CN107000668A - 电驱动车辆的高压安全模块以及具有该高压安全模块的电驱动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电驱动车辆的高压安全模块(1)，具有高压动力电池(5)和电力驱动装置，其包括用于将高压动力电池(5)和电力驱动装置电连接的继电装置(3)、用于管理继电装置(3)以控制高压动力电池(5)和电力驱动装置的连接的电池管理系统(2)以及位于继电装置(3)和电池管理系统(2)之间的阻挡层(6)。本发明还公开了一种具有该高压安全模块的电驱动车辆。根据本发明，可以改善高压安全模块的性能并延长电池管理系统的使用寿命。

Description

电驱动车辆的高压安全模块以及具有该高压安全模块的电驱 动车辆

技术领域

本发明涉及一种电驱动车辆的高压安全模块。本发明还涉及一种具有该高压安全模块的电驱动车辆。

技术背景

发生交通事故后，及时救援对电驱动车辆中的驾驶员和/或乘员而言非常重要。但是，当救援人员试图接触发生了事故的车辆时，他们通常无法明确判定车辆的高压动力电池是否已经与车辆的其他组件完全断开。如未完全断开，则救援人员可能遭到危险的电击。

为此，在电驱动车辆中提供电池管理系统(BMS)和继电装置。事故发生后，电池管理系统检测到故障事件并随后向继电装置发出信号。然后，继电装置将车辆的高压动力电池与组件断开，以便救援人员触摸车辆的任何部位时均不会出现有害电流。因此，接触事故车辆是安全的。

现有技术公开了一种安全系统(包括电池、开关、电池管理单元、碰撞检测单元和控制器区域网络这些组件中至少一个组件)，其在发生故障时将电动车辆的高压动力电池与一个或多个组件自动断开。

电动车辆的通用高压安全控制装置亦是已知的。高压安全控制装置能够在电池充放电期间或电动车辆正常运行时对车辆的高压动力电池提供保护。

但是，电池管理系统和继电装置之间的热和/或电气干扰会对电池管理系统的性能和使用寿命产生不利影响。因此，仍然需要改进传统高压安全装置。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种电驱动车辆的高压安全模块，其可消除或至少减轻电池管理系统和继电装置之间热和/或电气干扰对电池管下理系统的性能和使用寿命产生的不利影响。

为实现此目的，一方面，本发明提供一种具有高压动力电池和电力驱动装置的电驱动车辆的高压安全模块，其包括用于将高压动力电池和电力驱动装置电连接的继电装置、用于管理继电装置以控制高压动力电池和电力驱动装置的连接的电池管理系统以及位于继电装置和电池管理系统之间的阻挡层。

根据本发明的有利实施例，阻挡层优选为绝热层和/或绝电层以便包含开关和高压动力电池的高压电路可以安全、可靠地与电池管理系统的低压电路分开。

根据本发明的有利实施例，电池管理系统被设置成与检测故障事件和发射故障信号的传感器进行通信以接收传感器发出的故障信号。

根据本发明的有利实施例，继电装置包括开关；收到具有预设强度的故障信号后，所述开关在电池管理系统控制下开启。

根据本发明的有利实施例，继电装置和电池管理系统被彼此相邻地设置在一个单元中。因此，继电装置和电池管理系统之间连接电路的长度可以缩短，以使信号传输处的距离可以缩短。因此，故障信号错误传输的概率可以有利的方式降低，因为错误传输会由连接电路沿线的信号干扰导致。此外，故障信号传输失败的概率可以有利的方式降低，因为传输失败通常在连接电路在事故中切断时发生。此安排还有利于维修，因为不必再检查车辆不同部位的组件的功能状况。此外，继电装置和电池管理系统可在必要时在不同部位定位为一个单元。

根据本发明的优选实施例，继电装置设置在电池管理系统下方。电池管理系统和继电装置的上下安排可实现高压安全模块的更紧凑结构，以便降低车辆中高压安全模块的安装尺寸以节省空间。

根据本发明的有利实施例，继电装置和电池管理系统可彼此隔开10毫米。继电装置和电池管理系统的紧凑安排可进一步提高信号传输的即时性并降低车辆中高压安全模块的安装尺寸以节省空间。

