本發(fā)明屬于純電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及純電動汽車的高壓控制與監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

高壓配電盒作為純電動汽車高壓系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，是整車高壓供配電管理的核心。目前純電動汽車上的高壓配電盒多采用硬線控制的方式，即將高壓接觸器的控制引腳通過低壓線束和低壓端口引出到高壓配電盒外并接入低壓配電盒，整車控制器通過控制低壓配電盒的電平輸出，從而達(dá)到控制高壓接觸器通斷的目的。同時，高壓接觸器的反饋引腳、傳感器的輸出信號均是通過低壓線束和低壓端口引出到高壓配電盒外并接入整車控制器，由整車控制器直接采集。采用此種配電盒對整車控制器控制端口和采集端口需求比較高，加大了整車控制器的任務(wù)量。同時過多的線束和接插件的使用會增加了整車的故障點(diǎn)，降低了整車的可靠性和安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于can總線的智能高壓控制盒，整車控制器與高壓配電盒間只需1對can線即可完成高壓控制與監(jiān)控，減少低壓線束的使用，降低整車控制器的任務(wù)量，能在減少整車成本的同時提高整車系統(tǒng)的可靠性和安全性。

為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于can總線控制的電動汽車的高壓配電盒，其特征在于，所述高壓配電盒內(nèi)設(shè)有高壓配電板，高壓接觸器，保險和若干狀態(tài)傳感器；所述高壓配電板通過一路can總線與整車控制器連通，用于實(shí)現(xiàn)整車控制器對高壓接觸器的控制以及整車控制器與高壓配電板之間的數(shù)據(jù)交互；

所述高壓配電板包括：主控模塊mcu，電源調(diào)理模塊，數(shù)字量輸出電路，數(shù)字量輸入電路，通信接口電路，模擬量輸入接口電路，電壓電流采集電路；所述狀態(tài)傳感器接入電壓電流采集電路后通過模擬量輸入接口電路將狀態(tài)信號送入主控模塊mcu；所述數(shù)字量輸出電路與高壓接觸器或散熱風(fēng)扇相連，用于控制信號輸出；高壓接觸器反饋信號通過所述數(shù)字量輸入電路送入主控模塊mcu；所述電源調(diào)理模塊外接9～36v工作電源，經(jīng)調(diào)理后分別對主控模塊mcu以及狀態(tài)傳感器供電。

所述狀態(tài)傳感器包括配電盒狀態(tài)傳感器和整車狀態(tài)傳感器，用于采集配電盒和整車狀態(tài)信號，其中整車狀態(tài)傳感器為霍爾電壓電流傳感器。

所述通信接口電路包括can通信接口電路和rs232串行接口電路，can通信接口電路用于實(shí)現(xiàn)高壓配電板與外部can總線的連接，rs232串行接口電路用于燒寫程序或用于系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控。

所述高壓配電板的主控模塊mcu的型號為mc9s12xep100。

所述can通信接口電路包括can驅(qū)動收發(fā)器u10，光耦合器u9、u11和共模電感l(wèi)5；所述can驅(qū)動收發(fā)器u10的數(shù)據(jù)發(fā)送端txd通過光耦合器u9與主控模塊mcu的can通信引腳pm5連接；can驅(qū)動收發(fā)器u10的數(shù)據(jù)接收端rxd通過光耦合器u11與主控模塊mcu的can通信引腳pm4連接；所述can驅(qū)動收發(fā)器u10的canh管腳和canl管腳通過共模電感l(wèi)5與外部can總線連接，所述共模電感l(wèi)5與外部can總線連接的兩端分別通過電阻r15、r13與電容c34的一端連接，然后電容c34的另一端通過電阻r14接入can驅(qū)動收發(fā)器u10的斜率電阻輸入端rs。

所述共模電感l(wèi)5與外部can總線連接的兩引腳接入由兩個tvs瞬態(tài)電壓抑制二極管構(gòu)成的二極管鉗位保護(hù)電路d6后接can總線地。

所述can通信接口電路與外部can總線之間還設(shè)有電源隔離電路，所述電源隔離電路由電源隔離芯片u3構(gòu)成，電源隔離芯片u3的電壓輸入vs和輸入地0vin分別連接系統(tǒng)工作電源的vcc和gnd，電源隔離芯片u3的電壓輸入vs和輸入地0vin之間連接有電容c18；電源隔離芯片u3的電壓輸出vo和輸出地0vout分別作為can總線的供電電源vcc_can和gnd_can，電源隔離芯片u3的電壓輸出vo和輸出地0vout之間連接有電容c22。

