一种电动汽车高压回路安全控制的方法及装置与流程

本发明涉及电动汽车整车控制技术领域，特别涉及一种电动汽车高压回路安全控制的方法及装置。

背景技术：

近年来，环境污染日益严重，空气质量不断恶化，传统燃油车的汽车尾气内含有大量污染物，是造成雾霾的原因之一。电动汽车的研究是在环境保护问题及能源问题日益受到关注的情况下兴起的，目前国家对电动车发展的战略计划已经实施，未来为了应对环境和能源危机，电动车的研发和大规模使用成为必然趋势。相对于传统内燃机汽车而言，电动汽车上一般有高达上300V以上的电气系统，工作电流可达200A以上，这超过了人体安全电压范围，如不进行合理的设计与防护，将可能带来人员电击等高压安全问题；同时如果不能很好地解决该问题，电动汽车的发展和普及将受到很大的负面影响。典型的纯电动汽车高压电气系统结构如图1所示，电动汽车内包含有很多高压用电部件，若行车过程中快充充电盖SW1或慢充充电盖SW2意外开启S时会导致高压突然断开车辆丧失动力，车辆若未能做出正确判断和响应，可能会导致部件损坏、人员触电或重大交通事故，因此在电动车性能提高并逐步迈向产业化的过程中，研究完善行车中高压故障判断和响应功能，提高车辆安全、驾乘人员安全和汽车运行环境安全已经成为各厂家研究的重要课题。

技术实现要素：

根据本发明实施例提供的方案解决的技术问题是车辆行驶过程中充电盖意外开启导致车辆和人员不安全的问题。

根据本发明实施例提供的一种电动汽车高压回路安全控制的方法，包括：

整车控制器根据对充电盖开启状态实时检测结果，确定车辆行驶过程中是否发生充电盖意外开启事件；

当整车控制器确定车辆行驶过程中发生了充电盖意外开启事件时，使高压回路保持接通状态，以便车辆行驶；

在所述的使高压回路保持接通状态期间，整车控制器对车辆行驶速度进行检测，并在检测到车辆速度减为零车速后，将高压回路切换到断开状态。

优选地，还包括：

整车控制器根据对充电盖开启状态实时检测结果，确定车辆怠速停车过程中是否发生充电盖意外开启事件；

当整车控制器确定车辆怠速停车过程中发生了充电盖意外开启事件时，对车辆空调进行检测，并在检测到车辆空调关闭后，将高压回路的接通状态切换到断开状态。

优选地，在整车控制器将高压回路切换到断开状态后，还包括：

整车控制器向动力电池管理系统发送下电控制指令；

动力电池管理系统接收到下电控制指令后，断开总正高压继电器和总负高压继电器，使高压回路下电。

优选地，在所述的使高压回路保持接通状态期间，还包括：

整车控制器在设定时间内将加速踏板信号、电机使能位以及驱动电机扭矩保持有效状态，同时启动组合仪表中充电开关指示灯和双闪灯进行告警提示，并在设定时间外将加速踏板信号、电机使能位以及驱动电机扭矩设置为无效状态。

优选地，还包括：

在车辆启动过程中，整车控制器检测充电盖处于关闭状态还是开启状态；

若整车控制器检测充电盖为关闭状态，则通过闭合高压主继电器使高压回路接通，同时向动力电池管理系统发送上电控制指令，使动力电池管理系统接收到上电控制指令后，闭合总正高压继电器和总负高压继电器，使高压回路上电；

若整车控制器检测充电盖为开启状态，则通过断开高压主继电器使高压断开，同时向动力电池管理系统发送下电控制指令，使动力电池管理系统接收到下电控制指令后，闭合总正高压继电器和总负高压继电器，使高压回路下电。

根据本发明实施例提供的一种电动汽车高压回路安全控制的装置，包括：

判断模块，用于根据对充电盖开启状态实时检测结果，确定车辆行驶过程中是否发生充电盖意外开启事件；

控制模块，用于当确定车辆行驶过程中发生了充电盖意外开启事件时，使高压回路保持接通状态，以便车辆行驶，以及在所述的使高压回路保持接通状态期间，对车辆行驶速度进行检测，并在检测到车辆速度减为零车速后，将高压回路切换到断开状态。

