CN205523749U - 一种电动汽车安全控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电动汽车安全控制装置，包括：充电电路，其经由电池包、总正继电器、用于电池包充电的充电机、总负继电器形成充电回路；电机控制器供电电路，其经由电池包、总正继电器、用来控制电动汽车电机工作的电机控制器和总负继电器形成电机控制器供电回路；用来检测是否收到电动汽车充电信号的整车控制器，其通过CAN总线连接所述充电机；用来控制电机控制器电源供应的安全控制电路，其通过连接所述电机控制器供电回路和所述整车控制器，从而根据所述整车控制器检测到充电信号时发出的控制信号，切断所述电机控制器供电回路。本实用新型能够确保电动汽车充电时无法行车。

Description

一种电动汽车安全控制装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车安全控制领域，特别涉及一种电动汽车安全控制装置。

背景技术

随着电动汽车的快速发展，电动汽车的充电安全性越来越被人们所重视。为保证电动汽车的安全性，通常要求电动汽车在充电时无法行车，以避免带来安全隐患。

实用新型内容

本实用新型实施例提供的技术方案解决的技术问题是保证电动汽车充电时无法行车的问题。

本实用新型实施例提供的一种电动汽车安全控制装置，包括：

充电电路，其经由电池包、总正继电器、用于电池包充电的充电机、总负继电器形成充电回路；

电机控制器供电电路，其经由电池包、总正继电器、用来控制电动汽车电机工作的电机控制器和总负继电器形成电机控制器供电回路；

其特征在于，还包括：

用来检测是否收到电动汽车充电信号的整车控制器，其通过CAN总线连接所述充电机；

用来控制电机控制器电源供应的安全控制电路，其通过连接所述电机控制器供电回路和所述整车控制器，从而根据所述整车控制器检测到充电信号时发出的控制信号，切断所述电机控制器供电回路。

优选地，还包括充电指示电路，所述充电指示电路包括：

充电口指示灯，其一端连接电动汽车的+12低压供电源；

安装在慢充插座内的慢充行程开关，其第二触点连接所述充电口指示灯的另 一端；

安装在快充插座内的快充行程开关，其第一触点连接所述慢充行程开关的第三触点，其第二触点连接所述充电口指示灯的另一端，其第三触点连接电动汽车的车身地。

优选地，所述安全控制电路包括一个具有接触器和控制线圈的行车继电器，其接触器串接在所述电机控制器供电回路中，其控制线圈的一端连接所述整车控制器。

优选地，还包括：

附加安全电路，其连接所述慢充行程开关的第一触点和所述行车继电器的控制线圈的另一端，且经由电动汽车的ON挡开关连接所述+12低压供电源。

优选地，所述附加安全电路包括一个具有接触器和控制线圈的附加继电器，其接触器的一端连接所述车继电器的控制线圈的另一端，其控制线圈的一端连接所述慢充行程开关的第一触点，其接触器的另一端和控制线圈的另一端经由电动汽车的ON挡开关连接所述+12低压供电源。

优选地，所述附加安全电路包括P性场效应管，所述P性场效应管的栅极连接所述慢充行程开关的第一触点，漏极连接所述车继电器的控制线圈的另一端，源极经由电动汽车的ON挡开关连接所述+12低压供电源。

优选地，所述附加安全电路包括PNP型晶体三极管，所述PNP型晶体三极管的基极连接所述慢充行程开关的第一触点，集电极连接所述车继电器的控制线圈的另一端，发射极经由电动汽车的ON挡开关连接所述+12低压供电源。

优选地，还包括：

安装在快充插座内的温度传感器，其连接所述整车控制器。

与现有技术相比较，本实用新型实施例的有益效果在于：

1、本实用新型实施例通过利用整车控制器和安全控制电路，从整车控制方面确保电动汽车的安全性，达到车辆充电时无法行车的功能要求；

2、本实用新型实施例通过利用附加安全控制电路和安全控制电路，从硬件电路设计方面确保电动汽车的安全性，达到车辆充电时无法行车的功能要求；

3、本实用新型实施例将整车控制和硬件电路相结合，使电动汽车具有安全、可靠的特点。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的电动汽车安全控制装置第一框图；