所述數(shù)字量輸出電路為由復(fù)合晶體管u12和若干低壓繼電器控制電路構(gòu)成的多路輸出接口，所述復(fù)合晶體管u12的多個輸入引腳分別與主控模塊mcu的控制引腳相連，用于低壓繼電器控制電路的信號輸入；所述低壓繼電器控制電路包括一低壓繼電器rl，復(fù)合晶體管的輸出引腳接低壓繼電器rl的線圈，低壓繼電器的線圈的另一端接低壓繼電器驅(qū)動電壓vbat，低壓繼電器的輸出端與高壓繼電器的線圈連接。

所述數(shù)字量輸入電路包括多個結(jié)構(gòu)相同的接口電路分別對應(yīng)不同的信號輸入，其中一個接口電路包括電阻r39、r41、r44，穩(wěn)壓二極管d22和電容c44構(gòu)成，電阻r39、r41、r44的一端共接，公共端作為信號輸入端，電阻r39的另一端接低壓繼電器驅(qū)動電壓vbat，電阻r44的另一端接地，穩(wěn)壓二極管d22與電容c44并聯(lián)，穩(wěn)壓二極管d22的陰極接與電阻r41的另一端連接，穩(wěn)壓二極管d22的陽極接地，電阻r41和穩(wěn)壓二極管d22的公共端接主控模塊mcu的信號采集引腳。

所述電壓電流采集電路包括6路0～5v電壓采集電路、1路0～15v電壓采集電路、1路0～24v電壓采集電路、2路0～50ma電流采集電路、1路﹣50～50ma電流采集電路。

本發(fā)明的高壓配電盒除在特殊情況下(如：起火、進(jìn)水、開蓋、絕緣故障)不會主動控制高壓接觸器的通斷，而是響應(yīng)整車控制器的can控制指令，采集到的電流、電壓傳感器信號不會用作邏輯控制，而是傳送給整車控制器。所有的邏輯操作均由整車控制器完成，從而使該高壓配電盒能很好的適應(yīng)不同車型。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的高壓配電盒結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖2是本發(fā)明can通信電路圖；

圖3是本發(fā)明電源隔離電路圖；

圖4是本發(fā)明數(shù)字量輸出電路復(fù)合晶體管和一路輸出接口電路圖；

圖5是本發(fā)明數(shù)字量輸入電路的其中一路輸入接口電路圖；

圖6是本發(fā)明0～5v電壓采集電路圖；

圖7是本發(fā)明0～15v電壓采集電路圖；

圖8是本發(fā)明0～24v電壓采集電路圖；

圖9是本發(fā)明0～50ma電流采集電路圖；

圖10是本發(fā)明-50～50ma電流采集電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對于這些實(shí)施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。

如圖1所示，一種基于can總線控制的電動汽車的高壓配電盒，其特征在于，所述高壓配電盒內(nèi)設(shè)有高壓配電板，高壓接觸器，保險和若干狀態(tài)傳感器；所述高壓配電板通過一路can總線與整車控制器連通，用于實(shí)現(xiàn)整車控制器對高壓接觸器的控制以及整車控制器與高壓配電板之間的數(shù)據(jù)交互；

所述高壓配電板包括：型號為mc9s12xep100的主控模塊mcu，電源調(diào)理模塊，數(shù)字量輸出電路，數(shù)字量輸入電路，通信接口電路，模擬量輸入接口電路，電壓電流采集電路，通信接口包括一路can通信接口電路和一路用于燒寫程序或用于系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控的rs232串行接口電路；所述can通信接口電路與主控模塊mcu的can通信引腳連接；所述狀態(tài)傳感器包括配電盒狀態(tài)傳感器和整車狀態(tài)傳感器，用于采集配電盒和整車狀態(tài)信號，其中整車狀態(tài)傳感器為霍爾電壓電流傳感器，狀態(tài)傳感器接入電壓電流采集電路后通過模擬量輸入接口將狀態(tài)信號送入主控模塊mcu；所述數(shù)字量輸出電路與高壓接觸器或散熱風(fēng)扇相連，用于控制信號輸出；高壓接觸器反饋信號通過所述數(shù)字量輸入電路送入主控模塊；所述電源調(diào)理模塊外接9～36v工作電源，經(jīng)調(diào)理后分別對主控模塊以及配電盒狀態(tài)傳感器供電。

can通信接口電路包括can驅(qū)動收發(fā)器u10，光耦合器u9、u11和共模電感l(wèi)5，如圖2所示，can驅(qū)動收發(fā)器u10采用pca82c251芯片，其canh管腳和canl管腳分別與一共模電感l(wèi)5的同名端兩引腳連接，同名端兩引腳對應(yīng)的共模電感l(wèi)5的另一端的兩引腳分別接入外部can總線的canh和canl；共模電感l(wèi)5與外部can總線連接的兩引腳接入由兩個tvs瞬態(tài)電壓抑制二極管構(gòu)成的二極管鉗位保護(hù)電路d6后接can總線地；

