CN205097957U - 电动汽车高压互锁实现装置 - Google Patents

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孙超
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Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车高压互锁实现装置，包括空调压缩机节点（3）、电加热器节点（4）、动力电池节点（5）、电机节点（6）、电源管理系统控制器BMS（1）和整车控制器VMS（2）；每个高压设备节点包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、高压设备控制器ECU，高压接插件能接插高压设备，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接高压设备控制器ECU；空调压缩机控制器ECU（31）、电加热器控制器ECU（41）、动力电池控制器ECU（51）和电机控制器ECU（61）分别通过CAN网络连接于电源管理系统控制器BMS，电源管理系统控制器BMS通过CAN网络连接于整车控制器VMS，整车控制器VMS通过CAN网络分别连接于各个高压设备控制器ECU。

Description

电动汽车高压互锁实现装置
技术领域
本实用新型涉及一种电动汽车高压互锁回路技术，尤其涉及电动汽车高压互锁实现装置。
背景技术
电动汽车区别传统汽车的重要特征是具有高电压、大电流的高压回路。电动汽车动力系统的电压一般为300V以上，远远超过安全电压范围，同时，高压回路的工作电流一般为几十或者几百安培。因此，在设计电动汽车高压系统时应确保整车、人员和周边环境高压安全。出于对电动汽车高压安全性考虑，必须对电动汽车的高压回路进行监测，高压互锁是电动汽车安全监测的一个重要手段。
高压互锁回路(HVIL)的定义是通过使用电气小信号，来检查整个高压系统、导线、连接器的电气连续性，识别回路异常断开，及时断开高压电。ISO6469-3：2001中规定了电动车应具有高压互锁装置，但并没有详细定义高压互锁系统。目前，常见的高压回路互锁实现方案是：通过各高压设备连接器相互串联形成一个贯穿于所有高压设备的链路，一旦当此链路上任一高压设备的高压导电部分裸露，则会引起整个串联回路不贯穿连通，通过检测这个串联电路终端的信号进而控制高压供电接触器，使其无法上电，进而提高防触电安全性。这种方案对电气硬件(高压接插件等)可靠性要求非常高，同时经济成本较高，排查高压互锁故障困难。
参见图1，传统电动汽车整车高压互锁回路通过硬线将空调压缩机AC、电加热器PTC、动力电池、充电口、电机和控制器BMS串联形成一个环形的高压互锁链路，其整车高压互锁回路采用环形结构，一旦链接某个节点出现高压互锁故障，控制器BMS或控制器VMS在监测到故障信号后，立即采用断电处理，防止触电风险。中：AC是AirCondition缩写，意思是空调压缩机，PTC是PositiveTemperatureCoefficient缩写，意思是正的温度系数,本文中的PTC是指由PTC热敏电阻组成的电加热器。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种电动汽车高压互锁实现装置，该装置具有节点容易扩展和能迅速精确定位高压互锁回路故障的优点。
为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种电动汽车高压互锁实现装置，包括空调压缩机节点、电加热器节点、动力电池节点、电机节点、电源管理系统控制器BMS和整车控制器VMS；
所述空调压缩机节点包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、空调压缩机控制器ECU，高压接插件能接插空调压缩机，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接空调压缩机控制器ECU；
所述电加热器节点包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、电加热器控制器ECU，高压接插件能接插电加热器，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接电加热器控制器ECU；
所述动力电池节点包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、动力电池控制器ECU，高压接插件能接插动力电池，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接动力电池控制器ECU；
所述电机节点包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、电机控制器ECU，高压接插件能接插电机，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接电机控制器ECU；