优选地，所述判断模块还用于根据对充电盖开启状态实时检测结果，确定车辆怠速停车过程中是否发生充电盖意外开启事件。

优选地，所述控制模块还用于当确定车辆怠速停车过程中发生了充电盖意外开启事件时，对车辆空调进行检测，并在检测到车辆空调关闭后，将高压回路的接通状态切换到断开状态。

优选地，所述控制模块还用于断开总正高压继电器和总负高压继电器，使高压回路下电。

优选地，所述控制模块还用于在设定时间内将加速踏板信号、电机使能位以及驱动电机扭矩保持有效状态，同时启动组合仪表中充电开关指示灯和双闪灯进行告警提示，并在设定时间外将加速踏板信号、电机使能位以及驱动电机扭矩设置为无效状态。

根据本发明实施例提供的方案，通过在车辆行驶过程中整车控制器若检测到充电盖开启，整车控制器保持高压回路接通，同时组合仪表中充电指示灯和双闪故障灯点亮，以便警告驾驶员和后面车辆规避行驶并允许驾驶员加速行驶直至车速降至0将车辆移至安全地带。在怠速停车时整车控制器若检测到充电盖开启，整车控制器断开高压回路，车辆不能READY，避免行车过程中充电盖意外(机械振动冲击等)开启危及人员及车辆的失控现象发生，提高了整车控制性能，提升了整车运行的可靠性。

附图说明

图1是现有技术提供的电动车高压安全电气互锁电路图；

图2是本发明实施例提供的一种电动汽车高压回路安全控制的方法流程图；

图3是本发明实施例提供的一种电动汽车高压回路安全控制的装置示意图；

图4是本发明实施例提供的电动车高压安全电气互锁的电路图；

图5是本发明实施例提供的电动车启动过程中控制的流程图；

图6是本发明实施例提供的电动车行驶过程中断电控制的流程图；

图7是本发明实施例提供的电动车怠速停车过程中断电控制的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明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发明，并不用于限定本发明。

图2是本发明实施例提供的一种电动汽车高压回路安全控制的方法流程图，如图2所示，包括：

步骤S201：整车控制器根据对充电盖开启状态实时检测结果，确定车辆行驶过程中是否发生充电盖意外开启事件；

步骤S202：当整车控制器确定车辆行驶过程中发生了充电盖意外开启事件时，使高压回路保持接通状态，以便车辆行驶；

步骤S203：在所述的使高压回路保持接通状态期间，整车控制器对车辆行驶速度进行检测，并在检测到车辆速度减为零车速后，将高压回路切换到断开状态。

本发明还包括：整车控制器根据对充电盖开启状态实时检测结果，确定车辆怠速停车过程中是否发生充电盖意外开启事件；当整车控制器确定车辆怠速停车过程中发生了充电盖意外开启事件时，对车辆空调进行检测，并在检测到车辆空调关闭后，将高压回路的接通状态切换到断开状态。

其中，在整车控制器将高压回路切换到断开状态后，还包括：整车控制器向动力电池管理系统发送下电控制指令；动力电池管理系统接收到下电控制指令后，断开总正高压继电器和总负高压继电器，使高压回路下电。

其中，在所述的使高压回路保持接通状态期间，还包括：整车控制器在设定时间内将加速踏板信号、电机使能位以及驱动电机扭矩保持有效状态，同时启动组合仪表中充电开关指示灯和双闪灯进行告警提示，并在设定时间外将加速踏板信号、电机使能位以及驱动电机扭矩设置为无效状态。

本发明还包括：在车辆启动过程中，整车控制器检测充电盖处于关闭状态还是开启状态；若整车控制器检测充电盖为关闭状态，则通过闭合高压主继电器使高压回路接通，同时向动力电池管理系统发送上电控制指令，使动力电池管理系统接收到上电控制指令后，闭合总正高压继电器和总负高压继电器，使高压回路上电；若整车控制器检测充电盖为开启状态，则通过断开高压主继电器使高压断开，同时向动力电池管理系统发送下电控制指令，使动力电池管理系统接收到下电控制指令后，闭合总正高压继电器和总负高压继电器，使高压回路下电。

