CN111717030B - 一种新能源汽车用电机系统高压安全保护方法及其装置 - Google Patents

一种新能源汽车用电机系统高压安全保护方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种新能源汽车用电机系统高压安全保护方法及其装置，高压安全保护方法包括如下步骤：对CPU控制器和电机系统的绝缘性能进行检测；获取绝缘性能检测信息，并判断是否绝缘异常；当绝缘异常时，启动安全接地保护，当绝缘未异常时，直接进入高压安全保护；对电机系统的高压信号进行检测；读取电机系统的高压信号，并判断是否达到高压预设值；当接收到高压请求时，对电机系统进行高压安全保护。本申请实施例提供的高压安全保护方法和装置，在外部环境、电机系统温度、工作工况等控制参数波动的情况下，避免了人体触电发生电机伤害和高速空载发电过高的情况发生，保证了电机系统在高压环境中的安全使用。

Description

一种新能源汽车用电机系统高压安全保护方法及其装置
技术领域
本申请涉及新能源汽车电机系统高压安全技术领域，特别涉及一种新能源汽车电机系统高压安全保护方法及其装置。
背景技术
随着能源的紧缺以及人们对环境保护的诉求，近年来电动汽车得到了迅猛的发展，同时电动汽车的动力电池的电压等级越来越高。然而人体对工作电压超过60V的直流电源存在触电安全风险。
相关技术中，新能源汽车动力源的电机系统在不同运行过程中存在高压触电的风险。
发明内容
本申请实施例提供一种新能源汽车用电机系统高压安全保护方法及其装置，以解决相关技术中电机系统在不同运行过程中存在高压触电的风险的问题。
一方面，本申请实施例提供了一种新能源汽车用电机系统高压安全保护方法，高压安全保护方法包括如下步骤：对CPU控制器和电机系统的绝缘性能进行检测；获取绝缘性能检测信息，并判断是否绝缘异常；当绝缘异常时，启动安全接地保护；当CPU控制器和电机系统的绝缘性能正常，或CPU控制器和电机系统的绝缘性能异常并启用安全接地保护后，对电机系统的高压信号进行检测；读取电机系统的高压信号，并判断是否达到高压预设值，当达到高压预设值时，则判断为高压信号不安全并发送高压请求；当接收到高压请求时，对电机系统进行高压安全保护。
一些实施例中，所述对电机系统进行高压安全保护进一步包括：
对高压隔离模块隔离功能是否失效或高压隔离模块的防护壳体是否漏电进行检测；
接收检测信息，当高压隔离模块隔离功能失效或防护壳体漏电时，则判定为隔离失效，否则，判定为隔离未失效；
当判定为失效时，将电机系统和整车车身导电体短路，使得电机系统进入高压安全状态；
当判定为隔离未失效时，通过高压隔离模块执行对动力电池系统的放电策略，使电机系统进入高压安全状态。
一些实施例中，在电机系统进入高压安全状态之后，还包括：
实时监测电机系统的高压值大小；
接收实时的高压值大小，并将其与高压安全值进行对比，判断是否为有效高压安全状态，如果否，则判断为无效高压安全状态，如果是，则判断为有效高压状态；
当判断为无效高压安全状态时，执行动力电池系统的高压开关断开策略，使电机系统进入有效高压安全状态。
一些实施例中，当判定为隔离未失效时，通过高压隔离模块执行对动力电池系统的放电策略，使电机系统进入高压安全状态，具体包括：
对变压器是否击穿进行检测；
判断变压器是否击穿；
当击穿时，启动安全接地保护，再触发对电机系统的电压信号检测和高压安全保护动作；
当未击穿时，直接触发对电机系统的高压信号检测和高压安全保护动作。
一些实施例中，当判定为隔离未失效时，通过高压隔离模块执行对动力电池系统的放电策略，使电机系统进入高压安全状态，具体包括：
对高压隔离模块的隔离芯片是否绝缘异常进行检测；
判断隔离芯片是否异常；
当隔离芯片异常时，启动安全接地保护，再执行通过高压隔离模块执行对动力电池系统的放电策略。
一些实施例中，当判定为隔离未失效时，通过高压隔离模块执行对动力电池系统的放电策略，使电机系统进入高压安全状态，具体还包括对放电模块中的主动放电单元和被动放电单元进行异常检测；
判断是否存在放电异常，当主动放电单元或被动放电单元异常时，切换至正常的放电单元工作。
