電動汽車蓄電池故障緊急控制系統的製作方法
2023-05-09 10:57:46
電動汽車蓄電池故障緊急控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供的一種電動汽車蓄電池故障緊急控制系統，至少包括由單個蓄電池單元組成的並向電動汽車的電機供電的蓄電池組，還包括用於檢測各蓄電池單元的電壓和電流的蓄電池檢測單元、用於在蓄電池組中其中一個或多個蓄電池單元出現故障的情況下將剩餘蓄電池單元進行串聯的開關單元、總輸出開關、用於接收檢測單元輸出的信號並根據信號控制開關單元和總輸出開關動作的控制單元ECU以及與蓄電池組的總輸出端連接的電壓調理單元，所述總輸出開關設置於所述蓄電池組的總輸出端與電機的輸入端連接；電壓調理單元的輸出端與電機的輸入端電連接；本發明的緊急控制系統，能夠在蓄電池組中的部分蓄電池單元出現故障時，利用剩餘狀態良好的蓄電池單元進行供電並保證電動汽車的電機正常工作，能夠給予駕駛者足夠的應對故障的時間，以及能夠在爬坡中出現故障時使車輛行駛到平緩地段再進行駐車，有效避免出現安全事故。
【專利說明】電動汽車蓄電池故障緊急控制系統【技術領域】
[0001] 本發明涉及電動汽車蓄電池控制領域，尤其涉及一種電動汽車蓄電池故障緊急控制系統。
【背景技術】
[0002]電動汽車以車載電源為動力，用電機驅動車輛行駛；作為一種新能源汽車，由於其對環境的影響相對於傳統的燃油汽車小，而且能源具有再生性，因此電動汽車的前景被廣泛看好，並且在國內外都得到良好的發展。
[0003]對於純電動汽車來說，當作為電動汽車的動力源的蓄電池組出現故障時，由於蓄電池組不能輸出電機所需的電壓及電流，由於電動汽車的電機工作電壓都是額定的，因此，蓄電池組出現故障時，電機往往不能工作；尤其在車輛爬坡時，當在爬坡中途突然蓄電池組發生故障而導致電機工作停止，而駕駛者在故障瞬間不能立即作出相應對策，從而為駕乘人員的人身安全帶來嚴重的隱患。
[0004]因此，需要提出一種控制設備，能夠在蓄電池組中的部分蓄電池單元出現故障時，能夠利用剩餘狀態良好的蓄電池單元進行供電並保證電動汽車的電機正常工作，能夠給予駕駛者足夠的應對故障的時間，避免出現安全事故。
【發明內容】
[0005]有鑑於此，本發明的目的是提供一種電動汽車蓄電池故障緊急控制系統，能夠在蓄電池組中的部分蓄電池單元出現故障時，能夠利用剩餘狀態良好的蓄電池單元進行供電並保證電動汽車的電機正常工作，能夠給予駕駛者足夠的應對故障的時間，避免出現安全事故。
[0006]本發明提供的一種電動汽車蓄電池故障緊急控制系統，至少包括由單個蓄電池單元組成的並向電動汽車的電機供電的蓄電池組，還包括用於檢測各蓄電池單元的電壓和電流的蓄電池檢測單元、用於在蓄電池組中其中一個或多個蓄電池單元出現故障的情況下將剩餘蓄電池單元進行串聯的開關單元、總輸出開關、用於接收檢測單元輸出的信號並根據信號控制開關單元和總輸出開關動作的控制單元ECU以及與蓄電池組的總輸出端連接的電壓調理單元，所述總輸出開關設置於所述蓄電池組的總輸出端與電機的輸入端連接；電壓調理單元的輸出端與電機的輸入端電連接；
[0007]其中，所述蓄電池組由m個蓄電池單元串接而成，所述開關單元的個數為m-Ι個，第一個開關單元輸入端與第一個蓄電池單元的正極連接，輸出端與第二個蓄電池單元負極連接，第二個開關單元的輸入端與第一開關單元的輸出端以及第二蓄電池單元的正極連接，第二個開關單元的輸出端與第二個蓄電池單元的負極連接，依次類推，第m-Ι個開關單元的輸入端與第m-2個開關單元輸出端以及第m-Ι個蓄電池單元的正極連接，第m-1個開關單元的輸出端與第m個蓄電池單元的負極連接，並且所有的開關單元的輸出端還與電壓調理單元的輸入端連接；並且，從第二個開關單元起，至第m-Ι個開關單元止，各開關單元的輸入端與蓄電池單元的正極的連接通路設置有防分流開關，所述防分流開關的個數為m-2個，防分流開關由控制單元ECU控制。
