車用動力總成及其控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了車用動力總成及其控制電路，包括能源系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，所述能源系統(tǒng)包括電源、充電機、電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)用于管理電源和充電機，所述動力系統(tǒng)包括電機及電機控制器，其特征在于：所述電源還包括電池包和用于控制電池包的開啟或關(guān)閉的開關(guān)元器件，所述電池包與電池包之間通過開關(guān)元器件進行電連接，所述電池包為分布式電池包，所述電池管理系統(tǒng)通過控制開關(guān)元器件的開啟或關(guān)閉，從而控制電池包的開啟或關(guān)閉。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，設(shè)計合理。采用分布式電池包供電方式取代高壓電池包，滿足了整車及電機驅(qū)動性能對高電壓的要求。降低整車系統(tǒng)的復(fù)雜度成本，使用更加安全，有效地提高了車輛的性能。
【專利說明】車用動力總成及其控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車用電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及在車用動力總成及其控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代生活中，人們對機動車的依賴程度越來越高，除少數(shù)電動汽車、混合動力汽車外，絕大部分采用的燃油發(fā)動機、氣體燃料發(fā)動機作為動力來源，它們對環(huán)境產(chǎn)生很多的污染，隨著石油資源嚴(yán)重短缺，燃料的價格越來越高，清潔高效的新能源汽車是解決人們出行需求與生存環(huán)境惡化和已探明化石燃料資源枯竭矛盾的一個有效途徑，各國正在致力于發(fā)展電動車。
[0003]通常，電動車包括一個具備電池的電動車動力總成，電動車的驅(qū)動電機的效率、最高轉(zhuǎn)速及功率密度與其供電電壓直接相關(guān)，電動車通常需要較高電壓等級的供電，來保證最高車速，爬坡度，加速性等性能。而車身、車架等零部件均為導(dǎo)電的金屬構(gòu)成，因此在電動車正常駕駛，保養(yǎng)維修過程中，和發(fā)生碰撞等情形下，系統(tǒng)需要完善的使用安全措施，來保障使用人員的人身安全。
[0004]根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)，需要滿足車重大于350kg，設(shè)計車速高于45km/h，電機功率大于4kW的電動車，使用高于60伏直流的能量儲存系統(tǒng)，在設(shè)計、生產(chǎn)、測試和使用過程中，必須有使用安全防護體系。完備的使用安全系統(tǒng)包含機械防護，電氣防護，電子監(jiān)測電路，及控制系統(tǒng)等，涉及多領(lǐng)域技術(shù)與集成。系統(tǒng)的復(fù)雜性，可靠性和成本，都限制了低成本電動車中高壓儲能系統(tǒng)的應(yīng)用，造成低成本電動車的性能限制。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種車輛可靠性高，使用安全的車用動力總成及其控制電路。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的基本構(gòu)思是:車用動力總成，包括能源系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，所述能源系統(tǒng)包括電源、充電機、電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)用于管理電源和充電機，所述動力系統(tǒng)包括電機及電機控制器，所述能源系統(tǒng)用于向電機控制器提供能量并通過電機控制器控制電機，其特征在于:所述電源還包括電池包和用于控制電池包的開啟或關(guān)閉的開關(guān)元器件，所述電池包與電池包之間通過開關(guān)元器件進行電連接，所述電池包為分布式電池包，所述電池管理系統(tǒng)通過控制開關(guān)元器件的開啟或關(guān)閉，從而控制電池包的開啟或關(guān)閉。
[0008]進一步地，所述電池包為2個或2個以上相互串聯(lián)的電池包。
[0009]進一步地，所述電池包的電壓為O伏〈U≤60伏。
[0010]更進一步地，所述電池包之間設(shè)置有用于將電池包電路斷開的維修開關(guān)。
[0011]進一步地，所述能源系統(tǒng)還包括DC-DC變換器，所述能源系統(tǒng)與動力系統(tǒng)通過DC-DC變換器進行電連接，用于將能源系統(tǒng)的輸入電壓變換成動力系統(tǒng)預(yù)定的輸出電壓。[0012]進一步地，所述開關(guān)元器件為繼電器或絕緣柵雙極型晶體管或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。
