装置102、ECU103、快放开关104和快放电阻105；

图2中还示出了慢放电阻002、动力电池005、用电器006和电容007。

所述高压回路开关101和所述ECU103相连，所述ECU103和所述碰撞检测装置102相连，所述快放开关104的受控端和ECU103相连，所述快放开关104的触点和快放电阻串联105组成快放支路，所述快放支路和高压回路开关101串联在动力电池005的两端；

动力电池005的正极通过高压回路开关101与快放开关104的触点的一端相连，该快放开关104的触点的另一端和快放电阻105的一端相连，所述快放电阻105的另一端和动力电池005的负极相连，即动力电池005、高压回路开关101、快放开关104的触点和快放电阻105依次串联组成快放回路。

其中，所述ECU103，用于接收发生碰撞时碰撞检测装置102传输的碰撞信号，控制所述高压回路开关101断开后，控制所述快放开关104的触点闭合；

所述快放开关104，用于闭合触点时将所述快放电阻105接入高压直流母线的回路；

所述快放电阻105，用于当所述快放开关104的触点闭合时，与高压直流母线形成回路，对所述高压直流母线回路中的电能进行快放。

车辆正常运行时，ECU103控制高压回路开关101闭合，ECU103控制快放开关104的触点断开，快放开关104和快放电阻105所处的支路断开，此时用电器006和电容007都接受动力电池005提供的电能，用电器006正常运转。

当整车发生碰撞时，碰撞检测装置102生成碰撞信号传输至ECU103，ECU103获得该碰撞信号后可判断出需要对高压直流母线上的电能进行释放，控制高压回路开关101断开，动力电池005与用电器006和电容007之间的通路断开，动力电池005不再向高压直流母线上提供电能，此时高压直流母线上残留的电能是电容007内存储的电能，需要对这部分电能进行释放。ECU103控制快放开关104的触点闭合，快放电阻105和电容007形成回路，快放电阻105对电容007内的电能进行快放。

在本申请提供的实施例中，高压回路开关为一个，但不限定于此，实际实施时，也可设置为两个，当某个高压回路开关控制不良时，通过另一个高压回路开关断开，降低高压直流母线回路中短路情况出现的概率。

在本申请提供实施例中，高压回路开关两端分别与动力电池的正极和快放开关触点相连，但不限定于此，快放开关触点和快放电阻的位置也可互换，则高压回路开关两端分别与动力电池的正极和快放电阻相连，当然，高压回路开关也可设置在另一条支路上，其两端分别与动力电池的负极和快放电阻（或快放开关的触点）相连，实际实施中，为使得该装置的放电过程更加安全，也可在上述的两个位置分别设置高压回路开关，发生碰撞时，控制两个高压回路开关断开，一旦某个高压回路开关无法断开时，另一个高压回路开关断开也能达到断开动力电池供电的目的。

当汽车发生碰撞时，用电器006可能损坏，也可能能够正常运行。因此，实际实施过程中，当汽车发生碰撞时，ECU在控制高压回路开关断开时，也向用电器006发送快放指令，当用电器006正常运行时，用电器006和快放支路一起对高压直流母线中的电能进行快放。

参见图3示出了本申请提供的一种高压直流母线快速放电装置中ECU的结构示意图，所述ECU103包括：控制模块1031、分析模块1032、第一信号生成模块1033、判断模块1034和第二信号生成模块1035；

在本申请中，快放开关104采用的是常闭继电器。

其中，所述控制模块1031，用于控制所述快放开关保持断开状态；

车辆正常运行时，ECU103控制对快放开关104的触点保持断开状态是通过控制模块1031执行的，控制模块1031对快放开关104的受控端提供断开信号，使快放开关104的触点保持断开状态。

其中，所述分析模块1032，用于发生碰撞时，对碰撞检测装置102传输的碰撞信号进行分析，得到所述碰撞的强度；

当整车发生碰撞时，碰撞检测装置102生成碰撞信号传输至ECU103，分析模块1032对该碰撞信号进行分析，得到本次碰撞的强度。

其中，所述第一信号生成模块1033，用于当所述碰撞的强度满足预设的碰撞强度阈值时，生成控制信号控制高压回路开关101断开；

依据整车发生的碰撞强度对是否需要进行高压直流母线放电的情况进行区分：当碰撞强度满足预设的碰撞强度阈值时，说明该次碰撞激烈，汽车及其驾乘人员的安全受到威胁，需要进行高压直流母线放电；反之，当碰撞强度不满足预设的碰撞强度阈值时，不需要进行高压直流母线放电。

当碰撞强度满足预设的碰撞强度阈值时，需要进行高压直流母线放电，此时第一信号生成模块1033生成控制信号，控制高压回路开关101断开，使动力电池005与用电器006、电容007断开。

其中，所述判断模块1034，用于在第一信号生成模块1033生成控制信号后，对高压回路开关101状态进行判断，当所述高压回路开关101断开时，触发第二信号生成模块1035；

