一种电动汽车高压安全保护方法、电路及相应电动汽车

摘要

本发明公开了一种电动汽车高压安全保护方法、电路及相应电动汽车。所述电动汽车高压安全保护方法包括：在电动汽车控制电路中设置碰撞传感器以及手动紧急开关，并执行下述步骤提供高压安全保护：步骤S1，判断碰撞传感器是否动作，如果未动作，转至步骤S2，否则转至步骤S3；步骤S2，判断手动紧急开关是否动作，如果动作，转至步骤S4，否则转至步骤S1；步骤S3，断开高压回路，非使能电动机MCU；以及步骤S4，断开高压回路，非使能电动机MCU。采用本发明的方法和电路，在纯电动汽车出现紧急事故的情况下，高压回路能够迅速内自动断开，避免高压电对人体和财产造成危害。

权利要求

1.一种电动汽车高压安全保护方法，其特征在于，包括：在电动汽车控制电路中设置碰撞传感器以及手动紧急开关，并执行下述步骤提供高压安全保护：步骤S1，判断碰撞传感器是否动作，如果未动作，转至步骤S2，否则转至步骤S3；

步骤S2，判断手动紧急开关是否动作，如果动作，转至步骤S4，否则转至步骤S1；

步骤S3，断开高压回路，非使能电动机MCU；以及

步骤S4，断开高压回路，非使能电动机MCU，

其中，将碰撞传感器串接在电池管理系统的总正控制与正极接触器的电磁铁之间，在碰撞传感器动作时，直接断开正极接触器，并通过电池管理系统断开负极接触器，将手动紧急开关串接在电池管理系统的总负控制与负极接触器的电磁铁之间，在手动紧急开关动作时，直接断开负极接触器，并通过电池管理系统断开正极接触器。

2.如权利要求1所述的电动汽车高压安全保护方法，其特征在于，步骤S3进一步包括显示信息，提示发生了碰撞传感器动作。

3.如权利要求1所述的电动汽车高压安全保护方法，其特征在于，步骤S4进一步包括显示信息，提示发生了手动紧急开关动作。

4.一种电动汽车高压安全保护电路，其特征在于，包括：

碰撞传感器，其串联在正极接触器的控制回路中，用于断开正极接触器，所述正极接触器用于控制动力电池的正极侧与动力负载之间的连接；以及手动紧急开关，其串联在负极接触器的控制回路中，用于断开负极接触器，所述负极接触器用于控制动力电池的负极侧与动力负载之间的连接，其中，碰撞传感器串接在电池管理系统的总正控制与正极接触器的电磁铁之间，在碰撞传感器动作时，直接断开正极接触器，并通过电池管理系统断开负极接触器，手动紧急开关串接在电池管理系统的总负控制与负极接触器的电磁铁之间，在手动紧急开关动作时，直接断开负极接触器，并通过电池管理系统断开正极接触器。

5.如权利要求4所述的电动汽车高压安全保护电路，其特征在于，进一步包括碰撞控制器，所述碰撞控制器与所述碰撞传感器连接，接受碰撞传感器信号，并通过CAN总线与整车控制器连接。

6.如权利要求5所述的电动汽车高压安全保护电路，其特征在于，整车控制器做为网关，接收碰撞信息和紧急检测信号并通过另外一路CAN总线与电机控制器MCU、电池管理系统BMS和仪表连接，以此来互相传递信息。

7.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求4-6中任一项所述的电动汽车高压安全保护电路。

说明书

一种电动汽车高压安全保护方法、电路及相应电动汽车

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车高压安全保护方法及电路。

背景技术

[0002] 汽车的发展虽然促进了经济的发展，但是汽车尾气的排放同时也给城市环境带来负面的影响，为提升城市的空气质量，减少机动车污染物排放，中国大中城市均推动清洁能源的行动，其中纯电动汽车是该行动的重点方式。纯电动汽车以动力电池和电动机为动力装置，工作电压高达几百伏，其电压等级已经远远超出了人体的安全电压等级，对人体安全构成了威胁，因此高压电的安全性必须首先考虑，而其中整车紧急事故高压安全保护是高压电安全性的主要问题之一。车辆出现紧急事故时，导致高压回路短路或断路，如果在很短的时间内不能及时断开动力电池回路和对整车做出安全处理，会产生高压电泄漏及整车失控现象，对人身安全构成了威胁；甚至致使动力电池产生燃烧或爆炸事故。