[0013]進一步地，所述電池管理系統(tǒng)實時監(jiān)測電源的電流及每個電池包的電壓和溫度，所述檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)化成邏輯信號后傳輸給電機控制器進行判斷，所述電機控制器根據(jù)判斷結(jié)果對電機進行控制。
[0014]更進一步地，所述車用動力總成還包括儀表系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)將所檢測到的電源的信息通過儀表系統(tǒng)顯示出來，所述電池管理系統(tǒng)對所述電源的異常情況通過儀表系統(tǒng)進行報警。
[0015]本發(fā)明的車用動力總成的控制電路，包括能源系統(tǒng)模塊和動力系統(tǒng)模塊，所述能源系統(tǒng)模塊包括電源模塊、充電機模塊、電池管理系統(tǒng)模塊，所述電池管理系統(tǒng)模塊用于管理電源模塊和充電機模塊，所述動力系統(tǒng)包括電機模塊及電機控制器模塊，所述能源系統(tǒng)模塊用于向電機控制器模塊提供能量并通過電機控制器模塊控制電機模塊，其特征在于:所述電源模塊還包括電池包模塊和用于控制電池包模塊的開啟或關(guān)閉的開關(guān)元器件模塊，所述電池包模塊與電池包模塊之間通過開關(guān)元器件模塊進行電連接，所述電池管理系統(tǒng)模塊通過控制開關(guān)元器件模塊的開啟或關(guān)閉，從而控制電池包模塊的開啟或關(guān)閉。
[0016]進一步地，所述能源系統(tǒng)模塊還包括DC-DC變換器模塊，用于將能源系統(tǒng)模塊的輸入電壓變換成動力系統(tǒng)模塊預(yù)定的輸出電壓。
[0017]有益效果:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，設(shè)計合理。采用分布式電池包供電方式取代通常使用的高壓電池包，在連接到電機控制器后，通過控制裝置連接得到高電壓后對驅(qū)動電機供電，滿足了整車及電機驅(qū)動性能對高電壓的要求。與此同時，本發(fā)明集成了 DC-DC變換器、充電機、電機控制器、電池管理系統(tǒng)，使得高電壓被局限在電機控制器內(nèi)，簡化了整車的使用安全需求，電池包、連接電纜及其接插件可以按照安全電壓電氣要求設(shè)計，從而降低整車系統(tǒng)的復(fù)雜度，使用更加安全，也降低了成本，有效地提高了車輛的性能。
[0018]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]在此處鍵入【技術(shù)領(lǐng)域】描述段落。
[0020]車用動力總成及其控制電路
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1車用動力總成的概略的示意圖；
圖2全駕駛周期車用動力總成控制器的工作原理圖；
圖3充電過程車用動力總成控制器的工作原理圖；
圖中附圖標(biāo)記的含義:BMS:電池管理系統(tǒng)，Charger:充電機，DC-DC變換器:直流直流變換器，MCU:電機控制器，KO:繼電器，Kl:繼電器，K2:繼電器，K3:繼電器，K4:繼電器，KeyOn:點火開關(guān)打開，KeyStart:點火開關(guān)啟動，KeyOff:點火開關(guān)關(guān)閉。
[0022]
【具體實施方式】[0023]下面將結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明做進一步的說明。
實施例
[0024]如圖1所示，本發(fā)明的車用動力總成，包括能源系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，所述能源系統(tǒng)包括電源、充電機、電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)用于管理電源和充電機，所述動力系統(tǒng)包括電機及電機控制器，所述能源系統(tǒng)用于向電機控制器提供能量并通過電機控制器控制電機，其特征在于:所述電源還包括電池包和用于控制電池包的開啟或關(guān)閉的開關(guān)元器件，所述電池包與電池包之間通過開關(guān)元器件進行電連接，所述電池包為分布式電池包，所述電池管理系統(tǒng)通過控制開關(guān)元器件的開啟或關(guān)閉，從而控制電池包的開啟或關(guān)閉。
[0025]所述電池包為2個或2個以上相互串聯(lián)的電池包。所述電池包的電壓為60伏或48伏或36伏。
[0026]所述車用動力總成還包括DC-DC變換器，所述能源系統(tǒng)與動力系統(tǒng)通過DC-DC變換器進行電連接，用于將能源系統(tǒng)的輸入電壓變換成動力系統(tǒng)預(yù)定的輸出電壓。
