一种电动汽车及其电源系统的制作方法

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车及其电源系统。

背景技术：

电动汽车以车载蓄电池为动力，通过控制系统实现整车的控制，通过电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规的各项要求。同时，由于电动汽车对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。

其中，电动汽车的控制系统采用12V供电电源供电，因而，现有技术中一般在电动汽车上除了设置整车的动力蓄电池之外，还设置有12V铅酸蓄电池以提供12V常供电电源，例如，专利号为CN200910144367.X的中国专利公开了一种纯电动汽车12V蓄电池工作系统的技术方案，在该技术方案中，工作系统包括12V蓄电池和整车的动力蓄电池。这种设置方式存在以下四个方面的缺点：第一方面，在车辆使用过程中，除了对整车的动力蓄电池维护外，还需维护12V蓄电池，维护成本大；第二方面，12V铅酸电池自放电大、能量密度低且电量少，容易出现亏电情况，导致车辆无法正常启动；第三方面，12V铅酸电池中的铅是重金属，对环境污染非常大；第四方面，该种设置方式没有较好的利用动力蓄电池，使得系统不经济。

综上所述，关于现有技术中存在的上述技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电动汽车及其电源系统，以解决现有技术中采用12V蓄电池提供12V常供电电源的方式，造成电动汽车的工作系统维护成本大、容易出现故障的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电动汽车的电源系统。该电源系统包括：电池监控模块，与电动汽车的整车动力蓄电池相连接，用于监控整车动力蓄电池的工作参数；控制模块，与电池监控模块相连接，用于根据工作参数判断整车动力蓄电池是否工作正常，在正常时输出控制开关模块导通的控制信号，在不正常时输出控制开关模块断开的控制信号；开关模块，与控制模块相连接，用于根据控制模块输出的控制信号导通或关断；以及电压转换模块，与开关模块和电动汽车的电器负载相连接，用于将整车动力蓄电池的电池电压转换为电器负载所需电压，在开关模块导通时对电器负载供电。

进一步地，该电源系统还包括：传输模块，与控制模块相连接，用于将工作参数传输至电动汽车的BMS主控器。

进一步地，电池监控模块包括采集器以及电压采样电路、温度采样电路和电流采样电路三个采样电路中任意一个或多个，其中：电压采样电路用于采样整车动力蓄电池多个采样点的电压信号，传输至采集器；温度采样电路用于采样整车动力蓄电池的温度信号并转换为电压信号，传输至采集器；采集器与电压采样电路、温度采样电路和控制模块分别相连接，用于通过串口通讯的形式将采样结果传输至控制模块；电流采样电路与控制模块相连接，用于将整车动力蓄电池的电流信号转换为电压信号输入至控制模块。

进一步地，电压采样电路包括：多个电压采样支路，每个电压采样支路用于采样整车动力蓄电池一个采样点的电压信号，其中，第M个电压采样支路包括第M电阻和第M电容，第M电阻的第一端连接采样点，第M电阻的第二端连接多路复用器，第M电容的第一端与第M电阻的第二端相连接，第M电容的第二端连接电源系统的负线，第M个电压采样支路为多个电压采样支路中的任意一个；多路复用器，多路复用器的输入端连接各个电压采样电路，多路复用器的输出端连接采集器。

进一步地，电流采样电路包括分流器，分流器串联于整车动力蓄电池的负线中，分流器的二次电压与控制模块相连接。

进一步地，温度采样电路包括热敏电阻，热敏电阻与采集器相连接。

进一步地，采集器包括：信号处理电路，与热敏电阻相连接；模数转换电路，与信号处理电路和多路复用器分别相连接；通讯串口，与模数转换电路相连接。

进一步地，电源系统还包括供电模块，供电模块包括升压型直流转换集成电路和降压型直流转换集成电路，升压型直流转换集成电路的输出端与采集器相连接，升压型直流转换集成电路的输入端与降压型直流转换集成电路的输出端相连接，降压型直流转换集成电路的输入端与整车动力蓄电池相连接，降压型直流转换集成电路的输出端与控制模块相连接。

进一步地，开关模块包括驱动模块和开关管，驱动模块的输入端与控制模块相连接，驱动模块的输出端与开关管的第一端相连接，开关管的第二端连接整车动力蓄电池，开关管的第三端连接电压转换模块。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电动汽车。该电动汽车包括：整车动力蓄电池；本发明提供的任意一种电动汽车的电源系统，电源系统与整车动力蓄电池相连接；以及电器负载，与电源系统相连接。

本发明提出一种电动汽车的电源系统，该电源系统包括对整车动力蓄电池的工作状态进行监控的电池监控模块、根据电池监控模块的监控结果控制开关模块导通与关断的控制模块、开关模块以及电压转换模块，在整车动力蓄电池工作不正常时，开关模块关断，此时线路断开，电压转换模块停止电压转换，从而电源系统停止向电器负载供电；在整车动力蓄电池工作正常时，开关模块导通，此时线路连接，电压转换模块进行电压转换，从而电源系统正常向电器负载供电，一方面，能够通过转换整车动力蓄电池的电压向电器负载供电，从而取消现有技术中12V铅酸电池在电动汽车上的使用，从而在后期车辆使用时，只需对动力电池进行维护，维护成本小，并且避免了12V铅酸电池容易产生的一些故障；另一方面，在整车动力蓄电池正常时，进行上述电压转换，在整车动力蓄电池异常时，停止电压转换，虽然在向电器负载供电的过程中利用了整车动力蓄电池，但是有效地对整车动力蓄电池进行保护，避免由于上述电压转换损坏整车动力蓄电池。

附图说明

图1为本申请第一实施例提供的电动汽车的电源系统的原理框图；

图2为本申请第二实施例提供的电动汽车的电源系统的原理框图；

图3至图5为本申请第三实施例提供的电动汽车的电源系统的原理框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，在下面的具体实施方式中，将对本发明作进一步详细的说明。

在本发明各个实施例中，通过电源系统转换整车动力蓄电池向电动汽车提供12V常供电电源，从而在车辆的使用过程中，只需对整车动力电池进行维护，与现有技术相比，无需维护12V铅酸电池，节省维护成本；避免使用12V铅酸电池所带来的容易故障、对环境产生的污染等问题；整车动力蓄电池除给整车的行驶提供动力之外，还向电动汽车的控制系统供电，较好地利用了整车动力蓄电池，使得电动汽车更加经济。

具体而言，通过设置电池监控模块对整车动力蓄电池的工作状态进行监控，并将监控结果传输至控制模块，由控制模块控制开关模块的导通与关断，在整车动力蓄电池工作不正常时，开关模块关断，此时线路断开，电压转换模块停止电压转换，从而电源系统停止向电器负载供电；在整车动力蓄电池工作正常时，开关模块导通，此时线路连接，电压转换模块进行电压转换，从而电源系统正常向电器负载供电。

综上所述，本发明各个实施例提供的电动汽车及其电源系统能够取消现有技术中12V铅酸电池在电动汽车上的使用，12V常供电电源由整车动力蓄电池通过电压转换模块转换后提供，后期车辆使用时，只需对动力电池进行维护。

以上述内容为本发明构思的主要思想，详细描述本发明提供的各个实施例如下。

第一实施例

图1为本申请第一实施例提供的电动汽车的电源系统的原理框图，该实施例提供的电源系统应用于电动汽车中，通过对整车动力蓄电池的电压转化，向整车低压系统供电。具体地，如图1所示，该电动汽车的电源系统包括电池监控模块11、控制模块12、开关模块13和电压转换模块14。

电池监控模块11与电动汽车的整车动力蓄电池相连接，用于监控整车动力蓄电池的工作参数，包括但不限于工作电流、电压、电量以及温度等参数中的一个或多个，对于由多个电池包并联或串联形成的整车动力蓄电池，优选对每个电池包的工作参数进行监控。在监控得到整车动力蓄电池的工作参数后，将监控结果发送至控制模块12，以使控制模块12根据监控结果发出控制信号。

控制模块12与电池监控模块11相连接，用于根据电池监控模块11监控到的工作参数判断整车动力蓄电池是否工作正常，例如，在电池监控模块11内预置整车动力蓄电池正常工作的参数范围，将电池监控模块11监控到的工作参数与预置的参数范围进行比较，在整车动力蓄电池正常时，控制模块12输出控制开关模块13导通的控制信号至开关模块13，在整车动力蓄电池不正常时，控制模块12输出控制开关模块13断开的控制信号至开关模块13。

开关模块13与控制模块12相连接，用于根据控制模块输出的控制信号导通或关断，在开关模块13导通时，整个电源系统线路处于导通的状态，在开关模块13关断时，整个电源系统线路处于断开的状态。

电压转换模块14与开关模块13和电动汽车的电器负载相连接，用于将整车动力蓄电池的电池电压转换为电器负载所需电压，在开关模块13导通时对电器负载供电。

采用该实施例提供的电动汽车的电源系统，提升了对整车动力蓄电池的利用，充分发挥了整车动力蓄电池的优势，避免了铅酸电池的劣势，取消了现有技术中12V铅酸电池在电动汽车上的使用，减少了对12V铅酸电池的后期维护环节。

第二实施例

图2为本申请第二实施例提供的电动汽车的电源系统的原理框图，该实施例是在上述第一实施例的基础上的一种优选实施例。如图2所示，该实施例提供的电动汽车的电源系统包括电池监控模块11、控制模块12、开关模块13、电压转换模块14、传输模块15和供电模块16。

其中，电池监控模块11包括电压采样电路111、温度采样电路112、电流采样电路113和采集器114。

根据整车动力蓄电池的构成，设置多个电压采样点，通过电压采样电路111采样整车动力蓄电池多个采样点的电压信号，并将采集到的电压信号传输至采集器114。具体地，电压采样电路111包括多个电压采样支路和多路复用器，每个电压采样支路采样整车动力蓄电池一个采样点的电压信号，然后将采样到的电压信号输入至多路复用器的输入端，多路复用器的输出端连接采集器114，采集器114将多路复用器输出的电压信号通过串口通讯的形式传输至控制模块12。

温度采样电路112用于采样整车动力蓄电池的温度信号，并将采集到的温度信号转换为电压信号传输至采集器114，采集器114将由温度信号转换的电压信号通过串口通讯的形式传输至控制模块12。优选地，温度采样电路112中采用热敏电阻采样整车动力蓄电池的温度信号，热敏电阻与采集器114相连接，当整车动力蓄电池的温度不同时，热敏电阻的阻值发生变化，热敏电阻两端的电压发生变化，从而热敏电阻两端的电压变化即可实现整车动力蓄电池温度的监控。

电流采样电路113直接与控制模块12相连接，实时检测整车动力蓄电池的电流，并将检测到的电流信号转换为电压信号输入至控制模块12。优选地，电流采样电路113中采用分流器实现整车动力蓄电池的电流检测，将分流器串联于整车动力蓄电池的负线中，分流器的二次电压与控制模块12相连接，当整车动力蓄电池的电流发生变化时，分流器的二次电压发生变化，从而实现整车动力蓄电池电流的监控。

采集器114包括信号处理电路、模数转换电路以及通讯串口，热敏电阻与信号处理电路相连接，热敏电阻把温度信号转换为电压信号后输入至信号处理电路，信号处理电路进行滤波、放大等信号处理步骤后，经模数转换电路转换为数字信号，最后经由通讯串口输出至控制模块；各个电压采样支路采集到的电压经过多路复用器后，输入给模数转换电路，经模数转换电路转换为数字信号，最后经由通讯串口输出至控制模块。

开关模块13包括驱动模块131和开关管132，驱动模块131的输入端与控制模块12相连接，驱动模块131用于根据控制模块12产生的控制信号来驱动开关管132的开关状态，在开关管132导通时，整个电源系统线路处于导通的状态，在开关管132截止时，整个电源系统线路处于断开的状态。

传输模块15与控制模块12相连接，用于将控制模块12收集到的电压信号、电流信号及温度信号通过CAN总线报文形式发送给电动汽车的BMS(Battery Management System)主控器，以方便BMS主控器进行电池SOC计算等。

供电模块16包括升压型直流转换集成电路161和降压型直流转换集成电路162，升压型直流转换集成电路161的输出端与采集器114相连接，升压型直流转换集成电路161的输入端与降压型直流转换集成电路的输出端相连接，降压型直流转换集成电路162的输入端与整车动力蓄电池相连接，降压型直流转换集成电路162的输出端与控制模块12相连接。

第三实施例

图3至图5为本申请第三实施例提供的电动汽车的电源系统的原理框图，基于篇幅限制，各个图之间是相互连接关系，其中，图3与图4的对应位置的线路相互连接，图4与图5的对应位置的线路相互连接，共同组成电源系统的原理框图。

具体地，目前市场上的电动汽车，12V常供电电源仅由12V铅酸电池提供，没有利用电动汽车的动力电池(也即整车动力蓄电池)，该实施例取消了12V铅酸电池在电动汽车上的使用，12V常供电电源由电动汽车动力电池通过直流电压变换器转换后提供。后期车辆使用时，只需对动力电池进行维护。

如图3至图5所示，电源系统包括M个电压采样支路、多路复用器(图中未示出)、热敏电阻M、分流器FL1、降压型DCDC集成电路U1、微处理器MCU(也即控制模块)U2、MOSFET驱动器集成电路(也即驱动模块)U3、高压转12DCDC(也即电压转换模块)U4、CAN收发器集成电路(也即传输模块)U6、升压型DCDC集成电路U8、电池组监视器集成电路(也即采集器)U9、第十一电容C11、第十二电容C12、第一电感L1、第零电阻R0和开关管Q1。

其中，电池组设置M个电压采样点，M个电压采样支路对M个电压采样点的电压进行采样，其中，第1个电压采样支路包括第一电阻R1和第一电容C1，第一电阻R1的第一端连接采样点1，第一电阻R1的第二端连接多路复用器，第一电容C1的第一端与第一电阻R1的第二端相连接，第一电容C1的第二端连接电源系统的负线；第2个电压采样支路包括第二电阻R2和第二电容C2，第二电阻R2的第二端连接采样点2，第二电阻R2的第二端连接多路复用器，第二电容C2的第二端与第二电阻R2的第二端相连接，第二电容C2的第二端连接电源系统的负线；以此类推，第M个电压采样支路包括第M电阻RM和第M电容CM，第M电阻RM的第M端连接采样点M，第M电阻RM的第M端连接多路复用器，第M电容CM的第M端与第M电阻RM的第M端相连接，第M电容CM的第M端连接电源系统的负线。

每个采集点电压经过多路复用器后，输入给电池组监视器集成电路(也即采集器)U9的模数转换电路，转换成数字信号，然后通过串口通讯形式把采集到的电压信号传输给微处理器MCU(也即控制模块)U2的输入端口INPUT。

热敏电阻M把温度转换成电压信号，然后输入给电池组监视器集成电路内部的信号处理电路以及模数转换电路，转换成数字信号，然后通过串口通讯形式把采集到的温度信号传输给微处理器MCU(也即控制模块)U2的输入端口INPUT。

分流器FL1把电流转换成电压信号，直接传输至微处理器MCU(也即控制模块)U2的电流采样端口。

微处理器MCU(也即控制模块)U2把收集到的电压信号、电流信号及温度信号通过TX端口和RX端口，以CAN总线报文形式发送给CAN收发器集成电路U6，再由CAN收发器集成电路U6传输至BMS主控器U7，由BMS主控器U7进行电池SOC计算等。

同时,微处理器MCU(也即控制模块)U2的输出端口与MOSFET驱动器集成电路U3的输入端口相连接，且第零电阻R0的第一端连接于微处理器MCU(也即控制模块)U2的输出端口与MOSFET驱动器集成电路U3的输入端口之间的连线节点上，第零电阻R0的第二端接地。当电压信号低于保护电压、电流信号低于保护电流和/或温度信号低于保护温度时，微处理器MCU(也即控制模块)U2输出信号给MOSFET驱动器集成电路U3，MOSFET驱动器集成电路U3的输出端与开关管Q1的控制端相连接，控制开关管Q1断开或导通，避免电池过放。同时微处理器MCU(也即控制模块)U2、电池组监视器集成电路(也即采集器)U9进入待机模式，降低静态功耗。

降压型DCDC集成电路U1输出的电压，作为基准电源给微处理器MCU(也即控制模块)U2、MOSFET驱动器集成电路(也即驱动模块)U3、、CAN收发器集成电路(也即传输模块)U6、升压型DCDC集成电路U8进行供电。

采用该实施例提供的电源系统，电池电压监控模块监控整车动力蓄电池的电压、电流和温度，当有串节点电池电压下降到保护电压，和/或电池电流下降到保护电流，和/或电池温度高于保护温度时，通过输出硬线高低电平状态的改变，通知微处理器MCU(也即控制模块)U2断开放电开关。

当微处理器MCU(也即控制模块)U2没有收到电池异常参数时，通过硬线状态的改变通知MOSFET驱动模块，闭合放电开关，当MOSFET驱动模块接收到闭合放电开关指令时，驱动开关管Q1闭合,电流流向见红色虚线:电流从高压转12V DCDC U4流出通过开关管Q1流向C点，继续流向D点，最后流回整车动力蓄电池。

第四实施例

该实施例提供了一种电动汽车，该电动汽车包括整车动力蓄电池、本发明提供的任意一种电动汽车的电源系统，以及电器负载，其中，电源系统与整车动力蓄电池相连接，在整车动力蓄电池正常工作时，将整车动力蓄电池电压转换为电器负载电压，向电器负载供电，无需额外增加为电器负载供电的蓄电池。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种电动汽车及其电源系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。