一種電動汽車高壓回路安全控制的方法及裝置與流程

本發明涉及電動汽車整車控制技術領域，特別涉及一種電動汽車高壓回路安全控制的方法及裝置。

背景技術：

近年來，環境污染日益嚴重，空氣質量不斷惡化，傳統燃油車的汽車尾氣內含有大量污染物，是造成霧霾的原因之一。電動汽車的研究是在環境保護問題及能源問題日益受到關注的情況下興起的，目前國家對電動車發展的戰略計劃已經實施，未來為了應對環境和能源危機，電動車的研發和大規模使用成為必然趨勢。相對于傳統內燃機汽車而言，電動汽車上一般有高達上300V以上的電氣系統，工作電流可達200A以上，這超過了人體安全電壓范圍，如不進行合理的設計與防護，將可能帶來人員電擊等高壓安全問題；同時如果不能很好地解決該問題，電動汽車的發展和普及將受到很大的負面影響。典型的純電動汽車高壓電氣系統結構如圖1所示，電動汽車內包含有很多高壓用電部件，若行車過程中快充充電蓋SW1或慢充充電蓋SW2意外開啟S時會導致高壓突然斷開車輛喪失動力，車輛若未能做出正確判斷和響應，可能會導致部件損壞、人員觸電或重大交通事故，因此在電動車性能提高并逐步邁向產業化的過程中，研究完善行車中高壓故障判斷和響應功能，提高車輛安全、駕乘人員安全和汽車運行環境安全已經成為各廠家研究的重要課題。

技術實現要素：

根據本發明實施例提供的方案解決的技術問題是車輛行駛過程中充電蓋意外開啟導致車輛和人員不安全的問題。

根據本發明實施例提供的一種電動汽車高壓回路安全控制的方法，包括：

整車控制器根據對充電蓋開啟狀態實時檢測結果，確定車輛行駛過程中是否發生充電蓋意外開啟事件；

當整車控制器確定車輛行駛過程中發生了充電蓋意外開啟事件時，使高壓回路保持接通狀態，以便車輛行駛；

在所述的使高壓回路保持接通狀態期間，整車控制器對車輛行駛速度進行檢測，并在檢測到車輛速度減為零車速后，將高壓回路切換到斷開狀態。

優選地，還包括：

整車控制器根據對充電蓋開啟狀態實時檢測結果，確定車輛怠速停車過程中是否發生充電蓋意外開啟事件；

當整車控制器確定車輛怠速停車過程中發生了充電蓋意外開啟事件時，對車輛空調進行檢測，并在檢測到車輛空調關閉后，將高壓回路的接通狀態切換到斷開狀態。

優選地，在整車控制器將高壓回路切換到斷開狀態后，還包括：

整車控制器向動力電池管理系統發送下電控制指令；

動力電池管理系統接收到下電控制指令后，斷開總正高壓繼電器和總負高壓繼電器，使高壓回路下電。

優選地，在所述的使高壓回路保持接通狀態期間，還包括：

整車控制器在設定時間內將加速踏板信號、電機使能位以及驅動電機扭矩保持有效狀態，同時啟動組合儀表中充電開關指示燈和雙閃燈進行告警提示，并在設定時間外將加速踏板信號、電機使能位以及驅動電機扭矩設置為無效狀態。

優選地，還包括：

在車輛啟動過程中，整車控制器檢測充電蓋處于關閉狀態還是開啟狀態；

若整車控制器檢測充電蓋為關閉狀態，則通過閉合高壓主繼電器使高壓回路接通，同時向動力電池管理系統發送上電控制指令，使動力電池管理系統接收到上電控制指令后，閉合總正高壓繼電器和總負高壓繼電器，使高壓回路上電；

若整車控制器檢測充電蓋為開啟狀態，則通過斷開高壓主繼電器使高壓斷開，同時向動力電池管理系統發送下電控制指令，使動力電池管理系統接收到下電控制指令后，閉合總正高壓繼電器和總負高壓繼電器，使高壓回路下電。

根據本發明實施例提供的一種電動汽車高壓回路安全控制的裝置，包括：

判斷模塊，用于根據對充電蓋開啟狀態實時檢測結果，確定車輛行駛過程中是否發生充電蓋意外開啟事件；

控制模塊，用于當確定車輛行駛過程中發生了充電蓋意外開啟事件時，使高壓回路保持接通狀態，以便車輛行駛，以及在所述的使高壓回路保持接通狀態期間，對車輛行駛速度進行檢測，并在檢測到車輛速度減為零車速后，將高壓回路切換到斷開狀態。

