CN105346395B - 一种电动汽车断电系统及带有断电系统的电动汽车 - Google Patents

一种电动汽车断电系统及带有断电系统的电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提出了涉及一种电动汽车断电系统及带有断电系统的电动汽车，电动汽车断电系统包括用于检测气囊打开信号的传感器、断电复位开关、包含有延时电路的主控制单元、电流检测模块、故障显示报警模块和声光报警器。本发明在电动汽车发生碰撞等事故时或检测到碰撞传感器的短路信号后，通过主控制单元向断电复位开关发送延时断电控制信号，延时一定的时间以维持车锁的供电，等车门可靠开启后，再由断电复位开关切断电动汽车动力电源的电力供应，最大程度的保障司乘人员及救护人员的人身安全。

Description

一种电动汽车断电系统及带有断电系统的电动汽车
技术领域
本发明属于电动车辆保护装置领域，具体涉及一种电动汽车断电系统及带有断电系统的电动汽车。
背景技术
电动汽车和传统的燃油车有着本质的区别，燃油车的电瓶电压为12V或者24V，其电压是安全电压，对人身没有伤害，所以在紧急状态下，电压防护不作为重点，主要是对乘车人员的安全防护。而电动汽车的动力电源为高电压，普通的电瓶电压都在300V以上，很多电动汽车的高压甚至高达700V以上，这样做的目的是为了同等功率的情况下，电压越高，电路越小，电机的体积可以大大减小，节省了安装空间，减少了整车质量，延长了电动汽车的续航能力，随着电流的减小，增加了电瓶放电时间，有效提高了电池的使用寿命。而随着电瓶电压的提高，高压带来的危害致命的增加，300V～700V的高压直流电的触电危害，给司乘人员及重大事故的救援人员的危害，带来致命的威胁。因此电动汽车的高压防护越来越重要，随着电动汽车的普及推广，紧急状态下电动汽车的高压安全防护迫在眉睫。
安全气囊用于保护司乘人员的安全，而电动汽车的各种控制、保护、相应门锁控制都是由电动汽车的高压DC-DC转换电压转换成低电压控制的，一旦直接断开高压电，则低压也断开，司乘人员将无法打开车门，逃离事故车辆。更加危险的是，即便破窗或者手动打开车门，如果车体外壳与动力电源的高压短路，当司乘人员逃离事故车辆时，由于惊慌和惊吓，必然会手扶车门，一旦踏地，必然会引起触电事故，造成人身二次伤害，而这种伤害恰恰是更加致命的伤害，司乘人员根本无法了解，也无法判断和防护的致命伤害。同时，在重大事故的救援过程中，由于高压的不可遇见及无法了解性，救援人员的人身安全也无法保证，如果不能及时的处理和预防，带来的事故可能远远大于紧急事故的本身。
运行中的电动汽车，由于长期的震动、磨损等原因，高压电缆虽然防护措施比较多，难免由于安装、原材料、路况等出现磨损现象，一旦高压电缆在极端状态下，出现破损，造成漏电，也会给司乘人员带来致命的威胁。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种安全可靠的电动汽车断电系统及带有断电系统的电动汽车。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种电动汽车断电系统，包括：
用于检测车辆漏电的漏电检测模块，漏电检测模块的信号输出端与主控制单元的漏电信号输入端口相连,用于将检测得到的漏电信号输出到主控制单元的漏电信号输入端口；
用于测量车速的速度传感器，速度传感器的信号输出端与主控制单元的速度信号输入端口相连，用于将测量得到的速度信号输出到主控制单元的速度信号输入端口；
用于检测气囊打开信号的传感器，传感器的信号输入端与安全气囊控制器相连，传感器的信号输出端与主控制单元的传感信号输入端口相连，用于将气囊打开的传感信号输出到主控制单元的传感信号输入端口；