[0027]所述電池管理系統(tǒng)實時監(jiān)測電源的電流及每個電池包的電壓和溫度，所述檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)化成邏輯信號后傳輸給電機控制器進行判斷，所述電機控制器根據(jù)判斷結(jié)果對電機進行控制。
[0028]所述車用動力總成還包括儀表系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)將所檢測到的電源的信息通過儀表系統(tǒng)顯示出來，所述電池管理系統(tǒng)對所述電源的異常情況通過儀表系統(tǒng)進行報警
O
[0029]所述能源系統(tǒng)和動力系統(tǒng)的正輸入端與DC-DC變換器的正輸入端進行電連接。
[0030]所述能源系統(tǒng)和動力系統(tǒng)的負輸入端與DC-DC變換器的負輸入端進行電連接。
[0031]所述開關(guān)元器件為繼電器或絕緣柵雙極型晶體管或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。
[0032]所述電池包之間設(shè)置有用于將電池包電路斷開的維修開關(guān)。
[0033]本發(fā)明的車用動力總成的控制電路，包括能源系統(tǒng)模塊和動力系統(tǒng)模塊，所述能源系統(tǒng)模塊包括電源模塊、充電機模塊、電池管理系統(tǒng)模塊，所述電池管理系統(tǒng)模塊用于管理電源模塊和充電機模塊，所述動力系統(tǒng)包括電機模塊及電機控制器模塊，所述能源系統(tǒng)模塊用于向電機控制器模塊提供能量并通過電機控制器模塊控制電機模塊，其特征在于:所述電源模塊還包括電池包模塊和用于控制電池包模塊的開啟或關(guān)閉的開關(guān)元器件模塊，所述電池包模塊與電池包模塊之間通過開關(guān)元器件模塊進行電連接，所述電池管理系統(tǒng)模塊通過控制開關(guān)元器件模塊的開啟或關(guān)閉，從而控制電池包模塊的開啟或關(guān)閉。
[0034]所述車用動力總成的控制電路還包括DC-DC變換器模塊，用于將能源系統(tǒng)模塊的輸入電壓變換成動力系統(tǒng)模塊預(yù)定的輸出電壓。
[0035]維護保養(yǎng)車輛時，分布式電池包的控制，及其與動力總成系統(tǒng)其他分系統(tǒng)的配合。車輛養(yǎng)護時，將維修開關(guān)拔出，這樣，電池包的高壓鏈路被斷開，保證了檢修過程中的使用安全。維修保養(yǎng)結(jié)束后，插回維修開關(guān)，電池包與動力總成系統(tǒng)進入工作狀態(tài)，用各控制器進行控制。
[0036]工作原理:
如圖2所示，為本發(fā)明全駕駛周期車用動力總成控制器的工作原理圖；
KeyOn，此時由12V電瓶提供供電。電池管理系統(tǒng)、DC-DC變換器、電機控制器、充電機等控制器低壓部分上電，控制硬件、軟件開始初始化；
自檢結(jié)束后等待KeyStart ；
檢測到KeyStart后，電池管理系統(tǒng)控制KO繼電器閉合，連接兩個60伏直流電池包。電池管理系統(tǒng)對電池包的溫度、電壓等進行檢測；
電池包正常，電池管理系統(tǒng)控制繼電器K2、K3閉合，開始高壓預(yù)充電；
預(yù)充結(jié)束后，電池管理系統(tǒng)控制繼電器Kl閉合，然后Κ3打開；
至此，120伏直流高壓準(zhǔn)備就緒。在車輛其他條件滿足的情形下，DC-DC變換器使能，開始輸出12伏直流供電。電機控制器使能，響應(yīng)駕駛員的命令，車輛開始行駛；
在行駛狀態(tài)下，電池管理系統(tǒng)在線監(jiān)控電池包的狀態(tài)，根據(jù)電池荷電狀態(tài)、溫度等條件，協(xié)調(diào)電機控制器控制電池包的功率輸出；
當(dāng)檢測到KeyOff信號時，系統(tǒng)啟動下電過程。首先，電機控制器與DC-DC變換器關(guān)閉功率輸出，然后關(guān)閉高壓系統(tǒng)。之后，電池管理系統(tǒng)控制打開繼電器Κ1、Κ3，這是再次對電池包進行電壓、溫度自檢，將自檢狀態(tài)寫入內(nèi)存，以備下一個駕駛周期上電初始化使用；下電過程結(jié)束后，電池管理系統(tǒng)控制打開KO繼電器，然后DC-DC變換器、電機控制器、電池管理系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài)；
本駕駛周期結(jié)束。
[0037]如圖3所示，為本發(fā)明全充電過程車用動力總成控制器的工作原理圖；
充電過程中，分布式電池包的控制，及其與動力總成系統(tǒng)其他分系統(tǒng)的配合。如圖3所示，充電過程的控制過程如下:
當(dāng)充電槍或充電電纜接入車輛的充電口，充電機控制器被激活，充電機檢測到充電插頭與插座結(jié)合成功后，發(fā)出充電激活信號，電池管理系統(tǒng)進入上電初始化；
充電機，電池管理系統(tǒng)進入上電自檢，在非揮發(fā)性內(nèi)存中取得上次行駛或充電過程中發(fā)生的故障，如果故障繼續(xù)存在，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入故障態(tài)，所有操作終止；
