电动汽车高压配电盒防私自打开安全管理系统及ECU检测方法

电动汽车高压配电盒防私自打开安全管理系统及ecu检测方法
技术领域
1.本发明涉及汽车的高压用电设备技术领域，具体的说是一种电动汽车高压配电盒防私自打开安全管理系统及ecu检测方法。


背景技术：

2.随着科技的发展和社会的进步，电动汽车已经走进公众生活，其替代传统燃油汽车可以解决环保和能源危机问题。但电动汽车仍存在不足，一是综合成本与售价偏高，二是电池续航里程短，三是高压系统维修维护不当或碰撞后所涉及的高压安全性问题亟待解决。
3.高压系统维护维修不当时，比如高压连接部位修理后未按照规定扭力拧紧连接器(连接部位松动)，或将高压正负极接反，均容易造成烧毁高压用电设备甚至威胁乘员生命安全事故。碰撞后，电池组带电，诱发内部失效反应会导致燃烧甚至爆炸等后果。
4.因此，高压安全性是电动汽车设计过程中需要重点考虑的一项设计内容，电动汽车高压安全性的优劣直接影响车辆乘坐成员的生命安全及高压用电设备使用的安全可靠，高压安全设计内容涉及电动汽车电池包、电机及控制器、电空调等高压用电设备本体的高压安全性设计以及各高压用电设备的高压连接方式的设计。
5.高压配电盒是电动汽车的一个重要高压用电设备，当高压系统过载、短路、漏电时，高压盒可进行安全保护，集中控制管理高压设备。高压盒负责整车高压安全管理及动力用电系统上、下电逻辑控制管理，主要功能是对高压系统过载、短路、漏电安全保护，高压用电设备集中控制管理。因其涉及电池包、电机控制器、电空调等整车高压系统控制，已被行业认为是继整车控制系统(vcu)、电池管理系统(bms)、电机控制系统(mcu)之后的第四大关键系统。
6.现有技术中，市面上的高压配电盒被车主用户私自拆开维修重装，在出现问题后没有证据能够表明高压盒是否被拆开过。


技术实现要素：

7.针对上述问题，本发明提供了一种电动汽车高压配电盒防私自打开安全管理系统及ecu管理方法，利用防私开管理机构，从而实现监控管理，保留用户非法打开高压配电盒的数字证据，明确用户是否有非法打开高压配电盒的行为，便于整个系统的维护管理，以及随时监测高压配电盒内部高压安全性；
8.为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：
9.一种电动汽车高压配电盒防私自打开安全管理系统，其关键在于：包括高压盒盒盖和高压盒箱体；
10.所述高压盒盒盖经固定螺栓、第一绝缘螺栓固定在所述高压盒箱体上，在所述高压盒箱体侧壁内开设有绝缘腔室，绝缘腔室内设有防私开管理机构，该防私开管理机构包
括绝缘套、绝缘盖，所述绝缘套与绝缘盖覆盖住绝缘腔室内壁；
11.该绝缘腔室内设置有滑变电阻、第二复位弹簧，该滑变电阻第一固定端连接有5v+供电线、第二固定端连接有搭铁线，所述第一绝缘螺栓穿过绝缘套后抵接住所述滑变电阻侧壁，所述滑变电阻的第二固定端压迫所述第二复位弹簧，该第二复位弹簧抵接在绝缘腔室第一端的绝缘盖上，所述滑变电阻第一固定端留有复位空隙；
12.所述滑变电阻的侧壁处还设置有第三导体，该第三导体一端与所述滑变电阻相抵接，所述第三导体另一端连接有滑变电阻信号线，该滑变电阻信号线用于输出滑变电阻电压信号。
13.通过上述设计，绝缘腔室内通过复位弹簧、滑变电阻、电磁铁设计了一款防私开管理机构，通过采样滑变电阻阻值的变化来检测螺栓的固定情况，监测螺栓是否被非法拆下、松动从而对高压用电设备造成的影响，杜绝安全隐患。
14.进一步描述，所述防私开管理机构还设置有压块，该压块一端被高压盒盒盖覆盖，另一端盖住绝缘套；
15.所述压块中部开设有螺栓过孔；
16.所述压块下端还开设有导体缓冲腔室，该导体缓冲腔室内安装有螺栓压力检测机构。
17.所述螺栓压力检测机构包括上下扣合的第一导体和第二导体；
18.在第一导体与第二导体之间抵接有第一复位弹簧；
