CN104192000A - 一种电动汽车高压碰撞安全控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提出一种安全性高的电动汽车高压碰撞安全控制系统及其控制方法。本发明的电动汽车高压碰撞安全控制系统由碰撞传感器、安全气囊控制单元、整车控制单元、电池管理系统及用于连接高压电池与驱动电机的高压继电器构成；所述碰撞传感器与安全气囊控制单元相连，以将碰撞信号输送给安全气囊控制单元；所述安全气囊控制单元的信号输出端与整车控制单元相连，以向整车控制单元输出电脉冲信号，所述安全气囊控制单元还通过CAN总线与整车控制单元相连；所述整车控制单元通过CAN总线与电池管理系统相连，所述电池管理系统与高压继电器的控制端相连，以控制高压继电器的通断。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车控制技术领域，特别涉及到一种电动汽车高压碰撞安全控制系统及其控制方法。
背景技术
由于世界石油资源的日益匮乏，以及汽车尾气的排放而造成的环境污染，新能源汽车成为个汽车厂家研究的重点。特别是随着动力电池的发展，混合动力汽车和电动汽车成为比较普遍的发展方向。电动汽车具有运行成本低、零排放、噪音低、能充分利用波谷电灯优点，可以满足用户上班代步、外出办事、休闲娱乐等出行基本需求，深受广大购车用户的青睐。而目前电动汽车使用的动力电池电压都在100V～400V，电压等级远远高于对于人体的安全电压，并且设计的最高车速相当快，在这种高速的情况下，如果发生碰撞时不能及时将高压电断开，高压动力系统会发生漏电，产生下述安全隐患：冲击、破坏低压系统；使人产生触电危险；高压电缆之间会发生短路风险，高压电缆短路会导致瞬间电流加大，大电流造成高压电缆、接触器发热，电器起火，动力电池组发热膨胀，引发重大事故。
申请号为201110176183.9 的发明专利公开了一种纯电动汽车碰撞安全控制方法，具体如下：当电动汽车发生碰撞时，汽车内安全气囊控制单元发送碰撞信号给整车控制器，整车控制器检测到碰撞信号，控制发送驱动电机控制驱动电流为零，控制断开动力电池的正极继电器、负极继电器。该专利虽然能够在发生碰撞时断开高压电源，但是其系统设计简单，没有对碰撞信号检测的冗余设计，整个系统的安全等级较低。如果整车控制器所接收到的碰撞信号是虚假信号，就会误触发碰撞安全控制系统，切断高压电源与驱动电机的连接，导致电动汽车失去动力，同样会造成一定的危险，或者安全气囊控制单元未能在碰撞发生时发出碰撞信号，同样也会造成危险。
发明内容
本发明的目的是提出一种安全性高的电动汽车高压碰撞安全控制系统及其控制方法。
本发明的电动汽车高压碰撞安全控制系统由碰撞传感器、安全气囊控制单元、整车控制单元、电池管理系统及用于连接高压电池与驱动电机的高压继电器构成；所述碰撞传感器与安全气囊控制单元相连，以将碰撞信号输送给安全气囊控制单元；所述安全气囊控制单元的信号输出端与整车控制单元相连，以向整车控制单元输出电脉冲信号，所述安全气囊控制单元还通过CAN总线与整车控制单元相连；所述整车控制单元通过CAN总线与电池管理系统相连，所述电池管理系统与高压继电器的控制端相连，以控制高压继电器的通断。
进一步地，所述整车控制单元与汽车故障灯相连。
上述的电动汽车高压碰撞安全控制系统的控制方法包括如下步骤：
A：所述碰撞传感器在检测到碰撞发生后，向安全气囊控制单元输出碰撞信号；
B：安全气囊控制单元接收到碰撞信号后，通过模拟信号输出端向整车控制单元输出表示碰撞发生的电脉冲报警信号，同时通过CAN总线向整车控制单元输出表示碰撞发生的状态信号；
C：整车控制单元接收到表示碰撞发生的电脉冲报警信号和状态信号后，对该电脉冲报警信号的有效性进行检测，如果电脉冲报警信号有效，则通过电池管理系统断开高压继电器，从而切断高压供电回路；如果电脉冲报警信号无效，则对状态信号的有效性进行检测，如果状态信号有效，则通过电池管理系统断开高压继电器，从而切断高压供电回路，如果电脉冲报警信号和状态信号均无效，则不切断高压供电回路。
