车联网环境中电动汽车高压安全监控系统研究

李坤鹏

安徽江淮汽车集团股份有限公司新能源商用车研究所 安徽 合肥 230071

随着能源以及环境问题的日益严峻，世界上各个汽车生产大国都将把越来越多的电动汽车投入市场。电动汽车的一个重要特点就是带有高压动力回路，因此在考虑电动汽车给我们带来环保效益的同时，高压安全问题同样不容忽视。因此，如何保护相关人员的安全已成为我们关注的重点。对于电动汽车的高压安全，一般实时监控高压回路，在发生高压安全事故时立即报警或切断高压回路，避免事故危害扩展。在电动汽车高压安全监控方面开展了一系列的研究。

1 车联网的特点

最早的车联网的理念是受到物联网的启发，利用射频等各种识别技术，对车辆的相关信息进行提取，包括车辆的属性信息、动态信息以及静态信息，并对所有运行的车辆进行监管。同时对用户所提出的相关服务要求进行针对性的综合服务。随着科学技术的不断发展，车联网技术也得到了飞速的改进创新，车联网的定义理念也发生了改变，现在的车联网是以汽车内部网络技术、车际网络技术以及车载的移动互联网技术为基础，按照现在的通信协议约定和数据交互标准，对汽车与用户之间、汽车与道路之间、汽车与行人之间以及汽车和互联网之间的关系进行信息交换以及无线通信。从而进一步实现交通管理的智能化、信息服务的智能动态化以及车辆控制的智能化。

2 监控系统方案设计

电动汽车高压安全监控系统主要实现包括电池与电机温度监控、上电防瞬态冲击、绝缘电阻检测、过流保护、高压回路互锁检测、事故断电、电池充放电保护等功能。在此基础上，设计的系统还包括实现车内传感器信息共享，以及电动汽车与周围车辆、路基设施、数据处理中心、用户进行通信的车联网系统工作原理如下：

（1）动力电池充放电保护。充电时监控系统接收电池管理系统估计的电池荷电状态SOC。当SOC 达到上限值时，在经过一段时间涓流充电后断开继电器K1。同样，放电过程中当SOC 达到下限值时，提醒驾驶员停车充电。

（2）电池温度检测。温度传感器T1实时检测动力电池的温度，出现异常时通过声光报警提醒驾驶员。如果温度达到上限，则断开继电器K1停止充电，或断开继电器K2和K3，切断高压回路。另外，当电动汽车停车断电时，如果电池温度高于允许值，则闭合继电器K6使散热风扇工作，直至温度低于允许值。

（3）高压互锁检测。检测高压回路是否存在接触不良和断开故障，如果存在接触不良故障，则进行声光报警；如果存在断开故障，则断开继电器K2和K3，切断高压回路。

3 监控系统的监控流程

（1）车辆启动时的监控流程。电动汽车启动时的监控流程，主要包括检测电池对地绝缘电阻、高压回路互锁、电池SOC，以及进行预充电保护等。当绝缘电阻和高压回路互锁出现故障，或SOC 低于下限值时，不能启动车辆，通过声光报警提醒驾驶员，液晶屏提示故障内容和处理方法。当SOC 处于下限值与上限值之间时，通过液晶屏显示续驶里程。如果在导航状态下，则显示沿路的充电设备分布情况，便于驾驶员及时充电。如果无故障且变速器处于空挡时，高压安全监控系统发出预充电指令。在预充电结束时，如果高压回路的端电压低于动力电池名义电压的10%，则判断高压负载存在故障，通过声光报警和液晶屏提示故障类型和处理方法；如果高压回路的端电压在电池名义电压的10%～90% 之间，则认为高压回路上电不正常，延迟一段时间之后进行第2次预充电；如果第2 次预充电结束时，端电压仍未高于电池名义电压的90%，则停止高压回路的接通，并通过声光报警和液晶屏提示故障类型和处理方法。反之预充电成功，高压监控系统接通高压回路，转而执行行驶过程中的监控流程。

（2）行驶过程中的监控流程。电动汽车的行驶过程是高压安全故障发生的主要阶段，按故障的严重程度可分为一般故障和严重故障，发生一般故障时，如果车辆行驶在车流量较少的路面，且速度较慢时，通过声光报警提醒驾驶员，由液晶屏提示停车检修；如车辆行驶在车流量大的市区，除声光报警外，还通过双闪灯和车与车之间通信网络提示周围车辆避让，液晶屏提示尽快行驶至安全区域进行检修; 如果车辆行驶在高速公路上，除声光报警提醒驾驶员和开启双闪灯提示后面车辆保持车距外，通过车与车和车与路基设施之间的通信网络提醒同向车辆注意避让，而液晶屏提示驾驶员尽快行驶至安全港或服务区进行检修。屏提醒或提示本车和周围车辆的驾驶员外，还通过车与车、车与路基设施之间通信网络提示周围车辆保持安全距离。同时，高压监控系统开启车辆辅助驾驶系统，引导驾驶员缓慢制动车辆；如果车辆行驶在高速公路上，除采取上述措施外，显示屏提示尽快停至应急车道进行检修，并提醒驾驶员在车辆后方150m处放置三角警示牌。当车辆发生碰撞或侧翻而无法行驶时，高压安全监控系统立即切断高电压回路，通过双闪灯、车与车、车与路基设施之间的通信网络提示后面车辆注意避让，并通过车与路基设施、车与互联网之间的通信网络发送车辆事故类型和位置信息给数据处理中心，乘员和数据处理中心可根据需要申请医疗、消防和警力救援。与此同时，显示屏提示乘员尽快离开车辆，在安全区域等待救援。

4 结束语

在车联网环境下，开展了电动汽车高压安全监控系统研究，将电动汽车高压安全监控系统融入车联网，不仅能实现传感器信号的共享，还能实现故障信息的互联共享。车联网环境中的电动汽车高压安全监控系统，不仅能提示周围车辆避让，还能根据需要自动申请交通救援。