19.所述第一绝缘螺栓的侧壁开有抵接面，该抵接面与第一绝缘螺栓的轴线相垂直，所述第一导体与第二导体抵接在所述抵接面与绝缘套外壁之间；
20.所述第一导体连接有第一导体信号线，第二导体连接有第二导体信号线。
21.采用上述方案，在防私开管理机构内开设辅助螺栓压力检测机构，帮助确保螺栓固定位置，在固定滑变同时，区分螺栓是否有取出，固定位置是否存在松动情况。
22.再进一步描述，所述缘腔室第二端的绝缘盖处固定有电磁铁，该电磁铁与所述滑变电阻留有复位空隙，该复位空隙用于调校电压信号。
23.所述高压盒箱体侧壁开孔并安装有第二绝缘螺栓，该第二绝缘螺栓穿过所述绝缘套；
24.所述第二绝缘螺栓为中孔螺栓，中孔内安装有弹簧，该弹簧压迫所述所述第三导体与所述滑变电阻抵接，该第三导体连接的滑变电阻信号线从第二绝缘螺栓中穿出。
25.采用上述方案，采用电磁铁来调校滑变电阻位置，改变电流大小，利用复位空隙将空隙置于最大值，固定滑变电阻位置。侧壁的第二复位螺栓采用中孔式，第三导体接触到滑变电阻采集电阻阻值。
26.再做进一步描述，所述高压盒盒盖与所述高压盒箱体之间的第一绝缘螺栓未锁紧时，且未对所述电磁铁施加电流情况下，所述第二复位弹簧推动滑变电阻填充完复位空隙，所述电磁铁抵接在滑变电阻中间位置，所述专用5v电流调节及信号采集器的信号显示为出厂电压原点标定值；
27.在所述专用5v电流调节及信号采集器上通过电流调节旋钮不断增加所述电磁铁的输入电流，即电流越大，所述电磁铁向右推动所述滑变电阻的行程越大，当输入电流增加到所述电磁铁伸长量最大时，形成最大所述复位空隙，所述滑变电阻向右移动距离最远时，
并锁紧第一绝缘螺栓，所述电磁铁断电，所述专用5v电流调节及信号采集器的信号显示为出厂电压初始设定值。
28.采用上述方案，该出厂电压原点标定值可以根据具体结构参数的设计变化而改变，主要取决于滑变电阻后端的复位弹簧的弹力及可调节长度。出厂电压原点标定值取决于复位弹簧弹力以及电磁力产生磁力，最终以最大电流值推动滑变电阻的位移此刻电压值为准。以本发明为例，每个高压盒出厂可以在滑变电阻信号输出电压2.5v
‑
3.5v之间设定任意的输出信号作为该高压盒的“识别码”，该“识别码”作为后续高压盒是否被私自打开的凭证。
29.再进一步描述，还包括电动汽车ecu、专用5v电流调节及信号采集器，所述专用5v电流调节及信号采集器包括电流调节旋钮、信号显示、可调节电流的5v供电线、采集器5v供电线、采集器第一搭铁线、采集器第二搭铁线、采集信号线；
30.所述专用5v电流调节及信号采集通过线路连接所述高压盒防私自开启机构；
31.所述电动汽车ecu包括五根引线，该五根引线依次分别为ecu5v供电线、ecu搭铁线、ecu第一信号线、ecu第二信号线、ecu第三信号线。
32.采用上述方案，利用专用5v电流调节及信号采集器出厂调校高压盒参数，设定好出厂电压设定值，然后利用电动汽车ecu连接防私开管理机构投入汽车工作监测状态，保护高压配电盒。
33.一种基于权利要求1所述的电动汽车高压配电盒防私自打开安全管理系统的ecu检测方法，其特征在于：按照以下步骤进行：
34.预处理：所述专用5v电流调节及信号采集器的可调节电流的5v供电线、采集器第一搭铁线分别与所述电磁铁的正负极连接，再将所述专用5v电流调节及信号采集器的采集器5v供电线、采集器第二搭铁线、采集信号线与所述高压盒防私自开启机构的滑变电阻5v+供电线、滑变电阻搭铁线、滑变电阻信号线对应连接；
35.步骤1)：启动汽车，所述电动汽车ecu自检，所述电动汽车ecu自检是否正常，将所述高压盒防私自开启机构的滑变电阻5v+供电线、滑变电阻搭铁线、滑变电阻信号线连接依次分别与所述电汽车ecu的ecu5v供电、ecu搭铁线、ecu第一信号线对应连接，将所述第一导体信号线、第二导体信号线分别与所述电动汽车ecu的ecu第二信号线、ecu第三信号线对应连接，且所述第一导体信号线自身接地；电动汽车ecu自检，当检测到所述滑变电阻信号线电压输出信号在所述出厂电压初始设定值内且所述电动汽车ecu第三信号线为低电平，即第一导体与第二导体接触，可以正常启动汽车。
