CN103895523A - 电动汽车的电气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车的电气系统，包括高压动力电气系统、低压控制电气系统、第一平衡电路模块、第二平衡电路模块；所述第一平衡电路模块，接在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的地之间；所述第二平衡电路模块，接在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。本发明的电动汽车的电气系统，由于在高压动力电气系统的正负极同低压控制电气系统的地之间分别接有平衡电路模块，能使高压动力电气系统正负两极相对低压控制电气系统的地的电压保持平衡，消除寄生参数以及周围电磁环境带来的绝缘安全风险。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术，特别涉及一种电动汽车的电气系统。
背景技术
出于绝缘安全角度考虑，电动汽车中新引入的高压动力电气系统需要与原有的12V/24V低压控制电气系统隔离不共地，如图1所示，高压动力电气系统的正负两极相对低压控制电气系统的地GND是浮地，即高压动力电气系统的正极T+、负极T-相对于低压控制电气系统的地隔离。电动汽车运行中，高压动力电气系统同低压控制电气系统之间如果出现绝缘失效，对驾驶员及乘车人员的生命安全是巨大的威胁。
由于寄生参数以及周围电磁环境的电磁影响，可能出现高压动力电气系统正负两极相对低压控制电气系统的地的电压不平衡的情况，带来重大绝缘安全风险。即如图1所示，Vhv为高压动力电池电压，电动汽车的电气系统在平衡状态时，高压动力电气系统的正极T+相对低压控制电气系统的地GND电压应为+Vhv/2,高压动力电气系统的负极T-相对低压控制电气系统的地GND电压为-Vhv/2。因高压动力电气系统的正极T+与低压控制电气系统的地GND间的第一寄生电容C1、高压动力电气系统的负极T-与低压控制电气系统的地GND间的第二寄生电容C2等因素，电动汽车的电气系统进入不平衡状态时，高压动力电气系统的正极T+相对低压控制电气系统的地GND电压变为Vf+Vhv/2,高压动力电气系统的负极T-相对低压控制电气系统的地GND电压变为Vf-Vhv/2,其中Vf为不平衡电压，寄生电容C1，C2通常在10pF到1000pF之间，电动汽车的高低压两套电气系统的不平衡电压Vf与寄生参数、工作环境、状态有关，且时变不定，从而对高低压两套电气系统间的绝缘带来巨大考验。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电动汽车的电气系统，能使高压动力电气系统正负两极相对低压控制电气系统的地的电压保持平衡，消除寄生参数以及周围电磁环境带来的绝缘安全风险。
为解决上述技术问题，本发明提供的电动汽车的电气系统，包括高压动力电气系统、低压控制电气系统、第一平衡电路模块、第二平衡电路模块；
所述第一平衡电路模块，接在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的地之间；
所述第二平衡电路模块，接在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。
较佳的，第一平衡电路模块、第二平衡电路模块电特性相同。
较佳的，所述第一平衡电路模块，包括第一电阻；
所述第二平衡电路模块，包括第二电阻；
所述第一电阻，接在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的地之间；
所述第二电阻，接在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。
较佳的，所述第一平衡电路模块，包括第一平衡电容；
所述第二平衡电路模块，包括第二平衡电容；
所述第一平衡电容，接在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的地之间；
所述第二平衡电容，接在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。
较佳的，所述第一平衡电路模块，包括第一电阻、第一平衡电容；
所述第二平衡电路模块，包括第二电阻、第二平衡电容；
第一电阻与第一平衡电容并联在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的地之间；
第二电阻与第二平衡电容并联在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。
较佳的，所述第一平衡电路模块，包括第一双向稳压二极管；
所述第二平衡电路模块，包括第二双向稳压二极管；
所述第一双向稳压二极管，接在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的地之间；
所述第二双向稳压二极管，接在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。
较佳的，所述第一平衡电路模块，包括第一电阻、第一平衡电容、第一双向稳压二极管；
所述第二平衡电路模块，包括第二电阻、第二平衡电容、第二双向稳压二极管；
第一电阻、第一平衡电容、第一双向稳压二极管并联在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的地之间；
