一种用于电动汽车电加热器的安全保护控制系统的制作方法

[0001]
本发明属于电动汽车安全控制技术领域，特别是涉及一种用于电动汽车电加热器的安全保护控制系统。


背景技术：

[0002]
在冬天，新能源电动汽车的续航普遍会大大缩水，主要是因为低温下，电池组的电解液黏度上升，电池包的充放电性能下降所致。新能源电动汽车可通过安装汽车驻车加热器解决给新能源汽车电池组预热使其处于正常的工作温度，来解决新能源电动汽车在冬季低温环境下续航能力下降，避免低温充电对电池包的损害。
[0003]
但新能源电动汽车加热采暖系统出现的因为控制电路失效，加热器不能可靠关闭而持续加热升温，导致车辆起火的不安全隐患，造成危害驾乘人员的生命安全及车辆的财产损失的重大安全事故，控制电路主要存在以下问题：
[0004]
1.无mcu死机保护，当mcu死机时，加热器控制接口已不受控；
[0005]
2.无辅助的硬件组合保护，当加热器出现短路及大电流冲击时，电路不能快速适时有效的反应关闭加热器；
[0006]
3.电路不能快速适时有效的反馈故障异常，导致车辆主机控制系统及驾乘人员不能快速适时有效的处理危害驾乘人员的生命安全及车辆的财产损失的安全故障。
[0007]
现提供一种用于电动汽车电加热器的安全保护控制系统，解决上述问题。


技术实现要素：

[0008]
本发明的目的在于提供一种用于电动汽车电加热器的安全保护控制系统，通过，解决了现有的问题。
[0009]
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0010]
本发明为一种用于电动汽车电加热器的安全保护控制系统，包括第一温度采集单元、第二温度采集单元、mcu、电压采集单元、电压控制执行模块、电加热器控制驱动单元、电流采样单元、温度开关执行模块、mcu防死机保护单元、电流过流比较单元、信号综合处理单元、保护信号输出单元；
[0011]
所述第一温度采集单元用于采集电加热器的工作温度到信息，并将工作温度信息传输至mcu；所述第二温度采集单元用于采集电加热器驱动控制电路板的电路板温度信息，并将电路板温度信息传输至mcu；
[0012]
所述mcu接收第一温度采集单元传输的工作温度信息，所述mcu接收第二温度采集单元传输的电路板温度信息；
[0013]
所述mcu用于对工作温度信息和电路板温度信息进行差异分析，具体差异分析步骤为：
[0014]
步骤一：首先获取到工作温度信息，每间隔t1时间获取一次工作温度信息，将其标记为成长工温gi，i＝1...n，n为正整数；其中g1表示为初始时刻的成长工温；
[0015]
步骤二：之后获取到电路板温度信息，与工作温度信息同步每间隔t1时间获取一次电路板温度信息，将其标记为成长电温di，i＝1...n，n为正整数；其中d1表示为初始时刻的成长电温；
[0016]
步骤三：获取到成长工温gi，自动计算成长工温gi的平均值，将其标记为工均值pg；
[0017]
步骤四：利用公式计算成变值bc，具体计算公式为：
[0018]
bc＝0.412*(gn-g1)+0.588*(gn-pg)；
[0019]
式中，0.412和0.588均为预设的权值；
[0020]
步骤五：之后获取到成长电温di，自动计算成长电温di的平均值，将其标记为电均值pd；
[0021]
步骤六：利用公式计算电差值dc，具体计算公式为：
[0022]
dc＝0.574*(dn-du)+0.426*(dn-pd)；
[0023]
式中，u＝n-x1；x1为预设值；0.574和0.426均为预设权值；
[0024]
步骤七：获取到成变值bc和电差值dc；对成变值bc和电差值dc进行差异判定，得到变动值一和变动值二，并根据变动值一和变动值二具体数值产生变动信号；
[0025]
当所述mcu检测到产生变动信号时，则mcu发出信号关闭电加热器控制驱动单元及电源；
[0026]
当温度开关执行模块采集到的电加热器温度异常时所述mcu还会发出信号关闭电加热器控制驱动单元及电源。
[0027]
