CN105109361A - 电动汽车多功能电动力综合系统及综合控制系统 - Google Patents

电动汽车多功能电动力综合系统及综合控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种电动汽车多功能电动力综合系统及综合控制方法。其中系统包括：双向逆变式多功能电机控制器VVE、直流/直流DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统和车辆综合控制系统，所述VVE、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统和车辆综合控制系统通过通讯总线实现信号互连。本发明实施例，能够降低成本并且提高安全性。

Description

电动汽车多功能电动力综合系统及综合控制系统
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车多功能电动力综合系统及综合控制方法。
背景技术
现有技术中，电动汽车的各个核心模块之间是相互分散独立的，这些核心模块包括但不限于：电机控制器、DC/DC(DirectCurrent/DirectCurrent，直流/直流)模块和高压配电模块，等等。由于各核心模块之间相互分散独立，导致电动汽车的接口过多，因此增加了成本并存在一定的安全隐患。
有鉴于此，如何降低电动汽车的成本并提高安全性成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电动汽车多功能电动力综合系统及综合控制方法，能够降低成本并且提高安全性。
本发明实施例为解决上述技术问题提供的技术方案如下：
本发明实施例提供了一种电动汽车多功能电动力综合系统，包括：双向逆变式多功能电机控制器VVE、直流/直流DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统和车辆综合控制系统，所述VVE、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统和车辆综合控制系统通过通讯总线实现信号互连。
其中，所述VVE、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统分别通过CAN总线与所述车辆综合控制系统连接，从而通过所述车辆综合控制系统实现信号互连。
其中，所述车辆综合控制系统、高压配电系统、DC/DC模块和绝缘阻抗监测系统分别通过CAN总线与所述VVE连接，从而通过所述VVE实现信号互连。
其中，所述VVE、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统和车辆综合控制系统集成于一体，并对外提供至少一个接口。
其中，所述至少一个接口包括如下至少一项：动力电池组接口、电机接口、单/三相线接口和外部CAN总线接口。
其中，所所述动力电池组接口分别与所述DC/DC模块和VVE连接，并且所述动力电池组接口与DC/DC模块和VVE之间的连接受所述车辆综合控制系统的控制。
其中，所述电机接口与所述VVE连接，并且所述车辆综合控制系统，用于控制所述电机接口与所述VVE之间的连接或断开。
其中，所述单/三相线接口与所述VVE连接，并且所述车辆综合控制系统，用于控制所述单/三相线接口与所述VVE之间的连接或断开。
本发明实施例提供了一种电动汽车多功能电动力综合控制方法，包括以上所述的电动汽车多功能电动力综合系统，所述方法包括：
由所述DC/DC模块进行低压供电；
所述车辆综合控制系统接收外部控制信号，该外部控制信号用于所述车辆综合控制系统选择对应的工作模式；
所述车辆综合控制系统根据所述外部控制信号，选择VVE的工作模式；
所述车辆综合控制系统在确定了工作模式后，给出该工作模式下的接触器吸和控制信号，所述高压配电系统根据该控制信号执行接触器的吸和。
其中，所述工作模式包括：电机驱动模式、单/三相充电模式、带载模式或车辆对充模式。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例，通过将双向逆变式多功能电机控制器、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统集成，达到降低电动汽车的成本、提高控制系统的安全可靠性的目的。