另一方面，本申请实施例还提供了一种应用于如上所述的新能源汽车用电机系统高压安全保护方法中的装置，其包括高压检测模块、VCU模块、CPU控制器、绝缘检测模块、安全接地保护模块和供电模块，所述高压检测模块对电机系统的高压信号进行检测；VCU模块读取高压检测模块的高压信号值；CPU控制器与VCU模块通信连接，并与高压检测模块通信连接，读取当前高压信号值；绝缘检测模块控制端与CPU控制器连接，其输入端与电机系统和CPU控制器连接；安全接地保护模块控制端与CPU控制器连接；供电模块与CPU控制器的低压侧和高压检测模块连接。
一些实施例中，还包括高压隔离模块、放电模块和等电位模块，高压隔离模块控制端与CPU控制器连接，其供电端与供电模块连接；放电模块输出端与动力电池系统连接，所述放电模块的输入端与高压隔离模块连接，其供电端通过高压隔离模块与供电模块连接；等电位模块控制端与CPU控制器连接，并在CPU控制器的控制下将电机系统和整车车身导电体短路。
一些实施例中，还包括高压开关，高压开关控制端与VCU模块连接，并可在VCU模块的控制下断开使得电机系统进入高压安全状态。
一些实施例中，所述装置还包括高压隔离异常检测模块、放电异常检测模块和切换放电模式模块，所述高压隔离异常检测模块控制端与CPU控制器连接，其输入端与变压器和隔离功能的隔离芯片连接；放电异常检测模块输入端与主动放电单元和被动放电单元连接；切换放电模式模块控制端与CPU控制器连接，其输入端与放电异常检测模块连接。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请实施例，通过对电机和CPU控制器的绝缘性能进行检测，结合安全接地和高压安全保护的方法，在外部环境、电机系统温度、工作工况等控制参数波动的情况下，避免了人体触电发生电机伤害和高速空载发电过高的情况发生，保证了电机系统在高压环境中的安全使用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的高压安全保护方法的一种实施例的流程图；
图2为本申请实施例提供的高压安全保护方法的另一种实施例的流程图；
图3为本申请实施例提供的高压安全保护方法的另一种实施例的流程图；
图4为本申请实施例提供的高压安全保护方法的另一种实施例的流程图；
图5为本申请实施例提供的高压安全保护方法的另一种实施例的流程图；
图6为本申请实施例提供的高压安全保护方法的另一种实施例的流程图；
图7为本申请实施例提供的装置的另一种种实施例的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的装置的另一种实施例的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的装置的另一种实施例的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的装置的另一种实施例的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的高压安全保护触发机制图；
图12为本申请实施例提供的装置的一种实施例的模块框图。
图中：1、高压检测模块；2、电机系统；3、VCU模块；4、CPU控制器；5、绝缘检测模块；6、安全接地模块；7、供电模块；8、高压隔离模块；9、放电模块；91、主动放电单元；92、被动放电单元；10、动力电池系统；11、等电位模块；12、整车车身导电体；13、高压开关；14、高压隔离异常检测模块；15、放电异常检测模块；16、切换放电模式模块。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种新能源汽车用电机系统高压安全保护方法及其装置，其能解决电机系统2运行过程中存在高压触电风险的问题。
请参考图1，一方面，本申请实施例提供了一种新能源汽车用电机系统高压安全保护方法，高压安全保护方法包括如下步骤：对CPU控制器4和电机系统2的绝缘性能进行检测；获取绝缘性能检测信息，并判断是否绝缘异常；当绝缘异常时，启动安全接地保护；对电机系统2的高压信号进行检测；读取电机系统2的高压信号，并判断是否达到高压预设值，当达到高压预设值时，则判断为高压信号不安全并发送高压请求；当接收到高压请求时，对电机系统2进行高压安全保护。
