CN110126624A - 一种根据碰撞信号切断高压继电器的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种根据碰撞信号切断高压继电器的方法，所述方法包括：通过气囊控制器检测碰撞信号；当所述气囊控制器检测到所述碰撞信号后，所述气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将碰撞信号发送给整车控制器和电池管理系统；所述整车控制器接收所述碰撞信号后发送激活空载状态指令；所述整车控制器判断负载电流是否小于预先设定的阈值；当所述整车控制器判断所述负载电流小于预先设定的阈值时，所述整车控制器向所述电池管理系统发送断开高压指令；所述电池管理系统接收到所述断开高压指令后切断高压继电器。

Description

一种根据碰撞信号切断高压继电器的方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车安全技术领域，更具体地，涉及一种根据碰撞信号切断高压继电器的方法及系统。
背景技术
随着汽车的增多，交通事故也有随着递增的趋势，在发生较大交通事故时，由于碰撞的作用常常会使油箱漏油，此时汽车多数还在发动状态，而碰撞后由于高压电路损坏如绝缘破损等原因会发生漏电，致使车身、底盘带电，由于线路的损坏会产生一些火花，进而导致燃油爆炸，给人们的财产和生命造成极大的危害，因此需要一种当发生碰撞事故时能让汽车自动断电的保护装置，以减少爆炸、燃烧等更大事故的发生。现有的汽车在使用过程中，不可避免地会发生碰撞，容易造成车内人员及车辆的二次伤害，甚至会因燃油泄漏或线路短路燃烧而引发火灾。
现有技术为了发生碰撞后更安全可靠的下电，当车辆发生碰撞后电池管理系统BMS直接控制切断高压继电器，或者车身控制模块BCM控制切断高压继电器驱动供电继电器。但是现有技术，当车辆发生碰撞后，由于没有经过激活空载状态，如在车辆运行中发生碰撞，在最恶劣工况，发生在较大电流时，此时会存在继电器断开但触点受严重损伤或者继电器断不开粘连风险。然而，如果高压继电器无法与动力电池断开，那么可能会造成人员触电风险。高压电池组的电压远高于安全电压，高压动力回路如果没有及时与动力电池断开，高压配线碰撞中受到挤压，与车身变形结构相连，达不到加强绝缘效果，会造成人员触电风险。同时反电动势会造成元器件的过压风险。
在高转速情况下，当车辆发生碰撞后，电机存在转速，产生反电动势，此时过高的反电动势会造成系统过压，损伤部件。
例如：
PEU母线电容器的耐压阀值一般为450V，IGBT耐压值一般为600V。
发明内容
本发明技术方案提供了一种根据碰撞信号切断高压继电器的方法及系统，以解决如何根据碰撞信号切断高压继电器的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种根据碰撞信号切断高压继电器的方法，所述方法包括：
通过气囊控制器检测碰撞信号；
当所述气囊控制器检测到所述碰撞信号后，所述气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将碰撞信号发送给整车控制器和电池管理系统；
所述整车控制器接收所述碰撞信号后发送激活空载状态指令；
所述整车控制器判断负载电流是否小于预先设定的阈值；
当所述整车控制器判断所述负载电流小于预先设定的阈值时，所述整车控制器向所述电池管理系统发送断开高压指令；
所述电池管理系统接收到所述断开高压指令后切断高压继电器。
优选地，所述电池管理系统在接收到所述碰撞信号后，当到达预定的时间后仍然没有接收到所述整车控制器发送的断开高压指令，所述电池管理系统自动执行断开高压指令。
优选地，当所述气囊控制器检测到所述碰撞信号后，所述气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将所述碰撞信号发送给逆变器；
所述逆变器在接收到所述碰撞信号后，启动主动短路。
优选地，所述逆变器通过短接电机相线产生0矢量。
优选地，当所述高压断电器断开后，通过所述整车控制器发送放电指令至所述逆变器。
基于本发明的另一方面，提供一种根据碰撞信号切断高压继电器的系统，所述系统包括：
检测单元，用于通过气囊控制器检测碰撞信号；
第一发送单元，用于当所述气囊控制器检测到所述碰撞信号后，所述气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将碰撞信号发送给整车控制器和电池管理系统；
第二发送单元，用于通过所述整车控制器接收所述碰撞信号后发送激活空载状态指令；
