CN105158614B - 高压安全监测方法及高压安全监测系统 - Google Patents

Abstract

一种高压安全监测方法及系统，该方法包括步骤：接收各高压零部件分别通过总线发送的监测信息，所述监测信息包括相应高压零部件的有效电压；基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较，并根据比较结果判断是否需要进行预警；若需要，发出预警信息。本发明实施例方案可以根据基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较的比较结果进行预警，从而可以消除电动汽车或者其他带高压系统的设备的安全隐患，避免出现高压安全故障事故，极大提高了电动汽车或者其他带高压系统的设备的安全性。

Description

高压安全监测方法及高压安全监测系统

技术领域

本发明涉及电动汽车安全技术领域或者其它带高压系统的领域，特别涉及一种高压安全监测方法及高压安全监测系统。

背景技术

依照国标《GBT 19751-2005混合动力电动汽车安全要求》，最大电压高于等于60V(DC)或25V(AC)(人体安全电压)为高电压，以电动汽车为例，电动汽车所用电池的电压几乎都大于等于300V(伏)，都已经远远高出人体可承受的安全电压，属于高电压。

以电动汽车为例，电动汽车的所有高压零部件都通过高压接插件或高压线束相互连接，整车高压零部件连接示意图如图1所述。为了确保整车高压安全，每个高压零部件都对自身的输入或输出高压进行电压、电流检测及功率计算，并自行进行高压及电流正常与否的判断，然后把判断结果、电压、电流及功率，通过整车CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)上报到整车控制器(VCU)，从而实现对整车的高压安全监控。VCU主要是对各高压零部件上传的电压、电流、功率信息、判断结果等CAN信息进行存储以及基于CAN信息中的判断结果进行高压预警，不会对这些电压、电流及功率信息进行二次处理，整车高压是否安全的判断仅仅来源于各个零部件的自行检测判断。

各个零部件对电压、电流及功率是否故障的判断，主要依据是该零部件的可用正常电压、电流及功率范围特性，电压、电流或功率只有超出相应的范围值，零部件才确认对应故障，然后通过CAN信息网络上报给VCU，VCU根据故障严重程度，控制车辆进行对应处理。

以直流电压变换器(DCDC)为例，直流电压变换器(DCDC)的使用电压范围200V∽400V，DCDC检测到输入电压大于400V或小于200V时，才会确认输入电压故障，并上报给VCU，控制车辆进行对应处理。如果高压零部件相互连接的高压接插件接触不可靠或高压线束出现一定程度破损，造成输入DCDC端的电压一定程度上低于高压电池的输出电压，而该输入的电压又在DCDC的使用电压(200V∽400V)范围内，DCDC就不会报错，整车控制器VCU也不会对车辆进行预警，从而存在高压安全。同理其它高压零部件，例如电动空调(AC)、集成启动电机(ISG)、电机控制器(ISG IPU)、后轴驱动电机(ERAD)、电机控制器(ERAD IPU)等也是如此，从而使得电动汽车存在高压隐患。

发明内容

基于此，本发明实施例的目的在于提供一种高压安全监测方法及高压安全监测系统，其消除电动汽车或者其他带高压系统的设备的安全隐患，避免出现高压安全故障事故。

为达到上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一种高压安全监测方法，包括步骤：

接收各高压零部件分别通过总线发送的监测信息，所述监测信息包括相应高压零部件的有效电压；

基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较，并根据比较结果判断是否需要进行预警；

若需要，发出预警信息。

一种高压安全监测系统，包括：

信息接收模块，用于接收各高压零部件分别通过总线发送的监测信息，所述监测信息包括相应高压零部件的有效电压；

比较判断模块，用于基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较，并根据比较结果判断是否需要进行预警；

告警模块，用于在所述比较判断模块的判断结果为需要时，发出预警信息。

根据如上所述的本发明实施例的方案，其在整车控制器接收到各高压零部件分别通过总线发送的监测信息后，还进行进一步的二次分析，进行基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压的比较，然后根据比较结果判断是否需要进行预警，并在判定为需要时，发出预警信息。从而摒弃了仅单一依据各高压零部件自身上传的是否发生故障的信息进行系统告警的方式，在高压零部件相互连接的高压接插件接触不可靠或高压线束出现一定程度破损时，也可以根据基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较的比较结果进行预警，从而可以消除电动汽车或者其他带高压系统的设备的安全隐患，避免出现高压安全故障事故，极大提高了电动汽车或者其他带高压系统的设备的安全性。

