專利名稱：電動汽車碰撞保護(hù)裝置及碰撞保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及電動汽車的安全保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一 種電動汽車碰撞保護(hù)裝置及碰撞保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)保問題受到社會越來越多的關(guān)注，燃油汽車被新能源汽車代替也成為大勢 所趨，純電動汽車與油電混合動力汽車隨即得到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。電動汽車或油電 混合動力汽車均包括驅(qū)動電機(jī)控制器、電池系統(tǒng)、動力電力線路等電動汽車的核心部件。其 整車的構(gòu)成較傳統(tǒng)燃油汽車復(fù)雜得多，如何有效保證整車系統(tǒng)對駕駛及乘坐人員的安全性 能成為了純電動汽車及油電混合動力汽車整車系統(tǒng)安全的技術(shù)重點(diǎn)與難點(diǎn)。目前的電動汽車大多采用與普通燃油汽車類似的碰撞保護(hù)裝置。在車輛發(fā)生碰撞 時(shí)，僅能對乘坐人員提供免于劇烈撞擊的保護(hù)，而無法降低或避免碰撞引起的整車高壓電 力系統(tǒng)的損壞，由此造成的高壓電力系統(tǒng)的漏電或短路都有可能對電動汽車中的人員造成 二次傷害。因此在電動汽車上應(yīng)用此類碰撞保護(hù)裝置對于整車的安全性能而言具有重大缺 陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種在發(fā)生碰撞時(shí)能迅速切 斷高壓電力輸出，保護(hù)車內(nèi)人員免受電力系統(tǒng)漏電或短路引起的傷害，同時(shí)對整車的重要 電力系統(tǒng)提供保護(hù)，有效提高車輛安全性能，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，且應(yīng)用范圍廣泛的電動 汽車碰撞保護(hù)裝置及碰撞保護(hù)方法。電動汽車包括驅(qū)動電機(jī)、電機(jī)控制器和驅(qū)動電源，所述的驅(qū)動電源通過所述電機(jī) 控制器連接所述的驅(qū)動電機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的電動汽車碰撞保護(hù)裝置具有如下構(gòu)成該碰撞保護(hù)裝置包括控制功能單元、碰撞感應(yīng)功能單元、碰撞保護(hù)功能單元和電 源功能單元，所述的控制功能單元分別連接所述的碰撞感應(yīng)功能單元、碰撞保護(hù)功能單元 和電源功能單元，所述的碰撞保護(hù)功能單元還連接于所述的電機(jī)控制器和所述的驅(qū)動電源 之間。該電動汽車碰撞保護(hù)裝置中，所述的碰撞保護(hù)功能單元為絕緣柵雙極型晶體管， 所述的控制功能單元的輸出端連接所述的絕緣柵雙極型晶體管的柵極。該電動汽車碰撞保護(hù)裝置中，所述的碰撞保護(hù)功能單元連接于所述的驅(qū)動電源的 正極，并與所述的驅(qū)動電源集成封裝。該電動汽車碰撞保護(hù)裝置中，所述的碰撞感應(yīng)功能單元為碰撞信號觸發(fā)器，所述 的碰撞信號觸發(fā)器的信號輸出端連接所述的控制功能單元的輸入端。該電動汽車碰撞保護(hù)裝置中，所述的控制功能單元為推挽功率放大電路。該電動汽車碰撞保護(hù)裝置中，所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置還包括傷害防護(hù)功能單元，所述的控制功能單元通過一整車通訊接口連接所述的傷害防護(hù)功能單元。所述的傷 害防護(hù)功能單元為安全氣囊。本發(fā)明還提供一種利用所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置進(jìn)行碰撞保護(hù)的方法，該方 法具體包括以下步驟(1)電動汽車啟動時(shí)，所述的碰撞保護(hù)裝置的控制功能單元輸出高電平，控制所述 的碰撞保護(hù)功能單元的絕緣柵雙極型晶體管導(dǎo)通，所述的碰撞感應(yīng)功能單元開始進(jìn)行碰撞 信號采樣；(2)所述的碰撞感應(yīng)功能單元采樣到碰撞信號時(shí)，碰撞感應(yīng)功能單元向所述的控 制功能單元發(fā)出碰撞控制信號；(3)所述的控制功能單元收到所述的碰撞控制信號后，向所述的碰撞保護(hù)功能單 元輸出低電平，控制所述的絕緣柵雙極型晶體管關(guān)斷。該電動汽車碰撞保護(hù)方法中，所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置還包括傷害防護(hù)功能 單元，所述的控制功能單元通過一整車通訊接口連接所述的傷害防護(hù)功能單元，所述的方 法在步驟(3)后還包括以下步驟(4)所述的控制功能單元通過所述的整車通訊接口向所述的傷害防護(hù)功能單元發(fā) 出碰撞保護(hù)啟動控制信號。采用了該發(fā)明的電動汽車碰撞保護(hù)裝置及碰撞保護(hù)方法，由于其包括控制功能單 元、以及分別連接控制功能單元的碰撞感應(yīng)功能單元和碰撞保護(hù)功能單元，所述的碰撞保 護(hù)功能單元還連接于所述的電機(jī)控制器和所述的驅(qū)動電源之間，因此當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時(shí)， 所述的碰撞感應(yīng)功能單元采樣到碰撞信號，向控制功能單元發(fā)出碰撞控制信號，控制功能 單元收到碰撞控制信號后，向碰撞保護(hù)功能單元輸出低電平，控制所述的碰撞保護(hù)功能單 元斷開電機(jī)控制器和驅(qū)動電源之間的電路。從而避免了車輛發(fā)生碰撞后高壓電力的繼續(xù)輸 出，保護(hù)車內(nèi)人員免受電力系統(tǒng)漏電或短路引起的傷害，同時(shí)對整車的重要電力系統(tǒng)提供 了保護(hù)，有效提高了電動汽車的安全性能。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，且應(yīng)用范圍較為廣 泛。


圖1為本發(fā)明的電動汽車碰撞保護(hù)裝置的功能單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的電動汽車碰撞保護(hù)裝置中的碰撞保護(hù)功能單元連接電動汽車的 電機(jī)控制器和驅(qū)動電源的電路圖。圖3為本發(fā)明的電動汽車碰撞保護(hù)方法的步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。電動汽車均包括驅(qū)動電機(jī)、電機(jī)控制器和驅(qū)動電源，所述的驅(qū)動電源通過所述電 機(jī)控制器連接所述的驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電源為驅(qū)動電機(jī)提供電力，驅(qū)動電機(jī)則輸出車輛動力。 在電動汽車發(fā)生碰撞時(shí)，極易發(fā)生電力傳輸線路破損，造成漏電或短路的情況。漏電可能 引起車體帶電，使車內(nèi)人員有觸電的危險(xiǎn)；而短路則會造成部分電路過電流，發(fā)生起火的情 況，這都嚴(yán)重威脅到車內(nèi)人員的生命安全。因此，本發(fā)明的主要思路就是在碰撞發(fā)生時(shí)，立
4即切斷車輛的電路輸出，從而提高整車的安全性能。請參閱圖1所示，為本發(fā)明的電動汽車碰撞保護(hù)裝置的功能單元結(jié)構(gòu)示意圖。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，所述的碰撞保護(hù)裝置包括控制功能單元、碰撞感應(yīng) 功能單元、碰撞保護(hù)功能單元和電源功能單元，所述的控制功能單元分別連接所述的碰撞 感應(yīng)功能單元、碰撞保護(hù)功能單元和電源功能單元。所述的碰撞感應(yīng)功能單元為碰撞信號 觸發(fā)器，所述的碰撞信號觸發(fā)器的信號輸出端連接所述的控制功能單元的輸入端。所述的 碰撞保護(hù)功能單元還連接于所述的電機(jī)控制器和所述的驅(qū)動電源之間。該碰撞保護(hù)功能單 元為絕緣柵雙極型晶體管，所述的控制功能單元的輸出端連接所述的絕緣柵雙極型晶體管 的柵極。在一種較優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖2所示，所述的碰撞保護(hù)功能單元連接于所述 的驅(qū)動電源的正極，并與所述的驅(qū)動電源集成封裝。在另一種較優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的控制功能單元為推挽功率放大電路。在一種更優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置還包括傷害防護(hù)功能 單元，所述的控制功能單元通過一整車通訊接口連接所述的傷害防護(hù)功能單元。該傷害防 護(hù)功能單元為安全氣囊。本發(fā)明還提供一種利用所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置進(jìn)行碰撞保護(hù)的方法，如圖 3所示，在所述的方法的一種實(shí)施方式中，該方法具體包括以下步驟(1)電動汽車啟動時(shí)，所述的碰撞保護(hù)裝置的控制功能單元輸出高電平，控制所述 的碰撞保護(hù)功能單元的絕緣柵雙極型晶體管導(dǎo)通，所述的碰撞感應(yīng)功能單元開始進(jìn)行碰撞 信號采樣；(2)所述的碰撞感應(yīng)功能單元采樣到碰撞信號時(shí)，碰撞感應(yīng)功能單元向所述的控 制功能單元發(fā)出碰撞控制信號；(3)所述的控制功能單元收到所述的碰撞控制信號后，向所述的碰撞保護(hù)功能單 元輸出低電平，控制所述的絕緣柵雙極型晶體管關(guān)斷。