判断单元，用于通过所述整车控制器判断负载电流是否小于预先设定的阈值；
第三发送单元，用于当所述整车控制器判断所述负载电流小于预先设定的阈值时，所述整车控制器向所述电池管理系统发送断开高压指令；
执行单元，用于通过所述电池管理系统接收到所述断开高压指令后切断高压继电器。
优选地，还包括第四发送单元，用于所述电池管理系统在接收到所述碰撞信号后，当到达预定的时间后仍然没有接收到所述整车控制器发送的断开高压指令，所述电池管理系统自动执行断开高压指令。
优选地，还包括短路单元，用于当所述气囊控制器检测到所述碰撞信号后，所述气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将所述碰撞信号发送给逆变器；
所述逆变器在接收到所述碰撞信号后，启动主动短路。
优选地，所述短路单元还用于通过所述逆变器通过短接电机相线产生0矢量。
优选地，还包括第五发送单元，用于当所述高压断电器断开后，通过所述整车控制器发送放电指令至所述逆变器。
本发明技术方案提供一种根据碰撞信号切断高压继电器的方法及系统，其中方法包括：当车辆发生严重碰撞事故时，通过气囊控制器检测碰撞信号；当气囊控制器通过碰撞传感器检测到碰撞信号后，气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将碰撞信号发送给整车控制器和电池管理系统；整车控制器接收碰撞信号后发送激活空载状态指令，准备切断车辆电路；当整车控制器判断负载电流是否小于预先设定的阈值；当整车控制器判断负载电流小于预先设定的阈值时，电机已可能断开时，整车控制器向电池管理系统发送断开高压指令；电池管理系统接收到断开高压指令后切断高压继电器。本发明的技术方案将高压动力回路及时与动力电池断开，起到加强绝缘效果，避免人员触电风险，提高了车辆的安全性和可靠性。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的根据碰撞信号切断高压继电器的方法流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的根据碰撞信号切断高压继电器的方法流程图；
图3为根据本发明优选实施方式的相电压与空载电动势关系示意图；
图4为根据本发明优选实施方式的逆变器短路电路结构示意图；以及
图5为根据本发明优选实施方式的根据碰撞信号切断高压继电器的系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的根据碰撞信号切断高压继电器的方法流程图。本申请实施方式通过整车控制器VCU激活空载状态，在下电过程中判断负载电流，当整车控制器判断负载电流小于预先设定的阈值时，整车控制器向电池管理系统发送断开高压指令，电池管理系统切断高压继电器。本申请电池管理系统BMS做了安全冗余，电池管理系统BMS留有自主下电权利，电池管理系统BMS接受气囊控制器SDM的控制器局域网络CAN&硬线碰撞信号。当整车控制器VCU不给电池管理系统BMS发送下电请求，延时300ms后BMS自动执行切断电池主正、主负继电器操作。本申请在车辆发生碰撞后，逆变器启动抗故障主动短路(ASC)，通过逆变器给电机短路，抵消电机可能产生的反电动势，防止反电动势过高造成过压风险。如图1所示，本申请提供的一种根据碰撞信号切断高压继电器的方法，方法包括：
优选地，在步骤101：通过气囊控制器检测碰撞信号。在车辆突然发生碰撞后，本申请气囊控制器SDM通过碰撞传感器检测碰撞信号。碰撞传感器是气囊控制器中的控制信号输入装置。用于当汽车发生碰撞时，由碰撞传感器检测汽车碰撞的强度信号，并将碰撞信号输入气囊控制器，气囊控制器根据碰撞传感器的信号来判定是否引爆充气元件使气囊充气。碰撞传感器可以为单个传感器，也可以是多个传感器，碰撞传感器可设置为车内或车外，碰撞传感器采集车辆各方位的碰撞信号。
优选地，在步骤102：当气囊控制器检测到碰撞信号后，气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将碰撞信号发送给整车控制器和电池管理系统。本申请的气囊控制器SDM通过硬线和控制器局域网络CAN将碰撞信号发送给整车控制器VCU和电池管理系统BMS。
优选地，在步骤103：整车控制器接收碰撞信号后发送激活空载状态指令。本申请的整车控制器VCU接收到碰撞信号后发送激活空载状态(高压负载逆变器、转换器DCDC、ECMP、PTC)。
优选地，在步骤104：整车控制器判断负载电流是否小于预先设定的阈值。本申请整车控制器VCU判断负载电流小于一定值，当负载电流小于一定值时，表示电机已经断开，碰撞严重，需要立即断开继电器。