在对高压直流母线上的电能进行快放的过程中，为了防止出现快放开关104的触点闭合早于高压回路开关101的断开，而导致动力电池005通过快放电阻105释放电能的情况出现，ECU103需要在确定了高压回路开关101已经断开后再对快放开关104的触点进行闭合操作，因此，在第一信号生成模块1033生成控制信号后，判断模块1034对高压回路开关101的状态是否断开，当该高压回路开关101确实断开后，触发第二信号生成模块1035。

其中，所述第二信号生成模块1035，用于生成释放信号至所述控制模块1031使所述控制模块1031释放对所述快放开关104的控制。

第二信号生成模块1035用于生成释放信号并传输给控制模块1031，控制模块1031接收到该释放信号后释放对快放开关104的控制，由于快放开关104是常闭继电器，控制模块1031释放对该快放开关104的控制后，快放开关104的触点闭合，使得快放电阻105和电容007形成回路，快放电阻105对电容007内的电能进行快放。

当判断模块1034判定该高压回路开关101断开后，触发第二信号生成模块1035生成释放信号，使控制模块1031释放对快放开关104的断开控制，使得快放开关104的触点闭合。保证了快放开关104的触点闭合时间晚于高压回路开关101的断开时间。

由于慢放电阻002一直连接与电容007相连，在快放支路对高压直流母线中的电能进行快放过程中，则慢放电阻002可同时对电容007中的电能进行慢放。

为了保证汽车及其驾乘人员的安全，本申请提供的一种高压直流母线快速放电装置中快放开关104采用的是常闭继电器，还能够在ECU103出现失效的情况时，对高压直流母线中的电能进行快放。

下面对当ECU103失效时，本申请提供的一种高压直流母线快速放电装置对高压直流母线进行放电的过程进行说明。

ECU103失效的情况分为两种：断开高压回路开关101后失效和未断开高压回路101时失效。

（1）、当ECU103在断开高压回路开关101后失效：

ECU103已断开高压回路开关101，动力电池005和电容007之间的通路断开，高压直流母线上残留的电能为电容007内存储的电能。由于快放开关104为常闭继电器，当ECU103失效，其对快放开关104触点的断开控制也失效，则快放开关104的触点自动恢复闭合状态，这样，将快放电阻105和电容007形成回路，快放电阻105对电容007内的电能进行快放。

（2）、当ECU103在未断开高压回路开关101时失效：

ECU103未断开高压回路开关101时就已经失效，此时动力电池005和用电器006、电容007之间还保持通路，动力电池005继续在向外提供电能，高压直流母线上的电能为电容007内存储的电能和动力电池005的电能。

由于快放开关104为常闭继电器，当ECU103失效，其对快放开关104触点的断开控制也失效，则快放开关104的触点自动恢复闭合状态，快放电阻105分别和电容007以及动力电池005形成回路，快放电阻105对动力电池005和电容007内的电能进行快放，该快放电阻105为熔断电阻，随着对电能的消耗，快放电阻105温度升高，当达到其临界熔断温度时，该快放电阻105熔断，防止快放电阻105因为温度过高而导致起火的危险，保障了汽车及其驾乘人员的安全。

快放电阻105对高压直流母线上的电能进行快放的同时，慢放电阻002还能够对高压直流母线中的电能进行持续慢放。

与上述本申请提供的一种高压直流母线快速放电装置的实施例相对应的，本申请还提供了一种高压直流母线快速放电方法的实施例。

参见图4示出了本申请提供的一种高压直流母线快速放电方法实施例的流程图，包括：

步骤S101：发生碰撞时，碰撞检测装置生成碰撞信号；

车辆正常运行时，高压回路开关101闭合，ECU103的控制模块1031控制快放开关104的触点断开，快放开关104和快放电阻105所处的支路断开，此时用电器006和电容007都接受动力电池005提供的电能，正常运转。此时，需要进行快放时，由于用电器006正常使用，可通过用电器006进行快放。

当整车发生碰撞时，碰撞检测装置102生成碰撞信号传输至ECU103。

步骤S102：ECU接收所述碰撞信号后，控制所述高压回路开关断开；

ECU103获得该碰撞信号后可判断出需要对高压直流母线上的电能进行释放，控制高压回路开关101断开，动力电池005与用电器006和电容007之间的通路断开，动力电池005不再向高压直流母线上提供电能，此时高压直流母线上残留的电能是电容007内存储的电能，需要对这部分电能进行释放。

参见图5示出了本申请提供的一种高压直流母线快速放电方法实施例的步骤S102的流程图，该步骤S102包括：

步骤S1021：对碰撞检测装置传输的碰撞信号进行分析，得到所述碰撞的强度；

当整车发生碰撞时，碰撞检测装置102生成碰撞信号传输至ECU103，分析模块1032对该碰撞信号进行分析，得到本次碰撞的强度。

步骤S1022：当所述碰撞的强度满足碰撞强度阈值时，生成控制信号控制高压回路开关断开。

依据整车发生的碰撞强度对是否需要进行高压直流母线放电的情况进行区分：当碰撞强度满足预设的碰撞强度阈值时，说明该次碰撞激烈，汽车及其驾乘人员的安全受到威胁，需要进行高压直流母线放电；反之，当碰撞强度不满足预设的碰撞强度阈值时，不需要进行高压直流母线放电。

当碰撞强度满足预设的碰撞强度阈值时，需要进行高压直流母线放电，此时第一信号生成模块1033生成控制信号，控制高压回路开关101断开，使动力电池005与用电器006、电容007断开。

步骤S103：ECU控制所述快放开关闭合，使快放电阻与高压直流母线形成回路对所述高压直流母线回路中的电能进行快放。

ECU103控制快放开关104的触点闭合，快放电阻105和电容007形成回路，快放电阻105对电容007内的电能进行快放。

参见图6示出了本申请提供的一种高压直流母线快速放电方法实施例的步骤S103的流程图，包括：

步骤S1031：对高压回路开关状态进行判断；

在对高压直流母线上的电能进行快放的过程中，为了防止出现快放开关104的触点闭合早于高压回路开关101的断开，而导致动力电池005通过快放电阻105释放电能的情况出现，ECU103需要在确定了高压回路开关101已经断开后再对快放开关104的触点进行闭合操作，因此，在第一信号生成模块1033生成控制信号后，判断模块1034对高压回路开关101的状态是否断开。

步骤S1032：当所述高压回路开关断开时，生成释放信号释放对所述快放开关的控制使所述快放开关的触点闭合。

当该高压回路开关101确实断开后，触发第二信号生成模块1035生成释放信号并传输给控制模块1031，控制模块1031接收到该释放信号后释放对快放开关104的控制，由于快放开关104是常闭继电器，控制模块1031释放对该快放开关104的控制后，快放开关104的触点闭合，使得快放电阻105和电容007形成回路，快放电阻105对电容007内的电能进行快放。

为了保证汽车及其驾乘人员的安全，本申请提供的一种高压直流母线快速放电装置中快放开关104采用的是常闭继电器，还能够ECU103可能会出现失效的情况时，对高压直流母线中的电能进行快放。

当汽车发生碰撞时，用电器006可能损坏，也可能能够正常运行。因此，实际实施过程中，当汽车发生碰撞时，ECU在控制高压回路开关断开时，也向用电器006发送快放指令，当用电器006正常运行时，用电器006和快放支路一起对高压直流母线中的电能进行快放。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种高压直流母线快速放电装置，包括高压回路开关和碰撞检测装置，其特征在于，还包括：电子控制单元ECU、快放开关和快放电阻；

所述高压回路开关和所述ECU相连，所述ECU和所述碰撞检测装置相连，所述快放开关的受控端和ECU相连，所述快放开关的触点和快放电阻串联组成快放支路，所述快放支路和高压回路开关串联在动力电池的两端；

其中，

所述ECU，用于接收发生碰撞时碰撞检测装置传输的碰撞信号，控制所述高压回路开关断开后，控制所述快放开关的触点闭合；

所述快放开关，用于闭合触点时将所述快放电阻接入高压直流母线的回路；

所述快放电阻，用于当所述快放开关的触点闭合时，与高压直流母线形成回路，对所述高压直流母线回路中的电能进行快放。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述快放开关为常闭继电器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述快放电阻为熔断电阻。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述ECU包括：控制模块、分析模块、第一信号生成模块、判断模块和第二信号生成模块；

其中，

所述控制模块，用于控制所述快放开关保持断开状态；

所述分析模块，用于发生碰撞时，对碰撞检测装置传输的碰撞信号进行分析，得到所述碰撞的强度；

所述第一信号生成模块，用于当所述碰撞的强度满足预设的碰撞强度阈值时，生成控制信号控制高压回路开关断开；

所述判断模块，用于在第一信号生成模块生成控制信号后，对高压回路开关状态进行判断，当所述高压回路开关断开时，触发第二信号生成模块；

所述第二信号生成模块，用于生成释放信号至所述控制模块使所述控制模块释放对所述快放开关的控制。

5.一种高压直流母线快速放电方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-4任一项所述的装置中，包括：

发生碰撞时，碰撞检测装置生成碰撞信号；

ECU接收所述碰撞信号后，控制所述高压回路开关断开；

ECU控制所述快放开关的触点闭合，使快放电阻与高压直流母线形成回路对所述高压直流母线回路中的电能进行快放。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述ECU接收所述碰撞信号后，控制所述高压回路开关断开包括：

对碰撞检测装置传输的碰撞信号进行分析，得到所述碰撞的强度；

当所述碰撞的强度满足碰撞强度阈值时，生成控制信号控制高压回路开关断开。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述ECU控制所述快放开关的触点闭合包括：

对高压回路开关状态进行判断，当所述高压回路开关断开时，生成释放信号释放对所述快放开关的控制使所述快放开关的触点闭合。

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