附图说明

图1是本发明的高压安全监测方法实施例一的流程示意图；

图2是本发明的高压安全监测方法实施例二的流程示意图；

图3是本发明的高压安全监测方法实施例三的流程示意图；

图4是本发明的高压安全监测系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

图1中示出了本发明的高压安全监测方法实施例一的流程示意图，如图1所示，本实施例中的方法包括步骤：

步骤S101：接收各高压零部件分别通过总线发送的监测信息，所述监测信息包括相应高压零部件的有效电压，其中，在一个具体示例中，以电动汽车为例，该监测信息可以是指直流电压变换器(DCDC)、电动空调(AC)、集成启动电机(ISG)、电机控制器(ISG IPU)、后轴驱动电机(ERAD)、电机控制器(ERAD IPU)等高压零部件通过CAN总线发送的CAN信息；

步骤S102：基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较，并根据比较结果判断是否需要进行预警，若需要，则进入步骤S103；

步骤S103：发出预警信息。

根据如上所述的本发明实施例的方案，其在整车控制器接收到各高压零部件分别通过总线发送的监测信息后，还进行进一步的二次分析，进行基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压的比较，然后根据比较结果判断是否需要进行预警，并在判定为需要时，发出预警信息。从而摒弃了仅单一依据各高压零部件自身上传的是否发生故障的信息进行系统告警的方式，在高压零部件相互连接的高压接插件接触不可靠或高压线束出现一定程度破损时，也可以根据基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较的比较结果进行预警，从而可以消除电动汽车或者其他带高压系统的设备的安全隐患，避免出现高压安全故障事故，极大提高了电动汽车或者其他带高压系统的设备的安全性。

其中，在上述步骤S102中基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较，并根据比较结果判断是否需要进行预警时，基于不同的考虑角度，可以采用不同的比较处理方式，以下结合其中两种处理方式进行举例说明。

图2中示出了本发明的高压安全监测方法实施例二的流程示意图，该实施例二是在上述实施例一的基础上，以将各高压零件的有效电压与基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预定范围值进行比较来判断是否需要进行预警为例进行说明。

如图2所示，本实施例二的高压安全监测方法包括步骤：

步骤S201：接收各高压零部件分别通过总线发送的监测信息，所述监测信息包括相应高压零部件的有效电压；

步骤S202：将各高压零部件的有效电压分别与基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预定范围值进行比较，判断是否有任意一个高压零部件的有效电压超出所述预定范围值，若是，则进入步骤S203；此时，上述步骤S102中提及的动力电池系统的电压，为动力电池系统的额定电压或者输出电压；

步骤S203：发出预警信息。

在该实施例二的方案中，是将各高压零部件的有效电压分别与基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预定范围值进行比较，并在任意一个高压零部件的有效电压超出所述预定范围值时，判定需要进行预警，然后发出告警信息。由于各高压零部件都是通过同一个动力电池系统进行供电，而同一个动力电池系统的输出电压只有一个，那么，相对应地，各高压零部件的有效电压应当与动力电池系统的输出电压是相一致的，而动力电池系统的输出电压是在其额定电压内，因此，可以基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定一个预定范围值，直接将各高压零部件的有效电压与该预定范围值进行比较，就可以据此判断是否需要进行预警。

其中，上述预定范围值具体可以为[Un*(1-A％)，Un*(1+A％)]，其中，Un表示所述动力电池系统的额定电压或输出电压，A表示设定的比例系数，A的具体取值可以结合实际情况，例如实际经验建议等进行设定，在本发明实施例的一个具体示例中，A的取值可以为20，即所述预定范围值为[Un*(1-20％)，Un*(1+20％)]，其中，Un表示所述动力电池系统的额定电压或者输出电压。本领域技术人员可以理解，A的取值可以结合实际需要进行设定，只要基于A的取值所确定的范围值能够结合高压零部件的有效电压对是否需要发生预警进行判断即可。

在其中一个具体示例中，可以是仅将各高压零部件的有效电压分别与基于动力电池系统的额定电压确定的预定范围值进行比较，并在任意一个高压零部件的有效电压超出该预定范围值时，判定需要进行预警，然后发出告警信息。由于动力电池系统的额定电压是固定的，采用这种比较方式，无需更改原有的硬件结构，只需对整车控制器进行软件等方式就可以实现本发明方案的消除潜在的整车高压安全隐患的问题，不会增加硬件结构成本。

在一个具体示例中，上述监测信息还可以包括该高压零部件判断自身是否发生故障的故障判断信息，从而可以在任何一个高压零部件的监测信息中的故障判断信息为发生故障时，发出告警信息。