附图说明
图1是本发明实施例的电动汽车多功能电动力综合系统100的实施例的结构示意图；
图2A和图2B均是本发明实施例的电动汽车多功能电动力综合系统的通讯方式的示意图；
图3A和图3B分别是本发明实施例的电动汽车多功能电动力综合系统的高压供电连接图和低压供电连接图；
图4是本发明实施例的电动汽车多功能电动力综合控制方法的实施例的流程示意图；
图5是共用母线和铜排的连接方式的示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前市面上已经有的混合动力汽车以及纯电动汽车，都是通过将各分散模块用外部连接的方式，来实现控制电动汽车各模块协调工作的目的。在此本专利提出一种电动汽车多功能电动力综合系统(MultifunctionalControlSystemofElectronicPower)，通过将双向逆变式多功能电机控制器VVE(Vehicle-Vehicle-ElectronicPower，以下简称VVE)、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统集成，从而在一个主控芯片上实现以上各个功能系统。达到降低电动汽车的成本、提高控制系统的安全可靠性的目的。并且通过实现高度集成后，该电动汽车多功能电动力综合系统与外部的接口将明显减少，从而解决电动汽车接线过多存在安全隐患以及可靠性的问题。同时，其内部的双向逆变式多功能电机控制器(VVE)与DC/DC模块能够共用母线铜排和电容，共用的连接方式如图5所示，从而解决电动汽车不止一套母线铜排和电容的问题，从而降低电动汽车的成本。如图5所示，DC/DC模块和VVE连接至同一套铜排和电容上，从而实现共用。
本发明提供了一种电动汽车多功能电动力综合系统，包括：双向逆变式多功能电机控制器VVE、直流/直流DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统和车辆综合控制系统，所述VVE、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统和车辆综合控制系统通过通讯总线实现信号互连。
其中，所述VVE、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统分别通过CAN总线与所述车辆综合控制系统连接，从而通过所述车辆综合控制系统实现信号互连。
其中，所述车辆综合控制系统、高压配电系统、DC/DC模块和绝缘阻抗监测系统分别通过CAN总线与所述VVE连接，从而通过所述VVE实现信号互连。
其中，所述VVE、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统和车辆综合控制系统集成于一体，并对外提供至少一个接口。
其中，所述至少一个接口包括如下至少一项：动力电池组接口、电机接口、单/三相线接口和外部CAN总线接口。
其中，所所述动力电池组接口分别与所述DC/DC模块和VVE连接，并且所述动力电池组接口与DC/DC模块和VVE之间的连接受所述车辆综合控制系统的控制。
其中，所述电机接口与所述VVE连接，并且所述车辆综合控制系统，用于控制所述电机接口与所述VVE之间的连接或断开。
其中，所述单/三相线接口与所述VVE连接，并且所述车辆综合控制系统，用于控制所述单/三相线接口与所述VVE之间的连接或断开。
请参考图1，是本发明的电动汽车多功能电动力综合系统100的实施例的结构示意图。其包括：集成在一起的VVE101、DC/DC模块102、高压配电系统103、绝缘阻抗监测系统104以及车辆综合控制系统105。
其中，该电动汽车多功能电动力综合系统100的可接外部的动力电池组，例如通过动力电池组接口，一般而言，动力电池组接口可分别与DC/DC模块102和VVE101连接，并且该动力电池组接口与DC/DC模块102和VVE101之间的连接受车辆综合控制系统105的控制，例如，在动力电池组接口和DC/DC模块102之间设置电磁开关I，在动力电池组接口和VVE101之间设置电磁开关II，其中电磁开关I、II的吸合/断开状态受车辆综合控制系统105的控制，从而车辆综合控制系统105可以控制动力电池组与DC/DC模块102和VVE101之间的连接状态。一般而言，动力电池组作为电动汽车的主能量源，可以为大功率电池组。