[0003] 现在国内电动汽车相关领域，还缺乏电动汽车紧急故障时高压安全保护这方面的解决措施，尚没有与本设计相近相似的专利设计。

[0004] 目前，国内很多公司生产的电动车仅有安全气囊、保险杠和安全带等传统部件的安全保护措施，这些措施均不能起到高压安全保护的作用，在此状态下如果电动汽车出现紧急事故时，导致高压回路短路或断路，如果在很短的时间内不能及时断开动力电池回路和对整车做出安全处理，会产生高压电泄漏及整车失控现象，对人身安全构成了威胁；甚至致使动力电池产生燃烧或爆炸事故。有的公司生产的电动车具有高压安全保护措施，但是电路设计和故障逻辑控制都不完善，仍对人身的生命安全和财产造成很大的危害。

[0005] 因此，希望有一种电动汽车高压安全保护方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

发明内容

[0006] 本发明所解决的技术问题为提供一种电动汽车高压安全保护方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

[0007] 为此，本发明提供一种电动汽车高压安全保护方法，所述电动汽车高压安全保护方法包括：在电动汽车控制电路中设置碰撞传感器以及手动紧急开关，并执行下述步骤提供高压安全保护：

[0008] 步骤S1，判断碰撞传感器是否动作，如果未动作，转至步骤S2，否则转至步骤S3；

[0009] 步骤S2，判断手动紧急开关是否动作，如果动作，转至步骤S4，否则转至步骤S1；

[0010] 步骤S3，断开高压回路，非使能电动机MCU；以及

[0011] 步骤S4，断开高压回路，非使能电动机MCU，

[0012] 其中，将碰撞传感器串接在电池管理系统的总正控制与正极接触器的电磁铁之间，在碰撞传感器动作时，直接断开正极接触器，并通过电池管理系统断开负极接触器，[0013] 将手动紧急开关串接在电池管理系统的总负控制与负极接触器的电磁铁之间，在手动紧急开关动作时，直接断开负极接触器，并通过电池管理系统断开正极接触器。

[0014] 优选地，步骤S3进一步包括显示信息，提示发生了碰撞传感器动作。

[0015] 优选地，步骤S4进一步包括显示信息，提示发生了手动紧急开关动作。

[0016] 本发明还提供一种电动汽车高压安全保护电路，所述电动汽车高压安全保护电路包括：碰撞传感器，其串联在正极接触器的控制回路中，用于断开正极接触器，所述正极接触器用于控制动力电池的正极侧与动力负载之间的连接；以及手动紧急开关，其串联在负极接触器的控制回路中，用于断开负极接触器，所述负极接触器用于控制动力电池的负极侧与动力负载之间的连接，其中，碰撞传感器串接在电池管理系统的总正控制与正极接触器的电磁铁之间，在碰撞传感器动作时，直接断开正极接触器，并通过电池管理系统断开负极接触器，手动紧急开关串接在电池管理系统的总负控制与负极接触器的电磁铁之间，在手动紧急开关动作时，直接断开负极接触器，并通过电池管理系统断开正极接触器。

[0017] 优选地，所述电动汽车高压安全保护电路进一步包括碰撞控制器，所述碰撞控制器与所述碰撞传感器连接，接受碰撞传感器信号，并通过CAN总线与整车控制器连接。

[0018] 优选地，整车控制器做为网关，接收碰撞信息和紧急检测信号并通过另外一路CAN总线与电机控制器MCU、电池管理系统BMS和仪表连接，以此来互相传递信息。

[0019] 本发明还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括如上所述的电动汽车高压安全保护电路。

[0020] 采用本发明的方法和电路，在纯电动汽车出现紧急事故的情况下，高压回路能够迅速内自动断开，避免高压电对人体和财产造成危害。

附图说明

[0021] 图1是根据本发明一实施例的电动汽车高压安全保护方法的示意性流程图。

[0022] 图2是根据本发明一实施例的电动汽车高压安全保护电路的示意图。

[0023] 附图标记：

[0024]1 电池管理系统 7 碰撞控制器
2 手动紧急开关 8 仪表
3 正极接触器 9 整车控制器
4 动力电池 10 高压附件
5 负极接触器 11 电机控制器
6 碰撞传感器    

