一种碰撞放电控制系统及方法与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种碰撞放电控制系统及方法。


背景技术：

2.随着社会的不断发展，汽车进入千家万户，而新能源汽车由于绿色环保的优势，越来越受到人们的青睐并得到越来越多的普及，目前，新能源汽车的高压母线上部分控制器带有高压薄膜电容部件，如电机控制器(mcu)、增程式电动车中发电机控制器(gcu)以及双电机混合动力汽车中的双电机控制器等。
3.然而，车辆在主动停车下电或被动停车(碰撞、故障等)下电后，母线上的高压电容会带有高电压，如果人员碰触到母线各控制器时将会存在高压触电的隐患，尤其是在车辆发生碰撞后，车辆造成破损导致高压部件外露，人员容易触及，产生触电的风险更高，因此，如何保证车辆在碰撞后的放电安全变得尤为重要。
4.现有技术中，常用的碰撞下电方式主要采用整车下电的方法，具体的，通过电机绕组进行主动放电，然而当遇到某些特殊情况时，例如，高压线束损坏、碰撞时电机转速较高导致无法通过绕组放电可能会存在放电不及时或放电的失败的情况，安全性较低。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碰撞放电控制系统及方法，旨在解决现有技术中车辆在碰撞放电时安全性低的问题。
6.本发明实施例是这样实现的：一种碰撞放电控制系统，所述系统包括：
7.采集模块，用于采集碰撞信号，并根据所述碰撞信号发送对应的下电指令；
8.放电控制模块，与所述采集模块电性连接，用于接收所述下电指令，并根据所述下电指令发出控制信号；以及
9.执行模块，包括依次串联的电源、执行单元以及电机，所述执行单元包括并联设置的多个第一开关管以及电容，所述第一开关管的控制端与所述放电控制模块电性连接，以在接收到所述控制信号时，使所述电容正负极短接，以对所述电容进行主动放电。
10.进一步的，上述碰撞放电控制系统，其中，所述系统还包括电源控制模块，所述电源控制模块与所述采集模块电性连接，用于接收所述下电指令，并根据所述下电指令发出控制信号，所述电源的正负端与所述执行模块之间分别设有电路开关，所述电路开关的控制端与所述电源控制模块电性连接，以在接收到所述控制信号后断开所述电路开关。
11.进一步的，上述碰撞放电控制系统，其中，所述第一开关管为绝缘栅双极型晶体管(igbt)。
12.进一步的，上述碰撞放电控制系统，其中，多个所述第一开关管与所述电机组成三相桥式电路。
13.进一步的，上述碰撞放电控制系统，其中，所述执行单元还包括与所述电容并联连接的继电器、以及与所述继电器串联连接的放电电阻，所述继电器的控制端与所述放电控
制模块电性连接，以在接收到所述控制信号时，闭合所述继电器，以对所述电容进行主动放电。
14.进一步的，上述碰撞放电控制系统，其中，所述执行单元还包括与所述电容并联连接的第二开关管，所述第二开关管的控制端与所述放电控制模块电性连接，以在接收到所述控制信号时，通过所述第二开关管控制所述电容正负极短接，以对所述电容进行主动放电。
15.进一步的，上述碰撞放电控制系统，其中，所述执行单元还包括与所述第二开关管串联连接的放电电阻。
16.本发明的另一个目的在于提供一种碰撞放电控制方法，用于控制上述的碰撞放电控制系统，所述方法包括：
17.当采集模块采集到碰撞信号时，根据所述碰撞信号发出对应的下电指令至放电控制模块；
18.所述放电控制模块根据所述下电指令控制所述多个第一开光管导通，以使三相桥式电路短路；
19.所述放电控制模块控制其中一个所述第一开光管开通后关断，以使所述电容正负极短接，以对所述电容进行主动放电。
20.进一步的，上述碰撞放电控制方法，其中，所述放电控制模块根据所述下电指令控制所述多个第一开光管导通，以使三相桥式电路短路的步骤之前还包括：
21.当所述采集模块采集到碰撞信号时，根据所述碰撞信号发出对应的下电指令至电源控制模块；
22.所述电源控制模块根据所述下电指令控制电路开关断开，以使电源与执行单元断电。
23.进一步的，上述碰撞放电控制方法，其中，所述放电控制模块控制其中一个所述第一开光管开通后关断，以使所述电容正负极短接，以对所述电容进行主动放电的步骤之后还包括
24.获取在主动放电预设时间后所述执行单元中的电压值；判断所述电压值是否低于预设电压值；
25.若是，则判定主动放电成功。
26.本发明通过设置采集模块采集碰撞信号，并在采集到碰撞信号后下发下电指令，放电控制模块通过开通关断对应的第一开关管，使电容正负极短接，以对高压的电容进行主动放电，不需要通过电机绕组的方式进行放电，避免了因线束损坏、电机转速较高而导致的放电不及时或者放电失败，并且不需要其他零部件的配合，实现有效的主动放电，提升了放电的安全性。解决了现有技术中车辆在碰撞放电时安全性低的问题。
