CN108215918A - 一种新能源汽车高压系统电路 - Google Patents

Abstract

本发明属于新能源汽车领域，特别涉及新能源汽车高压系统电路和高压系统电路中容性器件上下电的工作控制过程。本发明新能源汽车高压系统电路，包括控制系统（具体控制功能可以由整车控制器、电池管理控制器、动力电机控制器、直流变换器和车载充电机等单一或两个以上控制器组合实现）、动力电池、电源继电器、主负继电器、直流变换器、低压电路系统、车载充电机和市电系统。直流变换器具有双向变换功能或者内置电容自充电电路，在直流变换器（或者车载充电机）的高压直流侧设置有电荷快速泄放电路，直流变换器和车载充电机在高压直流侧的电路直通并共用一路电源继电器。

Description

一种新能源汽车高压系统电路

技术领域

本发明属于新能源汽车领域，特别涉及新能源汽车高压系统电路、高压系统电路中容性器件上电时的充电和下电时的放电等工作控制过程。

背景技术

发展新能源汽车产业是落实国家能源转型升级战略的重要举措，伴随汽车产业双积分管理制度的出台，新能源汽车市场将迎来井喷式的快速发展。

新能源汽车的高压电系统的能耗、安全和可靠性是影响新能源汽车品质和市场的关键因素。

为避免高压电路中存在的容性器件在上电过程中因充电过快造成继电器触点、动力电池电芯或者电路因瞬态载荷过大而损伤，需要设置限流性充电电路；而为避免高压电路中存在的容性器件在下电后存在B级以上电压导致对外产生电击伤害，需要设置快速泄荷电路；现有新能源汽车高压系统配电方案没有将高压充电电路、高低压直流变换电路和电驱动电路有效分隔，存在车辆在外接充电工况下也需要预充电继电器和主正继电器工作和驱动电路中容性器件不必要的充电工作问题，造成能量浪费并增加了预充继电器、主正继电器和逆变器等高压零部件的使用频次，一定程度上影响这些高压零部件的可靠性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有新能源汽车高压电路结构所存在的问题，提供一种新能源汽车高压系统电路，实现车辆外接充电时不需要预充电继电器、主正继电器和逆变器等高压零部件工作，并能保证在整车下电时，高压系统电路能够在规定的安全时间内完成容性器件的电荷泄放。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:

由”控制系统、动力电池、电源继电器、主负继电器、直流变换器、低压电路系统、车载充电机和市电系统，直流变换器和车载充电机在高压直流侧的电路直通并共用一路电源继电器”构成高压系统电路结构拓扑。对应该高压系统电路结构拓扑按下述过程进行上下电控制:

区分为整车正常工作上电（ON档触发）和整车外接充电上电（车辆连接充电枪触发或车辆充电意外中断再恢复触发）和车辆下电（包括OFF档触发或车辆断开充电枪触发或车辆充电结束触发）三种控制过程，在整车正常工作上电时，直流变换器中的电容和车载充电机中的电容的充电通过直流变换器完成，能量来自低压电路系统中的电源；在整车外接充电上电时，直流变换器中的电容和车载充电机中的电容的充电通过车载充电机完成，能量来自市电系统；在整车下电时，直流变换器中的电容和车载充电机中的电容的电荷通过直流变换器内的泄荷电路动作实现快速泄放。

所述的控制系统，其控制功能可以由整车控制器、动力电机控制器、电池管理控制器、直流变换器和车载充电机等单一或多个控制器组合实现。

所述的电源继电器和预充继电器均有前后触点电压监测信号接口。

所述的直流变换器，可以是双向直流变换器，也可以是设置有独立升压充电电路的单向直流变换器。

所述的直流变换器和车载充电机，可以选择其一，在高压直流侧设置可控泄荷电路。

所述的低压电路系统，对系统额定电压没有约束。

所述的市电系统，可以是单相市电网络、也可以是三相市电网络。

本发明新能源汽车高压系统电路的有益效果在于：节省高压系统电路中的继电器用量，省去新能源汽车在传统高压电路下进行外接充电工况时需要主正继电器和预充继电器工作的情况、延长主正继电器和预充继电器在整车上的使用寿命、节省高压系统电路上电时给容性器件不必要的充电能耗。

