CN103434408B - 一种电动汽车的高压安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车的高压安全控制系统。包括电源模块、电源分配模块、安全监测控制模块、整车控制器、电机控制器和电机，所述电源模块用于为所述电动汽车提供电源；所述电源分配模块通过所述高压继电器控制高压电路的通断；所述安全监测控制模块用于监测所述电动汽车的高压用电信息，并将所述高压用电信息传送给所述整车控制器；所述整车控制器用于通过所述高压上下电管理模块接收所述高压用电信息，并根据所述高压用电信息控制所述电源分配模块中高压继电器的断开和闭合。本发明为电动汽车组建安全控制系统，全面系统地实现了各种安全保护功能，控制方法更加合理，能够有效地保护整车设备和驾驶人员人身安全，且具有较高的可操作性。

Description

一种电动汽车的高压安全控制系统

技术领域

本发明涉及安全控制系统，特别涉及一种电动汽车的高压安全控制系统。

背景技术

高压安全是电动汽车行业最为关心的问题，高压系统的安全控制包括不仅要保证整车系统动力电能的传输，还应该随时监测更个高压系统的绝缘故障、断路故障、接地故障等等，保证整车设备和驾驶人员的安全。现有技术通常采用绝缘监控方法监测电动汽车是否漏电；采用高压互锁方法保护高压接插件带电插拔等异常断电情况下的人员安全；采用预充电路的方法保护含有电容等电子元件的电机控制器，以及一些针对继电器相关的发明用于保护继电器和高压电路。这些技术分别为解决高压系统某一方面的安全问题提供了硬件支持和使用说明，但是，电动汽车的安全问题是一个系统问题，现有技术尚未提出如何系统的使用这些硬件，使其成为相互配合的整体，共同保护硬件及人身安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电动汽车的高压安全控制系统，解决现有技术中电动汽车的高压安全控制不全面不系统的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电动汽车的高压安全控制系统，包括电源模块、电源分配模块、安全监测控制模块、整车控制器、电机控制器和电机，所述安全监测控制模块输入端连接所述电源模块、电源分配模块和电机控制器，所述安全监测控制模块输出端连接所述整车控制器；

所述电源模块用于为所述电动汽车提供电源；

所述电源分配模块包括高压继电器，所述电源分配模块用于将电源模块电能分配给所述电动汽车的用电器件，并通过所述高压继电器控制所述电动汽车高压电路的通断；

所述安全监测控制模块用于监测所述电动汽车上电过程和/或电动汽车系统运行过程中的高压用电信息，并将所述高压用电信息传送给所述整车控制器；

所述整车控制器包括高压上下电管理模块，所述整车控制器用于通过所述高压上下电管理模块接收所述高压用电信息，并根据所述高压用电信息控制所述电源分配模块中高压继电器的断开和闭合；

所述电机控制器用于控制电动汽车电机的运行。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述安全监测控制模块包括绝缘电阻监测控制单元、预充电监测控制单元和/或高压互锁监测控制单元；

所述绝缘电阻监测控制单元设置在所述电源模块的主正、主负和底盘地之间，所述绝缘电阻监测控制单元用于监测电动汽车高压回路与底盘地之间的电阻值，并比较所述电阻值和预设电阻值的大小；若所述监测到的电阻值小于所述预设电阻值，则产生警报信号，并将所述警报信号传送给所述高压上下电管理模块；所述预充电监测控制单元设置在与所述电机控制器连通的主回路中，所述预充电监测控制单元用于在所述电动汽车启动前监测所述电机控制器电容两端的电压，并比较所述电压与预设电压值的大小，若所述监测到的电压值小于所述预设电压值，则产生预充电信号并将所述预充电信号传送给所述高压上下电管理模块；若所述监测到的电压值达到所述预设电压值，则所述预充电信号消失；

所述高压互锁监测控制单元用于在高压互锁回路异常断开时产生高压互锁故障信号和警报信号，并将所述高压互锁故障信号传递给所述高压上下电管理模块。

进一步，所述绝缘电阻监测控制单元的预设电阻值为1兆欧。

进一步，所述预充电监测控制单元的预设电压值与所述电机控制器的参数相匹配。

进一步，还包括低压急停开关，所述低压急停开关串联在高压互锁回路中，所述低压急停开关用于断开低压回路，并使高压互锁回路异常断开产生高压互锁故障信号。

进一步，还包括手动维修开关，所述手动维修开关设置在电源模块的主回路上，所述手动维修开关用于断开低压回路，并使高压互锁回路异常断开产生高压互锁故障信号。

进一步，还包括警报信号显示单元，所述警报信号显示单元用于采用声和/或光的方式在所述电动汽车的仪表盘或指示器中显示所述安全监测控制模块产生的警报信号。

进一步，所述高压互锁监测控制单元设置在所述电动汽车的高压接插件和/或手动维修开关内。

进一步，电源模块包括多组电池模块和/或超级电容。

本发明的有益效果是：本发明通过为电动汽车组建安全控制系统，全面系统地实现了电动汽车防止带电插拔、监控高压回路漏电现象、控制预充回路保护高压电器件、人为控制高压回路实现急停功能等功能，控制方法更加合理，能够有效地保护整车设备和驾驶人员人身安全，且具有较高的可操作性。

