CN104002746A - 一种插电式混合动力客车静止充电保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，包括电源切换电路、CAN总线网络、整车控制系统、动力电池管理系统、充电接口总成、外接充电设备、驱动电机控制系统、仪表系统、驻车制动气路系统、发动机ECU和变速箱控制系统；其中，整车控制系统、动力电池管理系统、充电接口总成、外接充电设备、驱动电机控制系统、仪表系统、驻车制动气路系统、发动机ECU和变速箱控制系统分别连接电源切换电路、CAN总线网络。本发明用于控制插电式混合动力客车在充电插头插入到充电座后，车辆中各个控制系统电源进行切换互锁，车辆此时不能点火启动，保证充电设备不会因车辆人为的移动而被拉坏。

Description

一种插电式混合动力客车静止充电保护电路

技术领域

本发明涉及一种插电式混合动力客车静止充电保护电路。

背景技术

插电式混合动力客车是一种可进行外接电源充电的新能源客车，如果在客车充电过程中，驾驶人因人为疏忽而忘记拔掉充电插头，此时如果启动车辆行驶，就会将充电插头或充电桩严重拉坏，而产生非常严重的安全事故，因此客车在充电过程中必须让车辆静止不动同时禁止启动行车，以达到对充电设备的安全保护。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，该装置用于控制插电式混合动力客车在充电插头插入到充电座后，车辆中各个控制系统电源进行切换互锁，车辆此时不能点火启动，同时又能确保车辆时始终处于静止驻车制动状态；保证了充电设备不会因车辆人为的移动而被拉坏。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，包括电源切换电路、CAN总线网络、整车控制系统、动力电池管理系统、充电接口总成、外接充电设备、驱动电机控制系统、仪表系统、驻车制动气路系统、发动机ECU和变速箱控制系统；其中，整车控制系统、动力电池管理系统、充电接口总成、外接充电设备、驱动电机控制系统、仪表系统、驻车制动气路系统、发动机ECU和变速箱控制系统分别通过电源切换电路连接电源，整车控制系统、动力电池管理系统、充电接口总成、外接充电设备、驱动电机控制系统、仪表系统、驻车制动气路系统、发动机ECU和变速箱控制系统通过CAN总线网络连接外接设备。

所述电源切换电路连接车载蓄电池，车载蓄电池的正极分为两路支路：常电支路和ACC电支路，其中，常电支路为车载蓄电池的正极连接常电总开关后的支路，ACC电支路为车载蓄电池的正极连接常电总开关后再连接ACC电源开关后的支路；ACC电支路串联熔断器、二极管后连接充电插头位置开关的一端，另一端连接充电使能继电器线圈的正极，线圈负极连接点火互锁继电器的常开触点的一端，常开触点的另一端连接车载蓄电池的负极；充电使能继电器常开触点一端连接ACC电支路，另一端连接充电互锁继电器的线圈正极，充电互锁继电器的线圈负极连接车载蓄电池的负极。

所述CAN总线网络，包括三组CAN总线回路，分别为CAN回路I、CAN回路II、CAN回路III，每个CAN回路包括CANH、CANL两条线路，两条线路之间连接有终端电阻和屏蔽层。

所述整车控制系统，包括八个连接端，一端连接车载蓄电池的负极，两端分别连接CAN回路I的CANH、CANL线路，两端分别连接CAN回路III的CANH、CANL线路，一端连接常电支路，一端连接动力使能继电器的线圈负极，所述动力使能继电器的输入端连接车载蓄电池的负极；一端连接点火互锁继电器的线圈正极。

所述动力电池管理系统，包括七个连接端，一端连接车载蓄电池的负极，两端分别连接CAN回路I的CANH、CANL线路，两端分别连接CAN回路II的CANH、CANL线路，一端连接常电支路，一端连接BMS电源继电器的开关公共触点。

所述充电接口总成包括充电插座与充电插头；充电插座通过专用支架安装在车身上，充电插头属于外接部件，充电插座端包括三个连接端，两端分别连接车载蓄电池的负极、常电支路，一端连接动力电池管理系统；充电插头包括三个连接端，两端分别连接外接电源的正、负极，一端连接外接充电设备，所述外接充电设备是采用电网电能对车辆进行补充充电的外部设备，不属于车辆本身部件。

