CN101596901A - 一种电动汽车的安全监控***及其监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提出一种电动汽车的安全监控***及其监控方法，该安全监控***包括一个安全监控器，安全监控器接收汽车的加速踏板位置传感器、电机转速传感器、电机母线电压传感器、电机电流传感器的信号，并分别输出控制信号至电机驱动器的使能脚和一个开关电路的控制脚，所述开关电路的输入脚和输出脚之间串接有一个受控制脚信号控制的开关，开关电路的输入脚和输出脚串接在控制动力电池电源电路通断的继电器的输入电路中。安全监控器根据加速踏板位置、电机转速、电机母线电压及电机电流等信息得出汽车的需求扭矩或功率与汽车实际输出的扭矩或功率，并在汽车的扭矩或功率超出需求时关闭驱动电机并断开动力电池的电源电路，保证汽车的安全性。

Description

一种电动汽车的安全监控***及其监控方法
技术领域
本发明属于电动汽车控制领域，具体为电动汽车安全方面的技术领域。
背景技术
能源危机和环境恶化已成为制约全球发展的重要因素，研究节能、环保的汽车是缓解能源压力、降低环境污染的有效手段之一。与传统的内燃机车或混合动力车相比，电动汽车采用电力驱动，能达到减少排放、降低能耗的目的。由于电动车采用高压电池作为全部或部分动力源，存在一些安全隐患，比如因软件错误、人为错误、电磁干扰、硬件损坏等造成电机扭矩或功率突增，远远超出需求的程度，如果不及时排除，可能会造成电池损坏甚至电机及电路自燃等严重后果。
发明内容
本发明的第一个目的是提出一种电动汽车的安全监控***，该安全监控***可实时监测汽车的需求扭矩或功率与汽车实际输出的扭矩或功率，并在汽车的扭矩或功率超出需求时关闭电机和断开动力电池的电源电路，防止造成严重后果。
本发明的电动汽车的安全监控***包括一个安全监控器，所述安全监控器接收汽车的加速踏板位置传感器、电机转速传感器、电机母线电压传感器、电机电流传感器的信号，并分别输出控制信号至电机驱动器的使能脚和一个开关电路的控制脚，所述开关电路的输入脚和输出脚之间串接有一个受控制脚信号控制的开关，开关电路的输入脚和输出脚串接在控制动力电池电源电路通断的继电器的输入电路中。
安全监控器根据汽车的加速踏板位置、电机转速、电机母线电压及电机电流等信息得出汽车的需求扭矩或功率与汽车实际输出的扭矩或功率，并在电机扭矩或功率超出需求时发出信号至电机驱动器和串接在动力电池电源电路上的继电器，关闭电机和通过断开继电器来断开动力电池的电源电路。
所述安全监控器通过一个碰撞开关与所述电机驱动器的使能脚及所述开关电路的控制脚连接，所述碰撞开关由一个碰撞传感器控制。当汽车发生碰撞时，碰撞传感器断开碰撞开关，从而关闭驱动电机并断开动力电池的电源电路，以免造成严重后果。
上述安全监控器可以为单片机，体积小、成本低。
本发明的第二个目的是提出上述安全监控***的监控方法。
第一种监控方法包括如下步骤：A：安全监控器采集加速踏板位置传感器和电机转速传感器的信号，并通过查表得出驾驶员的请求扭矩；B：安全监控器通过电机电流传感器采集电机驱动电流，通过电机母线电压传感器采集电机母线电压，通过电机转速传感器采集电机转速，并根据采集到的电机驱动电流、电机母线电压、电机转速得出驱动电机的实际输出扭矩；C：安全监控器将驾驶员的请求扭矩与驱动电机的实际输出扭矩进行比较，当驱动电机的实际输出扭矩大于驾驶员的请求扭矩时，安全监控器关闭电机驱动器，断开动力电池的电源电路。