本申请实施例，通过对电机系统2和CPU控制器4的绝缘性能进行检测，结合安全接地和高压安全保护的方法，在外部环境、电机系统2温度、工作工况等控制参数波动的情况下，避免了人体触电发生电机伤害和高速空载发电过高的情况发生，保证了电机系统2在高压环境中的安全使用。
请参考图2，所述对电机系统2进行高压安全保护进一步包括：
对高压隔离模块8隔离功能是否失效或高压隔离模块8的防护壳体是否漏电进行检测；
接收检测信息，当高压隔离模块8隔离功能失效或防护壳体漏电时，则判定为隔离失效，否则，判定为隔离未失效；
当判定为失效时，将电机系统2和整车车身导电体12短路，使得电机系统2进入高压安全状态；
当判定为隔离未失效时，通过高压隔离模块8执行对动力电池系统10的放电策略，使电机系统2进入高压安全状态。
请参考图3，在电机系统2进入高压安全状态之后，为了确保电机系统2是否进入有效的高压安全状态，高压安全保护方法还包括以下步骤：
实时监测电机系统2的高压值大小；
接收实时的高压值大小，并将其与高压安全值进行对比，判断是否为有效高压安全状态，如果否，则判断为无效高压安全状态，如果是，则判断为有效高压状态；
当判断为无效高压安全状态时，执行动力电池系统10的高压开关13断开策略，使电机系统2进入有效高压安全状态。
请参考图4，当判定为隔离未失效时，通过高压隔离模块8执行对动力电池系统10的放电策略，使电机系统2进入高压安全状态，具体包括：
对变压器是否击穿进行检测；
判断变压器是否击穿；
当击穿时，启动安全接地保护，再触发对电机系统2的电压信号检测和高压安全保护动作；
当未击穿时，直接触发对电机系统2的高压信号检测和高压安全保护动作。
进一步提升电机系统2的漏电防范功能。
请参考图5，当判定为隔离未失效时，通过高压隔离模块8执行对动力电池系统10的放电策略，使电机系统2进入高压安全状态，具体包括，为了保证通过高压隔离模块8执行对动力电池系统10的放电策略正常运行，高压安全保护方法还包括如下步骤：
对高压隔离模块8的隔离芯片是否绝缘异常进行检测；
判断隔离芯片是否绝缘异常；
当隔离芯片绝缘异常时，启动安全接地保护，再执行通过高压隔离模块8执行对动力电池系统10的放电，实现电机系统2进入高压安全状态。
请参考图6，当判定为隔离未失效时，通过高压隔离模块8执行对动力电池系统10的放电策略，使电机系统2进入高压安全状态，具体包括为了保证通过高压隔离模块8执行对动力电池系统10的放电策略正常运行，还包括对放电模块9中的主动放电单元91和被动放电单元92进行异常检测。
判断是否存在放电异常，当主动放电单元91放电异常时，切换至正常的被动放电单元92工作；当被动放电单元92放电异常时，切换至放电正常的主动放电单元91工作；当主动放电单元91和被动放电单元92均放电异常时，将电机系统2和整车车身导电体12短路，使电机系统2进入高压安全状态。
请参考图7，另一方面，本申请实施例还提供了一种应用于如上所述的新能源汽车用电机系统2高压安全保护方法中的装置，其包括高压检测模块1、VCU模块3、CPU控制器4、绝缘检测模块5、安全接地保护模块和供电模块7，所述高压检测模块1对电机系统2的高压信号进行检测；VCU模块3读取高压检测模块1的高压信号值；CPU控制器4与VCU模块3通信连接，并与高压检测模块1通信连接，读取当前高压信号值；绝缘检测模块5控制端与CPU控制器4连接，其输入端与电机系统2和CPU控制器4连接；安全接地保护模块控制端与CPU控制器4连接；供电模块7与CPU控制器4的低压侧和高压检测模块1连接。
绝缘检测模块5对电机系统2和CPU控制器4的绝缘性能进行检测，当电机系统2或CPU控制器4的绝缘性能异常时，CPU控制器4向安全接地模块6发送接地保护指令，安全接地模块6执行接地保护指令，使电机系统2或CPU控制器4的绝缘正常后，启动电压安全保护程序，即高压检测模块1对电机系统2的电压信号进行检测，VCU模块3获取高压信号，判断是否达到高压安全阀值，当达到高压安全阀值时，通过CAN通信模块向CPU控制器4发送高压请求，CPU控制器4执行高压安全保护程序。
