车用动力总成及其控制电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了车用动力总成及其控制电路，包括能源系统和动力系统，所述能源系统包括电源、充电机、电池管理系统，所述电池管理系统用于管理电源和充电机，所述动力系统包括电机及电机控制器，其特征在于：所述电源还包括电池包和用于控制电池包的开启或关闭的开关元器件，所述电池包与电池包之间通过开关元器件进行电连接，所述电池包为分布式电池包，所述电池管理系统通过控制开关元器件的开启或关闭，从而控制电池包的开启或关闭。本发明结构简单，使用方便，设计合理。采用分布式电池包供电方式取代高压电池包，满足了整车及电机驱动性能对高电压的要求。降低整车系统的复杂度成本，使用更加安全，有效地提高了车辆的性能。
【专利说明】车用动力总成及其控制电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及车用电子【技术领域】，尤其涉及在车用动力总成及其控制电路。
【背景技术】
[0002]现代生活中，人们对机动车的依赖程度越来越高，除少数电动汽车、混合动力汽车外，绝大部分采用的燃油发动机、气体燃料发动机作为动力来源，它们对环境产生很多的污染，随着石油资源严重短缺，燃料的价格越来越高，清洁高效的新能源汽车是解决人们出行需求与生存环境恶化和已探明化石燃料资源枯竭矛盾的一个有效途径，各国正在致力于发展电动车。
[0003]通常，电动车包括一个具备电池的电动车动力总成，电动车的驱动电机的效率、最高转速及功率密度与其供电电压直接相关，电动车通常需要较高电压等级的供电，来保证最高车速，爬坡度，加速性等性能。而车身、车架等零部件均为导电的金属构成，因此在电动车正常驾驶，保养维修过程中，和发生碰撞等情形下，系统需要完善的使用安全措施，来保障使用人员的人身安全。
[0004]根据相关标准与法规，需要满足车重大于350kg，设计车速高于45km/h，电机功率大于4kW的电动车，使用高于60伏直流的能量储存系统，在设计、生产、测试和使用过程中，必须有使用安全防护体系。完备的使用安全系统包含机械防护，电气防护，电子监测电路，及控制系统等，涉及多领域技术与集成。系统的复杂性，可靠性和成本，都限制了低成本电动车中高压储能系统的应用，造成低成本电动车的性能限制。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种车辆可靠性高，使用安全的车用动力总成及其控制电路。
[0007]为解决上述技术问题，本发明的基本构思是:车用动力总成，包括能源系统和动力系统，所述能源系统包括电源、充电机、电池管理系统，所述电池管理系统用于管理电源和充电机，所述动力系统包括电机及电机控制器，所述能源系统用于向电机控制器提供能量并通过电机控制器控制电机，其特征在于:所述电源还包括电池包和用于控制电池包的开启或关闭的开关元器件，所述电池包与电池包之间通过开关元器件进行电连接，所述电池包为分布式电池包，所述电池管理系统通过控制开关元器件的开启或关闭，从而控制电池包的开启或关闭。
[0008]进一步地，所述电池包为2个或2个以上相互串联的电池包。
[0009]进一步地，所述电池包的电压为O伏〈U≤60伏。
[0010]更进一步地，所述电池包之间设置有用于将电池包电路断开的维修开关。
[0011]进一步地，所述能源系统还包括DC-DC变换器，所述能源系统与动力系统通过DC-DC变换器进行电连接，用于将能源系统的输入电压变换成动力系统预定的输出电压。[0012]进一步地，所述开关元器件为继电器或绝缘栅双极型晶体管或金属氧化物半导体场效应管。
[0013]进一步地，所述电池管理系统实时监测电源的电流及每个电池包的电压和温度，所述检测到的模拟信号转化成逻辑信号后传输给电机控制器进行判断，所述电机控制器根据判断结果对电机进行控制。
[0014]更进一步地，所述车用动力总成还包括仪表系统，所述电池管理系统将所检测到的电源的信息通过仪表系统显示出来，所述电池管理系统对所述电源的异常情况通过仪表系统进行报警。
[0015]本发明的车用动力总成的控制电路，包括能源系统模块和动力系统模块，所述能源系统模块包括电源模块、充电机模块、电池管理系统模块，所述电池管理系统模块用于管理电源模块和充电机模块，所述动力系统包括电机模块及电机控制器模块，所述能源系统模块用于向电机控制器模块提供能量并通过电机控制器模块控制电机模块，其特征在于:所述电源模块还包括电池包模块和用于控制电池包模块的开启或关闭的开关元器件模块，所述电池包模块与电池包模块之间通过开关元器件模块进行电连接，所述电池管理系统模块通过控制开关元器件模块的开启或关闭，从而控制电池包模块的开启或关闭。