图2是本实用新型实施例提供的电动汽车安全控制装置第二框图；

图3是本实用新型实施例提供的电动汽车第一安全控制电路图。

图4是图3的行车继电器J3控制流程图；

图5是本实用新型实施例提供的国标慢充硬件接口电路图；

图6是本实用新型实施例提供的国标快充硬件接口电路图；

图7是本实用新型实施例提供的使用PNP型晶体三极管Q1替代继电器J4的第二电动汽车安全控制电路图；

图8是本实用新型实施例提供的使用P型场效应管Q2替代继电器J4的第三电动汽车安全控制电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1是本实用新型实施例提供的电动汽车安全控制装置第一框图，如图1所示，包括：

充电电路(图中未示出)，其经由电池包、总正继电器、用于电池包充电的充电机、总负继电器形成充电回路；

电机控制器供电电路，其经由电池包、总正继电器、用来控制电动汽车电机工作的电机控制器和总负继电器形成电机控制器供电回路；

用来检测是否收到电动汽车充电信号的整车控制器，其通过CAN总线连接所述充电机；

用来控制电机控制器电源供应的安全控制电路，其通过连接所述电机控制器供电回路和所述整车控制器，从而根据所述整车控制器检测到充电信号时发出的控制信号，切断所述电机控制器供电回路。

其中，上述安全控制电路可以包括一个具有接触器和控制线圈的行车继电器，其接触器串接在电机控制器供电回路中，其控制线圈的一端连接所述整车控制器。

所述装置工作步骤如下：

步骤S101：整车控制器对是否收到电动汽车充电信号或者驾驶员是否发出上电启动信号进行检测。

对于慢充方式，电动汽车充电信号包括：来自车载充电机的CAN报文或慢充车辆端控制确认信号(即CP信号)。

对于快充方式，电动汽车充电信号包括：来自非车载充电机的CAN报文或快充车辆端第二充电连接确认信号(即CC2信号)。

上电启动信号包括：钥匙START挡信号和制动踏板信号。

步骤S102：整车控制器根据检测到的信号，执行不同的操作，具体包括：

1、当整车控制器检测到充电信号时，说明电动汽车有充电需求，此时通过用来控制电机控制器电源供应的安全控制电路，切断所述电机控制器供电回路，从而将控制电动汽车电机工作的电机控制器置于非工作状态。

2、当整车控制器检测到驾驶员发出的上电启动信号，且电动汽车正在充电时，通过电机控制器的非工作状态，拒绝执行车辆行驶指令。也就是说电动汽车在充电过程中，整车控制器处于工作状态，整车控制器不仅能够负责充电相关控制策略，在收到驾驶员发出的车辆行驶指令时，还能够拒绝执行该指令，保证电动汽车的安全性，进一步地，还能够接收包括上电启动信号在内的驾驶员发出的启动指令信号并执行，例如整车控制器在收到驾驶员发出的用来启动空调的指令信号时，控制空调启动。

3、当整车控制器检测到驾驶员发出的上电启动信号，且电动汽车未充电时，通过电机控制器，执行车辆行驶指令。

其中，安全控制电路包括行车继电器，本实用新型通过对行车继电器的控制线圈中的电流通过与否进行控制，使安全控制电路切断电机控制器的工作电源。具体是利用整车控制器，将行车继电器的控制线圈的一端悬空，切断电机控制器的工作电源。

图2是本实用新型实施例提供的电动汽车安全控制装置第二框图，如图2所示，进一步包括充电指示电路(图中未示出)和附加安全电路。

充电指示电路，该充电指示电路可以包括：充电口指示灯，其一端连接电动汽车的+12低压供电源；安装在慢充插座内的慢充行程开关，其第二触点连接充电口指示灯的另一端；安装在快充插座内的快充行程开关，其第一触点连接慢充 行程开关的第三触点，其第二触点连接所述充电口指示灯的另一端，其第三触点连接电动汽车的车身地。

在执行步骤S102期间，可以利用充电行程开关(即慢充行程开关或快充行程开关)对电动汽车是否进行充电进行检测，当检测到电动汽车进行充电时，通过安全控制电路，将电机控制器置于非工作状态。

附加安全电路，其连接所述慢充行程开关的第一触点和所述行车继电器的控制线圈的另一端，且经由电动汽车的ON挡开关连接所述+12低压供电源。该附件安全控制电路可以包括具有接触器和控制线圈的继电器、场效应管、晶体管中的至少一个。

