车辆碰撞保护系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种车辆碰撞保护系统，其包括加速度感应单元和嵌入式处理单元，嵌入式处理单元与加速度感应单元连接，加速度感应单元用于检测车辆的加速度并在车辆的加速度大于或等于预先设置的加速度保护阈值时发送碰撞信号至嵌入式处理单元，嵌入式处理单元用于在接收到碰撞信号时，控制切断系统的高压电力的输入和/或输出。通过上述方式，本发明能够避免车辆在行驶中和/或在充电过程中发生碰撞后受到高压电力的威胁，从而能够保障人身安全。
【专利说明】车辆碰撞保护系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及储能电站以及电动汽车控制领域，特别是涉及一种车辆碰撞保护系统。
【背景技术】
[0002]随着国家新能源汽车发展战略的确立和实施，我国拥有自主知识产权的新能源汽车动力系统技术平台正在逐步建立。电动汽车的一个重要特点就是车内装有高压动力回路，动力电池组的电压超过安全电压，能够威胁人身安全。另外，由于加装动力电池组使得车辆自身重量增加从而在碰撞中的能量增加，所以电动汽车的碰撞安全性具有更高的要求。因此电动车的碰撞保护系统也应运而生，现有技术的碰撞保护系统只能在碰撞后切断高压电力的输出(例如，电池组的电压输出)，保障车辆在行驶过程中发生碰撞后免受高压电力的威胁，但是现有技术无法保障车辆在储能电站充电的过程中发生碰撞后的安全。
[0003]因此，需要提供一种车辆碰撞保护系统，以解决上述问题。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题是提供一种车辆碰撞保护系统，能够避免车辆在行驶中和/或在充电过程中发生碰撞后受到高压电力的威胁，从而能够保障人身安全。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种车辆碰撞保护系统，该系统包括加速度感应单元和嵌入式处理单元，嵌入式处理单元与加速度感应单元连接，加速度感应单元用于检测车辆的加速度并在车辆的加速度大于或等于预先设置的加速度保护阈值时发送碰撞信号至嵌入式处理单元，嵌入式处理单元用于在接收到碰撞信号时，控制切断系统的高压电力的输入和/或输出。
[0006]其中，系统还包括电池组和过流保护单元，电池组、过流保护单元以及车辆的电动机串联形成回路，电池组用于为电动机供电，系统的高压电力的输出为电池组的电压输出，过流保护单元与嵌入式处理单元连接，嵌入式处理单元在接收到碰撞信号时控制过流保护单元断开以切断电池组的电压输出。
[0007]其中，过流保护单元包括总正过流保护单元和总负过流保护单元，总正过流保护单元的第一端连接电池组的正极，总正过流保护单元的第二端连接电动机的第一端，电动机的第二端连接总负过流保护单元的第二端，总负过流保护单元的第一端连接电池组的负极，总正过流保护单元和总负过流保护单元的控制端均连接嵌入式处理单元，嵌入式处理单元接收到碰撞信号时控制总正过流保护单元和总负过流保护单元均断开以切断电池组的电压输出。
[0008]其中，系统还包括LED指示单元，LED指示单元与嵌入式处理单元连接,嵌入式处理单元控制切断系统的高压电力的输入和/或输出的同时控制LED指示单元发光，以指示系统的高压电力的输入和/或输出切断完成。
[0009]其中，总正过流保护单元的第一端通过短路保护单元连接电池组的正极，短路保护单元用于在电池组、过流保护单元以及车辆的电动机串联形成回路短路时断开。
[0010]其中，车辆的动力控制单元连接嵌入式处理单元，车辆的电动机连接动力控制单元，嵌入式处理单元在接收到碰撞信号时，通过动力控制单元控制电动机驱动电流下降为零。
[0011]其中，系统还包括电池组，电池组连接外部的充电设备,系统的高压电力的输入为充电设备的电压输出，充电设备连接嵌入式处理单元，嵌入式处理单元在接收到碰撞信号时控制充电设备切断自身的电压输出。
[0012]其中，电池组与充电设备通过车辆的充电电缆连接端子和充电设备的充电电缆连接端子之间的连接而连接，正常充电时，车辆的充电电缆连接端子和充电设备的充电电缆连接端子之间机械锁止，嵌入式处理单元连接车辆的充电电缆连接端子，嵌入式处理单元在接收到碰撞信号时控制解锁机械锁止。
