CN111746288B - 一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法 - Google Patents

一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111746288B
CN111746288B CN202010533108.2A CN202010533108A CN111746288B CN 111746288 B CN111746288 B CN 111746288B CN 202010533108 A CN202010533108 A CN 202010533108A CN 111746288 B CN111746288 B CN 111746288B
Authority
CN
China
Prior art keywords
collision
vehicle
power
voltage
active power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010533108.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111746288A (zh
Inventor
王丽娟
程晨
陈宗渝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang University
Original Assignee
Nanchang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang University filed Critical Nanchang University
Priority to CN202010533108.2A priority Critical patent/CN111746288B/zh
Publication of CN111746288A publication Critical patent/CN111746288A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111746288B publication Critical patent/CN111746288B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法，通过控制策略模块在收到感知模块识别的目标车辆的位置、速度信息后，预判碰撞的发生，并在碰撞发生之前将断电信号发送至动力电池管理系统BMS。碰撞发生后，气囊ECU模块感知到来自于碰撞传感器的汽车加速度信号，对信号进行处理后发送至整车控制器VCU，并将目标信息发送至整车控制器VCU；主动断电保护控制策略根据获取的信息判断自车的高压电安全风险，决定是否恢复供电。本发明根据周围环境信息及自车状态，及时准确的对电动汽车高压电气系统进行断电；在避免因断电不及时而引发高压电器故障的同时，有效避免了电动汽车因为断电过于激进或保守而导致其引起更严重的安全事故。

Description

一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法
技术领域
本发明涉及汽车安全领域，具体是一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法。
背景技术
汽车安全一直以来都是很多消费者关注的重点。近年来，随着新能源汽车产业的不断发展，道路交通中电动汽车占比逐渐增大，频繁出现的电动汽车安全事故也越来越受到关注。电动汽车存在着完全有别于传统汽车的高压电伤害。在碰撞过程中电动汽车的高压电气系统发生损坏，会引起乘员触电以及汽车起火爆炸等事故发生。
快速并且准确的发出断电信号是电动汽车主动断电保护系统的主要功能。电动汽车发生碰撞时是否需要切断高压电信号，需要结合车辆实际碰撞过程中动力电池的安全极限和高压电气系统的损伤程度来综合考虑。如果断电信号的发送过于保守的话，频繁断电会提高车辆维修成本，更严重的甚至会引起二次事故的发生；如果断电过于激进，会出现系统漏判而导致高压电伤害车内乘员甚至起火的情况发生。同时，又要求尽快的发出断电信号，保证高压电气系统尽早的完成断电，避免出现因断电不及时而引发高压电器带电和高压线束短路、起火等现象。但是传统的电动汽车断电保护系统主要是根据碰撞传感器获取的加速度信号进行断电决策，无法反馈高压电气系统可能因碰撞冲击导致的硬导线被破坏而引发断电保护信号无法正常传达等问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法，本发明所用的技术方案为：
一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法，主动断电保护系统包括环境感知模块、碰撞传感器模块、整车控制器VCU和动力电池管理系统；断电保护控制过程包括以下步骤：
S1.根据环境感知模块实时对周围环境进行碰撞预警，若出现不可避免的碰撞情况，则对高压电气系统进行断电保护；
S2.将环境感知系统、自车信息以及碰撞传感器获取的加速度信号输入至整车控制器VCU中，利用其内置的主动断电控制算法对影响碰撞结果的关键因素进行预测；