进一步地，所述mcu还用于在系统首次上电自检正常，mcu防死机保护单元发送防死机信号，当所述mcu防死机保护单元用于对mcu进行防死机操作分析，具体分析步骤为：
[0028]
ss1：mcu防死机保护单元用于向mcu传输防死机信号；
[0029]
ss2：此时若mcu防死机保护单元检测到mcu处于不受控状态时，会进入下一步的核选；
[0030]
ss3：经过t2时间后，mcu防死机保护单元重新向mcu传输防死机信号，若此时mcu依然处于不受控状态时，则进入下一步；
[0031]
ss4：经过t3时间后，mcu防死机保护单元重新向mcu传输防死机信号，若此时mcu依然处于不受控状态时，则自动产生死机信号；否则取消警报，不做任何操作；
[0032]
当mcu处于死机不受控状态时，则强行关闭电加热器控制驱动单元及电源。
[0033]
进一步地，所述电流采样单元用于采集电加热器的工作电流，并将采集的电加热器工作电流传输至电流过流比较单元；
[0034]
所述电流过流比较单元用于根据接收的电加热器的工作电流判定电加热器的电流过流情况，当电流过大时，则强行关闭电加热器控制驱动单元及电源。
[0035]
进一步地，所述电流过流比较单元将电加热器的电流过流情况判定结果传输至保护信号输出单元。
[0036]
进一步地，步骤七中的差异判定具体步骤如下：
[0037]
s1：当bc<x2时，产生一变信号，将变动值一标记为1；
[0038]
x2≤bc≤x3时，产生二变信号，将变动值一标记为2；
[0039]
当bc＞x3时，产生三变信号，将变动值一标记为3；
[0040]
s2：同样将dc带入bc的判定中，经过相同处理，标记为变动值二的具体数值；
[0041]
s3：之后当变动值一与变动值二进行相加，当和值超过三时，产生变动信号。
[0042]
本发明具有以下有益效果：
[0043]
本发明确实有效地确保电加热器可靠运行，出现故障时适时有效关闭电加热器控制驱动单元及切断电加热器电源，及时有效的保护驾乘人员的生命安全及车辆的财产安全。
[0044]
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0045]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0046]
图1为本发明用于电动汽车电加热器的安全保护控制系统的结构示意图。
具体实施方式
[0047]
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048]
请参阅图1所示，本发明为一种用于电动汽车电加热器的安全保护控制系统，包括第一温度采集单元、第二温度采集单元、mcu、电压采集单元、电压控制执行模块、电加热器控制驱动单元、电流采样单元、温度开关执行模块、mcu防死机保护单元、电流过流比较单元、信号综合处理单元、保护信号输出单元；
[0049]
所述第一温度采集单元用于采集电加热器的工作温度到信息，并将工作温度信息传输至mcu；所述第二温度采集单元用于采集电加热器驱动控制电路板的电路板温度信息，并将电路板温度信息传输至mcu；
[0050]
所述mcu接收第一温度采集单元传输的工作温度信息，所述mcu接收第二温度采集单元传输的电路板温度信息；
[0051]
所述mcu用于对工作温度信息和电路板温度信息进行差异分析，具体差异分析步骤为：
[0052]
步骤一：首先获取到工作温度信息，每间隔t1时间获取一次工作温度信息，将其标记为成长工温gi，i＝1...n，n为正整数；其中g1表示为初始时刻的成长工温；
[0053]
步骤二：之后获取到电路板温度信息，与工作温度信息同步每间隔t1时间获取一次电路板温度信息，将其标记为成长电温di，i＝1...n，n为正整数；其中d1表示为初始时刻的成长电温；
[0054]
步骤三：获取到成长工温gi，自动计算成长工温gi的平均值，将其标记为工均值pg；
[0055]
步骤四：利用公式计算成变值bc，具体计算公式为：
[0056]