用于检测汽车防撞钢梁或底盘金属骨架变形的形变传感器，该形变传感器的信号输出端与主控制单元的形变信号输入端口相连，用于将检测得到的形变信号输出到主控制单元的形变信号输入端口；
用于检测电瓶仓变形的电瓶仓变形传感器，电瓶仓变形传感器的信号输出端与主控制单元的电瓶仓变形信号输入端相连，用于将检测得到的电瓶仓变形信号输出到主控制单元的的电瓶仓变形信号输入端口；
故障显示报警模块，故障显示报警模块的报警信号输入端与主控制单元的报警控制信号输出端口相连；
断电复位开关，串联在电动汽车动力电源正极上的输出端上，断电复位开关的信号控制端与主控制单元的延时断电控制信号输出端口相连；
主控制单元，包括与门锁开启控制器相连的门锁开启控制信号输出端口、延时断电控制信号输出端口、漏电信号输入端口、速度信号输入端口、传感信号输入端口和形变信号输入端口；主控制单元内包括有延时电路；主控制单元在获得漏电信号后，控制门锁进行开启并控制故障显示报警模块进行报警，同时将检测到速度信号中的当前速度值与设定的断电时的速度门限值进行比对，如果当速度值小于或等于设定的断电时的速度门限值，则延时设定时间后控制断电复位开关进行断电操作，否则，继续进行报警并对实时检测到速度信号中的当前速度值与设定的断电时的速度门限值进行比对，直到断电；主控制单元在获得气囊打开的传感信号后，控制门锁进行开启并延时设定时间后控制断电复位开关进行断电操作；主控制单元在获得汽车防撞钢梁或底盘金属骨架的形变信号和/或电瓶仓变形信号后，控制门锁进行开启并延时设定时间后控制断电复位开关进行断电操作并控制故障显示报警模块进行报警。
进一步的，所述漏电检测模块包括：
用于检测静电带漏电电流的电流检测模块；和
用于检测车身与电动汽车动力电源负极之间漏电电压的电压检测模块。
进一步的，所述的形变传感器为应变片传感器或位移传感器；所述的形变传感器为多个。
进一步的，本发明还包括：
多个声光报警器，声光报警器的报警信号输入端与主控制单元的报警控制信号输出端口相连。
进一步的，本发明还包括：
低压电源，低压电源的电源输出端分别与主控制单元的供电端口和声光报警器的供电端口相连；
用于检测低压电源电量的电量检测模块，电量检测模块的检测信号输出的与主控制单元的电量检测信号输入端口相连。
进一步的，所述的声光报警器为四个，分别安装于电动汽车顶部的前后左右四个部位。
进一步的，所述延时电路的延时为400ms。
一种带有断电系统的电动汽车，所述电动汽车带有如上述所述的电动汽车断电系统。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明在电动汽车发生碰撞等事故时，通过主控制单元向断电复位开关发送延时断电控制信号，延时一定的时间以维持车锁的供电，等车门可靠开启后，再由断电复位开关切断电动汽车动力电源的电力供应，最大程度的保障司乘人员及救护人员的人身安全。
本发明检测到漏电或动力电源出现与外壳短路的危险信号后，立刻输出报警信号，四个报警信号同时声光报警，提醒司乘人员处于危险中，同时判断车辆行驶的状态，如果车辆处于静止状态，则输出门锁开启控制信号，延时400ms后，断开电动汽车动力电源；如果车辆处于行驶状态，则带车辆行驶速度低于3km/h后，输出门锁开启控制信号，断开电动汽车动力电源。
本发明检测到碰撞传感器的短路信号后，立刻输出报警信号，四个报警信号同时声光报警，提醒司乘人员处于危险中，同时输出门锁解锁状态，延时400ms后切断高压电源，提供高效警报机制。
附图说明
图1是本发明电动汽车断电系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种电动汽车断电系统，包括：