S3.根据对影响纯电动汽车高压电安全风险关键因素的预测结果以及周围环境和自车的信号，与电动汽车的高压电断电阈值曲线进行对比，判断在该碰撞工况下是否存在高压电安全风险；
S4.若该碰撞情况下不存在高压电安全风险，则恢复高压电气系统供电，若存在风险，则保持断电状态。
步骤S1中所述环境感知模块全天候运行，持续性获得目标车碰撞前的相对速度以及相对位置。
步骤S2中所述主动断电控制算法的具体内容为：
设计一个以自车与目标车之间碰撞前相对速度、碰撞后相对速度和自车碰撞前后速度变化量为输入，以自车与目标车之间质量比为预测输出的神经网络算法；根据碰撞安全仿真的高效性以及可重复性等特点，通过碰撞安全仿真试验的方法为神经网络算法提供足够的数据样本；
选取不同的两车质量比、两车相对位置以及两车相对速度设计碰撞工况矩阵，对电动汽车高压电气系统的损伤程度进行评价，观察判断在各个工况下电动汽车是否存在高压电安全风险，并设置对应的高压电断电阈值曲线；
主动断电保护系统根据环境感知系统以及碰撞传感器获得的自车与目标车之间碰撞前相对速度、相对位置和获得的自车碰撞前后速度变化量对自车与目标车之间质量比进行神经网络算法预测，再根据预测得到的自车与目标车之间质量比以及感知系统获得的碰撞前相对速度、相对位置进行高压电断电阈值曲线对照，决策是否存在高压电安全风险。
本发明的有益效果在于：
1)主动预警系统与传统碰撞仿真优化方法结合后显著提高了断电时机的准确度；
2)主动预警系统能够大大提前断电信号发出时间，进一步降低电动汽车电安全风险。
附图说明
图1为本发明方法的感知系统安装位置示意图；
图2为本发明方法的车车全重叠追尾碰撞模型示意图；
图3为本发明主动断电保护系统的连接原理框架图；
图4为本发明方法的主动断电保护策略逻辑流程图。
图中：1、左雷达；2、右雷达。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例：参见图1-4。
实施例1为针对全重叠追尾碰撞工况的主动断电保护系统设计。
采用附图1所示的感知系统安装位置示意图，如图所示，建立一个随自车运动的二维坐标系，设定车辆后轴为Y轴，左边正方向，车辆中心线为X轴，前向行驶方向正方向，并在车辆后保险杠的两侧分别安装一个79GHz的毫米波雷达，雷达的水平安装角度设计为35度。该设计方法能够覆盖主动断电保护系统对整车后方区域感知的需求。
图2为车车全重叠碰撞模型。图中后车2以速度
Figure GDA0003874704020000031
对速度为
Figure GDA0003874704020000032
的前车1发生全重叠追尾碰撞。车辆发生全重叠追尾碰撞时，忽略其他影响，由动量守恒定理可知:
Figure GDA0003874704020000033
式中:m1为前车的质量，m2为后车的质量；
Figure GDA0003874704020000034
分别为前车的碰前及碰后速度，
Figure GDA0003874704020000035
Figure GDA0003874704020000036
分别为后车的碰前及碰后速度。
两车追尾碰撞数学模型为：
Figure GDA0003874704020000037
式中ΔV1为车辆1在全重叠追尾碰撞中的速度变化值,ΔV2为车辆2在全重叠追尾碰撞中的速度变化值。η为修正系数，与两车质量比及两车碰前相对速度有关。
后车2依据《乘用车后碰撞燃油系统安全要求》可移动避障小车的参数建立，可以通过调整避障小车的载重和速度以满足碰撞工况矩阵对于不同碰撞工况的要求，并观察分析不同碰撞工况下的高压电气系统损伤结果。
通过追尾碰撞数学模型以及碰撞工况矩阵仿真结果综合分析可知，前车1与后车2的质量比、前车碰撞前后速度变化ΔV1、前后车的碰撞前相对速度
Figure GDA0003874704020000038
和前车高压电气系统的受损程度关系密切，可以据此完成神经网络的设计和断电阈值曲线设置。
如图3所示，本发明包括整车控制单元、电池管理单元、动力电池组、安全气囊控制器、车身碰撞传感器和感知系统传感器。其中，整车控制单元、电池管理单元和安全气囊控制器之间通过汽车的以总线进行连接。感知系统传感器与整车控制单元之间通过导线连接，电池管理单元与动力电池组之间通过导线连接，安全气囊控制器与车身碰撞传感器之间通过导线连接。
图4为主动断电保护策略逻辑流程图。环境感知传感器将实时获取的周围环境信息发送整车控制器，整车控制器预警模块根据目标车辆与自车的相对距离和速度判断碰撞时间TTC(time-to-collision)，若TTC小于主动断电保护系统系统断电时间，则执行断电。碰撞发生后，环境感知传感器将断电启动时刻的两车碰撞前相对速度
Figure GDA0003874704020000041
发送至主动断电保护算法中，同时，碰撞传感器获取的汽车加速度曲线在经过安全气囊控制器的滤波和曲线积分处理好，输出前车碰撞前后速度变化量ΔV1至主动断电保护算法中；将两车碰撞前相对速度
Figure GDA0003874704020000042
以及后车与前车质量比m2/m1插入断电保护阈值曲线中，判断电动汽车高压电安全风险，若不存在风险，则恢复高压电气系统供电，若存在风险，则及时提醒乘客离开车辆，等待救援。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法，主动断电保护系统包括环境感知模块、碰撞传感器模块、整车控制器VCU和动力电池管理系统；其特征在于，断电保护控制过程包括以下步骤：
