一種汽車用混合動(dòng)力電池高壓互鎖監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車用混合動(dòng)力電池高壓互鎖監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，隨著新能源汽車的快速發(fā)展，新能源汽車的安全性能研宄越來越引起人們的關(guān)注，新能源汽車的安全性能也越來越接近傳統(tǒng)車輛?；旌蟿?dòng)力汽車(HEV)的結(jié)構(gòu)有別于傳統(tǒng)汽車，因此混合動(dòng)力汽車(HEV)的安全性明顯的有別于傳統(tǒng)汽車，混合動(dòng)力汽車(HEV)的安全性主要包括三個(gè)方面:結(jié)構(gòu)安全，高壓安全和化學(xué)安全。HEV車輛的設(shè)計(jì)必須滿足GB/T19751 — 2005《混合動(dòng)力電動(dòng)汽車安全要求》和GB/T18384《電動(dòng)汽車安全要求》的要求。目前實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車的高壓安全主要是采用高壓互鎖回路(HighVoltagelnterlock, HVIL)來設(shè)計(jì)高壓回路安全監(jiān)控系統(tǒng)，以此來監(jiān)控整個(gè)HEV車輛的高壓回路安全。
[0003]傳統(tǒng)的HVIL監(jiān)測電路是單路信號傳輸來監(jiān)控整車高壓互鎖開關(guān)，通常由單片機(jī)1 口輸出一個(gè)脈沖信號，通過驅(qū)動(dòng)電路放大后與外部高壓互鎖開關(guān)進(jìn)行串聯(lián)，最后輸出脈沖信號反饋到單片機(jī)中，通過單片機(jī)進(jìn)行高壓互鎖開關(guān)狀態(tài)和故障信息判斷；由于整車環(huán)境是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合的環(huán)境，噪聲大，共模干擾信號強(qiáng)，單路脈沖信號在傳輸過程中由于串接的外部開關(guān)較多，傳輸線路長，非常容易受到共模干擾而導(dǎo)致信號失真，這樣的失真信號在反饋至單片機(jī)時(shí)，容易造成單片機(jī)的誤判斷和誤處理，因此給高壓安全檢測的可靠性帶來嚴(yán)重隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種更為安全可靠的汽車用混合動(dòng)力電池高壓互鎖監(jiān)控系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明通過以下方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種汽車用混合動(dòng)力電池高壓互鎖監(jiān)控系統(tǒng)，包括單片機(jī)、HVIL監(jiān)測電路、終端電阻R、電池包內(nèi)部高壓互鎖開關(guān)Kl及電機(jī)控制器高壓互鎖開關(guān)K2、整車控制器高壓互鎖開關(guān)K3、油泵控制器高壓互鎖開關(guān)K4 ;單片機(jī)分別與HVIL監(jiān)測電路、電腦監(jiān)控層(PCMonitor)、通信網(wǎng)絡(luò)層(CAN網(wǎng)絡(luò)層)雙向電連接；
[0007]所述HVIL監(jiān)測電路分為兩路電路:
[0008]第一路電路為電阻Rl連接PNP三極管Ql的基極，PNP三極管Ql的集電極連接電源，PNP三極管Ql的發(fā)射極連接二極管Dl的陽極，二極管Dl的陰極串聯(lián)電阻R8、R13、R15后連接到比較器CMP的正相輸入端，同時(shí)二極管Dl的陰極連接電阻R7后接地，電阻R3跨接在PNP三極管Ql的基極和集電極上，電阻R6并接在PNP三極管Ql的集電極和二極管Dl的陰極上，電阻R13和R15之間連接電阻R17后接地；在二極管Dl的陰極與電阻R8之間取點(diǎn)作為HVIL監(jiān)測電路的輸出端HVIL-OUT ；