bc＝0.412*(gn-g1)+0.588*(gn-pg)；
[0057]
式中，0.412和0.588均为预设的权值，因为两者对最终结果影响不同，故引入不同权值予以体现；
[0058]
步骤五：之后获取到成长电温di，自动计算成长电温di的平均值，将其标记为电均值pd；
[0059]
步骤六：利用公式计算电差值dc，具体计算公式为：
[0060]
dc＝0.574*(dn-du)+0.426*(dn-pd)；
[0061]
式中，u＝n-x1；x1为预设值，具体可选用为5；0.574和0.426均为预设权值，因为两者对于最终结果影响不同，故此引入权值予以体现；
[0062]
步骤七：获取到成变值bc和电差值dc；对成变值bc和电差值dc进行差异判定，具体差异判定步骤如下：
[0063]
s1：当bc<x2时，产生一变信号，将变动值一标记为1；
[0064]
x2≤bc≤x3时，产生二变信号，将变动值一标记为2；
[0065]
当bc＞x3时，产生三变信号，将变动值一标记为3；
[0066]
s2：同样将dc带入bc的判定中，经过相同处理，标记为变动值二的具体数值；
[0067]
s3：之后当变动值一与变动值二进行相加，当和值超过三时，产生变动信号；
[0068]
当所述mcu检测到产生变动信号时，则mcu发出信号关闭电加热器控制驱动单元及电源；
[0069]
当温度开关执行模块采集到的电加热器温度异常时所述mcu还会发出信号关闭电加热器控制驱动单元及电源。
[0070]
所述mcu还用于在系统首次上电自检正常，mcu防死机保护单元发送防死机信号，当所述mcu防死机保护单元用于对mcu进行防死机操作分析，具体分析步骤为：
[0071]
ss1：mcu防死机保护单元用于向mcu传输防死机信号；
[0072]
ss2：此时若mcu防死机保护单元检测到mcu处于不受控状态时，会进入下一步的核选；
[0073]
ss3：经过t2时间后，mcu防死机保护单元重新向mcu传输防死机信号，若此时mcu依然处于不受控状态时，则进入下一步；
[0074]
ss4：经过t3时间后，mcu防死机保护单元重新向mcu传输防死机信号，若此时mcu依然处于不受控状态时，则自动产生死机信号；否则取消警报，不做任何操作；
[0075]
当mcu处于死机不受控状态时，则强行关闭电加热器控制驱动单元及电源；
[0076]
所述电流采样单元用于采集电加热器的工作电流，并将采集的电加热器工作电流传输至电流过流比较单元；
[0077]
所述电流过流比较单元用于根据接收的电加热器的工作电流判定电加热器的电流过流情况，当电流过大时，则强行关闭电加热器控制驱动单元及电源。
[0078]
一种用于电动汽车电加热器的安全保护控制方法，该方法具体包括下述步骤：
[0079]
步骤一：根据电加热器的温度变化情况，和电路板的温度情况进行温度失控判定保护，具体判定保护步骤为：
[0080]
s01：第一温度采集单元用于采集电加热器的工作温度到信息，并将工作温度信息传输至mcu；利用第二温度采集单元用于采集电加热器驱动控制电路板的电路板温度信息，
并将电路板温度信息传输至mcu；
[0081]
s02：mcu接收到工作温度信息和电路板温度信息；
[0082]
s03：之后mcu对工作温度信息和电路板温度信息进行差异分析，具体差异分析步骤为：
[0083]
s031：首先获取到工作温度信息，每间隔t1时间获取一次工作温度信息，将其标记为成长工温gi，i＝1...n，n为正整数；其中g1表示为初始时刻的成长工温；
[0084]
s032：之后获取到电路板温度信息，与工作温度信息同步每间隔t1时间获取一次电路板温度信息，将其标记为成长电温di，i＝1...n，n为正整数；其中d1表示为初始时刻的成长电温；
[0085]
s033：获取到成长工温gi，自动计算成长工温gi的平均值，将其标记为工均值pg；
[0086]
s034：利用公式计算成变值bc，具体计算公式为：
[0087]
bc＝0.412*(gn-g1)+0.588*(gn-pg)；
[0088]
