CN107399237B - 一种车载充电供电集成系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载充电供电集成系统，包括电流转换器、无线充电控制单元、用于无线充电输入的无线接口、用于交流输入的交流接口、用于直流输入的直流接口、用于对外供电输出的供电接口、高压盒，所述无线充电控制单元的输入端与所述无线接口连接，所述无线充电控制单元的输出端直接与所述高压盒连接，或者通过所述电流转换器与所述高压盒连接；所述交流接口通过所述电流转换器与所述高压盒连接；所述直流接口直接与所述高压盒连接；所述供电接口通过所述电流转换器与所述高压盒连接。本发明取代了原有的单一充电模式，提供了一种兼容所有充电方式系统，高度集成化的，同时能够应对停电、地震、户外活动等特殊情况的通用充电、供电系统。

Description

一种车载充电供电集成系统
技术领域
本发明涉及电动车辆领域，特别涉及一种车载充电供电集成系统。
背景技术
随着新能源车辆的大幅推广，越来越多的电动车走进千家万户。由于车辆种类的千差万别，其所使用的电池平台、电池容量都不尽相同，从而导致不同车辆具有多种类型的充电方式。目前所有新能源车型都只配备了某一种充电方式，或者是直流充电方式，或者是交流充电。现有技术中单一的充电方式没有较好的通用性，从而使得车辆在满足交流充电的情况下，又无法在紧急情况下满足直流快充；或者使得车辆在满足快充需求的情况下，又不能使用家用交流充电。这都导致了现有车辆的充电方式使用起来比较麻烦。
同时，现有的新能源车整个系统由车载充电机(OBC)、无线控制单元、高压盒、电池管理系统(BMS)，DC-AC单元、DCDC单元、电机控制器等多种系统连接而成。由于连接端口多种多样无法实现有效统一，因此在车辆的安装匹配、协议对接上非常繁琐，不利于产品推广及配套。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种车载充电供电集成系统，该系统能兼容所有充电方式系统，高度集成化，同时能够应对特殊情况的通用充电、供电。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种车载充电供电集成系统，包括电流转换器、无线充电控制单元、用于无线充电输入的无线接口、用于交流输入的交流接口、用于直流输入的直流接口、用于对外供电输出的供电接口、高压盒，所述无线充电控制单元的输入端与所述无线接口连接，所述无线充电控制单元的输出端直接与所述高压盒连接，或者通过所述电流转换器与所述高压盒连接；所述交流接口通过所述电流转换器与所述高压盒连接；所述直流接口直接与所述高压盒连接；所述供电接口通过所述电流转换器与所述高压盒连接。
优选的，所述电流转换器包括车载充电机和DC-AC单元，其中，所述无线充电单元的输出端通过所述车载充电机与所述高压盒连接；所述交流接口通过所述车载充电机与所述高压盒连接；所述供电接口通过所述DC-AC转换器与所述高压盒连接。
优选的，所述电流转换器为AC-DC转换器。
优选的，所述交流接口与所述供电接口共用同一公共接口，所述公共接口通过所述 AC-DC转换器与所述高压盒连接。
优选的，所述供电接口的电压为交流220V。
优选的，所述高压盒包括接触器组和电池管理系统，所述电池管理系统设置成识别输入所述高压盒中的电流的类型。
优选的，所述高压盒通过DC-DC转换单元与低压辅助电池连接。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：能够同时兼容直流充电、交流充电以及无线充电模式，基本上覆盖并兼容了所有的充电方式，以使得车辆能够随时应对如停电、应急救援等特殊情况的充电条件。
在本发明的优选方案中，本发明还可以对外供电，从而在户外活动等场所作为电源使用。
进一步的，交流接口能够和供电接口共用一个公共接口，因此，这能够大大接口的节省空间，还能够节省开关模块内的线路资源，简化开关模块内的线路系统。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1为本发明的一种车载充电供电集成系统的第一个实施例的示意图；
图2为本发明的一种车载充电供电集成系统的第二个实施例的示意图；
图3为本发明的一种车载充电供电集成系统的充电流程图；
图4为本发明的一种车载充电供电集成系统的供电流程图。
图中各符号表示的含义如下，
110-无线接口，120-交流接口，130-直流接口，170-供电接口，140-无线充电控制单元， 150-车载充电机，160-DC-AC单元，180-高压盒，181-接触器组，182-电池管理系统，190-DC-DC 转换单元，230-电机，240-低压辅助电池，250-整车控制器，260-高压电池系统，300-公共接口，，200-AC-DC双向转换器，210-动力传输线束，220-信号传输线束。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明的一种车载充电供电集成的系统包括暴露在车辆外部的多个接口、电流转换器以及电路中的其他设备。接口包括用于无线充电输入的无线接口110、用于交流输入的交流接口120、用于直流输入的直流接口130以及用于对外供电输出的供电接口170。在图1所示的实施例中，供电接口170可以和交流接口120合并，从而共用同一个公共接口 300。
