CN203078327U - 一种纯电动汽车高压安全监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种纯电动汽车高压安全监控系统，属于纯电动汽车领域，所述系统包括微控制器模块、电流传感器模块、高压继电器模块、CAN总线通讯模块和电源模块，其中所述微控制器模块，用于接收所述电流传感器模块传输的传感器信息和所述CAN总线通讯模块传输的高压控制器工作状态信息；用于根据收到的信息作出相应的应对策略，并向所述高压继电器模块输出应对策略信号，所述电源模块用于为所述安全监控系统中的各模块供电。该系统能实时跟踪高压部件的工作状态，有效提高纯电动汽车高压部件运行的安全度和车辆的行驶安全。
Description
技术领域
本实用新型属于纯电动汽车领域，涉及一种纯电动汽车高压安全监控系统。
背景技术
随着能源危机、环境问题等日益突出，电动汽车受到全国乃至全世界的关注。纯电动汽车高压系统由动力电池、电机控制器、驱动电机、高压控制盒、DC/DC变换器、车载充电机、电空调系统等部件组成。采用高于300VDC的高压系统电压等级，通过CAN通讯协议实现各部件中的信息传递，从而实现车辆控制。其中动力电池、电机控制器、驱动电机为车辆唯一的能量源和动力源，输出功率较大。针对纯电动汽车在行车过程中应对突发事件、行车安全性能等方面的考虑，需要对纯电动汽车高压部件进行实时监控。
发明内容
本实用新型旨在解决纯电动汽车驾驶中高压部件的不全安全因素的实时监控问题，以及对纯电动汽车行驶中出现的意外情况实时作出应对策略的问题。
本实用新型采用的技术方案为：一种纯电动汽车高压安全监控系统，包括微控制器模块、电流传感器模块、高压继电器模块、CAN总线通讯模块和电源模块，其中，
所述微控制器模块，用于接收所述电流传感器模块传输的传感器信息和所述CAN总线通讯模块传输的高压控制器工作状态信息；用于根据收到的信息作出相应的应对策略，并向所述高压继电器模块输出应对策略信号；
所述电流传感器模块，用于向所述微控制器模块传输传感器信息；
所述高压继电器模块，用于接收所述微控制器模块输出的应对策略信号；
所述CAN总线通讯模块，用于将获得的各个高压控制器的工作状态信息传输给所述微控制器模块；
所述电源模块，用于为所述安全监控系统中的各模块供电。
所述微控制器模块通过算法对接收到的信息进行处理并判断，当判定为严重故障时，所述微控制器模块向所述高压继电器模块输出控制信号切断高压主继电器或相应支路的主控高压继电器。
或者是所述微控制器模块通过算法对接收到的信息进行处理并判断，当判定为故障时，，所述CAN总线通讯模块向与其连接的整车控制器发出整车故障预警。
上述微控制器模块采样飞思卡尔8位单片机作为主控芯片，所述电流传感器模块采用霍尔电流传感器。
本实用新型可以获得如下有益效果：通过飞思卡尔单片机实时采集的各个支路的电流信息可以有效的监测高压部件的工作状态；由单片机的CAN通讯接口与CAN总线驱动相连，获得各个高压控制器的工作状态信息；并在工作发生异常时做出相应的应对策略，能实时的跟踪高压部件的工作状态，有效的提高纯电动汽车高压部件运行的安全度和车辆的行驶安全。
附图说明
图1为一种纯电动汽车高压安全监控系统结构示意图；
图2为图1中微控制器模块的电路原理图；
图3为图1中CAN总线通讯模块的电路原理图。
具体实施方式
为更好的对一种纯电动汽车高压安全监控系统的设计目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
一种纯电动汽车高压安全监控系统，如图1所示，包括微控制器模块1（MCU）、电流传感器模块2、高压继电器模块3、CAN总线通讯模块4和电源模块5。
微控制器模块1（MCU），用于接收电流传感器模块2传输的传感器信息和CAN总线通讯模块传输的高压控制器工作状态信息；用于根据收到的信息作出相应的应对策略，并向高压继电器模块3输出应对策略信号。
