專利名稱：車載智能電網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及汽車電氣控制技術(shù)領域，特別涉及一種車載智能電網(wǎng)。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代汽車用電器的不斷增多，整車用電器的供電也越來越復雜，隨著車載總線通信技術(shù)尤其是CAN總線、LIN總線的發(fā)展，汽車電器開始越來越多地采用帶有運算功能的控制器對電器進行控制，因此，各類用電器及控制器各自構(gòu)成供電回路導致全車電氣系統(tǒng)雜亂，給汽車供電安全帶來極大的隱患。復雜的電氣系統(tǒng)對用電安全，即對汽車電源處理過流和短路故障的能力也提出了更高的要求。現(xiàn)有汽車的供電方案已無法滿足此需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種能夠解決供電管理、故障診斷、安全保護等問題的車載智能電網(wǎng)。根據(jù)本發(fā)明實施例的車載智能電網(wǎng)，包括:汽車電源，用于提供電能；智能電網(wǎng)控制單元，與所述汽車電源相連，用于進行控制器電電壓轉(zhuǎn)換、電池參數(shù)監(jiān)測、電池荷電狀態(tài)估算和供電過流保護；以及汽車供電網(wǎng)絡，用于為整車電器供電。優(yōu)選地，所述汽車電源包括車用蓄電池和發(fā)電機中的至少一種。優(yōu)選地，所述智能電網(wǎng)控制單元包括:控制器電電源模塊、電池監(jiān)控模塊、和功率電監(jiān)控模塊。優(yōu)選地，所述控制器電電源模塊用于進行電壓轉(zhuǎn)換，將電壓粗糙、電流波動較大的汽車電源轉(zhuǎn)換為電壓穩(wěn)定、電流波動非常小的控制器電源，為整車的控制器供電。優(yōu)選地，所述電池監(jiān)控模塊用于實時監(jiān)測電池狀態(tài)，獲取電池參數(shù)，估算電池荷電狀態(tài)和老化狀態(tài)，對電池進行虧電保護，所述電池監(jiān)控模塊進一步包括:電池電壓檢測模塊、電池電流檢測模塊、電池溫度檢測模塊和電池SoC估算模塊。優(yōu)選地，所述功率電監(jiān)控模塊用于實現(xiàn)對各子網(wǎng)供電通道的狀態(tài)監(jiān)測和供電通斷控制，并進行瞬態(tài)過流保護，保證汽車供電安全，所述功率電監(jiān)控模塊進一步包括供電通斷控制模塊和電源通道過流保護模塊。優(yōu)選地，所述的汽車供電網(wǎng)絡包括:一個功率電供電骨干網(wǎng)，其中，所述功率電供電骨干網(wǎng)直接通過功率電供電線束為多個骨干功率型電器供電；多個功率電供電局域網(wǎng)，其中，所述功率電供電局域網(wǎng)直接通過功率電供電線束為多個局域功率型電器供電；一個控制器電供電骨干網(wǎng)，其中，所述控制器電供電骨干網(wǎng)通過控制器電供電線束為多個骨干電器控制器供電以及連接多個網(wǎng)關(guān)；以及多個控制器電供電局域網(wǎng)，其中，多個所述控制器電供電局域網(wǎng)與多個所述網(wǎng)關(guān)一一相連，并通過控制器電供電線束為多個局域電器控制器供電。根據(jù)本發(fā)明實施例的車載智能電網(wǎng)，至少具有如下優(yōu)點:
(I)獨立于汽車電器電子控制系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡，實現(xiàn)真正意義上的控電分離，降低供電線路對控制信號及通訊信號的電磁干擾，為電器電子控制和汽車通訊系統(tǒng)創(chuàng)造更加安全穩(wěn)定的供電環(huán)境；(2)為整車電器的傳統(tǒng)功率負載和電控單元提供分類的供電電源，提高控制器電源的穩(wěn)定性和可靠性；(3)對蓄電池進行實時監(jiān)測及虧電保護，對各子網(wǎng)進行供電監(jiān)控和過流保護，實現(xiàn)對整車供電的監(jiān)控和保護，保證汽車用電安全。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1為本發(fā)明實施例的車載智能電網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的智能電網(wǎng)控制單元的功能模塊圖；圖3為本發(fā)明實施例的電池監(jiān)控模塊的功能模塊圖；圖4為本發(fā)明實施例的功率電監(jiān)控模塊的功能模塊圖；圖5為本發(fā)明實施例的汽車供電網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表
