專利名稱：一種純電動汽車電氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種純電動汽車電氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著不可再生石油資源的枯竭及全球汽車保有量的劇增，車用能源問題及相應的汽車尾氣污染問題已引起全球的廣泛關(guān)注。隨著近期電池技術(shù)的重大突破，純電動汽車低能耗和低排放的優(yōu)點再次顯現(xiàn)出來?，F(xiàn)有的純電動汽車研發(fā)一般是基于傳統(tǒng)汽車進行的， 相應的電氣系統(tǒng)也是基于傳統(tǒng)的轎車電氣系統(tǒng)開發(fā)。但由于傳統(tǒng)汽車電氣系統(tǒng)一般為12V 或者24V制式，而純電動汽車電氣系統(tǒng)則是高壓電氣系統(tǒng)和12V或者24V低壓電氣系統(tǒng)并存，因此純電動汽車的電氣系統(tǒng)較傳統(tǒng)汽車復雜，且如果高壓電氣系統(tǒng)和低壓電氣系統(tǒng)設計不當，會發(fā)生一些意想不到的功能錯誤，從而給整車安全性帶來隱患。現(xiàn)有文獻對純電動汽車電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作方式的描述較少。CN2013^816Y對一種高壓電氣系統(tǒng)進行了描述，該電氣系統(tǒng)中，對繼電器配置及高壓接觸器的配置及工作方式未進行描述，同時缺少單獨的整車控制器。

發(fā)明內(nèi)容
由于純電動汽車的電氣系統(tǒng)存在高壓和低壓線路及器件，且數(shù)量眾多，如果電氣系統(tǒng)設計不當，會引起意外的電氣動作，從而帶來安全行車隱患。本發(fā)明提出的電動汽車電氣系統(tǒng)，盡可能保留原有車輛的低壓線路，對新增加的電氣系統(tǒng)采用與原有車輛低壓線路相對獨立的布線方式，使得新增加的電氣系統(tǒng)使用可靠，操作簡單，充電方便。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是1)電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成本發(fā)明的純電動汽車電氣系統(tǒng)包括車載充電機，高壓安全開關(guān)，正端母線直流接觸器，驅(qū)動電機控制器(及驅(qū)動電機)，負端母線直流接觸器，電池管理系統(tǒng)(及電池)，降壓型DC/DC，空調(diào)壓縮機控制器(及空調(diào)壓縮機)，低壓蓄電池，鑰匙開關(guān)，制動助力真空泵， 制動踏板開關(guān)，數(shù)字化儀表，整車控制器，電動水泵，電動冷卻風扇，電動助力轉(zhuǎn)向，預充電高壓繼電器，以及為配合各部件工作的低壓供電繼電器。同時該系統(tǒng)還包括用于連接各部件的高壓直流母線和低壓輸出線路。2)電氣系統(tǒng)連接方式在該電氣系統(tǒng)中，車載充電機包括低壓輸出線路和高壓直流母線兩種電氣線路。 其中低壓輸出線路連接在電池管理系統(tǒng)的獨立低壓供電端，高壓直流母線接入至高壓安全開關(guān)的輸入端。電池管理系統(tǒng)的高壓直流母線正極接入至高壓安全開關(guān)的輸入正端，高壓直流母線的負極接入負端母線直流接觸器的高壓輸入端。負端母線直流接觸器的高壓輸出端接至高壓安全開關(guān)的輸入負端。降壓型DC/DC的輸入端與高壓安全開關(guān)的輸出端相連， 空調(diào)壓縮機控制器的高壓輸入端與高壓安全開關(guān)的輸出端相連，降壓型DC/DC的輸出端接至低壓蓄電池兩極上。預充電高壓繼電器的輸入端、正端母線直流接觸器的輸入端與高壓安全開關(guān)的輸出正端相連，預充電高壓繼電器的輸出端、正端母線直流接觸器的輸出端與驅(qū)動電機控制器的高壓輸入正端相連。驅(qū)動電機控制器的高壓輸入負端與高壓安全開關(guān)的輸出負端直接相連。高壓安全開關(guān)可以由人工從駕駛艙內(nèi)切斷，用作維修或者緊急情況切斷高壓直流母線時使用。負端母線直流接觸器位于電池管理系統(tǒng)的高壓直流母線負端出口，用于整個高壓電氣系統(tǒng)的緊急安全通斷；正端母線直流接觸器用于驅(qū)動電機控制器的安全通斷；預充電高壓繼電器用于驅(qū)動電機控制器的預充電過程。降壓型DC/DC在負端母線直流接觸器與高壓安全開關(guān)閉合后，負責為低壓蓄電池充電，以保證低壓蓄電池的電壓處于合理的工作范圍內(nèi)；負端母線直流接觸器與高壓安全開關(guān)閉合后，空調(diào)壓縮機控制器的高壓直流母線接通。鑰匙開關(guān)的四個擋位OFF，ACC, ON, Start用于控制ACC線路、ON線路、Mart線路與低壓蓄電池正極的連通鑰匙開關(guān)的ACC擋位控制ACC線路與低壓蓄電池正極的連通，鑰匙開關(guān)的ON擋位控制ON線路與低壓蓄電池正極的連通，鑰匙開關(guān)的Mart擋位控制Mart線路與低壓蓄電池正極的連通，鑰匙開關(guān)處于OFF擋位時，所述的ACC線路、ON線路和Mart線路與低壓蓄電池正極斷開。