具体的，MCU通过A/D转换端口（ADP4和ADP5）采集电流传感器模块传输的电流信号，并将其转换为MCU主控芯片输入范围要求的电压值作为被控高压支路检测电流，实时检测并实时确定被控高压支路的电流值；MCU主控芯片的输出端口为：PTB0~PTB2，MCU分别根据传感器模块和CAN总线通讯模块传输来的信息做出相应的应对策略，并将应对策略信号通过输出端口输出给高压继电器3，以达到控制高压继电器3的目的，以及实现对各支路高压安全监控的功能。
本实施例中采用飞思卡尔8位单片机MC9S08DZ60作为微控制器模块的主控芯片。
如图2所示是所述微控制器模块的电路原理图，其中,单片机U1为主控芯片。图2中，单片机U1的A/D转换端口（ADP4和ADP5）与电流传感器模块相应管脚相连接，U1的输出引脚PTB0~PTB2与高压继电器模块相应端口相连接，同时U1的引脚PTE6和PTE7分别与CAN通讯模块相关引脚相接。
微控制器模块的电路结构如图2所示：U1的管脚VDD、VDDA、VREFH经过电容C1接地，电容C1、C2、C3、C4并联，且电容C4的一端接地，另一端接电源，本实施例中电源端为5V的电压；U1的管脚VSS、VSSA、VREFL接地；U1的RESET管脚连接单片机U2和U3的相应管脚，U1的管脚BKGDMS经过电容C5接地，同时单片机U2的管脚1也与电容C5连接，U2的管脚2接地；U2的管脚4经过电容C6接地；U1的管脚RESET经过开关S1接地，同时，U1的管脚RESET连接有电容C7和电阻R1，电容C7的另一端接地，电阻R1的另一端接电源；U1的管脚PTG0经过电容C8接地，U1的管脚PTG1经过电容C9接地，且电阻R2和晶体Y1并联后的一段接电容C8，另一端接电容C9；单片机U3的管脚IPUT经过电容C10接地，电容C10的另一端接电源。
电流传感器模块2，用于向MCU传输传感器信息；
本实施例中电流传感器模块采用的传感器为霍尔电流传感器，电流传感器的量程为-10A~30A，精度在0.1A以上，满足高压支路电流监控的需求具体的。霍尔电流传感器是一种非接触式电流传感器，将实时采集的被控高压支路的电流值通过MCU的A/D转换端口输入到单片机中。
高压继电器模块3，用于接收MCU输出的应对策略信号；
具体的，当MCU通过算法对接收到的信息进行处理并判定为严重故障时，MCU向高压继电器模块3输出控制信号切断高压主继电器或相应支路的主控高压继电器。
本实施例中进一步的，MCU还可将监测到的高压安全系统故障通过CAN总线通讯模块上报给整车控制器（VCU）。
CAN总线通讯模块4，用于将获得的各个高压控制器的工作状态信息传输给微控制器模块1；例如，将获得的电池、电机、整车控制器（VCU）等高压控制器的工作状态信息传输给MCU。
本实用新型设计的CAN总线通讯模块在汽车中还可以方便的与其他设备之间通信，发送故障处理信息，接受其他设备指令，给其他设备提供信息。
如图3所示，本实施例中设计的CAN总线通讯模块的电路如下：
图3中，CAN总线通讯模块的主控芯片U6的引脚VIB与VOA与MCU的引脚PTE6和PTE7相连接。实现CAN通讯模块的设计后，在MCU内部对CAN通讯模块进行初始化以及发送、接收总线信息。
微控制器模块的电路结构如图3所示：芯片U6的管脚VDD1经过电容C14接地，U6的管脚VDD2经过电容C15接地，同时电容C1和C15的另一端接电源；U6的管脚VOB连接单片机U5的管脚TXD，U6的管脚VIA连接单片机U5的管脚RXD；单片机U5的管脚CANH经过电阻R3连接单片机U4的管脚1，U5的管脚CANL经过电阻R4连接单片机U4的管脚2，U5的管脚SPL1T经过电容C11接地，同时电容C11的另一端与电阻R5和R6连接，电阻R5的另一端连接电阻R3，电阻R6的另一端连接电阻R4。
电源模块5，用于为整个系统中的各模块供电。
本实用新型提出的监控系统利用8位飞思卡尔单片机作为微控制器，通过单片机的A/D端口实时采集霍尔电流传感器的信息并进行处理；结合CAN总线信息制定控制策略；实现了对高压安全性能进行监控，监控系统主要安装在高压盒内，通过高压盒本身的接插件，结合本身具有的接插件以及CAN通讯模块实现整车信息以及其他必须信息的传输。应用CAN通讯协议进行信息传输，通过微控制器控制CAN接收器和发送器的发送和接收，并采集霍尔电流传感器信息，对采集得到的信息与CAN总线数据进行分析处理，根据处理结果做出相应的策略，为各执行机构做出相应的动作提供依据。
本实用新型提出了一种纯电动汽车高压安全监控系统，主要实现电流监控、继电器驱动、电流异常故障判定、CAN总线通信功能判定以及对故障做出处理等功能，为纯电动汽车的高压安全性能和车辆安全行驶提供有效的保障。
本实用新型提供的一种纯电动汽车高压安全监控系统，在车辆行驶的状态下，微控制器模块实时采集霍尔电流传感器的电流信息，同时通过CAN总线通讯模块接收电池、电机、VCU等高压控制器的工作状态信息，并根据从电流传感器和CAN总线通讯模块获取的实时信号经过处理和判定实现高压安全监控功能。本实用新型提供的所述系统实现高压安全监控的工作流程如下：
1、初始化微控制器模块8位单片机的时钟、各个输入输出端口及A/D转换端口，初始化CAN总线通讯模块。
2、闭合高压主继电器。
3、8位飞思卡尔单片机通过A/D转换端口，采样霍尔电流传感器的电流信息并对采集的电流信息进行处理，使其在单片机的输入范围要求内。通过CAN总线通讯模块实时接收各高压控制器的工作状态信息，结合实时采集到的传感器信息，判断高压系统的电流和CAN通讯是否异常以及异常的严重度，根据判定结果给出相应的应对策略。
4、如果出现故障则上报，在紧急情况下允许微控制器模块切断高压主继电器或相应支路的主控高压继电器；如果高压运行状态正常，则继续监控。
进一步的，对于不需要高压继电器的支路，则通过CAN总线通讯模块发送给整车控制器，由整车控制器给出整车故障预警。
5、控制完毕，返回第2步继续采集电流传感器信息及接收CAN总线通讯模块传输来的各高压控制器的工作状态信息并进行判定，循环实现高压安全监控。
Claims (4)
1.一种纯电动汽车高压安全监控系统，其特征是：包括微控制器模块、电流传感器模块、高压继电器模块、CAN总线通讯模块和电源模块，其中，
所述微控制器模块，用于接收所述电流传感器模块传输的传感器信息和所述CAN总线通讯模块传输的高压控制器工作状态信息；用于根据收到的信息作出相应的应对策略，并向所述高压继电器模块输出应对策略信号；
所述电流传感器模块，用于向所述微控制器模块传输传感器信息；
所述高压继电器模块，用于接收所述微控制器模块输出的应对策略信号；
所述CAN总线通讯模块，用于将获得的各个高压控制器的工作状态信息传输给所述微控制器模块；
所述电源模块，用于为所述安全监控系统中的各模块供电。
2.如权利要求1所述的系统，其特征是：所述微控制器模块通过算法对接收到的信息进行处理并判断，当判定为严重故障时，所述微控制器模块向所述高压继电器模块输出控制信号切断高压主继电器或相应支路的主控高压继电器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征是：所述微控制器模块通过算法对接收到的信息进行处理并判断，当判定为故障时，，所述CAN总线通讯模块向与其连接的整车控制器发出整车故障预警。
4.如权利要求1所述的系统，其特征是：所述微控制器模块采样飞思卡尔8位单片机作为主控芯片，所述电流传感器模块采用霍尔电流传感器。
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