CN108306290B - 一种具备互联模式的电动车辆模块化配电系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备互联模式的电动车辆模块化配电系统及方法，该系统包括并行运行的多个标准配电单元，相邻设置的标准配电单元通过功率母线电连接，多个标准配电单元间通过CAN总线通信连接，一个标准配电单元与至少一个用电设备电连接；该方法包括为整车用电设备组配备标准配电单元的步骤和通过控制单元控制标准配电单元为整车所有用电设备配电的步骤。本发明可以广泛地应用于重型混合动力车辆或重型纯电动车辆，实现其配电的模块化，分布式配电有助于提高配电系统的布置灵活性，降低配电系统重构难度，且并联工作的各标准配电单元有效地提高了配电系统的冗余度和工作可靠性。

Description

一种具备互联模式的电动车辆模块化配电系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆配电技术领域，更为具体来说，本发明为一种具备互联模式的电动车辆模块化配电系统及方法。
背景技术
目前，重型混合动力车辆或重型纯电动车辆通常由多个电驱动轮或者电驱动轴组成驱动系统，复杂的驱动系统导致整车用电设备较多。传统的配电方法是通过独立设置的配电装置统一为各个用电设备供电，虽然这种方法较容易实现，但是由于重型混合动力车辆或重型纯电动车辆用电设备非常多，当一个用电设备发生故障时，往往会影响到其他用电设备供电，进而影响到整车的正常工作。而且在某个用电设备发生故障时，现有技术难以快速、准确地确定故障源，为排故工作带来了很大的工作量。
因此，如何有效地对重型混合动力车辆或重型纯电动车辆的配电进行优化，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
发明内容
为解决现有的重型混合动力车辆或重型纯电动车辆配电存在的诸多问题，本发明创新地提出了一种具备互联模式的电动车辆模块化配电系统及方法，通过模块化配电的方式有效避免了个别用电设备故障对整车供电产生的影响，从而使重型混合动力车辆或重型纯电动车辆配电更为可靠和安全，提高了车辆配电系统的冗余度。
为实现上述的技术目的，本发明公开了一种具备互联模式的电动车辆模块化配电系统，该模块化配电系统包括并行运行的多个标准配电单元，相邻设置的标准配电单元通过功率母线电连接，多个标准配电单元间通过CAN总线通信连接，一个标准配电单元与至少一个用电设备电连接；该模块化配电系统还包括控制单元，所述控制单元通过CAN总线与各个标准配电单元通信连接，所述控制单元用于控制各个标准配电单元为与其电连接的用电设备配电。
基于上述的技术方案，本发明创新地采用了模块化的标准配电单元，通过互联机制实现整车智能配电，提高了配电系统的冗余度和可靠性。
进一步地，各个标准配电单元均具有互联接口，标准配电单元通过互联接口与功率母线电连接。
进一步地，所述互联接口包括相并联的直通支路和缓冲支路，所述直通支路上串联有第一开关，所述缓冲支路上串联有第二开关和电阻。
进一步地，所述第一开关和所述第二开关均与所述控制单元连接，所述控制单元用于控制第一开关的开闭和第二开关的开闭。
为实现上述的技术目的，本发明还公开了一种利用上述的模块化配电系统的模块化配电方法，该模块化配电方法包括如下步骤，
步骤1，将整车的所有用电设备划分为多个用电设备组，为一个用电设备组配备一个标准配电单元，令多个标准配电单元并行运行，多个标准配电单元间通过CAN总线通信连接；其中，一个用电设备组包括至少一个用电设备；
步骤2，在控制单元控制下，各标准配电单元以互联工作模式或独立工作模式为整车所有用电设备分布式配电；在互联工作模式下，多个标准配电单元的互联接口接通；在独立工作模式下，多个标准配电单元的互联接口断开。
基于上述的技术方案，本发明创新地采用了模块化的标准配电单元，通过互联机制实现整车智能配电，提高了配电系统的冗余度和可靠性。
进一步地，步骤2中，将不同标准配电单元的互联接口接通前，还包括通过控制单元读取各标准配电单元的电压的步骤，所述控制单元计算相连接的两个标准配电单元的压差；如果所述压差小于或等于第一预设值，则接通两个标准配电单元的直通支路；如果所述压差大于第一预设值，则接通两个标准配电单元的缓冲支路。
进一步地，步骤2中，两个标准配电单元的缓冲支路接通后，降低所述两个标准配电单元的压差，当降低后的压差小于或等于第一预设值时，先接通两个标准配电单元的直通支路，再断开两个标准配电单元的缓冲支路。
进一步地，步骤2中，在各标准配电单元以互联工作模式为整车的所有用电设备分布式配电时，如果存在至少一个标准配电单元或用电设备的故障影响到其他用电设备用电的情况，则令各标准配电单元以独立工作模式为整车的所有用电设备分布式配电。
进一步地，步骤1中，通过如下方式设置标准配电单元个数n：
n＝N+1；
N＝取整(num/4)；
其中，n表示标准配电单元个数，num表示整车车轮总数，N表示整数。
进一步地，所述第一预设值为额定母线电压的3％。
