CN114670629A - 电动车辆碰撞防触电保护系统及电动车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的电动车辆防触电保护系统及电动车辆，SDM还分别连接BMS、DC/DC转换器，并将碰撞信号分别发送至BMS、DC/DC转换器，这样即使在VCU故障，或VCU与BMS、DC/DC转换器间通信故障时，BMS可以直接根据碰撞信号打开主继电器，DC/DC转换器可以直接根据碰撞信号进行放电，实现对驾驶员、乘客及车辆周围人员的人身安全保护的提高。当碰撞传感器失效或SDM通信丢失时，结合对检测的车辆高压绝缘阻值进行综合分析，得出碰撞是否发生，并在碰撞发生时，打开主继电器和高压放电；以及还设置与电动车辆高压回路连接的放电器件，用于降低高压端电压。进一步提高对驾驶员、乘客及车辆周围人员的人身安全保护。
Description
技术领域
本发明涉及电动车辆领域，更具体地说，涉及电动车辆碰撞防触电保护系统及电动车辆。
背景技术
电动汽车通过高压保护部件将高压系统隔离，以确保驾驶员、乘客及车辆周围人员的人身安全。当碰撞发生时，电动汽车的高压保护部件有可能被破坏，造成人员高压触电的风险。现有的保护方案见图1。碰撞发生后，碰撞传感器将碰撞信号传递给气囊控制器SDM；SDM将碰撞信号发送给整车控制器VCU；VCU再分别发送指令给电池管理系统BMS和DC/DC转换器，BMS根据指令打开主继电器，DC/DC转换器根据指令进行高压放电。
现有的保护方案依赖各环节部件的正常工作，过程中任一环节部件失效则会导致风险。如VCU故障，或VCU与BMS、DC/DC转换器间通信故障，则BMS无法得知打开主继电器请求，DC/DC转换器无法得知放电请求，高压系统未能下电导致风险。
发明内容
有鉴于此，本发明提出电动车辆碰撞防触电保护系统及电动车辆，欲实现提升对驾驶员、乘客及车辆周围人员的人身安全保护的目的。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种电动车辆防触电保护系统，包括通过总线相连接的气囊控制器、整车控制器、电池管理系统、DC/DC转换器，所述电池管理系统和所述DC/DC转换器位于高压回路，所述气囊控制器、所述电池管理系统和所述DC/DC转换器通过同一条总线通信；
所述气囊控制器，用于将碰撞信号分别发送至所述整车控制器、所述电池管理系统以及所述DC/DC转换器；
所述整车控制器，用于在接收到所述碰撞信号时，发送包含打开主继电器的控制指令至所述电池管理系统，以及发送含高压放电的控制指令至所述DC/DC；
所述电池管理系统，用于在接收到所述碰撞信号和/或所述整车控制器发送的包含打开主继电器的控制指令时，控制主继电器打开；
所述DC/DC，用于在接收到所述碰撞信号或所述整车控制器发送的包含高压放电的控制指令，且所述电池管理系统发送的主继电器打开状态信号时，控制高压电转化为低压电充入车载蓄电池。
可选的，所述电池管理系统，还用于对车辆高压绝缘阻值进行检测，并将检测结果发送至所述整车控制器；
所述整车控制器，还用于当发生碰撞传感器失效或所述气囊控制器与所述整车控制器通信丢失时，在第一间隔时间内监测所述电池管理系统发送的车辆高压绝缘阻值是否低于阻值阈值，若是，则发送包含打开主继电器的控制指令至所述电池管理系统，以及发送含高压放电的控制指令至所述DC/DC。
可选的，发生碰撞传感器失效或气囊控制器与整车控制器通信丢失时，所述第一间隔时间大于碰撞传感器失效诊断时间、气囊控制器与整车控制器通信丢失的诊断时间、碰撞导致绝缘故障发生时间、绝缘故障诊断时间、所述整车控制器与所述电池管理系统间的通信时间、所述整车控制器的程序执行周期、以及所述电池管理系统的程序执行周期的总和。
可选的，上述电动车辆碰撞防触电保护系统，还包括与所述气囊控制器连接的放电器件；
所述气囊控制器，还用于将碰撞信号发送至所述放电器件；