故障檢測通過后，電池管理系統(tǒng)控制繼電器KO閉合；
電池管理系統(tǒng)檢測電池包電壓、電池荷電狀態(tài)、溫度參數(shù)；
電池包自檢如果發(fā)現(xiàn)故障，該故障將被存入非揮發(fā)性內(nèi)存；
電池包正常，則使能充電機，電池管理系統(tǒng)控制繼電器Κ2、Κ4閉合，開始充電；
當(dāng)充電結(jié)束或充電槍或充電插頭拔出時，啟動充電下電過程；
充電機關(guān)閉，然后電池管理系統(tǒng)控制繼電器Κ2、Κ4、KO打開；
充電結(jié)束，控制器進入睡眠狀態(tài)。
[0038]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.車用動力總成，包括能源系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，所述能源系統(tǒng)包括電源、充電機、電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)用于管理電源和充電機，所述動力系統(tǒng)包括電機及電機控制器，所述能源系統(tǒng)用于向電機控制器提供能量并通過電機控制器控制電機，其特征在于:所述電源還包括電池包和用于控制電池包的開啟或關(guān)閉的開關(guān)元器件，所述電池包與電池包之間通過開關(guān)元器件進行電連接，所述電池包為分布式電池包，所述電池管理系統(tǒng)通過控制開關(guān)元器件的開啟或關(guān)閉，從而控制電池包的開啟或關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用動力總成，其特征在于:所述電池包為2個或2個以上相互串聯(lián)的電池包。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用動力總成，其特征在于:所述電池包的電壓為O伏〈U ( 60 伏。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車用動力總成，其特征在于:所述電池包之間設(shè)置有用于將電池包電路斷開的維修開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用動力總成，其特征在于:所述能源系統(tǒng)還包括DC-DC變換器，所述能源系統(tǒng)與動力系統(tǒng)通過DC-DC變換器進行電連接，用于將能源系統(tǒng)的輸入電壓變換成動力系統(tǒng)預(yù)定的輸出電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用動力總成，其特征在于:所述開關(guān)元器件為繼電器或絕緣柵雙極型晶體管或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車用動力總成，其特征在于:所述電池管理系統(tǒng)實時監(jiān)測電源的電流及每個電池包的電壓和溫度，所述檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)化成邏輯信號后傳輸給電機控制器進行判斷，所述電機控制器根據(jù)判斷結(jié)果對電機進行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車用動力總成，其特征在于:所述車用動力總成還包括儀表系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)將所檢測到的電源的信息通過儀表系統(tǒng)顯示出來，所述電池管理系統(tǒng)對所述電源的異常情況通過儀表系統(tǒng)進行報警。
9.車用動力總成的控制電路，包括能源系統(tǒng)模塊和動力系統(tǒng)模塊，所述能源系統(tǒng)模塊包括電源模塊、充電機模塊、電池管理系統(tǒng)模塊，所述電池管理系統(tǒng)模塊用于管理電源模塊和充電機模塊，所述動力系統(tǒng)包括電機模塊及電機控制器模塊，所述能源系統(tǒng)模塊用于向電機控制器模塊提供能量并通過電機控制器模塊控制電機模塊，其特征在于:所述電源模塊還包括電池包模塊和用于控制電池包模塊的開啟或關(guān)閉的開關(guān)元器件模塊，所述電池包模塊與電池包模塊之間通過開關(guān)元器件模塊進行電連接，所述電池管理系統(tǒng)模塊通過控制開關(guān)元器件模塊的開啟或關(guān)閉，從而控制電池包模塊的開啟或關(guān)閉。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車用動力總成的控制電路，其特征在于:所述能源系統(tǒng)模塊還包括DC-DC變換器模塊，用于將能源系統(tǒng)模塊的輸入電壓變換成動力系統(tǒng)模塊預(yù)定的輸出電壓。
【文檔編號】B60L15/00GK103552479SQ201310557535
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】常濤, 程凌 申請人:鎮(zhèn)江中研電控有限公司