[0013]其中，加速度感应单元包括存储单元，存储单元用于存储车辆的加速度。
[0014]其中，嵌入式处理单元包括非易失性存储器，嵌入式处理单元还用于从存储单元获取车辆的加速度并存储于非易失性存储器。
[0015]本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况，本发明通过设置加速度感应单元和嵌入式处理单元能够判断车辆是否发生碰撞，通过嵌入式处理单元与充电设备的连接能够控制碰撞后切断充电设备的电力输出，保证充电过程中碰撞后的不受高压电力威胁；通过设置过流保护单元并与嵌入式处理单元连接，能够在车辆行驶过程中发生碰撞时控制切断系统的高压电力输出；通过嵌入式处理单元与车辆的充电电缆连接端子的连接可以在充电过程中发生碰撞时断开车辆的充电电缆连接端子和充电设备的充电电缆连接端子，能够防止碰撞后电缆拉扯造成事故；通过嵌入式处理单元与动力控制单元的连接，能够直接在发生碰撞后将电动机的驱动电流下降至零，从而可以防止因为碰撞后惯性导致驾驶员身体前倾踩下加速踏板而发生二次碰撞；通过设置非易失性存储器存储检测的加速度，方便事后读取加速度，调查分析碰撞事故。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明车辆碰撞保护系统的第一实施例的连接结构示意图；
[0017]图2是本发明车辆碰撞保护系统的第二实施例的连接结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
[0019]请参阅图1，图1是本发明车辆碰撞保护系统的第一实施例的连接结构示意图。在本实施例中，车辆碰撞保护系统100优选为包括:电池组10、加速度感应单元11、嵌入式处理单元12、过流保护单元13、LED指示单元14、短路保护单元15以及电流采集单元16。
[0020]嵌入式处理单元12与加速度感应单元11连接。在本实施例中，加速度感应单元11优选为连接嵌入式处理单元12的中断引脚INT。加速度感应单元11用于检测车辆的加速度并在车辆的加速度大于或等于预先设置的加速度保护阈值时发送碰撞信号至嵌入式处理单元12，即当车辆的加速度大于或等于预先设置的加速度保护阈值时，表明车辆发生碰撞，加速度感应单元11发送碰撞信号至嵌入式处理单元12。嵌入式处理单元12用于在接收到碰撞信号时，控制切断系统100的高压电力的输入和/或输出。在本实施例中，加速度感应单元11优选为三轴加速度传感器，在其他实施例中，加速度感应单元11也可以是其他元件。在本实施例中，嵌入式处理单元12是以MCU、CPU或者ARM等处理器为核心的，其外围电路可以根据需要灵活配置，在其他实施例中，嵌入式处理单元12也可是其他元件。
[0021]在本实施例中，嵌入式处理单元12在接收到碰撞信号时，优选为控制切断系统100的高压电力的输出。系统100的高压电力的输出优选为电池组10的电压输出。电池组10、过流保护单元13以及车辆的电动机21串联形成回路，电池组10用于为电动机21供电。
[0022]过流保护单元13包括总正过流保护单元131和总负过流保护单元132。总正过流保护单元131的第一端连接电池组10的正极,总正过流保护单元131的第二端连接电动机21的第一端，电动机21的第二端连接总负过流保护单元132的第二端，总负过流保护单元132的第一端连接电池组10的负极。优选地，总正过流保护单元131和电池组10的正极之间通过短路保护单元15和电流采集单元16连接，即短路保护单元15第一端连接电池组10的正极，短路保护单元15的第二端通过电流采集单元16连接总正过流保护器131的第一端，短路保护单元15用于在电池组10、过流保护单元13以及电动机21串联形成的回路短路时断开，从而使得回路断开，保障安全。总正过流保护单元131和总负过流保护单元132的控制端均连接嵌入式处理单元12，嵌入式处理单元12接收到碰撞信号时控制总正过流保护单元131和总负过流保护单元132均断开以切断电池组10的电压输出。优选地，电池组10和短路保护单元15 —起密封在车辆的电池箱内，短路保护单元15与电池组10的正极之间以极短的铜条连接并加厚绝缘，从而最大限度地降低车辆发生碰撞时电池箱受挤压导致变形损坏时可能导致电池组10短路的情况并在电池组10可能发生短路时进行短路保护，有效提高车辆的安全性。优选地，电池箱布置在车辆的非变形吸能区域内，避免电池组10在车辆碰撞中发生挤压变形，电池箱的固定与车辆的稳固件(例如车身纵梁)连接。