其中，安全控制电路包括行车继电器，本实用新型通过对行车继电器的控制线圈中的电流通过与否进行控制，使安全控制电路切断电机控制器的工作电源。具体可以通过以下两种方式：

1、利用整车控制器，将行车继电器的控制线圈的一端悬空，切断电机控制器的工作电源。

2、利用附加安全控制电路，使行车继电器的另一端悬空，从而切断电机控制器的工作电源。具体地说，该附加安全控制电路根据充电行程开关的检测结果，控制行车继电器的另一端悬空与否。

进一步地，还包括安装在快充插座内的温度传感器(图中未示出)，其对快充插座内的温度进行采集，整车控制器比较该温度与预设温度值，若该温度超过预设温度值，则通过控制用来为电动汽车电池包快速充电的非车载充电机，使非车载充电机停止为电池包充电。

下面结合图3至图8进一步描述。

图3是本实用新型实施例提供的电动汽车第一安全控制电路图，如图3所示，充电安全控制电路包括：高压部件总成、高压继电器、整车控制单元及其它低压电子器件。

高压部件总成包括：电池包、电机控制器、车载充电机、非车载充电机及空调等其它高压部件。

高压继电器包括：总正继电器J1、总负继电器J2及行车继电器J3(相当于安全控制电路)，均为常开继电器。

低压电子器件包括：继电器J4(相当于附加安全控制电路)、慢充行程开关 J5、快充行程开关J6，充电口指示灯、快充口温度传感器及钥匙ON挡开关。

电池包通过总正继电器J1、总负继电器J2与车载充电机、非车载充电机(仅充电时)及其它外部高压部件总成相连。

总正继电器J1、总负继电器J2的开启和闭合由整车控制单元控制。

电机控制器正极先后通过行车继电器J3、总正继电器J1和电池包正极相连；电机控制器负极通过总负继电器J2与电池包负极相连。

非车载充电机通过总线CAN2与整车控制单元进行通讯，车载充电机及其它高压部件通过总线CAN1与整车控制单元进行通讯。

电池包、总正继电器J1、用于电池包充电的充电机、总负继电器J2形成充电回路，电池包、总正继电器J1、用来控制电动汽车电机工作的电机控制器和总负继电器J2形成电机控制器供电回路。

驾驶员上电启动信号应包括制动踏板信号及钥匙置START挡信号。驾驶员上电启动操作过程如下：首先车辆钥匙置ON挡(ON挡开关闭合)，之后钥匙置START挡并踩下制动踏板，整车控制单元在接收到驾驶员上电启动信号后闭合继电器J1、J2及J3，将动力电池(即电池包)到电机控制器的高压回路接通，最后钥匙返回至ON挡，此时车辆完成上电启动进入行车状态。

行车继电器J3的控制线圈一端与整车控制单元连接，整车控制单元可对该控制线圈端进行接车身地或悬空的控制；行车继电器J3的控制线圈的另一端与继电器J4接触器相连。

继电器J4的控制线圈一端通过慢充行程开关J5、快充行程开关J6与车身地相连；继电器J4的控制线圈的另一端通过钥匙ON挡开关与车辆低压供电+12V相连。

慢充行程开关置于车辆端慢充插座内，当慢充插座的充电口护盖处于闭合状态时(准备行车)，慢充行程开关J6的接触器置于a触点，当充电口护盖处于开启状态时(准备充电)，慢充行程开关J6的接触器置于b触点。

快充行程开关J6的工作原理和慢充行程开关J5相同，在此不再赘述。

充电口指示灯置于车辆仪表内，其点亮时表示充电口处于开启状态，其熄灭时表示充电口处于闭合状态。

快充口温度传感器置于车辆端快充插座内，用于测量车辆快充时快充口内的温度，因快充口的发热是由其内部电路连接(充电枪与快充插座插接)的接触电 阻引起，因此可以通过测量充电口内的温度判断充电枪与快充插座的连接状态。当整车控制单元通过该温度传感器检测到快充口内的温度过高时，可通过CAN2与非车载充电机通讯，使非车载充电机停止给电池包充电，之后断开总正继电器J1、总负继电器J2。

