專利名稱：一種電動汽車的安全監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動汽車控制領(lǐng)域，具體為電動汽車安全方面的技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景能源危機和環(huán)境惡化已成為制約全球發(fā)展的重要因素，研究節(jié)能、環(huán)保的汽車是 緩解能源壓力、降低環(huán)境污染的有效手段之一。與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機車或混合動力車相比， 電動汽車采用電力驅(qū)動，能達到減少排放、降低能耗的目的。由于電動車采用高壓電 池作為全部或部分動力源，存在一些安全隱患，比如因軟件錯誤、人為錯誤、電磁干 擾、硬件損壞等造成電機扭矩或功率突增，遠遠超出需求的程度，如果不及時排除， 可能會造成電池損壞甚至電機及電路自燃等嚴(yán)重后果。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一個目的是提出一種電動汽車的安全監(jiān)控系統(tǒng)，該安全監(jiān)控系統(tǒng)可實 時監(jiān)測汽車的需求扭矩或功率與汽車實際輸出的扭矩或功率，并在汽車的扭矩或功率 超出需求時關(guān)閉電機和斷開動力電池的電源電路，防止造成嚴(yán)重后果。本發(fā)明的電動汽車的安全監(jiān)控系統(tǒng)包括一個安全監(jiān)控器，所述安全監(jiān)控器接收汽 車的加速踏板位置傳感器、電機轉(zhuǎn)速傳感器、電機母線電壓傳感器、電機電流傳感器 的信號，并分別輸出控制信號至電機驅(qū)動器的使能腳和一個開關(guān)電路的控制腳，所述 開關(guān)電路的輸入腳和輸出腳之間串接有一個受控制腳信號控制的開關(guān)，開關(guān)電路的輸 入腳和輸出腳串接在控制動力電池電源電路通斷的繼電器的輸入電路中。安全監(jiān)控器根據(jù)汽車的加速踏板位置、電機轉(zhuǎn)速、電機母線電壓及電機電流等信 息得出汽車的需求扭矩或功率與汽車實際輸出的扭矩或功率，并在電機扭矩或功率超 出需求時發(fā)出信號至電機驅(qū)動器和串接在動力電池電源電路上的繼電器，關(guān)閉電機和 通過斷開繼電器來斷開動力電池的電源電路。所述安全監(jiān)控器通過一個碰撞開關(guān)與所述電機驅(qū)動器的使能腳及所述開關(guān)電路 的控制腳連接，所述碰撞開關(guān)由一個碰撞傳感器控制。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時，碰撞傳感 器斷開碰 撞開關(guān)，從而關(guān)閉驅(qū)動電機并斷開動力電池的電源電路，以免造成嚴(yán)重后果。上述安全監(jiān)控器可以為單片機，體積小、成本低。本發(fā)明的第二個目的是提出上述安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法。第一種監(jiān)控方法包括如下步驟A:安全監(jiān)控器采集加速踏板位置傳感器和電機轉(zhuǎn)速傳感器的信號，并通過查表得出駕駛員的請求扭矩；B:安全監(jiān)控器通過電機電 流傳感器采集電機驅(qū)動電流，通過電機母線電壓傳感器采集電機母線電壓，通過電機 轉(zhuǎn)速傳感器采集電機轉(zhuǎn)速，并根據(jù)采集到的電機驅(qū)動電流、電機母線電壓、電機轉(zhuǎn)速 得出驅(qū)動電機的實際輸出扭矩；C:安全監(jiān)控器將駕駛員的請求扭矩與驅(qū)動電機的實 際輸出扭矩進行比較，當(dāng)驅(qū)動電機的實際輸出扭矩大于駕駛員的請求扭矩時，安全監(jiān) 控器關(guān)閉電機驅(qū)動器，斷開動力電池的電源電路。