图3是本发明实施例提供的一种电动汽车高压回路安全控制的装置示意图，如图3所示，包括：判断模块301，用于根据对充电盖开启状态实时检测结果，确定车辆行驶过程中是否发生充电盖意外开启事件；控制模块302，用于当确定车辆行驶过程中发生了充电盖意外开启事件时，使高压回路保持接通状态，以便车辆行驶，以及在所述的使高压回路保持接通状态期间，对车辆行驶速度进行检测，并在检测到车辆速度减为零车速后，将高压回路切换到断开状态。

其中，所述判断模块301还用于根据对充电盖开启状态实时检测结果，确定车辆怠速停车过程中是否发生充电盖意外开启事件。

其中，所述控制模块302还用于当确定车辆怠速停车过程中发生了充电盖意外开启事件时，对车辆空调进行检测，并在检测到车辆空调关闭后，将高压回路的接通状态切换到断开状态。

具体地说，所述控制模块302还用于在设定时间内将加速踏板信号、电机使能位以及驱动电机扭矩保持有效状态，同时启动组合仪表中充电开关指示灯和双闪灯进行告警提示，并在设定时间外将加速踏板信号、电机使能位以及驱动电机扭矩设置为无效状态，并断开总正高压继电器和总负高压继电器，使高压回路下电。

图4是本发明实施例提供的电动车高压安全电气互锁的电路图，如图4所示，包括：VCU(Vehicle Control Unit，整车控制器)、动力BMS(Battery Management System，电池组管理系统)、组合仪表ICM、MCU(Motor Control Unit，电机控制单元)、总正高压继电器K1、总负高压继电器K2、高压主继电器K3、ON电低压继电器K4、慢充开关SW1、快充开关SW2、双闪灯继电器K5、高压接插件等组成。整车控制器的功能有4部分组成，(1)实时采集慢充开关传感器、快充开关传感器的信号和ON档电压信号的信号；(2)控制高压主继电器K3和双闪灯继电器K5的断开和闭合；(3)与动力电池组管理系统BMS进行CAN总线通讯，向其发送上下电指令完成整车高压回路的断开和接通。(4)与电机控制单元MCU进行CAN总线通讯，向其发送目标模式和目标扭矩指令完成整车动力输出。

图5是本发明实施例提供的电动车启动过程中控制的流程图，如图5所示，在车辆启动过程中，首先，整车控制器VCU监测驾驶员是否踩下刹车，启动钥匙打到ON档，吸合ON电低压继电器K4使高压主继电器K3控制端与电源ON电接通，档位位于P或N档，整车控制器通过CAN总线实时监测动力电池管理系统BMS和驱动电机控制单元MCU状态信息。其次，整车控制器VCU通过信号线监测慢充开关SW1和快充开关SW2开关状态，若慢充开关SW1和快充开关SW2均闭合确保充电开关信号线安全接地。最后，若整车控制器VCU判定整车控制系统中各个控制单元模块无一级或二级故障、电池管理系统BMS和驱动电机控制单元MCU初始化状态完成且慢充开关SW1和快充开关SW2处于闭合状态，整车控制器VCU将高压主继电器K3控制信号置为低电平使高压主继电器K3同时通过CAN总线向动力电池管理系统BMS发送高压上电控制指令，当整车控制器VCU监测到动力电池管理系统BMS闭合总正高压继电器K1、总负高压继电器K2后，高压回路实现安全上电，此时车辆READY；若整车控制器判定车辆存在以下任一情况退出高压上电控制流程：

