一種電動汽車安全控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種電動汽車安全控制裝置，包括：充電電路，其經由電池包、總正繼電器、用于電池包充電的充電機、總負繼電器形成充電回路；電機控制器供電電路，其經由電池包、總正繼電器、用來控制電動汽車電機工作的電機控制器和總負繼電器形成電機控制器供電回路；用來檢測是否收到電動汽車充電信號的整車控制器，其通過CAN總線連接所述充電機；用來控制電機控制器電源供應的安全控制電路，其通過連接所述電機控制器供電回路和所述整車控制器，從而根據所述整車控制器檢測到充電信號時發出的控制信號，切斷所述電機控制器供電回路。本實用新型能夠確保電動汽車充電時無法行車。
【專利說明】
一種電動汽車安全控制裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及電動汽車安全控制領域，特別涉及一種電動汽車安全控制裝置。
【背景技術】
[0002]隨著電動汽車的快速發展，電動汽車的充電安全性越來越被人們所重視。為保證電動汽車的安全性，通常要求電動汽車在充電時無法行車，以避免帶來安全隱患。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型實施例提供的技術方案解決的技術問題是保證電動汽車充電時無法行車的問題。
[0004]本實用新型實施例提供的一種電動汽車安全控制裝置，包括:
[0005]充電電路，其經由電池包、總正繼電器、用于電池包充電的充電機、總負繼電器形成充電回路；
[0006]電機控制器供電電路，其經由電池包、總正繼電器、用來控制電動汽車電機工作的電機控制器和總負繼電器形成電機控制器供電回路；
[0007]其特征在于，還包括:
[0008]用來檢測是否收到電動汽車充電信號的整車控制器，其通過CAN總線連接所述充電機；
[0009]用來控制電機控制器電源供應的安全控制電路，其通過連接所述電機控制器供電回路和所述整車控制器，從而根據所述整車控制器檢測到充電信號時發出的控制信號，切斷所述電機控制器供電回路。
[0010]優選地，還包括充電指示電路，所述充電指示電路包括:
[0011 ]充電口指示燈，其一端連接電動汽車的+12低壓供電源；
[0012]安裝在慢充插座內的慢充行程開關，其第二觸點連接所述充電口指示燈的另一端；
[0013]安裝在快充插座內的快充行程開關，其第一觸點連接所述慢充行程開關的第三觸點，其第二觸點連接所述充電口指示燈的另一端，其第三觸點連接電動汽車的車身地。
[0014]優選地，所述安全控制電路包括一個具有接觸器和控制線圈的行車繼電器，其接觸器串接在所述電機控制器供電回路中，其控制線圈的一端連接所述整車控制器。
[0015]優選地，還包括:
[0016]附加安全電路，其連接所述慢充行程開關的第一觸點和所述行車繼電器的控制線圈的另一端，且經由電動汽車的ON擋開關連接所述+12低壓供電源。
[0017]優選地，所述附加安全電路包括一個具有接觸器和控制線圈的附加繼電器，其接觸器的一端連接所述車繼電器的控制線圈的另一端，其控制線圈的一端連接所述慢充行程開關的第一觸點，其接觸器的另一端和控制線圈的另一端經由電動汽車的ON擋開關連接所述+12低壓供電源。
[0018]優選地，所述附加安全電路包括P性場效應管，所述P性場效應管的柵極連接所述慢充行程開關的第一觸點，漏極連接所述車繼電器的控制線圈的另一端，源極經由電動汽車的ON擋開關連接所述+12低壓供電源。
[0019]優選地，所述附加安全電路包括PNP型晶體三極管，所述PNP型晶體三極管的基極連接所述慢充行程開關的第一觸點，集電極連接所述車繼電器的控制線圈的另一端，發射極經由電動汽車的ON擋開關連接所述+12低壓供電源。
