電動(dòng)汽車高壓供電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車領(lǐng)域，具體涉及電動(dòng)汽車高壓供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在環(huán)境污染日益嚴(yán)重和燃料資源日益枯竭的情況下，電動(dòng)汽車成為一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展 方向。與傳統(tǒng)燃油車不同，電動(dòng)汽車主要依靠電池包內(nèi)的動(dòng)力電池組驅(qū)動(dòng)電機(jī)，以完成車輛 運(yùn)行。因此在電動(dòng)汽車中需有與動(dòng)力電池組相關(guān)的高壓部件。這些高壓部件包括動(dòng)力電池 組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、D⑶C總成、電動(dòng)空調(diào)、充電器等幾個(gè)重要部件。
[0003] 而在電動(dòng)汽車的整個(gè)運(yùn)行工況中、不僅要包括驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，即動(dòng)力電池組處于放電 的狀態(tài)，以完成電機(jī)、空調(diào)的驅(qū)動(dòng)，而且還要包括充電狀態(tài)，即對(duì)動(dòng)力電池組進(jìn)行充電，一般 電動(dòng)汽車均提供兩種充電模式：快充模式和慢充模式（也被稱為車載充電模式）。一方面， 現(xiàn)有技術(shù)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、空調(diào)等由電池包直接供電，這就造成了短接等安全隱患。另一方 面，現(xiàn)有技術(shù)的充電系統(tǒng)如圖1所示，電池包整車的接口主要包括供電正、供電負(fù)、慢充電 正、慢充電負(fù)、快充電正、快充電負(fù)，其中供電正、供電負(fù)主要為整車的用電負(fù)載如電機(jī)控制 器、空調(diào)等提供供電電源；慢充電正、慢充電負(fù)主要用于車載充電器與電池包的高壓接口， 而快充電正、快充電負(fù)主要用于快速充電器與電池包的高壓接口。當(dāng)僅主正繼電器、主負(fù)繼 電器的常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，供電正、供電負(fù)兩個(gè)接口分別與電池組的正極線P、負(fù)極線N接通， 電池包向外供電；當(dāng)慢充電槍插入慢充電正、慢充電負(fù)接口時(shí)，車載充電（慢充）繼電器和 主負(fù)繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，電池包進(jìn)入慢充狀態(tài)；當(dāng)快充電槍插入快充電正、快充電負(fù)接 口時(shí)，快速充電繼電器和主負(fù)繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，電池包進(jìn)入快充狀態(tài)。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)方案中，首先并未考慮到高壓接口向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、空調(diào)等供電的安全性， 其次未考慮到快充電接口與慢充電接口同時(shí)接入到電池包接口的狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)并無(wú)針對(duì) 多種輸入狀態(tài)下的識(shí)別機(jī)制，快充電接口與慢充電接口同時(shí)接入到整車后，并沒有針對(duì)充 電接口的連接狀態(tài)檢測(cè)。為防止快充接口與慢充接口同時(shí)接入電池包，目前采取的應(yīng)對(duì)措 施是快充接口與慢充接口采用獨(dú)立的兩個(gè)接口，同時(shí)對(duì)快充電槍和慢充電槍的長(zhǎng)度、口徑 等形狀進(jìn)行區(qū)分，這會(huì)對(duì)使用者帶來(lái)困擾并增加了汽車廠商和充電粧生產(chǎn)商的生產(chǎn)成本、 配件成本。再次，當(dāng)連接接口慢充電正、慢充電負(fù)、快充電正、快充電負(fù)連接不牢固時(shí)，在高 壓連接端子連接處將產(chǎn)生較大的阻抗，一旦有電流通過(guò)，將會(huì)造成連接接口端子的燒蝕問 題，也就是說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)缺乏高壓連接口與電池包的接口部分的安全性冗余判斷。最后，一 般來(lái)說(shuō)，汽車生產(chǎn)廠與充電粧生產(chǎn)廠并非同一廠商，因此目前充電粧所提供的快充接口與 電動(dòng)車的電池包之間缺少標(biāo)準(zhǔn)的相互通訊校驗(yàn)環(huán)節(jié)，電池包與車載充電器的接口、充電粧 的快充接口之間存在匹配性不足，一旦充電粧存在故障則會(huì)影響到整車的安全性。
[0005] 總而言之，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于電動(dòng)車的高壓供電系統(tǒng)匹配性及安全性考慮不足。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的是提高電動(dòng)汽車的高壓供電系統(tǒng)的安全性和快充、慢充之間的 匹配性。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：