所述can驅(qū)動收發(fā)器u10的數(shù)據(jù)發(fā)送端txd與光耦合器u9的集電極開路輸出端vo連接；所述can驅(qū)動收發(fā)器u10的數(shù)據(jù)接收端rxd與光耦合器u11的發(fā)光二極管陰極通過電阻r18連接；所述can驅(qū)動收發(fā)器u10的gnd引腳與光耦合器u9的gnd引腳短接后與can總線供電電源的gnd_can端連接，所述can驅(qū)動收發(fā)器u10的vcc引腳與光耦合器u11的發(fā)光二極管陽極短接后與can總線供電電源的vcc_can端連接；

所述光耦合器u9的vcc引腳和使能輸入端ve短接后與can總線供電電源的vcc_can端連接，光耦合器u9的集電極開路輸出端vo通過電阻r12接入vcc_can端；光耦合器u9的發(fā)光二極管陽極接mcu工作電壓vcc，發(fā)光二極管陰極通過電阻r16接主控模塊mcu的can通信引腳pm5；

所述光耦合器u11的集電極開路輸出端vo接主控模塊mcu的can通信引腳pm4，且通過電阻r17與主控模塊mcu供電電源vcc端連接，光耦合器u9的vcc引腳和使能輸入端ve短接后接主控模塊mcu供電電源vcc端。

圖3為can通信的電源隔離電路，u3為電源隔離芯片dcr010505u，將mcu的5v工作電源vcc、gnd轉(zhuǎn)換成can總線的5v供電電源vcc_can、gnd_can，兩電源間的為隔離電壓1000v。

圖4為數(shù)字量輸出電路的復(fù)合晶體管和其中一路輸出接口電路圖。輸出接口電路的負(fù)載既可以接高壓繼電器，也可接散熱風(fēng)扇控制電路。圖中rl1為低壓繼電器，采用復(fù)合晶體管u12驅(qū)動低壓繼電器，u12的輸入引腳in1～in7接mcu，輸出引腳out1～out7接低壓繼電器的線圈，低壓繼電器的線圈另一端接低壓繼電器驅(qū)動電壓vbat。rl1_in為高壓接觸器驅(qū)動電壓輸入，rl1_out為高壓繼電器驅(qū)動電壓輸出。

當(dāng)需要控制高壓接觸器閉合時，由mcu控制引腳pb5輸出高電平，則u12的out1引腳ctrl_rl1輸出為低電平，vbat導(dǎo)通，rl1吸合，高壓接觸器電源經(jīng)過rl1_in、rl1_out、接觸器線圈，從而驅(qū)動接觸器閉合。

當(dāng)需要控制高壓接觸器斷開時，由mcu控制引腳pb5輸出低電平，則u12的out1引腳ctrl_rl1輸出高阻狀態(tài)，vbat截止，rl1斷開，rl1_in與rl1_out間斷開，高壓接觸器電源不能流入接觸器線圈，高壓接觸器斷開。

由于rl1_in、rl1_out和驅(qū)動電路的u12、mcu間沒有直接相連，高壓繼電器在斷開和閉合瞬間不會造成對u12、mcu的沖擊。

圖5為數(shù)字量輸入電路的其中一路輸入接口電路圖，高壓配電板的數(shù)字量輸入接口電路會實(shí)時監(jiān)測接觸器的反饋信號，常用的數(shù)字量檢測電路只能區(qū)分高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)，對懸空狀態(tài)則無法判斷，本發(fā)明通過ad采集輸入信號的電平，從而可以區(qū)分高電平、懸空、低電平三種輸入狀態(tài)。圖中i_s_hl1為接觸器反饋信號輸入，ad18為mcu的ad采集引腳，vbat為系統(tǒng)的供電電源，r39為100kω電阻，r44為10kω電阻，d22為5v穩(wěn)壓管。當(dāng)i_s_hl1為高電平時，mcu采集ad18的電壓為5v；當(dāng)i_s_hl1為低電平時，mcu采集ad18的電壓為0v；當(dāng)i_s_hl1為懸空狀態(tài)時，mcu采集ad18的電壓vad18＝vbat*10/110。