上述B步骤中，驱动电机的实际输出扭矩是这样得出的：安全监控器首先计算电机驱动电流×电机母线电压×电机效率的值，然后根据乘积及电机转速通过查表得出此时对应的驱动电机的实际输出扭矩，其中所述电机效率是通过查表得到的。
另外，当碰撞传感器检测到汽车发生碰撞时，控制碰撞开关断开，从而关闭电机驱动器，断开动力电池的电源电路。
第二种监控方法包括如下步骤：A：安全监控器采集加速踏板位置传感器的信号和电机转速，并通过查表得出驾驶员的请求功率；B：安全监控器通过电机电流传感器采集电机驱动电流，通过电机母线电压传感器采集电机母线电压，通过电机转速传感器采集电机转速，并根据采集到的电机驱动电流、电机母线电压、电机转速得出驱动电机的实际输出功率；C：安全监控器将驾驶员的请求功率与驱动电机的实际输出功率进行比较，当驱动电机的实际输出功率大于驾驶员的请求功率时，安全监控器关闭电机驱动器，断开动力电池的电源电路。
上述B步骤中，驱动电机的实际输出功率＝电机驱动电流×电机母线电压×电机效率，其中电机效率是通过查表得到的。
另外，当碰撞传感器检测到汽车发生碰撞时，控制碰撞开关断开，从而关闭电机驱动器，断开动力电池的电源电路。
本发明提出了一种电动汽车的安全监控***及其监控方法，安全监控器通过对汽车加速踏板、驱动电机等关键零部件进行监控，能有效避免因电机的功率或扭矩突增、超出需求所可能带来的安全隐患，还增加了汽车碰撞时的保险措施，保证了电动汽车的安全性。
附图说明
图1是实施例1的电动汽车的安全监控***的结构图；
图2是图1中的开关电路与继电器的连接示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的电动汽车的安全监控***包括一个安全监控器1，所述安全监控器1接收汽车的加速踏板位置传感器5、电机转速传感器7、电机母线电压传感器8、电机电流传感器6的信号，并通过一个碰撞开关2分别输出控制信号至电机驱动器3的使能脚和一个开关电路12的控制脚，所述碰撞开关2与碰撞传感器10连接，并受碰撞传感器10控制。开关电路12的输入脚和输出脚串接在控制动力电池11电源电路通断的继电器4的输入电路中(图甲粗实线表示动力电池的电源电路)。上述电机转速传感器7、电机母线电压传感器8、电机电流传感器6、电机驱动器3分别与驱动电机9相连。
如图2所示，所述开关电路12包括一个继电器RL1，继电器RL1的一个输入端(即脚1)作为开关电路12的控制脚，通过电阻R1与碰撞开关相连，另一个输入端(即脚2)接地，这样当碰撞开关输入高电平时，电阻R1中就有电流通过，使继电器RL1吸合，其中电阻R1起到限流作用。继电器RL1的一个输出端(即脚4)作为开关电路12的输入脚与继电器4(即RL2)的输入电路连接，另一个输出端(即脚3)作为开关电路12的输出脚与继电器4的一个输入端(即脚2)连接，继电器4的另一个输入端(即脚1)连接到输入电路，继电器4的两个输出端(即脚3、4)串接在动力电池的电源电路中，只有当继电器RL1吸合后，继电器4的输入电路才能导通，此时如果输入电路中有电流，继电器4即被吸合；当继电器RL1断开后，继电器4的输入电路中没有电流通过，继电器4也被断开。
