一种车载智能电源系统的制作方法

1.本发明属于车载电源技术领域，特别是涉及一种车载智能电源系统。


背景技术：

2.新能源汽车一般是采用非常规的车用燃料作为动力来源，其中以电力新能源汽车为最具代表性的新能源汽车类型，对于电动新能源汽车而言，车载电源及管理系统是最重要的组成部分之一。
3.对于现有新能源汽车来说，其dcdc都是单一的功能，将高压直流电转变成12v的低压直流电，供应车辆上其它低压负载的消耗；并且，目前绝大多数车辆上的低压保险丝和继电器均只有一个专有的低压继电器盒，内部设有低压保险和低压继电器用于低压负载的供电分配以及线路保护，车载的低压蓄电池均采用铅蓄电池，且车上的低压大功率负载以及驱动电压基本上都是12v，在燃油车上较难推广48v的。由此可见，当前车辆的电源管理以及驱动管理上，会存在以下缺陷：(1)当前的电源管理较为分散，无法有效的针对你整车电源进行合理的统筹管理；(2)低压大功率负载采用12v，损耗较大；(3)铅酸电池对环境污染较为严重，使用寿命较低；(4)低压供电，线路保护，负载驱动分散布局，未合理利用现有资源；(5)无法外接拓展电源。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种车载智能电源系统，解决了以上问题。
5.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.本发明的一种车载智能电源系统，包括：
7.高压驱动部分：包括高压负载驱动；所述高压负载驱动由车载mcu控制，并由第一稳压电源滤波电路提供稳压滤波功能，压缩机驱动接压缩机，加热器驱动接加热器，驱动电机驱动接驱动电机；
8.电压转换部分：包括变压器，高压经过第一稳压电源滤波电路进行稳压滤波以及第一调频器进行调频后由变压器将高压直流降压为12v和48v低压直流电，用于低压负载驱动、控制器以及传感器供电；
9.低压大功率负载驱动部分：对于低压大功率负载，由变压器输出48v并经第二调频器进行调频以及第二稳压电源滤波电路进行稳压滤波后，降低驱动电流并减少负载损耗后，由低压大功率负载驱动对各低压大功率负载进行供电；所述低压大功率负载包括冷凝风扇、鼓风机、水泵、大灯；
10.12v供电部分：获取由变压器输出的12v低压直流电，依次经过第三调频器调频进行调频以及第三稳压滤波器进行稳压滤波后对12v锂电池进行供电，同时由各个输出端输出，对各输出端相连的车载设备控制器进行供电；所述12v锂电池作为低压储能电池部分；对安全性要求高的所述车载设备控制器提供供电冗余设计；
11.传感器采集部分：由副变压器对经第三稳压电源滤波电路进行稳压滤波后的12v
电压进行变压，实现5v输出，对车载不同位置的各传感器进行供电；
12.通讯和控制部分：通过can或lin总线，实现各驱动部分以及各供电模块控制，同时对传感器的采集信号进行上报；
13.能量回收电源部分：所述能量回收电源部分包括太阳能与电荷泵构成的太阳能电源；所述能量回收电源部分均为低压电源，经调压滤波后直接为低压负载提供供电；通过电荷泵直接为高压动力电池进行充电。
14.本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：
15.(1)本发明的一种车载智能电源系统，符合当前汽车智能发展方向，对整车电源进行了统筹管理，并对车辆各类负载、供电以及能耗进行了优化，同时针对安全性要求高的控制器可实现供电冗余设计，对低压大功率负载采用48v驱动，可有效实现损耗的降低，便于挖掘整车电能使用的节能方案；
16.(2)将未来可能出现的外部电源加入统筹管理范围，能够对当前新能源车型不断出现的新的能源输入接口，进行有效的管理；满足智能汽车未来发展方向的车辆电器架构；拓展的未来可能出现的外部电源及管理可以应对即将出现的个人碳交易，同时可以让车辆在部分工况下的“零碳”概念；
17.(3)采用锂电池替代铅酸电池，加快淘汰铅酸电池的步伐。