【附图说明】

具体说明结合实施例以及附图进行详细说明。

【实施例】

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。

附图1为新能源汽车高压系统电路原理。

附图2整车正常工作上电工况下高压系统电路上电控制流程。

附图3整车外接充电上电工况下高压系统电路上电控制流程。

附图4整车外接充电下电工况下高压系统电路下电控制流程。

【具体实施方式】

结合附图1所示，本发明新能源汽车高压系统电路，包括控制系统1（具体控制功能可以由整车控制器、动力电机控制器、电池管理控制器、直流变换器和车载充电机等单一或两个以上控制器组合实现）、动力电池2、电源继电器3、主负继电器4、直流变换器5、低压电路系统6、车载充电机7和市电系统8。直流变换器5具有双向变换功能或者内置独立的电容自充电电路，在直流变换器5（或者车载充电机7）的高压直流侧设置有可控电荷快速泄放电路，直流变换器5和车载充电机7在高压直流侧的电路直通并共用一路电源继电器3。

结合附图2、附图3和附图4，本发明新能源汽车高压系统电路，包括步骤：

结合附图2，在车辆正常工作上电（ON档触发）时，控制系统1首先发出指令接通主负继电器4的触点，同时直流变换器5工作（对于具有双向直流变换功能的，直接进行低压向高压变换并对高压直流侧的容性器件充电，对于单向直流变换功能，通过设置独立的升压充电电路对高压直流侧的容性器件充电），实现低压电路系统6经直流变换器5向直流变换器5内电容C1和车载充电机7内电容C2充电；在确认电容C1和C2中最低端电压与动力电池2端电压幅值相差小于等于20V后，控制系统1发出指令接通电源继电器3的触点，完成直流变换器5和车载充电机7的高压上电动作。

结合附图3，在车辆外接充电工况下整车上电（如车辆连接充电枪触发）时，控制系统发出指令接通主负继电器4的触点，同时车载充电机7工作，实现由市电系统8经过车载充电机7的交直流变换向车载充电机7内的电容C2和直流变换器5内的电容C1充电；在确认电容C2和C3中最低端电压与动力电池2端电压幅值相差小于等于20V后，控制系统1再发出指令接通电源继电器3的触点，完成直流变换器5和车载充电机7的高压上电动作。

结合附图4，在车辆下电（OFF档触发或这停止充电触发）时，控制系统1首先发出指令分别断开电源继电器3和主负继电器6的触点，在确认电源继电器3和主负继电器6的触点彻底断开后，闭合直流变换器5内的开关K，实现直流变换器5内电容C1和车载充电机7内电容C2上的电荷经过直流变换器5内的泄荷电阻R泄放，在确认电容C1和C2中端电压的最大值小于等于60V后，完成直流变换器5和车载充电机7的高压下电动作。

Claims (8)

1.一种新能源汽车高压系统电路，其特征在于包括控制系统、动力电池、电源继电器、主负继电器、直流变换器、低压电路系统、车载充电机和市电系统，直流变换器和车载充电机在高压直流侧的电路直通并共用一路电源继电器。

2.其上电和下电工作过程为：区分为整车正常工作上电（ON档触发）、整车外接充电上电（车辆连接充电枪或车辆充电意外中断再恢复触发）和整车下电（包括OFF档触发或车辆断开充电枪触发或车辆充电结束触发）三种工作控制过程，在整车正常工作上电时，直流变换器中的电容和车载充电机中的电容的充电通过直流变换器完成，能量来自低压电路系统中的电源；在整车外接充电上电时，直流变换器中的电容和车载充电机中的电容的充电通过车载充电机完成，能量来自市电系统；在整车下电时，直流变换器中的电容和车载充电机中的电容的电荷通过直流变换器内的泄荷电路动作实现快速泄放。

3.如权利要求1所述的控制系统，其控制功能可以由整车控制器、动力电机控制器、电池管理控制器、直流变换器和车载充电机等单一或多个控制器组合实现。

4.如权利要求1所述的电源继电器和主负继电器均有前后触点电压监测信号接口。

5.如权利要求1所述的直流变换器，可以是双向直流变换器，也可以是设置由独立升压充电电路的单向直流变换器。

6.如权利要求1所述的直流变换器和车载充电机，可以选择其一，在高压直流侧设置可控泄荷电路。

7.如权利要求1所述的低压电路系统，对系统额定电压没有约束。

8.如权利要求1所述的市电系统，可以是单相市电网络、也可以是三相市电网络。