所述充电接口总成上集成安装有充电插头位置开关；当充电接口总成中的充电插头与充电插座连接时，充电插头位置开关自动闭合；当充电接口总成中的充电插头与充电插座分开时，充电插头位置开关自动断开。

所述驱动电机控制系统，包括五个连接端，两端分别连接CAN回路I的CANH、CANL线路，一端连接车载蓄电池的负极，一端连接动力使能继电器的开关触点的一端，动力使能继电器的开关触点的另一端连接熔断器后连接ACC电支路；一端连接常电支路。

所述仪表系统，包括八个连接端，两端分别连接CAN回路II的CANH、CANL线路，两端分别连接CAN回路III的CANH、CANL线路，一端连接车载蓄电池的负极，一端连接仪表点火继电器的开关公共触点，一端连接驻车制动气路系统，一端连接常电支路；所述驻车制动气路系统线圈正极连接驻车制动继电器常开触点的一端，另一端串联熔断器后连接ACC电支路，驻车制动继电器的线圈负极连接车载蓄电池的负极，驻车制动继电器的线圈正极连接仪表点火继电器的线圈正极；所述仪表点火继电器的常开触点串联二极管和电容器后连接常电支路，仪表点火继电器的线圈负极连接车载蓄电池的负极。

所述发动机ECU，包括五个连接端，两端分别连接CAN回路III的CANH、CANL线路，一端连接常电支路，一端连接车载蓄电池的负极，一端连接仪表点火继电器的常闭触点。

所述变速箱控制系统，包括五个连接端，两端分别连接CAN回路III的CANH、CANL线路，一端连接常电支路，一端连接整车点火继电器的常开触点一端，整车点火继电器的常开触点另一端连接ACC电支路，所述整车点火继电器的线圈正极连接ON档点火开关的一端，ON档点火开关的另一端连接充电互锁继电器常闭触点的一端，充电互锁继电器常闭触点的另一端串联熔断器后连接ACC电支路。

本发明的工作原理为：在车辆进行充电时，通过充电插头触动充电插头位置开关，使电源切换电路中的各个继电器进行互锁控制，对整车控制系统、驱动电机控制系统、发动机ECU、变速箱控制系统进行电源断电，使其不能工作，同时控制驻车制动气路系统进行强制驻车制动，以达到车辆处于禁止启动并在强制驻车制动状态。车辆充电完成后，必须拔掉充电插头，充电插头位置开关复位，电源切换电路中的各个继电器才能恢复整车控制系统、驱动电机控制系统、发动机ECU、变速箱控制系统的电源供电，同时控制驻车制动气路系统解除强制驻车制动，此时车辆才能够进行启动行车。

本发明的有益效果为：采用继电器互锁功能控制各个控制系统的电源切换，实现车辆在充电插头连接时无法启动行车，防止由于人为原因意外行车而将充电插头或充电设备拉坏的现象发生，提高了车辆充电安全性；电路结构简单，稳定可靠、成本低，适合在类似的纯电动客车使上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1、车载24V蓄电池；2、常电总开关；3、ACC电源开关；4、ON档点火开关；5、充电插头位置开关；6、充电使能继电器；7、点火互锁继电器；8、BMS电源继电器；9、动力使能继电器；10、驻车制动继电器；11、仪表点火继电器；12、充电互锁继电器；13、整车点火继电器；14、电源切换电路；15、CAN总线网络；16、整车控制系统；17、动力电池管理系统；18、充电接口总成；19、外接充电设备；20、驱动电机控制系统；21、仪表系统；22、驻车制动气路系统；23发动机ECU；24、变速箱控制系统。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，主要包括车载24V蓄电池1、电源切换电路14、整车控制系统16、动力电池管理系统17、充电接口总成18、外接充电设备19、驱动电机控制系统20、仪表系统21、驻车制动气路系统22、发动机ECU23、变速箱控制系统24、CAN总线网络15。其中电源切换电路14为本发明的核心部分。电源切换电路14由常电总开关2、ACC电源开关3、ON档点火开关4、充电插头位置开关5、充电使能继电器6、点火互锁继电器7、BMS电源继电器8、动力使能继电器9、驻车制动继电器10、仪表点火继电器11、充电互锁继电器12、整车点火继电器13组成。