36.若所述电动汽车ecu自检正常跳转至步骤2)；
37.若所述电动汽车ecu自检报错，所述电动汽车ecu控制所述主接触器不吸合，所述高压子系统高压电不通，报故障码，结束；
38.步骤2)：所述电动汽车ecu检测所述滑变电阻输出电压信号，所述电动汽车ecu判断该输出电压信号是否在出厂电压初始设定值的有效范围内；
39.若该输出电压信号在出厂电压初始设定值的有效范围内，所述电动汽车ecu报告正常控制所述主接触器吸合，所述高压子系统接通高压电，结束；
40.若该输出电压信号不在出厂电压原点标定值范围内，进入步骤3)；
41.步骤3)：所述电动汽车ecu继续判断所述输出电压信号是否接近所述出厂电压原
点标定值有效范围内；
42.若判断结果为所述输出电压信号接近所述出厂电压原点标定值有效范围内，进入步骤4)；
43.若判断结果为所述输出电压信号不是接近所述出厂电压原点标定值有效范围值内，跳转至步骤5)；
44.步骤4)所述电动汽车ecu判断所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线是否为低电平；
45.若所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线为低电平，所述电动汽车ecu判断所述高压盒防私自开启机构状态为用户私自打开再合上状态，所述电动汽车ecu报告故障码，所述电动汽车ecu控制主接触器不吸合，所述高压子系统高压电不通，报故障码；所述电动汽车ecu上传报警信号到所述集中监控中心，结束；
46.若所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线非低电平，所述电动汽车ecu判断所述高压盒防私自开启机构状态为私自打开再合上状态且所述第一绝缘螺栓未拧紧，所述电动汽车ecu控制主接触器不吸合，所述高压子系统高压电不通，所述电动汽车ecu报故障码，ecu上传报警信号给所述集中监控中心，结束；
47.步骤5)：所述电动汽车ecu继续判断所述输出电压信号是否接近所述出厂电压误差设定值范围内；
48.若判断结果为所述输出电压信号接近所述出厂电压误差设定值范围内，进入步骤6)；
49.若判断结果为所述输出电压信号不接近所述出厂电压误差设定值范围内，跳转至步骤7)；
50.步骤6)：所述电动汽车ecu进一步判断所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线是否低电平；
51.若所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线为低电平，所述电动汽车ecu判断所述高压盒盒盖与所述高压盒箱体连接的第一绝缘螺栓预紧力不够，所述滑变电阻向左有较小位移，所述电动汽车ecu报告故障码，上传信息给集中监控中心，结束；
52.若所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线非低电平，所述电动汽车ecu判断所述高压盒盒盖与所述高压盒箱体连接的第一绝缘螺栓预紧力轻微欠缺，所述滑变电阻向左有轻微的位移，所述电动汽车ecu报告故障码，上传信息给集中监控中心，结束；
53.步骤7)：所述电动汽车ecu确认所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线非低电平，所述电动汽车ecu判断所述高压盒盒盖与所述高压盒箱体连接的第一绝缘螺栓明显松动，且所述滑变电阻向左有较大的位移，所述电动汽车ecu报告故障码，上传信息给集中监控中心，结束。