由于安全气囊控制单元可以向整车控制单元同时输出电脉冲报警信号和状态信号，提高了报警信号的冗余度，因此可以避免漏掉实际的报警信号，同时由于整车控制单元对电脉冲报警信号、状态信号进行了有效性的检测，可以杜绝或减少误报警的几率，因此提高了安全性。上述状态信号的有效性检测可以通过检测状态信号的格式是否满足预定格式来判断，如果满足，则表示状态信号有效，否则表示状态信号无效。
进一步地，所述C步骤中，在整车控制单元接收到有效的电脉冲报警信号和状态信号后，整车控制单元检测车速，如果车速大于等于预定车速，则通过电池管理系统断开高压继电器，从而切断高压供电回路；如果如果车速小于预定车速，则不切断高压供电回路。当车速低于预定车速时，可以认为危险性较小，因此无需切断高压供电回路，可以为驾驶员提供更多的避险选择。
进一步地，所述C步骤中，如果整车控制单元认为电脉冲报警信号无效，则整车控制单元点亮故障灯，以提醒车主对具体的电路进行检测，从而排除电路的硬件故障。
具体来说，所述C步骤中，所述对该电脉冲报警信号的有效性进行检测的方法如下：安全气囊控制单元在上电后，通过模拟信号输出端持续向整车控制单元发出预定占空比的脉冲检测信号，并在接收到碰撞信号后向整车控制单元发出占空比与所述脉冲检测信号不同的电脉冲报警信号；整车控制单元分别检测电脉冲报警信号的占空比与脉冲检测信号的占空比，只有电脉冲报警信号的占空比及脉冲检测信号的占空比均符合预定要求，才认为电脉冲报警信号有效。
所述C步骤中，如果电脉冲报警信号和/或脉冲检测信号的高电平持续时间大于各自的预定时间，则判断电脉冲报警信号无效且安全气囊控制单元的模拟信号输出端对电源短路；如果电脉冲报警信号和/或脉冲检测信号的低电平持续时间大于各自的预定时间，则判断电脉冲报警信号无效且安全气囊控制单元的模拟信号输出端对地短路。
进一步地，可以预先设定所述电脉冲报警信号的预定占空比小于脉冲检测信号的预定占空比；这样在C步骤中，整车控制单元比较实际收到的电脉冲报警信号的占空比与脉冲检测信号的占空比，如果电脉冲报警信号的占空比大于脉冲检测信号的占空比，则认为电脉冲报警信号无效，且判断为安全气囊控制单元的模拟信号输出端对电源短路。
当然，也可以预先设定所述电脉冲报警信号的预定占空比大于脉冲检测信号的预定占空比；这样在C步骤中，整车控制单元比较实际收到的电脉冲报警信号的占空比与脉冲检测信号的占空比，如果电脉冲报警信号的占空比小于脉冲检测信号的占空比，则认为电脉冲报警信号无效，且判断为安全气囊控制单元的模拟信号输出端对地短路。
进一步地，整车控制单元上电后的预定时间内，整车控制单元检测脉冲检测信号，如果脉冲检测信号的高电平持续时间大于其预定时间，则判断安全气囊控制单元的模拟信号输出端对电源短路；如果脉冲检测信号的低电平持续时间大于其预定时间，则判断安全气囊控制单元的模拟信号输出端对地短路，这样可以提前检测到安全气囊控制单元的模拟信号输出端的故障情况，有利于行车安全。
本发明的电动汽车高压碰撞安全控制系统中，整车控制单元对安全气囊控制单元所输出的电脉冲报警信号和状态信号的有效性进行检测，保证能够在碰撞发生时准确且无遗漏地检测到，并及时切断高压供电回路，从而防止短路或触电事故发生，确保了驾乘人员及维修、救援人员的安全。
附图说明
图1是本发明的电动汽车高压碰撞安全控制系统的原理图。
图2是电脉冲报警信号及脉冲检测信号的信号图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的电动汽车高压碰撞安全控制系统由碰撞传感器、安全气囊控制单元、整车控制单元、电池管理系统、汽车故障灯及用于连接高压电池与驱动电机的高压继电器构成；所述碰撞传感器与安全气囊控制单元相连，以将碰撞信号输送给安全气囊控制单元；所述安全气囊控制单元的信号输出端与整车控制单元相连，以向整车控制单元输出电脉冲信号，所述安全气囊控制单元还通过CAN总线与整车控制单元相连；所述整车控制单元通过CAN总线与电池管理系统相连，所述电池管理系统与高压继电器的控制端相连，以控制高压继电器的通断；整车控制单元与汽车故障灯相连。
上述的电动汽车高压碰撞安全控制系统的控制方法包括如下步骤：
A：所述碰撞传感器在检测到碰撞发生后，向安全气囊控制单元输出碰撞信号；
