CN205292509U - 一种汽车的电压切断装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种汽车的电压切断装置，包括：第一继电器（10），受整车控制器（1）的控制而闭合或断开，第一继电器（10）的第一控制端（101）和第一受控端（103）均与整车电源（2）的正极相连，第一继电器（10）的第二控制端（102）与整车控制器（1）相连；碰撞惯性开关（3），在汽车碰撞时触发断开，碰撞惯性开关（3）的输入端（301）与第一继电器（10）的第二受控端（104）相连，碰撞惯性开关（3）的输出端（302）与电池管理系统中各继电器相连。本实用新型通过在各继电器的供能线路上物理连接一个碰撞惯性开关3，直接以物理电气切断整车高压，保证了整车第一时间进行下电保护，保证了人员安全。

Description

一种汽车的电压切断装置

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车的电压切断装置。

背景技术

新能源汽车发展方向，随着人们对能源安全的不断关注，新能源汽车成为人们日益关注的焦点，也将成为汽车技术发展的重点方向。纯电动汽车以及混合动力汽车上有多个高压部件，当车辆处于紧急情况时，需要高压部件及时下电，避免人员触电或是电池包漏电起火。

现有已知电动汽车切断高压的方案为：整车控制器判定整车条件，对各高压节点发出断高压指令；各高压节点相应做出响应，停止高压负载工作，电池管理系统停止对外高压输出或输入工作，进而实现整车切断高压输出或输入。然而，这种方案存在以下缺陷：

1、高压切断不及时

由整车控制器发出指令，再由响应节点响应断开高压，整个过程响应时间过长，可能造成高压与车体短接，造成高压触电事件；

2、节点响应存在风险

在车辆碰撞等特殊情况下，会造成整车通讯中断，进而使整车控制器指令无法正常发出，以使高压部件响应，进而造成电池起火、人员触电等危险。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种及时切断高压，提高安全性的汽车的电压切断装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种汽车的电压切断装置，包括：第一继电器，受整车控制器的控制而闭合或断开，所述第一继电器的第一控制端和第一受控端均与整车电源的正极相连，所述第一继电器的第二控制端与所述整车控制器相连；碰撞惯性开关，在汽车碰撞时触发断开，所述碰撞惯性开关的输入端与所述第一继电器的第二受控端相连，所述碰撞惯性开关的输出端与电池管理系统中各继电器相连。

其中，所述碰撞惯性开关的输出端均与电池管理系统中各继电器的第一控制端相连，所述电池管理系统中各继电器的第二控制端均与电池管理系统控制器相连。

其中，所述电池管理系统中各继电器包括：主正继电器、主负继电器、预充继电器和慢充继电器，其中，

所述碰撞惯性开关的输出端与所述主正继电器的第一控制端相连，所述主正继电器的第二控制端与所述电池管理系统控制器相连；

所述碰撞惯性开关的输出端与所述主负继电器的第一控制端相连，所述主负继电器的第二控制端与所述电池管理系统控制器相连；

所述碰撞惯性开关的输出端与所述预充继电器的第一控制端相连，所述预充继电器的第二控制端与所述电池管理系统控制器相连；

所述碰撞惯性开关的输出端与所述慢充继电器的第一控制端相连，所述慢充继电器的第二控制端与所述电池管理系统控制器相连。

其中，所述电池管理系统还包括快充继电器，所述碰撞惯性开关的输出端与所述快充继电器的第一控制端相连，所述快充继电器的第二控制端与所述电池管理系统控制器相连。

其中，所述主正继电器的第一受控端连接至电池包的正极，第二受控端连接至电池管理系统高压输出端的正极；所述主负继电器的第一受控端连接至电池包的负极，第二受控端分别连接至电池管理系统高压输出端的负极、慢速充电端口的负极和快速充电端口的负极；所述慢充继电器的第一受控端连接至电池包的正极，第二受控端连接至电池管理系统慢速充电端口的正极；所述快充继电器的第一受控端连接至电池包的正极，第二受控端连接至电池管理系统快速充电端口的正极。

其中，所述第一继电器还用于在所述整车控制器判断整车处于异常状态需紧急下电保护时，受所述整车控制器的控制而断开。

其中，所述整车电源是12V蓄电池或48V蓄电池。

本实用新型实施例汽车的电压切断装置，通过在电池管理系统各继电器的供能线路上物理连接一个碰撞惯性开关3，在碰撞等危险情形下，直接以物理电气切断整车高压的方式，保证了整车第一时间进行下电保护，保证了人员安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例一种汽车的电压切断装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例一种汽车的电压切断装置的另一结构示意图。

图3是本实用新型实施例一种汽车的电压切断装置的工作流程示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本实用新型可以用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本实用新型，而非对本实用新型保护范围的限制。

请参照图1所示，本实用新型实施例提供一种汽车的电压切断装置，包括：

第一继电器10，受整车控制器1的控制而闭合或断开，该第一继电器10的第一控制端101和第一受控端103均与整车电源2的正极相连，该第一继电器10的第二控制端102与整车控制器1相连；

