CN105644373A - 一种电动汽车高压集成模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车高压集成模块，高压集成模块内部子模块包括整车控制器、电机控制器、直流直流转换器DC-DC、直流交流转换器DC-AC、充电机；高压集成模块外部端口包括低压端口、快充端口、慢充端口、陶瓷加热PTC端口、空调端口、油泵端口、气泵端口、总正总负端口和电机三相端口；高压集成模块内部的连接网络包括高压直流、高压交流、局域网控制网络CAN总线和低压线束；本发明可以根据不同的车型进行硬件和端口需求配置，适用于从纯电动轿车到纯电动客车的不同车型；本发明有效的对电动汽车分布式控制器进行了集成，减少了电动汽车电气线路长度，简化了电动汽车控制模块架构。

Description

一种电动汽车高压集成模块

技术领域

本发明属于新能源技术领域，涉及一种电动汽车汽车高压集成模块，具体涉及一种用于电动汽车正常停车、行驶和充电的控制装置。

背景技术

随着国民生活水平的不断提高，汽车已经日渐成为人们的生活必需品。随着传统内燃机汽车带来的环境污染及能源短缺问题越来越突出，电动汽车以其良好的环保特性和能源替代特性而备受关注。如何开发出安全、经济且满足用户需求的电动汽车已成为各国政府和汽车行业研究的新课题。

现有电动汽车由通常多个子系统构成，主要部件有电池及电池管理系统、电机及电机控制器、整车控制器、DC-DC、DC-AC、充电机等，各子系统之间相互独立，既有低压电气系统，又有高电压、大电流的高压动力系统，各个子系统控制参数相互影响。而相对于传统内燃机汽车而言，电动汽车上一般有高达上百伏的电气系统，这超过了60V的安全电压范围，如不进行合理的设计和防护，将可能带来人员电击等高压安全问题。

发明内容

针对现有电动汽车产业化存在的问题，本发明提出一种电动汽车高压集成模块，通过将整个汽车核心控制部件进行集成，可以实现电动汽车的正常运行和动力协调以及安全保障。同时可以减少电动汽车分布式控制器电气线路，促进电动汽车产业化。

一种电动汽车高压集成模块，高压集成模块内部子模块包括整车控制器、电机控制器、直流直流转换器DC-DC、直流交流转换器DC-AC、充电机；

高压集成模块外部端口包括低压端口、快充端口、慢充端口、陶瓷加热PTC端口、空调端口、油泵端口、气泵端口、总正总负端口和电机三相端口；

高压集成模块内部的连接网络包括高压直流、高压交流、局域网控制网络CAN总线和低压线束；

总正总负端口与电动汽车车载动力电池连接，并通过高压直流网络分别连接到DC-AC、电机控制器、空调端口、PTC端口、充电机端口、DC-DC和快充端口；

整车控制器通过CAN总线与充电机、电机控制器、DC-DC、DC-AC进行通讯；整车控制器同时通过电动汽车的信号判断电动汽车的运行、故障或者充电状态，信号通过高压集成模块的低压端口从低压线束传达到整车控制器；

电机控制器通过CAN总线接收整车控制器的指令，并与其他子模块进行通讯；电机控制器接收高压直流网络输入的直流电，将其转换为高压交流电之后通过高压交流网络连接到电机三相端口，通过电机三相端口连接外部电机；电机控制器同时通过电机信号判断电机的状态，对电机进行控制，电机信号通过高压集成模块的低压端口，从低压线束传递到电机控制器；

DC-DC将输入的高压直流电转换为低压直流电，从低压线束通过低压端口连接到电动汽车的蓄电池，对其进行充电；DC-DC通过CAN总线与其他模块通讯，其是否工作通过CAN总线受到整车控制器模块使能信号的控制；

DC-AC模块将输入的高压直流电转换为高压交流电，通过高压交流网络输出连接至油泵端口和气泵端口；DC-AC模块通过CAN总线与其他模块通讯，其是否工作通过CAN总线受到整车控制器模块使能信号的控制；

充电机模块的输入为慢充端口输出的三相电，充电机模块将其转换为高压直流电，通过高压直流网络经总正总负端口对动力电机进行充电；充电机模块通过CAN总线与其他模块通讯，其是否工作通过CAN决线受到整车控制器模块使能信号的控制；