具体实施方式

[0025] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

[0026] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

[0027] 根据本发明的电动汽车高压安全保护方法包括：在电动汽车控制电路中设置碰撞传感器以及手动紧急开关，并执行下述步骤以提供高压安全保护：

[0028] 步骤S1，判断碰撞传感器是否动作，如果未动作，转至步骤S2，否则转至步骤S3；

[0029] 步骤S2，判断手动紧急开关是否动作，如果动作，转至步骤S4，否则转至步骤S1；

[0030] 步骤S3，断开高压回路，非使能电动机MCU；以及

[0031] 步骤S4，断开高压回路，非使能电动机MCU。可以理解的是，高压回路是指车载的动力电池向电机控制器、高压附件等车载高压器件供电的回路。

[0032] 根据本发明的电动汽车高压安全保护电路包括：碰撞传感器，其串联在正极接触器的控制回路中，用于断开正极接触器，所述正极接触器用于控制动力电池的正极侧与动力负载之间的连接；以及手动紧急开关，其串联在负极接触器的控制回路中，用于断开负极接触器，所述负极接触器用于控制动力电池的负极侧与动力负载之间的连接。

[0033] 采用本发明的方法和电路，在纯电动汽车出现紧急事故的情况下，高压回路能够迅速内自动断开，避免高压电对人体和财产造成危害。

[0034] 本发明设计了合理的高压安全保护电路，解决纯电汽车出现紧急事故的情况下，避免高压电对人体和财产造成危害；并且本发明还制定了完整的电动汽车紧急事故逻辑控制保护方案，通过整车控制器对其进行实施逻辑控制。

[0035] 图1是根据本发明一实施例的电动汽车高压安全保护方法的示意性流程图。在执行图1的程序之前，在电动汽车控制电路中设置碰撞传感器以及手动紧急开关。碰撞传感器用于感测是否发生了车辆碰撞，并输出碰撞信号。手动紧急开关用于在发生紧急事故时，由驾驶员或其他乘员操作，使得手动紧急开关动作，以输出紧急检测信号。

[0036] 图1所示的流程图包括下述步骤。

[0037] 步骤S1，判断碰撞传感器是否闭合。如果闭合，则表示处于常闭状态的碰撞传感器未动作，转至步骤S2进一步判断处于常闭状态的手动紧急开关是否动作；如果碰撞传感器未闭合，则表示碰撞传感器动作，发生了碰撞，需要转至步骤S31和步骤S310进行处理。

[0038] 步骤S2，判断处于常闭状态的手动紧急开关是否闭合。如果闭合，则表示处于常闭状态的手动紧急开关未动作，转至步骤S1；如果手动紧急开关未闭合，则表示手动紧急开关动作，发生了紧急事故，车辆操控人员要求进行紧急处理，转至步骤S41和步骤S410进行处理。

[0039] 在上述的实施例中，碰撞传感器和手动紧急开关都是常闭开关。需要指出的是，也可以将碰撞传感器和手动紧急开关中都设置为常开开关，或将其中的一个设置为常开开关。动作时，从常开状态切换至闭合状态。这也在本发明的保护范围之内，但电路结构会复杂一些，例如，通过增设继电器来实现上述的逻辑顺序。

[0040] 在碰撞传感器动作、表示发生碰撞的情况下，同时执行步骤S31和步骤S310。步骤310为：断开高压回路中的正极接触器，切断动力电池的输出，从而高压回路中的高压附件、电机控制器等电器零部件与动力电池的连接回路断开。也就是说，在发生碰撞的情况下，能够迅速地断开高压回路，对回路中的器件进行保护，并防止触电。

[0041] 在一个实施例中，碰撞传感器为常闭开关，且碰撞传感器串接在电池管理系统的总正控制与正极接触器的电磁铁之间。在碰撞传感器动作时，直接断开正极接触器，并通过电池管理系统断开负极接触器。如前所述，也可以将碰撞传感器设置为常开开关，采用继电器来控制高压回路的接通与断开。

[0042] 步骤S31为：碰撞控制器发送碰撞信息给整车控制器。然后，执行步骤S32：整车控制器非使能MCU，且控制电池管理系统发出控制信号，使得负极接触器断开。

[0043] 在步骤S32之后，执行步骤S33：在仪表上显示相关故障信息。例如显示：“碰撞传感器动作”，或“故障xxx”(xxx为对应的故障编码)。同时还可以进行声光报警。