附图说明
27.图1为本发明一实施例中提供的碰撞放电控制系统的模块示意图；
28.图2为本发明第一实施例中提供的碰撞放电控制系统中的执行模块的结构示意图；
29.图3为本发明第二实施例中提供的碰撞放电控制系统中的执行模块的结构示意
图；
30.图4为本发明第三实施例中提供的碰撞放电控制系统中的执行模块的一种结构示意图；
31.图5为本发明第三实施例中提供的碰撞放电控制系统中的执行模块的另一种结构示意图；
32.图6为本发明第四实施例中提供的碰撞放电控制方法的流程图。
33.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
34.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
35.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列类型的任意的和所有的组合。
37.随着社会的不断发展，汽车进入千家万户，而新能源汽车由于绿色环保的优势，越来越受到人们的青睐并得到越来越多的普及，目前，新能源汽车的高压母线上部分控制器带有高压薄膜电容部件，如电机控制器(mcu)、增程式电动车中发电机控制器(gcu)以及双电机混合动力汽车中的双电机控制器等。
38.然而，车辆在主动停车下电或被动停车(碰撞、故障等)下电后，母线上的高压电容会带有高电压，如果人员碰触到母线各控制器时将会存在高压触电的隐患，尤其是在车辆发生碰撞后，车辆造成破损导致高压部件外露，人员容易触及，产生触电的风险更高，因此，如何保证车辆在碰撞后的放电安全变得尤为重要。
39.现有技术中，常用的碰撞下电方式主要采用整车下电的方法，具体的，通过电机绕组进行主动放电，然而当遇到某些特殊情况时，例如，高压线束损坏、碰撞时电机转速较高导致无法通过绕组放电可能会存在放电不及时或放电的失败的情况，安全性较低。
40.以下将结合具体实施例和附图来详细说明如何提升车辆在碰撞放电时的安全性。
41.实施例一
42.请参阅图1至图2，所示为本发明第一实施例中的碰撞放电控制系统，所述系统包括采集模块100、与采集模块100电性连接的放电控制模块200以及执行模块300，其中：
43.采集模块100用于采集碰撞信号，并根据碰撞信号发送对应的下电指令，具体的，采集模块100为整车控制器(vcu)，当整车发生碰撞时，vcu接收到整车碰撞信号后，会发出紧急下电指令。
44.放电控制模块200用于接收采集模块100发出的下电指令，并根据下电指令发出控
制信号，以控制车辆进行主动放电，其中，放电控制模块200为电机控制器(mcu)的控制单元，电机控制器在接收到下电指令后通过放电控制模块200控制车辆进行主动放电。
45.执行模块300包括依次串联的电源、执行单元302以及电机303，其中，电源为电机303提供电力供给，在本实施例当中，电源为车辆上的电池包301，执行单元302包括并联设置的多个第一开关管3020以及电容3021，第一开关管3020的控制端与放电控制模块200电性连接，以在接收到控制信号时，使电容3021正负极短接，以对电容3021进行主动放电。
46.具体的，在电源为电机303供电的同时，电容3021内部会对电荷进行存储并存储至额定量，在具体实施时，电容3021一般设置在电路的母线上，即在本实施例当中，电容3021设置在执行单元302电路中的母线上，在发生碰撞时需要将电容3021内的电荷(电压)进行释放，以降低执行单元302电路中母线的电压。
47.可以理解的，通过设置采集模块100采集碰撞信号，并在采集到碰撞信号后下发下电指令，放电控制模块200通过开通关断对应的第一开关管3020，使电容3021正负极短接，以对高压的电容3021进行主动放电，不需要通过电机303绕组的方式进行放电，避免了因线束损坏、电机303转速较高而导致的放电不及时或者放电失败，并且不需要其他零部件的配合，实现有效的主动放电，提升了放电的安全性。
48.在本实施例当中，第一开关管3020为绝缘栅双极型晶体管(igbt)，如图2所示，多个第一开关管3020与电机303组成了三相桥式电路，每相电路上分别设有两个第一开关管3020作为电路中的上桥与下桥，以对电机303进行稳定供电。放电控制模块200可以对每个第一开关管3020进行控制，控制其开通或关断，以实现电容3021的正负极短接，例如，控制三相电路中其中一相或两相的igbt上下桥导通，实现电容3021的正负短接。
