CN105818690A - 高压配电装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压配电装置及控制方法，所述高压配电装置设于电动汽车上，电动汽车包括动力电池组、电机控制器、空调、启动开关和紧急制动开关；包括与交流电源连接的充电机、微处理器、电流环、第一继电器、第二继电器、第三继电器和直流降压器；所述充电机分别与第一继电器、微处理器和直流降压器电连接，电流环设于连接第一继电器和动力电池组负极的导线上，微处理器分别与第一继电器、第二继电器、第三继电器、启动开关、紧急制动开关、动力电池组和电流控制环电连接。本发明具有便于一体式安装、降低了安装操作的难度；提高了动力电池、空调、电机的安全性的特点。

Description

高压配电装置及控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车配电技术领域，尤其是涉及一种便于一体式安装、安全性好的高压配电装置及控制方法。
背景技术
通常电动汽车的配电装置包括若干个，各个配电装置分别给汽车的动力电池、空调、电机等供电，多个配电装置会占用较大的安装空间，并且也提高了安装操作的复杂性。
中国专利授权公开号：CN103683189A，授权公开日2014年3月26日，公开了一种电动汽车高压配电装置的保护装置，包括：状态检测单元，其与电动汽车的高压配电装置连接，用于检测所述高压配电装置的盖板状态，并输出相应的状态信号；开关单元，其连接在电动汽车的储能系统和所述高压配电装置之间，用于基于所述状态信号接通或断开所述储能系统和高压配电装置之间的连接。该发明的不足之处是，功能单一，无法同时给动力电池、空调和电机供电。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服现有技术中的配电装置占用的安装空间较大及安装较复杂的不足，提供了一种便于一体式安装、安全性好的高压配电装置及控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高压配电装置，所述高压配电装置设于电动汽车上，电动汽车包括动力电池组、电机控制器、空调、启动开关和紧急制动开关；包括与交流电源连接的充电机、微处理器、电流环、第一继电器、第二继电器、第三继电器和直流降压器；所述充电机分别与第一继电器、微处理器和直流降压器电连接，电流环设于连接第一继电器和动力电池组负极的导线上，微处理器分别与第一继电器、第二继电器、第三继电器、启动开关、紧急制动开关、动力电池组和电流控制环电连接，第一继电器、动力电池组、第二继电器、电机控制器依次电连接，电流环设于连接第一继电器和动力电池组负极的导线上，直流降压器通过第三继电器与空调电连接。
充电机用于将交流220V电源变为80V直流电源，电流环用于检测充电电流，直流降压器用于将80V直流电源变为12V直流电源，第一继电器用于对检测的数据进行分析判断，并输出控制命令。
本发明的高压配电装置可以同时给动力电池、空调、电机供电，并且可以在紧急制动时切断供电，第一继电器、第二继电器、第三继电器的设置有效避免高压配电装置短路，提高了动力电池、空调、电机的安全性；便于一体式安装，降低了安装操作的难度。
因此，本发明具有便于一体式安装、降低了安装操作的难度；提高了动力电池、空调、电机的安全性的特点。
作为优选，还包括报警器、存储器和设于动力电池组壳体上的至少一个温度传感器，报警器、存储器和各个温度传感器均与微处理器电连接。
作为优选，还包括设于电动汽车上的用于给动力电池组降温的风机，风机与微处理器电连接。
作为优选，还包括显示器，显示器与微处理器电连接。
一种高压配电装置的控制方法，包括如下步骤：
(5-1)高压检测
微处理器中设有高压电阻阈值Rsd，充电电流阈值Isd，动力电池组额定电压Ued；
微处理器控制第一继电器、第二继电器和第三继电器均断开，微处理器读取充电机正负端子的电压U+、U-和电流I，微处理器利用公式计算充电机的高压电阻R；
(5-2)给动力电池充电
(5-2-1)预充电
当R≥Rsd，则微处理器控制第一继电器吸合时间T，充电机为动力电池组预充电，在预充电的过程中，电流环检测电流I1；
(5-2-2)稳定充电
当I1≤Isd，则微处理器控制第一继电器稳定吸合，当动力电池组的电压达到额定电压Ued时，微处理器控制第一继电器断开；
(5-3)给电动汽车供电
(5-3-1)高压检测
当微处理器通过启动开关检测到电动汽车被启动后，微处理器读取充电机正负端子的电压U+、U-和电流I，微处理器利用公式计算充电机的高压电阻R；
(5-3-2)输出直流电