B：安全气囊控制单元接收到碰撞信号后，通过模拟信号输出端向整车控制单元输出表示碰撞发生的电脉冲报警信号，同时通过CAN总线向整车控制单元输出表示碰撞发生的状态信号；
C：整车控制单元接收到表示碰撞发生的电脉冲报警信号和状态信号后，对该电脉冲报警信号的有效性进行检测，如果电脉冲报警信号有效，则通过电池管理系统断开高压继电器，从而切断高压供电回路；如果电脉冲报警信号无效，则对状态信号的有效性进行检测，如果状态信号有效，则通过电池管理系统断开高压继电器，从而切断高压供电回路，如果电脉冲报警信号和状态信号均无效，则不切断高压供电回路。
上述状态信号的有效性检测可以通过检测状态信号的格式是否满足预定格式来判断，如果满足，则表示状态信号有效，否则表示状态信号无效。
进一步地，所述C步骤中，在整车控制单元接收到有效的电脉冲报警信号和状态信号后，整车控制单元检测车速，如果车速大于等于预定车速，则通过电池管理系统断开高压继电器，从而切断高压供电回路；如果如果车速小于预定车速，则不切断高压供电回路。当车速低于预定车速时，可以认为危险性较小，因此无需切断高压供电回路，可以为驾驶员提供更多的避险选择。
进一步地，所述C步骤中，如果整车控制单元认为电脉冲报警信号无效，则整车控制单元点亮故障灯，以提醒车主对具体的电路进行检测，从而排除电路的硬件故障。
具体来说，所述C步骤中，所述对该电脉冲报警信号的有效性进行检测的方法如下：安全气囊控制单元在上电后，通过模拟信号输出端持续向整车控制单元发出预定占空比的脉冲检测信号，并在接收到碰撞信号后向整车控制单元发出占空比与所述脉冲检测信号不同的电脉冲报警信号；整车控制单元分别检测电脉冲报警信号的占空比与脉冲检测信号的占空比，只有电脉冲报警信号的占空比及脉冲检测信号的占空比均符合预定要求，才认为电脉冲报警信号有效。
所述C步骤中，如果电脉冲报警信号和/或脉冲检测信号的高电平持续时间大于各自的预定时间，则判断电脉冲报警信号无效且安全气囊控制单元的模拟信号输出端对电源短路；如果电脉冲报警信号和/或脉冲检测信号的低电平持续时间大于各自的预定时间，则判断电脉冲报警信号无效且安全气囊控制单元的模拟信号输出端对地短路。
如图2所示，在本实施例中，预先设定所述电脉冲报警信号的预定占空比小于脉冲检测信号的预定占空比（即电脉冲报警信号的预定高电平持续时间小于脉冲检测信号的预定高电平持续时间）；这样在C步骤中，整车控制单元比较实际收到的电脉冲报警信号的占空比与脉冲检测信号的占空比，如果电脉冲报警信号的占空比大于脉冲检测信号的占空比（即实际收到的电脉冲报警信号的高电平持续时间大于脉冲检测信号的高电平持续时间），则认为电脉冲报警信号无效，且判断为安全气囊控制单元的模拟信号输出端对电源短路。
当然，也可以预先设定所述电脉冲报警信号的预定占空比大于脉冲检测信号的预定占空比（即电脉冲报警信号的预定低电平持续时间小于脉冲检测信号的预定低电平持续时间）；这样在C步骤中，整车控制单元比较实际收到的电脉冲报警信号的占空比与脉冲检测信号的占空比，如果电脉冲报警信号的占空比小于脉冲检测信号的占空比（即实际收到的电脉冲报警信号的低电平持续时间大于脉冲检测信号的低电平持续时间），则认为电脉冲报警信号无效，且判断为安全气囊控制单元的模拟信号输出端对地短路。
进一步地，整车控制单元上电后的预定时间内，整车控制单元检测脉冲检测信号，如果脉冲检测信号的高电平持续时间大于其预定时间，则判断安全气囊控制单元的模拟信号输出端对电源短路；如果脉冲检测信号的低电平持续时间大于其预定时间，则判断安全气囊控制单元的模拟信号输出端对地短路，这样可以提前检测到安全气囊控制单元的模拟信号输出端的故障情况，有利于行车安全。
由于安全气囊控制单元可以向整车控制单元同时输出电脉冲报警信号和状态信号，提高了报警信号的冗余度，因此可以避免漏掉实际的报警信号，同时由于整车控制单元对电脉冲报警信号、状态信号进行了有效性的检测，可以杜绝或减少误报警的几率，因此提高了安全性。
Claims (10)