具体控制方法可以如下设置：碰撞开关2为常闭开关，只有当汽车发生碰撞时，碰撞传感器10才会控制碰撞开关2断开；另外，安全监控器1在正常情况下通过碰撞开关2分别向电机驱动器3的使能脚及开关电路12的控制脚发出预设的电平信号，例如是5V的高电平信号，使继电器RL1吸合，继电器4的输入电路导通，这样继电器4就能够在整车控制器的控制下吸合，驱动电机9就能够在整车控制器的控制下正常工作；当发生意外情况后，安全监控器1通过碰撞开关2分别向电机驱动器3及继电器4发出低电平信号(例如0V的信号)，或者碰撞开关2断开，这样就使得电机驱动器3的使能脚及开关电路12的控制脚无法再接收到预设的高电平信号，电机驱动器3就会关闭驱动电机9，同时继电器RL1断开，继电器4的输入电路断开，使得继电器4也断开，从而断开动力电池11的电源电路。
上述电动汽车的安全监控***的监控方法包括如下步骤：
A：安全监控器1采集加速踏板位置传感器5和电机转速传感器7的信号，并通过查<加速踏板位置-电机转速表-汽车扭矩>表得出驾驶员的请求扭矩，上述<加速踏板位置-电机转速表-汽车扭矩>表为汽车出厂前技术人员根据试验得出并预存在安全监控器1内的反映电机转速、加速踏板位置与汽车扭矩关系的表格，一般来说，汽车扭矩与电机转速、加速踏板踩下的距离成近似正比的关系；
B：安全监控器1通过电机电流传感器6采集电机驱动电流，通过电机母线电压传感器8采集电机母线电压，通过电机转速传感器7采集电机转速，并根据采集到的电机驱动电流、电机母线电压、电机转速得出驱动电机9的实际输出扭矩；
C：安全监控器1将驾驶员的请求扭矩与驱动电机9的实际输出扭矩进行比较，当驾驶员的请求扭矩小于驱动电机9的实际输出扭矩时，安全监控器1关闭电机驱动器3，从而关闭驱动电机9，并控制继电器4断开，从而断开动力电池11的电源电路。
上述B步骤中，驱动电机的实际输出扭矩是这样得出的：安全监控器1首先计算电机驱动电流×电机母线电压×电机效率的值，然后根据乘积及电机转速通过查<电机输出功率-电机转速-电机输出扭矩>表得出此时对应的驱动电机9的实际输出扭矩，上述<电机输出功率-电机转速-电机输出扭矩>表为汽车出厂前技术人员根据试验得出并预存在安全监控器1内的反映电机转速、输出功率与电机输出扭矩关系的表格，一般来说，电机输出扭矩与电机转速、输出功率成近似正比的关系；电机效率是通过查<电机转速-电机效率>表得到的，上述<电机转速-电机效率>表为汽车出厂前技术人员根据试验得出并预存在安全监控器1内的反映电机转速与电机效率关系的表格，电机转速与电机效率的关系因电机不同而不同。
另外，当碰撞传感器10检测到汽车发生碰撞时，控制碰撞开关2断开，使电机驱动器3关闭，从而关闭驱动电机9；并使得继电器4断开，从而断开动力电池11的电源电路。
实施例2：
与上述实施例不同的是，本实施例的监控方法包括如下步骤：
A：安全监控器1采集加速踏板位置传感器5的信号和电机转速，并通过查<加速踏板位置-电机转速-电机功率>表得出驾驶员的请求功率，上述<加速踏板位置-电机转速-电机功率>表为汽车出厂前技术人员根据试验得出并预存在安全监控器1内的反映加速踏板位置、电机转速与电机功率关系的表格，一般来说，加速踏板踩下的距离与电机转速的乘积跟电机的功率成近似正比的关系；
B：安全监控器1通过电机电流传感器6采集电机驱动电流，通过电机母线电压传感器8采集电机母线电压，通过电机转速传感器7采集电机转速，并根据采集到的电机驱动电流、电机母线电压、电机转速得出驱动电机的实际输出功率；
C：安全监控器1将驾驶员的请求功率与驱动电机9的实际输出功率进行比较，当驾驶员的请求功率小于驱动电机9的实际输出功率时，安全监控器1关闭电机驱动器3，从而关闭驱动电机9，并控制继电器4断开，从而断开动力电池11的电源电路。