当R≥Rsd，微处理器控制第二继电器、第三继电器吸合，动力电池组接通电机控制器，电机控制器驱动电动汽车的电机运行；
同时，直流降压器将充电机输出的≥80V直流电转换成12V直流电，直流降压器的电源输出端给空调及设于电动器汽车上的各个12V充电电池充电；
(5-4)紧急制动时切断供电
当微处理器接收到紧急制动开关的制动信号时，微处理器控制第二继电器、第三继电器断开，从而给电动汽车断电；
当微处理器得到制动信号取消的判断时，返回步骤(5-2)。
作为优选，还包括报警器、存储器和设于动力电池组壳体上的至少一个温度传感器，报警器、存储器和各个温度传感器均与微处理器电连接；还包括如下步骤：
(6-1)微处理器读取温度传感器检测的温度信号u(t)，设定j的初始值为1，设定i的初值为1；存储器中设有故障阈值E；
(6-2)计算u(t)的局部极大值并通过三次样条插值获得上包络线uup(t)；
(6-3)计算信号u(t)的局部极小值并通过三次样条插值获得下包络线ulow(t)；
(6-4)定义平均包络m1(t)＝[uup(t)+ulow(t)]/2；
(6-5)利用公式hj(t)＝u(t)-mj(t)计算差值hj(t)；
(6-6)若hj(t)不满足IMF筛分停止条件，使u(t)＝hj(t)，j值增加1，返回步骤(6-2)对hj(t)继续进行分解；当hj(t)满足IMF筛分停止条件，则得到u(t)信号的第1个IMF分量c1(t)＝hj(t)；
(6-7)利用公式ri(t)＝u(t)-ci(t)计算剩余分量ri(t)；
(6-8)当ri(t)不满足分解停止条件时，使u(t)＝ri(t)，使i值增加1，返回步骤(6-2)对ri(t)继续分解；当满足筛分停止条件时，设n＝i，得到n个IMF分量ci(t)和1个剩余分量rn(t)，u(t)则可以表示为抽取ci(t)的N个抽样值ci(k)，k＝1，2，...，N；
(6-9)利用公式计算u(t)的各个分量能量，比较u(t)的各分量能量Emax，选取E1，E2，...，En中最大值Emax，当Emax＞E时，表明动力电池组温度过高，微处理器控制报警器发出报警信息；
其中，(6-6)、(6-8)的筛分停止条件采用仿柯西收敛准则，当SD＜ε时筛分停止，ε通常介于0.2与0.3之间；分解停止条件为剩余信号ri(t)变为单调函数。
作为优选，还包括设于电动汽车上的用于给动力电池组降温的风机，风机与微处理器电连接；其特征是，还包括如下步骤：
当Emax＞E时，微处理器控制风机为动力电池组吹风降温。
作为优选，还包括显示器，显示器与微处理器电连接；其特征是，当R≥Rsd时，微处理器控制显示器显示高压检测通过的信息；当微处理器收到紧急制动开关的制动信号时，微处理器控制显示器显示电动汽车电源已切断的信息。
作为优选，在步骤(5-2-2)的稳定充电过程中，微处理器控制充电机输出的充电电流随着动力电池的电压的升高而降低。
作为优选，T为3至6秒。
因此，本发明具有如下有益效果：便于一体式安装、降低了安装操作的难度；提高了动力电池、空调、电机的安全性；智能程度高、稳定性好。
附图说明
图1是本发明的一种原理框图；
图2是本发明的实施例1的一种流程图。
图中：交流电源1、充电机2、微处理器3、电流环4、第一继电器5、第二继电器6、动力电池组7、电机控制器8、空调9、第三继电器10、直流降压器11、报警器12、存储器13、温度传感器14、风机15、启动开关16、紧急制动开关17、显示器18。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
如图1所示的实施例是一种高压配电装置，高压配电装置设于电动汽车上，电动汽车包括动力电池组7、电机控制器8、空调9、启动开关16和紧急制动开关17；包括与交流电源1连接的充电机2、微处理器3、电流环4、第一继电器5、第二继电器6、第三继电器10和直流降压器11；充电机分别与第一继电器、微处理器和直流降压器电连接，电流环设于连接第一继电器和动力电池组负极的导线上，微处理器分别与第一继电器、第二继电器、第三继电器、启动开关、紧急制动开关、动力电池组和电流控制环电连接，第一继电器、动力电池组、第二继电器、电机控制器依次电连接，电流环设于连接第一继电器和动力电池组负极的导线上，直流降压器通过第三继电器与空调电连接。
如图2所示，一种高压配电装置的控制方法，包括如下步骤：
步骤100，高压检测
微处理器中设有高压电阻阈值Rsd，充电电流阈值Isd，动力电池组额定电压Ued；
微处理器控制第一继电器、第二继电器和第三继电器均断开，微处理器读取充电机正负端子的电压U+、U-和电流I，微处理器利用公式计算充电机的高压电阻R；
步骤200，给动力电池充电
步骤210，预充电