①整车控制系统中各个控制单元模块存在一级或二级故障；

②慢充开关SW1和快充开关SW2至少一个处于断开状态；

③动力电池管理系统BMS和驱动电机控制单元MCU初始化自检未完成；

④驾驶员未进行上电操作；

⑤上电过程中总正高压继电器K1、总负高压继电器K2未闭合。

整车控制器监测到以上五种情况，断开高压主继电器同时通过CAN总线向动力电池发送下电控制指令，动力电池管理系统断开总正高压继电器、总负高压继电器，从而完成充电开关与高压回路互锁功能，车辆不能READY。

图6是本发明实施例提供的电动车行驶过程中断电控制的流程图，如图6所示，在车辆行驶(车辆处于正常的READY状态和车速大于0)过程中，整车控制器VCU若实时检测到慢充开关SW1或快充充电开关SW2处于意外开启状态，整车控制器VCU立即使能车辆应急处理时间计数器启动，高压回路保护控制策略如下：

若驾驶员应急处理计数器小于设定的时间T0范围内，此时整车控制器VCU闭合高压主继电器K3保持高压回路接通，将加速踏板信号、驱动电机使能位和驱动电机电动扭矩仍然处于有效状态，但发电扭矩处于无效状态禁止车辆能量回收功能，使能组合仪表ICM中充电开关指示灯灯和闭合继电器K5开启双闪灯，警告驾驶员和后面车辆规避行驶，此时若驾驶员观察车辆处于危险环境中需要加速行驶，整车控制器VCU仍允许车辆满负荷加速行驶直至车速降至0将车辆移至安全地带。车速一旦降为0，整车控制器VCU则判定车辆已移至安全地带，此时整车控制器VCU将驾驶员加速踏板信号、电机使能位和电机驱动扭矩置于无效状态，切断高压主继电器K3同时通过向动力电池管理系统BMS发送高压下电指令，使车辆高压回路断开和车辆不能READY。

若驾驶员应急处理计数器超过规定时间T0，不管车辆实际是否处于安全地带，整车控制器VCU都将驾驶员加速踏板信号、电机使能位和电机驱动扭矩置于无效状态，直接切断高压主继电器K3使车辆高压回路断开和车辆不能READY。

车辆车速降至0后，车辆不能READY后，驾驶员须检测慢充开关SW1和快充开关SW2开关状态，确认充电盖闭合后，车辆下电后再重新上电方可使车辆处于READY状态，实现了车辆中高速行驶过程中避免了行车过程中充电盖意外开启(机械振动冲击等)，导致车辆断电和失控现象，提升了车辆行车安全性能。

图7是本发明实施例提供的电动车怠速停车过程中断电控制的流程图，如图7所示，在车辆怠速停车(车辆处于正常的READY状态和车速为0)过程中，整车控制器VCU实时检测到慢充开关SW1或快充开关SW2处于开启状态，若空调处于开启状态，为确保空调高压安全，先关闭空调然后再断开高压主继电器K3使高压回路断开并向动力电池管理系统BMS发送下电控制指令；若空调处于关闭状态，整车控制器VCU直接断开高压主继电器K3使高压回路断开并向动力电池管理系统BMS发送下电控制指令并将驾驶员加速踏板信号、驱动电机使能位和驱动电机目标扭矩置于无效状态，确保车辆安全下电和车辆不能READY。

车辆不能READY后，驾驶员须检测慢充开关SW1和快充开关SW2开关状态，确认充电盖闭合后，车辆下电后再重新上电方可使车辆处于READY状态，实现了高压回路接通与充电开关状态安全互锁功能，提升了车辆安全性能。

根据本发明实施例提供的方案，能够有效避免电动车在行车过程中充电盖意外开启导致高压突然断开和失控现象。如果行车中充电盖意外开启，整车高压电气回路设计或整车控制器响应措施不合理，而发生可能会导致部件损坏、人员触电或重大交通事故。利用高压电气安全互锁电路并结合整车控制器控制保护策略不仅可实现车辆启动和车辆怠速停车过程中高压安全电气互锁回路的监测和控制，更确保了在行车过程中充电盖意外开启时车辆可在规定时间内允许驾驶员加速行驶至安全地带以便检修车辆，提高行车中高速行驶安全性能。

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