第二电阻、第二平衡电容、第二双向稳压二极管并联在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。
本发明的电动汽车的电气系统，由于在高压动力电气系统的正负极同低压控制电气系统的地之间分别接有平衡电路模块，能使高压动力电气系统正负两极相对低压控制电气系统的地的电压保持平衡，消除了寄生参数以及周围电磁环境带来的绝缘安全风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，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。
图1是现有电动汽车的电气系统示意图；
图2是本发明的电动汽车的电气系统实施例一示意图；
图3是本发明的电动汽车的电气系统实施例二示意图；
图4是本发明的电动汽车的电气系统实施例三示意图；
图5是本发明的电动汽车的电气系统实施例四示意图；
图6是本发明的电动汽车的电气系统实施例五示意图；
图7是本发明的电动汽车的电气系统实施例六示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。
实施例一
电动汽车的电气系统，如图2所示，包括高压动力电气系统、低压控制电气系统、第一平衡电路模块、第二平衡电路模块；
第一平衡电路模块接在高压动力电气系统的正极T+同低压控制电气系统的地GND之间；
第二平衡电路模块接在高压动力电气系统的负极T-同低压控制电气系统的地GND之间。
较佳的，第一平衡电路模块、第二平衡电路模块电特性相同。
实施例一的电动汽车的电气系统，当进入不平衡状态时，假设高压动力电气系统的正极T+相对低压控制电气系统的地GND之间的电压变为Vf+Vhv/2,高压动力电气系统的负极T-相对低压控制电气系统的地GND之间的电压变为Vf-Vhv/2,Vhv为高压动力电气系统的高压动力电池电压，Vf为不平衡电压，由于第一平衡电路模块与第二平衡电路模块电特性相同，存在如图的电流环路I1,I2，从而使电动汽车的电气系统进入动态平衡状态，即高压动力电气系统的正极T+相对低压控制电气系统的地GND之间的电压变为Vhv/2,高压动力电气系统的负极T-相对低压控制电气系统的地GND之间的电压变为Vhv/2。
实施例二
基于实施例一，电动汽车的电气系统如图3所示，第一平衡电路模块包括第一电阻R21，第二平衡电路模块包括第二电阻R22；
第一电阻R21接在高压动力电气系统的正极T+同低压控制电气系统的地GND之间；
第二电阻R22接在高压动力电气系统的负极T-同低压控制电气系统的地GND之间。
较佳的，第一电阻R21与第二电阻R22阻值相同。
实施例二的电动汽车的电气系统，第一电阻R21对高压动力电气系统的正极T+与低压控制电气系统的地GND间的第一寄生电容C1并联放电，第二电阻R22对高压动力电气系统的负极T-与低压控制电气系统的地GND间的第二寄生电容C2并联放电，通过电阻的分压效果实现电动汽车的电气系统的动态平衡。
第一电阻R21与第二电阻R22阻值相同时，高压动力电气系统的正极T+相对低压控制电气系统的地GND电压接近为Vhv/2，高压动力电气系统的负极T-相对低压控制电气系统的地GND电压接近为-Vhv/2。其原理是，当电动汽车的电气系统进入不平衡状态时，假设高压动力电气系统的正极T+相对低压控制电气系统的地GND电压为Vf+Vhv/2，高压动力电气系统的负极T-相对低压控制电气系统的地GND电压为Vf-Vhv/2，Vf为不平衡电压，第一寄生电容C1上的电压经第一电阻R21放电而下降，第二寄生电容C2上的电压第二电阻R22放电而下降，直至第一寄生电容C1上的电压变为Vhv/2，第二寄生C2上的电压变为－Vhv/2，即达到第一电阻R21、第二电阻R22的分压稳定状态。一方面，为减小高压动力电气系统的无用损耗，第一电阻R21、第二电阻R22阻值一般选取较大；另一方面，瞬间的不平衡状态通过此两电阻放电，此两电阻阻值过大会使不平衡电压Vf出现较大的情况，所以第一电阻R21、第二电阻R22阻值也不宜过大，通常第一电阻R21、第二电阻R22阻值大于2兆欧且小于20兆欧。
实施例三
基于实施例一，电动汽车的电气系统如图4所示，第一平衡电路模块包括第一平衡电容C21，第二平衡电路模块包括第二平衡电容C22；
第一平衡电容C21接在高压动力电气系统的正极T+同低压控制电气系统的地GND之间；
第二平衡电容C22接在高压动力电气系统的负极T-同低压控制电气系统的地GND之间。
较佳的，第一平衡电容C21与第二平衡电容C22容量相同。
实施例三的电动汽车的电气系统，通过在高压动力电气系统的正极T+同低压控制电气系统的地GND间接第一平衡电容C21,在高压动力电气系统的负极T-同低压控制电气系统的地GND间接第二平衡电容C22，分别对寄生电容C1,C2并联稳压，通过电容的稳压效应实现电动汽车的电气系统的近似平衡，即减小寄生参数、电磁环境变化带来的电压不平衡程度。
第一平衡电容C21与第二平衡电容C22容量相同时，高压动力电气系统的正极T+相对低压控制电气系统的地GND电压接近为Vhv/2，高压动力电气系统的负极T-相对低压控制电气系统的地GND电压变接近为-Vhv/2。其原理是，第一平衡电容C21、第二平衡电容C22的容量一般选取较大（如大于1uF），远大于寄生电容C1,C2的容量（寄生电容C1，C2通常在10pF到1000pF之间），此时第一平衡电容C21同第一寄生电容C1并联等效为第一平衡电容C21，第二平衡电容C22同第二寄生电容C2并联等效为第二平衡电容C22，从而寄生参数对电压不平衡程度的影响可以忽略，且由于第一平衡电容C21、第二平衡电容C22的容量较大，电动汽车的电气系统不平衡时同等能量引起的不平衡电压较小，达到抑制不平衡的效果。
