CN103612571B - 电动汽车蓄电池故障紧急控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种电动汽车蓄电池故障紧急控制***，至少包括由蓄电池单元组成的并向电动汽车的电机供电的蓄电池组，还包括用于检测各蓄电池单元的电压和电流的蓄电池检测单元、用于在蓄电池组中其中一个或多个蓄电池单元出现故障的情况下将剩余蓄电池单元进行串联的开关单元、总输出开关、用于接收检测单元输出的信号并根据信号控制开关单元和总输出开关动作的控制单元ECU以及与蓄电池组的总输出端连接的电压调理单元，所述总输出开关设置于所述蓄电池组的总输出端与电机的输入端连接；电压调理单元的输出端与电机的输入端电连接；能够在蓄电池组中的部分蓄电池单元出现故障时，保证电动汽车的电机正常工作，有效避免出现安全事故。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车蓄电池控制领域，尤其涉及一种电动汽车蓄电池故障紧急控制***。
背景技术
电动汽车以车载电源为动力，用电机驱动车辆行驶；作为一种新能源汽车，由于其对环境的影响相对于传统的燃油汽车小，而且能源具有再生性，因此电动汽车的前景被广泛看好，并且在国内外都得到良好的发展。
对于纯电动汽车来说，当作为电动汽车的动力源的蓄电池组出现故障时，由于蓄电池组不能输出电机所需的电压及电流，由于电动汽车的电机工作电压都是额定的，因此，蓄电池组出现故障时，电机往往不能工作；尤其在车辆爬坡时，当在爬坡中途突然蓄电池组发生故障而导致电机工作停止，而驾驶者在故障瞬间不能立即作出相应对策，从而为驾乘人员的人身安全带来严重的隐患。
因此，需要提出一种控制设备，能够在蓄电池组中的部分蓄电池单元出现故障时，能够利用剩余状态良好的蓄电池单元进行供电并保证电动汽车的电机正常工作，能够给予驾驶者足够的应对故障的时间，避免出现安全事故。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种电动汽车蓄电池故障紧急控制***，能够在蓄电池组中的部分蓄电池单元出现故障时，能够利用剩余状态良好的蓄电池单元进行供电并保证电动汽车的电机正常工作，能够给予驾驶者足够的应对故障的时间，避免出现安全事故。
本发明提供的一种电动汽车蓄电池故障紧急控制***，至少包括由蓄电池单元组成的并向电动汽车的电机供电的蓄电池组，还包括用于检测各蓄电池单元的电压和电流的蓄电池检测单元、用于在蓄电池组中其中一个或多个蓄电池单元出现故障的情况下将剩余蓄电池单元进行串联的开关单元、总输出开关、用于接收检测单元输出的信号并根据信号控制开关单元和总输出开关动作的控制单元ECU以及与蓄电池组的总输出端连接的电压调理单元，所述总输出开关设置于所述蓄电池组的总输出端与电机的输入端连接；电压调理单元的输出端与电机的输入端电连接；
其中，所述蓄电池组由m个蓄电池单元串接而成，所述开关单元的个数为m-1个，第一个开关单元输入端与第一个蓄电池单元的正极连接，输出端与第二个蓄电池单元负极连接，第二个开关单元的输入端与第一开关单元的输出端以及第二蓄电池单元的正极连接，第二个开关单元的输出端与第三个蓄电池单元的负极连接，依次类推，第m-1个开关单元的输入端与第m-2个开关单元输出端以及第m-1个蓄电池单元的正极连接，第m-1个开关单元的输出端与第m个蓄电池单元的负极连接，并且所有的开关单元的输出端还与电压调理单元的输入端连接；并且，从第二个开关单元起，至第m-1个开关单元止，各开关单元的输入端与蓄电池单元的正极的连接通路设置有防分流开关，所述防分流开关的个数为m-2个，防分流开关由控制单元ECU控制。
进一步，所述开关单元为可控硅，所述可控硅的阳极为输入端，阴极为输出端，可控硅的控制端与控制单元ECU连接；
进一步，所述电压调理单元包括依次连接DC/AC转换电路、升压电路、AC/DC转换电路以及电压调节电路；所述DC/AC转换电路的输入端与开关单元的输出端以及蓄电池组的总输出端连接，所述电压调节电路的输出端与电机的输入端连接，所述DC/AC转换电路还与控制单元ECU连接，用于根据控制指令选择接收电压信号。
进一步，所述控制***还包括用于控制蓄电池组的总输出端与电压调理单元的输入端之间的通路的通断开关，所述通断开关由控制单元ECU控制。
进一步，所述检测单元包括电流检测电路和电压检测电路。
本发明的有益效果：本发明的紧急控制***，能够在蓄电池组中的部分蓄电池单元出现故障时，利用剩余状态良好的蓄电池单元进行供电并保证电动汽车的电机正常工作，能够给予驾驶者足够的应对故障的时间，以及能够在爬坡中出现故障时使车辆行驶到平缓地段再进行驻车，有效避免出现安全事故；并且本发明的响应速率快，能够在极短的时间内完成蓄电池组供电通路的重组，保证行车的安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的原理示意图。
图2为本发明m＝5时原理示意图。
具体实施方式
图1为本发明的原理示意图，如图所示，本发明提供的一种电动汽车蓄电池故障紧急控制***，至少包括由蓄电池单元组成的并向电动汽车的电机供电的蓄电池组，还包括用于检测各蓄电池单元的电压和电流的蓄电池检测单元、用于在蓄电池组中其中一个或多个蓄电池单元出现故障的情况下将剩余蓄电池单元进行串联的开关单元、总输出开关KZ、用于接收检测单元输出的信号并根据信号控制开关单元和总输出开关KZ动作的控制单元ECU以及与蓄电池组的总输出端连接的电压调理单元，所述总输出开关KZ设置于所述蓄电池组的总输出端与电机的输入端连接；电压调理单元的输出端与电机的输入端电连接；
其中，所述蓄电池组由m个蓄电池单元串接而成，所述开关单元的个数为m-1个，第一个开关单元输入端与第一个蓄电池单元的正极连接，输出端与第二个蓄电池单元负极连接，第二个开关单元的输入端与第一开关单元的输出端以及第二蓄电池单元的正极连接，第二个开关单元的输出端与第三个蓄电池单元的负极连接，依次类推，第m-1个开关单元的输入端与第m-2个开关单元输出端以及第m-1个蓄电池单元的正极连接，第m-1个开关单元的输出端与第m个蓄电池单元的负极连接，并且所有的开关单元的输出端还与电压调理单元的输入端连接；并且，从第二个开关单元起，至第m-1个开关单元止，各开关单元的输入端与蓄电池单元的正极的连接通路设置有防分流开关KF，所述防分流开关KF的个数为m-2个，防分流开关由控制单元ECU控制；本发明的紧急控制***，能够在蓄电池组中的部分蓄电池单元出现故障时，利用剩余状态良好的蓄电池单元进行供电并保证电动汽车的电机正常工作，能够给予驾驶者足够的应对故障的时间，以及能够在爬坡中出现故障时使车辆行驶到平缓地段再进行驻车，有效避免出现安全事故；并且本发明的响应速率快，能够在极短的时间内完成蓄电池组供电通路的重组，保证行车的安全；在图1中，蓄电池单元用X表示，并根据串接顺序，由于蓄电池组的蓄电池单元从左到右串接，因此，蓄电池单元分别表示为X1、X2、X3……Xm-1和Xm，其中第Xm个蓄电池的正极为蓄电池组的总输出端。
本实施例中，所述开关单元为可控硅，所述可控硅的阳极为输入端，阴极为输出端，可控硅的控制端与控制单元ECU连接，响应速率快，能使本***在短时间内完成蓄电池组的重新正常供电，其中开关单元在图1及图2中用D表示，由于是多个可控硅，因此分别用D1、D2……Dm-1表示。
本实施例中，所述电压调理单元包括依次连接DC/AC转换电路、升压电路、AC/DC转换电路以及电压调节电路；所述DC/AC转换电路的输入端与开关单元的输出端以及蓄电池组的总输出端连接，所述电压调节电路的输出端与电机的输入端连接，所述DC/AC转换电路还与控制单元ECU连接，用于根据控制指令选择接收电压信号，由于当其中一个或多个蓄电池单元出现故障(出现故障的蓄电池单元的个数少于m个)，有电压调理单元将电压调整至电机的额定电压，保证电机的正常工作，所述电压调节电路一方面进行滤波，另一方面防止电压过高烧坏电机。
本实施例中，所述控制***还包括用于控制蓄电池组的总输出端与电压调理单元的输入端之间的通路的通断开关KT，所述通断开关KT由控制单元ECU控制。
本实施例中，所述检测单元包括电流检测电路和电压检测电路，电压检测电路可用电压传感器替代，电流检测电路可用电流传感器替代；上述的各电路及控制单元ECU均可采用现有的电路，所述电流采集电路与电压采集电路的个数相等，为了表示方便，在图1和图2中均只画了一个电流采集电路和电压采集电路。
本实施例中，所述通断开关KT和总输出开关KZ均采用可控硅。
本发明的工作原理：
为了叙述方便，假设蓄电池组的蓄电池单元为5个，即m＝5，因此，开关单元为4个，防分流开关KF为3个；图中电机用M表示；如图2所示，
正常工作时，总输出开关KZ常闭，各开关单元与防分流开关KF以及通断开关KT常开；
当蓄电池单元X1故障时(表现为与之对应的电流检测电路和/或电压检测电路检测到电流和/或电压出现较大波动的瞬变，或者是表现为电流检测电路和/或电压检测电路没有输出)，控制单元ECU使除总开关以外的各开关保持原有状态不便，总输出开关KZ截止，电压调理单元工作，向电机M输出额定工作电压。
当蓄电池单元X2故障时，其余正常，控制单元ECU使开关单元D1、D2以及通断开关KT导通(闭合)，其余开关单元和所有防分流开关均截止(断开)，且总输出开关截止，蓄电池单元X1、X3、X4和X5重新串联组成新的蓄电池组，此时，DC/AC转换电路由控制单元ECU控制，不接收开关单元D2直接输出电压，而只接收由通断开关KT输出电压，电压调理电路开始工作，向电机M输出额定工作电压。
当蓄电池单元X3故障时，其余正常，控制单元ECU使开关单元D2、D3、防分流开关KF1以及通断开关KT导通，其余开关单元和防分流开关截止，且通断开关KT导通，总输出开关KZ截止，蓄电池单元X1、X2、X4和X5重新组成蓄电池组，此时，DC/AC转换电路由控制单元ECU控制，不接收开关单元D3直接输出电压，而只接收由通断开关KT输出电压，电压调理电路开始工作，向电机M输出额定工作电压。
当蓄电池单元X5故障时，其余蓄电池单元正常；则开关单元D4和防分流开关KF3导通，其余开关单元、总输出开关和通断开关截止，DC/AC转换电路在控制单元ECU控制下接收开关单元D4输出电压，电压调理电路开始工作。
当蓄电池单元X2和X4故障时，开关单元D1至开关单元D4均导通，防分流开关KF2导通，其余截止，总输出开关KZ截止，通断开关KT导通，且DC/AC转换电路在控制单元ECU控制下不接收开关单元D4输出电压，电压调理电路开始工作。
当某一个蓄电池单元及以后的蓄电池单元均故障时，比如蓄电池单元X3-X5均故障，则KF1、D2、D3和D4导通，其余开关均截止，DC/AC转换电路在控制单元ECU控制下接收开关单元D4输出电压，电压调理电路开始工作。
由于蓄电池单元故障的组合众多，以上仅以其中较为典型的例子进行说明，对于其他组合方式，其控制原理与上述个组合方式类似。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种电动汽车蓄电池故障紧急控制***，至少包括由蓄电池单元组成的并向电动汽车的电机供电的蓄电池组，其特征在于：还包括用于检测各蓄电池单元的电压和电流的蓄电池检测单元、用于在蓄电池组中其中一个或多个蓄电池单元出现故障的情况下将剩余蓄电池单元进行串联的开关单元、总输出开关、用于接收检测单元输出的信号并根据信号控制开关单元和总输出开关动作的控制单元ECU以及与蓄电池组的总输出端连接的电压调理单元，所述总输出开关设置于所述蓄电池组的总输出端与电机的输入端连接；电压调理单元的输出端与电机的输入端电连接；
其中，所述蓄电池组由m个蓄电池单元串接而成，所述开关单元的个数为m-1个，第一个开关单元输入端与第一个蓄电池单元的正极连接，输出端与第二个蓄电池单元负极连接，第二个开关单元的输入端与第一开关单元的输出端以及第二蓄电池单元的正极连接，第二个开关单元的输出端与第三个蓄电池单元的负极连接，依次类推，第m-1个开关单元的输入端与第m-2个开关单元输出端以及第m-1个蓄电池单元的正极连接，第m-1个开关单元的输出端与第m个蓄电池单元的负极连接，并且所有的开关单元的输出端还与电压调理单元的输入端连接；并且，从第二个开关单元起，至第m-1个开关单元止，各开关单元的输入端与蓄电池单元的正极的连接通路设置有防分流开关，所述防分流开关的个数为m-2个，防分流开关由控制单元ECU控制；
所述蓄电池检测单元包括电流检测电路和电压检测电路，所述电流采集电路与电压采集电路的个数相等。
2.根据权利要求1所述电动汽车蓄电池故障紧急控制***，其特征在于：所述开关单元为可控硅，所述可控硅的阳极为输入端，阴极为输出端，可控硅的控制端与控制单元ECU连接。
3.根据权利要求2所述电动汽车蓄电池故障紧急控制***，其特征在于：所述电压调理单元包括依次连接DC/AC转换电路、升压电路、AC/DC转换电路以及电压调节电路；所述DC/AC转换电路的输入端与开关单元的输出端以及蓄电池组的总输出端连接，所述电压调节电路的输出端与电机的输入端连接，所述DC/AC转换电路还与控制单元ECU连接，用于根据控制指令选择接收电压信号。
4.根据权利要求3所述电动汽车蓄电池故障紧急控制***，其特征在于：还包括用于控制蓄电池组的总输出端与电压调理单元的输入端之间的通路的通断开关，所述通断开关由控制单元ECU控制。
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