[0044] 在手动紧急开关动作、表示发生紧急事故的情况下，执行步骤S41和步骤S410。步骤410为：断开高压回路中的负极接触器，切断动力电池的输出，从而高压回路中的高压附件、电机控制器等电器零部件与动力电池的连接回路断开。也就是说，在车辆操控者按下手动紧急开关，表示发生紧急事故的情况下，能够迅速地断开高压回路，对回路中的器件进行保护，并防止触电。

[0045] 在一个实施例中，手动紧急开关为常闭开关，且手动紧急开关串接在电池管理系统的总负控制与负极接触器的电磁铁之间。这样，在手动紧急开关动作时，直接断开负极接触器，并通过电池管理系统断开正极接触器。如前所述，也可以将手动紧急开关设置为常开开关，采用继电器来控制高压回路的接通与断开。

[0046] 步骤S41为：手动紧急开关发送紧急检测信号给整车控制器，通知整车控制器对车辆进行安全处理。然后，执行步骤S42：整车控制器非使能MCU，且控制电池管理系统发出控制信号，使得高压回路中的负极接触器断开。

[0047] 在步骤S42之后，执行步骤S43：在仪表上显示相关故障信息。例如显示：“手动紧急开关动作”，或“故障xxx”(xxx为对应的故障编码)。同时还可以进行声光报警。

[0048] 图2是根据本发明一实施例的电动汽车高压安全保护电路的示意图。

[0049] 图2中示出了电池管理系统1、手动紧急开关2、正极接触器3、动力电池4、负极接触器5、碰撞传感器6、碰撞控制器7、仪表8、整车控制器9、高压附件10和电机控制器11。

[0050] 手动紧急开关2为常闭开关，且串接在电池管理系统1的总负控制与负极接触器4的电磁铁之间。在手动紧急开关2动作时，从常闭状态切换至断开状态，直接断开负极接触器4的控制电磁铁的电回路，从而，使得负极接触器4断开。而且，手动紧急开关2的一端与整车控制器9连接。从而，整车控制器9能够接收紧急检测信号。即手动紧急开关2的与整车控制器9相连的一端的点位为低。在此情况下，整车控制器9能够通过CAN总线与电池管理系统
1和电机控制器11相互通信，使得电池管理系统1发出总正控制信号，断开正极接触器3，以及非使能电机控制器11。

[0051] 碰撞传感器6为常闭开关，且串接在电池管理系统1的总正控制与正极接触器3的电磁铁之间。在碰撞传感器6动作时，直接断开正极接触器3的控制电磁铁的电回路，由此使得正极接触器3断开，断开回路。而且，碰撞传感器6通过碰撞传感器7与整车控制器9连接。
从而，整车控制器9能够接收碰撞信号。整车控制器9能够通过CAN总线与电池管理系统1和电机控制器11相互通信，使得电池管理系统1发出总负控制信号，断开负极接触器3，以及非使能电机控制器11。

[0052] 也就是说，整车控制器做为网关，接收碰撞信息和紧急检测信号并通过另外一路CAN总线与电机控制器MCU、电池管理系统BMS和仪表连接，以此来互相传递信息。

[0053] 手动紧急开关安装在驾驶员附近，便于紧急事故情况下方便司机操作。

[0054] 高压回路正极接触器控制信号回路的关键器件就是碰撞传感器，它是公知产品，是一个全方位碰撞传感器，可以探测到各个方向的加速度。这个传感器的参数需要在整车上进行详细的标定，以达到最合适的、最准确的传感参数，准确的判断出碰撞危险的临界状态值，以最快的响应时间断开高压环路系统。

[0055] 电池管理系统BMS输出高边总正控制信号连接到碰撞传感器一端，经过碰撞传感器常闭开关后通过线束连接到正极接触器线圈的一端，线圈的另一端直接接车身底盘GND(即电池负极)；

[0056] 电池管理系统BMS输出高边总负控制信号与手动紧急开关一端相连，其另一端连接到负极接触器线圈，其线圈的另一端直接接车身底盘GND(即电池负极)；手动紧急开关为常闭开关，在车辆紧急事故时，司机手动将其断开。

[0057] 碰撞控制器SRU监测碰撞传感器两边的信号，再通过CAN1总线与整车控制器HCU连接，以此来传递信息。

[0058] 最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。