54.采用上述方案，电动汽车ecu监控高压盒的状态，是否私自打开或出现连接可靠性问题，检测到异常根据判断上传相关信号。
55.本发明的有益效果：电动汽车日常使用过程中，电动汽车ecu负责监控高压盒的状态，是否私自打开或出现连接可靠性问题，当检测到异常，电动汽车ecu判断具体问题并做好相关报警或信息上传工作。每次车辆起动时，当钥匙拨到on挡时，电动汽车ecu检测滑变电阻输出电压信号，以此判断高压盒的状态。
附图说明
56.图1是防私开管理机构结构截面示意图；
57.图2是本发明的系统框架图；
58.图3是图2系统的防私开机构的a
‑
a剖面图；
59.图4是防私开管理机构结构截面示意图2；
60.图5是专用5v电流调节及信号采集器结构示意图；
61.图6是电动汽车ecu结构示意图；
62.图7是图2系统的防私开机构的出厂状态a
‑
a剖面图；
63.图8是图2系统的防私开机构的预调过程状态a
‑
a剖面图；
64.图9是图2系统的防私开机构的被用户私自拆开再盖上状态a
‑
a剖面图；
65.图10是电动汽车ecu管理方法步骤示意图。
具体实施方式
66.下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
67.结合图1、2、3和4可以看出，一种电动汽车高压配电盒防私自打开安全管理系统，其特征在于：包括高压盒盒盖1和高压盒箱体2；
68.所述高压盒盒盖1经固定螺栓、第一绝缘螺栓9固定在所述高压盒箱体2上，在所述高压盒箱体2侧壁内开设有绝缘腔室，绝缘腔室内设有防私开管理机构a，该防私开管理机构a包括绝缘套7、绝缘盖22，所述绝缘套7与绝缘盖22覆盖住绝缘腔室内壁；
69.该绝缘腔室内设置有滑变电阻8、第二复位弹簧13，该滑变电阻8第一固定端连接有5v+供电线19、第二固定端连接有搭铁线20，所述第一绝缘螺栓9穿过绝缘套7后抵接住所述滑变电阻8侧壁，所述滑变电阻8的第二固定端压迫所述第二复位弹簧13，该第二复位弹簧13抵接在绝缘腔室第一端的绝缘盖22上，所述滑变电阻8第一固定端留有复位空隙；
70.所述滑变电阻8的侧壁处还设置有第三导体15，该第三导体15一端与所述滑变电阻8相抵接，所述第三导体15另一端连接有滑变电阻信号线14，该滑变电阻信号线14用于输出滑变电阻电压信号。
71.所述防私开管理机构a还设置有压块3，该压块3一端被高压盒盒盖1覆盖，另一端盖住绝缘套7；
72.所述压块3中部开设有螺栓过孔；
73.所述压块3下端还开设有导体缓冲腔室25，该导体缓冲腔室25内安装有螺栓压力检测机构。
74.所述螺栓压力检测机构包括上下扣合的第一导体4和第二导体6；
75.在第一导体4与第二导体6之间抵接有第一复位弹簧5；
76.所述第一绝缘螺栓9的侧壁开有抵接面，该抵接面与第一绝缘螺栓9的轴线相垂直，所述第一导体4与第二导体6抵接在所述抵接面与绝缘套7外壁之间；
77.所述第一导体4连接有第一导体信号线10，第二导体6连接有第二导体信号线11。
78.所述缘腔室第二端的绝缘盖22处固定有电磁铁21，该电磁铁21与所述滑变电阻8留有复位空隙，该复位空隙用于调校电压信号。
79.所述高压盒箱体2侧壁开孔并安装有第二绝缘螺栓12，该第二绝缘螺栓12穿过所
述绝缘套7；
80.所述第二绝缘螺栓12为中孔螺栓，中孔内安装有弹簧，该弹簧压迫所述所述第三导体15与所述滑变电阻8抵接，该第三导体15连接的滑变电阻信号线14从第二绝缘螺栓12中穿出。
81.所述高压盒盒盖1与所述高压盒箱体2之间的第一绝缘螺栓9未锁紧时，且未对所述电磁铁21施加电流情况下，所述第二复位弹簧13推动滑变电阻8填充完复位空隙，所述电磁铁21抵接在滑变电阻8中间位置，所述专用5v电流调节及信号采集器的信号显示为出厂电压原点标定值；