其中，VVE101集成了电机驱动及整车控制、并网充放电、离网带载和车辆对充技术，具有控制、驱动、逆变等功能，能实现车辆(Vehicle)对车辆(Vehicle)，车辆(Vehicle)对电力(electricpower，包括电网、电力负载)之间的电力能量的互动传递。其可以具有电机接口(用于连接电机)和单/三相线接口(用于连接电网或负载)，需要说明的是，VVE101与电机或单/三相线接口之间的连接可以受车辆综合控制系统的控制。
其中，DC/DC模块102能够将车载电池的高压直流电能量转换为符合要求的+12V/24V低压电能量，给电动汽车多功能电动力综合系统提供低电压供电，其中VVE101、高压配电系统103、绝缘阻抗监测系统101和车辆综合控制系统105均可能需要低压供电。
其中，高压配电系统103主要完成电动汽车多功能电动力综合系统在不同工作模式中通过控制接触器完成相关链路的吸合与断开。同时，通过保险、接触器、熔断器等保障链路的安全性，对高压部分进行有效的保护作用。
其中，绝缘阻抗监测系统104时刻监测整车的高压漏电情况，以及直流是否绝缘，为系统的用电安全提供监控。
其中，如图2A和图2B所示，电动汽车多功能电动力综合系统100中各模块之间可采用以VVE101或车辆综合控制系统105为中心的CAN通讯方式，例如：VVE、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统分别通过CAN总线与所述车辆综合控制系统连接，从而通过所述车辆综合控制系统实现信号互连。或者例如：所述车辆综合控制系统、高压配电系统、DC/DC模块和绝缘阻抗监测系统分别通过CAN总线与所述VVE连接，从而通过所述VVE实现信号互连。
其中如图3A和3B所示分别示出了电动汽车多功能电动力综合系统的高压供电连接图和低压供电连接图。其中，需要电压供电的组件包括：VVE、DC/DC模块、高压配电系统和绝缘阻抗监测系统等等。
1、高压供电时的开关状态及工作过程如下：
1.1、电机驱动模式：由车辆综合控制系统给出控制信号，吸和VVE与电机之间的接触器S3、VVE与动力电池组之间的接触器S2，使电机与动力电池间的高压通路闭合，实现电机的驱动。
1.2、单/三相充电工作模式：由车辆综合控制系统给出控制信号，吸和VVE与电网之间的接触器S4、VVE与动力电池组之间的接触器S2，使电网与动力电池间的高压通路闭合，实现将电网的电能存储在动力电池中，即实现给动力电池充电。
1.3、离网带载模式和车辆对充模式：由车辆综合控制系统给出控制信号，吸和VVE与负载之间的接触器S4、VVE与动力电池组之间的接触器S2，使动力电池能够通过VVE向负载放电。
1.4、当车辆综合控制系统吸和DC/DC模块与动力电池间的接触器S1后，DC/DC模块能够将动力电池的高压电转换为+12V/24V的低压电。
2、低压供电：所述的多功能电动力综合控制系统中的各个模块，包括VVE、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统、和车辆综合控制系统在工作之前以及工作过程中均需要提供低压供电。低压供电主要分为两个阶段：第一阶段，在车辆综合控制系统未吸和动力电池与DC/DC模块链路间的接触器时，由车载蓄电池提供低压电。第二阶段，在车辆综合控制系统吸和动力电池与DC/DC模块链路间的接触器后，由DC/DC模块输出的低压电提供给需要的模块，此时车载蓄电池将停止供低压电。
基于以上实施例的电动汽车多功能电动力综合系统。本发明实施例还提供了一种电动汽车多功能电动力综合控制方法，包括以上的电动汽车多功能电动力综合系统，所述方法包括：
由所述DC/DC模块进行低压供电；
所述车辆综合控制系统接收外部控制信号，该外部控制信号用于所述车辆综合控制系统选择对应的工作模式；
所述车辆综合控制系统根据所述外部控制信号，选择VVE的工作模式；
所述车辆综合控制系统在确定了工作模式后，给出该工作模式下的接触器吸和控制信号，所述高压配电系统根据该控制信号执行接触器的吸和。
其中，所述工作模式包括：电机驱动模式、单/三相充电模式、带载模式或车辆对充模式。
具体的，图4是本发明的基于以上的电动汽车多功能电动力综合系统的综合控制方法的流程示意图。其包括：
步骤401、由DC/DC模块提供低压供电。
步骤402、车辆综合控制系统接收外部控制信号，用于车辆综合控制系统选择对应的工作模式。
步骤403、车辆综合控制系统根据外部控制信号，选择VVE的工作模式。