当R≥Rsd，则微处理器控制第一继电器吸合时间T＝3秒，充电机为动力电池组预充电，在预充电的过程中，电流环检测电流I1；
步骤220，稳定充电
当I1≤Isd，则微处理器控制第一继电器稳定吸合，当动力电池组的电压达到额定电压Ued时，微处理器控制第一继电器断开；
步骤300，给电动汽车供电
步骤310，高压检测
当微处理器通过启动开关检测到电动汽车被启动后，微处理器读取充电机正负端子的电压U+、U-和电流I，微处理器利用公式计算充电机的高压电阻R；
步骤320，输出直流电
当R≥Rsd，微处理器控制第二继电器、第三继电器吸合，动力电池组接通电机控制器，电机控制器驱动电动汽车的电机运行；
同时，直流降压器将充电机输出的≥80V直流电转换成12V直流电，直流降压器的电源输出端给空调及设于电动器汽车上的各个12V充电电池充电；
步骤400，紧急制动时切断供电
当微处理器接收到紧急制动开关的制动信号时，微处理器控制第二继电器、第三继电器断开，从而给电动汽车断电；
当微处理器得到制动信号取消的判断时，返回步骤200。
实施例2
实施例2包括实施例1中的所有结构和方法部分，如图1所示，实施例2还包括报警器12、存储器13和设于动力电池组壳体上的至少一个温度传感器14，报警器、存储器和各个温度传感器均与微处理器电连接。还包括设于电动汽车上的用于给动力电池组降温的风机15，风机与微处理器电连接。还包括显示器18，显示器与微处理器电连接。
实施例2还包括如下步骤：
(6-1)微处理器读取温度传感器检测的温度信号u(t)，设定j的初始值为1，设定i的初值为1；存储器中设有故障阈值E；
(6-2)计算u(t)的局部极大值并通过三次样条插值获得上包络线uup(t)；
(6-3)计算信号u(t)的局部极小值并通过三次样条插值获得下包络线ulow(t)；
(6-4)定义平均包络m1(t)＝[uup(t)+ulow(t)]/2；
(6-5)利用公式hj(t)＝u(t)-mj(t)计算差值hj(t)；
(6-6)若hj(t)不满足IMF筛分停止条件，使u(t)＝hj(t)，j值增加1，返回步骤(6-2)对hj(t)继续进行分解；当hj(t)满足IMF筛分停止条件，则得到u(t)信号的第1个IMF分量c1(t)＝hj(t)；
(6-7)利用公式ri(t)＝u(t)-ci(t)计算剩余分量ri(t)；
(6-8)当ri(t)不满足分解停止条件时，使u(t)＝ri(t)，使i值增加1，返回步骤(6-2)对ri(t)继续分解；当满足筛分停止条件时，设n＝i，得到n个IMF分量ci(t)和1个剩余分量rn(t)，u(t)则可以表示为抽取ci(t)的N个抽样值ci(k)，k＝1，2，...，N；
(6-9)利用公式计算u(t)的各个分量能量，比较u(t)的各分量能量Emax，选取E1，E2，...，En中最大值Emax，当Emax＞E时，表明动力电池组温度过高，微处理器控制报警器发出报警信息；
其中，(6-6)、(6-8)的筛分停止条件采用仿柯西收敛准则，当SD＜ε时筛分停止，ε通常介于0.2与0.3之间；分解停止条件为剩余信号ri(t)变为单调函数。
其中，当Emax＞E时，微处理器控制风机为动力电池组吹风降温。
其中，当R≥Rsd时，微处理器控制显示器显示高压检测通过的信息；当微处理器收到紧急制动开关的制动信号时，微处理器控制显示器显示电动汽车电源已切断的信息。
在步骤220的稳定充电过程中，电流环检测电流I2，微处理器控制充电机输出的充电电流随着动力电池的电压的升高而降低。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种高压配电装置，所述高压配电装置设于电动汽车上，电动汽车包括动力电池组(7)、电机控制器(8)、空调(9)、启动开关(16)和紧急制动开关(17)；其特征是，包括与交流电源(1)连接的充电机(2)、微处理器(3)、电流环(4)、第一继电器(5)、第二继电器(6)、第三继电器(10)和直流降压器(11)；所述充电机分别与第一继电器、微处理器和直流降压器电连接，电流环设于连接第一继电器和动力电池组负极的导线上，微处理器分别与第一继电器、第二继电器、第三继电器、启动开关、紧急制动开关、动力电池组和电流控制环电连接，第一继电器、动力电池组、第二继电器、电机控制器依次电连接，电流环设于连接第一继电器和动力电池组负极的导线上，直流降压器通过第三继电器与空调电连接。
2.根据权利要求1所述的高压配电装置，其特征是，还包括报警器(12)、存储器(13)和设于动力电池组壳体上的至少一个温度传感器(14)，报警器、存储器和各个温度传感器均与微处理器电连接。