根据本发明的有利实施例，高压安全模块设置在车辆非变形区。因此，在事故未严重到损害非变形区的情况下，一个单元中的高压安全模块可保持其功能。在这种情况下，高压安全模块能够控制开关的可靠打开且能通报高压电源的完全切断以便可及时开展救援。如果事故严重到损害非变形区，则变形区将遭到毁坏。因此，设置在非变形区的高压动力电池遭到完全毁坏。因此，救援人员可接触的车辆部位无危险电压。这样，未能产生或收到信号的概率或产生或收到错误信号的概率得以降低。

根据本发明的有利实施例，继电装置还包括用于为高压动力电池充电的预充电电阻和预充电开关。

根据本发明的有利实施例，开关包括阳极开关和/或阴极开关；其中，阳极开关连接到高压动力电池的阳极，而阴极开关连接到高压动力电池的阴极。

根据本发明的有利实施例，电池管理系统通过冗余信号生成装置与传感器进行通信。冗余信号生成装置可有效地接收来自传感器的故障信号，并进一步将故障信号传输到电池管理系统。信号可以无线方式或通过电缆传输。如果提供了几个冗余信号生成设备，则与传感器和电池管理系统的通信可能是平行的。即，在其他冗余信号生成装置不能正常工作时，故障信号可通过一个单独的冗余信号生成装置传输到电池管理系统。

根据本发明的有利实施例，电池管理系统包括信号收发器。通过信号收发器，可向外发出各种信号，或与外界通信是可能的。因此，救援人员可根据信号收发器发出的信号执行相应行动而不会遇到任何危险。

根据本发明的有利实施例，电池管理系统进一步包括单个供电装置。因此，即便车辆的高压电源完全切断，电池管理系统亦不会故障。这样，未能产生或收到信号的概率或产生或收到错误信号的概率得以进一步降低。

本发明进一步涉及具有上述高压安全模块的电驱动车辆。

根据本发明，通过在继电装置和电池管理系统之间设置阻挡层，电池管理系统和继电装置之间的热和/或电气干扰可能消除或减轻以消除或至少减轻对电池管理系统性能和寿命的不良影响，从而提高高压安全模块的性能和延长电池管理系统的使用寿命。

附图说明

本发明的实施例将通过举例、参照下列附图说明，其中：

图1为表明本发明实施例中电驱动车辆高压安全模块与其他组件连接的示意图。

具体实施方式

图1为表明本发明实施例中电驱动车辆高压安全模块与其他组件连接的示意图。如图1所示，在电驱动车辆(尤其是在电动车辆中)提供高压安全模块1。高压安全模块1设置在车辆的非变形区即在故障中受保护的区域，如图1中虚线所围区域所示。下文将介绍非变形区的详细情况。

高压安全模块1包括电池管理系统2和继电装置3。电池管理系统2与设置在高压安全模块1外的传感器4相连。传感器4被设置成检测故障事件并随后向电池管理系统2发出故障信号。传感器4例如可以是加速度传感器、变形传感器或力传感器。继电装置3包括与车辆的高压动力电池5和电力驱动装置(未显示，例如电机)连接的开关。发生故障事件后，传感器4能够检测故障事件(例如非常高的负加速度、车身变形或很强的碰撞力)并随后通过连接电路向电池管理系统2发送故障信号。然后，电池管理系统2将故障信号与存储在电池管理系统2中的预设参考信号进行比较。例如，参考信号可能对应负加速度、车身变形或碰撞力的阈值。根据比较结果，电池管理系统2确定是否应当打开继电装置3的开关以将电动车辆的高压动力电池与其他组件断开。例如，如果故障信号强于存储在电池管理系统中的预设参考信号，则开关在电池管理系统2的控制下打开。有利的是，收到故障信号后，电池管理系统2还可检测高压动力电池5的状况，即高压动力电池5是否在故障中遭到毁坏。如果电池5未遭到毁坏，则电池管理系统2根据比较结果确定是否应当打开继电装置3的开关以将电动车辆的高压动力电池与其他组件断开。如果电池5已遭到毁坏，则电池管理系统2可向外面发送信号，告知接触事故车辆是安全的。

继电装置3和电池管理系统2可被尽可能地彼此相邻地设置在一个单元中。继电装置3和电池管理系统2可进一步设置在车辆非变形区。其中，非变形区是车辆中为吸收碰撞能量而在变形区外设置的区域。更具体地说，故障事件发生后，变形区可补偿车辆动能的变动。例如，非变形区可按照车辆碰撞测试结果建造。

继电装置3和电池管理系统2之间的距离例如可以是10毫米。如图1所示，继电装置3可设置在电池管理系统2附近，例如一个在另一个下面或旁边。继电装置3和电池管理系统2的其他布置也是可行的，只要它们以紧凑的方式布置即可。此外，阻挡层6可设置在继电装置3和电池管理系统2之间。阻挡层6例如可以是绝热层、绝电层或绝热绝电层。电池管理系统2通常包括低压电路，而与高压动力电池5连接的继电装置3形成高压电路。通过绝热层和/或绝电层，高压电路与低压电路分开，它们之间无热传输或至少难以传热，且它们之间不导电或至少难以导电。此外，当阻挡层6为绝电层时，电池的高压不会通过与车辆车身电连接的电池管理系统应用于车辆的车身。此处的绝热层和/或绝电层可用合成材料(例如，泡沫材料)制成。此外，绝热层和/或绝电层可能位于继电装置一侧和/或电池管理系统一侧。

继电装置3可包括阳极开关31和阴极开关32。如图1所示，阳极开关31与高压动力电池5的阳极51连接，阴极开关32与高压动力电池5的阴极52连接。继电装置3还包括电缆阳极连接器35和电缆阴极连接器36(均设置在高压安全模块1外面)。电缆阳极连接器35与阳极51通过阳极开关31连接，电缆阴极连接器36与阴极52通过阴极开关32连接。因此，当阳极开关31和阴极开关32均关闭时，高压电供向驱动车辆的电力驱动装置。如有必要，高压电源的切断通过打开任何一个开关来实现。继电装置3还可包括预充电开关33和预充电电阻34以对以已知方式设置在高压安全模块1外面的高压动力电池5充电。

电池管理系统2可与传感器4直接进行通信和/或与传感器4通过设置在高压安全模块1外面的冗余信号生成装置7进行通信。冗余信号生成装置7可以是安全气囊控制装置、安全带控制装置、信号灯控制装置、座椅控制装置等。发生时故障事件11后，传感器4检测到故障、产生故障信号并将故障信号传输到冗余信号生成装置7。收到故障信号后，冗余信号生成装置7执行相应的行动来保护车辆用户。当故障信号直接传输到电池管理系统2和传输到冗余信号生成装置7时，电池管理系统将比较接收的两个信号。如果这两个信号的强度和时间相同，则电池管理系统2将执行进一步行动。

在实施例中，冗余信号生成装置7是安全气囊控制装置。接到事故信号后，安全气囊控制装置能够产生冗余信号并部署安全气囊。因此，车内的驾驶员和乘员可得到保护。

在另一个实施例中，冗余信号生成装置7是安全带控制装置。收到故障信号后，安全带控制装置能够产生冗余信号并把驾驶员和乘员拉向其座位的靠背。因此，向前碰撞造成的危险可以至少降低。

在另一个实施例中，冗余信号生成装置7是信号灯控制装置。接到故障信号后，信号灯控制装置能够产生冗余信号并使信号灯亮起或闪烁。因此，可向外表明发生了事故。

冗余信号生成装置7不仅控制车辆的相应组件以采取行动，而且生成传输到电池管理系统2的冗余信号。随后，电池管理系统2能够以上述方式确定是否应当打开继电装置3的开关以将电动车辆的高压动力电池与其他组件断开。如果有必要切断高压电路，则电池管理系统2控制两个高压开关31、32以可逆或不可逆地打开，以使电缆阳极连接器35或电缆阴极连接器36上均无电压存在。