[0008] 一種電動(dòng)汽車高壓供電系統(tǒng)，包括：電池包、主正繼電器、主負(fù)繼電器、整車控制 器、電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述電池包的正極經(jīng)所述主正繼電器的一對(duì)常開觸點(diǎn)接入所述 電機(jī)控制器的IGBT模塊，所述電池包的負(fù)極經(jīng)所述主負(fù)繼電器的一對(duì)常開觸點(diǎn)接入所述 電機(jī)控制器的IGBT模塊，所述電機(jī)控制器的IGBT模塊向所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供三相交變電，所 述整車控制器與所述電機(jī)控制器通過(guò)整車動(dòng)力CAN總線連接。
[0009] 優(yōu)選地，上述電動(dòng)汽車高壓供電系統(tǒng)還包括空調(diào)，所述空調(diào)與所述電機(jī)控制器并 聯(lián)。
[0010] 優(yōu)選地，上述電動(dòng)汽車高壓供電系統(tǒng)還包括快充繼電器、快充輔助繼電器、慢充繼 電器、慢充輔助繼電器和車載充電器，所述電池包的正極與所述主正繼電器的一對(duì)常開觸 點(diǎn)、所述慢充繼電器的一對(duì)常開觸點(diǎn)串聯(lián)后分為兩路，一路經(jīng)所述快充繼電器的一對(duì)常開 觸點(diǎn)后接入第一電壓監(jiān)控模塊，另一路接入所述車載充電器的第二電壓監(jiān)控模塊，所述電 池包的負(fù)極與所述主負(fù)繼電器的一對(duì)常開觸點(diǎn)、所述慢充輔助繼電器的一對(duì)常開觸點(diǎn)串聯(lián) 后分為兩路，一路經(jīng)所述快充輔助繼電器的一對(duì)常開觸點(diǎn)后接入所述第一電壓監(jiān)控模塊， 另一路接入所述車載充電器的第二電壓監(jiān)控模塊，所述第一電壓監(jiān)控模塊具有快充接口 端，所述車載充電器具有慢充接口端，所述快充繼電器、所述快充輔助繼電器、所述慢充繼 電器、所述慢充輔助繼電器的線圈與所述車載充電器連接，所述主正繼電器、所述主負(fù)繼電 器的線圈與所述整車控制器連接。
[0011] 優(yōu)選地，所述整車控制器與所述車載充電器通信連接。
[0012] 優(yōu)選地，所述車載充電器還具有與充電粧進(jìn)行通信的端子。
[0013] 優(yōu)選地，上述電動(dòng)汽車高壓供電系統(tǒng)，其特征在于，還包括預(yù)充繼電器和預(yù)充電 阻，所述預(yù)充繼電器的一對(duì)常開觸點(diǎn)與所述預(yù)充電阻串聯(lián)后與所述主正繼電器的所述一對(duì) 常開觸點(diǎn)形成并聯(lián)，所述預(yù)充繼電器的線圈與所述整車控制器連接。
[0014] 優(yōu)選地，所述第一電壓監(jiān)控模塊、所述快充繼電器、所述快充輔助繼電器、所述慢 充繼電器和所述慢充輔助繼電器位于D⑶C總成內(nèi)。
[0015] 優(yōu)選地，所述快充繼電器與所述快充輔助繼電器采用同一個(gè)繼電器的不同組常開 觸點(diǎn)且/或所述慢充繼電器與所述慢充輔助繼電器采用同一個(gè)繼電器的不同組常開觸點(diǎn)。
[0016] 本實(shí)用新型利用整車控制器與電機(jī)控制器之間的整車動(dòng)力CAN總線來(lái)判斷電機(jī) 控制器進(jìn)入工作狀態(tài)，然后整車控制器才控制主正繼電器、主負(fù)繼電器的常開觸點(diǎn)的閉合， 從而使IGBT模塊得電，能夠向驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出三相交變電，避免了在短路狀態(tài)下電池包輸出 高壓電流造成傷害。
[0017] 進(jìn)一步地，空調(diào)位于主正繼電器和主負(fù)繼電器的后方，也能夠避免非驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下 空調(diào)短路時(shí)對(duì)電池包造成傷害。
[0018] 進(jìn)一步地，本實(shí)用新型利用兩個(gè)電壓監(jiān)控模塊來(lái)監(jiān)控快充電壓和慢充電壓，利用 車載充電器來(lái)實(shí)現(xiàn)快充繼電器、快充輔助繼電器、慢充繼電器、慢充輔助繼電器的線圈帶電 狀態(tài)，由于快充繼電器的常開觸點(diǎn)與慢充繼電器的常開觸點(diǎn)是串聯(lián)的，快充輔助繼電器的 常開觸點(diǎn)與慢充輔助繼電器的常開觸點(diǎn)是串聯(lián)的，因此利用車載充電器的控制，就能夠?qū)?現(xiàn)僅慢充繼電器、慢充輔助繼電器的常開觸點(diǎn)的閉合，或者實(shí)現(xiàn)快充繼電器、快充輔助繼電 器、慢充繼電器、慢充輔助繼電器的常開觸點(diǎn)的同時(shí)閉合，也就是說(shuō)，該高壓供電系統(tǒng)能夠 實(shí)現(xiàn)如下控制邏輯：只要車載充電器接收到了慢充電壓，則無(wú)論是否同時(shí)接入快充，車載 充電器只允許進(jìn)行慢充充電，從而避免了快充、慢充同時(shí)接入帶來(lái)的安全隱患，提高了安全 性。
[0019] 進(jìn)一步地，整車控制器與車載充電器之間的通信端子能夠?qū)崿F(xiàn)整車控制器的自檢 信息向車載充電器的發(fā)送，從而進(jìn)行冗余校驗(yàn)，通過(guò)對(duì)主正繼電器和主負(fù)繼電器、快充繼電 器和快充輔助繼電器、慢充繼電器和慢充輔助繼電器的分別控制來(lái)提高安全裕度。