S1.根据环境感知模块实时对周围环境进行碰撞预警，若出现不可避免的碰撞情况，则对高压电气系统进行断电保护；
S2.将环境感知系统、自车信息以及碰撞传感器获取的加速度信号输入至整车控制器VCU中，利用其内置的主动断电控制算法对影响碰撞结果的关键因素进行预测：
设计一个以自车与目标车之间碰撞前相对速度、碰撞后相对速度和自车碰撞前后速度变化量为输入，以自车与目标车之间质量比为预测输出的神经网络算法；根据碰撞安全仿真的高效性以及可重复性，通过碰撞安全仿真试验的方法为神经网络算法提供数据样本；
选取不同的两车质量比、两车相对位置以及两车相对速度设计碰撞工况矩阵，对电动汽车高压电气系统的损伤程度进行评价，观察判断在各个工况下电动汽车是否存在高压电安全风险，并设置对应的高压电断电阈值曲线；
主动断电保护系统根据环境感知系统以及碰撞传感器获得的自车与目标车之间碰撞前相对速度、相对位置和获得的自车碰撞前后速度变化量对自车与目标车之间质量比进行神经网络算法预测，再根据预测得到的自车与目标车之间质量比以及感知系统获得的碰撞前相对速度、相对位置进行高压电断电阈值曲线对照，决策是否存在高压电安全风险；
S3.根据对影响纯电动汽车高压电安全风险关键因素的预测结果以及周围环境和自车的信号，与电动汽车的高压电断电阈值曲线进行对比，判断在当前碰撞工况下是否存在高压电安全风险；
S4.若该碰撞情况下不存在高压电安全风险，则恢复高压电气系统供电，若存在风险，则保持断电状态。
2.根据权利要求1中所述的一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法，其特征在于，步骤S1中所述环境感知模块全天候运行，持续性获得自车与目标车碰撞前的相对速度以及相对位置。
CN202010533108.2A 2020-06-12 2020-06-12 一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法 Active CN111746288B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010533108.2A CN111746288B (zh) 2020-06-12 2020-06-12 一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010533108.2A CN111746288B (zh) 2020-06-12 2020-06-12 一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111746288A CN111746288A (zh) 2020-10-09
CN111746288B true CN111746288B (zh) 2023-03-14

Family

ID=72676160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010533108.2A Active CN111746288B (zh) 2020-06-12 2020-06-12 一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111746288B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112550200A (zh) * 2020-12-09 2021-03-26 北京万得嘉瑞汽车技术有限公司 一种基于新能源商用车的碰撞感知系统
CN114013281A (zh) * 2021-11-02 2022-02-08 东风汽车集团股份有限公司 一种新能源汽车的断电方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002354602A (ja) * 2001-05-18 2002-12-06 Mitsubishi Motors Corp 自動車の高電圧系遮断装置
CN102390320A (zh) * 2011-08-22 2012-03-28 武汉理工大学 基于车载传感网络的车辆防撞预警系统
CN102514495A (zh) * 2011-12-26 2012-06-27 天津清源电动车辆有限责任公司 电动汽车碰撞时用于高压电安全保护系统的结构及方法
CN108860144A (zh) * 2017-05-08 2018-11-23 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于自主车辆的碰撞缓解和避让的系统和方法
CN110239348A (zh) * 2019-05-24 2019-09-17 北京航空航天大学 一种电动汽车动力电池安全检测系统及方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5846964B2 (ja) * 2012-02-28 2016-01-20 出光興産株式会社 電流遮断器筐体及びこれを用いた電流遮断器
CN102616143B (zh) * 2012-03-30 2015-05-13 广东博特动力能源有限公司 一种电动车动力系统
JP6329463B2 (ja) * 2014-08-26 2018-05-23 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 車両用制御装置