电源切换电路14包括车载24V蓄电池1，车载24V蓄电池1的正极分为两路支路：常电支路和ACC电支路，其中，常电支路为车载24V蓄电池1的正极连接常电总开关2后的支路，ACC电支路为车载24V蓄电池1的正极连接常电总开关后再连接ACC电源开关3后的支路；ACC电支路串联熔断器、二极管后连接充电插头位置开关5的一端，另一端连接充电使能继电器6线圈的正极，线圈负极连接点火互锁继电器7的常开触点的一端，常开触点的另一端连接车载24V蓄电池1的负极；充电使能继电器6常开触点一端连接ACC电支路，另一端连接充电互锁继电器12的线圈正极，充电互锁继电器12的线圈负极连接车载24V蓄电池1的负极。

CAN总线网络15，包括三组CAN总线回路，分别为CAN回路I、CAN回路II、CAN回路III，每个CAN回路包括CANH、CANL两条线路，两条线路之间连接有终端电阻和屏蔽层。

整车控制系统16，包括八个连接端，一端连接车载24V蓄电池1的负极，两端分别连接CAN回路I的CANH、CANL线路，两端分别连接CAN回路III的CANH、CANL线路，一端连接常电支路，一端连接动力使能继电器9的线圈负极，所述动力使能继电器9的输入端连接车载24V蓄电池1的负极；一端连接点火互锁继电器7的线圈正极。

动力电池管理系统17，包括七个连接端，一端连接车载24V蓄电池1的负极，两端分别连接CAN回路I的CANH、CANL线路，两端分别连接CAN回路II的CANH、CANL线路，一端连接常电支路，一端连接BMS电源继电器8的开关公共触点。

充电接口总成18包括充电插座与充电插头；充电插座通过专用支架安装在车身上，充电插头属于外接部件，充电插座端包括三个连接端，两端分别连接车载24V蓄电池1的负极、常电支路，一端连接动力电池管理系统17；充电插头包括三个连接端，两端分别连接外接电源的正、负极，一端连接外接充电设备19，所述外接充电设备19是采用电网电能对车辆进行补充充电的外部设备，不属于车辆本身部件。

充电接口总成18上集成安装有充电插头位置开关5；当充电接口总成中的充电插头与充电插座连接时，充电插头位置开关5自动闭合；当充电接口总成中的充电插头与充电插座分开时，充电插头位置开关5自动断开。

驱动电机控制系统20，包括五个连接端，两端分别连接CAN回路I的CANH、CANL线路，一端连接车载24V蓄电池1的负极，一端连接动力使能继电器9的开关触点的一端，动力使能继电器9的开关触点的另一端连接熔断器后连接ACC电支路；一端连接常电支路。

仪表系统21，包括八个连接端，两端分别连接CAN回路II的CANH、CANL线路，两端分别连接CAN回路III的CANH、CANL线路，一端连接车载24V蓄电池1的负极，一端连接仪表点火继电器11的开关公共触点，一端连接驻车制动气路系统22，一端连接常电支路；所述驻车制动气路系统22线圈正极连接驻车制动继电器10常开触点的一端，另一端串联熔断器后连接ACC电支路，驻车制动继电器10的线圈负极连接车载24V蓄电池1的负极，驻车制动继电器10的线圈正极连接仪表点火继电器11的线圈正极；所述仪表点火继电器11的常开触点串联二极管和电容器后连接常电支路，仪表点火继电器11的线圈负极连接车载24V蓄电池1的负极。

发动机ECU23，包括五个连接端，两端分别连接CAN回路III的CANH、CANL线路，一端连接常电支路，一端连接车载24V蓄电池1的负极，一端连接仪表点火继电器的常闭触点。

变速箱控制系统24，包括五个连接端，两端分别连接CAN回路III的CANH、CANL线路，一端连接常电支路，一端连接整车点火继电器13的常开触点一端，整车点火继电器13的常开触点另一端连接ACC电支路，所述整车点火继电器13的线圈正极连接ON档点火开关4的一端，ON档点火开关4的另一端连接充电互锁继电器12常闭触点的一端，充电互锁继电器12常闭触点的另一端串联熔断器后连接ACC电支路。