在正常上電過程中，電池管理系統(tǒng)的低壓供電線路正極與電池管理系統(tǒng)繼電器連接，其負極直接搭鐵。該電池管理系統(tǒng)繼電器由ON線路控制。在電池管理系統(tǒng)內(nèi)部采用二極管隔離電池管理系統(tǒng)的低壓供電線路與獨立低壓供電端?？照{(diào)壓縮機控制器的低壓供電線路正極與空調(diào)壓縮機控制器繼電器相連，該空調(diào)壓縮機控制器繼電器的通斷由ON線路控制。驅(qū)動電機控制器的低壓供電線路正極由驅(qū)動電機控制器繼電器控制，該驅(qū)動電機控制器繼電器的通斷由ON線路控制。制動助力真空泵的低壓供電線路正極與制動助力真空泵繼電器連接，該制動助力真空泵繼電器受制動踏板開關(guān)的通斷控制。數(shù)字化儀表直接由ACC線路供電。整車控制器低壓供電線路正極與整車控制器供電繼電器相連，該整車控制器供電繼電器受ACC線路控制。電動助力轉(zhuǎn)向的低壓供電線路正極與電動助力轉(zhuǎn)向繼電器相連，該電動助力轉(zhuǎn)向繼電器的通斷受ACC線路控制。電動水泵的低壓供電線路正極與電動水泵繼電器相連，該電動水泵繼電器的通斷受整車控制器控制。電動冷卻風扇的低壓供電線路正極與電動冷卻風扇低壓繼電器相連， 該電動冷卻風扇繼電器的通斷受整車控制器控制。預充電高壓繼電器、正端母線直流接觸器的通斷受整車控制器控制。負端母線直流接觸器的通斷動作由電池管理系統(tǒng)實施。數(shù)字化儀表、整車控制器、電池管理系統(tǒng)及驅(qū)動電機控制器之間通過CAN總線進行數(shù)據(jù)交換。電池管理系統(tǒng)與車載充電機的通信通過另外一路CAN總線完成。整車控制器與降壓型DC/DC通過低壓信號線路連接和傳輸信號。整車控制器與降壓型DC/DC之間的兩根低壓信號線分別用于傳送整車控制器的工作指示信號和整車控制器發(fā)送給DC/DC的使能信號。整車控制器內(nèi)部具有采集低壓蓄電池端電壓的電路。整車控制器與空調(diào)壓縮機控制器之間通過兩路低壓信號線路連接和傳輸信號。一路低壓信號線路傳送整車控制器發(fā)給空調(diào)壓縮機控制器的空調(diào)工作使能信號；另一路低壓信號線路傳輸整車控制器發(fā)送給空調(diào)壓縮機控制器的空調(diào)電機轉(zhuǎn)速PWM信號。3)電氣系統(tǒng)工作方式本發(fā)明電氣系統(tǒng)工作過程如下①鑰匙開關(guān)工作過程
鑰匙從OFF擋打至ACC擋時，整車控制器、電動助力轉(zhuǎn)向、數(shù)字化儀表開始工作；鑰匙ON擋接通時，空調(diào)壓縮機控制器、蓄電池管理系統(tǒng)、驅(qū)動電機控制器的低壓繼電器接通， 各控制器開始工作；鑰匙Mart擋接通時，電機高壓電系統(tǒng)在整車控制器控制下工作。降壓型DC/DC、電動水泵、電動冷卻風扇的工作由整車控制器控制，制動助力真空泵由制動踏板開關(guān)控制。高壓安全開關(guān)為手動開關(guān)，用于在緊急情況下，由駕駛艙內(nèi)拉動，斷開電路強電。在鑰匙OFF后充電插頭接入車輛時，電池管理系統(tǒng)由車載充電機供電后，閉合負端母線直流接觸器，通向電池管理系統(tǒng)的高壓直流母線導通。鑰匙開關(guān)工作過程中，整車控制器、電池管理系統(tǒng)、驅(qū)動電機控制器工作的具體過程如下(1)鑰匙到ACC位置時，整車控制器上電工作，電動助力轉(zhuǎn)向處于工作狀態(tài)，數(shù)字化儀表開始工作。(2)鑰匙到ON擋位置時，電池管理系統(tǒng)發(fā)送的控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network,以下簡稱CAN)信息中無重大故障信號時，整車控制器通過CAN發(fā)給電池管理系統(tǒng)接通負端母線直流接觸器的指令，同時整車控制器直接輸出控制信號接通預充電高壓繼電器進行預充電。當驅(qū)動電機控制器返回的CAN信號中，顯示預充電已完成，則整車控制器斷開預充電高壓繼電器，若此時電池及電機系統(tǒng)均無嚴重故障信息，整車控制器接通正端母線直流接觸器，驅(qū)動電機控制器輸入端的直流高壓母線與電池管理系統(tǒng)輸出端接通。(3)鑰匙打到Mart擋，負端母線直流接觸器和正端母線直流接觸器均閉合時，若驅(qū)動電機控制器發(fā)送的CAN信息中無嚴重故障，整車控制器發(fā)送電機工作使能命令給驅(qū)動電機控制器，驅(qū)動電機控制器才能處于工作狀態(tài)，電機可以響應整車控制器發(fā)出的轉(zhuǎn)矩命令，此時電氣驅(qū)動系統(tǒng)可以驅(qū)動車輛。行車過程中，電池管理系統(tǒng)或驅(qū)動電機控制器發(fā)出的CAN信息中出現(xiàn)嚴重故障， 則整車控制器首先發(fā)送降低電機輸出轉(zhuǎn)矩命令，并快速切斷正端母線直流接觸器和負端母線直流接觸器，以確保電氣系統(tǒng)和人員安全。高壓安全開關(guān)為手動開關(guān)。