上述B步驟中，驅(qū)動電機的實際輸出扭矩是這樣得出的安全監(jiān)控器首先計算電 機驅(qū)動電流X電機母線電壓X電機效率的值，然后根據(jù)乘積及電機轉(zhuǎn)速通過査表得出 此時對應(yīng)的驅(qū)動電機的實際輸出扭矩，其中所述電機效率是通過査表得到的。另外，當(dāng)碰撞傳感器檢測到汽車發(fā)生碰撞時，控制碰撞開關(guān)斷開，從而關(guān)閉電機 驅(qū)動器，斷開動力電池的電源電路。第二種監(jiān)控方法包括如下步驟A:安全監(jiān)控器采集加速踏板位置傳感器的信號和電機轉(zhuǎn)速，并通過査表得出駕駛員的請求功率；B:安全監(jiān)控器通過電機電流傳感 器采集電機驅(qū)動電流，通過電機母線電壓傳感器采集電機母線電壓，通過電機轉(zhuǎn)速傳 感器采集電機轉(zhuǎn)速，并根據(jù)采集到的電機驅(qū)動電流、電機母線電壓、電機轉(zhuǎn)速得出驅(qū) 動電機的實際輸出功率；C:安全監(jiān)控器將駕駛員的請求功率與驅(qū)動電機的實際輸出功率進行比較，當(dāng)驅(qū)動電機的實際輸出功率大于駕駛員的請求功率時，安全監(jiān)控器關(guān) 閉電機驅(qū)動器，斷開動力電池的電源電路。上述B步驟中，驅(qū)動電機的實際輸出功率-電機驅(qū)動電流X電機母線電壓X電機 效率，其中電機效率是通過查表得到的。另外，當(dāng)碰撞傳感器檢測到汽車發(fā)生碰撞時，控制碰撞開關(guān)斷開，從而關(guān)閉電機 驅(qū)動器，斷開動力電池的電源電路。本發(fā)明提出了一種電動汽車的安全監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法，安全監(jiān)控器通過對汽 車加速踏板、驅(qū)動電機等關(guān)鍵零部件進行監(jiān)控，能有效避免因電機的功率或扭矩突增、 超出需求所可能帶來的安全隱患，還增加了汽車碰撞時的保險措施，保證了電動汽車 的安全性。


圖1是實施例1的電動汽車的安全監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖； 圖2是圖1中的開關(guān)電路與繼電器的連接示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例和附圖來詳細說明本發(fā)明。 實施例1: 、如圖1所示，本實施例的電動汽車的安全監(jiān)控系統(tǒng)包括一個安全監(jiān)控器l，所述 安全監(jiān)控器1接收汽車的加速踏板位置傳感器5、電機轉(zhuǎn)速傳感器7、電機母線電壓傳感器8、電機電流傳感器6的信號，并通過一個碰撞開關(guān)2分別輸出控制信號至電 機驅(qū)動器3的使能腳和一個開關(guān)電路12的控制腳，所述碰撞開關(guān)2與碰撞傳感器10 連接，并受碰撞傳感器IO控制。開關(guān)電路12的輸入腳和輸出腳串接在控制動力電池 11電源電路通斷的繼電器4的輸入電路中(圖甲粗實線表示動力電池的電源電路)。 上述電機轉(zhuǎn)速傳感器7、電機母線電壓傳感器8、電機電流傳感器6、電機驅(qū)動器3 分別與驅(qū)動電機9相連。如圖2所示，所述開關(guān)電路12包括一個繼電器RL1，繼電器RL1的一個輸入端 (即腳1)作為開關(guān)電路12的控制腳，通過電阻R1與碰撞開關(guān)相連，另一個輸入端 (即腳2)接地，這樣^碰撞丌關(guān)輸入高電平時，電阻R1屮就有電流通過，使繼電 器RL1吸合，其中電阻R1起到限流作用。繼電器RL1的一個輸出端(即腳4)作為 開關(guān)電路12的輸入腳與繼電器4 (即RL2)的輸入電路連接，另-個輸出端(即腳3) 作為開關(guān)電路12的輸出腳與繼電器4的一個輸入端(即腳2)連接，繼電器4的另 一個輸入端(即腳1)連接到輸入電路，繼電器4的兩個輸出端(即腳3、 4)串接在 動力電池的電源電路中，只有當(dāng)繼電器RL1吸合后，繼電器4的輸入電路才能導(dǎo)通， 此時如果輸入電路屮有電流，繼電器4即被吸合；當(dāng)繼電器RL1斷開后，繼電器4 的輸入電路中沒有電流通過，繼電器4也被斷開。