式中，0.412和0.588均为预设的权值，因为两者对最终结果影响不同，故引入不同权值予以体现；
[0089]
s035：之后获取到成长电温di，自动计算成长电温di的平均值，将其标记为电均值pd；
[0090]
s036：利用公式计算电差值dc，具体计算公式为：
[0091]
dc＝0.574*(dn-du)+0.426*(dn-pd)；
[0092]
式中，u＝n-x1；x1为预设值，具体可选用为5；0.574和0.426均为预设权值，因为两者对于最终结果影响不同，故此引入权值予以体现；
[0093]
s04：获取到成变值bc和电差值dc；对成变值bc和电差值dc进行差异判定，具体差异判定步骤如下：
[0094]
s041：当bc<x2时，产生一变信号，将变动值一标记为1；
[0095]
x2≤bc≤x3时，产生二变信号，将变动值一标记为2；
[0096]
当bc＞x3时，产生三变信号，将变动值一标记为3；
[0097]
s042：同样将dc带入bc的判定中，经过相同处理，标记为变动值二的具体数值；
[0098]
s043：之后当变动值一与变动值二进行相加，当和值超过三时，产生变动信号；
[0099]
s05：mcu检测到产生变动信号时，则mcu发出信号关闭电加热器控制驱动单元及电源；
[0100]
s06：当温度开关执行模块采集到的电加热器温度异常时所述mcu还会发出信号关闭电加热器控制驱动单元及电源。
[0101]
步骤二：mcu在系统首次上电自检正常，mcu防死机保护单元发送防死机信号，当所述mcu防死机保护单元用于对mcu进行防死机操作分析，具体分析步骤为：
[0102]
ss1：mcu防死机保护单元用于向mcu传输防死机信号；
[0103]
ss2：此时若mcu防死机保护单元检测到mcu处于不受控状态时，会进入下一步的核选；
[0104]
ss3：经过t2时间后，mcu防死机保护单元重新向mcu传输防死机信号，若此时mcu依然处于不受控状态时，则进入下一步；
[0105]
ss4：经过t3时间后，mcu防死机保护单元重新向mcu传输防死机信号，若此时mcu依
然处于不受控状态时，则自动产生死机信号；否则取消警报，不做任何操作；
[0106]
当mcu处于死机不受控状态时，则强行关闭电加热器控制驱动单元及电源；
[0107]
步骤三：利用电流采样单元采集电加热器的工作电流，并将采集的电加热器工作电流传输至电流过流比较单元；
[0108]
所述电流过流比较单元用于根据接收的电加热器的工作电流判定电加热器的电流过流情况，当电流过大时，则强行关闭电加热器控制驱动单元及电源。
[0109]
步骤四：结束安全防护步骤；
[0110]
本控制系统存在软件及硬件2种过流检测判断方式，当过流时，硬件方式通过“过流检测比较单元”迅速作动保护，强行关闭电加热器控制驱动单元及电源，同时mcu通过软件判断电流采样值是否存在过流，若存在过流，则强行关闭电加热器控制驱动单元及电源，并输出保护信号及报警信号。
[0111]
所述电流过流比较单元将电加热器的电流过流情况判定结果传输至保护信号输出单元。
[0112]
保护信号输出有3种途径：a.至mcu控制新能源电动汽车面板指示灯报警；b.通过信号驱动电路直接控制新能源电动汽车面板指示灯报警；c.至mcu通过整车can总线至整车中央控制系统，中央控制系统控制输出报警。
[0113]
判定mcu是否死机时，具体可借助下述原理判定，mcu正常工作时，持续输出一定频率的脉冲信号emc_out，通过微分等驱动电路，emc_out1输出低电平；当mcu处于死机不受控状态时，持续输出一定频率的脉冲信号emc_out会停止输出，此时emc_out1输出高电平电平，通过emc_out1输出状态变化，来强行关闭电加热器控制驱动单元及电源。
[0114]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0115]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。