此外，上述监测信息还包括该高压零部件的电流值、功率值，从而便于整车控制器对该电流值、功率值进行存储，可以据此进行后续的其他分析。

图3中示出了本发明的高压安全监测方法实施例三的流程示意图，该实施例二是在上述实施例一的基础上，以将各高压零件的有效电压进行两两比较确定差值，并将该差值与基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预设差值阈值进行比较来判断是否需要进行预警为例进行说明。

如图3所示，本实施例三的高压安全监测方法包括步骤：

步骤S301：接收各高压零部件分别通过总线发送的监测信息，所述监测信息包括相应高压零部件的有效电压；

步骤S302：确定任意两个高压零部件的有效电压的差值，判断是否至少有两个高压零部件的有效电压的差值大于预设差值阈值，若是，则进入步骤S303，，此时，上述步骤S102中提及的动力电池系统的电压，为动力电池系统的额定电压或者输出电压；

步骤S303：发出预警信息。

在该实施例三的方案中，是对任意两个高压零部件的有效电压进行两两比较确定二者之间的差值，并基于差值与基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预设差值阈值进行分析，并在至少有两个高压零部件的有效电压的差值大于该预设差值阈值时，判定需要进行预警，然后发出告警信息。由于各高压零部件都是通过同一个动力电池系统进行供电，而同一个动力电池系统的输出电压只有一个，那么，相对应地，各高压零部件的有效电压应当与动力电池系统的输出电压是相一致的，即各高压零部件的有效电压应当是相同的，因此，各高压零部件的有效电压的差值通常也是基于动力电池系统的输出电压波动，而动力电池系统的输出电压是在其额定电压内，因此，可以基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定该预设差值阈值，直接将任意两个高压零部件的有效电压的差值与该预定差值阈值进行比较，就可以据此判断是否需要进行预警。

其中，上述预设差值阈值具体可以为Un*B％，其中，Un表示所述动力电池系统的额定电压或者输出电压，B表示设定的比例系数，B的具体取值可以结合实际情况，例如实际经验建议等进行设定，在本发明实施例的一个具体示例中，B的取值可以为20，即所述预定差值阈值Un*20％，其中，Un表示所述动力电池系统的额定电压或者输出电压。本领域技术人员可以理解，B的取值可以结合实际需要进行设定，只要基于B的取值所确定的预设差值阈值能够结合高压零部件之间的有效电压的差值对是否需要发生预警进行判断即可。

在其中一个具体示例中，可以是仅直接基于动力电池系统的额定电压确定该预设差值阈值，即该预设差值阈值为Un*20％，其中，Un表示动力电池系统的额定电压。由于动力电池系统的额定电压是固定的，采用这种比较方式，无需更改原有的硬件结构、只需对整车控制器进行软件等方式就可以实现本发明方案的消除潜在的整车高压安全隐患的问题，不会增加硬件结构成本。

在一个具体示例中，上述监测信息还可以包括该高压零部件判断自身是否发生故障的故障判断信息，从而可以在任何一个高压零部件的监测信息中的故障判断信息为发生故障时，发出告警信息。

此外，上述监测信息还包括该高压零部件的电流值、功率值，从而便于整车控制器对该电流值、功率值进行存储，可以据此进行后续的其他分析。

基于与上述高压安全监测方法相同的思想，本发明实施例还提供一种高压安全监测系统。图4中是出了一个实施例中的高压安全监测系统的结构示意图。

如图4所示，本实施例中的高压安全监测系统包括：

信息接收模块401，用于接收各高压零部件分别通过总线发送的监测信息，所述监测信息包括相应高压零部件的有效电压；

比较判断模块402，用于基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较，并根据比较结果判断是否需要进行预警；

告警模块，用于在所述比较判断模块的判断结果为需要时，发出预警信息。

基于本实施例中的系统，其在整车控制器接收到各高压零部件分别通过总线发送的监测信息后，还进行进一步的二次分析，进行基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压的比较，然后根据比较结果判断是否需要进行预警，并在判定为需要时，发出预警信息。从而摒弃了仅单一依据各高压零部件自身上传的是否发生故障的信息进行系统告警的方式，在高压零部件相互连接的高压接插件接触不可靠或高压线束出现一定程度破损时，也可以根据基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较的比较结果进行预警，从而可以消除电动汽车或者其他带高压系统的设备的安全隐患，避免出现高压安全故障事故，极大提高了电动汽车或者其他带高压系统的设备的安全性。

其中，基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较，并根据比较结果判断是否需要进行预警时，基于不同的考虑角度，可以采用不同的比较处理方式。