示第一特征水平高度小于第二特征。目前我國智能電網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，智能化、網(wǎng)絡化成為電力管理的發(fā)展趨勢，而汽車做為一種移動的電源、電器、及儲能器的載體，可以看作是一種移動的電力網(wǎng)絡，隨著新能源汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車電力網(wǎng)將與整個用電網(wǎng)絡關(guān)聯(lián)起來，因而汽車電力網(wǎng)的智能化將對我國智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展開拓新的應用領域。本發(fā)明設計了一種車載智能電網(wǎng)，提出一種全新的汽車網(wǎng)絡化供電架構(gòu)，解決分類供電管理、故障診斷、安全保護等問題，為汽車電力網(wǎng)向智能電網(wǎng)的接入提供基礎。圖1為本發(fā)明實施例的車載智能電網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該車載智能電網(wǎng)包括:汽車電源10，智能電網(wǎng)控制單元20，以及汽車供電網(wǎng)絡30。具體地:汽車電源10包括車用蓄電池和發(fā)電機中的至少一種，用于提供電能。智能電網(wǎng)控制單元20，用于進行控制器電電壓轉(zhuǎn)換，提供控制器電電源，并進行電池參數(shù)監(jiān)測(電池電壓，電池電流和電池溫度)，電池SoC估算及供電過流保護等；汽車供電網(wǎng)絡30，用于為整車電器供電。圖2為本發(fā)明實施例的智能電網(wǎng)控制單元的功能模塊圖。如圖2所示，該智能電網(wǎng)控制單元20包括控制器電電源模塊210，電池監(jiān)控模塊220，以及功率電監(jiān)控模塊230。其中，控制器電電源模塊210進行電壓轉(zhuǎn)換，將粗糙的，電流波動較大的汽車電源轉(zhuǎn)換為電壓穩(wěn)定，電流波動非常小的控制器電源，為整車的控制器供電。同時，為了降低整車的靜態(tài)電流，可設計為車用自適應雙路控制器電源。圖3為本發(fā)明實施例的電池監(jiān)控模塊的功能模塊圖。如圖3所示，電池監(jiān)控模塊220進一步包括電池電壓檢測模塊2210，電池電流檢測模塊2220，電池溫度檢測模塊2230和電池SoC估算模塊2240。電池監(jiān)測模塊220實時監(jiān)測電池狀態(tài)，獲取電池參數(shù)，估算電池電量SoC和老化狀態(tài)SoH，對電池進行虧電保護。圖4為本發(fā)明實施例的功率電監(jiān)控模塊的功能模塊圖。如圖4所示，功率電監(jiān)控模塊230進一步包括供電通斷控制模塊2310和電源通道過流保護模塊2320。該功率電監(jiān)控模塊230對各個供電通道進行狀態(tài)監(jiān)測和供電通斷控制，并進行瞬態(tài)過流保護，保證汽車供電安全。一般地，根據(jù)重要性、通訊實時性及功能復雜性將汽車電器分為骨干電器和局域電器。與其他許多電器相關(guān)性大，影響整車性能，功能較為復雜的電器稱為骨干電器；與外部其他電器相關(guān)性小，獨立工作，功能較為單一的電器稱為局域電器。為了滿足骨干電器和局域電器對通訊速率的不同要求，設計骨干網(wǎng)一局域網(wǎng)這種主從式的網(wǎng)絡架構(gòu)，合理分配通訊資源。骨干網(wǎng)和局域網(wǎng)之間通過網(wǎng)關(guān)進行通訊。另外，汽車用電分為兩類，一是用電器的功率負載用電，其用電電流較大，電流波動較大，對電源電壓的穩(wěn)定性要求較低，稱為功率電。二是控制器電路及通訊電路用電，其電流較小，用電電流波動非常小，電路的電壓要求穩(wěn)定，稱為控制器電。車載智能電網(wǎng)采用分區(qū)供電和分類供電的思想，對骨干電器、局域電器的功率電及其控制器的控制器用電進行分類供電，降低供電線路對控制信號及通訊信號的電磁干擾，為電器電子控制和汽車通訊系統(tǒng)創(chuàng)造更加安全穩(wěn)定的供電環(huán)境，同時為整車電器的傳統(tǒng)功率負載和電控單元提供分類的供電電源，有效提高控制器電源的穩(wěn)定性和可靠性。因此，車載智能電網(wǎng)的供電網(wǎng)絡由多個子電網(wǎng)構(gòu)成，如圖5所示，包括:功率電供電骨干網(wǎng)，多個功率電供電局域網(wǎng)，控制器電供電骨干網(wǎng)，以及多個控制器電供電局域網(wǎng)。圖5為本發(fā)明實施例的汽車供電網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)示意圖。功率電供電骨干網(wǎng)包括功率電供電線束，連接骨干電器I N，為功能較為復雜，影響整車性能，與其他許多電器相關(guān)性大的骨干電器提供功率電。功率電供電局域網(wǎng)I η包括功率電供電線束，連接著局域電器，為η個局域網(wǎng)中的功能較為單一，獨立工作，與外部其他電器相關(guān)性小的局域電器提供功率電?？刂破麟姽╇姽歉删W(wǎng)包括控制器電供電線束，連接著骨干電器控制器以及網(wǎng)關(guān)，一方面為骨干網(wǎng)中的骨干電器控制器及網(wǎng)關(guān)提供電壓穩(wěn)定的控制器電，另一方面并通過網(wǎng)關(guān)為控制器電供電局域網(wǎng)I η提供控制器電?？刂破麟姽╇娋钟蚓W(wǎng)I η包括控制器電供電線束，連接局域電器控制器，為η個局域網(wǎng)中的局域電器控制器提供電壓穩(wěn)定的控制器電。根據(jù)本發(fā)明實施例的車載智能電網(wǎng)，至少具有如下優(yōu)點:(1)獨立于汽車電器電子控制系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡，實現(xiàn)真正意義上的控電分離，降低供電線路對控制信號及通訊信號的電磁干擾，為電器電子控制和汽車通訊系統(tǒng)創(chuàng)造更加安全穩(wěn)定的供電環(huán)境；(2)為整車電器的傳統(tǒng)功率負載和電控單元提供分類的供電電源，提高控制器電源的穩(wěn)定性和可靠性；(3)對蓄電池進行實時監(jiān)測及虧電保護，對各子網(wǎng)進行供電監(jiān)控和過流保護，實現(xiàn)對整車供電的監(jiān)控和保護，保證汽車用電安全。