充电接口总成18主要包括充电插座与充电插头两部分。其中充电插座通过专用支架安装在车身上，充电插头属于外接可移动部件。

充电插头位置开关5集成安装在充电接口总成18上。当充电接口总成18中的充电插头与充电插座连接时，充电插头位置开关5自动闭合。当充电接口总成18中的充电插头与充电插座分开时，充电插头位置开关5自动断开。

外接充电设备19是采用电网电能对车辆进行补充充电的外部设备，不属于车辆本身部件。

在车辆静止充电过程中，首先将常电总开关2处于闭合状态，ACC电源开关3处于闭合状态，然后将充电接口总成18中的充电插头与充电插座正确连接，充电插头位置开关5处于闭合状态，充电使能继电器6触点闭合，BMS电源继电器8的触点切换动作，动力电池管理系统17处于工作状态，驻车制动继电器10触点闭合，驻车制动气路系统22处于强制驻车制动工作状态，仪表点火继电器11的触点切换动作，仪表系统21处于工作状态，同时充电指示警告，告知驾驶人车辆处于充电状态，充电互锁继电器12触点断开，整车点火继电器13触点断开，整车控制系统16处于停机状态，动力使能继电器9触点断开，驱动电机控制系统20处于停机状态，发动机ECU23处于停机状态，变速箱控制系统24处于停机状态，整车处于禁止启动和驻车制动状态。此时只有动力电池管理系统17与仪表系统21处于工作状态，并通过CAN总线网络15进行实时通讯显示充电状态。最后运行外接充电设备19对整车进行充电。如若在充电过程中或充电完成后驾驶人在没有将充电插头拔掉的情况下，失误开启ON档点火开关4，由于充电插头位置开关5依然处于闭合状态，充电互锁继电器12的触点处于断开状态，整车点火继电器13触点不能闭合，车辆不能依然启动行驶，从而起到安全保护作用。另外在整个静止充电过程中外接充电设备19为整车24V用电系统提供电源，同时对车载24V蓄电池1进行补充充电。

在车辆处于启动或行驶过程中，常电总开关2处于闭合状态，ACC电源开关3处于闭合状态，ON档点火开关4处于闭合状态，整车点火继电器13的触点处于闭合状态，仪表系统21处于工作状态，发动机ECU23处于工作状态，变速箱控制系统24处于工作状态，整车控制系统16处于工作状态，同时整车控制系统16通过控制动力使能继电器9触点闭合对动力电池管理系统17和驱动电机控制系统20进行供电，让动力电池管理系统17和驱动电机控制系统20处于工作状态。与此同时整车控制系统16、动力电池管理系统17、驱动电机控制系统20、仪表系统21、发动机ECU23、变速箱控制系统24通过CAN总线网络15进行实时通讯控制，保证车辆正常启动行驶。与此同时点火互锁继电器7触点处于断开状态，充电插头位置开关5处于断开状态，此时如若充电插头位置开关5因误动作而闭合，由于点火互锁继电器7的互锁功能，充电使能继电器6的触点也不会闭合，充电互锁继电器12的触点不会断开，整车点火继电器13的触点不会断开，从而防止车辆突然熄火失去动力的现象发生。另外在整个启动或行驶过程中车载24V蓄电池1为整车24V用电系统提供电源，同时依靠车载24V发电机进行补充充电。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，其特征是：包括电源切换电路、CAN总线网络、整车控制系统、动力电池管理系统、充电接口总成、外接充电设备、驱动电机控制系统、仪表系统、驻车制动气路系统、发动机ECU和变速箱控制系统；其中，整车控制系统、动力电池管理系统、充电接口总成、外接充电设备、驱动电机控制系统、仪表系统、驻车制动气路系统、发动机ECU和变速箱控制系统分别通过电源切换电路连接电源，整车控制系统、动力电池管理系统、充电接口总成、外接充电设备、驱动电机控制系统、仪表系统、驻车制动气路系统、发动机ECU和变速箱控制系统通过CAN总线网络连接外接设备。