49.进一步的，三相电路的设置一方面可以为电机303提供稳定的电源输出，另一方面在进行电容3021放电之前，可以还可以通过控制每相中igbt下桥全导通，将电机303的三相短路，避免反电动势倒灌，提升放电的安全性，因此，在控制三相电路中其中一相或两相的igbt上下桥导通实现电容3021的正负短接时，为了避免放电时的高电流对igbt造成损坏，在igbt开通后对igbt关断操作，其中开通至关断时间可以根据实际情况进行标定。
50.更进一步的，为了进一步提升放电的安全性，该碰撞放电控制系统还包括电源控制模块400，电源控制模块400与采集模块100电性连接，用于接收下电指令，并根据下电指令发出控制信号，具体的，电源控制模块400为车辆的电池包控制系统；在具体实施时，如图2所示，电源与执行模块300之间设有电路开关304，电路开关304的控制端与电源控制模块400电性连接，以在接收到控制信号后断开电路开关304。其中，电路开关304可以为继电器，电源的正负两端与执行模块300之间均设有电路开关304，在进行放电时，可以控制电路开关304进行断开，以避免电源持续供电，提升放电安全性。
51.综上，本发明上述实施例中的碰撞放电控制系统，通过设置采集模块100采集碰撞信号，并在采集到碰撞信号后下发下电指令，放电控制模块200通过开通关断对应的第一开关管3020，使电容3021正负极短接，以对高压的电容3021进行主动放电，不需要通过电机303绕组的方式进行放电，避免了因线束损坏、电机303转速较高而导致的放电不及时或者放电失败，并且不需要其他零部件的配合，实现有效的主动放电，提升了放电的安全性。解决了现有技术中车辆在碰撞放电时安全性低的问题。
52.实施例二
53.请参阅图3，所示为本发明第二实施例中的碰撞放电控制系统，该碰撞放电控制系统与本发明第一实施例当中提出的碰撞放电控制系统结构大抵相同，不同之处在于：
54.所述执行单元302还包括与所述电容3021并联连接的继电器3022、以及与所述继电器3022串联连接的放电电阻3023，所述继电器3022的控制端与所述放电控制模块200电性连接，以在接收到所述控制信号时，闭合所述继电器3022，以对所述电容3021进行主动放电。
55.可以理解的，第一开关管3020在碰撞放电控制系统需要承担组成电机303三相电路的目的，在电容3021放电前需要通过该第一开关管3020对三相电路进行短路，为了避免第一开关管3020接收多个控制信号混乱或者其中第一开关管3020损坏的情况，导致放电不及时的问题，在执行单元302中并联连接一个继电器3022，通过控制继电器3022的闭合的方式实现电容3021的正负极短接，实现对电容3021的主动放电，并且在电容3021上串联放电电阻3023以避免在进行放电时高电流对继电器3022进行损坏，进一步的提升了车辆主动放电的安全性。
56.综上，本发明上述实施例中的碰撞放电控制系统，通过设置采集模块100采集碰撞信号，并在采集到碰撞信号后下发下电指令，放电控制模块200通过闭合继电器3022，使电容3021正负极短接，以对高压的电容3021进行主动放电，不需要通过电机303绕组的方式进行放电，避免了因线束损坏、电机303转速较高而导致的放电不及时或者放电失败，并且不需要其他零部件的配合，实现有效的主动放电，提升了放电的安全性。解决了现有技术中车辆在碰撞放电时安全性低的问题。
57.实施例三
58.请参阅图4至图5，所示为本发明第三实施例中的碰撞放电控制系统，该碰撞放电控制系统与本发明第一实施例当中提出的碰撞放电控制系统结构大抵相同，不同之处在于：
59.所述执行单元302还包括与所述电容3021并联连接的第二开关管3024，所述第二开关管3024的控制端与所述放电控制模块200电性连接，以在接收到所述控制信号时，通过所述第二开关管3024控制所述电容3021正负极短接，以对所述电容3021进行主动放电。
60.可以理解的，第一开关管3020在碰撞放电控制系统需要承担组成电机303三相电路的目的，在电容3021放电前需要通过该第一开关管3020对三相电路进行短路，为了避免第一开关管3020接收多个控制信号混乱或者其中第一开关管3020损坏的情况，导致放电不及时的问题，在执行单元302中并联连接一个第二开关管3024，其中第二开关管3024采用igbt，通过控制第二开关管3024开通关断的方式实现电容3021的正负极短接，实现对电容3021的主动放电，进一步的提升了车辆主动放电的安全性。
