CN109203996A - 一种电动汽车碰撞高压断电保护系统及其控制方法 - Google Patents

一种电动汽车碰撞高压断电保护系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车碰撞高压断电保护系统，包括：气囊控制器、碰撞传感器、整车控制器、高压接触器、电池包和电池包管理系统，所述电池包管理系统集成在所述电池包的内部，所述碰撞传感器经所述气囊控制器与所述整车控制器连接，所述电池包管理系统分别与所述整车控制器、高压接触器连接。本发明不仅可以准确应对误操作的情况，而且可以解决在不发生碰撞或者不满足切断高压电源条件而发生电池泄露的问题，同时增加无线通讯模块，方便切断高压电后及时与外界通讯。

Description

一种电动汽车碰撞高压断电保护系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车电池安全防护领域，特别涉及一种电动汽车碰撞高压断电保护系统及其控制方法。
背景技术
当前社会经济快速发展，能源问题越来越受到世界各国的关注。在汽车领域，国家为了解决这一问题，开始大力推动电动汽车的发展。电动汽车和传统的燃油汽车有着本质的区别，燃油汽车的电瓶电压为12V或者24V，由于处于安全电压的范围内，所以对人身没有伤害，也不需要对此作专门的防护。而电动汽车搭载的电池电压通常在300V-400V之间，为了节省安装空间，减少整车质量，延长电动汽车的续航能力，很多电动汽车的高压甚至高达700V以上，这远远超过安全电压60V。而且运行中的电动汽车，由于长期的震动、磨损、追尾碰撞等原因，一旦造成电池漏电，会给司乘人员带来致命的威胁。因此，紧急状态下电动汽车的高压防护十分重要。
现有技术中，很多电动汽车在车身增加一个碰撞开关，该碰撞开关连接在整车控制器和电池管理系统之间，当车辆发生碰撞时，开关断开，电池管理系统使能继电器断开，保证整车高压安全。但是这种方案存在以下一个缺点：1、只要触碰该碰撞开关就会切断高压电源，因此无法应对误操作时的情况；2、无法应对不发生碰撞或者碰撞强度不够触发气囊控制器但存在电池漏电的情形；3、缺乏通讯模块，无法及时通知他人救援。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动汽车碰撞高压断电保护系统，准确应对误操作的情况，同时解决在不发生碰撞或者不满足切断高压电源条件而发生电池泄露的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
电动汽车碰撞高压断电保护系统，包括：气囊控制器、碰撞传感器、整车控制器、高压接触器、电池包和电池包管理系统，所述电池包管理系统集成在所述电池包的内部，所述碰撞传感器经所述气囊控制器与所述整车控制器连接，所述电池包管理系统分别与所述整车控制器、高压接触器连接。
所述碰撞传感器为乘客舱加速度传感器，用于采集后碰追尾瞬间的乘客舱的加速度。
所述高压断电保护系统包括漏电检测装置，所述漏电检测装置分别与所述整车控制器、电池包连接。
所述漏电检测装置包括：
用于检测电池包漏电电流的电流检测模块；
用于检测车身与电池包负极之间漏电电压的电压检测模块。
根据权利要求1至4任一项所述的电动汽车碰撞高压断电保护系统，所述高压断电保护系统还包括用于打开车门锁的车身控制器，所述车身控制器通过CAN网络与所述气囊控制器连接。
所述高压断电保护系统还包括无线通讯模块和移动终端，所述电池包管理系统经所述无线通讯模块与所述移动终端(连接。
所述无线通讯模块为Bluetooth蓝牙通讯模块、WiFi通信模块、ZigBee通信模块、UWB超宽带无线通讯模块中的任意一种。
所述移动终端用于获取电池包管理系统的参数信息，并据此生成报警信息发送至预设终端。
电动汽车碰撞高压断电保护系统的控制方法，包括以下步骤：
S31、碰撞传感器采集后碰追尾瞬间的碰撞信息，并发送至气囊控制器；
S32、气囊控制器接收到碰撞传感器发送的信号后，判断是否产生碰撞信号；
若气囊控制器产生碰撞信号，则继续执行步骤S33；
若气囊控制器没有产生碰撞信号，继续执行步骤S34；
S33、气囊控制器产生PWM信号和CAN信号并发送至整车控制器，并继续执行步骤S37；
S34、漏电检测装置检测电池包是否发生漏电；
若电池包发生漏电，则继续执行步骤S35；
若电池包没有发生泄漏，则不进行操作；
S35、漏电检测装置发送漏电信号至整车控制器；
S36、整车控制器接收到漏电信号后，发送断电信号至电池包管理系统，并继续执行步骤S38；
S37、整车控制器接收到PWM信号和CAN信号后，发送断电指令至电池包管理系统，同时向其他高压设备发送断电和停止工作指令；
S38、电池包管理系统控制高压接触器切断高压电，其他高压设备接收到断电指令，停止工作。
所述气囊控制器产生碰撞信号并发送至车身控制器，所述车身控制器接收到碰撞信号后，控制车门开锁，所述PWM信号是200毫秒的低电平信号。
本发明的优点在于：1、通过碰撞传感器和气囊控制器替代碰撞开关，更加安全、智能；2、增加漏电检测装置，不仅可以检测切断电源是否彻底，还可以在碰撞达不到切断电源条件而发生电池泄露时，发送漏电信号给电池管理系统，从而切断高压接触器；3、增加无线通讯模块，移动终端可以通过该无线通讯模块与电池管理系统连接，获取的电池包参数信息。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明电动汽车碰撞高压断电保护系统的结构框图；
图2为本发明气囊控制器输出的碰撞信号时序图；
图3为本发明高压断电保护系统的控制方法的流程图。
上述图中的标记均为：
1、碰撞传感器；2、气囊控制器；3、整车控制器；4、电池包；
5、电池包管理系统；6、车身控制器；7、高压接触器；8、漏电检测装置；
9、无线通讯模块；10、移动终端。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，是本发明电动汽车碰撞高压断电保护系统的结构框图，该保护系统包括碰撞传感器1、气囊控制器2、整车控制器3、电池包4、电池包管理系统5、高压接触器7，电池包管理系统5集成在电池包4的内部，碰撞传感器1经气囊控制器2与整车控制器3连接，电池包管理系统5分别与整车控制器3、高压接触器7连接，其中：气囊控制器2用于接收碰撞传感器1采集的电动汽车的碰撞信息，并根据该碰撞信息判断是否引爆安全气囊，是否发送碰撞信号至整车控制器3；整车控制器3接收到气囊控制器2发送的碰撞信号后，进行快速处理后发送至电池包管理系统5；电池包管理系统5用于根据整车控制器3发送的信号控制高压接触器7，切断电池包4与汽车之间的电连接关系。
优选的，碰撞传感器1为乘客舱加速度传感器，用于采集后碰追尾瞬间的乘客舱的加速度。该加速度传感器可以采用现有技术中的可以测量某一瞬间的加速度的加速度传感器，电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式的加速度传感器都可以。
由于气囊控制器2只有在碰撞瞬间的加速度大于预设阀值时，才会发出碰撞信号，当碰撞瞬间的加速度小于预设阀值时，气囊控制器2不会产生碰撞信号，但未必不会造成电池泄露。所述加速度的预设阀值可以根据现有技术中的行业安全标准进行设置。为解决这一问题，优选的，该电动汽车碰撞高压断电保护系统包括漏电检测装置8，该漏电检测装置8分别与所述整车控制器3、电池包4连接。具体的，该漏电检测装置包括：用于检测电池包漏电电流的电流检测模块和用于检测车身与电池包负极之间漏电电压的电压检测模块。为了检测结果的准确性，本发明中的漏电检测装置8包括电流检测和电压检测，通过漏电电流和漏点电压的双重检测，可以准确判断电池包4是否漏电。一旦漏电，漏电检测装置8会发送漏电信号给整车控制器3，此时整车控制器3据此生成断开信号发送至电池包管理系统5，控制高压接触器7断开。
优选的，该电动汽车碰撞高压断电保护系统包括车身控制器6，该车身控制器6通过CAN网络与所述气囊控制器2连接，车身控制器6用于在接收到气囊控制器2发送的碰撞信号时，即碰撞发生时控制车门打开，帮助司机和乘客快速逃离车辆。
优选的，该电动汽车碰撞高压断电保护系统包括无线通讯模块9和移动终端10，电池包管理系统5经无线通讯模块9与移动终端10连接。移动终端10可以通过无线通讯模块9与电池包管理系统5无线连接，获取电池包管理系统5的参数信息，并根据这些参数信息生成报警信息，并以短信、微信、QQ、邮件等形式向预先设定的紧急联络人求救。具体的，移动终端10为手机中的应用程序，该应用程序中可以根据用户的预先设定，存储紧急联系人的联系方式，根据报警信息生成短信、微信、QQ、邮件等信息自动发送至紧急联系人。
优选的，所述无线通讯模块为Bluetooth蓝牙通讯模块、WiFi通信模块、ZigBee通信模块、UWB超宽带无线通讯模块中的任意一种。
如图2所示，是本发明气囊控制器输出的碰撞信号时序图，由图2可以得出本发明电动汽车碰撞高压断电保护系统的工作原理：电动汽车启动后开始上电，有约500毫秒的低电平延时输出，安全气囊运行正常时，气囊控制器2输出PWM波形，即200毫秒的高电平和40毫秒的低电平；当发生碰撞时气囊控制器2输出200毫秒的低电平信号，整车控制器3接收到大于40毫秒的低电平后，则判断碰撞发生，则发送控制信号给电池包管理系统5，电池包管理系统5生成断开信号，控制高压接触器7断开。车身控制器6接收到大于40毫秒的低电平后，同样判断碰撞发生，此时将控制车门打开，帮助司机和乘客快速逃离车辆。
如图3所示，是本发明电动汽车碰撞高压断电保护系统的控制方法的流程图。当发生追尾碰撞时，先由碰撞传感器1采集碰撞信息并发送至气囊控制器2，优选的，碰撞传感器1为乘客舱加速度传感器，用于采集后碰追尾瞬间的乘客舱的加速度，气囊控制器2接收到碰撞信息后，判断是否产生碰撞信号并发送至整车控制器，所述碰撞信号包括PWM信号和CAN碰撞信号；若气囊控制器2没有产生碰撞信号，则意味着碰撞强度不够，但碰撞强度不够并不意味着电池包不会发生泄漏，为保险起见，此时需要判断电池包4是否发生漏电，若没有发生漏电则不进行操作，若发生漏电则发送漏电信号至整车控制器3，整车控制器3接收到漏电信号后产生断电控制信号并发送至电池包管理系统5，电池包管理系统5接收到断电信号后，控制高压接触器7断开。
整车控制器接收到碰撞信号后，将发送给电池包管理系统断电指令，同时向其他高压设备发送断电和停止工作的指令，电池包管理系统接收到断电指令后控制高压接触器切断高压电，其他高压设备接收到断电指令，停止工作。更进一步的，整车控制器还将碰撞信号发送给车身控制器，控制车门开启。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车碰撞高压断电保护系统，其特征在于,包括：气囊控制器(2)、碰撞传感器(1)、整车控制器(3)、高压接触器(7)、电池包(4)和电池包管理系统(5)，所述电池包管理系统(5)集成在所述电池包(4)的内部，所述碰撞传感器(1)经所述气囊控制器(2)与所述整车控制器(3)连接，所述电池包管理系统(5)分别与所述整车控制器(3)、高压接触器(7)连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车碰撞高压断电保护系统，其特征在于：所述碰撞传感器(1)为乘客舱加速度传感器，用于采集后碰追尾瞬间的乘客舱的加速度。
3.根据权利要求2所述的电动汽车碰撞高压断电保护系统，其特征在于：所述高压断电保护系统包括漏电检测装置(8)，所述漏电检测装置(8)分别与所述整车控制器(3)、电池包(4)连接。
4.根据权利要求3所述的电动汽车碰撞高压断电保护系统，其特征在于，所述漏电检测装置(8)包括：
用于检测电池包漏电电流的电流检测模块；
用于检测车身与电池包负极之间漏电电压的电压检测模块。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电动汽车碰撞高压断电保护系统，其特征在于：所述高压断电保护系统还包括用于打开车门锁的车身控制器(6)，所述车身控制器(6)通过CAN网络与所述气囊控制器(2)连接。
6.根据权利要求5所述的电动汽车碰撞高压断电保护系统，其特征在于：所述高压断电保护系统还包括无线通讯模块(9)和移动终端(10)，所述电池包管理系统(5)经所述无线通讯模块(9)与所述移动终端(10)连接。
7.根据权利要求6所述的电动汽车碰撞高压断电保护系统，其特征在于：所述无线通讯模块(9)为B l uetooth蓝牙通讯模块、Wi F i通信模块、Z i gBee通信模块、UWB超宽带无线通讯模块中的任意一种。
8.根据权利要求7所述的电动汽车碰撞高压断电保护系统，其特征在于：所述移动终端(10)用于获取电池包管理系统(5)的参数信息，并据此生成报警信息发送至预设终端。
9.一种基于权利要求1至8任意一项所述的电动汽车碰撞高压断电保护系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S31、碰撞传感器(1)采集后碰追尾瞬间的碰撞信息，并发送至气囊控制器(2)；
S32、气囊控制器(2)接收到碰撞传感器(1)发送的信号后，判断是否产生碰撞信号；
若气囊控制器(2)产生碰撞信号，则继续执行步骤S33；
若气囊控制器(2)没有产生碰撞信号，继续执行步骤S34；
S33、气囊控制器(2)产生PWM信号和CAN信号并发送至整车控制器(3)，并继续执行步骤S37；
S34、漏电检测装置(8)检测电池包(4)是否发生漏电；
若电池包(4)发生漏电，则继续执行步骤S35；
若电池包(4)没有发生泄漏，则不进行操作；
S35、漏电检测装置(8)发送漏电信号至整车控制器(3)；
S36、整车控制器(3)接收到漏电信号后，发送断电信号至电池包管理系统(5)，并继续执行步骤S38；
S37、整车控制器(3)接收到PWM信号和CAN信号后，发送断电指令至电池包管理系统(5)，同时向其他高压设备发送断电和停止工作指令；
S38、电池包管理系统(5)控制高压接触器(7)切断高压电，其他高压设备接收到断电指令，停止工作。
10.根据权利要求9所述的电动汽车碰撞高压断电保护系统的控制方法，其特征在于：所述气囊控制器(2)产生碰撞信号并发送至车身控制器(6)，所述车身控制器(6)接收到碰撞信号后，控制车门开锁，所述PWM信号是200毫秒的低电平信号。
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