1.一种电动汽车高压碰撞安全控制系统，其特征在于由碰撞传感器、安全气囊控制单元、整车控制单元、电池管理系统及用于连接高压电池与驱动电机的高压继电器构成；所述碰撞传感器与安全气囊控制单元相连，以将碰撞信号输送给安全气囊控制单元；所述安全气囊控制单元的信号输出端与整车控制单元相连，以向整车控制单元输出电脉冲信号，所述安全气囊控制单元还通过CAN总线与整车控制单元相连；所述整车控制单元通过CAN总线与电池管理系统相连，所述电池管理系统与高压继电器的控制端相连，以控制高压继电器的通断。
2.根据权利要求1所述的电动汽车高压碰撞安全控制系统，其特征在于所述整车控制单元与汽车故障灯相连。
3.根据权利要求1所述的电动汽车高压碰撞安全控制系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：
A：所述碰撞传感器在检测到碰撞发生后，向安全气囊控制单元输出碰撞信号；
B：安全气囊控制单元接收到碰撞信号后，通过信号输出端向整车控制单元输出表示碰撞发生的电脉冲报警信号，同时通过CAN总线向整车控制单元输出表示碰撞发生的状态信号；
C：整车控制单元接收到表示碰撞发生的电脉冲报警信号和状态信号后，对该电脉冲报警信号的有效性进行检测，如果电脉冲报警信号有效，则通过电池管理系统断开高压继电器，从而切断高压供电回路；如果电脉冲报警信号无效，则对状态信号的有效性进行检测，如果状态信号有效，则通过电池管理系统断开高压继电器，从而切断高压供电回路，如果电脉冲报警信号和状态信号均无效，则不切断高压供电回路。
4.根据权利要求3所述的电动汽车高压碰撞安全控制系统的控制方法，其特征在所述C步骤中，在整车控制单元接收到有效的电脉冲报警信号和状态信号后，整车控制单元检测车速，如果车速大于等于预定车速，则通过电池管理系统断开高压继电器，从而切断高压供电回路；如果如果车速小于预定车速，则不切断高压供电回路。
5.根据权利要求3所述的电动汽车高压碰撞安全控制系统的控制方法，其特征在所述C步骤中，如果整车控制单元认为电脉冲报警信号无效，则整车控制单元点亮故障灯。
6.根据权利要求3或4或5所述的电动汽车高压碰撞安全控制系统的控制方法，其特征在所述C步骤中，所述对该电脉冲报警信号的有效性进行检测的方法如下：安全气囊控制单元在上电后，通过信号输出端持续向整车控制单元发出预定占空比的脉冲检测信号，并在接收到碰撞信号后向整车控制单元发出占空比与所述脉冲检测信号不同的电脉冲报警信号；整车控制单元分别检测电脉冲报警信号的占空比与脉冲检测信号的占空比，只有电脉冲报警信号的占空比及脉冲检测信号的占空比均符合预定要求，才认为电脉冲报警信号有效。
7.根据权利要求6所述的电动汽车高压碰撞安全控制系统的控制方法，其特征在所述C步骤中，如果电脉冲报警信号和/或脉冲检测信号的高电平持续时间大于各自的预定时间，则判断电脉冲报警信号无效且安全气囊控制单元的模拟信号输出端对电源短路；如果电脉冲报警信号和/或脉冲检测信号的低电平持续时间大于各自的预定时间，则判断电脉冲报警信号无效且安全气囊控制单元的模拟信号输出端对地短路。
8.根据权利要求6所述的电动汽车高压碰撞安全控制系统的控制方法，其特征在所述C步骤中，所述电脉冲报警信号的预定占空比小于脉冲检测信号的预定占空比；整车控制单元比较实际收到的电脉冲报警信号的占空比与脉冲检测信号的占空比，如果电脉冲报警信号的占空比大于脉冲检测信号的占空比，则认为电脉冲报警信号无效，且判断为安全气囊控制单元的模拟信号输出端对电源短路。
9.根据权利要求6所述的电动汽车高压碰撞安全控制系统的控制方法，其特征在所述C步骤中，所述电脉冲报警信号的预定占空比大于脉冲检测信号的预定占空比；整车控制单元比较实际收到的电脉冲报警信号的占空比与脉冲检测信号的占空比，如果电脉冲报警信号的占空比小于脉冲检测信号的占空比，则认为电脉冲报警信号无效，且判断为安全气囊控制单元的模拟信号输出端对地短路。
10.根据权利要求3所述的电动汽车高压碰撞安全控制系统的控制方法，其特征在于整车控制单元上电后的预定时间内，整车控制单元检测脉冲检测信号，如果脉冲检测信号的高电平持续时间大于其预定时间，则判断安全气囊控制单元的模拟信号输出端对电源短路；如果脉冲检测信号的低电平持续时间大于其预定时间，则判断安全气囊控制单元的模拟信号输出端对地短路。
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