流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的范圍包括另外的實現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應被本發(fā)明的實施例所屬技術(shù)領域的技術(shù)人員所理解。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實 施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
權(quán)利要求
1.一種車載智能電網(wǎng)，其特征在于，包括: 汽車電源，用于提供電能； 智能電網(wǎng)控制單元，與所述汽車電源相連，用于進行控制器電電壓轉(zhuǎn)換、電池參數(shù)監(jiān)測、電池荷電狀態(tài)估算和供電過流保護；以及 汽車供電網(wǎng)絡，用于為整車電器供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載智能電網(wǎng)，其特征在于，所述汽車電源包括車用蓄電池和發(fā)電機中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載智能電網(wǎng)，其特征在于，所述智能電網(wǎng)控制單元包括:控制器電電源模塊、電池監(jiān)控模塊、和功率電監(jiān)控模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載智能電網(wǎng)，其特征在于，所述控制器電電源模塊用于進行電壓轉(zhuǎn)換，將電壓粗糙、電流波動較大的汽車電源轉(zhuǎn)換為電壓穩(wěn)定、電流波動非常小的控制器電源，為整車的控制器供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載智能電網(wǎng)，其特征在于，所述電池監(jiān)控模塊用于實時監(jiān)測電池狀態(tài)，獲取電池參數(shù)，估算電池荷電狀態(tài)和老化狀態(tài)，對電池進行虧電保護，所述電池監(jiān)控模塊進一步包括:電池電壓檢測模塊、電池電流檢測模塊、電池溫度檢測模塊和電池SoC估算模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載智能電網(wǎng)，其特征在于，所述功率電監(jiān)控模塊用于實現(xiàn)對各子網(wǎng)供電通道的狀態(tài)監(jiān)測和供電通斷控制，并進行瞬態(tài)過流保護，保證汽車供電安全，所述功率電監(jiān)控模塊進一步包括供電通斷控制模塊和電源通道過流保護模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載智能電網(wǎng)，其特征在于，所述的汽車供電網(wǎng)絡包括: 一個功率電供電骨干網(wǎng)，其中，所述功率電供電骨干網(wǎng)直接通過功率電供電線束為多個骨干功率型電器供電； 多個功率電供電局域網(wǎng)，其中，所述功率電供電局域網(wǎng)直接通過功率電供電線束為多個局域功率型電器供電； 一個控制器電供電骨干網(wǎng)，其中，所述控制器電供電骨干網(wǎng)通過控制器電供電線束為多個骨干電器控制器供電以及連接多個網(wǎng)關(guān)；以及 多個控制器電供電局域網(wǎng)，其中，多個所述控制器電供電局域網(wǎng)與多個所述網(wǎng)關(guān)一一相連，并通過控制器電供電線束為多個局域電器控制器供電。
全文摘要
本發(fā)明提出一種車載智能電網(wǎng)，包括汽車電源，用于提供電能；智能電網(wǎng)控制單元，與所述汽車電源相連，用于進行控制器電電壓轉(zhuǎn)換、電池參數(shù)監(jiān)測、電池荷電狀態(tài)估算和供電過流保護；以及汽車供電網(wǎng)絡，用于為整車電器供電。本發(fā)明的車載智能電網(wǎng)獨立于汽車電器電子控制系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡，實現(xiàn)真正意義上的控電分離，降低供電線路對控制信號及通訊信號的電磁干擾，為電器電子控制和汽車通訊系統(tǒng)創(chuàng)造更加安全穩(wěn)定的供電環(huán)境；為整車電器的傳統(tǒng)功率負載和電控單元提供分類的供電電源，提高控制器電源的穩(wěn)定性和可靠性；對蓄電池進行實時監(jiān)測及虧電保護，對各子網(wǎng)進行供電監(jiān)控和過流保護，實現(xiàn)對整車供電的監(jiān)控和保護，保證汽車用電安全。
文檔編號H02J7/00GK103219797SQ20131008459
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者連小珉, 楊殿閣, 李兵, 孔偉偉, 沙毅寧, 張濤, 楊楊 申請人:清華大學