CN107521363A - 一种充电锁车的多级安全保护系统及控制方法 - Google Patents

一种充电锁车的多级安全保护系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

一种充电锁车的多级安全保护系统及控制方法，属于控制领域。本发明由整车控制器、电池管理系统和仪表等组成，本着安全冗余原则，整车控制器同时采集多种信号为依据实现充电锁车，可消除单一信号、单一措施的失效问题，大大提高安全可靠性；同时利用电路设计实现充电时钥匙锁定、高压充放电回路相互独立，避免充电时人为误操作钥匙引起的事故，消除充电桩的高压电直接对外输出问题；以电池管理系统、仪表为辅助备用措施，建立多维立体安全保障措施，形成一种更加可靠、更加全面的多级安全保护系统。它不仅保证整车充电中不能行车，还能解决充完电之后忘记拔枪、带枪驾驶的问题，从多角度保证汽车在整个充电过程的安全，可靠地实现了充电锁车。

Description

一种充电锁车的多级安全保护系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车领域，尤其是一种充电锁车的多级安全保护系统及控制方法，实现纯电动汽车或插电式混合动力汽车的充电锁车。
背景技术
目前，随着纯电动汽车和插电式混合动力汽车的不断普及，充电走车问题时有发生，充电完成忘记拔枪、带枪行驶的问题也仍然存在。这些问题都会造成充电插座损坏、充电桩被拉倒等事故的发生，给客户带了安全隐患，造成了财产损失。为解决充电走车问题，目前大都采用单一措施来保证充电时整车不会行车，忽略充电枪连接未充电和充电完成未拔枪两种情况，也没有考虑单一措施发生失效问题。本系统就针对以上问题，提出了合理的解决方案。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种充电锁车的多级安全保护系统及控制方法，实现纯电动汽车或插电式混合动力汽车的充电锁车。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种充电锁车的多级安全保护系统，包括有核心部件整车控制器，所述整车控制器通过硬线分别连接于充电舱门、充电辅助电源和行车钥匙，分别采集“充电舱门开关信号”、“充电唤醒信号”、“点火信号”；利用充电桩上的充电辅助电源控制K9继电器，在充电时将充电唤醒信号传给整车控制器，通知整车控制器整车正在充电；同时还控制K8继电器，在充电时锁死行车钥匙。整车控制器还通过CAN总线分别连接于电池管理系统、电机控制器和仪表。电池管理系统实时监测充电插座的“充电枪连接状态”，并在CAN总线上播报，整车控制器和仪表会实时接收“充电枪连接状态”信号。电池管理系统内部设有并联连接的充电回路和放电回路；充电回路包括有串联连接的K3充电继电器、放电回路包括有并联连接的K1预充继电器、K2放电继电器；K1预充继电器和预充电阻整体与K2放电继电器并联连接；电池管理系统根据整车控制器通过CAN总线发送的指令，分别控制K1预充继电器、K2放电继电器、K3充电继电器的闭合与断开。电机控制器根据整车控制器通过CAN总线发送的指令，控制电机的启停。
本发明和现有技术相比，其优点在于：
整车控制器采集充电舱门开关信号，保证整车在充电的全过程中电池不对外输出电能、电机不输出扭矩；整车控制器根据电池管理系统播报的“充电枪连接状态”，作为判断整车充电的另一种信号来实现充电锁车；充电时对钥匙进行锁定，使得钥匙失效，整车控制器不能接收到“点火信号”，保证整车不能行车；电池管理系统监测到充电枪连接时，自动断开放电回路，不响应整车控制器发送的任何上高压指令；仪表收到充电枪已连接信号，则切换充电界面、不显示行车界面，提示司机整车正在充电。