61.进一步的，执行单元302上还串联有放电电阻3023，由于在进行放电时，会产生高电流，为了避免高电流对igbt造成损坏，在实现电容3021的正负极短接时，需要对igbt进行开通后关断的步骤，然而，开通后关断的时间间隔都是根据实际情况进行标定的，在实际中，也会存在关断不及时的问题，从而导致igbt损坏，因此，在igbt上串联放电电阻3023以避免在进行放电时高电流对igbt进行损坏，进一步的提升了车辆主动放电的安全性。
62.综上，本发明上述实施例中的碰撞放电控制系统，通过设置采集模块100采集碰撞信号，并在采集到碰撞信号后下发下电指令，放电控制模块200通过开通关断对应的第一开
关管3020，使电容3021正负极短接，以对高压的电容3021进行主动放电，不需要通过电机303绕组的方式进行放电，避免了因线束损坏、电机303转速较高而导致的放电不及时或者放电失败，并且不需要其他零部件的配合，实现有效的主动放电，提升了放电的安全性。解决了现有技术中车辆在碰撞放电时安全性低的问题。
63.实施例四
64.请参阅图6，所示为本发明第四实施例中提出的碰撞放电控制方法的流程图，用于控制上述各实施例中的碰撞放电系统，所述方法包括步骤s10～s12。
65.步骤s10，当采集模块采集到碰撞信号时，根据所述碰撞信号发出对应的下电指令至放电控制模块。
66.具体的，整车发生碰撞后，碰撞信号通过硬线和can信号传输给整车控制器(vcu)，整车控制器(vcu)接到碰撞信号后，下发紧急下电指令。
67.另外，在本发明一些可选的实施例当中，所述放电控制模块根据所述下电指令控制所述多个第一开光管导通，以使三相桥式电路短路的步骤之前还包括：
68.当所述采集模块采集到碰撞信号时，根据所述碰撞信号发出对应的下电指令至电源控制模块；
69.所述电源控制模块根据所述下电指令控制电路开关断开，以使电源与执行单元断电。
70.具体的，在碰撞发生时，碰撞信号会通过硬线和can信号传输给整车控制器(vcu)以及电池管理系统(bms)，电池管理系统(bms)控制碰撞放电系统中的电路开关断开，停止电池包的供电。
71.可以理解的，在碰撞发生时，主动切断电源与执行单元之间的电路，避免电池包持续电源供给，提升放电时的安全性。
72.步骤s11，所述放电控制模块根据所述下电指令控制所述多个第一开光管导通，以使三相桥式电路短路。
73.具体的，整车控制器(vcu)紧急下电指令后，待电机扭矩清零后，放电控制模块通过控制第一开光管的下桥全通使电机三相线短路，避免反电动势倒灌。
74.步骤s12，所述放电控制模块控制其中一个所述第一开光管开通后关断，以使所述电容正负极短接，以对所述电容进行主动放电。
75.具体的，控制其中一个第一开光管开通后关断，以对执行单元中母线电容正负极导通进行主动放电。
76.另外，在本发明一些可选的实施例当中，所述放电控制模块控制其中一个所述第一开光管开通后关断，以使所述电容正负极短接，以对所述电容进行主动放电之后还包括：
77.获取在主动放电预设时间后所述执行单元中的电压值；判断所述电压值是否低于预设电压值；
78.若是，则判定主动放电成功。
79.其中，在三相电路短路后，系统内的主动放电计时器置0，电容正负短接开始放电，开始主动放电后，若3s内执行单元中的母线电压降到60v以下，则主动放电完成；若3s后执行单元中的母线电压仍高于60v，则主动放电计时器 1，并将主动放电计时器清零，重走主动放电流程；若主动放电计时器＞标定量，仍无法完成主动放电，则视为主动放电失败，并
通过被动放电继续放电。
80.可以理解的，在通过获取主动放电的数据，例如，是否在预设时间电压放电完成，可以避免主动放电失败一直进行主动放电，此时，可以通过被动放电进行放电，提升放电时的安全性。
81.以上各个实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
82.本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
83.计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
84.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
85.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。
86.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。