据此，在一个具体示例中，如图4所示，所述比较判断模块402具体可以包括：

第一比较判断子模块4021，用于将各高压零部件的有效电压分别与基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预定范围值进行比较，并在任意一个高压零部件的有效电压超出所述预定范围值时，判定需要进行预警，此时，所述动力电池系统的电压为动力电池系统的额定电压或者输出电压。

在此情况下，第一比较判断子模块4021是将各高压零部件的有效电压分别与基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预定范围值进行比较，并在任意一个高压零部件的有效电压超出所述预定范围值时，判定需要进行预警，然后发出告警信息。由于各高压零部件都是通过同一个动力电池系统进行供电，而同一个动力电池系统的输出电压只有一个，那么，相对应地，各高压零部件的有效电压应当与动力电池系统的输出电压是相一致的，而动力电池系统的输出电压是在其额定电压内，因此，可以基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定一个预定范围值，直接将各高压零部件的有效电压与该预定范围值进行比较，就可以据此判断是否需要进行预警。

其中，上述预定范围值具体可以为[Un*(1-A％)，Un*(1+A％)]，其中，Un表示所述动力电池系统的额定电压或输出电压，A表示设定的比例系数，A的具体取值可以结合实际情况，例如实际经验建议等进行设定。在本发明实施例的一个具体示例中，A的取值可以为20，即所述预定范围值为[Un*(1-20％)，Un*(1+20％)]，其中，Un表示所述动力电池系统的额定电压或者输出电压。本领域技术人员可以理解，A的取值可以结合实际需要进行设定，只要基于A的取值所确定的范围值能够结合高压零部件的有效电压对是否需要发生预警进行判断即可。

在其中一个具体实现方式中，第一比较判断子模块4021可以是仅将各高压零部件的有效电压分别与基于动力电池系统的额定电压确定的预定范围值进行比较，并在任意一个高压零部件的有效电压超出该预定范围值时，判定需要进行预警，然后发出告警信息。由于动力电池系统的额定电压是固定的，采用这种比较方式，无需更改原有的硬件结构，只需对整车控制器进行软件等方式就可以实现本发明方案的消除潜在的整车高压安全隐患的问题，不会增加硬件结构成本。

另外，在另一个具体示例中，如图4所示，所述比较判断模块402具体可以包括：

第二比较判断子模块4022，用于确定任意两个高压零部件的有效电压的差值，并在至少有两个高压零部件的有效电压的差值大于基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预设差值阈值时，判定需要进行预警，此时，所述动力电池系统的电压为动力电池系统的额定电压或者输出电压。

在此情况下，第二比较判断子模块4022是对任意两个高压零部件的有效电压进行两两比较确定二者之间的差值，并基于差值与基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预设差值阈值进行分析，并在至少有两个高压零部件的有效电压的差值大于该预设差值阈值时，判定需要进行预警，然后发出告警信息。由于各高压零部件都是通过同一个动力电池系统进行供电，而同一个动力电池系统的输出电压只有一个，那么，相对应地，各高压零部件的有效电压应当与动力电池系统的输出电压是相一致的，即各高压零部件的有效电压应当是相同的，因此，各高压零部件的有效电压的差值通常也是基于动力电池系统的输出电压波动，而动力电池系统的输出电压是在其额定电压内，因此，可以基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定该预设差值阈值，直接将任意两个高压零部件的有效电压的差值与该预定差值阈值进行比较，就可以据此判断是否需要进行预警。

其中，上述预设差值阈值具体可以为Un*B％，其中，Un表示所述动力电池系统的额定电压或者输出电压，B表示设定的比例系数，B的具体取值可以结合实际情况，例如实际经验建议等进行设定，在本发明实施例的一个具体示例中，B的取值可以为20，即所述预定差值阈值Un*20％，其中，Un表示所述动力电池系统的额定电压或者输出电压。本领域技术人员可以理解，B的取值可以结合实际需要进行设定，只要基于B的取值所确定的预设差值阈值能够结合高压零部件之间的有效电压的差值对是否需要发生预警进行判断即可。

在其中一个具体实现方式中，第二比较判断子模块4022可以是仅直接基于动力电池系统的额定电压确定该预设差值阈值，即该预设差值阈值为Un*20％，其中，Un表示动力电池系统的额定电压。由于动力电池系统的额定电压是固定的，采用这种比较方式，无需更改原有的硬件结构、只需对整车控制器进行软件等方式就可以实现本发明方案的消除潜在的整车高压安全隐患的问题，不会增加硬件结构成本。