2.如权利要求1所述的一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，其特征是：所述电源切换电路连接车载蓄电池，车载蓄电池的正极分为两路支路：常电支路和ACC电支路，其中，常电支路为车载蓄电池的正极连接常电总开关后的支路，ACC电支路为车载蓄电池的正极连接常电总开关后再连接ACC电源开关后的支路；ACC电支路串联熔断器、二极管后连接充电插头位置开关的一端，另一端连接充电使能继电器线圈的正极，线圈负极连接点火互锁继电器的常开触点的一端，常开触点的另一端连接车载蓄电池的负极；充电使能继电器常开触点一端连接ACC电支路，另一端连接充电互锁继电器的线圈正极，充电互锁继电器的线圈负极连接车载蓄电池的负极。

3.如权利要求1所述的一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，其特征是：所述CAN总线网络，包括三组CAN总线回路，分别为CAN回路I、CAN回路II、CAN回路III，每个CAN回路包括CANH、CANL两条线路，两条线路之间连接有终端电阻和屏蔽层。

4.如权利要求1所述的一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，其特征是：所述整车控制系统，包括八个连接端，一端连接车载蓄电池的负极，两端分别连接CAN回路I的CANH、CANL线路，两端分别连接CAN回路III的CANH、CANL线路，一端连接常电支路，一端连接动力使能继电器的线圈负极，所述动力使能继电器的输入端连接车载蓄电池的负极；一端连接点火互锁继电器的线圈正极。

5.如权利要求1所述的一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，其特征是：所述动力电池管理系统，包括七个连接端，一端连接车载蓄电池的负极，两端分别连接CAN回路I的CANH、CANL线路，两端分别连接CAN回路II的CANH、CANL线路，一端连接常电支路，一端连接BMS电源继电器的开关公共触点。

6.如权利要求1所述的一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，其特征是：所述充电接口总成包括充电插座与充电插头；充电插座通过专用支架安装在车身上，充电插头属于外接部件，充电插座端包括三个连接端，两端分别连接车载蓄电池的负极、常电支路，一端连接动力电池管理系统；充电插头包括三个连接端，两端分别连接外接电源的正、负极，一端连接外接充电设备，所述外接充电设备是采用电网电能对车辆进行补充充电的外部设备，不属于车辆本身部件。

7.如权利要求6所述的一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，其特征是：所述充电接口总成上集成安装有充电插头位置开关；当充电接口总成中的充电插头与充电插座连接时，充电插头位置开关自动闭合；当充电接口总成中的充电插头与充电插座分开时，充电插头位置开关自动断开。

8.如权利要求1所述的一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，其特征是：所述驱动电机控制系统，包括五个连接端，两端分别连接CAN回路I的CANH、CANL线路，一端连接车载蓄电池的负极，一端连接动力使能继电器的开关触点的一端，动力使能继电器的开关触点的另一端连接熔断器后连接ACC电支路；一端连接常电支路。

9.如权利要求1所述的一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，其特征是：所述仪表系统，包括八个连接端，两端分别连接CAN回路II的CANH、CANL线路，两端分别连接CAN回路III的CANH、CANL线路，一端连接车载蓄电池的负极，一端连接仪表点火继电器的开关公共触点，一端连接驻车制动气路系统，一端连接常电支路；所述驻车制动气路系统线圈正极连接驻车制动继电器常开触点的一端，另一端串联熔断器后连接ACC电支路，驻车制动继电器的线圈负极连接车载蓄电池的负极，驻车制动继电器的线圈正极连接仪表点火继电器的线圈正极；所述仪表点火继电器的常开触点串联二极管和电容器后连接常电支路，仪表点火继电器的线圈负极连接车载蓄电池的负极。

10.如权利要求1所述的一种插电式混合动力客车静止充电保护电路，其特征是：所述发动机ECU，包括五个连接端，两端分别连接CAN回路III的CANH、CANL线路，一端连接常电支路，一端连接车载蓄电池的负极，一端连接仪表点火继电器的常闭触点；

所述变速箱控制系统，包括五个连接端，两端分别连接CAN回路III的CANH、CANL线路，一端连接常电支路，一端连接整车点火继电器的常开触点一端，整车点火继电器的常开触点另一端连接ACC电支路，所述整车点火继电器的线圈正极连接ON档点火开关的一端，ON档点火开关的另一端连接充电互锁继电器常闭触点的一端，充电互锁继电器常闭触点的另一端串联熔断器后连接ACC电支路。