本申請涉及新能源汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置、系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

由于汽車技術(shù)的發(fā)展，整車控制系統(tǒng)要求越來越智能化，對于車載電源來說主要有兩塊：車載電池充電器和車載電器供電器(即DC-DC電源)。

一、對于車載DC-DC電源來說由于車載電器增多，為車載電器供電的DC-DC電源的可靠性要求也越來越高，目前大部分車載DC-DC電源只是一個(gè)電壓變換裝置，整車控制系統(tǒng)無法了解DC-DC電源的工作狀態(tài)，也無法控制DC-DC電源的輸出。若整車控制系統(tǒng)能了解DC-DC電源的狀態(tài)，不但提高了汽車電氣系統(tǒng)的可維修性，也可根據(jù)實(shí)際情況關(guān)閉或開啟部分車載電器，提高汽車電氣系統(tǒng)的可靠性；整車控制系統(tǒng)能控制DC-DC電源的輸出，就可防止部分車載電器故障時(shí)影響整個(gè)車載電路的正常工作；

二、對于車載式充電機(jī)來說汽車電池組無論成本，體積，重量在整車中占有很大比例，因此可靠性，安全性是非常重要的，充電時(shí)通過CAN通訊總線與電池管理器，進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交互與充電功率、電壓、電流控制，對于電池可靠性來說具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置、系統(tǒng)和方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本申請實(shí)施例公開一種車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置，包括一殼體、以及設(shè)置于所述殼體內(nèi)的一數(shù)字處理模塊、一車載充電模塊和一DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊，所述殼體上形成有電網(wǎng)輸入端、電池輸出端和轉(zhuǎn)換器輸出端，該電網(wǎng)輸入端、電池輸出端和轉(zhuǎn)換器輸出端通過采樣電路連接至所述數(shù)字處理模塊，所述電池輸出端連接于所述車載充電模塊，所述轉(zhuǎn)換器輸出端連接于所述DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊。

優(yōu)選的，在上述的車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置中，所述數(shù)字處理模塊上設(shè)置有CAN通信端口和SCI串口通訊接口。

優(yōu)選的，在上述的車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置中，所述電網(wǎng)輸入端形成于所述殼體的一側(cè)，所述電池輸出端和轉(zhuǎn)換器輸出端形成于所述殼體相對的另一側(cè)。

優(yōu)選的，在上述的車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置中，所述數(shù)字處理模塊為DSP數(shù)字芯片。

優(yōu)選的，在上述的車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置中，位于所述殼體內(nèi)的車載充電模塊(電網(wǎng)和電池之間)、DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊(電池和電器之間)、CAN總線、SCI總線之間相互隔離、獨(dú)立。

優(yōu)選的，在上述的車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置中，所述車載充電模塊為+3.3KW車載充電機(jī)，所述DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊為+1KW。

優(yōu)選的，在上述的車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置中，所述車載充電模塊包括相連接的有橋PFC電路和諧振LLC電路。

優(yōu)選的，在上述的車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置中，所述DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊包括諧振LLC電路。

本申請還公開了一種汽車電氣控制系統(tǒng)，包括整車控制裝置和所述的車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置，所述整車控制裝置通過CAN通信接口與數(shù)字處理模塊之間通信。

相應(yīng)的，本申請還公開了一種車載電源一體機(jī)數(shù)字控制方法，采用任務(wù)優(yōu)先級由高至低順序工作方式，包括：

(1)、依次采樣電網(wǎng)電壓、電流，車載電池電壓，母線電壓，充電電壓、電流，DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊電壓和電流，

(2)、判斷所采集的電網(wǎng)，電池，負(fù)載是否有無過壓，過流情況，如果有采取相應(yīng)的保護(hù)措施，如果一切正常則進(jìn)行下一步的充電和車用電器的供電。