優選地，所述判斷模塊還用于根據對充電蓋開啟狀態實時檢測結果，確定車輛怠速停車過程中是否發生充電蓋意外開啟事件。

優選地，所述控制模塊還用于當確定車輛怠速停車過程中發生了充電蓋意外開啟事件時，對車輛空調進行檢測，并在檢測到車輛空調關閉后，將高壓回路的接通狀態切換到斷開狀態。

優選地，所述控制模塊還用于斷開總正高壓繼電器和總負高壓繼電器，使高壓回路下電。

優選地，所述控制模塊還用于在設定時間內將加速踏板信號、電機使能位以及驅動電機扭矩保持有效狀態，同時啟動組合儀表中充電開關指示燈和雙閃燈進行告警提示，并在設定時間外將加速踏板信號、電機使能位以及驅動電機扭矩設置為無效狀態。

根據本發明實施例提供的方案，通過在車輛行駛過程中整車控制器若檢測到充電蓋開啟，整車控制器保持高壓回路接通，同時組合儀表中充電指示燈和雙閃故障燈點亮，以便警告駕駛員和后面車輛規避行駛并允許駕駛員加速行駛直至車速降至0將車輛移至安全地帶。在怠速停車時整車控制器若檢測到充電蓋開啟，整車控制器斷開高壓回路，車輛不能READY，避免行車過程中充電蓋意外(機械振動沖擊等)開啟危及人員及車輛的失控現象發生，提高了整車控制性能，提升了整車運行的可靠性。

附圖說明

圖1是現有技術提供的電動車高壓安全電氣互鎖電路圖；

圖2是本發明實施例提供的一種電動汽車高壓回路安全控制的方法流程圖；

圖3是本發明實施例提供的一種電動汽車高壓回路安全控制的裝置示意圖；

圖4是本發明實施例提供的電動車高壓安全電氣互鎖的電路圖；

圖5是本發明實施例提供的電動車啟動過程中控制的流程圖；

圖6是本發明實施例提供的電動車行駛過程中斷電控制的流程圖；

圖7是本發明實施例提供的電動車怠速停車過程中斷電控制的流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明，應當理解，以下所說明的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

圖2是本發明實施例提供的一種電動汽車高壓回路安全控制的方法流程圖，如圖2所示，包括：

步驟S201：整車控制器根據對充電蓋開啟狀態實時檢測結果，確定車輛行駛過程中是否發生充電蓋意外開啟事件；

步驟S202：當整車控制器確定車輛行駛過程中發生了充電蓋意外開啟事件時，使高壓回路保持接通狀態，以便車輛行駛；

步驟S203：在所述的使高壓回路保持接通狀態期間，整車控制器對車輛行駛速度進行檢測，并在檢測到車輛速度減為零車速后，將高壓回路切換到斷開狀態。

本發明還包括：整車控制器根據對充電蓋開啟狀態實時檢測結果，確定車輛怠速停車過程中是否發生充電蓋意外開啟事件；當整車控制器確定車輛怠速停車過程中發生了充電蓋意外開啟事件時，對車輛空調進行檢測，并在檢測到車輛空調關閉后，將高壓回路的接通狀態切換到斷開狀態。

其中，在整車控制器將高壓回路切換到斷開狀態后，還包括：整車控制器向動力電池管理系統發送下電控制指令；動力電池管理系統接收到下電控制指令后，斷開總正高壓繼電器和總負高壓繼電器，使高壓回路下電。

其中，在所述的使高壓回路保持接通狀態期間，還包括：整車控制器在設定時間內將加速踏板信號、電機使能位以及驅動電機扭矩保持有效狀態，同時啟動組合儀表中充電開關指示燈和雙閃燈進行告警提示，并在設定時間外將加速踏板信號、電機使能位以及驅動電機扭矩設置為無效狀態。

本發明還包括：在車輛啟動過程中，整車控制器檢測充電蓋處于關閉狀態還是開啟狀態；若整車控制器檢測充電蓋為關閉狀態，則通過閉合高壓主繼電器使高壓回路接通，同時向動力電池管理系統發送上電控制指令，使動力電池管理系統接收到上電控制指令后，閉合總正高壓繼電器和總負高壓繼電器，使高壓回路上電；若整車控制器檢測充電蓋為開啟狀態，則通過斷開高壓主繼電器使高壓斷開，同時向動力電池管理系統發送下電控制指令，使動力電池管理系統接收到下電控制指令后，閉合總正高壓繼電器和總負高壓繼電器，使高壓回路下電。