CN104749382B (zh) * 2015-04-20 2016-04-27 南昌大学第二附属医院 无创实时肾小球滤过率快速检测仪
WO2019165409A1 (en) * 2018-02-26 2019-08-29 Fedex Corporate Services, Inc. Systems and methods for enhanced collision avoidance on logistics ground support equipment using multi-sensor detection fusion
CN111231672B (zh) * 2018-11-09 2021-11-05 北汽福田汽车股份有限公司 燃料电池的控制方法和装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002354602A (ja) * 2001-05-18 2002-12-06 Mitsubishi Motors Corp 自動車の高電圧系遮断装置
CN102390320A (zh) * 2011-08-22 2012-03-28 武汉理工大学 基于车载传感网络的车辆防撞预警系统
CN102514495A (zh) * 2011-12-26 2012-06-27 天津清源电动车辆有限责任公司 电动汽车碰撞时用于高压电安全保护系统的结构及方法
CN108860144A (zh) * 2017-05-08 2018-11-23 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于自主车辆的碰撞缓解和避让的系统和方法
CN110239348A (zh) * 2019-05-24 2019-09-17 北京航空航天大学 一种电动汽车动力电池安全检测系统及方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Statistics-based Optimization of the Polarimetric Radar Hydrometeor Classification Algorithm and Its Application for a Squall Line in South China;Chong WU等;《Advances in Atmospheric Sciences》;20180226(第03期);第25-32页 *
微型客车白车身碰撞特性的试验研究;王青春等;《汽车技术》;20190906(第3期);第21-23页 *
车用动力电池系统的关键技术与学科前沿;张剑波等;《汽车安全与节能学报》;20120615(第02期);第15-19页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111746288A (zh) 2020-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106891890B (zh) 一种汽车主动防撞系统
CN110001647B (zh) 车辆触发变道方法、系统及计算机可读存储介质
CN110155046A (zh) 自动紧急制动分级控制方法与系统
CN111746288B (zh) 一种基于环境感知碰撞主动断电保护系统设计方法
CN106166954B (zh) 用于控制环保车辆的系统和方法
CN102167005B (zh) 对于汽车碰撞预先判断及预先动作以降低碰撞损失的方法
CN111452789A (zh) 自动驾驶超车控制方法及系统
CN103587467A (zh) 一种危险超车预警提示方法及系统
CN112258893B (zh) 一种基于轨道预测的智能车辆换道碰撞概率评估方法
CN210454790U (zh) 一种车辆紧急加速自保护系统
CN110803022B (zh) 一种电动车辆碰撞保护控制方法及系统
CN110386136B (zh) 车辆的自动碰撞缓解系统及其方法
CN110803023A (zh) 一种电动车辆碰撞保护的控制方法及系统
CN115257614B (zh) 一种智能汽车的全过程碰撞安全控制系统及汽车
CN109177976A (zh) 自适应巡航控制方法及系统
CN107128180A (zh) 具有供电系统的交通工具安全控制方法和系统
CN114212102B (zh) 一种避免侧向碰撞的辅助驾驶方法、系统及装置
CN113071482A (zh) 一种基于通行时间区间的智能车辆防碰撞方法
CN105946583A (zh) 一种车辆碰撞的响应方法和系统
US10071732B2 (en) Windshield stone impact response
CN115158304A (zh) 一种自动紧急制动控制系统及方法
CN204605408U (zh) 一种汽车短距离辅助紧急制动系统
CN110803024B (zh) 一种电动车辆的碰撞保护控制方法及系统
CN110941275A (zh) 用于车辆自动驾驶的数据处理方法
US11794686B2 (en) Deployable decoy vehicle system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant