新能源汽车三电系统碰撞损伤感知与热安全协同控制系统

本发明涉及新能源汽车，尤其涉及新能源汽车三电系统碰撞损伤感知与热安全协同控制系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车产业的快速发展，碰撞事故引发的动力电池热失控风险已成为制约车辆安全性能提升的关键问题。现有技术通常依托车载本地传感器与电池管理系统，实现碰撞后的基础高压断电与热失控预警防护。

2、公开号为cn120963372a的中国发明专利申请公开了电池热失控控制系统、车辆及方法，其采用多层级控制单元架构，基于本地采集的电池电压、温度、压力等状态信息判断热失控风险，进而触发热失控保护动作。该类方案虽可实现单车基础热安全防护，但仍存在以下不足：

3、其一，仅依靠车辆本地传感器数据进行风险判定，缺乏碰撞场景下三电系统易损伤规律的先验数据支撑，难以精准识别隐性损伤位置与潜在风险，易出现漏判或防护过度的问题，损伤研判精度不足。

4、其二，采用单车独立闭环控制模式，所有防护策略仅针对本车状态制定，未考虑多车连环碰撞场景下相邻车辆热失控产生的连锁热辐射效应，无法抵御外部次生热风险，易引发群发性热失控事故。

5、其三，各安全子系统分散独立运行，缺少统一的全局决策中枢统筹协调，冷却分配、泄压排气、消防喷射、应急逃生等动作难以实现时序与强度的全局优化，易出现动作冲突、资源错配，整体安全防护效能受限。

6、因此，如何提升碰撞后三电损伤研判精度、破解多车集群连锁热失控难题、实现多系统全局协同防护，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了克服上述背景技术中提出的问题，本发明提出了新能源汽车三电系统碰撞损伤感知与热安全协同控制系统。

2、本发明的技术方案为：一种新能源汽车三电系统碰撞损伤感知与热安全协同控制系统，包括：

3、车载感知模块，用于在碰撞发生时采集碰撞力学参数与三电系统实时状态参数，并本地初步识别碰撞强度、碰撞位置与碰撞形态；

4、云端研判模块，用于接收车辆上传的碰撞特征数据，基于预存的三电系统碰撞易损伤图谱进行图谱推理，输出对应碰撞场景下的易损伤部位、预期损伤程度与热失控风险等级；

5、车车直连协同模块，用于在多车碰撞场景下通过车车直连通信自组织构建集群热安全协同网络，实现各车辆碰撞损伤状态、电池热状态与热失控预警信息的实时共享，并协同规划集群内各车辆的防护动作时序；

6、整车安全域控决策模块，用于融合本地感知结果、云端研判结果与集群协同信息，以抑制热失控、延长逃生时间、降低二次损伤为优化目标生成全局协同控制指令；以及，在云端研判结果不可用或置信度不足时，执行本车安全仲裁，基于本地感知结果生成降级控制指令；

7、多系统执行模块，用于接收所述全局协同控制指令或降级控制指令，统筹执行高压断电、电气隔离、冷却调控、泄压排气、消防喷射与应急解锁动作。

8、作为优选，所述车载感知模块整合车身加速度传感器、电池包应力形变传感器、高压回路绝缘监测单元、电池单体采样阵列和电机振动传感器；碰撞发生后采集碰撞加速度峰值、接触区域形变量、高压系统绝缘阻值、电池包内部应力分布和电机端电压波动参数，本地解析得到碰撞强度等级、碰撞分区位置与碰撞形态，并将所述碰撞特征数据与车型三电布局信息同步上传至云端研判模块。

9、作为优选，所述云端研判模块预存的三电系统碰撞易损伤图谱为基于实车碰撞测试与多物理场仿真数据构建的多维关联图谱，包含碰撞工况特征层、三电系统结构损伤映射层和损伤模式与风险等级标签层，各层之间通过标注有条件概率的映射关系关联；所述图谱推理包括：对碰撞特征数据进行图谱初筛以缩小候选工况范围，执行精细匹配以计算潜在易损伤部位的概率，以及通过失效推理得到易损伤部位、预期损伤程度和热失控风险等级。

10、作为优选，所述整车安全域控决策模块在接收到云端研判结果时，根据热失控风险等级执行降级控制：判定为重度损伤极高风险时，触发最高等级应急处置；判定为中度损伤时，对云端研判的易损高压支路执行选择性电气隔离并启动高频次监测；判定为轻度损伤时，进入常态化监测与事后巡检提示模式。

11、作为优选，所述本车安全仲裁包括：当云端研判结果未在预设时间内返回、网络中断或结果置信度低于预设阈值时，整车安全域控决策模块基于本地感知的碰撞强度等级匹配预设的降级控制策略；若碰撞强度为重度，则执行全高压断电、全速冷却和消防预启动；若为中度，则执行高压下电并对碰撞分区对应的预设高风险支路进行选择性隔离；若为轻度，则执行高压下电并进入后台常态化监测。

12、作为优选，所述车车直连协同模块基于pc5接口的车车直连通信技术，在碰撞触发后自动扫描周边事故范围内的车辆，自组织形成多车碰撞集群热安全协同网络，并选举集群内损伤程度最低、算力状态最优的车辆作为临时协同节点，负责集群全局状态汇总与协同策略分发。

13、作为优选，集群内各车辆以固定周期向全网广播自身状态参数，包括碰撞损伤等级、电池包最高温度与温升速率、热失控预警等级、泄压阀状态、车载消防系统状态、车辆朝向与位置信息；当检测到相邻车辆出现热失控预警或已发生热失控时，所述整车安全域控决策模块控制多系统执行模块启动面向风险源一侧的定向防护策略：启动电池包朝向风险源一侧的主动冷却回路与可动式隔热挡板，执行反向梯度降温，同时封堵朝向风险源的泄压通道。

14、作为优选，所述临时协同节点统筹编排集群内各车辆的泄压排气与消防喷射动作的时间窗口与作用方向，采用错峰执行和方向避让的原则，以避免多车同时泄压形成热流叠加或喷射流场相互干扰。

15、作为优选，所述整车安全域控决策模块以整车安全域控制器为核心，通过车载安全以太网建立统一通信链路，打通碰撞安全控制器、电池管理系统、电机控制器、整车热管理系统、车载消防系统和车身控制系统的信号通道；所述整车安全域控决策模块内置多目标优化决策算法，构建以抑制热失控、延长逃生窗口、最小化二次损伤为目标的函数，输入碰撞损伤程度、电池热失控风险等级、车辆空间位置、周边环境参数和集群协同约束，通过启发式算法求解得到各执行单元的动作时序、作用强度与持续时间。

16、作为优选，所述多系统执行模块按照安全优先级统筹执行各动作：在毫秒级内触发高压主回路断电与易损支路选择性隔离；根据损伤部位与风险分布动态分配冷媒资源，优先保障高风险区域降温；匹配热蔓延路径有序触发泄压阀开启与消防介质精准喷射；同步触发车门解锁与应急双闪动作，且与泄压、消防动作时序错开，以避免高温气体影响人员逃生。

17、本发明的有益效果：

18、1、相对于现有技术采用车载本地传感器独立判定碰撞强度与损伤状态的方案，仅依靠车辆自身采集的有限力学参数与三电运行数据进行风险判断，缺乏对应碰撞工况下三电系统易损伤部位的先验数据支撑，存在损伤识别精度不足、隐性绝缘失效与热失控风险易漏判、损伤排查滞后被动的缺点，难以在碰撞后第一时间实现精准的差异化风险防控，容易出现过度防护或防护不足的问题。本发明采用车载多源传感融合识别碰撞特征结合云端三电系统碰撞易损伤图谱匹配研判的方案，在本地完成碰撞强度、位置与形态基础解析的基础上，通过云端海量试验与仿真积累的场景化损伤数据库完成精准风险推演，定位高概率损伤区域并匹配分级处置策略，具有显著提升碰撞后损伤识别的全面性与精准度、将风险防控从被动事后排查转向主动前置预判、实现差异化精准处置的优点，可在保障基础安全响应速度的同时大幅提升热风险防控的针对性，平衡安全防护效率与系统资源消耗。

19、2、相对于现有技术采用单车独立闭环控制的热安全防护方案，所有热管理、泄压、消防动作均仅基于本车自身状态触发，未将周边车辆的热失控风险纳入防护考量范畴，存在无法抵御相邻车辆热失控带来的外部热辐射次生风险、多车同时泄压与消防动作易相互干扰抵消的缺点，在连环碰撞等集群事故中极易引发连锁热失控，造成群发性安全事故，单车防护体系完全无法应对集群场景的复合风险。本发明采用车车直连自组织组网构建多车碰撞集群热安全协同网络的方案，事故场景下无需依赖公共通信基站即可实现涉事车辆的自主组网与安全状态实时共享，基于全局风险视图执行面向风险源的定向隔热降温与泄压方向规避策略，并统一编排集群内各车的防护动作时序，具有突破单车防护的能力边界、有效抵御外部热辐射引发的次生热风险、避免多车防护动作相互干扰的优点，可大幅降低集群事故中连锁热失控的发生概率，从单车单点防护升级为集群协同防护，提升多车碰撞场景的整体安全水平。

20、3、相对于现有技术采用碰撞安全、电池管理、热管理、车载消防等系统分散独立控制的方案，各系统间存在明显的信号壁垒与信息孤岛，仅按照各自预设阈值触发独立动作，缺乏全局层面的统筹调度，存在动作时序缺乏协同、冷却等安全资源分配不合理、泄压与逃生保障动作易相互冲突的缺点，无法在抑制热失控、保障逃生时间、降低二次损伤多重目标间实现全局最优，整体安全效能存在明显短板，难以充分发挥各安全系统的防护潜力。本发明采用以整车安全域控制器为核心的跨系统协同控制架构，内置多目标优化决策算法统筹协调高压断电、冷却分配、泄压排气、消防喷射、应急解锁等全执行单元的动作时序与作用强度，具有彻底打通各安全系统的信息壁垒、实现多系统全局协同优化的优点，可在多重安全目标间取得最优平衡，最大化延长人员逃生窗口期并最小化二次损伤程度，显著提升整车碰撞后的综合热安全防护效能。