大功率SiC电动汽车的安全检测系统及其方法与流程

本发明涉及新能源电动汽车的安全检测系统，是一种大功率sic电动汽车的安全检测系统及其方法。

背景技术：

1、目前，碳化硅材料(sic)由于具有较高的热导率决定了其高电流密度的特性，因此其具有高温工作、高阻断电压、低损耗、开关速度等优点，从而在相同的功率等级下，设备中功率器件的数量、散热器的体积、滤波元件体积都能大大减小，同时效率也有大幅度的提升。现有新能源电动汽车中sic电驱系统的sic电机控制器包括pcb板及sic模块，一些新能电动汽车采用上述碳化硅材料制成部分碳化硅元件作为电动汽车的功率模组或控制器，如中国专利文献中披露的申请公布号cn110034664a，申请公布日2019.07.19，发明名称“一种sic电动汽车的功率模组”；再如中国专利文献中披露的授权公告号cn205334150u，授权公告日2016.06.22，实用新型名称“一种基于sic器件的电动汽车控制器”；为了检测sic模块的能耗，如中国专利文献中披露的申请公布号cn111929078a，申请公布日2020.11.13，发明名称“一种基于sic模块用电动汽车能耗测量装置”；但上述sic模块及其控制器的安全检测系统较少与电池管理系统、充电桩管理中心结合，缺少科学的安全检测系统设计，以及充电安全防护方法和电流充电安全方法设计。

技术实现思路

1、为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种大功率sic电动汽车的安全检测系统及其方法，使其主要解决现有sic模块及其控制器的安全检测系统较少与电池管理系统、充电桩管理中心结合，缺少科学的安全检测系统设计，以及充电安全防护方法和电流充电安全方法设计的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。

2、一种大功率sic电动汽车的安全检测系统，其特征在于该安全检测系统设置于电池模组的sic模块，sic模块的控制器包括pcb板，sic模块通过线路与电池模组中电池单元电极的检测触头连接，电池模组内设有通过线路与pcb板连接的温度传感器和湿度传感器，sic模块的pcb板与通信模块连接，通信模块将监控信息发送至电池管理系统，电池管理系统根据监控信息调整电动汽车的安全检测策略；电池管理系统实时获取动力电池剩余电量soc信息，通过can总线将动力电池剩余电量soc信息实时传送至该安全检测系统，计算出当前电动汽车的可行驶里程，再根据车速信息和道路实时路况信息，计算出当前电动汽车的可行驶时间，并综合考虑道路实时路况信息、车辆与附近充电站的相对距离、充电站内剩余充电桩个数和充电桩排队等待时间，利用充电预约app软件中内嵌的数字地图完成目标充电桩的选取，达到目标充电桩。上述电池模组的电池单元温度控制在在-20℃-60℃之间,相对湿度控制在5％-80％之间，通过以下液冷模组，及陈列电池模组的液冷板和箱体保证上述电池模组正常使用时的数据区间。

3、所述电池模组内陈列设置的电池单元底部设有液冷模组，液冷模组的进液管与出液管连接的中间管路设有电控阀，电控阀通过线路与sic模块的pcb板连接，电控阀的外接管路与冷却液的储藏箱连接。从而根据上述温度和湿度控制要求，通过电控阀控制液冷模组的冷却液加注量调节，实现散热速度的调节。

4、该安全检测方法包括充电安全防护方法和电流充电安全方法，所述安全防护方法采用基于cnn模型算法的模糊测试法对充电预约协议进行检测，具体包括如下步骤：

5、s1，cnn模型计算公式为：ct＝f(wcnn×nt+bcnn)，其中，wcnn表示电动汽车大功率充电数据卷积中滤波器的权重系数，即卷积核；nt表示t时刻的电动汽车充电数据；bcnn表示电动汽车充电数据卷积运算的偏差系数；ct为经过卷积之后提取的电动汽车充电数据序列；f表示电动汽车充电数据卷积运算的激活函数；

