車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中電動汽車高壓安全監(jiān)控系統(tǒng)研究

李坤鵬

安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司新能源商用車研究所 安徽 合肥 230071

隨著能源以及環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，世界上各個汽車生產(chǎn)大國都將把越來越多的電動汽車投入市場。電動汽車的一個重要特點(diǎn)就是帶有高壓動力回路，因此在考慮電動汽車給我們帶來環(huán)保效益的同時，高壓安全問題同樣不容忽視。因此，如何保護(hù)相關(guān)人員的安全已成為我們關(guān)注的重點(diǎn)。對于電動汽車的高壓安全，一般實(shí)時監(jiān)控高壓回路，在發(fā)生高壓安全事故時立即報(bào)警或切斷高壓回路，避免事故危害擴(kuò)展。在電動汽車高壓安全監(jiān)控方面開展了一系列的研究。

1 車聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)

最早的車聯(lián)網(wǎng)的理念是受到物聯(lián)網(wǎng)的啟發(fā)，利用射頻等各種識別技術(shù)，對車輛的相關(guān)信息進(jìn)行提取，包括車輛的屬性信息、動態(tài)信息以及靜態(tài)信息，并對所有運(yùn)行的車輛進(jìn)行監(jiān)管。同時對用戶所提出的相關(guān)服務(wù)要求進(jìn)行針對性的綜合服務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也得到了飛速的改進(jìn)創(chuàng)新，車聯(lián)網(wǎng)的定義理念也發(fā)生了改變，現(xiàn)在的車聯(lián)網(wǎng)是以汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、車際網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及車載的移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，按照現(xiàn)在的通信協(xié)議約定和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，對汽車與用戶之間、汽車與道路之間、汽車與行人之間以及汽車和互聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系進(jìn)行信息交換以及無線通信。從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)交通管理的智能化、信息服務(wù)的智能動態(tài)化以及車輛控制的智能化。

2 監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

電動汽車高壓安全監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)包括電池與電機(jī)溫度監(jiān)控、上電防瞬態(tài)沖擊、絕緣電阻檢測、過流保護(hù)、高壓回路互鎖檢測、事故斷電、電池充放電保護(hù)等功能。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還包括實(shí)現(xiàn)車內(nèi)傳感器信息共享，以及電動汽車與周圍車輛、路基設(shè)施、數(shù)據(jù)處理中心、用戶進(jìn)行通信的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作原理如下：

（1）動力電池充放電保護(hù)。充電時監(jiān)控系統(tǒng)接收電池管理系統(tǒng)估計(jì)的電池荷電狀態(tài)SOC。當(dāng)SOC 達(dá)到上限值時，在經(jīng)過一段時間涓流充電后斷開繼電器K1。同樣，放電過程中當(dāng)SOC 達(dá)到下限值時，提醒駕駛員停車充電。

（2）電池溫度檢測。溫度傳感器T1實(shí)時檢測動力電池的溫度，出現(xiàn)異常時通過聲光報(bào)警提醒駕駛員。如果溫度達(dá)到上限，則斷開繼電器K1停止充電，或斷開繼電器K2和K3，切斷高壓回路。另外，當(dāng)電動汽車停車斷電時，如果電池溫度高于允許值，則閉合繼電器K6使散熱風(fēng)扇工作，直至溫度低于允許值。

（3）高壓互鎖檢測。檢測高壓回路是否存在接觸不良和斷開故障，如果存在接觸不良故障，則進(jìn)行聲光報(bào)警；如果存在斷開故障，則斷開繼電器K2和K3，切斷高壓回路。