[0009]第二路電路為電阻R2連接NPN三極管Q2的基極，NPN三極管Q2的發(fā)射極直接接地，NPN三極管Q2的集電極連接電阻R4后連接電源，同時(shí)NPN三極管Q2的集電極連接電阻R5后連接NPN三極管Q3的基極，NPN三極管Q3的集電極串聯(lián)電阻R11、R12、R14后連接到比較器CMP的反相輸入端，NPN三極管Q3的發(fā)射極連接電阻R9后接地，電阻RlO并接在NPN三極管Q3的集電極和地之間，電阻R12和R14之間連接電阻R16后連接電源；在NPN三極管Q3的集電極與電阻Rll之間取點(diǎn)作為HVIL監(jiān)測電路的輸入端HVIL-1N ；
[0010]HVIL監(jiān)測電路的輸出端連接終端電阻R，HVIL監(jiān)測電路的輸入端連接電池包內(nèi)部高壓互鎖開關(guān)Kl，終端電阻R與電池包內(nèi)部高壓互鎖開關(guān)Kl之間串聯(lián)電機(jī)控制器高壓互鎖開關(guān)K2、整車控制器高壓互鎖開關(guān)K3和油泵控制器高壓互鎖開關(guān)K4形成回路。
[0011]進(jìn)一步地，為了更好的達(dá)到高壓互鎖監(jiān)控效果，所述終端電阻R的阻值為120 Ω?200 Ω，電阻R1、R2、R5的阻值為IK Ω?2.2ΚΩ，電阻R3、R4、R10的阻值為15ΚΩ?30ΚΩ，電阻R6、R7、R8、R11的阻值為8.2ΚΩ?12ΚΩ ;電阻R9阻值為15Ω?40Ω，電阻R12、R13、R14、R15的阻值為4.7K Ω?6.8K Ω，電阻R16、R17的阻值為82K Ω?100K Ω。
[0012]進(jìn)一步地，所述電源的標(biāo)稱電壓為5V。
[0013]本發(fā)明的汽車用混合動(dòng)力電池高壓互鎖監(jiān)控系統(tǒng)，單片機(jī)通過內(nèi)部定時(shí)器通道輸出端PWM-OUT輸出固定頻率、固定占空比的脈沖調(diào)制波信號，接到HVIL監(jiān)測電路中，分別經(jīng)HVIL監(jiān)測電路中的兩路電路處理，第一路電路得到從HVIL監(jiān)測電路的輸出端HVIL-OUT輸出的信號，第二路電路得到從HVIL監(jiān)測電路的輸入端HVIL-1N輸入的信號，輸出端HVIL-OUT輸出的信號經(jīng)過終端電阻R、電機(jī)控制器高壓互鎖開關(guān)K2、整車控制器高壓互鎖開關(guān)K3和油泵控制器高壓互鎖開關(guān)K4、電池包內(nèi)部高壓互鎖開關(guān)Kl后輸入HVIL監(jiān)測電路的輸入端HVIL-1N，之后輸出端HVIL-OUT輸出的信號經(jīng)電阻R8、R13、R15后、輸入端HVIL-1N輸入的信號經(jīng)電阻R11、R12、R14后均經(jīng)過HVIL監(jiān)測電路的比較器進(jìn)行處理，并反饋至單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器通道輸入端PWM-1N，轉(zhuǎn)化成一定頻率、一定占空比的脈沖調(diào)制波信號，最后單片機(jī)對反饋回來的信號進(jìn)行監(jiān)測，如PWM-OUT和PWM-1N得到一樣頻率、占空比、電壓幅值的波形，則判定高壓互鎖開關(guān)正常，如波形不一樣則為開關(guān)出現(xiàn)故障；同時(shí)單片機(jī)將監(jiān)測到的開關(guān)狀態(tài)和故障信息通過電腦監(jiān)控層PC Monitor進(jìn)行故障信息監(jiān)視，同時(shí)將故障碼和狀態(tài)信息通過CAN線上傳到整車通信網(wǎng)絡(luò)層，供整車其他系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖控制；電池包內(nèi)的單片機(jī)監(jiān)測到HVIL故障信息后，控制高壓繼電器，切斷高壓電源，并提示維修技術(shù)員在維修時(shí)進(jìn)行安全防范。
[0014]汽車整車內(nèi)部噪聲干擾非常大，如果不采取噪聲抑制措施，很容易造成傳輸信號失真而造成誤判，嚴(yán)重時(shí)造成系統(tǒng)無法工作。本發(fā)明的汽車用混合動(dòng)力電池高壓互鎖監(jiān)控系統(tǒng)，HVIL監(jiān)測電路將單路傳輸?shù)男盘栟D(zhuǎn)換成差分傳輸?shù)男盘?，能有效地提高系統(tǒng)的抗干擾性，尤其是抑制共模干擾，同時(shí)通過控制終端電阻的阻值，實(shí)現(xiàn)多路外部開關(guān)的串聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)整車的高壓互鎖開關(guān)的監(jiān)測，極大地提高了整車的高壓安全監(jiān)測的可靠性。
【附圖說明】
[0015]圖1:汽車用混合動(dòng)力電池高壓互鎖監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖2:HVIL監(jiān)測電路的電路原理圖
[0017]圖3:單片機(jī)輸出端、輸入端及HVIL監(jiān)測電路輸出端、輸入端的信號波形圖【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例之表述。
[0019]實(shí)施例1
[0020]一種汽車用混合動(dòng)力電池高壓互鎖監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示，包括單片機(jī)、HVIL監(jiān)測電路、終端電阻R、電池包內(nèi)部高壓互鎖開關(guān)Kl及電機(jī)控制器高壓互鎖開關(guān)K2、整車控制器高壓互鎖開關(guān)K3、油泵控制器高壓互鎖開關(guān)K4;單片機(jī)分別與HVIL監(jiān)測電路、電腦監(jiān)控層、通信網(wǎng)絡(luò)層雙向電連接；
[0021]如圖2所示，HVIL監(jiān)測電路分為兩路電路:
[0022]第一路電路為電阻Rl連接PNP三極管Ql的基極，PNP三極管Ql的集電極連接標(biāo)稱電壓為5V的電源，PNP三極管Ql的發(fā)射極連接二極管Dl的陽極，二極管Dl的陰極串聯(lián)電阻R8、R13、R15后連接到比較器CMP的正相輸入端，同時(shí)二極管Dl的陰極連接電阻R7后接地，電阻R3跨接在PNP三極管Ql的基極和集電極上，電阻R6并接在PNP三極管Ql的集電極和二極管Dl的陰極上，電阻R13和R15之間連接電阻R17后接地；在二極管Dl的陰極與電阻R8之間取點(diǎn)作為HVIL監(jiān)測電路的輸出端HVIL-OUT ；
[0023]第二路電路為電阻R2連接NPN三極管Q2的基極，NPN三極管Q2的發(fā)射極直接接地，NPN三極管Q2的集電極連接電阻R4后連接標(biāo)稱電壓為5V的電源，同時(shí)NPN三極管Q2的集電極連接電阻R5后連接NPN三極管Q3的基極，NPN三極管Q3的集電極串聯(lián)電阻R11、R12、R14后連接到比較器CMP的反相輸入端，NPN三極管Q3的發(fā)射極連接電阻R9后接地，電阻RlO并接在NPN三極管Q3的集電極和地之間，電阻R12和R14之間連接電阻R16后連接標(biāo)稱電壓為5V的電源；在NPN三極管Q3的集電極與電阻Rl I之間取點(diǎn)作為HVIL監(jiān)測電路的輸入端HVIL-1N ；
[0024]HVIL監(jiān)測電路的輸出端連接終端電阻R，HVIL監(jiān)測電路的輸入端連接電池包內(nèi)部高壓互鎖開關(guān)Kl，終端電阻R與電池包內(nèi)部高壓互鎖開關(guān)Kl之間串聯(lián)電機(jī)控制器高壓互鎖開關(guān)K2、整車控制器高壓互鎖開關(guān)K3和油泵控制器高壓互鎖開關(guān)K4形成回路。
[0025]其中，終端電阻R的阻值為120 Ω?200 Ω，電阻Rl、R2、R5的阻值為IKΩ?
2.2ΚΩ，電阻R3、R4、R10的阻值為15ΚΩ?30K Ω，電阻R6、R7、R8、R11的阻值為8.2ΚΩ?12ΚΩ ;電阻 R9 阻值為 15 Ω ?40 Ω，電阻 R12、R13、R14、R15 的阻值為 4.7ΚΩ ?6.8ΚΩ，電阻R16、R17的阻值為82ΚΩ?100K Ω。
[0026]單片機(jī)通過內(nèi)部定時(shí)器通道輸出端PWM-OUT輸出固定頻率、固定占空比的脈沖調(diào)制波信號，接到HVIL監(jiān)測電路中，分別經(jīng)HVIL監(jiān)測電路中的兩路電路處理，第一路電路得到從HVIL監(jiān)測電路的輸出端HVIL-OUT輸出的信號，第二路電路得到從HVIL監(jiān)測電路的輸入端HVIL-1N輸入的信號，輸出端HVI