所述放电器件与电动车辆的高压回路连接，用于在接收到所述碰撞信号，且所述电池管理系统发送的主继电器已打开状态信号时，将高压电转化为热能。
可选的，所述放电器件还与所述整车控制器连接；
所述整车控制器，还用于将包含高压放电的控制指令发送至所述放电器件；
所述放电器件，还用于在接收到所述整车控制器发送的包含高压放电的控制指令，且所述电池管理系统发送的主继电器已打开状态信号时，将高压电转化为热能。
一种电动车辆，包括上述任意一种电动车辆碰撞防触电保护系统。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
上述技术方案提供的电动车辆防触电保护系统及电动车辆，气囊控制器SDM还分别连接电池管理系统BMS和DC/DC转换器，并将碰撞信号分别发送至电池管理系统BMS和DC/DC转换器，这样即使在VCU故障，或VCU与BMS、DC/DC转换器间通信故障时，BMS可以直接根据碰撞信号打开主继电器，DC/DC转换器可以直接根据碰撞信号进行放电，实现了对驾驶员、乘客及车辆周围人员的人身安全保护的提高。
可选的，当碰撞传感器失效和SDM通信丢失时，结合对车辆高压绝缘阻值检测进行综合分析，得出碰撞是否发生，并在分析结果为碰撞发生时，打开主继电器和高压放电。从而使得在碰撞传感器失效或SDM通信丢失时，高压系统依然可以及时下电，进一步提高了对驾驶员、乘客及车辆周围人员的人身安全保护。
可选的，还可以设置与电动车辆高压回路连接的放电器件，用于降低高压端电压。在DC/DC转换器故障，不能进行高压端放电或放电超时，也能保障降低高压端电压，进一步提高了对驾驶员、乘客及车辆周围人员的人身安全保护。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有的电动车辆防触电保护系统示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电动车辆防触电保护系统的示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种电动车辆防触电保护系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明实施例提供的一种电动车辆防触电保护系统的示意图，包括通过总线连接的气囊控制器SDM、整车控制器VCU、电池管理系统BMS，以及与VCU连接的DC/DC转换器。SDM还分别连接BMS和DC/DC转换器。BMS和DC/DC转换器位于高压回路，SDM、BMS和DC/DC转换器通过同一条总线通信。
碰撞传感器，用于将碰撞信号发送至SDM。
SDM，用于将碰撞信号分别发送至VCU、BMS以及DC/DC转换器。
VCU，用于在接收到SDM发送的碰撞信号时，发送包含打开主继电器的控制指令至BMS，以及发送含高压放电的控制指令至DC/DC。
BMS，用于在接收到SDM发送的碰撞信号和/或VCU发送的包含打开主继电器的控制指令时，控制主继电器打开。主继电器在电池高压回路正负极上。主继电器断开，则可以将电池包与外部电路中的高压断开。
DC/DC转换器，用于在接收到SDM发送的碰撞信号或VCU发送的包含高压放电的控制指令，且BMS发送的主继电器已打开状态信号时，控制外部电路中高压电转化为低压电充入车载蓄电池。DC/DC转换器将直流母线上的高压电转化为低压电。电池包与外部电路中的高压断开后，由于感性元件的存在，外部电路中仍旧存在一定的高压，为了人员安全，需要通过DC/DC转换器的放电，尽快将高压电能放掉。
DC/DC转换器在以下条件都满足时执行放电动作：
1)接收到SDM发送的碰撞信号或VCU发送的包含高压放电的控制指令；
2)接收到BMS发送的主继电器已打开状态信号。
通过上述方案，在VCU故障，或VCU与BMS、DC/DC转换器间通信故障时，BMS可以直接根据碰撞信号打开主继电器，DC/DC转换器可以直接根据碰撞信号进行放电，实现了对驾驶员、乘客及车辆周围人员的人身安全保护的提高。