82.在所述专用5v电流调节及信号采集器上通过电流调节旋钮不断增加所述电磁铁21的输入电流，即电流越大，所述电磁铁21向右推动所述滑变电阻8的行程越大，当输入电流增加到所述电磁铁21伸长量最大时，形成最大所述复位空隙，所述滑变电阻8向右移动距离最远时，并锁紧第一绝缘螺栓9，所述电磁铁21断电，所述专用5v电流调节及信号采集器的信号显示为出厂电压初始设定值。
83.从图5可以看出，所述专用5v电流调节及信号采集器包括电流调节旋钮、信号显示、可调节电流的5v供电线、采集器5v供电线、采集器第一搭铁线、采集器第二搭铁线、采集信号线；
84.所述专用5v电流调节及信号采集通过线路连接所述高压盒防私自开启机构a；
85.从图6可以看出，所述电动汽车ecu包括五根引线，该五根引线依次分别为ecu5v供电线、ecu搭铁线、ecu第一信号线、ecu第二信号线、ecu第三信号线。
86.从图6可以看出，一种基于权利要求1所述的电动汽车高压配电盒防私自打开安全管理系统的ecu检测方法，其特征在于：按照以下步骤进行：
87.预处理：所述专用5v电流调节及信号采集器的可调节电流的5v供电线、采集器第一搭铁线分别与所述电磁铁21的正负极连接，再将所述专用5v电流调节及信号采集器的采集器5v供电线、采集器第二搭铁线、采集信号线与所述高压盒防私自开启机构a的滑变电阻5v+供电线19、滑变电阻搭铁线20、滑变电阻信号线14对应连接；
88.步骤1)：启动汽车，所述电动汽车ecu自检，所述电动汽车ecu自检是否正常，将所述高压盒防私自开启机构a的滑变电阻5v+供电线19、滑变电阻搭铁线20、滑变电阻信号线14连接依次分别与所述电汽车ecu的ecu5v供电、ecu搭铁线、ecu第一信号线对应连接，将所述第一导体信号线10、第二导体信号线11分别与所述电动汽车ecu的ecu第二信号线、ecu第三信号线对应连接，且所述第一导体信号线10自身接地；
89.电动汽车ecu自检，当检测到所述滑变电阻信号线14电压输出信号在所述出厂电压初始设定值内且所述电动汽车ecu第三信号线为低电平，即第一导体4与第二导体6接触，可以正常启动汽车。
90.若所述电动汽车ecu自检正常跳转至步骤2)；
91.若所述电动汽车ecu自检报错，所述电动汽车ecu控制所述主接触器不吸合，所述高压子系统高压电不通，报故障码，结束；
92.步骤2)：所述电动汽车ecu检测所述滑变电阻8输出电压信号，所述电动汽车ecu判断该输出电压信号是否在出厂电压初始设定值3.5v
±
0.2v的有效范围内；
93.若该输出电压信号在出厂电压初始设定值3.5v
±
0.2v的有效范围内，所述电动汽
车ecu报告正常控制所述主接触器吸合，所述高压子系统接通高压电，结束；
94.若该输出电压信号不在出厂电压原点标定值范围内，进入步骤3)；
95.步骤3)：所述电动汽车ecu继续判断所述输出电压信号是否接近所述出厂电压原点标定值有效范围内2.5v
±
0.2v；
96.若判断结果为所述输出电压信号接近所述出厂电压原点标定值有效范围内2.5v
±
0.2v，进入步骤4)；
97.若判断结果为所述输出电压信号不是接近所述出厂电压原点标定值有效范围值内2.5v
±
0.2v，跳转至步骤5)；
98.步骤4：所述电动汽车ecu判断所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线是否为低电平；
99.从图8可以看出，若所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线为低电平，所述电动汽车ecu判断所述高压盒防私自开启机构a状态为用户私自打开再合上状态，所述电动汽车ecu报告故障码，所述电动汽车ecu控制主接触器不吸合，所述高压子系统高压电不通，报故障码；所述电动汽车ecu上传报警信号到所述集中监控中心，结束；