具體控制方法可以如下設(shè)置碰撞開關(guān)2為常閉開關(guān)，只有當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時， 碰撞傳感器10才會控制碰撞開關(guān)2斷開；另外，安全監(jiān)控器1在正常情況下通過碰 撞開關(guān)2分別向電機驅(qū)動器3的使能腳及開關(guān)電路12的控制腳發(fā)出預(yù)設(shè)的電平信號， 例如是5V的高電平信號，使繼電器RL1吸合，繼電器4的輸入電路導(dǎo)通，這樣繼電 器4就能夠在整車控制器的控制下吸合，驅(qū)動電機9就能夠在整車控制器的控制下正 常工作；當(dāng)發(fā)生意外情況后，安全監(jiān)控器1通過碰撞開關(guān)2分別向電機驅(qū)動器3及繼 電器4發(fā)出低電平信號(例如OV的信號)，或者碰撞開關(guān)2斷開，這樣就使得電機 驅(qū)動器3的使能腳及開關(guān)電路12的控制腳無法再接收到預(yù)設(shè)的高電平信號，電機驅(qū)動器3就會關(guān)閉驅(qū)動電機9，同時繼電器RL1斷開，繼電器4的輸入電路斷開，使得 繼電器4也斷開，從而斷開動力電池ll的電源電路。上述電動汽車的安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法包括如下步驟A:安全監(jiān)控器1采集加速踏板位置傳感器5和電機轉(zhuǎn)速傳感器7的信號，并通 過査<加速踏板位置-電機轉(zhuǎn)速表-汽車扭矩>表得出駕駛員的請求扭矩，上述<加速踏 板位置-電機轉(zhuǎn)速表-汽車扭矩〉表為汽車出廠前技術(shù)人員根據(jù)試驗得出并預(yù)存在安全 監(jiān)控器l內(nèi)的反映電機轉(zhuǎn)速、加速踏板位置與汽車扭矩關(guān)系的表格， 一般來說，汽車 扭矩與電機轉(zhuǎn)速、加速踏板踩下的距離成近似正比的關(guān)系；'B:安全監(jiān)控器1通過電機電流傳感器6采集電機驅(qū)動電流，通過電機母線電壓 傳感器8采集電機母線電壓，通過電機轉(zhuǎn)速傳感器7采集電機轉(zhuǎn)速，并根據(jù)采集到的電機驅(qū)動電流、電機母線電壓、電機轉(zhuǎn)速得出驅(qū)動電機9的實際輸出扭矩；C:安全監(jiān)控器1將駕駛員的請求扭矩與驅(qū)動電機9的實際輸出扭矩進行比較， 當(dāng)駕駛員的請求扭矩小于驅(qū)動電機9的實際輸出扭矩時，安全監(jiān)控器1關(guān)閉電機驅(qū)動 器3,從而關(guān)閉驅(qū)動電機9，并控制繼電器4斷開，從而斷開動力電池11的電源電路。上述B步驟中，驅(qū)動電機的實際輸出扭矩是這樣得出的安全監(jiān)控器l首先計算 電機驅(qū)動電流X電機母線電壓X電機效率的值，然后根據(jù)乘積及電機轉(zhuǎn)速通過査〈電 機輸出功率-電機轉(zhuǎn)速-電機輸出扭矩〉表得出此時對應(yīng)的驅(qū)動電機9的實際輸出扭 矩，上述<電機輸出功率-電機轉(zhuǎn)速-電機輸出扭矩〉表為汽車出廠前技術(shù)人員根據(jù)試驗 得出并預(yù)存在安全監(jiān)控器1內(nèi)的反映電機轉(zhuǎn)速、輸出功率與電機輸出扭矩關(guān)系的表 格， 一般來說，電機輸出扭矩與電機轉(zhuǎn)速、輸出功率成近似正比的關(guān)系；電機效率是 通過査〈電機轉(zhuǎn)速-電機效率〉表得到的，上述<電機轉(zhuǎn)速_電機效率>表為汽車出廠前 技術(shù)人員根據(jù)試驗得出并預(yù)存在安全監(jiān)控器1內(nèi)的反映電機轉(zhuǎn)速與電機效率^系的 表格，電機轉(zhuǎn)速與電機效率的關(guān)系因電機不同而不同。 '另外，當(dāng)碰撞傳感器10檢測到汽車發(fā)生碰撞時，控制碰撞開關(guān)2斷開，使電機 驅(qū)動器3關(guān)閉，從而關(guān)閉驅(qū)動電機9;并使得繼電器4斷開，從而斷開動力電池ll 的電源電路。