當電氣系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障時，司機在駕駛艙內(nèi)直接拉動高壓安全開關(guān)，人工切斷驅(qū)動電機控制器與電池管理系統(tǒng)之間的直流高壓母線，確保艙內(nèi)人員安全。(4)鑰匙從鑰匙ON擋位置回到OFF擋位置時，所有部件停止工作。(5)鑰匙回到OFF擋后，可以進行停車充電。充電過程中的電氣系統(tǒng)安全性由電池管理系統(tǒng)和車載充電機的操作保證。充電插頭與車載充電機接通后，電池管理系統(tǒng)與車載充電機的CAN通信開始工作，電池管理系統(tǒng)進入充電工作狀態(tài)。電池管理系統(tǒng)接通負端母線直流接觸器后，車載充電機開始為電池包充電，充電速率由兩者共同控制。充電結(jié)束或者電池發(fā)生故障時，車載充電機停止其高壓輸出，同時電池管理系統(tǒng)斷開負端母線直流接觸
ο②降壓型DC/DC若鑰匙處于ON擋時，負端母線直流接觸器閉合，降壓型DC/DC輸入側(cè)供電；或者當外部充電插頭插入至車上的充電座時，車載充電機向降壓型DC/DC輸入側(cè)供電。當鑰匙處于ON擋時，整車控制器經(jīng)低壓信號線發(fā)給降壓型DC/DC —個電平 (3.7 5V)信號，表示整車控制器在工作。若整車控制器檢測到低壓蓄電池的電壓低于一定值，經(jīng)過低壓信號線發(fā)送充電使能信號至降壓型DC/DC，降壓型DC/DC開始為低壓蓄電池充電。若低壓蓄電池端電壓達到充電電壓上限值時，整車控制器發(fā)出降壓型DC/DC停止充電命令。 當鑰匙到OFF擋，此時整車控制器不再工作，降壓型DC/DC收不到整車控制器信號后，將不再工作。③電動冷卻風扇電動冷卻風扇用于冷卻驅(qū)動電機系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)。當驅(qū)動電機控制器溫度、水溫溫度、或者空調(diào)冷凝器溫度中，任意一個溫度高于一定值Al，整車控制器啟動電動冷卻風扇進行冷卻；當驅(qū)動電機控制器溫度、水溫溫度、或者空調(diào)冷凝器溫度中，三者溫度均低于一定值A2時，整車控制器通過關(guān)斷電動冷卻風扇供電正端的低壓繼電器，關(guān)閉電動冷卻風扇。④電動水泵電動水泵用于冷卻驅(qū)動電機系統(tǒng)。整車控制器對電動水泵的控制方式與風扇類似，當驅(qū)動電機控制器溫度或者水溫高于一定值A3時，整車控制器啟動電動水泵；當驅(qū)動電機控制器溫度或者水溫低于一定值A4時，整車控制器通過斷開電動水泵低壓正極的低壓繼電器，關(guān)閉電動水泵。⑤空調(diào)壓縮機控制器鑰匙ON擋接通時，空調(diào)壓縮機控制器上電工作。電動空調(diào)必須在整車控制器的控制下工作。整車控制器檢測整車面板輸入的空調(diào)擋位信號和打開信號。若整車控制器收到空調(diào)打開信號，且根據(jù)整車面板上輸入的空調(diào)擋位信號，發(fā)出空調(diào)使能信號?？照{(diào)壓縮機控制器內(nèi)部具備高壓繼電器，在沒有收到整車控制器的使能信號時，該高壓繼電器不能閉合。停車充電時，空調(diào)壓縮機控制器沒有收到整車控制器發(fā)出的使能信號，不能工作。整車控制器在發(fā)出電動空調(diào)使能信號的同時，發(fā)出PWM控制信號至空調(diào)壓縮機控制器，調(diào)節(jié)空調(diào)壓縮機的轉(zhuǎn)速，從而達到不同的空調(diào)調(diào)溫效果。⑥電動助力轉(zhuǎn)向電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在鑰匙ON擋接通時，其供電繼電器導通，助力轉(zhuǎn)向電機可以工作。⑦制動助力真空泵制動助力真空泵的開關(guān)繼電器由制動踏板進行控制。踩下制動踏板后，制動開關(guān)閉合，真空助力繼電器接通，助力真空泵開始工作，用于制動踏板助力。本發(fā)明使得該電動汽車車啟動方式完全與傳統(tǒng)車輛相同；如果車輛發(fā)生故障，將具有安全冗余措施，從而保證電動汽車的安全行駛。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進行進一步說明。圖1是電動汽車電氣系統(tǒng)原理圖；圖2是電動汽車控制信號原理圖；圖中1車載充電機，2高壓安全開關(guān)，3正端母線直流接觸器，4驅(qū)動電機控制器，5負端母線直流接觸器，6電池管理系統(tǒng)，7降壓型DC/DC，8空調(diào)壓縮機控制器，9低壓蓄電池，10鑰匙開關(guān)，11制動助力真空泵，12制動踏板開關(guān)，13數(shù)字化儀表，14整車控制器，15 電動水泵，16電動冷卻風扇，17電動助力轉(zhuǎn)向，18預充電高壓繼電器，19電池管理系統(tǒng)繼電器，20空調(diào)壓縮機控制器繼電器，21驅(qū)動電機控制器繼電器，22制動助力真空泵繼電器，23 整車控制器供電繼電器，24電動水泵繼電器、25電動冷卻風扇繼電器，26電動助力轉(zhuǎn)向繼電器。
具體實施例方式1)電氣系統(tǒng)組成圖1為本發(fā)明中的純電動車電氣系統(tǒng)。所述的電氣系統(tǒng)包括車載充電機1，高壓安全開關(guān)2，正端母線直流接觸器3，驅(qū)動電機控制器4，負端母線直流接觸器5，電池管理系統(tǒng)6，降壓型DC/DC7，空調(diào)壓縮機控制器8，低壓蓄電池9，汽車鑰匙開關(guān)10，制動助力真空泵 11，制動踏板開關(guān)12，數(shù)字化儀表13，整車控制器14，電動水泵15，電動冷卻風扇16，電動助力轉(zhuǎn)向17，預充電高壓繼電器18，以及為配合各部件工作的低壓供電繼電器19、20、21、22、 23、24、25、26。以及部件之間的直流高壓母線或低壓線路。如圖1所示，車載充電機1包括兩路輸出，一路是為電池管理系統(tǒng)6供電的高壓直流母線，用于電池包充電，另一路是專門為電池管理系統(tǒng)6供電的低壓輸出線路。電池管理系統(tǒng)6的高壓直流母線正極接入至高壓安全開關(guān)2的輸入正端，所述的高壓直流母線的負極接入負端母線直流接觸器5的高壓輸入負端。負端母線直流接觸器5的高壓輸出負端接至高壓安全開關(guān)2的輸入側(cè)端。降壓型DC/DC 7的輸入端與高壓安全開關(guān)2的輸出端相連， 空調(diào)壓縮機控制器8的高壓輸入端與高壓安全開關(guān)2的輸出端相連，降壓型DC/DC 7的輸出端接至低壓蓄電池9上。電池管理系統(tǒng)6的高壓直流母線經(jīng)過高壓安全開關(guān)2后，向驅(qū)動電機控制器4、降壓型DC/DC7、空調(diào)壓縮機控制器8供電。高壓安全開關(guān)2的輸入正端與車載充電機1的輸出正端相連，高壓安全開關(guān)2的輸入負端與車載充電機1的輸出負端及負端母線直流接觸器5的輸出端相連；高壓安全開關(guān)2的輸出正端與正端母線直流接觸器3的輸入正端相連， 并且高壓安全開關(guān)2的輸出正端和預充電高壓繼電器18的輸入端相連，高壓安全開關(guān)2的輸出正端又和降壓型DC/DC7的輸入正端相連，高壓安全開關(guān)2的輸出正端并且和空調(diào)壓縮機控制器8的輸入正端相連；高壓安全開關(guān)2的輸出負端與驅(qū)動電機控制器4的輸入負端相連，高壓安全開關(guān)2的輸出負端并與降壓型DC/DC7的輸入負端相連，高壓安全開關(guān)2的輸出負端又與空調(diào)壓縮機控制器8的輸入負端相連。預充電高壓繼電器18的輸入端與高壓安全開關(guān)2的輸出正端相連，正端母線直流接觸器3的輸入端與高壓安全開關(guān)2的輸出正端相連；預充電高壓繼電器18的輸出端與驅(qū)動電機控制器4的高壓輸入正端相連，正端母線直流接觸器3的輸出端與驅(qū)動電機控制器4的高壓輸入正端相連；驅(qū)動電機控制器4 的高壓輸入負端與高壓安全開關(guān)2的輸出負端直接相連。高壓安全開關(guān)2可以由人工從駕駛艙內(nèi)切斷，用作維修或者緊急情況切斷高壓直流母線時使用。負端母線直流接觸器5位于電池管理系統(tǒng)6的高壓直流母線負端出口，負端母線直流接觸器5的輸入端接到電池管理系統(tǒng)6的高壓直流母線負端出口，負端母線直流接觸器5的輸出端接到高壓安全開關(guān)2的輸入負端，用于整個高壓電氣系統(tǒng)的緊急安全通斷。正端母線直流接觸器3連接于高壓開關(guān)2的輸出正端和驅(qū)動電機控制器4的輸入正端之間，用于驅(qū)動電機控制器4的安全通斷。預充電高壓繼電器18連接于高壓開關(guān)2的輸出正端和驅(qū)動電機控制器4的輸入正端之間，用于驅(qū)動電機控制器4的預充電過程。降壓型DC/DC7在負端母線直流接觸器5與高壓安全開關(guān)2閉合后，負責為低壓蓄電池9充電， 以保證低壓蓄電池9的電壓處于合理的工作范圍內(nèi)；負端母線直流接觸器5與高壓安全開關(guān)2閉合后，空調(diào)壓縮機控制器8的高壓直流母線接通。低壓蓄電池9是低壓電氣系統(tǒng)的供電源，其負極搭鐵，其正極與鑰匙開關(guān)10的輸入電源線相連。鑰匙開關(guān)10分為OFF，ACC, ON, START擋。制動助力真空泵11、電動水泵 15、電動助力轉(zhuǎn)向17、電動冷卻風扇16、數(shù)字化儀表13、整車控制器14、電池管理系統(tǒng)6的低壓供電線路、電機控制系統(tǒng)4的低壓供電線路、空調(diào)壓縮機控制器8的低壓供電線路，均在鑰匙開關(guān)10的控制下，由低壓蓄電池9供電。較為特別的是，電池管理系統(tǒng)6的低壓供電線路最終由低壓蓄電池9供電，而電池管理系統(tǒng)6的獨立低壓供電端由車載充電機1的低壓輸出線路供電，在電池管理系統(tǒng)6內(nèi)部采用二極管對低壓供電線路和獨立低壓供電端進行隔離。圖2為電氣系統(tǒng)的控制信號圖，為方便起見，圖中省略了圖1中所示的高壓電氣線路。整車控制器14承擔了電氣系統(tǒng)很大部分的控制功能，如整車控制器14發(fā)出開關(guān)信號，分別控制電動水泵繼電器24、電動冷卻風扇繼電器25、高壓預充電繼電器18、正端母線直流接觸器3。整車控制器14通過CAN總線分別與電池管理系統(tǒng)6，驅(qū)動電機控制器4及數(shù)字化儀表13進行通訊。