请参考图8，具体地，所述装置还包括高压隔离模块8、放电模块9和等电位模块11，高压隔离模块8控制端与CPU控制器4连接，其供电端与供电模块7连接；放电模块9输出端与动力电池系统连接，所述放电模块9的输入端与高压隔离模块8连接，其供电端通过高压隔离模块8与供电模块7连接；等电位模块11控制端与CPU控制器4连接，并在CPU控制器4的控制下将电机系统2和整车车身导电体12短路。
当高压隔离模块8失效或高压隔离模块8的防护壳体漏电的情况下，CPU控制器4控制等电位模块11，等电位模块11将电机系统2和整车车身导电体12短路，使电机系统2进入高压安全状态。
当高压隔离模块8未失效且防护壳体不漏电的情况下，CPU控制器4向高压隔离模块8发送高压隔离指令，高压隔离模块8通过放电模块9对电池动力系统连接的DC-Link执行放电策略，使得电机系统2进入高压安全状态。
请参考图9，为了对无效高压安全状态进行进一步的高压安全防护，所述装置还包括高压开关13，高压开关13控制端与CPU控制器4连接，并可在CPU控制器4的控制下断开使得电机系统2进入高压安全状态。
当判断电机系统2未进入有效高压安全状态时，VCU模块3控制动力电池系统10的高压开关13断开，使得电机系统2进入有效高压安全状态。
请参考图10，所述装置还包括高压隔离异常检测模块14、放电异常检测模块15和切换放电模式模块16，所述高压隔离异常检测模块14控制端与CPU控制器4连接，其输入端与变压器和隔离功能的隔离芯片连接；放电异常检测模块15输入端与主动放电单元91和被动放电单元92连接；切换放电模式模块16控制端与CPU控制器4连接，其输入端与放电异常检测模块15连接。
高压隔离异常检测模块14对变压器和高压隔离模块8的隔离芯片连接，在老化和环境污染等因素导致的变压器和高压隔离模块8的绝缘性能异常进行检测，有效防止绝缘异常导致的漏电情况的发生。
放电检测模块对放电模块9的主动放电单元91和被动放电单元92的放电功能是否异常进行检测，在其一放电单元放电异常时，切换至另一放电单元工作，使得放电动作正常进行。
请参考图11，为高压安全保护触发机制示意图，对于绝缘性能是否异常和放电功能是否异常进行全面检测，有效避免电机系统2漏电情况的发生，防止人身触电伤害的发生，在保证绝缘正常的前提下，对电机系统2启动高压安全保护策略，请参考图12，通过对电机系统2高压单元带电梯电压的采样、诊断和安全保护，使得电机系统2进入高压安全状态，保证电机系统2在高压环境中的安全使用。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种新能源汽车用电机系统高压安全保护方法，其特征在于，高压安全保护方法包括如下步骤：
对CPU控制器(4)和电机系统(2)的绝缘性能进行检测；
获取绝缘性能检测信息，并判断是否绝缘异常；
当CPU控制器(4)或电机系统(2)绝缘异常时，启动安全接地保护；
当CPU控制器(4)和电机系统(2)的绝缘性能正常，或CPU控制器(4)和电机系统(2)的绝缘性能异常并启用安全接地保护后，对电机系统(2)的高压信号进行检测；
读取电机系统(2)的高压信号，并判断是否达到高压预设值，当达到高压预设值时，则判断为高压信号不安全并发送高压请求；
当接收到高压请求时，对电机系统(2)进行高压安全保护；所述对电机系统(2)进行高压安全保护进一步包括：
对高压隔离模块(8)隔离功能是否失效或高压隔离模块(8)的防护壳体是否漏电进行检测；
接收检测信息，当高压隔离模块(8)隔离功能失效或防护壳体漏电时，则判定为隔离失效，否则，判定为隔离未失效；
当判定为隔离失效时，将电机系统(2)和整车车身导电体(12)短路，使得电机系统(2)进入高压安全状态；
当判定为隔离未失效时，通过高压隔离模块(8)执行对动力电池系统(10)的放电策略，使电机系统(2)进入高压安全状态。
2.如权利要求1所述的新能源汽车用电机系统高压安全保护方法，其特征在于，在电机系统(2)进入高压安全状态之后，还包括：