所述空调压缩机控制器ECU、电加热器控制器ECU、动力电池控制器ECU和电机控制器ECU分别通过CAN网络连接于电源管理系统控制器BMS，电源管理系统控制器BMS通过CAN网络连接于整车控制器VMS，整车控制器VMS通过CAN网络分别连接于空调压缩机控制器ECU、电加热器控制器ECU、动力电池控制器ECU和电机控制器ECU。
进一步，所述高压互锁信号检测电路包括电阻、电容C、光耦OC，高压互锁输入信号并接电阻R1和电容C一端后接入光耦OC输入端2，电阻R1和电容C另一端并接后接入光耦OC输入端1，第一直流电源串接电阻R1后接入光耦OC输入端1，光耦OC输出端3接第二直流电源，光耦OC输出端4接电阻R3一端，电阻R3另一端接地，光耦OC输出端4作为检测输出信号。
本实用新型电动汽车高压互锁实现装置以电源管理系统控制器BMS和整车控制器VMS为中央节点，通过CAN网络将外围的高压设备如：动力电池、电机、空调压缩机AC和电加热器PTC等高压设备节点连接起来，各节点和中央节点通过CAN网络实现点与点方式连接，中央节点执行集中式控制。各个高压设备节点自己独立形成一个高压互锁环，通过星型结构组成整车高压互锁回路。每个高压设备节点包括高压接插件、高压互锁信号检测电路和自身高压设备控制器，高压接插件能接插高压设备，通过单点监测高压设备电压方式，将高压互锁故障通过CAN网络传输给电源管理系统控制器BMS和整车控制器VMS。
本实用新型电动汽车高压互锁实现装置具有可靠性高、节点容易扩展和可迅速精确定位高压互锁回路故障等优点。特别是各外围节点与中央节点采取点与点的方式，电源管理系统控制器BMS和整车控制器VMS可以单独对外围节点采取操作而不妨碍其他节点正常功能的实现。
附图说明
图1为现有的高压互锁回路的环形拓扑结构示意图；
图2为高压互锁信号检测电路示意图；
图3为本实用新型电动汽车高压互锁实现装置示意图。
图中：1电源管理系统控制器BMS，2整车控制器VMS，3空调压缩机节点，4电加热器节点，5动力电池节点，6电机节点；31空调压缩机控制器ECU，41电加热器控制器ECU，51动力电池控制器ECU，61电机控制器ECU。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
参见图3，一种电动汽车高压互锁实现装置，包括空调压缩机（AC）节点3、电加热器（PTC）节点4、动力电池节点5、电机节点6、电源管理系统控制器BMS1和整车控制器VMS2。
所述空调压缩机节点3包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、空调压缩机控制器ECU31，高压接插件能接插空调压缩机，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接空调压缩机控制器ECU31。
所述电加热器节点4包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、电加热器控制器ECU41，高压接插件能接插电加热器，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接电加热器控制器ECU41。
所述动力电池节点5包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、动力电池控制器ECU51，高压接插件能接插动力电池，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接动力电池控制器ECU51。
所述电机节点6包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、电机控制器ECU61，高压接插件能接插电机，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接电机控制器ECU61。
所述空调压缩机控制器ECU31、电加热器控制器ECU41、动力电池控制器ECU51和电机控制器ECU61分别通过CAN网络的CAN1连接于电源管理系统控制器BMS1，电源管理系统控制器BMS1通过CAN网络的CAN2连接于整车控制器VMS2，整车控制器VMS2通过CAN网络的CAN2分别连接于空调压缩机控制器ECU31、电加热器控制器ECU41、动力电池控制器ECU51和电机控制器ECU61。所述空调压缩机控制器ECU31、电加热器控制器ECU41、动力电池控制器ECU51、电机控制器ECU61和电源管理系统控制器BMS1构成高压互锁检测网络CAN1。同时所述空调压缩机控制器ECU31、电加热器控制器ECU41、动力电池控制器ECU51、电机控制器ECU61、电源管理系统控制器BMS1和整车控制器VMS2构成整车动力网络CAN2。