电路中的其他设备包括：无线充电控制单元140、高压盒180。所述高压盒180包括接触器组181和电池管理系统182，所述电池管理系统182设置成识别输入所述高压盒中的电流的类型。所述接触器组181作为电池系统充电供电的切断枢纽。电池的充电、放电都需要通过接触器组181来实现通断。通常内部包含有交流充电接触器、直流充电接触器、输出总正接触、输出总负接触器、预充接触器、DC-DC接触器、加热接触器以及一些限流保险丝等高压器件。电池管理系统182用于高压电池系统260的参数收集，状态估算，充放电功率预估等。电流转换器
无线接口110安装于车辆底部或其他位置，接收地面发送线圈发送的能量，具体的能量传输方式包括感应式、谐振式及电池辐射。所述无线充电控制单元140的输入端通过动力传输线束210以及信号传输线束220与所述无线接口110连接。无线充电控制单元140对无线充电线圈的输出电流进行整流、滤波。同时，无线充电控制单元140还集成了Zigbee或RFID 的方式和发送线圈进行信息交互。其中，动力传输线束210用于能量传输，信号传输线束220 用于通信控制。无线充电控制单元140还具有和地面发送线圈进行通信的功能，用于确认是否对接完成且满足充电条件。无线充电控制单元140从无线接口110接收的电流为交流电。无线充电控制单元140可以将交流电转换成直流电，因此，无线充电控制单元140的输出端可以直接与所述高压盒180连接。无线充电控制单元140还可以直接将交流电输出，因此，无线充电控制单元140的输出端通过电流转换器与所述高压盒180连接，以使得电流转换器将交流电转换成直流电。
交流接口120与电流转换器连接。交流接口120安装于车身尾部或其他位置，通过标准充电枪连接到地面交流充电桩上，另一面通过线束连接至电流转换器。供电接口170也通过电流转换器与高压盒180连接。直流接口130直接与高压盒180连接。所述直流接口130安装于车身尾部或其他位置，通过标准充电枪连接到地面直流充电桩上。直流接口130的输出端通过线束连接到所述高压盒180的输入端。直流接口130的信号线连接到高压盒180内的电池管理系统182中，以完成充电控制。
如图1所示，在第一个实施例中，电流转换器包括车载充电机150和DC-AC单元160。车载充电机150用于将输入的交流电转换成直流电，DC-AC单元160用于将输入的直流电转换成交流电。其中，车载充电机150通过与高压盒180内的电池管理系统182连接来控制内部接触器，实现充电模式的选择。具体的，所述无线充电单元140的输出端通过所述车载充电机150与所述高压盒180连接，以使得车载充电机150将无线充电得到的交流电转换成直流电的形式充入高压盒180。所述交流接口120也通过所述车载充电机150与所述高压盒180连接。所述供电接口170通过所述DC-AC转换器160与所述高压盒180连接，以使得DC-AC 转换器160将来自高压盒180的直流电转换成交流电输出。
如图2所示，在第二个实施例中，电流转换器由AC-DC双向转换器200替代。交流接口 120(参见图1)与供电接口170(参见图1)共用同一公共接口300。公共接口300通过AC-DC双向转换器200与高压盒180连接。
优选的，接触器组181中，其中另一种可行的方式为交流直流采用同一个接触器。因为交流充电模式下接触所需功率较小，所以可以共用直流接触器，由所述电池管理系统182控制。
如图1和2所示，电路中的其他设备还包括：电机230、DC-DC转换器190、低压辅助电池240等。高压盒180通过DC-DC转换器190与低压辅助电池240连接。DC-DC转换单元190实现高压电池系统260中直流到低压辅助电池240中直流的转换。低压辅助电池240 通常是12V、24V或48V系统。在低压辅助电池240缺电时可以通过所述DC-DC转换单元 190对其进行充电。同时所述DC-DC转换单元190为车辆所有低压系统进行供电，包括所述电池管理系统182，无线充电控制单元140，车载充电机150等。DC-DC转换器190一方面实现控制系统中的低压电源输入，另一方面可实现高压电池对低压辅助电池的充电。高压盒180还与电机230连接，以实现电能到机械能的转化。并且，高压盒180还分别与整车控制器250和高压电池系统260连接，从而实现对电池状态的管理。因此，高压盒180包含了接触器及BMS主控电路，从而实现高压电池系统260的电池状态管理、估算、充电控制功能以及充电、供电通断功能，实现整车通信功能。
对外供电的电路结构是现有技术中的电路结构。车辆的电池包中的电能能够通过对外供电的电路，经由供电接口170对外部电子设备进行充电。供电接口170的电压为220V交流电压，然后进一步的输出为直流5V、12V、24V或者48V。供电接口170的电压可以根据实际情况设计成不同电压平台输出，以方便直接给用电设备供电。