3.根据权利要求1所述的高压配电装置，其特征是，还包括设于电动汽车上的用于给动力电池组降温的风机(15)，风机与微处理器电连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的高压配电装置，其特征是，还包括显示器(18)，显示器与微处理器电连接。
5.一种适用于权利要求1所述的高压配电装置的控制方法，其特征是，包括如下步骤：
(5-1)高压检测
微处理器中设有高压电阻阈值Rsd，充电电流阈值Isd，动力电池组额定电压Ued；
微处理器控制第一继电器、第二继电器和第三继电器均断开，微处理器读取充电机正负端子的电压U+、U-和电流I，微处理器利用公式计算充电机的高压电阻R；
(5-2)给动力电池充电
(5-2-1)预充电
当R≥Rsd，则微处理器控制第一继电器吸合时间T，充电机为动力电池组预充电，在预充电的过程中，电流环检测电流I1；
(5-2-2)稳定充电
当I1≤Isd，则微处理器控制第一继电器稳定吸合，当动力电池组的电压达到额定电压Ued时，微处理器控制第一继电器断开；
(5-3)给电动汽车供电
(5-3-1)高压检测
当微处理器通过启动开关检测到电动汽车被启动后，微处理器读取充电机正负端子的电压U+、U-和电流I，微处理器利用公式计算充电机的高压电阻R；
(5-3-2)输出直流电
当R≥Rsd，微处理器控制第二继电器、第三继电器吸合，动力电池组接通电机控制器，电机控制器驱动电动汽车的电机运行；
同时，直流降压器将充电机输出的≥80V直流电转换成12V直流电，直流降压器的电源输出端给空调及设于电动器汽车上的各个12V充电电池充电；
(5-4)紧急制动时切断供电
当微处理器接收到紧急制动开关的制动信号时，微处理器控制第二继电器、第三继电器断开，从而给电动汽车断电；
当微处理器得到制动信号取消的判断时，返回步骤(5-2)。
6.根据权利要求5所述的高压配电装置的控制方法，还包括报警器、存储器和设于动力电池组壳体上的至少一个温度传感器，报警器、存储器和各个温度传感器均与微处理器电连接；其特征是，还包括如下步骤：
(6-1)微处理器读取温度传感器检测的温度信号u(t)，设定j的初始值为1，设定i的初值为1；存储器中设有故障阈值E；
(6-2)计算u(t)的局部极大值并通过三次样条插值获得上包络线uup(t)；
(6-3)计算信号u(t)的局部极小值并通过三次样条插值获得下包络线ulow(t)；
(6-4)定义平均包络m1(t)＝[uup(t)+ulow(t)]/2；
(6-5)利用公式hj(t)＝u(t)-mj(t)计算差值hj(t)；
(6-6)若hj(t)不满足IMF筛分停止条件，使u(t)＝hj(t)，j值增加1，返回步骤(6-2)对hj(t)继续进行分解；当hj(t)满足IMF筛分停止条件，则得到u(t)信号的第1个IMF分量c1(t)＝hj(t)；
(6-7)利用公式ri(t)＝u(t)-ci(t)计算剩余分量ri(t)；
(6-8)当ri(t)不满足分解停止条件时，使u(t)＝ri(t)，使i值增加1，返回步骤(6-2)对ri(t)继续分解；当满足筛分停止条件时，设n＝i，得到n个IMF分量ci(t)和1个剩余分量rn(t)，u(t)则可以表示为抽取ci(t)的N个抽样值ci(k)，k＝1，2，...，N；
(6-9)利用公式计算u(t)的各个分量能量，比较u(t)的各分量能量Emax，选取E1，E2，...，En中最大值Emax，当Emax＞E时，表明动力电池组温度过高，微处理器控制报警器发出报警信息；
其中，(6-6)、(6-8)的筛分停止条件采用仿柯西收敛准则，当SD＜ε时筛分停止，ε通常介于0.2与0.3之间；分解停止条件为剩余信号ri(t)变为单调函数。
7.根据权利要求6所述的高压配电装置的控制方法，还包括设于电动汽车上的用于给动力电池组降温的风机，风机与微处理器电连接；其特征是，还包括如下步骤：
当Emax＞E时，微处理器控制风机为动力电池组吹风降温。
8.根据权利要求5所述的高压配电装置的控制方法，还包括显示器，显示器与微处理器电连接；其特征是，当R≥Rsd时，微处理器控制显示器显示高压检测通过的信息；当微处理器收到紧急制动开关的制动信号时，微处理器控制显示器显示电动汽车电源已切断的信息。
9.根据权利要求5或6或7或8所述的高压配电装置的控制方法，其特征是，在步骤(5-2-2)的稳定充电过程中，电流环检测电流I2，微处理器控制充电机输出的充电电流随着动力电池的电压的升高而降低。
10.根据权利要求5或6或7或8所述的高压配电装置的控制方法，其特征是，T为3至6秒。
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