实时监测电机系统(2)的高压值大小；
接收实时的高压值大小，并将其与高压安全值进行对比，判断是否为有效高压安全状态，如果否，则判断为无效高压安全状态，如果是，则判断为有效高压状态；
当判断为无效高压安全状态时，执行动力电池系统(10)的高压开关(13)断开策略，电机系统(2)的电压值下降至安全范围内，使电机系统(2)进入有效高压安全状态。
3.如权利要求1所述的新能源汽车用电机系统高压安全保护方法，其特征在于，当判定为隔离未失效时，通过高压隔离模块(8)执行对动力电池系统(10)的放电策略，使电机系统(2)进入高压安全状态，具体包括：
当判定为未失效时，获取变压器当前状态；
若所述状态显示变压器击穿，则启动安全接地保护，通过高压隔离模块(8)执行对动力电池系统(10)的放电策略，使电机系统(2)进入高压安全状态；
若所述状态显示变压器未击穿，则通过高压隔离模块(8)执行对动力电池系统(10)的放电策略，使电机系统(2)进入高压安全状态。
4.如权利要求1所述的新能源汽车用电机系统高压安全保护方法，其特征在于，当判定为隔离未失效时，通过高压隔离模块(8)执行对动力电池系统(10)的放电策略，使电机系统(2)进入高压安全状态，具体包括：
当判定为未失效时，对高压隔离模块(8)的隔离芯片是否绝缘异常进行检测；
判断隔离芯片是否异常；
当隔离芯片异常时，启动安全接地保护，再执行通过高压隔离模块(8)执行对动力电池系统(10)的放电策略。
5.如权利要求1所述的新能源汽车用电机系统高压安全保护方法，其特征在于，当判定为隔离未失效时，通过高压隔离模块(8)执行对动力电池系统(10)的放电策略，使电机系统(2)进入高压安全状态，具体还包括对放电模块(9)中的主动放电单元(91)和被动放电单元(92)进行异常检测；
当主动放电单元(91)异常，通过被动放电单元(92)执行放电实现高压安全保护；
当被动放电单元(92)异常，通过主动放电单元(91)执行放电实现高压安全保护。
6.一种应用于如权利要求1-5任一项所述的新能源汽车用电机系统高压安全保护方法中的装置，其特征在于，包括：
高压检测模块(1)，其对电机系统(2)的高压信号进行检测；
VCU模块(3)，其读取高压检测模块(1)的高压信号值；
CPU控制器(4)，其与VCU模块(3)通信连接，并与高压检测模块(1)通信连接，读取当前高压信号值；
绝缘检测模块(5)，其控制端与CPU控制器(4)连接，其输入端与电机系统(2)和CPU控制器(4)连接；
安全接地模块(6)，其控制端与CPU控制器(4)连接；
供电保护(7)，其与CPU控制器(4)的低压侧和高压检测模块(1)连接。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
高压隔离模块(8)，其控制端与CPU控制器(4)连接，其供电端与供电保护(7)连接；
放电模块(9)，其输出端与动力电池系统连接，所述放电模块(9)的输入端与高压隔离模块(8)连接，其供电端通过高压隔离模块(8)与供电保护(7)连接；
等电位模块(11)，控制端与CPU控制器(4)连接，并在CPU控制器(4)的控制下将电机系统(2)和整车车身导电体(12)短路。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
高压开关(13)，其控制端与VCU模块(3)连接，并可在VCU模块(3)的控制下断开使得电机系统(2)进入高压安全状态。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
高压隔离异常检测模块(14)，其控制端与CPU控制器(4)连接，其输入端与变压器和隔离功能的隔离芯片连接；
放电异常检测模块(15)，其输入端与主动放电单元(91)和被动放电单元(92)连接；
切换放电模式模块(16)，其控制端与CPU控制器(4)连接，其输入端与放电异常检测模块(15)连接。
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