低压端口接收电动汽车上油门、制动踏板、档位、钥匙门信号，通过低压线束提供给整车控制器，低压端口连接电动汽车蓄电池，通过低压线束连接DC-DC，接收电动汽车上电机的基本信息包括温度、电压、电流、电角度，通过低压线束提供给电机控制器；

快充端口与高压集成模块外部的充电桩连接，通过高压直流网络，由总正总负端口对动力电池进行充电；慢充端口连接至家用电或者工业电；PTC端口连接至电动汽车上的PTC加热器；空调端口连接至电动汽车上的空调；油泵端口连接至电动汽车上的油泵；气泵端口连接至电动汽车上的气泵；总正总负端口连接至电动汽车上的动力电池；电机三相端口连接到电动汽车上的电机。

本发明的优点在于：

(1)本发明所提供的一种电动汽车高压集成模块，可以根据不同的车型进行硬件和端口需求配置，适用于从纯电动轿车到纯电动客车的不同车型；

(2)本发明所提供的一种电动汽车高压集成模块，有效的对电动汽车分布式控制器进行了集成，减少了电动汽车电气线路长度，简化了电动汽车控制模块架构；

(3)本发明所提供的一种电动汽车高压集成模块，通过对电动汽车核心控制器进行封装并提供接口，将电动汽车电子控制系统进行了抽象，便于电动汽车产业化的推进。

(4)本发明提出的高压集成模块通过将控制整车运行，协调系统动力输出和整车充放电的控制器进行集成，一方面在在汽车行驶过程中，可以随时监控电控系统的工作状况，一旦发现系统出现故障立即采取保护措施，另一方面在模块化之后可以更好的满足电池汽车产业需求。

附图说明

图1：本发明提出的一种电动汽车高压集成模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种电动汽车高压集成模块，如图1所示，高压集成模块内部子模块包括整车控制器、电机控制器、DC-DC(直流直流转换器)、DC-AC(直流交流转换器)、充电机；高压集成模块外部端口包括低压端口、快充端口、慢充端口、PTC(陶瓷加热)端口、空调端口、油泵端口、气泵端口、总正总负端口和电机三相端口；

高压集成模块内部的连接网络主要包括高压直流、高压交流、CAN(局域网控制网络)总线和低压线束。

总正总负端口与模块之外的电动汽车车载动力电池连接，并通过模块内部的高压直流网络分别连接到DC-AC、电机控制器、空调端口、PTC端口、充电机端口、DC-DC和快充端口。

整车控制器通过模块内部的CAN总线与充电机、电机控制器、DC-DC、DC-AC进行通讯。整车控制器同时通过电动汽车的信号判断电动汽车的运行、故障或者充电状态。信号通过高压集成模块的低压端口从低压线束传达到整车控制器，信号包括油门信号、制动信号、档位和钥匙门等。

电机控制器通过CAN总线接收整车控制器的指令，并与其他子模块进行通讯。电机控制器接受高压直流网络输入的直流电，将其转换为高压交流电之后通过高压交流网络连接到电机三相端口进而连接到模块外部电机。电机控制器同时通过电机信号来判断电机的状态，从而进行精确控制。电机信号通过高压集成模块的低压端口，从低压线束传递到电机控制器。电机信号包括电机的温度、电压、电流、电角度等。

DC-DC的输入是高压直流电，并将其转换为低压直流电，从低压线束通过低压端口连接到电动汽车的蓄电池，对其进行充电。DC-DC通过CAN总线与其他模块通讯，其是否工作通过CAN总线受到整车控制器模块使能信号的控制。

DC-AC模块的输入是高压直流电，并将其转换为高压交流电，通过高压交流网络输出连接至油泵端口和气泵端口。DC-AC模块通过CAN总线与其他模块通讯，其是否工作通过CAN决线受到整车控制器模块使能信号的控制。

充电机模块以慢充端口过来的家用或者工业三相电作为输入，将其转换为高压直流电之后通过高压直流网络经总正总负端口对动力电机进行充电。充电机模块通过CAN总线与其他模块通讯，其是否工作通过CAN决线受到整车控制器模块使能信号的控制。