优选的，在具体的实施方式中，充电策略上默认直流充电优先级最高，有线交流充电次之，无线充电优先级最低。也就是说当我们在进行无线充电时，若是有有线交流充电设备接入或有线直流充电设备接入时，系统根据策略断开当前优先级较低的充电回路，同时进入优先级高的充电模式中，若是重新接入的优先级相对较高的充电设备有故障，则重新连接充电优先级相对较低的充电回路。确保车辆充电系统最高的充电效率。
通过上述的多个接口，本发明能够同时兼容直流充电、交流充电以及无线充电模式，基本上覆盖并兼容了所有的充电方式，以使得车辆能够随时应对如停电、应急救援等特殊情况的充电条件。而且本发明还可以对外供电，从而在户外活动等场所作为电源使用。而且，本发明的系统集成了后台通信功能，将车辆电池、电机相关参数发至监控后台，以达到实时控制的目的，避免在充电或者供电时产生意外。
如图3所示，主要示出了本发明的一种车载充电供电集成系统的充电流程图。图3结合图2，充电过程主要包括以下步骤：
S000：准备充电；
S100：电池管理系统被唤醒；
S200：充电模式判断；
S300：若是属于无线充电；
S301：则启动车载充电机；
S302：进入无线充电模式；
S400：若是属于有线交流充电；
S301：则启动车载充电机；
S402：进入有线交流充电模式；
S500：若是属于有线直流充电；
S501：进入到直流充电模式；
S600：收集高压电池系统的状态参数，计算充电电压、电流，同时启动DC-DC转换器；
S700：闭合主负继电器；
S800：开启AC-DC转换器；
S900：闭合总正接触器；
S001：充电开始。
具体的，在步骤S200中，充电模式判断是通过车载充电机150来分辨是无线充电还是有线充电。因此，通过图1、步骤S000至步骤S001，本发明集成车载充电机150、高压盒180、DC-DC转换器、电池管理系统(BMS)、电机控制单元(MCU)等零部件，解决了全平台充电问题。本发明体现了一种全新的集成应用方式。
如图4所示，主要示出了本发明的一种车载充电供电集成的系统的供电流程图。供电过程包括对电机供电和对外部用电器供电，其中对电机供电原理上和现有新能源车一样。图4 主要说明对外部用电器供电的过程，主要包括以下步骤：
S1：准备对外供电；
S2：驻车完成；
S3：连接插线板；
S4：手动切换；
S5：通过手动切换至，启动AC-DC双向转换器；
S6：通过手动切换至，启动DC-AC单元；
S7：上报电池状态；
S8：启动对外供电。
在步骤S3中，用于对外供电输出的供电接口可以与交流有线充电的交流接口共用。当然，供电接口也可以单独设置在车辆相对安全、隐蔽的地方。在步骤S4中，如果供电接口与交流接口共用，则需要使用人员手动切换以进入对外部供电模式。在步骤S5中，AC-DC双向转换器将车辆的电能转换成设定的合适的电压值，以便于输出供电。在步骤S6中，还可以通过手动切换至DC-AC单元。在步骤S7中，根据电池状态确定供电功率及供电时间，策略上预留车辆返回充电点的电量。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种车载充电供电集成系统，其特征在于：包括电流转换器、无线充电控制单元、用于无线充电输入的无线接口、用于交流输入的交流接口、用于直流输入的直流接口、用于对外供电输出的供电接口、高压盒，所述无线充电控制单元的输入端与所述无线接口连接，所述无线充电控制单元的输出端直接与所述高压盒连接，或者通过所述电流转换器与所述高压盒连接；所述交流接口通过所述电流转换器与所述高压盒连接；所述直流接口直接与所述高压盒连接；所述供电接口通过所述电流转换器与所述高压盒连接；所述高压盒包括接触器组和电池管理系统，所述电池管理系统设置成识别输入所述高压盒中的电流的类型；所述接触器组中，交流与直流共用直流接触器；所述车载充电供电集成系统中充电优先级为直流充电最高，有线交流充电次之，无线充电最低。
2.根据权利要求1所述的车载充电供电集成系统，其特征在于：所述电流转换器包括车载充电机和DC-AC单元，其中，所述无线充电控制单元的输出端通过所述车载充电机与所述高压盒连接；所述交流接口通过所述车载充电机与所述高压盒连接；所述供电接口通过所述DC-AC单元与所述高压盒连接。
3.根据权利要求1所述的车载充电供电集成系统，其特征在于：所述电流转换器为AC-DC双向转换器。
4.根据权利要求3所述的车载充电供电集成系统，其特征在于：所述交流接口与所述供电接口共用同一公共接口，所述公共接口通过所述AC-DC双向转换器与所述高压盒连接。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的车载充电供电集成系统，其特征在于：所述供电接口的电压为交流220V。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的车载充电供电集成系统，其特征在于：所述高压盒包括接触器组和电池管理系统，所述电池管理系统设置成识别输入所述高压盒中的电流的类型。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的车载充电供电集成系统，其特征在于：所述高压盒通过DC-DC转换单元与低压辅助电池连接。
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