[0020]優選地，還包括:
[0021 ]安裝在快充插座內的溫度傳感器，其連接所述整車控制器。
[0022]與現有技術相比較，本實用新型實施例的有益效果在于:
[0023]1、本實用新型實施例通過利用整車控制器和安全控制電路，從整車控制方面確保電動汽車的安全性，達到車輛充電時無法行車的功能要求；
[0024]2、本實用新型實施例通過利用附加安全控制電路和安全控制電路，從硬件電路設計方面確保電動汽車的安全性，達到車輛充電時無法行車的功能要求；
[0025]3、本實用新型實施例將整車控制和硬件電路相結合，使電動汽車具有安全、可靠的特點。
【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型實施例提供的電動汽車安全控制裝置第一框圖；
[0027]圖2是本實用新型實施例提供的電動汽車安全控制裝置第二框圖；
[0028]圖3是本實用新型實施例提供的電動汽車第一安全控制電路圖。
[0029]圖4是圖3的行車繼電器J3控制流程圖；
[0030]圖5是本實用新型實施例提供的國標慢充硬件接口電路圖；
[0031]圖6是本實用新型實施例提供的國標快充硬件接口電路圖；
[0032]圖7是本實用新型實施例提供的使用PNP型晶體三極管Ql替代繼電器J4的第二電動汽車安全控制電路圖；
[0033]圖8是本實用新型實施例提供的使用P型場效應管Q2替代繼電器J4的第三電動汽車安全控制電路圖。
【具體實施方式】
[0034]以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行詳細說明，應當理解，以下所說明的優選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0035]圖1是本實用新型實施例提供的電動汽車安全控制裝置第一框圖，如圖1所示，包括:
[0036]充電電路(圖中未示出)，其經由電池包、總正繼電器、用于電池包充電的充電機、總負繼電器形成充電回路；
[0037]電機控制器供電電路，其經由電池包、總正繼電器、用來控制電動汽車電機工作的電機控制器和總負繼電器形成電機控制器供電回路；
[0038]用來檢測是否收到電動汽車充電信號的整車控制器，其通過CAN總線連接所述充電機；
[0039]用來控制電機控制器電源供應的安全控制電路，其通過連接所述電機控制器供電回路和所述整車控制器，從而根據所述整車控制器檢測到充電信號時發出的控制信號，切斷所述電機控制器供電回路。
[0040]其中，上述安全控制電路可以包括一個具有接觸器和控制線圈的行車繼電器，其接觸器串接在電機控制器供電回路中，其控制線圈的一端連接所述整車控制器。
[0041 ] 所述裝置工作步驟如下:
[0042]步驟SlOl:整車控制器對是否收到電動汽車充電信號或者駕駛員是否發出上電啟動信號進行檢測。
[0043]對于慢充方式，電動汽車充電信號包括:來自車載充電機的CAN報文或慢充車輛端控制確認信號(即CP信號)。
[0044]對于快充方式，電動汽車充電信號包括:來自非車載充電機的CAN報文或快充車輛端第二充電連接確認信號(即CC2信號)。
[0045]上電啟動信號包括:鑰匙START擋信號和制動踏板信號。
[0046]步驟S102:整車控制器根據檢測到的信號，執行不同的操作，具體包括:
[0047]1、當整車控制器檢測到充電信號時，說明電動汽車有充電需求，此時通過用來控制電機控制器電源供應的安全控制電路，切斷所述電機控制器供電回路，從而將控制電動汽車電機工作的電機控制器置于非工作狀態。