圖6為0～5v電壓采集電路：圖中i_a_v1為0～5v模擬量輸入信號，ad9為mcu的ad采集引腳，d21為5v穩(wěn)壓管，當(dāng)i_a_v1輸入電壓vin1大于5v時，穩(wěn)壓管會將電壓穩(wěn)定到5v，以保證mcu引腳不被損壞。當(dāng)i_a_v1輸入電壓vin1在0～5v范圍內(nèi)時，ad9采集電壓vad9＝vin1。

圖7為0～15v電壓采集電路：圖中i_a_v5為0～15v模擬量輸入信號，ad4為mcu的ad采集引腳，d27為5v穩(wěn)壓管，r58為精度0.1％的10kω電阻，r60為精0.1％的4.02kω電阻。i_a_v5輸入電壓vin2經(jīng)過r58、r60分壓，ad4采集分壓vad4＝vin2*4.02/(4.02+10)。

圖8為0～24v電壓采集電路：圖中i_a_v6為0～24v模擬量輸入信號，ad6為mcu的ad采集引腳，d23為5v穩(wěn)壓管，r47為精度0.1％的30kω電阻，r48為精0.1％的4.02kω電阻。i_a_v6輸入電壓vin3經(jīng)過r47、48分壓后，ad6采集分壓vad6＝vin3*4.02/(4.02+30)。

圖9為0～50ma電流采集電路：圖中i_a_ma為0～50ma模擬量輸入信號，ad7為mcu的ad采集引腳，d35為5v穩(wěn)壓管，u14為4通道運(yùn)算放大器ad824，r78為精度0.1％的1w50ω電阻。i_a_ma輸入的電流iin1經(jīng)過r78轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后經(jīng)過電壓跟隨器u14b，由ad7采集電壓，ad7的采集電壓vad7＝iin1*50。

圖10為﹣50～50ma電流采集電路：圖中i_a_pcma為-50～50ma模擬量輸入信號，ad14為mcu的ad采集引腳，d26為5v穩(wěn)壓管，u14為4通道運(yùn)算放大器ad824，r42為精度0.1％的1w50ω電阻,r49、r50為精度0.1％的10kω電阻。i_a_pcma輸入的電流iin2經(jīng)過r42轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后經(jīng)過電壓跟隨器u14d輸出電壓為v1，r49、r50為分壓電路，v2＝(vcc-v1)/2，v2經(jīng)過電壓跟隨器u14c，由ad14采集電壓，ad14采集電壓vad14＝v2＝(vcc-iin2*50)/2。

高壓配電盒內(nèi)存在多種類型的傳感器，根據(jù)傳感器的輸出信號類型可分為數(shù)字式傳感器和模擬式傳感器。數(shù)字式傳感器如煙霧傳感器、水浸傳感器，其傳感器的輸出信號接入到配電板的數(shù)字量輸入接口，當(dāng)配電板檢測到煙霧或水浸傳感器有效時，會自動切斷高壓接觸器，以保證乘客和整車安全，同時將故障通過can發(fā)送給整車控制器。模擬式傳感器如溫度傳感器、霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器，為兼容傳感器輸出的不同類型的模擬信號，高壓配電板預(yù)留有0～5v、0～15v、0～24v三種不同幅值的電壓采樣端口，0～50ma、-50ma～50ma兩者不同幅值的電流采樣端口。使用時，需根據(jù)傳感器的輸出信號選擇對應(yīng)的采集端口。同時配電板提供多路5v輸出，可用作傳感器的工作電源。溫度傳感器用于實(shí)時監(jiān)控高壓盒內(nèi)的溫度，配電板根據(jù)箱內(nèi)溫度控制散熱風(fēng)扇的工作狀態(tài)。

本發(fā)明的高壓配電盒除在特殊情況下(如：起火、進(jìn)水、開蓋、絕緣故障)不會主動控制高壓接觸器的通斷，而是響應(yīng)整車控制器的can控制指令，采集到的電流、電壓傳感器信號不會用作邏輯控制，而是傳送給整車控制器。所有的邏輯操作均由整車控制器完成，從而使該高壓配電盒能很好的適應(yīng)不同車型。

說明書中未闡述的部分均為現(xiàn)有技術(shù)或公知常識。本實(shí)施例僅用于說明該發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員對于本發(fā)明所做的等價置換等修改均認(rèn)為是落入該發(fā)明權(quán)利要求書所保護(hù)范圍內(nèi)。