高压集成模块的外部端口的主要功能如下：低压端口，接收电动汽车上油门、制动踏板、档位、钥匙门等信号，通过低压线束提供给整车控制器，连接电动汽车蓄电池通过低压线束到DC-DC，接收电动汽车上电机的基本信息包括温度、电压、电流、电角度等等，通过低压线束提供给电机控制器；快充端口，与高压集成模块外部的充电桩连接，通过高压直流网络，由总正总负端口对动力电池进行充电；慢充端口，连接至家用电或者工业电；PTC端口，连接至电动汽车上的PTC加热器；空调端口，连接至电动汽车上的空调；油泵端口，连接至电动汽车上的油泵；气泵端口，连接至电动汽车上的气泵；总正总负端口连接至电动汽车上的动力电池；电机三相端口，连接到电动汽车上的电机。

高压集成模块当中的整车控制器、电机控制器、DC-DC、DC-AC、充电机与高压集成模块外部的电池管理系统通过状态机制确定工作时序和工作逻辑；高压集成模块具有故障诊断和安全管理策略的功能，通过将控制整车运行，协调系统动力输出的核心控制的高压部件进行集成，有效的保护了整车设备和人员安全。

高压集成模块状态机制包括停车、运行、慢充、快充和故障五种状态；不同的状态机制下，高压集成控制模块中的整车控制器、电机控制器、充电机、DC-DC、DC-AC按照不同的流程进行自检和工作。并能进行电机故障、电池故障、油门故障、换档器故障、制动系统故障、继电器故障、附件故障、整车控制器故障、辅助电池充电故障和充电机故障判断。根据不同故障信息，限制电机扭矩、行驶车速，控制整车上下电。

Claims (1)

1.一种电动汽车高压集成模块，其特征在于：

高压集成模块内部子模块包括整车控制器、电机控制器、直流直流转换器DC-DC、直流交流转换器DC-AC、充电机；

高压集成模块外部端口包括低压端口、快充端口、慢充端口、陶瓷加热PTC端口、空调端口、油泵端口、气泵端口、总正总负端口和电机三相端口；

高压集成模块内部的连接网络包括高压直流、高压交流、局域网控制网络CAN总线和低压线束；

总正总负端口与电动汽车车载动力电池连接，并通过高压直流网络分别连接到DC-AC、电机控制器、空调端口、PTC端口、充电机端口、DC-DC和快充端口；

整车控制器通过CAN总线与充电机、电机控制器、DC-DC、DC-AC进行通讯；整车控制器同时通过电动汽车的信号判断电动汽车的运行、故障或者充电状态，信号通过高压集成模块的低压端口从低压线束传达到整车控制器；

电机控制器通过CAN总线接收整车控制器的指令，并与其他子模块进行通讯；电机控制器接收高压直流网络输入的直流电，将其转换为高压交流电之后通过高压交流网络连接到电机三相端口，通过电机三相端口连接外部电机；电机控制器同时通过电机信号判断电机的状态，对电机进行控制，电机信号通过高压集成模块的低压端口，从低压线束传递到电机控制器；

DC-DC将输入的高压直流电转换为低压直流电，从低压线束通过低压端口连接到电动汽车的蓄电池，对其进行充电；DC-DC通过CAN总线与其他模块通讯，其是否工作通过CAN总线受到整车控制器模块使能信号的控制；

DC-AC模块将输入的高压直流电转换为高压交流电，通过高压交流网络输出连接至油泵端口和气泵端口；DC-AC模块通过CAN总线与其他模块通讯，其是否工作通过CAN总线受到整车控制器模块使能信号的控制；

充电机模块的输入为慢充端口输出的三相电，充电机模块将其转换为高压直流电，通过高压直流网络经总正总负端口对动力电机进行充电；充电机模块通过CAN总线与其他模块通讯，其是否工作通过CAN决线受到整车控制器模块使能信号的控制；

低压端口接收电动汽车上油门、制动踏板、档位、钥匙门信号，通过低压线束提供给整车控制器，低压端口连接电动汽车蓄电池，通过低压线束连接DC-DC，接收电动汽车上电机的基本信息包括温度、电压、电流、电角度，通过低压线束提供给电机控制器；

快充端口与高压集成模块外部的充电桩连接，通过高压直流网络，由总正总负端口对动力电池进行充电；慢充端口连接至家用电或者工业电；PTC端口连接至电动汽车上的PTC加热器；空调端口连接至电动汽车上的空调；油泵端口连接至电动汽车上的油泵；气泵端口连接至电动汽车上的气泵；总正总负端口连接至电动汽车上的动力电池；电机三相端口连接到电动汽车上的电机。