6、cnn模型计算公式为：

7、其中，ht、hi分别表示前向、后向隐藏层的状态，隐含层单元数量为n，经过处理后，在隐含层单元数量为n，最后隐含层输出n×m的特征向量；

8、s2，在指定的时间内，充电桩管理中心向充电桩发送充电指令，并发送同意充电指令至等待充电的新能源汽车的电池管理系统；

9、s3，通过cnn模型算法指导模糊器通过fuzzing产生的测试报文来引导变化方向，fuzzing的适应度函数为：x>0；

10、其中，x是充电桩管理中心接受充电桩的反馈与充电桩管理中心向充电桩发送消息之间的时间差，a决定了函数的平缓程度，新个体之间的差异随着参数a的增加而减小，根据新能源汽车的电池管理系统的反馈，b的值所有不同；

11、s4，以共享分配的ngas定义一个共享函数s，表示个体之间的相似性，函数值越大，相似性越大，反之亦然；算法中dij表示个体的相似性，s表示共享函数，si表示个体i在群体中的共享程度，个体适应度相应调整为

12、所述充电预约协议包括充电协议增强认证、mqtt-ea加密通信协议、充电桩可信增强认证；所述充电协议增强认证分为三类：把控入口，在充电桩接口处增加防火墙机制，基于白名单的通信协议检测访问控制策略，其默认的安全规则是阻断所有的通信数据包，只允许完全满足特定安全规则的数据包通过防护系统，只要不满足安全规则中的任何一项条件，都会执行阻断操作；异常流量监测，通过在can总线上设置检测点，监控总线上的信息，通过车辆ecu产生的电子can信号的独特特性，来对can网络中不同ecu发送的消息进行分析，通过在can总线上增加一个监控设备来监控ecu产生的电信号，监控设备采集信号特征，建立特征库，与待测信号进行对比，识别恶意流量；身份认证，can增加身份认证机制，弥补can总线自带的安全缺陷，在充电协议中增加安全的身份认证方法以增强通信协议的安全性。

13、所述电流充电安全方法具体包括如下步骤：

14、s1，电池管理系统中提取关键控制矢量ud、id、uq、iq，依据坐标变换幅值守恒原则，建立电机交流侧功率模型如下公式：

15、

16、其中，p交为交流侧电功率，ud为同步电机模型中d轴电压，uq为同步电机模型中q轴电压，id为同步电机模型中d轴电流，iq为同步电机模型中q轴电流；并采用一阶低通滤波分别对控制矢量ud、id、uq、iq做滤波处理，将滤波处理后得到的ud、id、uq、iq数据值代入上述公式中计算得到交流侧电功率p交，结合iq与电机当前转速n的关系判断电机处于电动还是发电状态；

17、s2，电机经过台架标定测试后，输出电机系统在四象限工作区域的效率数据表，数据表中只包含典型的测试工况点，根据当前的电机转速和转矩指令，查询到sic模块的控制器效率曲线，并计算当前工况sic模块的控制器效率曲线效率；再根据电机转速，结合二分法原则，计算出最终sic模块的控制器效率η；

18、s3，根据电机工作状态和sic模块的控制器效率η，以及电机的电动状态，计算出交流侧功率p交，再根据计算得出直流侧功率p直；或根据p直＝p交×η，以及电机的发电状态，计算得出交流侧功率p直，最后根据计算得出直流侧电流i直：其中u直为直流电压。

19、所述sic模块的控制器效率曲线为电池模组中电池单元半原位和原位精确析锂得出的弛豫曲线。

20、上述过程通过温度传感器实时监控电池模组的温度变化，并通过电控阀在液冷板加注冷却液进行温度调节。

21、本发明的建模方式科学，模型精度高，充检实时安全监测方便准确，便于及时充电策略和安全检测策略的实施；其适合作为大功率sic电动汽车的安全检测系统及其方法，及其同类模型和方法的技术改进。