虽然根据此实施例，故障信号发送到冗余信号生成装置7以产生传输到电池管理系统2的冗余信号，但是本发明并不限于此实施例。故障信号可以另一种单独方式直接发送到电池管理系统2确定是否应当打开继电装置3的开关以将电动车辆的高压动力电池与其他组件断开。

电池管理系统2还可包括信号收发器(未显示)。通过信号收发器，事故信号可发送到外部，例如外部接收器9。事故信号包含各种信息，例如事故发生地点、高压动力电池的状况(例如，损坏、与车辆的其他组件断开或连接等)等等。信号可能因电池状况的而异，例如，成功断开可由恒定信号表明而不成功断开可由变化信号表明。这些信号可能根据查询发出，或可能在事故发生后不断发出。信号还可能呈不同形式，例如无线电信号、声学信号、可见信号等等。此外，信号可能是公开的，即可由任何移动终端(例如另一辆车中的移动终端)收到。信号还可以是加密的，即只有指定设备(例如专业救援人员使用的特定装备，或特定救援点)可以收到。由此可见，可以限制信号的接收。

电池管理系统2还可设置有供应无害低压的单个供电装置。高压供电切断时，单个供电装置为电池管理系统供电。

尽管已为了说明目的而根据目前被视为最实际最优选的实施例详细描述了本发明，但是应当指出：这种细节只是为了这个说明目的而提供的，本发明并不限于披露的实施例；相反，本发明涵盖在所附权利要求精神和范围内的修改和同等安排。

Claims (15)

1.一种电驱动车辆的高压安全模块(1)，具有高压动力电池(5)和电力驱动装置，其特征在于，包括：

用于将所述高压动力电池(5)和所述电力驱动装置电连接的继电装置(3)，

用于管理所述继电装置(3)以控制所述高压动力电池(5)和所述电力驱动装置的连接的电池管理系统(2)；以及

位于所述继电装置(3)和所述电池管理系统(2)之间的阻挡层(6)。

2.根据权利要求1所述的高压安全模块(1)，其中所述阻挡层(6)是绝热层和/或绝电层。

3.根据权利要求1所述的高压安全模块(1)，其中所述电池管理系统(2)被设置成与传感器(4)进行通信，所述传感器被设置成检测故障事件并在检测到故障事件时发出事故信号，且所述电池管理系统(2)接收来自所述传感器(4)的故障信号。

4.根据权利要求3所述的高压安全模块(1)，其中所述故障信号直接和/或通过冗余信号生成装置(7)被发送到所述电池管理系统(2)。

5.根据权利要求3所述的高压安全模块(1)，其中所述继电装置(3)包括开关，在收到的故障信号强于存储在所述电池管理系统(2)的预设参考信号的故障信号时，所述电池管理系统(2)控制所述开关打开。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的高压安全模块(1)，其中所述继电装置(3)和所述电池管理系统(2)被彼此相邻地设置在一个单元中。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的高压安全模块(1)，其中所述继电装置(3)和所述电池管理系统(2)被设置成彼此相隔10毫米。

8.根据权利要求6所述的高压安全模块(1)，其中所述继电装置(3)设置在所述电池管理系统(2)附近。

9.根据前述任一项权利要求所述的高压安全模块(1)，其中所述高压安全模块(1)设置在车辆的非变形区。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的高压安全模块(1)，其中所述继电装置(3)还包括用于为所述高压动力电池(5)充电的预充电电阻(34)和预充电开关(33)。

11.根据权利要求5所述的高压安全模块(1)，其中所述开关包括阳极开关(31)和/或阴极开关(32)，其中所述阳极开关(31)连接到所述高压动力电池(5)的阳极，所述阴极开关(32)连接到所述高压动力电池(5)的阴极。

12.根据权利要求5所述的高压安全模块(1)，其中所述电池管理系统(2)与所述传感器(4)通过冗余信号生成装置(7)进行通信。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的高压安全模块(1)，其中所述电池管理系统(2)包括信号收发器。

14.根据权利要求1至5中任一项所述的高压安全模块(1)，其中所述电池管理系统(2)还包括单个供电装置。

15.一种电驱动车辆，包括权利要求1至14中任一项所述的高压安全模块(1)。