圖3是本發明實施例提供的一種電動汽車高壓回路安全控制的裝置示意圖，如圖3所示，包括：判斷模塊301，用于根據對充電蓋開啟狀態實時檢測結果，確定車輛行駛過程中是否發生充電蓋意外開啟事件；控制模塊302，用于當確定車輛行駛過程中發生了充電蓋意外開啟事件時，使高壓回路保持接通狀態，以便車輛行駛，以及在所述的使高壓回路保持接通狀態期間，對車輛行駛速度進行檢測，并在檢測到車輛速度減為零車速后，將高壓回路切換到斷開狀態。

其中，所述判斷模塊301還用于根據對充電蓋開啟狀態實時檢測結果，確定車輛怠速停車過程中是否發生充電蓋意外開啟事件。

其中，所述控制模塊302還用于當確定車輛怠速停車過程中發生了充電蓋意外開啟事件時，對車輛空調進行檢測，并在檢測到車輛空調關閉后，將高壓回路的接通狀態切換到斷開狀態。

具體地說，所述控制模塊302還用于在設定時間內將加速踏板信號、電機使能位以及驅動電機扭矩保持有效狀態，同時啟動組合儀表中充電開關指示燈和雙閃燈進行告警提示，并在設定時間外將加速踏板信號、電機使能位以及驅動電機扭矩設置為無效狀態，并斷開總正高壓繼電器和總負高壓繼電器，使高壓回路下電。

圖4是本發明實施例提供的電動車高壓安全電氣互鎖的電路圖，如圖4所示，包括：VCU(Vehicle Control Unit，整車控制器)、動力BMS(Battery Management System，電池組管理系統)、組合儀表ICM、MCU(Motor Control Unit，電機控制單元)、總正高壓繼電器K1、總負高壓繼電器K2、高壓主繼電器K3、ON電低壓繼電器K4、慢充開關SW1、快充開關SW2、雙閃燈繼電器K5、高壓接插件等組成。整車控制器的功能有4部分組成，(1)實時采集慢充開關傳感器、快充開關傳感器的信號和ON檔電壓信號的信號；(2)控制高壓主繼電器K3和雙閃燈繼電器K5的斷開和閉合；(3)與動力電池組管理系統BMS進行CAN總線通訊，向其發送上下電指令完成整車高壓回路的斷開和接通。(4)與電機控制單元MCU進行CAN總線通訊，向其發送目標模式和目標扭矩指令完成整車動力輸出。

圖5是本發明實施例提供的電動車啟動過程中控制的流程圖，如圖5所示，在車輛啟動過程中，首先，整車控制器VCU監測駕駛員是否踩下剎車，啟動鑰匙打到ON檔，吸合ON電低壓繼電器K4使高壓主繼電器K3控制端與電源ON電接通，檔位位于P或N檔，整車控制器通過CAN總線實時監測動力電池管理系統BMS和驅動電機控制單元MCU狀態信息。其次，整車控制器VCU通過信號線監測慢充開關SW1和快充開關SW2開關狀態，若慢充開關SW1和快充開關SW2均閉合確保充電開關信號線安全接地。最后，若整車控制器VCU判定整車控制系統中各個控制單元模塊無一級或二級故障、電池管理系統BMS和驅動電機控制單元MCU初始化狀態完成且慢充開關SW1和快充開關SW2處于閉合狀態，整車控制器VCU將高壓主繼電器K3控制信號置為低電平使高壓主繼電器K3同時通過CAN總線向動力電池管理系統BMS發送高壓上電控制指令，當整車控制器VCU監測到動力電池管理系統BMS閉合總正高壓繼電器K1、總負高壓繼電器K2后，高壓回路實現安全上電，此時車輛READY；若整車控制器判定車輛存在以下任一情況退出高壓上電控制流程：

①整車控制系統中各個控制單元模塊存在一級或二級故障；

②慢充開關SW1和快充開關SW2至少一個處于斷開狀態；

③動力電池管理系統BMS和驅動電機控制單元MCU初始化自檢未完成；

④駕駛員未進行上電操作；

⑤上電過程中總正高壓繼電器K1、總負高壓繼電器K2未閉合。

整車控制器監測到以上五種情況，斷開高壓主繼電器同時通過CAN總線向動力電池發送下電控制指令，動力電池管理系統斷開總正高壓繼電器、總負高壓繼電器，從而完成充電開關與高壓回路互鎖功能，車輛不能READY。