優(yōu)選的，在上述的車載電源一體機(jī)數(shù)字控制方法中，還包括步驟：

電網(wǎng)的功率因數(shù)校正控制PWM是60KHz定頻控制；

車載充電模塊開關(guān)頻率是90kHz～150kHz變頻控制；

DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊開關(guān)頻率是85kHz～200kHz變頻控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明在不增加汽車電子線路硬件開銷的情況下，利用汽車原有充電機(jī)的數(shù)字處理模塊的強(qiáng)大運(yùn)算能力和CAN通信接口，SCI通訊接口，嵌入車載DC-DC電源控制程序，使之有機(jī)的結(jié)合在一起，有助于將來整車電源的集成控制，集成智能電力分配；另使車載充電機(jī)、車載DC-DC電源和其余的車載電器一樣，可接受整車控制系統(tǒng)的控制并傳送自身的工作狀態(tài)，提高了整個(gè)汽車電氣系統(tǒng)的可靠性和可維修性。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為本發(fā)明具體實(shí)施例中車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置的原理方框圖；

圖2所示為本發(fā)明具體實(shí)施例中車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置的電路原理示意圖；

圖3所示為本發(fā)明具體實(shí)施例中數(shù)字處理模塊的接口示意圖；

圖4所示為本發(fā)明具體實(shí)施例中電流采樣模塊的電路示意圖；

圖5所示為本發(fā)明具體實(shí)施例中電壓采樣模塊的電路示意圖；

圖6所示為本發(fā)明具體實(shí)施例中過流檢測模塊的電路示意圖。

具體實(shí)施方式

本申請車載電源一體機(jī)提供了多重保護(hù)功能，包括軟件保護(hù)和硬件保護(hù)，其中充電模塊最大3.3KW的充電功率，單相電網(wǎng)供電，也是通過CAN總線鏈接整車控制器或BMS，進(jìn)行程控充電，保障了充電時(shí)的可靠性和安全性；其中DC-DC電源模塊最大1KW的供電功率，為車載電器設(shè)備提供電力，也是通過CAN總線鏈接整車控制器，進(jìn)行程控供電，安全可靠靈活性高；利用數(shù)字控制器的強(qiáng)大功能和資源將二者整合一起提出了車載電源一體機(jī)的思想，兩路電源同時(shí)進(jìn)行控制提出了一種新的解決方案，有效利用了資源，簡化了軟硬件的設(shè)計(jì)規(guī)模，同時(shí)方便了整車廠的安裝和走線。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

結(jié)合圖1至3所示，車載電源一體機(jī)數(shù)字控制裝置，包括一殼體、以及設(shè)置于殼體內(nèi)的一數(shù)字處理模塊9、一車載充電模塊4和一DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊7，殼體上形成有電網(wǎng)輸入端1、電池輸出端2和轉(zhuǎn)換器輸出端3，該電網(wǎng)輸入端1、電池輸出端2和轉(zhuǎn)換器輸出端3通過采樣電路連接至數(shù)字處理模塊9，電池輸出端2連接于車載充電模塊，轉(zhuǎn)換器輸出端3連接于DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊。

在一些實(shí)施例中，結(jié)合圖3所示，為了提升數(shù)據(jù)處理能力，免去干擾情況，數(shù)字處理模塊為DSP數(shù)字芯片，數(shù)字處理模塊上設(shè)置有CAN通信端口和SCI串口通訊接口，并且互相隔離，獨(dú)立。

DSP控制芯片為美國德州儀器的28035高性能DSP芯片其內(nèi)部集成了CAN通訊模塊和SCI通訊模塊，對外的隔離芯片為廣州致遠(yuǎn)公司生產(chǎn)的CAN隔離收發(fā)器CTM8251T，避免一體機(jī)對CAN通信線路上的干擾。此硬件電路的連接均為典型連接方式，故此不做敘述。SCI模塊的對外接口芯片美信公司的MAX3232，對電腦的標(biāo)準(zhǔn)接口芯片，此硬件電路的連接均為典型連接方式，故此不做敘述。

該技術(shù)方案中，新能源汽車所用電源模塊都整合在了一塊主電路上，并且由一個(gè)處理模塊進(jìn)行控制，考慮到數(shù)據(jù)的通信便利，在處理模塊上設(shè)置有CAN通信端口和SCI通訊端口。