此外，在一个具体示例中，上述信息接收模块401接收到的监测信息，还可以包括该高压零部件判断自身是否发生故障的故障判断信息，从而可以在任何一个高压零部件的监测信息中的故障判断信息为发生故障时，发出告警信息。

另外，上述监测信息还包括该高压零部件的电流值、功率值，从而便于整车控制器对该电流值、功率值进行存储，可以据此进行后续的其他分析。

需要说明的是，上述比较判断模块402，可以是只包括第一比较判断子模块4021、第二比较判断子模块4022中的其中一个，也可以是同时包括第一比较判断子模块4021、第二比较判断子模块4022，本发明实施例对此不做具体限定。

在同时包括第一比较判断子模块4021、第二比较判断子模块4022的情况下，可以是在第一比较判断子模块4021、第二比较判断子模块4022中的任意一个判定需要进行预警时，告警模块403就发出预警信息，也可以是在第一比较判断子模块4021、第二比较判断子模块4022都判定需要进行预警时，告警模块403才发出预警信息，也可以设置不同的选择条件，从中选择一个对是否需要进行预警进行判断，本发明实施例对此不做限定。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高压安全监测方法，其特征在于，包括步骤：

接收各高压零部件分别通过总线发送的监测信息，所述监测信息包括相应高压零部件的有效电压和相应高压零部件判断自身是否发生故障的故障判断信息，所述高压零部件包括直流电压变换器、电动空调、集成启动电机、集成启动电机控制器、后轴驱动电机和后轴驱动电机控制器；

基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较，并根据比较结果判断是否需要进行预警，所述动力电池系统的电压为动力电池系统的额定电压或者输出电压；若需要，发出预警信息；

当任何一个高压零部件的监测信息中的故障判断信息为发生故障时，发出告警信息。

2.根据权利要求1所述的高压安全监测方法，其特征在于：

基于各高压零部件的有效电压进行比较，并根据比较结果判断是否需要进行预警的方式具体包括：

将各高压零部件的有效电压分别与基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预定范围值进行比较；

在任意一个高压零部件的有效电压超出所述预定范围值时，判定需要进行预警。

3.根据权利要求2所述的高压安全监测方法，其特征在于，所述预定范围值为[Un*(1-20％)，Un*(1+20％)]，其中，Un表示所述动力电池系统的额定电压或者输出电压。

4.根据权利要求1所述的高压安全监测方法，其特征在于：

基于各高压零部件的有效电压进行比较，并根据比较结果判断是否需要进行预警的方式具体包括：

确定任意两个高压零部件的有效电压的差值；

当至少有两个高压零部件的有效电压的差值大于基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预设差值阈值时，判定需要进行预警。

5.根据权利要求4所述的高压安全监测方法，其特征在于，所述预设差值阈值为Un*20％，其中，Un表示动力电池系统的额定电压或者输出电压。

6.一种高压安全监测系统，其特征在于，包括：

信息接收模块，用于接收各高压零部件分别通过总线发送的监测信息，所述监测信息包括相应高压零部件的有效电压和相应高压零部件判断自身是否发生故障的故障判断信息，所述高压零部件包括直流电压变换器、电动空调、集成启动电机、集成启动电机控制器、后轴驱动电机和后轴驱动电机控制器；

比较判断模块，用于基于各高压零部件的有效电压以及动力电池系统的电压进行比较，并根据比较结果判断是否需要进行预警，所述动力电池系统的电压为动力电池系统的额定电压或者输出电压；

告警模块，用于在所述比较判断模块的判断结果为需要时或当任何一个高压零部件的监测信息中的故障判断信息为发生故障时，发出预警信息。

7.根据权利要求6所述的高压安全监测系统，其特征在于，所述比较判断模块包括：

第一比较判断子模块，用于将各高压零部件的有效电压分别与基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预定范围值进行比较，并在任意一个高压零部件的有效电压超出所述预定范围值时，判定需要进行预警。

8.根据权利要求7所述的高压安全监测系统，其特征在于，所述预定范围值为[Un*(1-20％)，Un*(1+20％)]，其中，Un表示所述动力电池系统的额定电压或者输出电压。

9.根据权利要求6所述的高压安全监测系统，其特征在于，所述比较判断模块包括：

第二比较判断子模块，用于确定任意两个高压零部件的有效电压的差值，并在至少有两个高压零部件的有效电压的差值大于基于动力电池系统的额定电压或者输出电压确定的预设差值阈值时，判定需要进行预警。

10.根据权利要求9所述的高压安全监测系统，其特征在于，所述预设差值阈值为Un*20％，其中，Un表示动力电池系统的额定电压或者输出电压。