当电动汽车正常慢充时，慢充充电口护盖处于开启状态，慢充行程开关J5置b触点，充电口指示灯点亮。整车控制单元与车载充电机通过总线CAN1进行通讯，并在确认所有充电条件均满足后闭合总正继电器J1和总负继电器J2，之后车载充电机开始给电池包充电。

当电动汽车正常快充时，快充充电口护盖处于开启状态，快充行程开关J6置b触点，充电口指示灯点亮。整车控制单元与非车载充电机通过总线CAN2进行通讯，并在确认所有充电条件均满足后闭合总正继电器J1和总负继电器J2，之后非车载充电机开始给电池包充电。

在充电时若开启钥匙，ON挡开关闭合，车上需要ON挡开关信号激活的高压部件(如空调)可使用充电机输出的高压电工作。

因充电时行程开关J5或J6置b触点，与其连接的继电器J4的控制线圈一端悬空，导致继电器J4无法闭合(与ON挡开关状态无关)，进而导致行车继电器J3与继电器J4相连的控制线圈一端处于悬空状态。另外，在充电过程中，无论驾驶员是否对车辆进行上电启动操作，在整车控制单元的控制下，行车继电器J3与整车控制单元相连的控制线圈的一端也一直处于悬空状态。

可见，在电机控制器供电回路上串接行车继电器J3的接触器，当行车继电器J3的控制线圈中流过电流时，行车继电器J3的接触器的触点吸合，电机控制器供电回路导通，即电机控制器能够控制车辆行驶，反之，当行车继电器J3的控制线圈中没有电流流过时，行车继电器J3的接触器的触点未吸合，电机控制器供电回路断开，即电机控制器处于非工作状态，无法控制车辆行驶。因此，通过控制行车继电器J3的控制线圈中的电流通过与否，即可在充电时保证车辆无法行驶，具体可以利用整车控制器和/或附加安全控制电路实现对行车控制器J3的控制线圈中电流通过与否的控制。

图4是图3的行车继电器J3控制流程图，如图4所示，整车控制单元对与其相连的行车继电器J3的控制线圈的一端的控制步骤方法如下：

步骤1：检测车载充电机的CAN报文或慢充车辆端的CP信号(该CP信号通 过图5检测点2测量，参考国标GB/T20234.2)，以确认车辆是否有慢充需求。若有慢充需求，则使行车继电器J3与整车控制单元相连的控制线圈一端悬空，之后再开始执行慢充指令(其中包括闭合继电器J1、J2等操作指令)或保持慢充状态(其中包括保持继电器J1、J2闭合状态等操作指令)；若无慢充需求，则进入步骤2。

步骤2：检测非车载充电机的CAN报文或快充车辆端的CC2信号(该CC2信号通过图6检测点2测量，参考国标GB/T20234.3)，以确认车辆是否有快充需求。若有快充需求，则使行车继电器J3与整车控制单元相连的控制线圈一端悬空，之后再开始执行快充指令(其中包括闭合继电器J1、J2等操作指令)或保持快充状态(其中包括保持继电器J1、J2闭合状态等操作指令)；若无快充需求，则进入步骤3。

步骤3：检测驾驶员上电启动信号(包括钥匙START信号及制动踏板信号)，以确认车辆是否有上电启动需求。若无上电启动需求，保持当前状态，不对行车继电器J3进行控制操作；若有上电启动需求则进入步骤4。

步骤4：确认车辆当前是否处于行车状态，若为行车状态，则保持当前状态，不再进行上电启动操作；若非行车状态，则使行车继电器J3与整车控制单元相连的控制线圈一端接车身地，之后执行其它上电启动操作(其中包括闭合继电器J1、J2等操作指令)。

由此可知，充电时行车继电器J3的控制线圈的两端均处于悬空状态，系统从硬件电路设计及整车控制两个方面确保了行车继电器J3始终处于断开状态，即使其中一个控制失效，如充电时行程开关J5或J6保留在a触点，或者，充电时整车控制单元将与其相连的行车继电器J3的控制线圈的一端接车身地，也可确保行车继电器J3处于断开状态，因此本实用新型实施例从两方面确保了车辆充电时无法行车的功能要求。