用于检测车辆漏电的漏电检测模块，漏电检测模块的信号输出端与主控制单元的漏电信号输入端口相连；
用于测量车速的速度传感器，速度传感器的信号输出端与主控制单元的速度信号输入端口相连；
用于检测电瓶仓变形的电瓶仓变形传感器，电瓶仓变形传感器的信号输出端与主控制单元的电瓶仓变形信号输入端相连。
用于检测气囊打开信号的传感器，传感器的信号输入端与安全气囊控制器相连，传感器的信号输出端与主控制单元的传感信号输入端口相连；
用于检测汽车防撞钢梁或底盘金属骨架变形的形变传感器，该形变传感器的信号输出端与主控制单元的形变信号输入端口相连；
故障显示报警模块，故障显示报警模块的报警信号输入端与主控制单元的报警控制信号输出端口相连；
多个声光报警器，声光报警器的报警信号输入端与主控制单元的报警控制信号输出端口相连；
低压电源，低压电源的电源输出端分别与主控制单元的供电端口和声光报警器的供电端口相连；
用于检测低压电源电量的电量检测模块，电量检测模块的检测信号输出的与主控制单元的电量检测信号输入端口相连；
为低压电源充电的充电器，充电器的一端与电动汽车动力电源的电源端相连，充电器的另一端与低压电源的电源端相连；
主控制单元，包括与门锁开启控制器相连的门锁开启控制信号输出端口、延时断电控制信号输出端口、漏电信号输入端口、速度信号输入端口、传感信号输入端口和形变信号输入端口；主控制单元内包括有延时电路；主控制单元在获得漏电信号后，控制门锁进行开启并控制故障显示报警模块进行报警，同时将检测到速度信号中的当前速度值与设定的断电时的速度门限值进行比对，如果当速度值小于或等于设定的断电时的速度门限值，则延时设定时间后控制断电复位开关进行断电操作，否则，继续进行报警并对实时检测到速度信号中的当前速度值与设定的断电时的速度门限值进行比对，直到断电；主控制单元在获得气囊打开的传感信号后，控制门锁进行开启并延时设定时间后控制断电复位开关进行断电操作；主控制单元在获得汽车防撞钢梁或底盘金属骨架的形变信号和/或电瓶仓变形信号后，控制门锁进行开启并延时设定时间后控制断电复位开关进行断电操作并控制故障显示报警模块进行报警。
断电复位开关，串联在电动汽车动力电源的正极上，断电复位开关的信号控制端与延时断电控制信号输出端口相连。
本发明的漏电检测模块包括：用于检测静电带漏电电流的电流检测模块和用于检测车身与电动汽车动力电源负极之间漏电电压的电压检测模块。声光报警器为四个，分别安装于电动汽车顶部的前后左右四个部位。延时电路的延时为400ms。形变传感器为应变片传感器或位移传感器；形变传感器为多个，形变传感器为应变片传感器或位移传感器。实施例中，该形变传感器固定在汽车的防撞梁和/或底盘金属骨架上，该传感器一旦变形超过5％，传感器内部会自动短路，同时输出短路信号，主机控制装置接收到信号后，采取相应的措施，并输出报警信号。
本发明还公开了一种带有上述电动汽车断电系统的电动汽车。
本发明电动汽车断电系统的工作原理：
(1)当紧急状态下，传感器检测到气囊控制器发出的气囊打开信号时，立即将该气囊打开信号发送至主控制单元的传感信号输入端口，主控制单元接收到该气囊打开信号后，一方面主控制单元的门锁开启控制信号输出端口向门锁开启控制器发送门锁开启控制信号，由门锁开启控制器解除门锁控制车门打开，另一方面主控制单元的延时断电控制信号输出端口向断电复位开关信号控制端发送延时断电控制信号，如延时400ms后，等所有的安全措施执行完毕，再由断电复位开关切断电动汽车动力电源的电力供应。在这400ms的延时时间内，本实用新型可保证门锁一直持续供电，从而，车门能够可靠的打开，保证车内人员能够顺利下车，保证司乘人员及救护人员的人身安全。