[0048]2、當整車控制器檢測到駕駛員發出的上電啟動信號，且電動汽車正在充電時，通過電機控制器的非工作狀態，拒絕執行車輛行駛指令。也就是說電動汽車在充電過程中，整車控制器處于工作狀態，整車控制器不僅能夠負責充電相關控制策略，在收到駕駛員發出的車輛行駛指令時，還能夠拒絕執行該指令，保證電動汽車的安全性，進一步地，還能夠接收包括上電啟動信號在內的駕駛員發出的啟動指令信號并執行，例如整車控制器在收到駕駛員發出的用來啟動空調的指令信號時，控制空調啟動。
[0049]3、當整車控制器檢測到駕駛員發出的上電啟動信號，且電動汽車未充電時，通過電機控制器，執行車輛行駛指令。
[0050]其中，安全控制電路包括行車繼電器，本實用新型通過對行車繼電器的控制線圈中的電流通過與否進行控制，使安全控制電路切斷電機控制器的工作電源。具體是利用整車控制器，將行車繼電器的控制線圈的一端懸空，切斷電機控制器的工作電源。
[0051]圖2是本實用新型實施例提供的電動汽車安全控制裝置第二框圖，如圖2所示，進一步包括充電指示電路(圖中未示出)和附加安全電路。
[0052]充電指示電路，該充電指示電路可以包括:充電口指示燈，其一端連接電動汽車的+ 12低壓供電源;安裝在慢充插座內的慢充行程開關，其第二觸點連接充電口指示燈的另一端;安裝在快充插座內的快充行程開關，其第一觸點連接慢充行程開關的第三觸點，其第二觸點連接所述充電口指示燈的另一端，其第三觸點連接電動汽車的車身地。
[0053]在執行步驟S102期間，可以利用充電行程開關(即慢充行程開關或快充行程開關)對電動汽車是否進行充電進行檢測，當檢測到電動汽車進行充電時，通過安全控制電路，將電機控制器置于非工作狀態。
[0054]附加安全電路，其連接所述慢充行程開關的第一觸點和所述行車繼電器的控制線圈的另一端，且經由電動汽車的ON擋開關連接所述+12低壓供電源。該附件安全控制電路可以包括具有接觸器和控制線圈的繼電器、場效應管、晶體管中的至少一個。
[0055]其中，安全控制電路包括行車繼電器，本實用新型通過對行車繼電器的控制線圈中的電流通過與否進行控制，使安全控制電路切斷電機控制器的工作電源。具體可以通過以下兩種方式:
[0056]1、利用整車控制器，將行車繼電器的控制線圈的一端懸空，切斷電機控制器的工作電源。
[0057]2、利用附加安全控制電路，使行車繼電器的另一端懸空，從而切斷電機控制器的工作電源。具體地說，該附加安全控制電路根據充電行程開關的檢測結果，控制行車繼電器的另一端懸空與否。
[0058]進一步地，還包括安裝在快充插座內的溫度傳感器(圖中未示出)，其對快充插座內的溫度進行采集，整車控制器比較該溫度與預設溫度值，若該溫度超過預設溫度值，則通過控制用來為電動汽車電池包快速充電的非車載充電機，使非車載充電機停止為電池包充電。
[0059]下面結合圖3至圖8進一步描述。
[0060]圖3是本實用新型實施例提供的電動汽車第一安全控制電路圖，如圖3所示，充電安全控制電路包括:高壓部件總成、高壓繼電器、整車控制單元及其它低壓電子器件。
[0061]高壓部件總成包括:電池包、電機控制器、車載充電機、非車載充電機及空調等其它高壓部件。
[0062]高壓繼電器包括:總正繼電器J1、總負繼電器J2及行車繼電器J3(相當于安全控制電路)，均為常開繼電器。
[0063]低壓電子器件包括:繼電器J4(相當于附加安全控制電路)、慢充行程開關J5、快充行程開關J6，充電口指示燈、快充口溫度傳感器及鑰匙ON擋開關。
[0064]電池包通過總正繼電器Jl、總負繼電器J2與車載充電機、非車載充電機(僅充電時)及其它外部高壓部件總成相連。
[0065]總正繼電器Jl、總負繼電器J2的開啟和閉合由整車控制單元控制。
[0066]電機控制器正極先后通過行車繼電器J3、總正繼電器Jl和電池包正極相連；電機控制器負極通過總負繼電器J2與電池包負極相連。
[0067]非車載充電機通過總線CAN2與整車控制單元進行通訊，車載充電機及其它高壓部件通過總線CANl與整車控制單元進行通訊。