上述B步骤中，驱动电机9的实际输出功率＝电机驱动电流×电机母线电压×电机效率，其中电机效率是通过查<电机转速-电机效率>表得到的，上述<电机转速-电机效率>表为汽车出厂前技术人员根据试验得出并预存在安全监控器1内的反映电机转速与电机效率关系的表格，电机转速与电机效率的关系因电机不同而不同。
另外，当碰撞传感器10检测到汽车发生碰撞时，控制碰撞开关2断开，使电机驱动器3关闭，从而关闭驱动电机9；并使得继电器4断开，从而断开动力电池11的电源电路。

Claims (8)

1、一种电动汽车的安全监控***，其特征在于该安全监控***包括一个安全监控器，所述安全监控器接收汽车的加速踏板位置传感器、电机转速传感器、电机母线电压传感器、电机电流传感器的信号，并分别输出控制信号至电机驱动器的使能脚和一个开关电路的控制脚，所述开关电路的输入脚和输出脚之间串接有一个受控制脚信号控制的开关，开关电路的输入脚和输出脚串接在控制动力电池电源电路通断的继电器的输入电路中。
2、根据权利要求1所述的电动汽车的安全监控***，其特征在于所述安全监控器通过一个碰撞开关与所述电机驱动器的使能脚及所述开关电路的控制脚连接，所述碰撞开关由一个碰撞传感器控制。
3、一种电动汽车安全监控***的监控方法，其特征在于包含下述步骤：
A：安全监控器采集加速踏板位置传感器和电机转速传感器的信号，并通过查表得出驾驶员的请求扭矩；
B：安全监控器通过电机电流传感器采集电机驱动电流，通过电机母线电压传感器采集电机母线电压，通过电机转速传感器采集电机转速，并根据采集到的电机驱动电流、电机母线电压、电机转速得出驱动电机的实际输出扭矩；
C：安全监控器将驾驶员的请求扭矩与驱动电机的实际输出扭矩进行比较，当驱动电机的实际输出扭矩大于驾驶员的请求扭矩时，安全监控器关闭电机驱动器，断开动力电池的电源电路。
4、根据权利要求3所述的电动汽车安全监控***的监控方法，其特征在于所述B步骤中，驱动电机的实际输出扭矩是这样得出的：安全监控器首先计算电机驱动电流×电机母线电压×电机效率的值，然后根据乘积及电机转速通过查表得出此时对应的驱动电机的实际输出扭矩，其中所述电机效率是通过查表得到的。
5、根据权利要求3或4所述的电动汽车安全监控***的监控方法，其特征在于当碰撞传感器检测到汽车发生碰撞时，控制碰撞开关断开，从而关闭电机驱动器，断开动力电池的电源电路。
6、一种电动汽车安全监控***的监控方法，其特征在于包含下述步骤：
A：安全监控器采集加速踏板位置传感器的信号和电机转速，并通过查表得出驾驶员的请求功率；
B：安全监控器通过电机电流传感器采集电机驱动电流，通过电机母线电压传感器采集电机母线电压，通过电机转速传感器采集电机转速，并根据采集到的电机驱动电流、电机母线电压、电机转速得出驱动电机的实际输出功率；
C：安全监控器将驾驶员的请求功率与驱动电机的实际输出功率进行比较，当驱动电机的实际输出功率大于驾驶员的请求功率时，安全监控器关闭电机驱动器，断开动力电池的电源电路。
7、根据权利要求6所述的电动汽车安全监控***的监控方法，其特征在于所述B步骤中，驱动电机的实际输出功率＝电机驱动电流×电机母线电压×电机效率，其中电机效率是通过查表得到的。
8、根据权利要求6或7所述的电动汽车安全监控***的监控方法，其特征在于当碰撞传感器检测到汽车发生碰撞时，控制碰撞开关断开，从而关闭电机驱动器，断开动力电池的电源电路。
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