(2)当漏电检测模块检测到车辆漏电时，立即将该漏电信号发送至主控制单元的漏电信号输入端口，主控制单元接收到该漏电信号后，一方面主控制单元的门锁开启控制信号输出端口向门锁开启控制器发送门锁开启控制信号，由门锁开启控制器解除门锁控制车门打开，另一方面主控制单元的延时断电控制信号输出端口向断电复位开关信号控制端发送延时断电控制信号，如延时400ms后，等所有的安全措施执行完毕，再由断电复位开关切断电动汽车动力电源的电力供应。在这400ms的延时时间内，本发明可保证门锁一直持续供电，从而，车门能够可靠的打开，保证车内人员能够顺利下车，保证司乘人员及救护人员的人身安全。
(3)本发明的漏电检测模块包括用于检测静电带漏电电流的电流检测模块和用于检测车身与电动汽车动力电源负极之间漏电电压的电压检测模块。本发明采用漏电电流和电压两种检测方式。当车身外壳漏电的状态下，通过静电带接地，一旦外壳出现漏电意外，必然会产生漏电电流通过静电带接入大地，这样必然会使电瓶正极输出的电流和流入电瓶负极电流出现不同，差别部分流入大地，在车辆行驶过程中，可能会出现断线电流存在，只要出现漏电电流，即可判别车辆漏电；电压检测，即车身与电动汽车动力电源负极之间的电压，一旦出现漏电，车辆本身的静电带出现损坏，则无法通过漏电电流的方式检测漏电，只能通过电压的方式检测漏电故障的存在，即只要车身和电动汽车动力电源负极之间的有电压存在，那么就可以确定电动汽车出现漏电故障。
(4)如果车辆处于静止状态，即车速为零，则主控制单元输出门锁开启控制信号，同时延时400ms后输出延时断电控制信号；如果车辆处于行驶状态，且车速高于3km/h，则等待车速降至低于3km/h后，主控制单元输出门锁开启控制信号，同时延时400ms后输出延时断电控制信号，断开动力电源。
(5)电瓶仓变形传感器固定高压电瓶仓外壳上,当电瓶仓变形传感器检测到电瓶仓的变形后，会输出信号到主控制单元，报警提醒司乘人员注意安全。
(7)在正常状态下形变传感器时时将此刻汽车的保险杠和金属底盘骨架的的状态是否发生形变等信息传输至控制器，一旦形变传感器检测到汽车的保险杠和金属底盘骨架的的状态发生形变，则同步将感应信号传输至主控单元，主控单元同步输出门锁解锁信号，保证电动汽车的电动门闸可以处于松开状态，主控单元同时输出警报信号，四个报警装置持续发出声光报警，并延时400ms主控单元输出断电信号，断电复位开关切断汽车的高压供电回路。
(8)故障显示报警模块安装在驾驶员附近，在出现报警信号后，驾驶员可以方便的了解出现的事故问题，采取相应的紧急措施，确保司乘人员的人身安全。
(9)主控制单元接收到漏电信号后，向声光报警器输出声光报警信号，由声光报警器提供声光报警，同时声光报警器可输出一个信号给主控制单元，以确认自身的状态。
(10)断电复位开关具有持续的大电流通断能力，其动作可靠，控制电流小，采样100ma的电流即可可靠的控制电动车动力电源的断开，大大提高了内部电池的可靠性；当解除紧急状态后，相关技术人员确定没有高压危险，也未存在高压漏电的情况下，可以人工复位接通电动车动力电源，恢复车辆的性能，即节省了车辆救援维修成本，也保证了车辆及人员的安全。
(11)本发明的主控制单元和声光报警器供电可采用自备的低压电源，以保证在紧急状态下，即使外接的低压直流电故障断电，仍然能够可靠的稳定工作；同时该低压电源可使用电动汽车本身的动力电源进行充电，以保证低压电源始终处于有效状态。
(12)为了延长报警时间，本发明可根据低压电源的剩余电量情况来智能的确定声光报警器工作的数量：当有外接低压直流低压时，四个声光报警器同时持续报警；也可使用自备的低压电源为主控制单元和声光报警器供电，当电量检测模块检测到低压电源的电量只剩60％～40％时，主控制单元只控制两个声光报警器输出声音报警，以节省电量，当低压电源的剩余电量小于40％时，主控制单元只控制一个声光报警器输出声音报警，当剩余电量低于20％时，则关闭所有声光报警器的声音报警，只闪烁报警，直至电量耗尽。当使用自备的低压电源时，本发明的报警持续时间可持续4个小时以上。