[0068]電池包、總正繼電器Jl、用于電池包充電的充電機、總負繼電器J2形成充電回路，電池包、總正繼電器J1、用來控制電動汽車電機工作的電機控制器和總負繼電器J2形成電機控制器供電回路。
[0069]駕駛員上電啟動信號應包括制動踏板信號及鑰匙置START擋信號。駕駛員上電啟動操作過程如下:首先車輛鑰匙置ON擋(0N擋開關閉合)，之后鑰匙置START擋并踩下制動踏板，整車控制單元在接收到駕駛員上電啟動信號后閉合繼電器J1、J2及J3，將動力電池(SP電池包)到電機控制器的高壓回路接通，最后鑰匙返回至ON擋，此時車輛完成上電啟動進入行車狀態。
[0070]行車繼電器J3的控制線圈一端與整車控制單元連接，整車控制單元可對該控制線圈端進行接車身地或懸空的控制;行車繼電器J3的控制線圈的另一端與繼電器J4接觸器相連。
[0071]繼電器J4的控制線圈一端通過慢充行程開關J5、快充行程開關J6與車身地相連；繼電器J4的控制線圈的另一端通過鑰匙ON擋開關與車輛低壓供電+12V相連。
[0072]慢充行程開關置于車輛端慢充插座內，當慢充插座的充電口護蓋處于閉合狀態時(準備行車)，慢充行程開關J6的接觸器置于a觸點，當充電口護蓋處于開啟狀態時(準備充電)，慢充行程開關J6的接觸器置于b觸點。
[0073]快充行程開關J6的工作原理和慢充行程開關J5相同，在此不再贅述。
[0074]充電口指示燈置于車輛儀表內，其點亮時表示充電口處于開啟狀態，其熄滅時表示充電口處于閉合狀態。
[0075]快充口溫度傳感器置于車輛端快充插座內，用于測量車輛快充時快充口內的溫度，因快充口的發熱是由其內部電路連接(充電槍與快充插座插接)的接觸電阻引起，因此可以通過測量充電口內的溫度判斷充電槍與快充插座的連接狀態。當整車控制單元通過該溫度傳感器檢測到快充口內的溫度過高時，可通過CAN2與非車載充電機通訊，使非車載充電機停止給電池包充電，之后斷開總正繼電器Jl、總負繼電器J2。
[0076]當電動汽車正常慢充時，慢充充電口護蓋處于開啟狀態，慢充行程開關邗置13觸點，充電口指示燈點亮。整車控制單元與車載充電機通過總線CANl進行通訊，并在確認所有充電條件均滿足后閉合總正繼電器Jl和總負繼電器J2，之后車載充電機開始給電池包充電。
[0077]當電動汽車正常快充時，快充充電口護蓋處于開啟狀態，快充行程開關邛置13觸點，充電口指示燈點亮。整車控制單元與非車載充電機通過總線CAN2進行通訊，并在確認所有充電條件均滿足后閉合總正繼電器Jl和總負繼電器J2，之后非車載充電機開始給電池包充電。
[0078]在充電時若開啟鑰匙，ON擋開關閉合，車上需要ON擋開關信號激活的高壓部件(如空調)可使用充電機輸出的高壓電工作。
[0079]因充電時行程開關J5或J6置b觸點，與其連接的繼電器J4的控制線圈一端懸空，導致繼電器J4無法閉合(與ON擋開關狀態無關)，進而導致行車繼電器J3與繼電器J4相連的控制線圈一端處于懸空狀態。另外，在充電過程中，無論駕駛員是否對車輛進行上電啟動操作，在整車控制單元的控制下，行車繼電器J3與整車控制單元相連的控制線圈的一端也一直處于懸空狀態。
[0080]可見，在電機控制器供電回路上串接行車繼電器J3的接觸器，當行車繼電器J3的控制線圈中流過電流時，行車繼電器J3的接觸器的觸點吸合，電機控制器供電回路導通，SP電機控制器能夠控制車輛行駛，反之，當行車繼電器J3的控制線圈中沒有電流流過時，行車繼電器J3的接觸器的觸點未吸合，電機控制器供電回路斷開，即電機控制器處于非工作狀態，無法控制車輛行駛。因此，通過控制行車繼電器J3的控制線圈中的電流通過與否，即可在充電時保證車輛無法行駛，具體可以利用整車控制器和/或附加安全控制電路實現對行車控制器J3的控制線圈中電流通過與否的控制。