[0016]进一步地，所述能源系统模块还包括DC-DC变换器模块，用于将能源系统模块的输入电压变换成动力系统模块预定的输出电压。
[0017]有益效果:本发明结构简单，使用方便，设计合理。采用分布式电池包供电方式取代通常使用的高压电池包，在连接到电机控制器后，通过控制装置连接得到高电压后对驱动电机供电，满足了整车及电机驱动性能对高电压的要求。与此同时，本发明集成了 DC-DC变换器、充电机、电机控制器、电池管理系统，使得高电压被局限在电机控制器内，简化了整车的使用安全需求，电池包、连接电缆及其接插件可以按照安全电压电气要求设计，从而降低整车系统的复杂度，使用更加安全，也降低了成本，有效地提高了车辆的性能。
[0018]
【发明内容】
[0019]在此处键入【技术领域】描述段落。
[0020]车用动力总成及其控制电路
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1车用动力总成的概略的示意图；
图2全驾驶周期车用动力总成控制器的工作原理图；
图3充电过程车用动力总成控制器的工作原理图；
图中附图标记的含义:BMS:电池管理系统，Charger:充电机，DC-DC变换器:直流直流变换器，MCU:电机控制器，KO:继电器，Kl:继电器，K2:继电器，K3:继电器，K4:继电器，KeyOn:点火开关打开，KeyStart:点火开关启动，KeyOff:点火开关关闭。
[0022]
【具体实施方式】[0023]下面将结合说明书附图，对本发明做进一步的说明。
实施例
[0024]如图1所示，本发明的车用动力总成，包括能源系统和动力系统，所述能源系统包括电源、充电机、电池管理系统，所述电池管理系统用于管理电源和充电机，所述动力系统包括电机及电机控制器，所述能源系统用于向电机控制器提供能量并通过电机控制器控制电机，其特征在于:所述电源还包括电池包和用于控制电池包的开启或关闭的开关元器件，所述电池包与电池包之间通过开关元器件进行电连接，所述电池包为分布式电池包，所述电池管理系统通过控制开关元器件的开启或关闭，从而控制电池包的开启或关闭。
[0025]所述电池包为2个或2个以上相互串联的电池包。所述电池包的电压为60伏或48伏或36伏。
[0026]所述车用动力总成还包括DC-DC变换器，所述能源系统与动力系统通过DC-DC变换器进行电连接，用于将能源系统的输入电压变换成动力系统预定的输出电压。
[0027]所述电池管理系统实时监测电源的电流及每个电池包的电压和温度，所述检测到的模拟信号转化成逻辑信号后传输给电机控制器进行判断，所述电机控制器根据判断结果对电机进行控制。
[0028]所述车用动力总成还包括仪表系统，所述电池管理系统将所检测到的电源的信息通过仪表系统显示出来，所述电池管理系统对所述电源的异常情况通过仪表系统进行报警
O
[0029]所述能源系统和动力系统的正输入端与DC-DC变换器的正输入端进行电连接。
[0030]所述能源系统和动力系统的负输入端与DC-DC变换器的负输入端进行电连接。
[0031]所述开关元器件为继电器或绝缘栅双极型晶体管或金属氧化物半导体场效应管。
[0032]所述电池包之间设置有用于将电池包电路断开的维修开关。
[0033]本发明的车用动力总成的控制电路，包括能源系统模块和动力系统模块，所述能源系统模块包括电源模块、充电机模块、电池管理系统模块，所述电池管理系统模块用于管理电源模块和充电机模块，所述动力系统包括电机模块及电机控制器模块，所述能源系统模块用于向电机控制器模块提供能量并通过电机控制器模块控制电机模块，其特征在于:所述电源模块还包括电池包模块和用于控制电池包模块的开启或关闭的开关元器件模块，所述电池包模块与电池包模块之间通过开关元器件模块进行电连接，所述电池管理系统模块通过控制开关元器件模块的开启或关闭，从而控制电池包模块的开启或关闭。
[0034]所述车用动力总成的控制电路还包括DC-DC变换器模块，用于将能源系统模块的输入电压变换成动力系统模块预定的输出电压。
[0035]维护保养车辆时，分布式电池包的控制，及其与动力总成系统其他分系统的配合。车辆养护时，将维修开关拔出，这样，电池包的高压链路被断开，保证了检修过程中的使用安全。维修保养结束后，插回维修开关，电池包与动力总成系统进入工作状态，用各控制器进行控制。
[0036]工作原理:
如图2所示，为本发明全驾驶周期车用动力总成控制器的工作原理图；
KeyOn，此时由12V电瓶提供供电。电池管理系统、DC-DC变换器、电机控制器、充电机等控制器低压部分上电，控制硬件、软件开始初始化；
自检结束后等待KeyStart ；
检测到KeyStart后，电池管理系统控制KO继电器闭合，连接两个60伏直流电池包。电池管理系统对电池包的温度、电压等进行检测；
电池包正常，电池管理系统控制继电器K2、K3闭合，开始高压预充电；
预充结束后，电池管理系统控制继电器Kl闭合，然后Κ3打开；
至此，120伏直流高压准备就绪。在车辆其他条件满足的情形下，DC-DC变换器使能，开始输出12伏直流供电。电机控制器使能，响应驾驶员的命令，车辆开始行驶；
在行驶状态下，电池管理系统在线监控电池包的状态，根据电池荷电状态、温度等条件，协调电机控制器控制电池包的功率输出；
当检测到KeyOff信号时，系统启动下电过程。首先，电机控制器与DC-DC变换器关闭功率输出，然后关闭高压系统。之后，电池管理系统控制打开继电器Κ1、Κ3，这是再次对电池包进行电压、温度自检，将自检状态写入内存，以备下一个驾驶周期上电初始化使用；下电过程结束后，电池管理系统控制打开KO继电器，然后DC-DC变换器、电机控制器、电池管理系统进入睡眠状态；
本驾驶周期结束。
[0037]如图3所示，为本发明全充电过程车用动力总成控制器的工作原理图；
充电过程中，分布式电池包的控制，及其与动力总成系统其他分系统的配合。如图3所示，充电过程的控制过程如下:
当充电枪或充电电缆接入车辆的充电口，充电机控制器被激活，充电机检测到充电插头与插座结合成功后，发出充电激活信号，电池管理系统进入上电初始化；
充电机，电池管理系统进入上电自检，在非挥发性内存中取得上次行驶或充电过程中发生的故障，如果故障继续存在，系统转入故障态，所有操作终止；
故障检测通过后，电池管理系统控制继电器KO闭合；
电池管理系统检测电池包电压、电池荷电状态、温度参数；
电池包自检如果发现故障，该故障将被存入非挥发性内存；
电池包正常，则使能充电机，电池管理系统控制继电器Κ2、Κ4闭合，开始充电；
当充电结束或充电枪或充电插头拔出时，启动充电下电过程；
充电机关闭，然后电池管理系统控制继电器Κ2、Κ4、KO打开；
充电结束，控制器进入睡眠状态。
[0038]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.车用动力总成，包括能源系统和动力系统，所述能源系统包括电源、充电机、电池管理系统，所述电池管理系统用于管理电源和充电机，所述动力系统包括电机及电机控制器，所述能源系统用于向电机控制器提供能量并通过电机控制器控制电机，其特征在于:所述电源还包括电池包和用于控制电池包的开启或关闭的开关元器件，所述电池包与电池包之间通过开关元器件进行电连接，所述电池包为分布式电池包，所述电池管理系统通过控制开关元器件的开启或关闭，从而控制电池包的开启或关闭。
2.根据权利要求1所述的车用动力总成，其特征在于:所述电池包为2个或2个以上相互串联的电池包。
3.根据权利要求2所述的车用动力总成，其特征在于:所述电池包的电压为O伏〈U ( 60 伏。
4.根据权利要求3所述的车用动力总成，其特征在于:所述电池包之间设置有用于将电池包电路断开的维修开关。
5.根据权利要求1所述的车用动力总成，其特征在于:所述能源系统还包括DC-DC变换器，所述能源系统与动力系统通过DC-DC变换器进行电连接，用于将能源系统的输入电压变换成动力系统预定的输出电压。
6.根据权利要求1所述的车用动力总成，其特征在于:所述开关元器件为继电器或绝缘栅双极型晶体管或金属氧化物半导体场效应管。
7.根据权利要求5所述的车用动力总成，其特征在于:所述电池管理系统实时监测电源的电流及每个电池包的电压和温度，所述检测到的模拟信号转化成逻辑信号后传输给电机控制器进行判断，所述电机控制器根据判断结果对电机进行控制。
8.根据权利要求5所述的车用动力总成，其特征在于:所述车用动力总成还包括仪表系统，所述电池管理系统将所检测到的电源的信息通过仪表系统显示出来，所述电池管理系统对所述电源的异常情况通过仪表系统进行报警。
9.车用动力总成的控制电路，包括能源系统模块和动力系统模块，所述能源系统模块包括电源模块、充电机模块、电池管理系统模块，所述电池管理系统模块用于管理电源模块和充电机模块，所述动力系统包括电机模块及电机控制器模块，所述能源系统模块用于向电机控制器模块提供能量并通过电机控制器模块控制电机模块，其特征在于:所述电源模块还包括电池包模块和用于控制电池包模块的开启或关闭的开关元器件模块，所述电池包模块与电池包模块之间通过开关元器件模块进行电连接，所述电池管理系统模块通过控制开关元器件模块的开启或关闭，从而控制电池包模块的开启或关闭。
10.根据权利要求9所述的车用动力总成的控制电路，其特征在于:所述能源系统模块还包括DC-DC变换器模块，用于将能源系统模块的输入电压变换成动力系统模块预定的输出电压。
【文档编号】B60L15/00GK103552479SQ201310557535
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】常涛, 程凌 申请人:镇江中研电控有限公司