优选地，在步骤105：当整车控制器判断负载电流小于预先设定的阈值时，整车控制器向电池管理系统发送断开高压指令。本申请当判断出负载电流小于一定值，整车控制器VCU给电池管理系统BMS发送断开高压指令。电池管理系统BMS依据整车控制器VCU的指令切断主正、负继电器。
优选地，在步骤106：电池管理系统接收到断开高压指令后切断高压继电器。本申请的电池管理系统接收到断开高压指令后切断高压继电器，使高压电池回路断开，防止高压电发生漏电、短路等情况。
优选地，电池管理系统在接收到碰撞信号后，当到达预定的时间后仍然没有接收到整车控制器发送的断开高压指令，电池管理系统自动执行断开高压指令。本申请的电池管理系统BMS接收到碰撞信号，如果在预定的时间，100ms，200ms，300ms，400ms，500ms内电池管理系统BMS没有接收到整车控制器VCU下电指令自动执行切断主正、负继电器操作。
优选地，当气囊控制器检测到碰撞信号后，气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将碰撞信号发送给逆变器。逆变器在接收到碰撞信号后，启动主动短路。优选地，逆变器通过短接电机相线产生0矢量。本申请中，逆变器同时收到碰撞信号，启动主动短路。
在高速情况下，当车辆发生碰撞后，电机有转速，产生反电动势，此时交流电会转化成直流电。例如：
反电动势会造成系统过压，损伤部件，因此需要逆变器三相短路来仰止反电动势。抗故障主动短路(ASC)策略的部署可以实现系统的安全目标。该策略确保在每个单独的故障情况下，逆变器通过短接电机相线可产生0矢量(或称为主动短路)。
高转速时，整车控制器控制电机进入弱磁区域，将更多的相电流分配给弱磁电流，维持母线电压的稳定。
电机弱磁区性能，当电机反电动势较大时，意味着磁链较大。在弱磁区需要较大的弱磁电流(id)才能维持电压矢量平衡。较大会引起弱磁区域电机性能衰弱厉害，会引起电机弱磁区电机消耗。
如图3所示，整车控制器端输出的相电压与空载反电动势之间的关系主要取决于励磁电流。
式中为空载相反电动势；
为外接电源相电压；
为定子电枢相电流；
为直轴、交轴的电枢反应电流；
ASC模式下，电机处于短路状态，因此需要有承受退磁电流和短路电流的能力。反电动势不会有过压风险。
优选地，当高压断电器断开后，通过整车控制器发送放电指令至逆变器。本申请若主正、主负断开，则VCU给逆变器(或其它放电机制)发送主动放电指令。
图2为根据本发明优选实施方式的根据碰撞信号切断高压继电器的方法流程图。如图2所示，当车辆发生碰撞时，气囊控制器通过碰撞传感器检测到碰撞信号。当气囊控制器检测到碰撞信号后，气囊控制器通过控制器局域网和和硬线将碰撞信号发送给整车控制器、电池管理系统，同时气囊控制器通过控制器局域网将碰撞信号发送给逆变器。整车控制器发送激活空载状态，准备关闭电路。当整车控制器判断出负载电流小于预先设定的阈值时，表明电机已断开，则整车控制器向电池管理系统发送断开高压指令。电池管理系统依次断开主正、主负继电器，断开电源。或者，若整车控制器在预定的时间内没有向电池管理系统发送断开高压指令，在到达预定的时间后，电池管理系统自动执行断开高压指令。当整车控制器检测到主正、任一断开发送给逆变器(或其他放电机制)主动放电命令。逆变器接收到碰撞信号后，启动主动短路，在电机内产生短路回路，消耗反电动势。
图5为根据本发明优选实施方式的根据碰撞信号切断高压继电器的系统结构图。如图5所示，一种根据碰撞信号切断高压继电器的系统，系统包括：
检测单元501，用于通过气囊控制器检测碰撞信号。在车辆突然发生碰撞后，本申请气囊控制器SDM通过碰撞传感器检测碰撞信号。
第一发送单元502，用于当气囊控制器检测到碰撞信号后，气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将碰撞信号发送给整车控制器和电池管理系统。本申请的气囊控制器SDM通过硬线和控制器局域网络CAN将碰撞信号发送给整车控制器VCU和电池管理系统BMS。
第二发送单元503，用于通过整车控制器接收碰撞信号后发送激活空载状态指令。本申请的整车控制器VCU接收到碰撞信号后发送激活空载状态(高压负载逆变器、转换器DCDC、ECMP、PTC)。
判断单元504，用于通过整车控制器判断负载电流是否小于预先设定的阈值。本申请整车控制器VCU判断负载电流小于一定值，当负载电流小于一定值时，表示电机已经断开，碰撞严重，需要立即断开继电器。