车辆在行车状态下，若打开充电口，充电口行程开关置b触点，继电器J4断开，行车继电器J3与继电器J4相连的控制线圈的一端悬空，行车继电器J3断开。之后车辆插上充电枪开始充电，根据整车控制单元对与其相连的行车继电器J3的控制线圈的一端的控制方法可知，车辆进入充电状态后整车控制单元会将与其相连的行车继电器J3的控制线圈的一端悬空，此时，系统再次从硬件电路设计及整车控制两个方面确保了车辆充电时无法行车的功能要求。

对于图3所示的电动汽车充电安全控制电路，可对其中的继电器J4使用其它电子器件进行替换，而且保持原电路本身所具有的功能，以图7和图8为例。

如图7所示，该实施例使用PNP型晶体三极管Q1替代继电器J4，PNP型晶体三极管Q1的基极连接所述慢充行程开关的第一触点，集电极连接所述车继电器的控制线圈的另一端，发射极经由电动汽车的ON挡开关连接所述+12低压供电源。

一方面，充电口打开时，充电口行程开关置b触点，此时行车继电器J3的与Q1相连的控制线圈的一端悬空，行车继电器J3的控制线圈中没有电流通过，此时行车继电器J3的串接在电机控制器供电回路中的接触器断开，从而将从硬件电路角度切断电机控制器的电源供应；另一方面，整车控制器检测到充电信号后，将行车继电器J3的与整车控制器连接的一端悬空，同样能够保证行车继电器J3的控制线圈中没有电流通过，此时行车继电器J3的串接在电机控制器供电回路中的接触器断开，从而将从整车控制角度切断电机控制器的电源供应。

如图8所示，该实施例使用P型场效应管Q2替代继电器J4，P性场效应管Q2的栅极连接所述慢充行程开关的第一触点，漏极连接所述车继电器的控制线圈的另一端，源极经由电动汽车的ON挡开关连接所述+12低压供电源。该实施例的实现方式与图3和图7类似，在此不再赘述。

尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本技术领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种电动汽车安全控制装置，包括：

充电电路，其经由电池包、总正继电器、用于电池包充电的充电机、总负继电器形成充电回路；

电机控制器供电电路，其经由电池包、总正继电器、用来控制电动汽车电机工作的电机控制器和总负继电器形成电机控制器供电回路；

其特征在于，还包括：

用来检测是否收到电动汽车充电信号的整车控制器，其通过CAN总线连接所述充电机；

用来控制电机控制器电源供应的安全控制电路，其通过连接所述电机控制器供电回路和所述整车控制器，从而根据所述整车控制器检测到充电信号时发出的控制信号，切断所述电机控制器供电回路。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括充电指示电路，所述充电指示电路包括：

充电口指示灯，其一端连接电动汽车的+12低压供电源；

安装在慢充插座内的慢充行程开关，其第二触点连接所述充电口指示灯的另一端；

安装在快充插座内的快充行程开关，其第一触点连接所述慢充行程开关的第三触点，其第二触点连接所述充电口指示灯的另一端，其第三触点连接电动汽车的车身地。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述安全控制电路包括一个具有接触器和控制线圈的行车继电器，其接触器串接在所述电机控制器供电回路中，其控制线圈的一端连接所述整车控制器。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：

附加安全电路，其连接所述慢充行程开关的第一触点和所述行车继电器的控制线圈的另一端，且经由电动汽车的ON挡开关连接所述+12低压供电源。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述附加安全电路包括一个具有接触器和控制线圈的附加继电器，其接触器的一端连接所述车继电器的控制线圈的另一端，其控制线圈的一端连接所述慢充行程开关的第一触点，其接触器 的另一端和控制线圈的另一端经由电动汽车的ON挡开关连接所述+12低压供电源。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述附加安全电路包括P性场效应管，所述P性场效应管的栅极连接所述慢充行程开关的第一触点，漏极连接所述车继电器的控制线圈的另一端，源极经由电动汽车的ON挡开关连接所述+12低压供电源。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述附加安全电路包括PNP型晶体三极管，所述PNP型晶体三极管的基极连接所述慢充行程开关的第一触点，集电极连接所述车继电器的控制线圈的另一端，发射极经由电动汽车的ON挡开关连接所述+12低压供电源。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的装置，其特征在于，还包括：

安装在快充插座内的温度传感器，其连接所述整车控制器。