18.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明的一种车载智能电源系统的结构框架图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.对于新能源智能汽车，智能电源需要满足当前及未来车辆电器架构的发展思路，未来电器架构主要以中央处理器加区域控制器的方案为主，中央计算器为运算层，而区域控制器主要为执行层；本技术方案主要采用e-fuse和hsd的方案，取代当前的保险丝和继电器，实现分级配电、智能配电的需求和电源冗余的要求，同时减少重量，实现更高级的集成化设计；针对当前车辆上的低压负载及高压负载，将负载的驱动电路分离出来，和智能电源进行深度整合，优化负载的驱动电路部分，实现成本优化，重量降低的要求；针对低压大功率负载，采用48v供电，这样可以降低低压负载的损耗；并且采用小型锂电池替代当前的铅酸电池，降低电池重量；增加了外部拓展电源接口，对于未来可能出现的太阳能发电电源以及其它的能量回收电源等实现统筹管理；根据区域控制器的理念，针对同一位置区域内的
信号采集进行整合集成。
23.请参阅图1所示，本发明的一种车载智能电源系统，包括：
24.高压驱动部分：包括高压负载驱动；高压负载驱动由车载mcu控制，并由第一稳压电源滤波电路提供稳压滤波功能，压缩机驱动接压缩机，加热器驱动接加热器，驱动电机驱动接驱动电机；为了便于整车电源驱动管理，将上述各类高压负载驱动集成在一起，方便统筹管理以及安全管理，形成统一的高压电配电、驱动管理；
25.电压转换部分：包括变压器，高压经过第一稳压电源滤波电路进行稳压滤波以及第一调频器进行调频后由变压器将高压直流降压为12v和48v低压直流电，用于低压负载驱动、控制器以及传感器供电；通过变压器原理，将高压直流电降压为12v和48v低压直流电，用于低负载驱动和其它控制器供电以及传感器供电；
26.低压大功率负载驱动部分：对于低压大功率负载，由变压器输出48v并经第二调频器进行调频以及第二稳压电源滤波电路进行稳压滤波后，降低驱动电流并减少负载损耗后，由低压大功率负载驱动对各低压大功率负载进行供电；所述低压大功率负载包括冷凝风扇、鼓风机、水泵、大灯；针对低压大功率负载，采用48v驱动，降低驱动电流，减少负载损耗，将驱动电路整合在一起，方便统筹管理以及安全管理；
27.12v供电部分：获取由变压器输出的12v低压直流电，依次经过第三调频器调频进行调频以及第三稳压滤波器进行稳压滤波后对12v锂电池进行供电，同时由各个输出端输出，对各输出端相连的车载设备控制器进行供电；所述12v锂电池作为低压储能电池部分；12v供电部分采用高低边驱动、mosfet，为汽车其它控制器提供干净的12v电源，同时提供各类电源保护功能，针对安全性要求较高的控制器，提供供电冗余设计；
28.采用小容量锂电池取代原有的铅酸电汇，降低全生命周期的使用成本，同时降低电池重量；锂电池的循环寿命远远大于铅酸电池，在全生命周期内，考虑铅酸电池更换的数量，锂电池成本较铅酸电池更低；
29.传感器采集部分：由副变压器对经第三稳压电源滤波电路进行稳压滤波后的12v电压进行变压，实现5v输出，对车载不同位置的各传感器进行供电；针对位置域的各类传感器，进行信号采集整合，从而降低线束以及连接器成本；
30.通讯和控制部分：通过can或lin总线，实现各驱动部分以及各供电模块控制，同时对传感器的采集信号进行上报；具体系统接线连接结构如图1所示；
31.能量回收电源部分：能量回收电源部分包括太阳能与电荷泵构成的太阳能电源；所述能量回收电源部分均为低压电源，经调压滤波后直接为低压负载提供供电；通过电荷泵直接为高压动力电池进行充电；当然本具体实施例中仅给出了太阳能进行回收的电源，通过压电陶瓷回收的能量，与太阳能发电一样，均能够进行统筹管理。太阳能电池作为发展的趋势，未来会越来越多的装载汽车上。
32.本说明书中，图1所给定的框架结构以及功能都是通过相应的电路所实现的，目前这类功能的电路都是很成熟的，本技术方案的专利不对具体化的电路作出说明，只是针对功能逻辑的响应作出说明和保护。技术方案中对驱动的统筹管理、安全管理等，不涉及算法的创新，只是对应的逻辑创新；降低低压损耗有两个方案面，第一是将当前的档位风扇改为无机调速风扇，但是当前存在的无机调速风扇成本较高，本技术方案如此采集后，成本下降，并且实现了无级调速功能，第二是用提升电压，采用48v系统，这样的功率损耗是12v系
统的1/6，大大降低了能量的损耗，提高了使用的效率。
33.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。