3 監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控流程

（1）車輛啟動時的監(jiān)控流程。電動汽車啟動時的監(jiān)控流程，主要包括檢測電池對地絕緣電阻、高壓回路互鎖、電池SOC，以及進(jìn)行預(yù)充電保護(hù)等。當(dāng)絕緣電阻和高壓回路互鎖出現(xiàn)故障，或SOC 低于下限值時，不能啟動車輛，通過聲光報(bào)警提醒駕駛員，液晶屏提示故障內(nèi)容和處理方法。當(dāng)SOC 處于下限值與上限值之間時，通過液晶屏顯示續(xù)駛里程。如果在導(dǎo)航狀態(tài)下，則顯示沿路的充電設(shè)備分布情況，便于駕駛員及時充電。如果無故障且變速器處于空擋時，高壓安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出預(yù)充電指令。在預(yù)充電結(jié)束時，如果高壓回路的端電壓低于動力電池名義電壓的10%，則判斷高壓負(fù)載存在故障，通過聲光報(bào)警和液晶屏提示故障類型和處理方法；如果高壓回路的端電壓在電池名義電壓的10%～90% 之間，則認(rèn)為高壓回路上電不正常，延遲一段時間之后進(jìn)行第2次預(yù)充電；如果第2 次預(yù)充電結(jié)束時，端電壓仍未高于電池名義電壓的90%，則停止高壓回路的接通，并通過聲光報(bào)警和液晶屏提示故障類型和處理方法。反之預(yù)充電成功，高壓監(jiān)控系統(tǒng)接通高壓回路，轉(zhuǎn)而執(zhí)行行駛過程中的監(jiān)控流程。

（2）行駛過程中的監(jiān)控流程。電動汽車的行駛過程是高壓安全故障發(fā)生的主要階段，按故障的嚴(yán)重程度可分為一般故障和嚴(yán)重故障，發(fā)生一般故障時，如果車輛行駛在車流量較少的路面，且速度較慢時，通過聲光報(bào)警提醒駕駛員，由液晶屏提示停車檢修；如車輛行駛在車流量大的市區(qū)，除聲光報(bào)警外，還通過雙閃燈和車與車之間通信網(wǎng)絡(luò)提示周圍車輛避讓，液晶屏提示盡快行駛至安全區(qū)域進(jìn)行檢修; 如果車輛行駛在高速公路上，除聲光報(bào)警提醒駕駛員和開啟雙閃燈提示后面車輛保持車距外，通過車與車和車與路基設(shè)施之間的通信網(wǎng)絡(luò)提醒同向車輛注意避讓，而液晶屏提示駕駛員盡快行駛至安全港或服務(wù)區(qū)進(jìn)行檢修。屏提醒或提示本車和周圍車輛的駕駛員外，還通過車與車、車與路基設(shè)施之間通信網(wǎng)絡(luò)提示周圍車輛保持安全距離。同時，高壓監(jiān)控系統(tǒng)開啟車輛輔助駕駛系統(tǒng)，引導(dǎo)駕駛員緩慢制動車輛；如果車輛行駛在高速公路上，除采取上述措施外，顯示屏提示盡快停至應(yīng)急車道進(jìn)行檢修，并提醒駕駛員在車輛后方150m處放置三角警示牌。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞或側(cè)翻而無法行駛時，高壓安全監(jiān)控系統(tǒng)立即切斷高電壓回路，通過雙閃燈、車與車、車與路基設(shè)施之間的通信網(wǎng)絡(luò)提示后面車輛注意避讓，并通過車與路基設(shè)施、車與互聯(lián)網(wǎng)之間的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送車輛事故類型和位置信息給數(shù)據(jù)處理中心，乘員和數(shù)據(jù)處理中心可根據(jù)需要申請醫(yī)療、消防和警力救援。與此同時，顯示屏提示乘員盡快離開車輛，在安全區(qū)域等待救援。

4 結(jié)束語

在車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，開展了電動汽車高壓安全監(jiān)控系統(tǒng)研究，將電動汽車高壓安全監(jiān)控系統(tǒng)融入車聯(lián)網(wǎng)，不僅能實(shí)現(xiàn)傳感器信號的共享，還能實(shí)現(xiàn)故障信息的互聯(lián)共享。車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的電動汽車高壓安全監(jiān)控系統(tǒng)，不僅能提示周圍車輛避讓，還能根據(jù)需要自動申請交通救援。