100.若所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线非低电平，所述电动汽车ecu判断所述高压盒防私自开启机构a状态为私自打开再合上状态且所述第一绝缘螺栓9未拧紧，所述电动汽车ecu控制主接触器不吸合，所述高压子系统高压电不通，所述电动汽车ecu报故障码，ecu上传报警信号给所述集中监控中心，结束；
101.步骤5)：所述电动汽车ecu继续判断所述输出电压信号是否接近所述出厂电压误差设定值范围内3.5v
±
0.4v；
102.若判断结果为所述输出电压信号接近所述出厂电压误差设定值范围内3.5v
±
0.4v，进入步骤6)；
103.若判断结果为所述输出电压信号不接近所述出厂电压误差设定值范围内3.5v
±
0.4v，跳转至步骤7)；
104.步骤6：所述电动汽车ecu进一步判断所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线是否低电平；
105.从图9可以看出，若所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线为低电平，所述电动汽车ecu判断所述高压盒盒盖1与所述高压盒箱体2连接的第一绝缘螺栓9预紧力不够，所述滑变电阻8向左有较小位移，所述电动汽车ecu报告故障码，上传信息给集中监控中心，结束；
106.若所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线非低电平，所述电动汽车ecu判断所述高压盒盒盖1与所述高压盒箱体2连接的第一绝缘螺栓9预紧力轻微欠缺，所述滑变电阻8向左有轻微的位移，所述电动汽车ecu报告故障码，上传信息给集中监控中心，结束；
107.步骤7)：所述电动汽车ecu确认所述专用5v电流调节及信号采集器的信号采集线非低电平，所述电动汽车ecu判断所述高压盒盒盖1与所述高压盒箱体2连接的第一绝缘螺栓9明显松动，且所述滑变电阻8向左有较大的位移，所述电动汽车ecu报告故障码，上传信息给集中监控中心，结束。
108.本发明的工作原理：高压盒盒盖1与所述高压盒箱体2之间的第一绝缘螺栓9未锁
紧时，滑变电阻位于中间位置并未接触到电磁铁21，受第一复位弹簧5的弹力影响，第一导体和第二导体被第一复位弹簧5推向各自弹力方向所述导体缓冲腔室25的两端部并未接触，未对电磁铁21施加电流情况下，专用5v电流调节及信号采集器的信号显示为出厂电压原点标定值。通过电流调节旋钮不断增加电磁铁21的输入电流，即电流越大，电磁铁21向右推动滑变电阻8的行程越大，当输入电流增加到电磁铁21伸长量最大时，滑变电阻8向右移动距离最远，专用5v电流调节及信号采集器的信号显示为出场电压初始设定值应在3.5v
±
0.2v之间；将高压盒盒盖1合上，拧紧所有固定螺栓后，拧紧高压盒盒盖1与高压盒箱体2之间的第一绝缘螺栓9，确保第一绝缘螺栓9顶紧在滑变电阻8上表面，再通过电流调节旋钮减少电磁铁21的输入电流，直至为零，电磁铁21缩回到初始位置，由于滑变电阻8已被第一绝缘螺栓9顶紧，滑变电阻8不会向左复位，此时专用5v电流调节及信号采集器的信号显示应为出场电压初始设定值。当用户或非授权维修服务点私自打开高压盒盒盖，拧下第一绝缘螺栓9时，滑变电阻8在预压弹簧弹力作用下向左移动并复位，再次盖上高压盒盒盖1时，由于滑变电阻8已经复位；
109.专用5v电流调节及信号采集器采集到的滑变电阻8输出电压信号为出厂电压初始设定值，且专用5v电流调节及信号采集器的采集信号线为低电平，则专用5v电流调节及信号采集器上的ecu报警，厂家通过后台服务器接收到ecu报警。上传用户私自开启高压盒的信息。
110.应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。