[0023]在本实施例中，总正过流保护单元131和总负过流保护单元132优选为继电器，在其他实施例中，总正过流保护单元131和总负过流保护单元132也可是其他元件。在本实施例中，短路保护单元15优选为保险丝，在其他实施例中，短路保护单元15也可以是其他元件。在本实施例中，电流采集单元16优选为霍尔电流传感器，在其他实施例中，电流采集单元16也可以是分流器配合运算放大电路或者电流采集单元16也可以是其他元件。在其他实施例中，车辆碰撞保护系统100也可以不包括短路保护单元15。在其他实施例中，车辆碰撞保护系统100也可以不包括电流采集单元16。
[0024]LED指示单元14与嵌入式处理单元12连接，嵌入式处理单元12控制切断系统100的高压电力的输入和/或输出的同时控制LED指示单元14发光，以指示系统100的高压电力的输入和/或输出切断完成。在其他实施例中，车辆碰撞保护系统100也可以不包括LED指示单元14。
[0025]车辆的动力控制单元20连接嵌入式处理单元12，电动机21连接动力控制单元20，嵌入式处理单元12在接收到碰撞信号时，通过动力控制单元20控制电动机21驱动电流下降为零。在本实施例中，动力控制单元20包括整车控制器201和电机控制器202，整车控制器201连接嵌入式处理单元12，电机控制器202连接整车控制器201，嵌入式处理单元12在接收到碰撞信号时，通过整车控制器201控制电机控制器202从而控制电动机21驱动电流下降为零。通过在碰撞时直接控制电动机21驱动电流下降至零可以避免因为惯性导致驾驶员前倾踩下加速踏板而导致的二次碰撞。
[0026]车辆的安全气囊22连接整车控制器201，嵌入式处理单元12在接收到碰撞信号时，通过整车控制器201控制安全气囊22打开，以保证安全。
[0027]优选地，嵌入式处理单元12与电池组10连接以获取电池组10中各单体电池的电压、温度等信息。
[0028]优选地，加速度感应单元11包括存储单元110，存储单元110用于存储车辆的加速度。嵌入式处理单元12包括非易失性存储器120，嵌入式处理单元12还用于从存储单元110获取车辆的加速度并存储于非易失性存储器120。在本实施例中，嵌入式处理单元12与加速度感应单元11通过I2C总线连接以使得嵌入式处理单元12与加速度感应单元11进行通讯获取加速度，在其他实施例中，嵌入式处理单元12与加速度感应单元11也可以通过其他通信总线连接，例如，SPI总线。存储车辆的加速度方便事后读取加速度，调查分析碰撞事故。
[0029]下面对本实施例的车辆碰撞保护系统的工作原理进行说明。
[0030]车辆正常行驶时，加速度感应单元11检测车辆的加速度，并存储在存储单元110中，嵌入式处理单元12通过I2C总线与加速度感应单元11进行通讯，读取加速度感应单元11中的检测数据并可以设置加速度的保护阈值。车辆正常行驶时，加速度感应单元11检测到的加速度较小，小于预先设置的加速度保护阈值，加速度感应单元11不发送碰撞信号至嵌入式处理单元12。
[0031]车辆发生碰撞时，加速度感应单元11检测到的加速度较大，当大于或者等于预先设置的加速度保护阈值时，加速度感应单元11发送碰撞信号至嵌入式处理单元12，嵌入式处理单元12通过整车控制器201控制电机控制器202从而控制电动机21的驱动电流下降至零。同时嵌入式处理单元12通过I2C总线与加速度感应单元11进行通讯，读取加速度感应单元11中的检测数据并保存在非易失性存储器120中。保存完毕之后，嵌入式处理单元12分别发送控制信号控制关断总正过流保护单元131和总负过流保护单元132，并发送控制信号点亮LED指示单元14。