碰撞惯性开关3，在汽车碰撞时触发断开，该碰撞惯性开关3的输入端301与第一继电器10的第二受控端104相连，该碰撞惯性开关3的输出端302与电池管理系统中各继电器相连。

可以理解地，本实用新型实施例汽车的电压切断装置尤其适用于油电混合动力汽车、纯电动汽车等具有高压部件的新能源汽车。本实施例中，整车电源2可以是12V蓄电池，也可以是48V蓄电池。而新能源汽车的电池管理系统，其对外输出的高压接口类型，通常包括三种：快充高压接口、慢充高压接口、其他高压部件高压接口；其中若整车不配置快充功能，则无快充高压接口（纯电动车或是油电混合动力汽车一般不配置快充功能）。配置有快充功能的如图1所示，其电池管理系统包括5个继电器，分别是：主正继电器、主负继电器、预充继电器、慢充继电器和快充继电器；未配置快充功能的如图2所示，相比于图1，区别在于缺少快充继电器，其电池管理系统包括4个继电器，分别是：主正继电器、主负继电器、预充继电器和慢充继电器。

碰撞惯性开关3的输出端302均与电池管理系统中各继电器的第一控制端相连，这些继电器的第二控制端均与电池管理系统控制器相连，电池管理系统控制器分别控制各继电器第二控制端的通断，进而分别控制各继电器的通断。具体地，以图1所示的主正继电器为例，碰撞惯性开关3的输出端302与该主正继电器的第一控制端a1相连，该主正继电器的第二控制端a2与电池管理系统控制器相连；同样地，碰撞惯性开关3的输出端302与主负继电器的第一控制端相连，该主负继电器的第二控制端与电池管理系统控制器相连；碰撞惯性开关3的输出端302与预充继电器的第一控制端相连，该预充继电器的第二控制端与电池管理系统控制器相连；碰撞惯性开关3的输出端302与慢充继电器的第一控制端相连，该慢充继电器的第二控制端与电池管理系统控制器相连；碰撞惯性开关3的输出端302与快充继电器（若有）的第一控制端相连，该快充继电器（若有）的第二控制端与电池管理系统控制器相连。

与现有方案类似，主正继电器的第一受控端连接至电池包的正极，第二受控端连接至电池管理系统高压输出端的正极；主负继电器的第一受控端连接至电池包的负极，第二受控端分别连接至电池管理系统高压输出端的负极、慢速充电端口的负极和快速充电端口的负极；慢充继电器的第一受控端连接至电池包的正极，第二受控端连接至电池管理系统慢速充电端口的正极；快充继电器（若有）的第一受控端连接至电池包的正极，第二受控端连接至电池管理系统快速充电端口的正极。

请再结合图3所示，本实用新型实施例汽车的电压切断装置的工作原理是（为叙述简便，以下以图1所示配置有快充功能为例）：

情形一：车辆碰撞情况

当车辆发生碰撞时（步骤S11），首先判断是否需要触发碰撞惯性开关3断开（步骤S12），若是则执行步骤S3，碰撞惯性开关3触发断开，则从整车电源2到电池管理系统主正继电器、主负继电器、预充继电器、慢充继电器、快充继电器的电源供能被断开，进而使该五个继电器断开（步骤S4）；该五个继电器的断开，使电池管理系统高压输出端口、慢充端口、快充端口均停止了高压的输入输出（步骤S5），从而切断了高压，整车下电成功（步骤S6），实现了保护整车安全，及时下电目的。

由于整车在碰撞等危险情形下，有一定几率中断整车通讯，导致整车控制器1无法检测各部件状态，整车控制器1的指令也无法发出，本实用新型实施例在电池管理系统各继电器的供能线路上物理连接一个碰撞惯性开关3，在正常状态下，该碰撞惯性开关处于闭合状态，而一旦发生碰撞则触发断开，直接以物理电气切断整车高压的方式，保证了第一时间进行紧急下电保护，保证人员安全，也弥补了单纯依靠软件触发的短板。

情形二：车辆紧急情况

当整车控制器1判断整车处于异常状态，需紧急下电保护时（步骤S21），则执行步骤S22，断开第一继电器10，由于碰撞惯性开关3的输入端301与第一继电器10的第二受控端104相连，第一继电器10的第一受控端103与整车电源2相连，因此，第一继电器10被断开后，从整车电源2到碰撞惯性开关3的电源供能被断开，碰撞惯性开关3将触发断开（步骤S3），电池管理系统主正继电器、主负继电器、预充继电器、慢充继电器、快充继电器的电源供能也被断开，进而使该五个继电器断开（步骤S4）；该五个继电器的断开，使电池管理系统高压输出端口、慢充端口、快充端口均停止了高压的输入输出（步骤S5），从而切断了高压，整车下电成功（步骤S6），实现了保护整车安全，及时下电目的。