由整车控制器通过多途径、多渠道采集充电信号、监测整车充电状态，实时控制电池管理系统、电机控制器，保证整车在充电时电池不对外输出电能、电机不工作；并结合电路设计，在充电时锁死钥匙开关、实现高压充放电回路独立设计；同时，外加电池管理系统、仪表作为备用安全措施，形成一套多级安全保护系统，从而全方位、多角度实现整车锁车，保障汽车安全充电。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构原理组成示意图；
附图标记说明：
整车控制器1；电池管理系统2；电机控制器3；仪表4；电机5。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种充电锁车的多级安全保护系统，如图1所示，包括有核心部件整车控制器1，所述整车控制器1通过硬线分别连接于充电舱门、充电辅助电源和行车钥匙，分别采集“充电舱门开关信号”、“充电唤醒信号”、“点火信号”；利用充电桩上的充电辅助电源控制K9继电器，在充电时将充电唤醒信号传给整车控制器1，通知整车控制器1整车正在充电；同时还控制K8继电器，在充电时锁死行车钥匙。
整车控制器1还通过CAN总线分别连接于电池管理系统2、电机控制器3和仪表4。
电池管理系统2实时监测充电插座的“充电枪连接状态”，并在CAN总线上播报，整车控制器1和仪表4会实时接收“充电枪连接状态”信号。
电池管理系统2内部设有并联连接的充电回路和放电回路；充电回路包括有串联连接的K3充电继电器、放电回路包括有并联连接的K1预充继电器、K2放电继电器；K1预充继电器和预充电阻整体与K2放电继电器并联连接；电池管理系统2根据整车控制器1通过CAN总线发送的指令，分别控制K1预充继电器、K2放电继电器、K3充电继电器的闭合与断开。
电机控制器3根据整车控制器1通过CAN总线发送的指令，控制电机5的启停。
一种充电锁车的多级安全保护系统的控制方法，原理为由整车控制器通过多途径、多渠道采集充电信号、监测整车充电状态，实时控制电池管理系统、电机控制器，保证整车在充电时电池不对外输出电能、电机不工作；并结合电路设计，在充电时锁死钥匙开关、实现高压充放电回路独立设计；同时，外加电池管理系统、仪表作为备用安全措施，形成一套多级安全保护系统，从而全方位、多角度实现整车锁车，保障汽车安全充电。
本发明的控制方法采用下述技术方案：
（a）充电枪连接后，整车控制器1被唤醒，通过采集“充电舱门开关信号”得知整车充电状态；电池管理系统2实时监测“充电枪连接状态”，并在CAN总线上播报“充电枪连接状态”，整车控制器1也会同时采集CAN总线上播报的“充电枪连接状态”信号；只要两个信号中任何一个信号有效，整车控制器1即认为充电枪已连接、整车将要充电或正在充电，此时则通过CAN总线向电池管理系统2发送指令，电池管理系统2接到命令之后当即断开放电回路的K1预充继电器和K2放电继电器，使放电回路始终处于断开状态，切断整车动力来源；同时，整车控制器1还会通过CAN总线向电机控制器3发送指令，使电机5不输出任何非0扭矩，控制电机5始终保持关机状态。如果充电完成后、充电枪仍未拔出，此时充电舱门未关闭，整车控制器1不会响应任何的操作，仍然命令电池管理系统2和电机控制器3保持充电时的状态，切断电池电源、关闭电机5。
（b）将充电回路和放电回路分开设计；充电时切断放电回路，避免将充电桩的电源对外输出；与此同时，充电桩上的“充电辅助电源”一端接K8继电器、另一端接地；K8继电器与钥匙串联，为常闭状态， 整车充电时K8继电器就会断开，从而使钥匙失效，整车控制器1接收不到点火信号，使车辆不能行车。
（c）电池管理系统2若判断充电枪已连接，即使整车控制器1未发送断开放电回路的指令，也会自动断开K1预充继电器、K2放电继电器，不响应整车控制器1的发送的任何上高压指令，防止整车控制器1误发指令引起的行车问题；仪表4会实时监测CAN总线上播报“充电枪连接状态”，若得知充电枪已连接，仪表4不再显示驱动界面，而是跳转到充电界面，提示司机当前车辆充电枪已连接，不能行车。
整车控制器1采集“充电舱门开关信号”，不论任何情况下，只要检测到充电舱门已开启，即认为充电枪已连接，此时整车控制器1不再响应油门信号、档位信号，防止人为误操作造成行车；并命令电池管理系统2断开放电回路的K1预充继电器和K2放电继电器，切断整车的动力来源；同时，不向电机控制器3发送任何非0扭矩指令，保证电机处于关机状态，从电机、电池两个方面来实现车辆的充电锁车，并涵盖整车“将要充电”、“正在充电”和“充电完成但未拔枪”的所有状态，全面保证整车充电安全。
作为另一种监测整车充电状态的信号，整车控制器1还实时接收CAN总线播报的“充电枪连接状态”信号，防止充电舱门开关出现故障时充电锁车失效，形成多级安全保护系统的第二种保障措施。电池管理系统2实时检测充电枪的连接状态，并实时向CAN总线播报“充电枪连接状态”信号，整车控制器1如果检测到充电枪已连接，则会控制电池不对外输出电能、控制电机5不工作，进一步避免整车充电行车问题。
从整车电路设计方面入手，再次保证充放电安全，实现充电安全的多级防护。其一，充电时利用“充电辅助电源”控制K8继电器，将行车钥匙锁死，使钥匙失效，使得无论钥匙处于哪个位置，整车控制器1都收不到点火信号，使整车不能行车；其二，将高压电路中的放电回路和充电回路完全分开并独立设计，保证充电时不会将充电桩的高压电直接对外输出，实现充电回路闭合时放电回路断开，充放电回路互锁，从而切断整车的动力电源，保证整车无法行驶。
将电池管理系统2和仪表4作为备用冗余安全措施；电池管理系统2若监测到充电枪为连接状态，则自动断开放电回路上的K1预充继电器和K2放电继电器，不接受整车控制器1发出的任何闭合高压的指令，杜绝因整车控制器1误发指令引起的事故，保证电池对外不输出电能；同时仪表4也实时监测CAN总线播报的“充电枪连接状态”信号，若监测到充电枪已连接，则不显示正常行车界面，而是自动切换到充电界面，提醒司机整车充电枪已连接，若要行车，请拔枪行驶。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的发明保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种充电锁车的多级安全保护系统，其特征在于，包括有核心部件整车控制器（1），所述整车控制器（1）通过硬线分别连接于充电舱门、充电辅助电源和行车钥匙，分别采集“充电舱门开关信号”、“充电唤醒信号”、“点火信号”；利用充电桩上的充电辅助电源控制K9继电器，在充电时将充电唤醒信号传给整车控制器（1），通知整车控制器（1）整车正在充电；同时还利用充电辅助电源控制K8继电器，在充电时锁死行车钥匙；
整车控制器（1）还通过CAN总线分别连接于电池管理系统（2）、电机控制器（3）和仪表（4）；
电池管理系统（2）实时监测充电插座的“充电枪连接状态”，并在CAN总线上播报，整车控制器（1）和仪表（4）会实时接收“充电枪连接状态”信号；
电池管理系统（2）内部设有并联连接的充电回路和放电回路；充电回路包括有串联连接的K3充电继电器、放电回路包括有并联连接的K1预充继电器、K2放电继电器；K1预充继电器和预充电阻整体与K2放电继电器并联连接；电池管理系统（2）根据整车控制器（1）通过CAN总线发送的指令，分别控制K1预充继电器、K2放电继电器、K3充电继电器的闭合与断开；
电机控制器（3）根据整车控制器（1）通过CAN总线发送的指令，控制电机（5）的启停。
2.一种充电锁车的多级安全保护系统的控制方法，其特征在于，
（a）充电枪连接后，整车控制器（1）被唤醒，通过采集“充电舱门开关信号”得知整车充电状态；电池管理系统（2）实时监测“充电枪连接状态”，并在CAN总线上播报“充电枪连接状态”，整车控制器（1）也会同时采集CAN总线上播报的“充电枪连接状态”信号；只要两个信号中任何一个信号有效，整车控制器（1）即认为充电枪已连接、整车将要充电或正在充电，此时则通过CAN总线向电池管理系统（2）发送指令，电池管理系统（2）接到命令之后当即断开放电回路的K1预充继电器和K2放电继电器，使放电回路始终处于断开状态，切断整车动力来源；同时，整车控制器（1）还会通过CAN总线向电机控制器（3）发送指令，使电机（5）不输出任何非0扭矩，控制电机（5）始终保持关机状态；
如果充电完成后、充电枪仍未拔出，此时充电舱门未关闭，整车控制器（1）不会响应任何的操作，仍然命令电池管理系统（2）和电机控制器（3）保持充电时的状态，切断电池电源、关闭电机（5）；
（b）将充电回路和放电回路分开设计；充电时切断放电回路，避免将充电桩的电源对外输出；与此同时，充电桩上的“充电辅助电源”一端接K8继电器、另一端接地；K8继电器与钥匙串联，为常闭状态，整车充电时K8继电器就会断开，从而使钥匙失效，整车控制器（1）接收不到点火信号，使车辆不能行车；
（c）电池管理系统（2）若判断充电枪已连接，即使整车控制器（1）未发送断开放电回路的指令，也会自动断开K1预充继电器、K2放电继电器，不响应整车控制器（1）的发送的任何上高压指令，防止整车控制器（1）误发指令引起的行车问题；仪表（4）会实时监测CAN总线上播报“充电枪连接状态”，若得知充电枪已连接，仪表（4）不再显示驱动界面，而是跳转到充电界面，提示司机当前车辆充电枪已连接，不能行车。
3.根据权利要求1所述的充电锁车的多级安全保护系统的控制方法，其特征在于，整车控制器（1）采集“充电舱门开关信号”，不论任何情况下，只要检测到充电舱门已开启，即认为充电枪已连接，此时整车控制器（1）不再响应油门信号、档位信号，防止人为误操作造成行车；涵盖整车“将要充电”、“正在充电”和“充电完成但未拔枪”的所有状态，全面保证整车充电安全。
4.根据权利要求1所述的充电锁车的多级安全保护系统的控制方法，其特征在于，作为另一种监测整车充电状态的信号，整车控制器（1）还实时接收CAN总线播报的“充电枪连接状态”信号，防止充电舱门开关出现故障时充电锁车失效，形成多级安全保护系统的第二种保障措施。
5.根据权利要求1所述的充电锁车的多级安全保护系统的控制方法，其特征在于，充电时利用“充电辅助电源”控制K8继电器，将行车钥匙锁死，使钥匙失效，使得无论钥匙处于哪个位置，整车控制器（1）都收不到点火信号，使整车不能行车；将高压电路中的放电回路和充电回路完全分开并独立设计，保证充电时不会将充电桩的高压电直接对外输出，实现充电回路闭合时放电回路断开，充放电回路互锁，从而切断整车的动力电源，保证整车无法行驶。
6.根据权利要求1所述的充电锁车的多级安全保护系统的控制方法，其特征在于，将电池管理系统（2）和仪表（4）作为备用冗余安全措施；电池管理系统（2）若监测到充电枪为连接状态，则自动断开放电回路上的K1预充继电器和K2放电继电器，不接受整车控制器（1）发出的任何闭合高压的指令，杜绝因整车控制器（1）误发指令引起的事故，保证电池对外不输出电能；同时仪表（4）也实时监测CAN总线播报的“充电枪连接状态”信号，若监测到充电枪已连接，则不显示正常行车界面，而是自动切换到充电界面，提醒司机整车充电枪已连接，若要行车，请拔枪行驶。
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