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置還包括傷害防護(hù)功能單 元，所述的電動汽車碰撞保護(hù)方法在步驟(3)后還包括以下步驟(4)所述的控制功能單元通過所述的整車通訊接口向所述的傷害防護(hù)功能單元發(fā) 出碰撞保護(hù)啟動控制信號。在實(shí)際應(yīng)用中，電動汽車的動力電池一般放置在整車的底部或尾部，動力電池與 驅(qū)動電機(jī)控制器或其他高壓用電設(shè)備的距離較遠(yuǎn)。在電動汽車發(fā)生碰撞時(shí)，由于動力電力 線路較長，極易破損或斷裂，使其與整車車體或其他控制器之間短路，使整車車體或其他控 制器帶高壓電。故而，在電動汽車發(fā)生碰撞后，如果整車車體帶高壓電會極大地威脅駕駛、 乘坐人員的生命安全；同時(shí)，其它與車體搭鐵相接的弱電類(12V或24V供電的控制器基本 采取搭鐵接地的方式與低壓12V或24V蓄電池形成回路)控制器會因過高的反向電壓而損 壞。另外，若驅(qū)動電機(jī)控制器發(fā)生短路或動力電力輸出線發(fā)生短路，會使動力電池回路中瞬 時(shí)產(chǎn)生大電流，動力電池及動力電力回路會因瞬時(shí)大電流而迅速發(fā)熱，使整車線束、橡膠等 材料迅速起火，加劇對駕、乘人員的生命威脅，進(jìn)一步擴(kuò)大碰撞所造成的損失。因此，在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中，所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置主要包括大功率絕 緣柵雙極型晶體管(IGBT，SEMIX 402GAR066HDS，碰撞保護(hù)功能單元)、電源電路(電源功能單元)、控制電路(控制功能單元)和碰撞觸發(fā)電路(碰撞感應(yīng)功能單元)?？刂齐娐窞橛?三極管(ZX5T851G或ZX5T951G)組成的推挽放大電路?？刂齐娐吠ㄟ^整車通信接口連接整 車控制器其他保護(hù)功能。電路整車通訊接口電路為CAN通訊方式或I/O通訊方式。整車點(diǎn)火啟動，電動汽車碰撞保護(hù)裝置開始工作，控制電路輸出驅(qū)動高信號，驅(qū)動 功率IGBT導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動電機(jī)控制器及其它高壓用電設(shè)備的供電，同時(shí)通過碰撞觸發(fā)電 路對碰撞信號觸發(fā)器進(jìn)行采樣，為電動汽車碰撞保護(hù)裝置的控制電路提供功率IGBT的控 制判斷信號。如整車行駛正常，碰撞觸發(fā)信號為N0，電動汽車碰撞保護(hù)裝置的控制電路輸出 驅(qū)動高信號，驅(qū)動功率IGBT始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。如整車發(fā)生碰撞，碰撞觸發(fā)信號為YES，控 制電路立即向整車發(fā)出碰撞信息用于整車控制器其他保護(hù)功能(如安全氣囊)的啟動，同 時(shí)控制電路立即輸出驅(qū)動低信號，驅(qū)動功率IGBT關(guān)斷，切斷整車動力電池的高壓輸出，從 而減少或消除因碰撞引起的漏電對整車其它控制器的損壞，并對駕、乘人員提供了有效地 安全保護(hù)。也因?yàn)樵撗b置直接給整車其他安全保護(hù)部件(傷害防護(hù)功能單元)提供碰撞信 息，從而降低了整車的系統(tǒng)成本。較為優(yōu)選的電動汽車碰撞保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)是將碰撞保護(hù)功能單元的IGBT安裝在 動力電池正端輸出口處，并與電池一起密封在電池包內(nèi)，在動力電池正端以極短的銅線引 至保護(hù)控制器的功率IGBT上，從而最大限度地降低整車發(fā)生碰撞且電池包的外殼嚴(yán)重?fù)p 壞情況下，電池短路的可能，有效提高電動汽車的安全性。采用了本發(fā)明的電動汽車碰撞保護(hù)裝置及碰撞保護(hù)方法，由于其包括控制功能單 元、以及分別連接控制功能單元的碰撞感應(yīng)功能單元和碰撞保護(hù)功能單元，所述的碰撞保 護(hù)功能單元還連接于所述的電機(jī)控制器和所述的驅(qū)動電源之間，因此當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時(shí)， 所述的碰撞感應(yīng)功能單元采樣到碰撞信號，向控制功能單元發(fā)出碰撞控制信號，控制功能 單元收到碰撞控制信號后，向碰撞保護(hù)功能單元輸出低電平，控制所述的碰撞保護(hù)功能單 元斷開電機(jī)控制器和驅(qū)動電源之間的電路。從而避免了車輛發(fā)生碰撞后高壓電力的繼續(xù)輸 出，保護(hù)車內(nèi)人員免受電力系統(tǒng)漏電或短路引起的傷害，同時(shí)對整車的重要電力系統(tǒng)提供 了保護(hù)，有效提高了電動汽車的安全性能。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，且應(yīng)用范圍較為廣 泛。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出 各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的 而非限制性的。
權(quán)利要求
一種電動汽車碰撞保護(hù)裝置，所述的電動汽車包括驅(qū)動電機(jī)、電機(jī)控制器和驅(qū)動電源，所述的驅(qū)動電源通過所述電機(jī)控制器連接所述的驅(qū)動電機(jī)，其特征在于，所述的碰撞保護(hù)裝置包括控制功能單元、碰撞感應(yīng)功能單元、碰撞保護(hù)功能單元和電源功能單元，所述的控制功能單元分別連接所述的碰撞感應(yīng)功能單元、碰撞保護(hù)功能單元和電源功能單元，所述的碰撞保護(hù)功能單元還連接于所述的電機(jī)控制器和所述的驅(qū)動電源之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置，其特征在于，所述的碰撞保護(hù)功能 單元為絕緣柵雙極型晶體管，所述的控制功能單元的輸出端連接所述的絕緣柵雙極型晶體 管的柵極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置，其特征在于，所述的碰撞保護(hù)功能 單元連接于所述的驅(qū)動電源的正極，并與所述的驅(qū)動電源集成封裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置，其特征在于，所述的碰撞感應(yīng)功能 單元為碰撞信號觸發(fā)器，所述的碰撞信號觸發(fā)器的信號輸出端連接所述的控制功能單元的 輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置，其特征在于，所述的控制功能單元 為推挽功率放大電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置，其特征在于，所述的電 動汽車碰撞保護(hù)裝置還包括傷害防護(hù)功能單元，所述的控制功能單元通過一整車通訊接口 連接所述的傷害防護(hù)功能單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置，其特征在于，所述的傷害防護(hù)功能 單元為安全氣囊。
8.一種利用權(quán)利要求1所述的電動汽車碰撞保護(hù)裝置進(jìn)行碰撞保護(hù)的方法，其特征在 于，所述的方法具體包括以下步驟(1)電動汽車啟動時(shí)，所述的碰撞保護(hù)裝置的控制功能單元輸出高電平，控制所述的碰 撞保護(hù)功能單元的絕緣柵雙極型晶體管導(dǎo)通，所述的碰撞感應(yīng)功能單元開始進(jìn)行碰撞信號 采樣；(2)所述的碰撞感應(yīng)功能單元采樣到碰撞信號時(shí)，碰撞感應(yīng)功能單元向所述的控制功 能單元發(fā)出碰撞控制信號；(3)所述的控制功能單元收到所述的碰撞控制信號后，向所述的碰撞保護(hù)功能單元輸 出低電平，控制所述的絕緣柵雙極型晶體管關(guān)斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動汽車碰撞保護(hù)方法，其特征在于，所述的電動汽車碰撞 保護(hù)裝置還包括傷害防護(hù)功能單元，所述的控制功能單元通過一整車通訊接口連接所述的 傷害防護(hù)功能單元，所述的方法在步驟(3)后還包括以下步驟(4)所述的控制功能單元通過所述的整車通訊接口向所述的傷害防護(hù)功能單元發(fā)出碰 撞保護(hù)啟動控制信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動汽車碰撞保護(hù)裝置，其包括控制功能單元、以及分別連接控制功能單元的碰撞感應(yīng)功能單元和碰撞保護(hù)功能單元，碰撞保護(hù)功能單元還連接于所述的電機(jī)控制器和所述的驅(qū)動電源之間。本發(fā)明還涉及一種電動汽車碰撞保護(hù)方法，當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，碰撞感應(yīng)功能單元向控制功能單元發(fā)出碰撞控制信號，控制功能單元向碰撞保護(hù)功能單元輸出低電平，控制碰撞保護(hù)功能單元斷開電機(jī)控制器和驅(qū)動電源之間的電路。采用了本發(fā)明的電動汽車碰撞保護(hù)裝置及保護(hù)方法，可有效避免車輛發(fā)生碰撞后高壓電力的繼續(xù)輸出，保護(hù)車內(nèi)人員免受電力系統(tǒng)漏電或短路引起的傷害，同時(shí)對整車的重要電力系統(tǒng)提供了保護(hù)，有效提高了電動汽車的安全性能。
文檔編號B60L3/00GK101954868SQ201010518029
公開日2011年1月26日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者丁祥根, 賈允 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司