[0081]圖4是圖3的行車繼電器J3控制流程圖，如圖4所示，整車控制單元對與其相連的行車繼電器J3的控制線圈的一端的控制步驟方法如下:
[0082]步驟1:檢測車載充電機的CAN報文或慢充車輛端的CP信號(該CP信號通過圖5檢測點2測量，參考國標GB/T20234.2)，以確認車輛是否有慢充需求。若有慢充需求，則使行車繼電器J3與整車控制單元相連的控制線圈一端懸空，之后再開始執行慢充指令(其中包括閉合繼電器J1、J2等操作指令)或保持慢充狀態(其中包括保持繼電器J1、J2閉合狀態等操作指令)；若無慢充需求，則進入步驟2。
[0083]步驟2:檢測非車載充電機的CAN報文或快充車輛端的CC2信號(該CC2信號通過圖6檢測點2測量，參考國標GB/T20234.3)，以確認車輛是否有快充需求。若有快充需求，則使行車繼電器J3與整車控制單元相連的控制線圈一端懸空，之后再開始執行快充指令(其中包括閉合繼電器Jl、J2等操作指令)或保持快充狀態(其中包括保持繼電器Jl、J2閉合狀態等操作指令)；若無快充需求，則進入步驟3。
[0084]步驟3:檢測駕駛員上電啟動信號(包括鑰匙START信號及制動踏板信號)，以確認車輛是否有上電啟動需求。若無上電啟動需求，保持當前狀態，不對行車繼電器J3進行控制操作;若有上電啟動需求則進入步驟4。
[0085]步驟4:確認車輛當前是否處于行車狀態，若為行車狀態，則保持當前狀態，不再進行上電啟動操作;若非行車狀態，則使行車繼電器J3與整車控制單元相連的控制線圈一端接車身地，之后執行其它上電啟動操作(其中包括閉合繼電器J1、J2等操作指令)。
[0086]由此可知，充電時行車繼電器J3的控制線圈的兩端均處于懸空狀態，系統從硬件電路設計及整車控制兩個方面確保了行車繼電器J3始終處于斷開狀態，即使其中一個控制失效，如充電時行程開關J5或J6保留在a觸點，或者，充電時整車控制單元將與其相連的行車繼電器J3的控制線圈的一端接車身地，也可確保行車繼電器J3處于斷開狀態，因此本實用新型實施例從兩方面確保了車輛充電時無法行車的功能要求。
[0087]車輛在行車狀態下，若打開充電口，充電口行程開關置b觸點，繼電器J4斷開，行車繼電器J3與繼電器J4相連的控制線圈的一端懸空，行車繼電器J3斷開。之后車輛插上充電槍開始充電，根據整車控制單元對與其相連的行車繼電器J3的控制線圈的一端的控制方法可知，車輛進入充電狀態后整車控制單元會將與其相連的行車繼電器J3的控制線圈的一端懸空，此時，系統再次從硬件電路設計及整車控制兩個方面確保了車輛充電時無法行車的功能要求。
[0088]對于圖3所示的電動汽車充電安全控制電路，可對其中的繼電器J4使用其它電子器件進行替換，而且保持原電路本身所具有的功能，以圖7和圖8為例。
[0089]如圖7所示，該實施例使用PNP型晶體三極管Ql替代繼電器J4，PNP型晶體三極管Ql的基極連接所述慢充行程開關的第一觸點，集電極連接所述車繼電器的控制線圈的另一端，發射極經由電動汽車的ON擋開關連接所述+12低壓供電源。
[0090]一方面，充電口打開時，充電口行程開關置b觸點，此時行車繼電器J3的與QI相連的控制線圈的一端懸空，行車繼電器J3的控制線圈中沒有電流通過，此時行車繼電器J3的串接在電機控制器供電回路中的接觸器斷開，從而將從硬件電路角度切斷電機控制器的電源供應;另一方面，整車控制器檢測到充電信號后，將行車繼電器J3的與整車控制器連接的一端懸空，同樣能夠保證行車繼電器J3的控制線圈中沒有電流通過，此時行車繼電器J3的串接在電機控制器供電回路中的接觸器斷開，從而將從整車控制角度切斷電機控制器的電源供應。