实施例四
基于实施例一，电动汽车的电气系统如图5所示，第一平衡电路模块包括第一电阻R21、第一平衡电容C21，第二平衡电路模块包括第二电阻R22、第二平衡电容C22；
第一电阻R21与第一平衡电容C21并联在高压动力电气系统的正极T+同低压控制电气系统的地GND之间；
第二电阻R22与第二平衡电容C22并联在高压动力电气系统的负极T-同低压控制电气系统的地GND之间。
较佳的，第一电阻R21与第二电阻R22阻值相同，第一平衡电容C21与第二平衡电容C22容量相同。
实施例四的电动汽车的电气系统，通过在高压动力电气系统的正极T+同低压控制电气系统的地GND间并联第一电阻R21及第一平衡电容C21，在高压动力电气系统的负极T-同低压控制电气系统的地GND间并联第二电阻R22及第二平衡电容C22，分别对寄生电容C1,C2并联放电稳压，通过电阻的分压效果和电容的稳压效应同时作用实现平衡，通常第一电阻R21、第二电阻R22的阻值较大（如大于2兆欧且小于20兆欧），第一平衡电容C21、第二平衡电容C22的容量适中（如大于等于0.1uF且小于等于1.5uF）。实施例四的电动汽车的电气系统，兼具实施例二、三的优势，不平衡电压较小，高压动力电气系统无用损耗较小，成本更低。
实施例五
基于实施例一，电动汽车的电气系统如图6所示，第一平衡电路模块包括第一双向稳压二极管D31，第二平衡电路模块包括第二双向稳压二极管D32；
第一双向稳压二极管D31接在高压动力电气系统的正极T+同低压控制电气系统的地GND之间；
第二双向稳压二极管D32接在高压动力电气系统的负极T-同低压控制电气系统的地GND之间；
较佳的，第一双向稳压二极管D31与第二双向稳压二极管D32电特性相同。
实施例五的电动汽车的电气系统，通过在高压动力电气系统的正极T+同低压控制电气系统的地GND间接第一双向稳压二极管D31，在高压动力电气系统的负极T-同低压控制电气系统的地GND间接第二双向稳压二极管D32，第一双向稳压二极管D31、第二双向稳压二极管D32都具有较快的响应速度（如响应速度小于100nS）。其原理是，当电动汽车的电气系统进入不平衡状态时，假设高压动力电气系统的正极T+相对低压控制电气系统的地GND电压为Vf+Vhv/2，高压动力电气系统的负极T-相对低压控制电气系统的地GND电压为Vf-Vhv/2，Vf为不平衡电压，若Vf+Vhv/2或VfVhv/2超出双向稳压二极管D31,D32设计的最大电压，双向稳压二极管D31,D32快速导通放电，从而使不平衡电压降低，当电压低于双向稳压二极管D31,D32的导通电压后，两双向稳压二极管D31,D32断开，通过此方法可以把不平衡电压Vf限制在一定范围内，且减小高压动力电气系统的无用损耗。
实施例六
基于实施例一，电动汽车的电气系统如图6所示，第一平衡电路模块包括第一电阻R21、第一平衡电容C21、第一双向稳压二极管D31，第二平衡电路模块包括第二电阻R22、第二平衡电容C22、第二双向稳压二极管D32；
第一电阻R21、第一平衡电容C21、第一双向稳压二极管D31并联在高压动力电气系统的正极T+同低压控制电气系统的地GND之间；
第二电阻R22、第二平衡电容C22、第二双向稳压二极管D32并联在高压动力电气系统的负极T-同低压控制电气系统的地GND之间。
较佳的，第一电阻R21与第二电阻R22阻值相同，第一平衡电容C21与第二平衡电容C22容量相同，第一双向稳压二极管D31与第二双向稳压二极管D32电特性相同。
实施例六的电动汽车的电气系统，通过在高压动力电气系统的正极T+同低压控制电气系统的地GND间并联第一电阻R21、第一平衡电容C21、第一双向稳压二极管D31，在高压动力电气系统的负极T-同低压控制电气系统的地GND间并联第二电阻R22、第二平衡电容C22、第二双向稳压二极管D32，其中第一电阻R21、第二电阻R22的阻值较大（如大于2兆欧且小于20兆欧），第一平衡电容C21、第二平衡电容C22的容量适中（如大于等于0.1uF且小于等于1.5uF），第一双向稳压二极管D31、第二双向稳压二极管D32都具有较快的响应速度（如响应速度小于100nS）。实施例六的电动汽车的电气系统，通过电阻分压、电容稳压、二极管选择性导通稳压等效应实现抑制不平衡，维持电动汽车的电气系统处于动态平衡状态，损耗小、高频响应迅速、不平衡电压小、成本更低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (17)
1.一种电动汽车的电气系统，包括高压动力电气系统、低压控制电气系统，其特征在于，电动汽车的电气系统还包括第一平衡电路模块、第二平衡电路模块；
所述第一平衡电路模块，接在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的地之间；
所述第二平衡电路模块，接在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
第一平衡电路模块、第二平衡电路模块电特性相同。