[0020] 進(jìn)一步地，利用車載充電器的與充電粧進(jìn)行通信的端子，能夠采集充電粧的工作 狀態(tài)，當(dāng)充電粧的充電條件允許時(shí)才控制相應(yīng)繼電器的常開觸點(diǎn)的閉合，避免了充電粧本 身故障對(duì)汽車造成安全風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 接下來(lái)將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，其中：
[0022] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)汽車高壓供電系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例的電動(dòng)汽車高壓供電系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖3是利用本實(shí)用新型的實(shí)施例的電動(dòng)汽車高壓供電系統(tǒng)進(jìn)行慢充時(shí)整車控制 器與車載充電器之間的通信框圖；
[0025] 圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例的電動(dòng)汽車高壓供電系統(tǒng)進(jìn)行快充時(shí)快速充電槍與 車載充電器和整車控制器之間的通信框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 在本申請(qǐng)中，"常開觸點(diǎn)"指的是在汽車未充電狀態(tài)下繼電器的一對(duì)處于斷開狀態(tài) 的觸點(diǎn)，而非單獨(dú)的不帶電的繼電器的一對(duì)觸點(diǎn)的物理狀態(tài)，例如對(duì)于主正繼電器來(lái)說(shuō)，能 夠利用一個(gè)繼電器的一對(duì)常開觸點(diǎn)，在汽車未充電狀態(tài)下繼電器線圈不帶電，也能夠利用 該繼電器的一對(duì)常閉觸點(diǎn)，但在未充電狀態(tài)下繼電器線圈帶電使常閉觸點(diǎn)斷開成為"常開 觸點(diǎn)"，其它各繼電器與此類似。同時(shí)，各電氣部件對(duì)繼電器的線圈進(jìn)行通/斷電來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) 繼電器觸點(diǎn)的斷開/閉合的動(dòng)作控制屬于本領(lǐng)域慣用技術(shù)手段，因此其控制原理在本申請(qǐng) 中不再進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0027] 參考圖2,本實(shí)用新型中的電動(dòng)汽車高壓供電系統(tǒng)主要包括電池包、整車控制器、 DCDC總成、車載充電器、電機(jī)控制器、空調(diào)幾個(gè)屬于電動(dòng)汽車的部件，同時(shí)充電粧作為與電 動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)電氣、通信連接的外部設(shè)施在圖2中也被示出。
[0028] 電池包內(nèi)部主要有電池單體、高壓繼電器、預(yù)充電阻、電池管理系統(tǒng)、高壓互鎖電 路和維修開關(guān)。其中高壓繼電器包括主正繼電器、主負(fù)繼電器、預(yù)充繼電器，這三個(gè)繼電器 的線圈均與整車控制器連接，因此這三個(gè)繼電器觸點(diǎn)的閉合與斷開受到整車控制器的直接 控制。更具體地，主負(fù)繼電器的線圈通過(guò)電池包的端子1與整車控制器的端子9連接、主正 繼電器的線圈通過(guò)電池包的端子2與整車控制器的端子10連接、預(yù)充繼電器的線圈通過(guò)電 池包的端子3與整車控制器的端子11連接。主正繼電器、主負(fù)繼電器盒預(yù)充繼電器的線圈 共同通過(guò)電池包的端子6接地。電池管理系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)電池包內(nèi)的電池組電池 單體溫度，并檢測(cè)電池電量、電池單體電壓等，并將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)電池包的端子7和端子8 經(jīng)整車動(dòng)力CAN總線EV_CAN向外輸出。
[0029] 整車控制器除與主正繼電器、主負(fù)繼電器、預(yù)充繼電器的線圈連接外，還通過(guò)端子 12和端子13經(jīng)整車動(dòng)力CAN總線實(shí)現(xiàn)與其它部件的通信，從而控制主正繼電器、主負(fù)繼電 器、預(yù)充繼電器的動(dòng)作。
[0030] D⑶C總成的主要作用是通過(guò)D⑶C轉(zhuǎn)換器將動(dòng)力電池包的高壓直流電轉(zhuǎn)換為12V 的低壓直流電，并通過(guò)端子14向低壓系統(tǒng)供電。Drac總成的端子15接地，端子16和端子 17具有與端子14和端子15相似的功能。另外，在本實(shí)施例中，在DCDC總成內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，還 布置有快充繼電器、快充輔助繼電器、慢充繼電器、慢充輔助繼電器和第一電壓監(jiān)控模塊。 在實(shí)際電路中，快充繼電器、快充輔助繼電器、慢充繼電器、慢充輔助繼電器和第