第三发送单元505，用于当整车控制器判断负载电流小于预先设定的阈值时，整车控制器向电池管理系统发送断开高压指令。本申请当判断出负载电流小于一定值，整车控制器VCU给电池管理系统BMS发送断开高压指令。电池管理系统BMS依据整车控制器VCU的指令切断主正、负继电器。
执行单元506，用于通过电池管理系统接收到断开高压指令后切断高压继电器。本申请的电池管理系统接收到断开高压指令后切断高压继电器，使高压电池回路断开，防止高压电发生漏电、短路等情况。
优选地，系统还包括第四发送单元，用于电池管理系统在接收到碰撞信号后，当到达预定的时间后仍然没有接收到整车控制器发送的断开高压指令，电池管理系统自动执行断开高压指令。本申请的电池管理系统BMS接收到碰撞信号，如果在预定的时间，100ms，200ms，300ms，400ms，500ms内电池管理系统BMS没有接收到整车控制器VCU下电指令自动执行切断主正、负继电器操作。
优选地，系统还包括短路单元，用于当气囊控制器检测到碰撞信号后，气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将碰撞信号发送给逆变器；逆变器在接收到碰撞信号后，启动主动短路。优选地，系统短路单元还用于通过逆变器通过短接电机相线产生0矢量。本申请中，逆变器同时收到碰撞信号，启动主动短路。
优选地，系统还包括第五发送单元，用于当高压断电器断开后，通过整车控制器发送放电指令至逆变器。用于当高压断电器断开后
本发明优选实施方式的根据碰撞信号切断高压继电器的系统500与本发明优选实施方式的根据碰撞信号切断高压继电器的方法100相对应，在此不再进行赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种根据碰撞信号切断高压继电器的方法，所述方法包括：
通过气囊控制器检测碰撞信号；
当所述气囊控制器检测到所述碰撞信号后，所述气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将碰撞信号发送给整车控制器和电池管理系统；
所述整车控制器接收所述碰撞信号后发送激活空载状态指令；
所述整车控制器判断负载电流是否小于预先设定的阈值；
当所述整车控制器判断所述负载电流小于预先设定的阈值时，所述整车控制器向所述电池管理系统发送断开高压指令；
所述电池管理系统接收到所述断开高压指令后切断高压继电器。
2.根据权利要求1所述的方法，所述电池管理系统在接收到所述碰撞信号后，当到达预定的时间后仍然没有接收到所述整车控制器发送的断开高压指令，所述电池管理系统自动执行断开高压指令。
3.根据权利要求1所述的方法，当所述气囊控制器检测到所述碰撞信号后，所述气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将所述碰撞信号发送给逆变器；
所述逆变器在接收到所述碰撞信号后，启动主动短路。
4.根据权利要求3所述的方法，所述逆变器通过短接电机相线产生0矢量。
5.根据权利要求1所述的方法，当所述高压断电器断开后，通过所述整车控制器发送放电指令至所述逆变器。
6.一种根据碰撞信号切断高压继电器的系统，所述系统包括：
检测单元，用于通过气囊控制器检测碰撞信号；
第一发送单元，用于当所述气囊控制器检测到所述碰撞信号后，所述气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将碰撞信号发送给整车控制器和电池管理系统；
第二发送单元，用于通过所述整车控制器接收所述碰撞信号后发送激活空载状态指令；
判断单元，用于通过所述整车控制器判断负载电流是否小于预先设定的阈值；
第三发送单元，用于当所述整车控制器判断所述负载电流小于预先设定的阈值时，所述整车控制器向所述电池管理系统发送断开高压指令；
执行单元，用于通过所述电池管理系统接收到所述断开高压指令后切断高压继电器。
7.根据权利要求6所述的系统，还包括第四发送单元，用于所述电池管理系统在接收到所述碰撞信号后，当到达预定的时间后仍然没有接收到所述整车控制器发送的断开高压指令，所述电池管理系统自动执行断开高压指令。
8.根据权利要求6所述的系统，还包括短路单元，用于当所述气囊控制器检测到所述碰撞信号后，所述气囊控制器通过硬线和控制器局域网络将所述碰撞信号发送给逆变器；
所述逆变器在接收到所述碰撞信号后，启动主动短路。
9.根据权利要求8所述的系统，所述短路单元还用于通过所述逆变器通过短接电机相线产生0矢量。
10.根据权利要求6所述的系统，还包括第五发送单元，用于当所述高压断电器断开后，通过所述整车控制器发送放电指令至所述逆变器。
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