圖6是本發明實施例提供的電動車行駛過程中斷電控制的流程圖，如圖6所示，在車輛行駛(車輛處于正常的READY狀態和車速大于0)過程中，整車控制器VCU若實時檢測到慢充開關SW1或快充充電開關SW2處于意外開啟狀態，整車控制器VCU立即使能車輛應急處理時間計數器啟動，高壓回路保護控制策略如下：

若駕駛員應急處理計數器小于設定的時間T0范圍內，此時整車控制器VCU閉合高壓主繼電器K3保持高壓回路接通，將加速踏板信號、驅動電機使能位和驅動電機電動扭矩仍然處于有效狀態，但發電扭矩處于無效狀態禁止車輛能量回收功能，使能組合儀表ICM中充電開關指示燈燈和閉合繼電器K5開啟雙閃燈，警告駕駛員和后面車輛規避行駛，此時若駕駛員觀察車輛處于危險環境中需要加速行駛，整車控制器VCU仍允許車輛滿負荷加速行駛直至車速降至0將車輛移至安全地帶。車速一旦降為0，整車控制器VCU則判定車輛已移至安全地帶，此時整車控制器VCU將駕駛員加速踏板信號、電機使能位和電機驅動扭矩置于無效狀態，切斷高壓主繼電器K3同時通過向動力電池管理系統BMS發送高壓下電指令，使車輛高壓回路斷開和車輛不能READY。

若駕駛員應急處理計數器超過規定時間T0，不管車輛實際是否處于安全地帶，整車控制器VCU都將駕駛員加速踏板信號、電機使能位和電機驅動扭矩置于無效狀態，直接切斷高壓主繼電器K3使車輛高壓回路斷開和車輛不能READY。

車輛車速降至0后，車輛不能READY后，駕駛員須檢測慢充開關SW1和快充開關SW2開關狀態，確認充電蓋閉合后，車輛下電后再重新上電方可使車輛處于READY狀態，實現了車輛中高速行駛過程中避免了行車過程中充電蓋意外開啟(機械振動沖擊等)，導致車輛斷電和失控現象，提升了車輛行車安全性能。

圖7是本發明實施例提供的電動車怠速停車過程中斷電控制的流程圖，如圖7所示，在車輛怠速停車(車輛處于正常的READY狀態和車速為0)過程中，整車控制器VCU實時檢測到慢充開關SW1或快充開關SW2處于開啟狀態，若空調處于開啟狀態，為確保空調高壓安全，先關閉空調然后再斷開高壓主繼電器K3使高壓回路斷開并向動力電池管理系統BMS發送下電控制指令；若空調處于關閉狀態，整車控制器VCU直接斷開高壓主繼電器K3使高壓回路斷開并向動力電池管理系統BMS發送下電控制指令并將駕駛員加速踏板信號、驅動電機使能位和驅動電機目標扭矩置于無效狀態，確保車輛安全下電和車輛不能READY。

車輛不能READY后，駕駛員須檢測慢充開關SW1和快充開關SW2開關狀態，確認充電蓋閉合后，車輛下電后再重新上電方可使車輛處于READY狀態，實現了高壓回路接通與充電開關狀態安全互鎖功能，提升了車輛安全性能。

根據本發明實施例提供的方案，能夠有效避免電動車在行車過程中充電蓋意外開啟導致高壓突然斷開和失控現象。如果行車中充電蓋意外開啟，整車高壓電氣回路設計或整車控制器響應措施不合理，而發生可能會導致部件損壞、人員觸電或重大交通事故。利用高壓電氣安全互鎖電路并結合整車控制器控制保護策略不僅可實現車輛啟動和車輛怠速停車過程中高壓安全電氣互鎖回路的監測和控制，更確保了在行車過程中充電蓋意外開啟時車輛可在規定時間內允許駕駛員加速行駛至安全地帶以便檢修車輛，提高行車中高速行駛安全性能。

盡管上文對本發明進行了詳細說明，但是本發明不限于此，本技術領域技術人員可以根據本發明的原理進行各種修改。因此，凡按照本發明原理所作的修改，都應當理解為落入本發明的保護范圍。