一种汽车用三电压电源系统及其控制方法_3

文档序号:8466023阅读:来源:国知局
常开式电磁继电器实现的,继电器的g、m端口接低压控制电路,1、2端口接 实际的被控电路,实现g、m端口间低压控制电路对于1、2端口间高压电路的控制。当g、m 端口不通电时,继电器处于初始状态,即1、2端口间的电路处于断开状态;当g、m端口通电 时,继电器1、2端口间的电路处于接通状态。g、m端口接的低压控制电路是车载5V电压信 号,由主控制器发出。
[0060] 参阅图2- c是常闭式开关的原理示意图,本发明中用到的常闭式开关S4是通过 常闭式电磁继电器实现的,继电器的g、m端口接低压控制电路,1、2端口接实际的被控电 路,实现g、m端口间低压控制电路对于1、2端口间高压电路的控制。当g、m端口不通电时, 继电器处于初始状态,即1、2端口间的电路处于接通状态;当g、m端口通电时,继电器1、2 端口间的电路处于断开状态。g、m端口接的低压控制电路是车载5V电压信号,由主控制器 发出。
[0061] 参阅图3是三电源系统的信号传递示意图,12V电源、48V电源、300V电源,DC/DC 转换器Zl、DC/DC转换器Z2和主控制器都与CAN总线相连,采用的连接端口都是9芯的 RS232接口,即标准的DB9接口。CAN总线上传递的信息有:三个电源的温度、电流、电压信 息、DC/DC转换器Zl、DC/DC转换器Z2的控制字信息,即占空比。其中虚线表示信号线,采 用的是CAN总线传递信号;实线表示能量流动线路,连接方式是电连接。
[0062] 参阅图4,一种汽车用三电压电源系统的控制方法,其步骤包括:
[0063] 步骤一、当驾驶员转动车辆的钥匙给系统接通低压电后,此时车辆准备启动,系统 首先检测电源的温度,此处允许12V电源低温放电,因此只需要检测48V电源和300V电源 的温度;如果温度较低,达不到允许电源放电的温度阈值,电源就会进入分步预热的温度控 制环节,通过12V电源给48V电源预热,当48V电源温度上升到阈值温度后,12V电源停止给 48V电源预热,此时48V电源才具有放电能力,给连接在48V电源的负载F3供电,同时如果 检测到300V电源的温度低于阈值,48V电源会给300V电源预热,当300V电源温度上升到 阈值温度后,48V电源停止给300V电源预热,此时300V电源才具有放电能力;如果48V电 源和300V电源温度都低于阈值,两个电源的加热顺序为:12V电源先给48V电源加热,直到 48V电源温度高于锂离子蓄电池适宜放电的温度阈值后,48V电源通过放电再给300V电源 加热;
[0064] 步骤二、当电源温度均达到阈值温度以上后,控制系统计算三个电源的SOC,主控 制器根据电源的SOC控制三电压电源系统进行充电和放电操作,这一过程是可以伴随车辆 行驶进行的;
[0065] 步骤三、行驶过程中,控制系统计算车辆的需求功率,当行驶中发动机的高效工作 区与车辆的需求功率不匹配时,控制系统就会协调确定三个电源和发动机的联合工作模 式;
[0066] 步骤四、重复步骤一到步骤三,直到车辆到达目的地停车后为止。
[0067] 上述步骤一中12V电源给48V电源预热的具体步骤包括:
[0068] 1)、控制系统不断采集48V电源的温度,当48V电源温度低于阈值时,常开式开关 S5断开,常开式开关S7闭合,12V电源给电阻丝Rl供电,电阻丝Rl产生热量提高48V电源 的温度,即12V电源对48V电源进行预热;
[0069] 2)、当48V电源温度达到阈值温度以上时,48V电源外接电路上的常开式开关S5闭 合,此时48V电源才具有对外供电的能力,进而给负载F3供电或者为300V电源预热,此时 常开式开关S7断开,12V电源停止给48V电源的预热;
[0070] 上述步骤一中48V电源给300V电源预热的具体步骤包括:
[0071] 1)、控制系统不断采集300V电源的温度,当300V电源温度低于阈值时,常开式开 关S6断开,常开式开关S8闭合,48V电源给电阻丝R2供电,电阻丝R2产生热量提高300V 电源的温度,即48V电源对300V电源进行预热;
[0072] 2)、当300V电源温度达到阈值温度以上时,300V电源外接电路上的常开式开关S6 闭合,此时300V电源才具有对外供电的能力,进而给负载F4供电,此时常开式开关S8断 开,48V电源停止给300V电源的预热。
[0073] 参阅图5-a和5-b是三电源系统中48V电源和300V电源基于温度的控制流程 图。关于加热与温度控制,采用分步预热的方法进行。充分利用铅酸电池低温特性好,但是 能量密度小,锂离子蓄电池低温特性差,但是能量密度高的特点。当锂离子蓄电池的工作环 境被预热到合适的温度后再进行放电操作,可以提高电源的放电效率,进而整体提高汽车 的能量利用效率。关于锂离子蓄电池适宜的温度阈值,由锂离子蓄电池的材质具体确定。在 电阻丝的选择上,电阻丝Rl选择发热功率为IkW的电阻丝,电阻丝R2选择发热功率为3kW 的电阻丝,电阻丝的功率不宜选得过高,防止电池包内部局部过热。本发明图5a - 5b中的 温度控制流程图中以温度阈值设为5摄氏度为例进行说明:
[0074] 参阅图5-a是48V电源基于温度的控制流程图,控制系统时时采集48V电源的温 度,当48V电源温度低于阈值时,常开式开关S5保持断开,常开式开关S7闭合,12V电源对 48V电源进行预热。12V电源给电阻丝Rl供电,电阻丝Rl产生热量提高48V电源的温度。 当48V电源温度达到阈值温度以上时,图1中48V电源外接电路上的常开式开关S5闭合, 此时48V电源才具有对外供电的能力,进而给负载F3供电或者为300V电源预热。此时常 开式开关S7断开,12V电源停止给48V电源预热。
[0075] 参阅图5-b是300V电源基于温度的控制流程图,控制系统时时采集300V电源的 温度,当300V电源温度低于阈值时,常开式开关S6保持断开,常开式开关S8闭合,48V电源 对300V电源进行预热。48V电源给电阻丝R2供电,电阻丝R2产生热量提高300V电源的温 度。当300V电源温度达到阈值温度以上时,图1中300V电源外接电路上的常开式开关S6 闭合,此时300V电源才具有对外供电的能力,进而给负载F4供电。此时常开式开关S8断 开,48V电源停止给300V电源预热。利用各个电源的特点,通过分步式预热控制,实现能量 的尚效利用。
[0076] 本发明里预热控制中的温度阈值,设为了 5摄氏度,但是不局限于所列出的具体 温度值,可以根据实际情况具体调整。
[0077] 本发明中的充电控制方法包括三部分:
[0078] (1)、当12V电源的SOC低于阈值时,开启DC/DC转换器Zl进行充电,能量从48V 电源流向12V电源,而12V电源的SOC达到90%时,DC/DC转换器Zl停止工作;当48V电源 的SOC低于阈值时,开启DC/DC转换器Z2进行充电,能量从300V电源流向48V电源,而48V 电源的SOC达到90%时,DC/DC转换器Z2停止工作;当300V电源的SOC低于阈值时,开启 发电机65进行充电,能量从发电机65流向30(^电源,而30(^电源的50(:达到90%时,发 电机G5停止工作;这一过程中,DC/DC转换器Zl、DC/DC转换器Z2受低压端电源的SOC值 控制开启与关闭。
[0079] (2)、车辆制动时,部分车辆的动能会转化为电能,300V电源能接收并储存车辆的 再生制动能量;如果在这一过程中,300V电源的SOC因回收制动能量而达到95%以上,DC/ DC转换器Z2就会开启,进而给48V电源充电,能量从300V电源流向48V电源,当300V电源 的SOC降到95%以下时,DC/DC转换器Z2关闭;如果48V电源的SOC达到95%,DC/DC转 换器Zl就会开启,进而给12V电源充电,能量从48V电源流向12V电源,当48V电源的SOC 降到95%以下时,0(:/1)(:转换器21关闭;这一过程中,0(:/1)(:转换器21、0(:/1)(:转换器22受 高压端电源的SOC值控制开启与关闭。
[0080] (3)、当12乂电源的30(:达到98%时,0(:/1)(:转换器21停止工作;当48¥电源的50〇 达到98%时,DC/DC转换器Z2停止工作;当300V电源的SOC达到98%时,电池不再接收再 生制动能量;这一过程中,DC/DC转换器Z1、DC/DC转换器Z2受低压端电源的SOC值控制开 启与关闭,300V电源的制动能量回收电路受其SOC控制,当300V电源的SOC超过98 %后, 只允许300V电源放电,不允许
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