在碰撞传感器失效以及SDM通信丢失时，发生碰撞将无法得知碰撞信息，如果此时发生碰撞，则有人员触电风险；但是，由于硬件失效的随机性，碰撞传感器失效或者SDM通信丢失，不一定代表发生了碰撞，如果此时高压系统下电会造成车辆动力丢失，严重影响用户驾驶体验。从碰撞的并发影响角度出发，在碰撞发生时大概率会对车辆的高压保护部件造成损坏，引起绝缘故障；因此，本发明另一个实施例提出，当碰撞传感器失效或SDM通信丢失，同时高压保护部件发生绝缘故障，则推断此时发生了碰撞，从而高压系统按照碰撞发生进行处理。详细分析处理过程如下：
BMS，还用于对高压保护部件进行绝缘阻值检测，并将检测结果发送至VCU。
VCU，还用于当发生碰撞传感器失效或所述气囊控制器与所述整车控制器通信丢失时，在第一间隔时间内监测所述电池管理系统发送的车辆高压绝缘阻值是否低于阻值阈值，若是，则发送包含打开主继电器的控制指令至BMS，以及发送含高压放电的控制指令至DC/DC转换器。
发生碰撞传感器失效或SDM与VCU通信丢失时，第一间隔时间大于碰撞传感器失效诊断时间、SDM与VCU通信丢失的诊断时间、碰撞导致绝缘故障发生时间、绝缘故障诊断时间、VCU与BMS间的通信时间、VCU的程序执行周期、以及BMS的程序执行周期的总和。
碰撞传感器失效诊断时间、SDM与VCU通信丢失的诊断时间、碰撞导致绝缘故障发生时间、绝缘故障诊断时间、VCU与BMS之间的通信时间、VCU程序执行周期、以及BMS程序执行周期均为固定的值，在电动车辆运行前已知；也就是说第一间隔时间为预先确定的一个固定值，这样在发生碰撞传感器失效或SDM与VCU通信丢失开始，到第一间隔时间结束这一段时间内，持续判断BMS发送的车辆高压绝缘阻值是否低于阻值阈值。
碰撞传感器失效诊断时间是指从碰撞传感器失效开始，到SDM检测出碰撞传感器失效为止的时间。碰撞导致绝缘故障发生时间是指从发生碰撞开始，到车辆产生绝缘故障为止的时间；碰撞导致绝缘故障发生时间在不同情境下有所不同，整车厂可以根据碰撞模型或试验，得出具有一定置信度的值。VCU与BMS之间的通信时间是指BMS发送数据开始，到VCU接收到该数据为止的时间。SDM通信丢失诊断时间，也就是SDM与VCU通信丢失的诊断时间为VCU与SDM之间通信丢失开始，到VCU检测到该通信丢失为止的时间。
需要说明的是，当BMS发送的车辆高压绝缘阻值低于阻值阈值，且发生碰撞传感器失效或VCU与SDM通信丢失的时间不在第一间隔时间内时，认为是两例单独故障，按照各自的故障动作处理即可。
针对DC/DC转换器故障，在高压端增加放电器件，例如电机控制单元PEB，通过IGBT的控制，将高压电电能转化为热能，从而快速降低高压端电压。当DC/DC转换器出现故障时，高压系统也能保证降低高压端电压。参见图3，设置与SDM通信连接的PEB。SDM，还用于将碰撞信号发送至PEB。
PEB还与VCU连接；VCU，还用于在接收到碰撞信号，且BMS发送的主继电器已打开状态信号时，将包含高压放电的控制指令发送至PEB。
PEB与电动车辆的高压回路连接，用于在接收到SDM发送的碰撞信号或VCU发送的包含高压放电的控制指令，且BMS发送的主继电器打开状态信号时，将高压电转化为热能。
本发明实施例还提供一种电动车辆，包括上述任意只用电动车辆碰撞防触电保护系统。
在本文中，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。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种电动车辆防触电保护系统，包括通过总线相连接的气囊控制器、整车控制器、电池管理系统、DC/DC转换器，所述电池管理系统和所述DC/DC转换器位于高压回路，其特征在于，所述气囊控制器、所述电池管理系统和所述DC/DC转换器通过同一条总线通信；
所述气囊控制器，用于将碰撞信号分别发送至所述整车控制器、所述电池管理系统以及所述DC/DC转换器；