實施例2:與上述實施例不同的是，本實施例的監(jiān)控方法包括如下步驟A:安全監(jiān)控器1采集加速踏板位置傳感器5的信號和電機轉(zhuǎn)速，并通過查<加速踏板位置-電機轉(zhuǎn)速-電機功率>表得出駕駛員的請求功率，上述<加速踏板位置-電機轉(zhuǎn)速-電機功率>表為汽車出廠前技術(shù)人員根據(jù)試驗得出并預(yù)存在安全監(jiān)控器1內(nèi)的反映加速踏板位置、電機轉(zhuǎn)速與電機功率關(guān)系的表格， 一般來說，加速踏板踩下的距離與電機轉(zhuǎn)速的乘積跟電機的功率成近似正比的關(guān)系；
B:安全監(jiān)控器1通過電機電流傳感器6來集電機驅(qū)動電流，通過S機母線電壓傳感器8采集電機母線電壓，通過電機轉(zhuǎn)速傳感器7采集電機轉(zhuǎn)速，并根據(jù)采集到的電機驅(qū)動電流、電機母線電壓、電機轉(zhuǎn)速得出驅(qū)動電機的實際輸出功率；
C:安全監(jiān)控器1將駕駛員的請求功率與驅(qū)動電機9的實際輸出功率進行比較，當(dāng)駕駛員的請求功率小于驅(qū)動電機9的實際輸出功率時，安全監(jiān)控器1關(guān)閉電機驅(qū)動器3，從而關(guān)閉驅(qū)動電機9，并控制繼電器4斷開，從而斷開動力電池ll的電源電路。
上述B步驟中，驅(qū)動電機9的實際輸出功率^電機驅(qū)動電流X電機母線電壓X電機效率，其中電機效率是通過査〈電機轉(zhuǎn)速-電機效率〉表得到的，上述<電機轉(zhuǎn)速-電機效率>表為汽車出廠前技術(shù)人員根據(jù)試驗得出并預(yù)存在安全監(jiān)控器1內(nèi)的反映電機轉(zhuǎn)速與電機效率關(guān)系的表格，電機轉(zhuǎn)速與電機熟率的關(guān)系因電機不同而不同。
另外，當(dāng)碰撞傳感器10檢測到汽車發(fā)生碰撞時，控制碰撞開關(guān)2斷開，使電機驅(qū)動器3關(guān)閉，從而關(guān)閉驅(qū)動電機9;并使得繼電器4斷開，從而斷開動力電池ll的電源電路。
權(quán)利要求
1、一種電動汽車的安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于該安全監(jiān)控系統(tǒng)包括一個安全監(jiān)控器，所述安全監(jiān)控器接收汽車的加速踏板位置傳感器、電機轉(zhuǎn)速傳感器、電機母線電壓傳感器、電機電流傳感器的信號，并分別輸出控制信號至電機驅(qū)動器的使能腳和一個開關(guān)電路的控制腳，所述開關(guān)電路的輸入腳和輸出腳之間串接有一個受控制腳信號控制的開關(guān)，開關(guān)電路的輸入腳和輸出腳串接在控制動力電池電源電路通斷的繼電器的輸入電路中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1.所述的電動汽車的安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述宍全監(jiān)控器通過 一個碰撞開關(guān)與所述電機驅(qū)動器的使能腳及所述開關(guān)電路的控制腳連接，所述碰 撞開關(guān)由 一個碰撞傳感器控制。
3、 一種電動汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特征在于包含下述步驟A-安全監(jiān)控器采集加速踏板位置傳感器和電機轉(zhuǎn)速傳感器的信號，并通過査表 得出駕駛員的請求扭矩；B:安全監(jiān)控器通過電機電流傳感器采集電機驅(qū)動電流，通過電機母線電壓傳感器采集電機母線電壓，通過電機轉(zhuǎn)速傳感器采集電機轉(zhuǎn)速，并根據(jù)采集到的電機驅(qū)動電流、電機母線電壓、電機轉(zhuǎn)速得出驅(qū)動電機的實際輸出扭矩；C:安全監(jiān)控器將駕駛員的請求扭矩與驅(qū)動電機的實際輸出扭矩進行比較，當(dāng)驅(qū)動電機的實際輸出扭矩大于駕駛員的請求扭矩時，安全監(jiān)控器關(guān)閉電機驅(qū)動器，斷開動力電池的電源電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特征在于所述B步驟 