在一些實(shí)施例中，電網(wǎng)輸入端形成于殼體的一側(cè)，電池輸出端和轉(zhuǎn)換器輸出端形成于殼體相對的另一側(cè)。

在一些實(shí)施例中，車載充電模塊和DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊兩種電源互相獨(dú)立，互相隔離，所有通訊總線和電源模塊間也是互相獨(dú)立互相隔離，保證安全性。所有輸入、輸出端在通過采樣電路連接至數(shù)字處理模塊內(nèi)都必須互相隔離，互相獨(dú)立。處理模塊的輸出端口連接至各電源模塊時(shí)也必須互相隔離，互相獨(dú)立。

優(yōu)選的，車載充電模塊為+3.3KW車載充電機(jī)。

在一些實(shí)施例中，車載充電模塊包括相連接的有橋PFC電路6和諧振LLC電路5。

在一些實(shí)施例中，DC-DC電源轉(zhuǎn)換模塊包括諧振LLC電路8。

就本發(fā)明一較佳的實(shí)施方式來看，為了有效采集車載電源的工作數(shù)據(jù)，所有電壓電流信號都進(jìn)行了隔離采樣，如圖4和5，保證了整機(jī)安全性。

在一實(shí)施例中，數(shù)字處理模塊9的輔助端口通過隔離輸出裝置連接DC-DC電源模塊的控制端。

在一實(shí)施例中，數(shù)字處理模塊9的輔助端口通過隔離輸出裝置連接車載充電模塊4的控制端。

DSP內(nèi)主程序?yàn)槿蝿?wù)優(yōu)先順序工作方式，包括步驟：

(1)、依次采樣電網(wǎng)電壓、電流，車載電池電壓，母線電壓，充電電壓、電流，DC-DC電源模塊電壓和電流；

(2)、再判斷所采集的電網(wǎng)，電池，負(fù)載是否有無過壓，過流情況，如果有采取相應(yīng)的保護(hù)措施，如果一切正常則進(jìn)行下一步的充電和車用電器的供電；

中斷程序內(nèi)主要是控制程序，包括步驟：

(1)、汽車充電時(shí)電網(wǎng)的功率因數(shù)校正控制；

(2)、車載電池充電功率、電壓、電流控制；

(3)、車載電器設(shè)備供電的總功率、電壓、電流控制；

(4)、所述車載電源一體機(jī)與整車控制器的通訊交互；

(5)、與其它擴(kuò)展設(shè)備的通訊交互；

(6)、整機(jī)各子模塊協(xié)同最優(yōu)控制；

結(jié)合圖6所示，功率器件的上下管直通和功率變壓器的飽和是開關(guān)電源的大忌，必須嚴(yán)格禁止這種現(xiàn)象的發(fā)生如果萬一發(fā)生此種情況就必須由硬件快速檢測和關(guān)斷，過流檢測模塊就是起到這種功能，在10us內(nèi)檢測并關(guān)斷。兩個(gè)電源模塊的控制輸出分別是PWM1-5和PWM6-9，都是隔離輸出，完成各自的功率轉(zhuǎn)換，其中電網(wǎng)的功率因數(shù)校正控制PWM是60KHz定頻控制，同時(shí)在所有電源模塊控制中優(yōu)先級也是最高的，確保其在工作中始終保持功率因數(shù)為1，其次是充電模塊開關(guān)頻率是90kHz-150kHz變頻控制，再次是DC-DC電源模塊其開關(guān)頻率是85kHz-200kHz變頻控制。

綜上所述，采用本技術(shù)方案后，此一體機(jī)在不增加汽車電子線路硬件開銷的情況下，利用數(shù)字處理器的強(qiáng)大運(yùn)算能力有機(jī)的糅合了車載充電和車載供電兩大電源模塊，另外利用汽車原有的CAN通信接口，使車載DC-DC電源和車載充電器一樣，可接受整車控制系統(tǒng)的控制并傳送自身的工作狀態(tài)，提高了整個(gè)汽車電氣系統(tǒng)的可靠性和可維修性。

需要說明的是，在本文中，“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本申請的具體實(shí)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，在不脫離本申請?jiān)淼那疤嵯?，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本申請的保護(hù)范圍。