Claims (8)

1.一种电动汽车断电系统，其特征在于包括：
用于检测车辆漏电的漏电检测模块，漏电检测模块的信号输出端与主控制单元的漏电信号输入端口相连,用于将检测得到的漏电信号输出到主控制单元的漏电信号输入端口；
用于测量车速的速度传感器，速度传感器的信号输出端与主控制单元的速度信号输入端口相连，用于将测量得到的速度信号输出到主控制单元的速度信号输入端口；
用于检测气囊打开信号的传感器，传感器的信号输入端与安全气囊控制器相连，传感器的信号输出端与主控制单元的传感信号输入端口相连，用于将气囊打开的传感信号输出到主控制单元的传感信号输入端口；
用于检测汽车防撞钢梁或底盘金属骨架变形的形变传感器，该形变传感器的信号输出端与主控制单元的形变信号输入端口相连，用于将检测得到的形变信号输出到主控制单元的形变信号输入端口；
用于检测电瓶仓变形的电瓶仓变形传感器，电瓶仓变形传感器的信号输出端与主控制单元的电瓶仓变形信号输入端相连，用于将检测得到的电瓶仓变形信号输出到主控制单元的的电瓶仓变形信号输入端口；
故障显示报警模块，故障显示报警模块的报警信号输入端与主控制单元的报警控制信号输出端口相连；
断电复位开关，串联在电动汽车动力电源正极上的输出端上，断电复位开关的信号控制端与主控制单元的延时断电控制信号输出端口相连；
主控制单元，包括与门锁开启控制器相连的门锁开启控制信号输出端口、延时断电控制信号输出端口、漏电信号输入端口、速度信号输入端口、传感信号输入端口和形变信号输入端口；主控制单元内包括有延时电路；主控制单元在获得漏电信号后，控制门锁进行开启并控制故障显示报警模块进行报警，同时将检测到速度信号中的当前速度值与设定的断电时的速度门限值进行比对，如果当速度值小于或等于设定的断电时的速度门限值，则延时设定时间后控制断电复位开关进行断电操作，否则，继续进行报警并对实时检测到速度信号中的当前速度值与设定的断电时的速度门限值进行比对，直到断电；主控制单元在获得气囊打开的传感信号后，控制门锁进行开启并延时设定时间后控制断电复位开关进行断电操作；主控制单元在获得汽车防撞钢梁或底盘金属骨架的形变信号和/或电瓶仓变形信号后，控制门锁进行开启并延时设定时间后控制断电复位开关进行断电操作并控制故障显示报警模块进行报警。
2.根据权利要求1所述的电动汽车断电系统，其特征在于：所述漏电检测模块包括：
用于检测静电带漏电电流的电流检测模块；和
用于检测车身与电动汽车动力电源负极之间漏电电压的电压检测模块。
3.根据权利要求1所述的电动汽车断电系统，其特征在于：所述的形变传感器为应变片传感器或位移传感器；所述的形变传感器为多个。
4.根据权利要求1所述的电动汽车断电系统，其特征在于还包括：
多个声光报警器，声光报警器的报警信号输入端与主控制单元的报警控制信号输出端口相连。
5.根据权利要求4所述的电动汽车断电系统，其特征在于还包括：
低压电源，低压电源的电源输出端分别与主控制单元的供电端口和声光报警器的供电端口相连；
用于检测低压电源电量的电量检测模块，电量检测模块的检测信号输出的与主控制单元的电量检测信号输入端口相连。
6.根据权利要求4所述的电动汽车断电系统，其特征在于：所述的声光报警器为四个，分别安装于电动汽车顶部的前后左右四个部位。
7.根据权利要求1所述的电动汽车断电系统，其特征在于：所述延时电路的延时为400ms。
8.一种带有断电系统的电动汽车，其特征在于：所述电动汽车带有如权利要求1-7任一所述的电动汽车断电系统。
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