整车控制器1对于异常状态的判断包括：

1、检测到高压部件的电压、电流或者温度超过某一阀值，并已持续一定时间；

2、整车三大电部件（电机、电池、整车控制器）中任一部件报3级以上故障，并已持续一定时间；

3、检测CAN（ControllerAreaNetwork，控制器局域网络）通讯中断持续时间达到一定阀值；

4、检测整车电源电压过低，并已持续一定时间。

只要判断发生上述任一情形，整车控制器1便触发紧急下电，直接断开第一继电器10，进而强制断开了电池管理系统的5个继电器（不带快充配置的是4个），断开了高压。

现有技术中是整车控制器检测各部件状态，若触发紧急下电，则通过CAN信号发给电池，由电池进行下电保护。但是，其缺点在于：1、反应动作慢；2、当整车控制器与电池间CAN通讯处于异常（错误帧影响、传输延迟、发送延迟等CAN网络通讯问题）或CAN通讯中断（控制内部原因造成CAN通讯中断、线束问题引起、或车辆碰撞等因数造成通讯中断等）时，无法实现紧急下电保护；3、当受外界干扰或这两个部件的控制器本身故障而影响CAN通讯交互时，就无法实现紧急下电保护。

与现有技术相比，本实用新型实施例中，虽然整车控制器1也检测各部件状态，但是若触发紧急下电，是通过第一继电器10的第一控制端101直接断开第一继电器10，反应动作快，直接跳过了CAN通讯问题，跳过了由电池接收整车控制器1的指令再进行处理和反应等问题，判定整车下电的准确性显著提高，误判的可能性大大降低。

此外，当车辆某一高压部件出现如高压漏电等情况，碰撞惯性开关3不会触发紧急下电（碰撞惯性开关3在汽车碰撞时触发断开），但整车控制器1可检测到该情况，如前所述，若故障到达一定阀值与持续时间，会断开与整车控制器1连接的第一继电器10，触发紧急下电，这也弥补了物理触发断开的短板。

综上所述，本实用新型实施例的新能源汽车的高压切断装置，通过在电池管理系统各继电器的供能线路上物理连接一个碰撞惯性开关3，在碰撞等危险情形下，直接以物理电气切断整车高压的方式，保证了整车第一时间进行下电保护，保证了人员安全；同时，对于车辆异常情况，由整车控制器判断后，直接以断开第一继电器的方式实现紧急下电保护，不仅反应速度快，还可以确保判定整车下电的准确性，减小误判。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种汽车的电压切断装置，其特征在于，包括：

第一继电器（10），受整车控制器（1）的控制而闭合或断开，所述第一继电器（10）的第一控制端（101）和第一受控端（103）均与整车电源（2）的正极相连，所述第一继电器（10）的第二控制端（102）与所述整车控制器（1）相连；

碰撞惯性开关（3），在汽车碰撞时触发断开，所述碰撞惯性开关（3）的输入端（301）与所述第一继电器（10）的第二受控端（104）相连，所述碰撞惯性开关（3）的输出端（302）与电池管理系统中各继电器相连。

2.根据权利要求1所述的汽车的电压切断装置，其特征在于，所述碰撞惯性开关（3）的输出端（302）均与电池管理系统中各继电器的第一控制端相连，所述电池管理系统中各继电器的第二控制端均与电池管理系统控制器相连。

3.根据权利要求2所述的汽车的电压切断装置，其特征在于，所述电池管理系统中各继电器包括：主正继电器、主负继电器、预充继电器和慢充继电器，其中，

所述碰撞惯性开关（3）的输出端（302）与所述主正继电器的第一控制端相连，所述主正继电器的第二控制端与所述电池管理系统控制器相连；

所述碰撞惯性开关（3）的输出端（302）与所述主负继电器的第一控制端相连，所述主负继电器的第二控制端与所述电池管理系统控制器相连；

所述碰撞惯性开关（3）的输出端（302）与所述预充继电器的第一控制端相连，所述预充继电器的第二控制端与所述电池管理系统控制器相连；

所述碰撞惯性开关（3）的输出端（302）与所述慢充继电器的第一控制端相连，所述慢充继电器的第二控制端与所述电池管理系统控制器相连。

4.根据权利要求3所述的汽车的电压切断装置，其特征在于，所述电池管理系统还包括快充继电器，所述碰撞惯性开关（3）的输出端（302）与所述快充继电器的第一控制端相连，所述快充继电器的第二控制端与所述电池管理系统控制器相连。

5.根据权利要求4所述的汽车的电压切断装置，其特征在于，所述主正继电器的第一受控端连接至电池包的正极，第二受控端连接至电池管理系统高压输出端的正极；所述主负继电器的第一受控端连接至电池包的负极，第二受控端分别连接至电池管理系统高压输出端的负极、慢速充电端口的负极和快速充电端口的负极；所述慢充继电器的第一受控端连接至电池包的正极，第二受控端连接至电池管理系统慢速充电端口的正极；所述快充继电器的第一受控端连接至电池包的正极，第二受控端连接至电池管理系统快速充电端口的正极。

6.根据权利要求1所述的汽车的电压切断装置，其特征在于，所述第一继电器（10）还用于在所述整车控制器（1）判断整车处于异常状态需紧急下电保护时，受所述整车控制器（1）的控制而断开。

7.根据权利要求1-6任一项所述的汽车的电压切断装置，其特征在于，所述整车电源（2）是12V蓄电池或48V蓄电池。