[0008]進一步，所述開關單元為可控矽，所述可控矽的陽極為輸入端，陰極為輸出端，可控矽的控制端與控制單元E⑶連接；
[0009]進一步，所述電壓調理單元包括依次連接DC/AC轉換電路、升壓電路、AC/DC轉換電路以及電壓調節電路；所述DC/AC轉換電路的輸入端與開關單元的輸出端以及蓄電池組的總輸出端連接，所述電壓調節電路的輸出端與電機的輸入端連接，所述DC/AC轉換電路還與控制單元ECU連接，用於根據控制指令選擇接收電壓信號。
[0010]進一步，所述控制系統還包括用於控制蓄電池組的總輸出端與電壓調理單元的輸入端之間的通路的通斷開關，所述通斷開關由控制單元E⑶控制。
[0011 ] 進一步，所述檢測單元包括電流檢測電路和電壓檢測電路。
[0012]本發明的有益效果:本發明的緊急控制系統，能夠在蓄電池組中的部分蓄電池單元出現故障時，利用剩餘狀態良好的蓄電池單元進行供電並保證電動汽車的電機正常工作，能夠給予駕駛者足夠的應對故障的時間，以及能夠在爬坡中出現故障時使車輛行駛到平緩地段再進行駐車，有效避免出現安全事故；並且本發明的響應速率快，能夠在極短的時間內完成蓄電池組供電通路的重組，保證行車的安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述:
[0014]圖1為本發明的原理示意圖。
[0015]圖2為本發明m=5時原理示意圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1為本發明的原理示意圖，如圖所示，本發明提供的一種電動汽車蓄電池故障緊急控制系統，至少包括由單個蓄電池單元組成的並向電動汽車的電機供電的蓄電池組，還包括用於檢測各蓄電池單元的電壓和電流的蓄電池檢測單元、用於在蓄電池組中其中一個或多個蓄電池單元出現故障的情況下將剩餘蓄電池單元進行串聯的開關單元、總輸出開關KZ、用於接收檢測單元輸出的信號並根據信號控制開關單元和總輸出開關KZ動作的控制單元ECU以及與蓄電池組的總輸出端連接的電壓調理單元，所述總輸出開關KZ設置於所述蓄電池組的總輸出端與電機的輸入端連接；電壓調理單兀的輸出端與電機的輸入端電連接；
[0017]其中，所述蓄電池組由m個蓄電池單元串接而成，所述開關單元的個數為m-Ι個，第一個開關單元輸入端與第一個蓄電池單元的正極連接，輸出端與第二個蓄電池單元負極連接，第二個開關單元的輸入端與第一開關單元的輸出端以及第二蓄電池單元的正極連接，第二個開關單元的輸出端與第二個蓄電池單元的負極連接，依次類推，第m-Ι個開關單元的輸入端與第m-2個開關單元輸出端以及第m-Ι個蓄電池單元的正極連接，第m-1個開關單元的輸出端與第m個蓄電池單元的負極連接，並且所有的開關單元的輸出端還與電壓調理單元的輸入端連接；並且，從第二個開關單元起，至第m-Ι個開關單元止，各開關單元的輸入端與蓄電池單元的正極的連接通路設置有防分流開關KF，所述防分流開關KF的個數為m-2個，防分流開關由控制單元ECU控制；本發明的緊急控制系統，能夠在蓄電池組中的部分蓄電池單元出現故障時，利用剩餘狀態良好的蓄電池單元進行供電並保證電動汽車的電機正常工作，能夠給予駕駛者足夠的應對故障的時間，以及能夠在爬坡中出現故障時使車輛行駛到平緩地段再進行駐車，有效避免出現安全事故；並且本發明的響應速率快，能夠在極短的時間內完成蓄電池組供電通路的重組，保證行車的安全；在圖1中，蓄電池單元用X表示，並根據串接順序，由於蓄電池組的蓄電池單元從左到右串接，因此，蓄電池單元分別表示為Xl、X2、X3……Xm-1和Xm，其中第Xm個蓄電池的正極為蓄電池組的總輸出端。 [0018]本實施例中，所述開關單元為可控矽，所述可控矽的陽極為輸入端，陰極為輸出端，可控矽的控制端與控制單元ECU連接，響應速率快，能使本系統在短時間內完成蓄電池組的重新正常供電，其中開關單元在圖1及圖2中用D表示，由於是多個可控矽，因此分別用 D1、D2......Dm-1 表不。
[0019]本實施例中，所述電壓調理單元包括依次連接DC/AC轉換電路、升壓電路、AC/DC轉換電路以及電壓調節電路；所述DC/AC轉換電路的輸入端與開關單元的輸出端以及蓄電池組的總輸出端連接，所述電壓調節電路的輸出端與電機的輸入端連接，所述DC/AC轉換電路還與控制單元ECU連接，用於根據控制指令選擇接收電壓信號，由於當其中一個或多個蓄電池單元出現故障(出現故障的蓄電池單元的個數少於m個)，有電壓調理單元將電壓調整至電機的額定電壓，保證電機的正常工作，所述電壓調節電路一方面進行濾波，另一方面防止電壓過高燒壞電機。
[0020]本實施例中，所述控制系統還包括用於控制蓄電池組的總輸出端與電壓調理單元的輸入端之間的通路的通斷開關KT，所述通斷開關KT由控制單元ECU控制。
[0021 ] 本實施例中，所述檢測單元包括電流檢測電路和電壓檢測電路，電壓檢測電路可用電壓傳感器替代，電流檢測電路可用電流傳感器替代；上述的各電路及控制單元ECU均可採用現有的電路，所述電流採集電路與電壓採集電路的個數相等，為了表示方便，在圖1和圖2中均只畫了一個電流採集電路和電壓採集電路。
[0022]本實施例中，所述通斷開關KT和總輸出開關KZ均採用可控矽。
[0023]本發明的工作原理:
[0024]為了敘述方便，假設蓄電池組的蓄電池單元為5個，即m=5，因此，開關單元為4個，防分流開關KF為3個；圖中電機用M表示；如圖2所示，
[0025]正常工作時，總輸出開關KZ常閉，各開關單元與防分流開關KF以及通斷開關KT常開；
[0026]當蓄電池單元Xl故障時(表現為與之對應的電流檢測電路和/或電壓檢測電路檢測到電流和/或電壓出現較大波動的瞬變，或者是表現為電流檢測電路和/或電壓檢測電路沒有輸出)，控制單元ECU使除總開關以外的各開關保持原有狀態不便，總輸出開關KZ截止，電壓調理單兀工作，向電機M輸出額定工作電壓。
[0027]當蓄電池單元X2故障時，其餘正常，控制單元E⑶使開關單元Dl、D2以及通斷開關KT導通(閉合)，其餘開關單元和所有防分流開關均截止(斷開)，且總輸出開關截止，蓄電池單元X1、X3、X4和X5重新串聯組成新的蓄電池組，此時，DC/AC轉換電路由控制單元E⑶控制，不接收開關單元D2直接輸出電壓，而只接收由通斷開關KT輸出電壓，電壓調理電路開始工作，向電機M輸出額定工作電壓。[0028]當蓄電池單元X3故障時，其餘正常，控制單元E⑶使開關單元D2、D3、防分流開關KFl以及通斷開關KT導通，其餘開關單元和防分流開關截止，且通斷開關KT導通，總輸出開關KZ截止，蓄電池單元X1、X2、X4和X5重新組成蓄電池組，此時，DC/AC轉換電路由控制單元ECU控制，不接收開關單元D3直接輸出電壓，而只接收由通斷開關KT輸出電壓，電壓調理電路開始工作，向電機M輸出額定工作電壓。