其中工作模式包括：步骤404的电机驱动模式、步骤405的单/三相充电工作模式、步骤406的离网带载模式和车辆对充模式。
步骤407、车辆综合控制系统在确定了工作模式后，给出该工作模式下的接触器吸和控制信号，高压配电系统根据该控制信号执行接触器的吸和。具体如下：
电机驱动模式：高压配电系统控制吸合VVE与动力电池组之间的链路，并将动力电池组的电能量通过VVE转变为需求的母线电压，母线电压在VVE内部变换为交流电后驱动电机模块运行，实现电机驱动功能。
单/三相充电模式：高压配电系统控制吸合VVE与电网和动力电池组之间的链路，通过VVE将交流电能量转换为所需的直流电能量，给动力电池组充电。从而可以将单/三相交流电经过VVE转换成直流电对动力电池组进行充电。
离网带载模式：高压配电系统控制吸合VVE与负载之间的链路，使VVE能够将动力电池组的电能量，通过VVE转变为需求的母线电压，母线电压在VVE内部变换为当地需求的电压等级和频率的交流电，通过单/三相线连接口向电网输送电能或者给负载模块提供电能。其中所述的负载模块包括但不限于需求供电的家庭。
车辆对充模式：高压配电系统控制吸合VVE与负载之间的链路，将动力电池组的电能量通过VVE转变为需求的母线电压，母线电压在VVE内部变换为交流电输出到另一辆需要充电的电动汽车。实现车辆对充功能。
步骤408、工作完成。
步骤409、高压配电系统控制接触器断开。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车多功能电动力综合系统，其特征在于，包括：双向逆变式多功能电机控制器VVE、直流/直流DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统和车辆综合控制系统，所述VVE、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统和车辆综合控制系统通过通讯总线实现信号互连。
2.如权利要求1所述的电动汽车多功能电动力综合系统，其特征在于，所述VVE、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统分别通过CAN总线与所述车辆综合控制系统连接，从而通过所述车辆综合控制系统实现信号互连。
3.如权利要求1所述的电动汽车多功能电动力综合系统，其特征在于，所述车辆综合控制系统、高压配电系统、DC/DC模块和绝缘阻抗监测系统分别通过CAN总线与所述VVE连接，从而通过所述VVE实现信号互连。
4.如权利要求1所述的电动汽车多功能电动力综合系统，其特征在于，所述VVE、DC/DC模块、高压配电系统、绝缘阻抗监测系统和车辆综合控制系统集成于一体，并对外提供至少一个接口。
5.如权利要求4所述的电动汽车多功能电动力综合系统，其特征在于，所述至少一个接口包括如下至少一项：动力电池组接口、电机接口、单/三相线接口和外部CAN总线接口。
6.如权利要求5所述的电动汽车多功能电动力综合系统，其特征在于，所所述动力电池组接口分别与所述DC/DC模块和VVE连接，并且所述动力电池组接口与DC/DC模块和VVE之间的连接受所述车辆综合控制系统的控制。
7.如权利要求5所述的电动汽车多功能电动力综合系统，其特征在于，所述电机接口与所述VVE连接，并且所述车辆综合控制系统，用于控制所述电机接口与所述VVE之间的连接或断开。
8.如权要求5所述的电动汽车多功能电动力综合系统，其特征在于，所述单/三相线接口与所述VVE连接，并且所述车辆综合控制系统，用于控制所述单/三相线接口与所述VVE之间的连接或断开。
9.一种电动汽车多功能电动力综合控制方法，其特征在于，包括如权利要求1至8项中任一项所述的电动汽车多功能电动力综合系统，所述方法包括：
由所述DC/DC模块进行低压供电；
所述车辆综合控制系统接收外部控制信号，该外部控制信号用于所述车辆综合控制系统选择对应的工作模式；
所述车辆综合控制系统根据所述外部控制信号，选择VVE的工作模式；
所述车辆综合控制系统在确定了工作模式后，给出该工作模式下的接触器吸和控制信号，所述高压配电系统根据该控制信号执行接触器的吸和。
10.如权利要求9所述的电动汽车多功能电动力综合控制方法，其特征在于，所述工作模式包括：电机驱动模式、单/三相充电模式、带载模式或车辆对充模式。
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