附图说明

图1为本发明高压安全控制系统的结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围

如图1所示，本发明的一种电动汽车的高压安全控制系统，包括电源模块01、电源分配模块02、安全监测控制模块03、整车控制器04、电机控制器05和电机12，所述安全监测控制模块03输入端连接所述电源模块01、电源分配模块02和电机控制器05，所述安全监测控制模块03输出端连接所述整车控制器04；所述电源模块01多组电池模块和/或超级电容，用于为所述电动汽车提供电源；所述电源分配模块02包括高压继电器06，所述电源分配模块02用于将电源模块01的电能分配给所述电动汽车的用电器件，并通过所述高压继电器06控制所述电动汽车高压电路的通断；所述安全监测控制模块03用于监测所述电动汽车上电过程和/或电动汽车系统运行过程中的高压用电信息，并将所述高压用电信息传送给所述整车控制器04；所述整车控制器04包括高压上下电管理模块07，所述整车控制器04用于通过所述高压上下电管理模块07接收所述高压用电信息，并根据所述高压用电信息控制所述电源分配模块02中高压继电器06的断开和闭合；所述电机控制器05用于控制电动汽车电机12的运行。

本实施例中，所述安全监测控制模块03包括绝缘电阻监测控制单元08、预充电监测控制单元09和高压互锁监测控制单元10。所述绝缘电阻监测控制单元08设置在所述电源模块的主正、主负和底盘地之间，用于监测电动汽车高压回路与底盘地之间的电阻值，并比较所述电阻值和预设电阻值的大小；若所述监测到的电阻值小于所述预设电阻值，则产生警报信号，并将所述警报信号传送给所述高压上下电管理模块07，所述高压上下电管理模块07根据所述警报信号断开所述高压继电器06。优选的，所述预设电阻值可设为1兆欧，当绝缘电阻监测控制单元08监测到的高压回路与底盘地之间的电阻值小于1兆欧时，说明高压回路与地之间存在漏电现象，所述高压上下电管理模块07断开所述高压继电器06，高压电路断开，警报信号同时警示维修人员进行漏电维修。

所述预充电监测控制单元09设置在与所述电机控制器05连通的主回路中，用于在所述电动汽车启动前监测所述电机控制器05电容两端的电压，并比较所述监测到的电压与预设电压值的大小，若所述监测到的电压值小于所述预设电压值，则产生预充电信号并将所述预充电信号传送给所述高压上下电管理模块07；所述高压上下电管理模块07根据所述预充电信号闭合所述高压继电器06，直至所述监测到的电压值达到所述预设电压值，所述预充电信号消失，高压上电完成；所述预充电监测控制单元的预设电压值与所述电机控制器的参数相匹配。电机控制器05中电容的存在，在高压继电器06闭合瞬间高压电路将产生高达1000A以上的大电流，因此需要预充电路在电路中增加电阻以阻止大电流的产生。本实施例通过预充电监测控制单元09监控电机控制器电容两端的电压，并为预充电压目标值设定标定量，当电容两端的电压达到目标电压后，高压上下电管理模块07控制预充电路结束预充，高电压上电完成。此时整车控制器04再接收油门踏板信号，控制电机运行，若预充尚未完成，整车控制器04将踏板信号处理成无效信号，避免因误操作造成高压电器件损坏。本实施例合理控制了预充电路工作过程，在结束预充时回路中的电流较小，可有效保护继电器出现粘连等情况，提高继电器等部件的使用寿命。

所述高压互锁监测控制单元10用于在高压互锁回路异常断开时产生高压互锁故障信号和警报信号，并将所述高压互锁故障信号传递给所述高压上下电管理模块07，所述高压上下电管理模07根据所述高压互锁故障信号断开所述高压继电器06。本实施例中，当高压电未下电而插拔接插件时，高压互锁监测控制单元10监测到高压互锁回路异常断开并产生高压互锁故障信号和警报信号，高压上下电管理模块07先断开低压回路，再控制电池主副继电器断开，最终断开高压回路，此时插拔接插件将不再存在危险，保护了驾驶人员的人身安全。

优选的，本实施例还包括低压急停开关，所述低压急停开关串联在高压互锁回路中，所述低压急停开关用于断开低压回路，并使高压互锁回路异常断开产生高压互锁故障信号，从而控制高压继电器06断开高压电路。本实施例为电动汽车增加低压急停开关，所述低压急停开关串联在高压互锁回路中，当驾驶员发现车辆异常或遇到紧急情况时，手动关闭低压急停开关，由于是低压回路，不会对人身造成危险，同时通过高压继电器断开高压回路，有效避免高压电路造成更大危害。

优选的，本实施例还包括手动维修开关，所述手动维修开关设置在电源模块的主回路上，所述手动维修开关用于断开低压回路，并使高压互锁回路异常断开产生高压互锁故障信号，从而控制高压继电器06断开高压电路；所述电动汽车的高压接插件和/或手动维修开关内设有所述高压互锁监测控制单元03。本实施例的手动维修开关主要用于高压回路的维修及维护。拔下手动维修开关时，会先断开低压回路然后断开高压回路。手动维修开关可方便断开高压回路，便于维修人员对高压部件及线束进行维修，保护人身安全。

优选的，本实施例还包括警报信号显示单元11，所述警报信号显示单元11用于采用声和/或光的方式在所述电动汽车的仪表盘或指示器中显示所述安全监测控制模块03产生的警报信号。

本发明通过为电动汽车组建安全控制系统，全面系统地实现了电动汽车防止带电插拔、监控高压回路漏电现象、控制预充回路保护高压电器件、人为控制高压回路实现急停功能等功能，控制方法更加合理，能够有效地保护整车设备和驾驶人员人身安全，且具有较高的可操作性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动汽车的高压安全控制系统，其特征在于：包括电源模块、电源分配模块、安全监测控制模块、整车控制器、电机控制器和电机，所述安全监测控制模块输入端连接所述电源模块、电源分配模块和电机控制器，所述安全监测控制模块输出端连接所述整车控制器；

所述电源模块用于为所述电动汽车提供电源；

所述电源分配模块包括高压继电器，所述电源分配模块用于将电源模块电能分配给所述电动汽车的用电器件，并通过所述高压继电器控制所述电动汽车高压电路的通断；

所述安全监测控制模块用于监测所述电动汽车上电过程和/或电动汽车系统运行过程中的高压用电信息，并将所述高压用电信息传送给所述整车控制器；所述安全监测控制模块包括绝缘电阻监测控制单元、预充电监测控制单元和/或高压互锁监测控制单元；所述绝缘电阻监测控制单元设置在电源模块的主正、主负和底盘地之间，用于监测电动汽车高压回路与底盘地之间的电阻值，并比较所述电阻值和预设电阻值的大小；所述预充电监测控制单元设置在与所述电机控制器连通的主回路中，用于在所述电动汽车启动前监测所述电机控制器电容两端的电压，并比较所述电压与预设电压值的大小；

所述整车控制器包括高压上下电管理模块，所述整车控制器用于通过所述高压上下电管理模块接收所述高压用电信息，并根据所述高压用电信息控制所述电源分配模块中高压继电器的断开和闭合；

所述电机控制器用于控制电动汽车电机的运行。

2.根据权利要求1所述的安全控制系统，其特征在于：所述绝缘电阻监测控制单元还用于若所述监测到的电阻值小于所述预设电阻值，则产生警报信号，并将所述警报信号传送给所述高压上下电管理模块；

所述预充电监测控制单元还用于若所述监测到的电压值小于所述预设电压值，则产生预充电信号并将所述预充电信号传送给所述高压上下电管理模块；若所述监测到的电压值达到所述预设电压值，则所述预充电信号消失；

所述高压互锁监测控制单元用于在高压互锁回路异常断开时产生高压互锁故障信号和警报信号，并将所述高压互锁故障信号传递给所述高压上下电管理模块。

3.根据权利要求2所述的安全控制系统，其特征在于：所述绝缘电阻监测控制单元的预设电阻值为1兆欧。

4.根据权利要求2所述的安全控制系统，其特征在于：所述预充电监测控制单元的预设电压值与所述电机控制器的参数相匹配。

5.根据权利要求2所述的安全控制系统，其特征在于：还包括低压急停开关，所述低压急停开关串联在高压互锁回路中，所述低压急停开关用于断开低压回路，并使高压互锁回路异常断开产生高压互锁故障信号。

6.根据权利要求2所述的安全控制系统，其特征在于：还包括手动维修开关，所述手动维修开关设置在电源模块的主回路上，所述手动维修开关用于断开低压回路，并使高压互锁回路异常断开产生高压互锁故障信号。

7.根据权利要求2所述的安全控制系统，其特征在于：还包括警报信号显示单元，所述警报信号显示单元用于采用声和/或光的方式在所述电动汽车的仪表盘或指示器中显示所述安全监测控制模块产生的警报信号。

8.根据权利要求6所述的安全控制系统，其特征在于：所述高压互锁监测控制单元设置在所述电动汽车的高压接插件和/或手动维修开关内。

9.根据权利要求1～8任一所述的安全控制系统，其特征在于：所述电源模块包括多组电池模块和/或超级电容。