[0032]请参阅图2，图2是本发明车辆碰撞保护系统的第二实施例的连接结构示意图。与第一实施例的不同之处在于，嵌入式处理单元12在接收到碰撞信号时，控制切断系统100的高压电力的输入和高压电力的输出。系统100的高压电力输入优选为用于为车辆进行充电的充电设备30的电压输出，电池组10连接外部的充电设备30。电池组10与充电设备30通过车辆的充电电缆连接端子W1、W2和充电设备30的充电电缆连接端子W3、W4之间的连接而连接，充电设备30连接嵌入式处理单元12，嵌入式处理单元12在接收到碰撞信号时控制充电设备30切断自身的电压输出。
[0033]优选地，充电设备30包括充电机301、开关SI以及开关S2，电池组10的正极依次通过短路保护单元15、电流采集单元16、总正过流保护单元131连接车辆的充电电缆连接端子Wl，充电机301的第一端通过开关SI连接充电设备的充电电缆连接端子W3，车辆的充电电缆连接端子Wl与充电设备的充电电缆连接端子W3连接且二者在正常充电时机械锁止。电池组10的负极通过总负过流保护单元132连接车辆的充电电缆连接端子W2，充电机301的第二端通过开关S2连接充电设备的充电电缆连接端子W4，车辆的充电电缆连接端子W2与充电设备的充电电缆连接端子W4连接且二者在正常充电时机械锁止。
[0034]嵌入式处理单元12连接充电机301，嵌入式处理单元12在接收到碰撞信号时通过控制充电设备30控制开关SI和开关S2断开，切断充电机301的电压输出，即切断充电设备30的电压输出，从而可以避免碰撞后受高压电力的威胁。
[0035]嵌入式处理单元12连接车辆的充电电缆连接端子Wl、W2，嵌入式处理单元12在接收到碰撞信号时，控制解锁车辆的充电电缆连接端子Wl与充电设备的充电电缆连接端子W3之间的机械锁止，以及控制解锁车辆的充电电缆连接端子W2与充电设备的充电电缆连接端子W4之间的机械锁止，从而可以防止碰撞后充电设备与车辆之间的电缆拉扯造成事故。
[0036]下面对本实施例的车辆碰撞保护系统的工作原理进行说明。
[0037]车辆在充电过程中没有发生碰撞时一般处于静止状态，加速度感应单元11检测到的加速度较小，小于预先设置的加速度保护阈值，加速度感应单元11不发送碰撞信号至嵌入式处理单元12，车辆的充电电缆连接端子Wl与充电设备的充电电缆连接端子W3之间机械锁止，车辆的充电电缆连接端子W2与充电设备的充电电缆连接端子W4之间机械锁止。
[0038]车辆在充电过程中发生碰撞时，加速度感应单元11检测到的加速度大于或者等于预先设置的加速度保护阈值时，加速度感应单元11发送碰撞信号至嵌入式处理单元12，嵌入式处理单元12随即控制关断开关SI和开关S2以切断充电设备30的电压输出。同时嵌入式处理单元12分别发送解锁信号至车辆的充电电缆连接端子Wl和车辆的充电电缆连接端子W2分别解除与充电设备的充电电缆连接端子W3和充电设备的充电电缆连接端子W4之间的机械锁止。同时嵌入式处理单元12通过I2C总线与加速度感应单元11进行通讯，读取加速度感应单元11中的检测数据并保存在非易失性存储器120中。保存完毕之后，嵌入式处理单元12分别发送控制信号控制关断总正过流保护单元131和总负过流保护单元132，并发送控制信号点亮LED指示单元14。
[0039]值得注意的是，上述各个实施例的各个技术特征之间可以重新组合形成新的实施例，此处不在赘述。
[0040]区别于现有技术的情况，本发明通过设置加速度感应单元和嵌入式处理单元能够判断车辆是否发生碰撞，通过嵌入式处理单元与充电设备的连接能够控制碰撞后切断充电设备的电力输出，保证充电过程中碰撞后的不受高压电力威胁；通过设置过流保护单元并与嵌入式处理单元连接，能够在车辆行驶过程中发生碰撞时控制切断系统的高压电力输出；通过嵌入式处理单元与车辆的充电电缆连接端子的连接可以在充电过程中发生碰撞时断开车辆的充电电缆连接端子和充电设备的充电电缆连接端子，能够防止碰撞后电缆拉扯造成事故；通过嵌入式处理单元与动力控制单元的连接，能够直接在发生碰撞后将电动机的驱动电流下降至零，从而可以防止因为碰撞后惯性导致驾驶员身体前倾踩下加速踏板而发生二次碰撞；通过设置非易失性存储器存储检测的加速度，方便事后读取加速度，调查分析碰撞事故。