参见图2，所述高压互锁信号检测电路包括电阻、电容C、光耦OC，高压互锁输入信号并接电阻R1和电容C一端后接入光耦OC输入端2，电阻R1和电容C另一端并接后接入光耦OC输入端1，第一直流电源+12V串接电阻R1后接入光耦OC输入端1，光耦OC输出端3接第二直流电源+5V，光耦OC输出端4接电阻R3一端，电阻R3另一端接地，光耦OC输出端4作为检测输出信号。当高压接插件接插高压设备到位时，高压互锁导通，高压互锁输入信号为低电平，光耦OC导通，检测输出信号(为高电平)输入给高压设备控制器ECU；当高压接插件接插有接插不良时，高压互锁断开，高压互锁输入信号为高电平，光耦OC不导通，检测输出信号（为低电平）输入给高压设备控制器ECU。
本实用新型电动汽车高压互锁实现装置的工作过程是：
当空调压缩机（AC）节点3、电加热器（PTC）节点4、动力电池节点5和电机节点6的高压接插件对接正常，高压互锁信号检测电路检测到该高压接插件连接正常，输出高电平给相应的控制器ECU，控制器ECU通过CAN网络发送信号给电池管理系统控制器BMS1。电池管理系统控制器BMS1将该信号通过CAN网络发送给整车控制器VMS2，整车控制器VMS2结合其他信号开始动作，整车可以正常上高压。例如，当电机节点6高压接插件接触不良，高压互锁断开，电机高压互锁信号检测电路检测到该接插件高压互锁断开，发送低电平信号给电机控制器ECU61，电机控制器ECU61通过CAN网络的CAN1将该信号上传至电池管理系统控制器BMS1。电池管理系统控制器BMS1将该电机节点6高压互锁故障信号通过CAN网络的CAN2发送给整车控制器VMS2，如果车辆正在行驶，整车控制器VMS2发出警告，车辆在10分钟后断电，如果车辆处理怠速状态，整车控制器VMS2发出警告，车辆立即断电。维修人员通过读取诊断代码，可以对电机立即进行检修。
本实用新型电动汽车高压互锁实现装置节点扩展容易，如增加充电口节点，以及增加其它外围的高压设备节点。由于本实用新型的高压互锁实现装置采用各节点（外围高压设备）和中央节点（电池管理系统控制器BMS1和整车控制器VMS2）通过CAN网络实现点与点方式连接，中央节点执行集中式控制，因此不会影响到其它节点的连接和控制。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种电动汽车高压互锁实现装置，包括空调压缩机节点（3）、电加热器节点（4）、动力电池节点（5）、电机节点（6）、电源管理系统控制器BMS（1）和整车控制器VMS（2）；
其特征是：所述空调压缩机节点（3）包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、空调压缩机控制器ECU（31），高压接插件能接插空调压缩机，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接空调压缩机控制器ECU（31）；
所述电加热器节点（4）包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、电加热器控制器ECU（41），高压接插件能接插电加热器，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接电加热器控制器ECU（41）；
所述动力电池节点（5）包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、动力电池控制器ECU（51），高压接插件能接插动力电池，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接动力电池控制器ECU（51）；
所述电机节点（6）包括高压接插件、高压互锁信号检测电路、电机控制器ECU（61），高压接插件能接插电机，高压接插件输出接高压互锁信号检测电路，高压互锁信号检测电路输出接电机控制器ECU（61）；
所述空调压缩机控制器ECU（31）、电加热器控制器ECU（41）、动力电池控制器ECU（51）和电机控制器ECU（61）分别通过CAN网络连接于电源管理系统控制器BMS（1），电源管理系统控制器BMS（1）通过CAN网络连接于整车控制器VMS（2），整车控制器VMS（2）通过CAN网络分别连接于空调压缩机控制器ECU（31）、电加热器控制器ECU（41）、动力电池控制器ECU（51）和电机控制器ECU（61）。
2.根据权利要求1所述的电动汽车高压互锁实现装置，其特征是：所述高压互锁信号检测电路包括电阻、电容C、光耦OC，高压互锁输入信号并接电阻R1和电容C一端后接入光耦OC输入端2，电阻R1和电容C另一端并接后接入光耦OC输入端1，第一直流电源串接电阻R1后接入光耦OC输入端1，光耦OC输出端3接第二直流电源，光耦OC输出端4接电阻R3一端，电阻R3另一端接地，光耦OC输出端4作为检测输出信号。
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