[0029]當蓄電池單元X5故障時，其餘蓄電池單元正常；則開關單元D4和防分流開關KF3導通，其餘開關單元、總輸出開關和通斷開關截止，DC/AC轉換電路在控制單元E⑶控制下接收開關單元D4輸出電壓，電壓調理電路開始工作。
[0030]當蓄電池單元X2和X4故障時，開關單元Dl至開關單元D4均導通，防分流開關KF2導通，其餘截止，總輸出開關KZ截止，通斷開關KT導通，且DC/AC轉換電路在控制單元ECU控制下不接收開關單元D4輸出電壓，電壓調理電路開始工作。
[0031]當某一個蓄電池單元及以後的蓄電池單元均故障時，比如蓄電池單元X3-X5均故障，則KF1、D2、D3和D4導通，其餘開關均截止，DC/AC轉換電路在控制單元ECU控制下接收開關單元D4輸出電壓，電壓調理電路開始工作。
[0032]由於蓄電池單元故障的組合眾多，以上僅以其中較為典型的例子進行說明，對於其他組合方式，其控制原理與上述個組合方式類似。
[0033]最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種電動汽車蓄電池故障緊急控制系統，至少包括由單個蓄電池單元組成的並向電動汽車的電機供電的蓄電池組，其特徵在於:還包括用於檢測各蓄電池單元的電壓和電流的蓄電池檢測單元、用於在蓄電池組中其中一個或多個蓄電池單元出現故障的情況下將剩餘蓄電池單元進行串聯的開關單元、總輸出開關、用於接收檢測單元輸出的信號並根據信號控制開關單元和總輸出開關動作的控制單元ECU以及與蓄電池組的總輸出端連接的電壓調理單元，所述總輸出開關設置於所述蓄電池組的總輸出端與電機的輸入端連接；電壓調理單元的輸出端與電機的輸入端電連接； 其中，所述蓄電池組由m個蓄電池單元串接而成，所述開關單元的個數為m-1個，第一個開關單元輸入端與第一個蓄電池單元的正極連接，輸出端與第二個蓄電池單元負極連接，第二個開關單元的輸入端與第一開關單元的輸出端以及第二蓄電池單元的正極連接，第二個開關單元的輸出端與第二個蓄電池單元的負極連接，依次類推，第m-Ι個開關單元的輸入端與第m-2個開關單元輸出端以及第m-Ι個蓄電池單元的正極連接，第m-1個開關單元的輸出端與第m個蓄電池單元的負極連接，並且所有的開關單元的輸出端還與電壓調理單元的輸入端連接；並且，從第二個開關單元起，至第m-Ι個開關單元止，各開關單元的輸入端與蓄電池單元的正極的連接通路設置有防分流開關，所述防分流開關的個數為m-2個，防分流開關由控制單元ECU控制。
2.根據權利要求1所述電動汽車蓄電池故障緊急控制系統，其特徵在於:所述開關單元為可控矽，所述可控矽的陽極為輸入端，陰極為輸出端，可控矽的控制端與控制單元ECU連接。
3.根據權利要求2所述電動汽車蓄電池故障緊急控制系統，其特徵在於:所述電壓調理單元包括依次連接DC/AC轉換電路、升壓電路、AC/DC轉換電路以及電壓調節電路；所述DC/AC轉換電路的輸入端與開關單元的輸出端以及蓄電池組的總輸出端連接，所述電壓調節電路的輸出端與電機的輸入端連接，所述DC/AC轉換電路還與控制單元ECU連接，用於根據控制指令選擇接收電壓信號。
4.根據權利要求3所述電動汽車蓄電池故障緊急控制系統，其特徵在於:還包括用於控制蓄電池組的總輸出端與電壓調理單元的輸入端之間的通路的通斷開關，所述通斷開關由控制單元E⑶控制。
5.根據權利要求4所述電動汽車蓄電池故障緊急控制系統，其特徵在於:所述檢測單元包括電流檢測電路和電壓檢測電路。
【文檔編號】B60L11/18GK103612571SQ201310626110
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】張興海 申請人:東風小康汽車有限公司重慶分公司