[0041]以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种车辆碰撞保护系统，其特征在于，所述系统包括:加速度感应单元和嵌入式处理单元，所述嵌入式处理单元与所述加速度感应单元连接，所述加速度感应单元用于检测所述车辆的加速度并在所述车辆的加速度大于或等于预先设置的加速度保护阈值时发送碰撞信号至所述嵌入式处理单元，所述嵌入式处理单元用于在接收到所述碰撞信号时，控制切断所述系统的高压电力的输入和/或输出。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括电池组和过流保护单元，所述电池组、所述过流保护单元以及所述车辆的电动机串联形成回路，所述电池组用于为所述电动机供电，所述系统的高压电力的输出为所述电池组的电压输出，所述过流保护单元与所述嵌入式处理单元连接，所述嵌入式处理单元在接收到所述碰撞信号时控制所述过流保护单元断开以切断所述电池组的电压输出。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述过流保护单元包括总正过流保护单元和总负过流保护单元，所述总正过流保护单元的第一端连接所述电池组的正极，所述总正过流保护单元的第二端连接所述电动机的第一端，所述电动机的第二端连接所述总负过流保护单元的第二端，所述总负过流保护单元的第一端连接所述电池组的负极，所述总正过流保护单元和所述总负过流保护单元的控制端均连接所述嵌入式处理单元，所述嵌入式处理单元接收到所述碰撞信号时控制所述总正过流保护单元和所述总负过流保护单元均断开以切断所述电池组的电压输出。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括LED指示单元，所述LED指示单元与所述嵌入式处理单元连接，所述嵌入式处理单元控制切断所述系统的高压电力的输入和/或输出的同时控制所述LED指示单元发光，以指示所述系统的高压电力的输入和/或输出切断完成。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括短路保护单元，所述总正过流保护单元的第一端通过所述短路保护单元连接所述电池组的正极，所述短路保护单元用于在所述电池组、所述过流保护单元以及所述车辆的电动机串联形成回路短路时断开。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车辆的动力控制单元连接所述嵌入式处理单元，所述车辆的电动机连接所述动力控制单元，所述嵌入式处理单元在接收到所述碰撞信号时，通过所述动力控制单元控制所述电动机驱动电流下降为零。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括电池组，所述电池组连接外部的充电设备，所述系统的高压电力的输入为所述充电设备的电压输出，所述充电设备连接所述嵌入式处理单元，所述嵌入式处理单元在接收到所述碰撞信号时控制所述充电设备切断自身的电压输出。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述电池组与所述充电设备通过所述车辆的充电电缆连接端子和所述充电设备的充电电缆连接端子之间的连接而连接，正常充电时，所述车辆的充电电缆连接端子和所述充电设备的充电电缆连接端子之间机械锁止，所述嵌入式处理单元连接所述车辆的充电电缆连接端子，所述嵌入式处理单元在接收到所述碰撞信号时控制解锁所述机械锁止。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的系统，其特征在于，所述加速度感应单元包括存储单元，所述存储单元用于存储所述车辆的加速度。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述嵌入式处理单元包括非易失性存储器，所述嵌入式处理单元还用于从所述存储单元获取所述车辆的加速度并存储于所述非易失性存储器。
【文档编号】B60L3/00GK104276043SQ201310277209
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2013年7月3日
【发明者】林田生 申请人:东莞钜威新能源有限公司