電池管理系統(tǒng)6與車載充電機1之間通過另一路CAN總線進行通信。整車控制器14發(fā)送DC/DC使能信號給降壓型DC/DC7，同時發(fā)送整車控制器工作指示信號給降壓型DC/DC7。整車控制器14還發(fā)送空調(diào)工作使能信號、空調(diào)電機轉(zhuǎn)速PWM信號至空調(diào)壓縮機控制器8。當司機踩下制動踏板時，制動踏板開關(guān)12閉合，制動助力真空泵繼電器22閉合， 制動助力真空泵供電；制動踏板抬起時，制動助力真空泵斷電。由司機操作的鑰匙開關(guān)10的ACC線決定了整車控制器供電繼電器23，電動助力轉(zhuǎn)向繼電器沈的通斷；ON線決定了電池管理系統(tǒng)繼電器19，驅(qū)動電機控制器繼電器21，空調(diào)壓縮機控制器繼電器20的通斷。2)電氣系統(tǒng)工作方式下面結(jié)合圖1和圖2，描述本發(fā)明電氣系統(tǒng)的工作方式。①鑰匙啟動過程(1)在整車正常啟動時，汽車的鑰匙開關(guān)10首先到達ACC擋，此時整車控制器供電繼電器23、電動助力轉(zhuǎn)向繼電器沈接通，整車控制器14和電動助力轉(zhuǎn)向17完成供電。數(shù)字化儀表13直接由ACC線供電。(2)鑰匙打到鑰匙開關(guān)10的ON擋時，電池管理系統(tǒng)繼電器19，空調(diào)壓縮機控制器繼電器20，驅(qū)動電機控制器繼電器21接通，驅(qū)動電機控制器4、電池管理系統(tǒng)6、空調(diào)壓縮機控制器8完成供電。此時CAN網(wǎng)絡開始工作，整車控制器14收到的CAN信息中無電池管理系統(tǒng)6和驅(qū)動電機控制器4所發(fā)送的嚴重故障信息，則整車控制器14經(jīng)過CAN總線，發(fā)送負端母線直流接觸器閉合命令給電池管理系統(tǒng)6，電池管理系統(tǒng)6接到命令后閉合負端母線直流接觸器5 ；同時整車控制器14發(fā)送閉合命令給預充電高壓繼電器18，對驅(qū)動電機控制器4進行預充電。驅(qū)動電機控制器4經(jīng)過CAN總線返回預充電成功狀態(tài)后，整車控制器發(fā)送閉合命令給正端母線直流接觸器3，完成對驅(qū)動電機控制器4的高壓供電。(3)鑰匙打到鑰匙開關(guān)10的Mart擋，負端母線直流接觸器5和正端母線直流接觸器3均閉合時，若驅(qū)動電機控制器4發(fā)送的CAN信息中無嚴重故障，整車控制器14發(fā)送電機工作使能命令給驅(qū)動電機控制器4，驅(qū)動電機控制器4可以響應整車控制器14發(fā)出的轉(zhuǎn)矩命令，電氣系統(tǒng)可以驅(qū)動車輛。行車過程中，電池管理系統(tǒng)6或驅(qū)動電機控制器4發(fā)出的CAN信息中出現(xiàn)嚴重故障，則整車控制器首先降發(fā)送降低電機輸出轉(zhuǎn)矩的命令給驅(qū)動電機控制器4，并快速切斷正端母線直流接觸器3和負端母線直流接觸器5，以確保電氣系統(tǒng)和人員安全。高壓安全開關(guān)2為手動開關(guān)。當電氣系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障時，司機在駕駛艙內(nèi)直接拉動高壓安全開關(guān)2，人工切斷驅(qū)動電機控制器4與電池管理系統(tǒng)6之間的直流高壓母線， 確保艙內(nèi)人員安全。(4)鑰匙從鑰匙開關(guān)10的ON擋位置回到OFF擋位置時，所有部件停止工作。(5)整車停車充電時，司機將鑰匙從鑰匙開關(guān)10上拔掉后，插入充電插頭，車載充電機1具備AC/DC功能，開始給電池管理系統(tǒng)6的低壓供電線路供電。充電CAN總線網(wǎng)絡開始工作，電池管理系統(tǒng)6發(fā)送充電使能信號給車載充電機1，同時電池管理系統(tǒng)6在判斷車載充電機1準備就緒后，吸合負端母線直流接觸器5，車載充電機1通過接通的直流高壓母線為電池包充電。在電池包充電完成后，電池管理系統(tǒng)6發(fā)送禁止信號給車載充電機1，同時斷開負端母線直流接觸器5，充電結(jié)束。②降壓型DC/DC 7鑰匙開關(guān)10處于ON擋時，負端母線直流接觸器5閉合后，降壓型DC/DC7輸入側(cè)供電；或者車載充電機1工作時，降壓型DC/DC7的輸入測供電。鑰匙放至ON擋時，整車控制器14經(jīng)過低壓信號線發(fā)給降壓型DC/DC7 —個3. 7 5V的電壓信號，表示整車控制器14在工作。整車控制器14檢測到低壓蓄電池9的電壓低于一定值后，發(fā)送給降壓型DC/DC7的充電使能信號，降壓型DC/DC7開始為低壓蓄電池9進行充電。若低壓蓄電池9充電電壓達到上限值，整車控制器14發(fā)出DC/DC禁止命令，充電結(jié)束。當鑰匙10到OFF擋，整車控制器14不再工作，降壓型DC/DC7收不到整車控制器 14的使能信號時，不會工作。③電動冷卻風扇16電動冷卻風扇16用于冷卻驅(qū)動電機系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)。當驅(qū)動電機控制器4溫度、 水溫溫度、或者空調(diào)冷凝器溫度中，任意一個溫度高于一定值Al，整車控制器14發(fā)出命令， 閉合電動冷卻風扇繼電器25啟動電動冷卻風扇進行冷卻；當驅(qū)動電機控制器4溫度、水溫溫度、或者空調(diào)冷凝器溫度中，三者溫度均低于一定值A2時，整車控制器14斷開電動冷卻風扇繼電器25，關(guān)閉電動冷卻風扇16。④電動水泵15