所述整车控制器，用于在接收到所述碰撞信号时，发送包含打开主继电器的控制指令至所述电池管理系统，以及发送含高压放电的控制指令至所述DC/DC；
所述电池管理系统，用于在接收到所述碰撞信号和/或所述整车控制器发送的包含打开主继电器的控制指令时，控制主继电器打开；
所述DC/DC转换器，用于在接收到所述碰撞信号或所述整车控制器发送的包含高压放电的控制指令，且所述电池管理系统发送的主继电器已打开状态信号时，控制高压电转化为低压电充入车载蓄电池。
2.根据权利要求1所述的电动车辆碰撞防触电保护系统，其特征在于，所述电池管理系统，还用于对车辆高压绝缘阻值进行检测，并将检测结果发送至所述整车控制器；
所述整车控制器，还用于当发生碰撞传感器失效或所述气囊控制器与所述整车控制器通信丢失时，在第一间隔时间内监测所述电池管理系统发送的车辆高压绝缘阻值是否低于阻值阈值，若是，则发送包含打开主继电器的控制指令至所述电池管理系统，以及发送含高压放电的控制指令至所述DC/DC。
3.根据权利要求2所述的电动车辆碰撞防触电保护系统，其特征在于，发生碰撞传感器失效或气囊控制器与整车控制器通信丢失时，所述第一间隔时间大于碰撞传感器失效诊断时间、气囊控制器与整车控制器通信丢失的诊断时间、碰撞导致绝缘故障发生时间、绝缘故障诊断时间、所述整车控制器与所述电池管理系统间的通信时间、所述整车控制器的程序执行周期、以及所述电池管理系统的程序执行周期的总和。
4.根据权利要求1或2所述的电动车辆碰撞防触电保护系统，其特征在于，还包括与所述气囊控制器连接的放电器件；
所述气囊控制器，还用于将碰撞信号发送至所述放电器件；
所述放电器件与电动车辆的高压回路连接，用于在接收到所述碰撞信号，且所述电池管理系统发送的主继电器已打开状态信号时，将高压电转化为热能。
5.根据权利要求4所述的电动车辆碰撞防触电保护系统，其特征在于，所述放电器件还与所述整车控制器连接；
所述整车控制器，还用于将包含高压放电的控制指令发送至所述放电器件；
所述放电器件，还用于在接收到所述整车控制器发送的包含高压放电的控制指令，且所述电池管理系统发送的主继电器已打开状态信号时，将高压电转化为热能。
6.一种电动车辆，其特征在于，包括如权利要求1所述的电动车辆碰撞防触电保护系统。
7.根据权利要求6所述的电动车辆，其特征在于，所述电池管理系统，还用于对车辆高压绝缘阻值进行检测，并将检测结果发送至所述整车控制器；
所述整车控制器，还用于当发生碰撞传感器失效或所述气囊控制器与所述整车控制器通信丢失时，在第一间隔时间内监测所述电池管理系统发送的车辆高压绝缘阻值是否低于阻值阈值，若是，则发送包含打开主继电器的控制指令至所述电池管理系统，以及发送含高压放电的控制指令至所述DC/DC。
8.根据权利要求7所述的电动车辆，其特征在于，发生碰撞传感器失效或气囊控制器与整车控制器通信丢失时，所述第一间隔时间大于碰撞传感器失效诊断时间、气囊控制器与整车控制器通信丢失的诊断时间、碰撞导致绝缘故障发生时间、绝缘故障诊断时间、所述整车控制器与所述电池管理系统间的通信时间、所述整车控制器的程序执行周期、以及所述电池管理系统的程序执行周期的总和。
9.根据权利要求6或7所述的电动车辆，其特征在于，还包括与所述气囊控制器连接的放电器件；
所述气囊控制器，还用于将碰撞信号发送至所述放电器件；
所述放电器件与电动车辆的高压回路连接，用于在接收到所述碰撞信号且所述电池管理系统发送的主继电器已打开状态信号时，将高压电转化为热能。
10.根据权利要求9所述的电动车辆，其特征在于，所述放电器件还与所述整车控制器连接；
所述整车控制器，还用于将包含高压放电的控制指令发送至所述放电器件；
所述放电器件，还用于在接收到所述整车控制器发送的包含高压放电的控制指令，且所述电池管理系统发送的主继电器已打开状态信号时，将高压电转化为热能。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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