3.根据权利要求1所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
所述第一平衡电路模块，包括第一电阻；
所述第二平衡电路模块，包括第二电阻；
所述第一电阻，接在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的地之间；
所述第二电阻，接在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。
4.根据权利要求3所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
第一电阻与第二电阻阻值相同。
5.根据权利要求3所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
第一电阻、第二电阻阻值大于2兆欧且小于20兆欧。
6.根据权利要求1所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
所述第一平衡电路模块，包括第一平衡电容；
所述第二平衡电路模块，包括第二平衡电容；
所述第一平衡电容，接在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的地之间；
所述第二平衡电容，接在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。
7.根据权利要求6所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
第一平衡电容与第二平衡电容容量相同。
8.根据权利要求6所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
第一平衡电容、第二平衡电容的容量大于1uF。
9.根据权利要求1所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
所述第一平衡电路模块，包括第一电阻、第一平衡电容；
所述第二平衡电路模块，包括第二电阻、第二平衡电容；
第一电阻与第一平衡电容并联在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的 地之间；
第二电阻与第二平衡电容并联在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。
10.根据权利要求9所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
第一电阻与第二电阻阻值相同，第一平衡电容与第二平衡电容容量相同。
11.根据权利要求9所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
第一电阻、第二电阻的阻值大于2兆欧且小于20兆欧，第一平衡电容、第二平衡电容的容量大于等于0.1uF且小于等于1.5uF。
12.根据权利要求1所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
所述第一平衡电路模块，包括第一双向稳压二极管；
所述第二平衡电路模块，包括第二双向稳压二极管；
所述第一双向稳压二极管，接在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的地之间；
所述第二双向稳压二极管，接在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。
13.根据权利要求12所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
第一双向稳压二极管与第二双向稳压二极管电特性相同。
14.根据权利要求12所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
第一双向稳压二极管、第二双向稳压二极管的响应速度小于100nS。
15.根据权利要求1所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
所述第一平衡电路模块，包括第一电阻、第一平衡电容、第一双向稳压二极管；
所述第二平衡电路模块，包括第二电阻、第二平衡电容、第二双向稳压二极管；
第一电阻、第一平衡电容、第一双向稳压二极管并联在高压动力电气系统的正极同低压控制电气系统的地之间；
第二电阻、第二平衡电容、第二双向稳压二极管并联在高压动力电气系统的负极同低压控制电气系统的地之间。
16.根据权利要求15所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
第一电阻与第二电阻阻值相同，第一平衡电容与第二平衡电容容量相同，第一双向稳压二极管与第二双向稳压二极管电特性相同。
17.根据权利要求15所述的电动汽车的电气系统，其特征在于，
第一电阻、第二电阻的阻值大于2兆欧且小于20兆欧；
第一平衡电容、第二平衡电容的容量大于等于0.1uF且小于等于1.5uF；第一双向稳压二极管、第二双向稳压二极管的响应速度小于100nS。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140702 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |