新能源公交车高压集成控制系统及其方法与流程

本发明涉及一种新能源车高压电气集成控制系统及其控制方法，尤其涉及一种新能源公交车高压集成控制系统及其控制方法。

背景技术：

根据国家法规及公交公司运维的要求，公交车低压蓄电池附近需要安装手动大闸，每天公交车停止运行后，需要人工切断手动大闸，以便确保切断整车低压电源，防止安全事故的发生。新能源公交车，尤其是需要停车长时间充电的公交车，通常在夜晚充电，并且充电的时间比较长，一般需要3-4个小时；整车充电时，整车上的远程监控模块、能量管理模块等都需要工作，需要消耗低压电，而如果只使用蓄电池为这些低压电子模块供电，长期使用容易降低蓄电池的使用寿命。

针对这个问题，目前现有技术中常用的解决方案是：整车充电前，充电人员需要闭合手动大闸，充电时，使高压电通过dcdc变换器转换成低压电给蓄电池充电，同时，给需要在充电时工作的低压电子模块供电。但由于充电人员在充完电后经常忘记断开大闸，导致蓄电池亏电，影响蓄电池的使用寿命。

现有技术中还有采用在现有结构的基础上再增加一套dcdc模块的方案，该dcdc模块只是在停车充电时工作，以便给需要在充电时工作的低压电子模块供电，这种方案增加了系统成本和复杂性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新能源公交车高压集成控制系统及其控制方法，在充电时不需要闭合手动大闸，充电时直接由高压经dcdc电源转换，为需要在充电时工作的低压电子模块供电，避免了蓄电池亏电的风险；同时，由于复用了整车dcdc模块，降低了系统的成本和复杂性。

本发明是这样实现的：

一种新能源公交车高压集成控制系统，包括储能系统模块、低压供电及控制模块和主回路模块；低压供电及控制模块通过can总线与储能系统模块和主回路模块双向连接；低压供电及控制模块包括蓄电池模块、配电模块以及与蓄电池模块连接的大闸模块、远程监控模块和整车控制模块，大闸模块通过配电模块与整车控制模块连接，蓄电池模块为大闸模块、远程监控模块、配电模块和整车控制模块供电，储能系统模块与低压供电及控制模块的大闸模块、远程监控模块和整车控制模块双向连接，储能系统模块与主回路模块连接；

所述的新能源公交车高压集成控制系统还包括dcdc回路模块和非车载充电插座模块；非车载充电插座模块的一端与储能系统模块双向连接，非车载充电插座模块向储能系统模块和整车控制模块发送充电连接信号，用于启动充电过程，非车载充电插座模块的另一端外接非车载充电机的充电装置；dcdc回路模块通过can总线与低压供电及控制模块双向连接，dcdc回路模块包括dcdc接触器模块、dcdc模块和dcdc预充模块，dcdc接触器模块和dcdc预充模块并联后串接在储能系统模块与dcdc模块之间，dcdc预充模块通过预充电使dcdc接触器模块闭合，dcdc模块与蓄电池模块连接，为蓄电池模块和配电模块充电。

新能源公交车高压集成控制系统还包括手动维护开关，手动维护开关的一端与储能系统模块双向连接，手动维护开关的另一端分别与dcdc回路模块和主回路模块连接。

所述的主回路模块包括主接触器模块、主回路工作模块和主预充模块，主接触器模块和主预充模块并联后串接在手动维护开关与主回路工作模块之间，主回路工作模块连接到整车线束中。

所述的储能系统模块包括储能模块和储能管理模块，储能管理模块与储能模块双向连接，当非车载充电插座模块连接到非车载充电机的充电装置时，非车载充电插座模块向储能管理模块发送充电连接信号。

一种新能源公交车高压集成控制系统的整车充电时高压上下电控制方法，包括以下步骤：

步骤1：车辆停车充电状态下，大闸模块断开，非车载充电机的充电装置与非车载充电插座模块连接，非车载充电插座模块向整车控制模块和储能管理模块发送充电连接信号；

步骤2：整车控制模块检测到充电连接信号，整车控制模块通过can总线发送控制信号到dcdc预充模块，控制dcdc预充模块进行预充；

步骤3：dcdc预充模块预充完成后，即dcdc接触器模块两端的电压差满足阈值条件时，dcdc接触器模块闭合工作；

步骤4：启动dcdc模块使能工作，为蓄电池模块和配电模块供电；

步骤5：储能系统模块启动充电过程，并启动远程监控模块工作；

步骤6：充电过程结束后，非车载充电机的充电装置与非车载充电插座模块断开连接，整车控制模块检测到充电连接信号断开，整车控制模块通过can总线发送指令“禁止使能”到dcdc模块，整车控制模块控制dcdc模块停止工作；

步骤7：断开dcdc接触器模块，结束整车下高压过程。

在所述的步骤3中，电压差的阈值条件是电压差小于5%。

一种新能源公交车高压集成控制系统的整车非充电时高压上下电控制方法，包括以下步骤：

步骤1：车辆运行时，大闸模块闭合工作，若整车控制模块检测到高压上电信号，同时执行步骤2和步骤5；

步骤2：整车控制模块通过can总线发送控制信号到主预充模块，控制主预充模块进行预充；

步骤3：主预充模块预充完成后，即主接触器模块两端的电压差满足阈值条件时，主接触器模块闭合工作；

步骤4：启动主回路工作模块使能工作，转至步骤8；

步骤5：整车控制模块控制dcdc预充模块进行预充；

步骤6：dcdc预充模块预充完成后，即dcdc接触器模块两端的电压差满足阈值条件时，dcdc接触器模块闭合工作；

步骤7：启动dcdc模块使能工作，给蓄电池模块和配电模块供电；

步骤8：整车控制模块检测到高压下电信号后，整车控制模块通过can总线发送指令“禁止使能”到主回路工作模块，控制主回路工作模块停止工作；

步骤9：断开主接触器模块，主接触器模块停止工作；

步骤10：整车控制模块控制dcdc模块停止工作；

步骤11：断开dcdc接触器模块，结束整车下高压过程。

在所述的步骤3和步骤6中，电压差的阈值条件是电压差小于5%。

本发明在停车充电时不需要闭合手动大闸，充电时直接由高压经dcdc电源转换，为需要在充电时工作的低压电子模块供电，而在正常行车时，大闸闭合，dcdc模块和主回路都工作，避免了忘记断开手动大闸导致蓄电池亏电的风险；同时，由于复用了整车dcdc模块，降低了系统的成本和复杂性，对于新能源公交车高压电气系统设计和公交车的稳定运行具有非常大的推广和应用价值。

附图说明

图1是本发明新能源公交车高压集成控制系统的架构示意图；

图2是本发明新能源公交车高压集成控制系统在整车充电时高压上下电的工作流程图；

图3是本发明新能源公交车高压集成控制系统在整车非充电时高压上下电的工作流程图。

图中，1储能系统模块，11储能模块，12储能管理模块，2手动维护开关（msd模块），3dcdc回路模块，31dcdc接触器模块，32dcdc模块，33dcdc预充模块，4低压供电及控制模块，41蓄电池模块，42大闸模块，43远程监控模块，44配电模块，441点火开关模块，442低压配电模块，45整车控制模块，5主回路模块，51主接触器模块，52主驱动模块，53附件回路模块，531气泵模块，532油泵模块，533空调模块，534除霜模块，535加热模块，54主预充模块，6非车载充电插座模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图1，箭头粗线表示了高压电的走向，箭头细线表示了低压电的流向，虚线表示can总线的信息流向。

一种新能源公交车高压集成控制系统，包括储能系统模块1、低压供电及控制模块4和主回路模块5；低压供电及控制模块4通过can总线与储能系统模块1和主回路模块5双向连接；低压供电及控制模块4包括蓄电池模块41、配电模块44以及与蓄电池模块41连接的大闸模块42、远程监控模块43和整车控制模块45，大闸模块42通过配电模块44与整车控制模块45连接，蓄电池模块41为大闸模块42、远程监控模块43、配电模块44和整车控制模块45供电，当大闸模块42断开时，蓄电池模块41停止为配电模块44供电。储能系统模块1与低压供电及控制模块4的大闸模块42、远程监控模块43和整车控制模块45双向连接，储能系统模块1与主回路模块5连接。

所述的新能源公交车高压集成控制系统还包括dcdc回路模块3和非车载充电插座模块6；非车载充电插座模块6的一端与储能系统模块1双向连接，非车载充电插座模块6向储能系统模块1和整车控制模块45发送充电连接信号，用于启动充电过程，非车载充电插座模块6的另一端外接非车载充电机的充电装置；dcdc回路模块3通过can总线与低压供电及控制模块4双向连接，dcdc回路模块3包括dcdc接触器模块31、dcdc模块32和dcdc预充模块33；dcdc接触器模块31和dcdc预充模块33并联后串接在储能系统模块1与dcdc模块32之间，dcdc模块32与蓄电池模块41连接。dcdc回路模块3将高压电转换为低压用电器用的低压电源，可用于为蓄电池模块41和配电模块44充电。当需要dcdc模块32工作时，需要先使dcdc预充模块33工作，当dcdc接触器模块31两端的电压差满足一定的阈值条件时，闭合dcdc接触器模块31，然后断开dcdc预充模块33。

所述的新能源公交车高压集成控制系统还包括手动维护开关（即msd模块）2，手动维护开关2的一端与储能系统模块1双向连接，手动维护开关2的另一端分别与dcdc回路模块3和主回路模块5连接，断开手动维护开关2可在回路中电流超过限值时起到安全保护的作用，同时在车辆高压维护保养时防止高压危害到维保人员。

所述的储能系统模块1包括储能模块11和储能管理模块12，储能管理模块12与储能模块11双向连接，储能管理模块12对储能模块11的充放电进行管理，当非车载充电插座模块6连接到非车载充电机的充电装置时，非车载充电插座模块6向储能管理模块12发送充电连接信号，以便储能管理模块12启动充电过程。

所述的主回路模块5包括主接触器模块51、主回路工作模块和主预充模块54，主接触器模块51和主预充模块54并联后串接在手动维护开关2与主回路工作模块之间，主回路工作模块连接到整车线束中。当需要主回路工作模块工作时，需要先使主预充模块54工作，当主接触器模块51两端的电压差满足一定的阈值条件时，闭合主接触器模块51，然后断开主预充模块54。

所述的主回路工作模块包括主驱动模块52和附件回路模块53，主驱动模块52连接到整车驱动系统，附件回路模块53连接到整车附件系统，主回路模块5为主驱动模块52和附件回路模块53供电，以便整车驱动系统和附件系统能够正常工作。附件回路模块53包括气泵模块531、油泵模块532、空调模块533、除霜模块534、加热模块535。

所述的配电模块44包括点火开关模块441和低压配电模块442，点火开关模块441与低压配电模块442双向连接，点火开关模块441用于确定电源模式，低压配电模块442主要用于低压电源的分配。

请参见附图1和附图2，一种新能源公交车高压集成控制系统在整车充电时高压上下电的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：车辆停车充电状态下，大闸模块42断开，非车载充电机的充电装置与非车载充电插座模块6连接，非车载充电插座模块6向整车控制模块45和储能管理模块12发送充电连接信号。

步骤2：整车控制模块45检测到充电连接信号，整车控制模块45通过can总线发送控制信号到dcdc预充模块33，控制dcdc预充模块33进行预充。步骤3：dcdc预充模块33预充完成后，即dcdc接触器模块31两端的电压差满足一定的阈值条件时，如电压差小于5%，dcdc接触器模块31闭合工作。

步骤4：启动dcdc模块32使能工作，为蓄电池模块41和配电模块44供电。

步骤5：储能系统模块1的储能管理模块12启动充电过程，并启动远程监控模块43工作。

步骤6：充电过程结束后，非车载充电连接装置与非车载充电插座模块6断开连接，整车控制模块45检测到充电连接信号断开，整车控制模块45通过can总线发送指令“禁止使能”到dcdc模块32，控制dcdc模块32停止工作。

步骤7：断开dcdc接触器模块31，结束整车下高压过程。

请参见附图3，一种新能源公交车高压集成控制系统在整车非充电时高压上下电的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：车辆运行时，大闸模块42闭合工作，整车控制模块45检测到高压上电信号，同时执行步骤2和步骤5。

步骤2：整车控制模块45通过can总线发送控制信号到主预充模块54，控制主预充模块54进行预充。

步骤3：主预充模块54预充完成后，即主接触器模块51两端的电压差满足一定的阈值条件时，如电压差小于5%，，主接触器模块51闭合工作。

步骤4：启动主驱动模块52和附件回路模块53使能工作，转至步骤8。

步骤5：整车控制模块45控制dcdc预充模块33进行预充。

步骤6：dcdc预充模块33预充完成后，即dcdc接触器模块31两端的电压差满足一定的阈值条件时，如电压差小于5%，dcdc接触器模块31闭合工作。

步骤7：启动dcdc模块32使能工作，给蓄电池模块41和配电模块44供电。

步骤8：整车控制模块45检测到高压下电信号后，整车控制模块45通过can总线发送指令“禁止使能”到主驱动模块52和附件回路模块53，控制主驱动模块52和附件回路模块53停止工作。

步骤9：断开主接触器模块51，主接触器模块51停止工作。

步骤10：整车控制模块45通过can总线发送指令“禁止使能”到dcdc模块32，控制dcdc模块32停止工作。

步骤11：断开dcdc接触器模块31，结束整车下高压过程。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。