電動水泵15用于冷卻驅(qū)動電機系統(tǒng)。整車控制器14對電動水泵的控制方式與電動冷卻風扇類似，當驅(qū)動電機控制器4溫度或者水溫高于一定值A3時，整車控制器發(fā)出命令，閉合電動水泵繼電器M，啟動電動水泵15 ；當驅(qū)動電機控制器4溫度或者水溫低于一定值A4時，整車控制器14關(guān)閉電動水泵繼電器24，斷開電動水泵15。⑤空調(diào)壓縮機控制器8鑰匙開關(guān)10打到ON擋時，低壓繼電器20閉合，空調(diào)壓縮機控制器8供電。電動空調(diào)必須在整車控制器14的控制下工作。整車控制器14檢測整車面板輸入的空調(diào)擋位信號和打開信號。若整車控制器14收到空調(diào)打開信號，且根據(jù)整車面板上輸入的空調(diào)擋位信號，發(fā)出空調(diào)使能信號?？照{(diào)壓縮機控制器8內(nèi)部具備高壓繼電器，在沒有收到整車控制器 14的使能信號時，該高壓繼電器不能閉合。停車充電時，空調(diào)壓縮機控制器8沒有收到整車控制器14發(fā)出的使能信號，不能工作。整車控制器14在發(fā)出電動空調(diào)使能信號的同時，發(fā)出PWM控制信號至空調(diào)壓縮機控制器8，調(diào)節(jié)空調(diào)壓縮機的轉(zhuǎn)速，從而達到不同的空調(diào)調(diào)溫效果。⑥電動助力轉(zhuǎn)向17電動助力轉(zhuǎn)向17在鑰匙ACC擋接通時，電動助力轉(zhuǎn)向繼電器沈?qū)?，助力轉(zhuǎn)向電機供電。電動助力轉(zhuǎn)向處于待工作狀態(tài)。⑦制動助力真空泵11制動助力真空泵11的制動助力真空泵繼電器22由制動踏板12進行控制。踩下制動踏板后，制動踏板開關(guān)12閉合，制動助力真空泵繼電器22接通，制動助力真空泵11的電機開始工作，用于制動踏板助力。
權(quán)利要求
1. 一種純電動汽車電氣系統(tǒng)，其特征在于，所述的純電動汽車電氣系統(tǒng)包括車載充電機(1)、高壓安全開關(guān)O)、正端母線直流接觸器(3)、驅(qū)動電機控制器G)、負端母線直流接觸器(5)、電池管理系統(tǒng)(6)、降壓型DC/DC(7)、空調(diào)壓縮機控制器(8)、低壓蓄電池(9)、 鑰匙開關(guān)(10)、制動助力真空泵(11)、制動踏板開關(guān)(12)、數(shù)字化儀表(13)、整車控制器 (14)、電動水泵(15)、電動冷卻風扇(16)、電動助力轉(zhuǎn)向(17)、預充電高壓繼電器(18)，以及為配合各部件工作的低壓供電繼電器電池管理系統(tǒng)繼電器(19)、空調(diào)壓縮機控制器繼電器(20)、驅(qū)動電機控制器繼電器(21)、制動助力真空泵繼電器(22)、整車控制器供電繼電器(23)、電動水泵繼電器04)、電動冷卻風扇繼電器05)和電動助力轉(zhuǎn)向繼電器06)； 所述的車載充電機(1)包括兩路輸出，一路輸出是為電池管理系統(tǒng)(6)充電的高壓直流母線，用于為電池包充電；車載充電機(1)的另一路輸出是為電池管理系統(tǒng)(6)工作供電的低壓輸出線路；電池管理系統(tǒng)(6)的高壓直流母線正極接入至高壓安全開關(guān)O)的輸入正端，所述的高壓直流母線負極接入負端母線直流接觸器(5)的高壓輸入端；負端母線直流接觸器(5)的高壓輸出端接至高壓安全開關(guān)(2)的輸入負端；降壓型DC/DC (7)的輸入端與高壓安全開關(guān)O)的輸出端相連，空調(diào)壓縮機控制器(8)的高壓輸入端與高壓安全開關(guān) (2)的輸出端相連，降壓型DC/DC(7)的輸出端接至低壓蓄電池(9)上；所述的電池管理系統(tǒng)(6)的高壓直流母線經(jīng)過高壓安全開關(guān)(2)及負端母線直流接觸器(5)后，向驅(qū)動電機控制器、降壓型DC/DC(7)、空調(diào)壓縮機控制器⑶供電；高壓安全開關(guān)O)的輸入端與車載充電機(1)的高壓直流母線相連，并且高壓安全開關(guān)O)的輸入正端和電池管理系統(tǒng)(6)的高壓直流母線正極相連；高壓安全開關(guān)O)的輸入負端與車載充電機(1)的輸出負端相連，并且高壓安全開關(guān)(2)的輸入負端與負端母線直流接觸器(5) 的輸出負端相連；高壓安全開關(guān)O)的輸出正端又和降壓型DC/DC(7)的輸入正端相連，高壓安全開關(guān)(2)的輸出正端又和空調(diào)壓縮機控制器(8)的輸入正端相連，高壓安全開關(guān)O) 的輸出負端與驅(qū)動電機控制器的輸入負端相連，高壓安全開關(guān)O)的輸出負端又和降壓型DC/DC(7)的輸入負端相連，高壓安全開關(guān)O)的輸出負端又和空調(diào)壓縮機控制器(8) 