[0091]如圖8所示，該實施例使用P型場效應管Q2替代繼電器J4，P性場效應管Q2的柵極連接所述慢充行程開關的第一觸點，漏極連接所述車繼電器的控制線圈的另一端，源極經由電動汽車的ON擋開關連接所述+12低壓供電源。該實施例的實現方式與圖3和圖7類似，在此不再贅述。
[0092]盡管上文對本實用新型進行了詳細說明，但是本實用新型不限于此，本技術領域技術人員可以根據本實用新型的原理進行各種修改。因此，凡按照本實用新型原理所作的修改，都應當理解為落入本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種電動汽車安全控制裝置，包括: 充電電路，其經由電池包、總正繼電器、用于電池包充電的充電機、總負繼電器形成充電回路； 電機控制器供電電路，其經由電池包、總正繼電器、用來控制電動汽車電機工作的電機控制器和總負繼電器形成電機控制器供電回路； 其特征在于，還包括: 用來檢測是否收到電動汽車充電信號的整車控制器，其通過CAN總線連接所述充電機； 用來控制電機控制器電源供應的安全控制電路，其通過連接所述電機控制器供電回路和所述整車控制器，從而根據所述整車控制器檢測到充電信號時發出的控制信號，切斷所述電機控制器供電回路。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括充電指示電路，所述充電指示電路包括: 充電口指示燈，其一端連接電動汽車的+12低壓供電源； 安裝在慢充插座內的慢充行程開關，其第二觸點連接所述充電口指示燈的另一端； 安裝在快充插座內的快充行程開關，其第一觸點連接所述慢充行程開關的第三觸點，其第二觸點連接所述充電口指示燈的另一端，其第三觸點連接電動汽車的車身地。3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述安全控制電路包括一個具有接觸器和控制線圈的行車繼電器，其接觸器串接在所述電機控制器供電回路中，其控制線圈的一端連接所述整車控制器。4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，還包括: 附加安全電路，其連接所述慢充行程開關的第一觸點和所述行車繼電器的控制線圈的另一端，且經由電動汽車的ON擋開關連接所述+12低壓供電源。5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述附加安全電路包括一個具有接觸器和控制線圈的附加繼電器，其接觸器的一端連接所述車繼電器的控制線圈的另一端，其控制線圈的一端連接所述慢充行程開關的第一觸點，其接觸器的另一端和控制線圈的另一端經由電動汽車的ON擋開關連接所述+12低壓供電源。6.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述附加安全電路包括P性場效應管，所述P性場效應管的柵極連接所述慢充行程開關的第一觸點，漏極連接所述車繼電器的控制線圈的另一端，源極經由電動汽車的ON擋開關連接所述+12低壓供電源。7.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述附加安全電路包括PNP型晶體三極管，所述PNP型晶體三極管的基極連接所述慢充行程開關的第一觸點，集電極連接所述車繼電器的控制線圈的另一端，發射極經由電動汽車的ON擋開關連接所述+12低壓供電源。8.根據權利要求1-7任意一項所述的裝置，其特征在于，還包括: 安裝在快充插座內的溫度傳感器，其連接所述整車控制器。
【文檔編號】B60L11/18GK205523749SQ201620291187
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】王婷, 張宇, 劉暉, 沈帥, 孫寧, 趙陽, 彭毅
【申請人】北京現代汽車有限公司