中，驅(qū)動電機的實際輸出扭矩是這樣得出的安全監(jiān)控器首先計算電機驅(qū)動電流 X電機母線電壓X電機效率的值，然后根據(jù)乘積及電機轉(zhuǎn)速通過査表得出此時對 應(yīng)的驅(qū)動電機的實際輸出扭矩，其中所述電機效率是通過査表得到的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電動汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特征在于當(dāng)碰撞 傳感器檢測到汽車發(fā)生碰撞時，控制碰撞開關(guān)斷開，從而關(guān)閉電機驅(qū)動器，斷開 動力電池的電源電路。
6、 一種電動汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特征在于包含下述步驟A:安全監(jiān)控器采集加速踏板位置傳感器的信號和電機轉(zhuǎn)速，并通過査表得出駕駛員的請求功率；B:安全監(jiān)控器通過電機電流傳感器采集電機驅(qū)動電流，通過電機母線電壓傳感器采集電機母線電壓，通過電機轉(zhuǎn)速傳感器采集電機轉(zhuǎn)速，并根據(jù)釆集到的電機驅(qū)動電流、電機母線電壓、電機轉(zhuǎn)速得出驅(qū)動電機的實際輸出功率；C:安全監(jiān)控器將駕駛員的請求功率與驅(qū)動電機的實際輸出功率進行比較，當(dāng)驅(qū)動電機的實際輸出功率大于駕駛員的請求功率時，安全監(jiān)控器關(guān)閉電機驅(qū)動器，斷開動力電池的電源電路。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特征在于所述B步驟 中，驅(qū)動電機的實際輸出功率-電機驅(qū)動電流X電機母線電壓X電機效率，其中電 機效率是通過査表得到的。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電動汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特征在于當(dāng)碰撞 傳感器檢測到汽車發(fā)生碰撞時，控制碰撞開關(guān)斷開，從而關(guān)閉電機驅(qū)動器，斷開 動力電池的電源電路。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提出一種電動汽車的安全監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法，該安全監(jiān)控系統(tǒng)包括一個安全監(jiān)控器，安全監(jiān)控器接收汽車的加速踏板位置傳感器、電機轉(zhuǎn)速傳感器、電機母線電壓傳感器、電機電流傳感器的信號，并分別輸出控制信號至電機驅(qū)動器的使能腳和一個開關(guān)電路的控制腳，所述開關(guān)電路的輸入腳和輸出腳之間串接有一個受控制腳信號控制的開關(guān)，開關(guān)電路的輸入腳和輸出腳串接在控制動力電池電源電路通斷的繼電器的輸入電路中。安全監(jiān)控器根據(jù)加速踏板位置、電機轉(zhuǎn)速、電機母線電壓及電機電流等信息得出汽車的需求扭矩或功率與汽車實際輸出的扭矩或功率，并在汽車的扭矩或功率超出需求時關(guān)閉驅(qū)動電機并斷開動力電池的電源電路，保證汽車的安全性。
文檔編號B60W50/02GK101596901SQ200910040978
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者楊上東 申請人:奇瑞汽車股份有限公司