的輸入負端相連；預充電高壓繼電器(18)的輸入端與高壓安全開關(guān)O)的輸出正端相連， 正端母線直流接觸器(3)的輸入端與高壓安全開關(guān)O)的輸出正端相連；預充電高壓繼電器(18)的輸出端與驅(qū)動電機控制器⑷的高壓輸入正端相連，正端母線直流接觸器⑶的輸出端與驅(qū)動電機控制器的高壓輸入正端相連；驅(qū)動電機控制器的高壓輸入負端與高壓安全開關(guān)O)的輸出負端直接相連；高壓安全開關(guān)(2)用于直流高壓母線的緊急安全通斷；負端母線直流接觸器(5)用于電池管理系統(tǒng)(6)的安全通斷，負端母線直流接觸器(5)的輸入接到電池管理系統(tǒng)(6)的高壓直流母線負端出口，負端母線直流接觸器(5)的輸出端接到高壓安全開關(guān)O)的輸入負端；正端母線直流接觸器(3)連接于高壓開關(guān)O)的輸出正端和驅(qū)動電機控制器的輸入正端之間，用于驅(qū)動電機控制器的安全通斷；預充電高壓繼電器(18)連接于高壓安全開關(guān)(2)的輸出正端和驅(qū)動電機控制器(4)的輸入正端之間，用于驅(qū)動電機控制器的預充電過程；降壓型DC/DC(7)在負端母線直流接觸器(5)與高壓安全開關(guān)O)閉合后， 負責為低壓蓄電池(9)充電；負端母線直流接觸器(5)與高壓安全開關(guān)O)閉合后，空調(diào)壓縮機(8)的高壓直流母線接通；低壓蓄電池(9)的負極搭鐵，低壓蓄電池(9)的正極與鑰匙開關(guān)(10)的輸入電源線相連；鑰匙開關(guān)(10)分為OFF、ACC、ON和Mart擋；鑰匙開關(guān)(10)控制制動助力真空泵 (11)、電動水泵(15)、電動助力轉(zhuǎn)向(17)、電動冷卻風扇(16)、數(shù)字化儀表(13)、整車控制器(14)，并控制電池管理系統(tǒng)(6)的低壓供電線路、驅(qū)動電機控制器⑷的低壓供電線路， 以及空調(diào)壓縮機控制器⑶的低壓供電線路，所述的低壓供電線路由低壓蓄電池(9)供電； 車載充電機(1)的低壓輸出線路連接在電池管理系統(tǒng)(6)的獨立低壓供電端；在電池管理系統(tǒng)(6)的內(nèi)部采用二極管隔離電池管理系統(tǒng)(6)的低壓供電線路和獨立低壓供電端；鑰匙開關(guān)的四個擋位OFF，ACC, ON, Start分別控制ACC線路、ON線路和Mart線路與低壓蓄電池(9)正極的連通鑰匙開關(guān)的ACC擋位控制ACC線路與低壓蓄電池(9)正極的連通，鑰匙開關(guān)的ON擋位控制ON線路與低壓蓄電池(9)正極的連通，鑰匙開關(guān)的Start擋位控制Mart線路與低壓蓄電池(9)正極的連通，鑰匙開關(guān)處于OFF擋位時，所述的ACC線路、ON線路和Mart線路與低壓蓄電池(9)正極斷開；在鑰匙開關(guān)(10)動作中，電池管理系統(tǒng)(6)的低壓供電線路正極與電池管理系統(tǒng)繼電器(19)連接，電池管理系統(tǒng)(6)的低壓供電線路的負極直接搭鐵；空調(diào)壓縮機控制器(8)的低壓供電線路正極與空調(diào)壓縮機控制器繼電器00)相連，該空調(diào)壓縮機控制器繼電器00)的通斷由ON線路控制；驅(qū)動電機控制器(4)的低壓供電線路正極由驅(qū)動電機控制器繼電器控制，該驅(qū)動電機控制器繼電器的通斷由ON線路控制；制動助力真空泵(11)的供電線路正極與制動助力真空泵繼電器02)連接，該制動助力真空泵繼電器02)受制動踏板開關(guān)的通斷控制；數(shù)字化儀表(13)直接由ACC線路供電；整車控制器(14)的供電線路正極與整車控制器供電繼電器(23)相連，該整車控制器供電繼電器03)受ACC線路控制；電動助力轉(zhuǎn)向(17)的低壓供電線路正極與電動助力轉(zhuǎn)向繼電器06)相連，該電動助力轉(zhuǎn)向繼電器06)的通斷受ACC線路控制；電動水泵(1 的低壓供電線路正極與電動水泵繼電器04)相連，該電動水泵繼電器(24)的通斷受整車控制器控制；電動冷卻風扇(16)的低壓供電線路正極與電動冷卻風扇繼電器0 相連，該電動冷卻風扇繼電器0 的通斷受整車控制器(14)控制；預充電高壓繼電器(18)、正端母線直流接觸器(3)的通斷受整車控制器(14)控制；負端母線直流接觸器(5)的通斷動作由電池管理系統(tǒng)(6)控制；數(shù)字化儀表(13)、整車控制器(14)、電池管理系統(tǒng)(6)及驅(qū)動電機控制器⑷之間通過CAN總線進行數(shù)據(jù)交換；電池管理系統(tǒng)(6)與車載充電機(1)的通信通過另外一路CAN 總線實現(xiàn)；整車控制器(14)與降壓型DC/DC(7)通過兩路低壓信號線路連接和傳輸信號；整車控制器(14)與空調(diào)壓縮機控制器(8)之間通過兩路低壓信號線路連接和傳輸信號；整車控制器(14)內(nèi)部具有采集低壓蓄電池端電壓的電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動汽車電氣系統(tǒng)，其特征在于，所述的純電動汽車電氣系統(tǒng)中，所述的整車控制器(14)通過CAN總線分別與電池管理系統(tǒng)(6)、驅(qū)動電機控制器 (4)及數(shù)字化儀表(1 進行通信；電池管理系統(tǒng)(6)與車載充電機(1)之間通過另一路 CAN總線進行通信；整車控制器(14)發(fā)送DC/DC使能信號給降壓型DC/DC(7)，同時發(fā)送整車控制器工作指示信號給降壓型DC/DC(7)；整車控制器(14)還發(fā)送空調(diào)工作使能信號、空調(diào)電機轉(zhuǎn)速PWM信號至空調(diào)控制器(8)；當司機踩下制動踏板時，制動踏板開關(guān)(1 閉合， 制動助力真空泵繼電器02)閉合，制動助力真空泵(11)供電；制動踏板抬起時，制動助力真空泵(11)斷電；由司機操作的汽車鑰匙開關(guān)(10)的ACC線路決定整車控制器供電繼電器03)和電動助力轉(zhuǎn)向繼電器06)的通斷；鑰匙開關(guān)(10)的ON線路決定電池管理系統(tǒng)繼電器(19)、驅(qū)動電機控制器繼電器和空調(diào)壓縮機控制器繼電器OO)的通斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動汽車電氣系統(tǒng)，其特征在于，鑰匙開關(guān)(10)位于ACC 擋時，整車控制器供電繼電器03)接通，整車控制器(14)開始工作；鑰匙打到鑰匙開關(guān) (10)的ON擋時，電池管理系統(tǒng)繼電器(19)、驅(qū)動電機控制器繼電器接通，電池管理系統(tǒng)(6)和驅(qū)動電機控制器⑷開始工作；整車控制器(14)收到的CAN信息中無電池管理系統(tǒng)(6)和驅(qū)動電機控制器(4)所發(fā)送的嚴重故障信息，整車控制器(14)經(jīng)過CAN總線發(fā)送負端母線直流接觸器閉合命令給電池管理系統(tǒng)(6)和閉合負端母線直流接觸器(5)；同時整車控制器(14)發(fā)送閉合命令給預充電高壓繼電器(18)，對驅(qū)動電機控制器(4)進行預充電；驅(qū)動電機控制器(4)經(jīng)過CAN總線返回預充電成功狀態(tài)后，整車控制器(14)發(fā)送閉合命令給正端母線直流接觸器(3)，完成對驅(qū)動電機控制器的高壓直流母線供電；鑰匙打到鑰匙開關(guān)(10) WMart擋，負端母線直流接觸器(5)和正端母線直流接觸器 (3)均閉合時，若驅(qū)動電機控制器(4)發(fā)送的CAN信息中無嚴重故障，整車控制器(14)發(fā)送電機工作使能命令給驅(qū)動電機控制器G)，驅(qū)動電機控制器⑷響應整車控制器(14)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩命令，電氣系統(tǒng)驅(qū)動車輛；行車過程中，電池管理系統(tǒng)(6)或驅(qū)動電機控制器(4)發(fā)出的CAN信息中出現(xiàn)嚴重故障，則整車控制器(14)首先發(fā)送降低電機輸出轉(zhuǎn)矩的命令給驅(qū)動電機控制器G)，并快速切斷正端母線直流接觸器(3)和負端母線直流接觸器(5)，以確保電氣系統(tǒng)和人員安全；或者通過在駕駛艙內(nèi)拉動高壓安全開關(guān)O)，切斷電池管理系統(tǒng)(6)和驅(qū)動電機控制器(4)之間的高壓直流母線連接；鑰匙從鑰匙開關(guān)(IO)ON擋位置回到OFF擋位置時，所有部件停止工作；插入充電插頭接通車載充電機(1)與電網(wǎng)時，車載充電機(1)的低壓供電線路開始給電池管理系統(tǒng) (6)供電；充電CAN總線網(wǎng)絡開始工作，電池管理系統(tǒng)(6)發(fā)送充電使能信號給車載充電機 (1)，同時電池管理系統(tǒng)(6)在判斷車載充電機(1)準備就緒后，吸合負端母線直流接觸器 (5)，車載充電機(1)通過接通的直流高壓母線為電池包充電；在電池包充電完成后，電池管理系統(tǒng)(6)發(fā)送禁止信號給車載充電機(1)，同時斷開負端母線直流接觸器(5)，充電結(jié)束ο
全文摘要
一種純電動汽車電氣系統(tǒng)，其電池管理系統(tǒng)與驅(qū)動電機控制器之間具有正負端母線高壓直流接觸器、高壓安全開關(guān)；鑰匙開關(guān)控制著各個電氣部件的低壓供電繼電器。停車充電時，車載充電機單獨為電池管理系統(tǒng)的低壓供電端和高壓直流母線供電；鑰匙開關(guān)至ON擋，整車控制器、電池管理系統(tǒng)、車載充電機均無嚴重故障，負端母線高壓直流接觸器、預充電高壓繼電器及正端母線直流接觸器依次閉合；鑰匙到Start擋，電氣系統(tǒng)方可接受司機指令來驅(qū)動車輛運行。鑰匙打開時，電動助力轉(zhuǎn)向、電動空調(diào)、制動助力真空泵、電動水泵、電動冷卻風扇均受控工作，降壓型DC/DC為低壓蓄電池充電。
文檔編號B60L1/00GK102501770SQ20111034438
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者廖承林, 張志剛, 曹桂軍, 王麗芳 申請人:中國科學院電工研究所