本发明的有益效果为：本发明可以广泛地应用于重型混合动力车辆或重型纯电动车辆，实现其配电的模块化，分布式配电有助于提高配电系统的布置灵活性，降低配电系统重构难度，且并联工作的各标准配电单元有效地提高了配电系统的冗余度和工作可靠性。
附图说明
图1为具有两个标准配电单元的模块化配电系统架构图。
图2为具有n个标准配电单元的模块化配电系统架构图。
图3为标准配电单元的互联接口的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明一种具备互联模式的电动车辆模块化配电系统及方法进行详细的解释和说明。
实施例一：
如图1至3所示，本实施例提供了一种具备互联模式的电动车辆模块化配电系统，该模块化配电系统包括并行运行的多个(n个，n≥2)标准配电单元，相邻设置的标准配电单元通过功率母线电连接，多个标准配电单元间通过CAN总线通信连接(各个标准配电电源具有CAN总线通信功能)，一个标准配电单元与至少一个用电设备电连接；图1中示出了两个标准配电单元的连接结构示意图，图2示出了n(n≥2)个标准配电单元的连接结构示意图。该模块化配电系统还包括控制单元，控制单元通过CAN总线与各个标准配电单元通信连接，控制单元用于控制各个标准配电单元为与其电连接的用电设备配电。基于本实施例提供的模块化配电系统，如果某个用电设备发生故障，与该用电设备连接的标准配电单元必然会产生变化，从而控制单元能够快速有效地锁定故障源，极大地减少了排故工作量，已解决现有技术中存在的问题。
更为具体来说，如图3所示，各个标准配电单元均具有互联接口，或称为“功率母线互联接口”，该接口具有将各标准配电单元功率母线联通的能力，同时该接口具有冲击电流抑制能力，标准配电单元通过互联接口与功率母线电连接。本实施例中，互联接口包括相并联的直通支路和缓冲支路，直通支路上串联有第一开关，缓冲支路上串联有第二开关和电阻，其中，第一开关和第二开关均与控制单元连接，控制单元用于控制第一开关的开闭和第二开关的开闭。
实施例二：
如图1-3所示，本实施例与实施例一基于相同的发明构思，本实施例提出了一种具备互联模式的电动车辆模块化配电方法，或者说，本实施例提供了一种利用实施例一的具备互联模式的电动车辆模块化配电系统的模块化配电方法，以实现为整车所有用电设备的分布式配电；具体地，该模块化配电方法包括如下步骤。
步骤1，将整车的所有用电设备划分为多个用电设备组，为一个用电设备组配备一个标准配电单元，令多个标准配电单元并行运行，多个标准配电单元间通过CAN总线通信连接；其中，一个用电设备组包括至少一个用电设备；本实施例中，考虑重型混合动力车辆或重型纯电动车辆整车尺寸大、驱动轮多等特点，综合考虑整车的配电系统布局，本实施例通过如下方式设置标准配电单元个数n：
n＝N+1；
N＝取整(num/4)；
其中，n表示标准配电单元个数，num表示整车车轮总数，N表示整数。本实施例中，取整可理解为“向下取整”，比如，取整(5.9)＝5，取整(5.1)＝5。
步骤2，在控制单元控制下，各标准配电单元以互联工作模式或独立工作模式为整车所有用电设备分布式配电；在互联工作模式下，多个标准配电单元的互联接口接通；在独立工作模式下，多个标准配电单元的互联接口断开。当功率母线互联接口接通时，不同配电箱的功率母线并联到一起，联合为用电设备供电。当功率母线互联接口断开时，不同配电箱的功率母线各自独立，形成多个独立工作的最小配电系统。
更为具体地，步骤2中，将不同标准配电单元的互联接口接通前，还包括通过控制单元读取各标准配电单元的电压的步骤，控制单元计算相连接的两个标准配电单元的压差；如果压差小于或等于第一预设值，则接通两个标准配电单元的直通支路；如果压差大于第一预设值，则接通两个标准配电单元的缓冲支路。本实施例中，步骤2中，两个标准配电单元的缓冲支路接通后，降低两个标准配电单元的压差，当降低后的压差小于或等于第一预设值时，先接通两个标准配电单元的直通支路，再断开两个标准配电单元的缓冲支路。本实施例中，第一预设值根据配电系统的特点合理确定，比如，可为额定母线电压的2％～5％，本实施例中，第一预设值为额定母线电压的3％，额定母线电压即额定功率母线电压。
需要说明的是，步骤2中，在各标准配电单元以互联工作模式为整车的所有用电设备分布式配电时，如果存在至少一个标准配电单元或用电设备的故障影响到其他用电设备用电的情况，则令各标准配电单元以独立工作模式为整车的所有用电设备分布式配电。
另外，本发明中涉及的模块化配电系统具有互联工作模式和独立工作模式。互联工作模式为系统常态工作模式，配电单元互联接口接通，可以提高系统供电能力及可靠性。独立工作模式用于个别配电单元及其从属设备故障且会影响其它母线设备用电的工况，配电单元互联接口断开，实现故障配单单元的故障隔离。
在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
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，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具备互联模式的电动车辆模块化配电系统，其特征在于：该模块化配电系统包括并行运行的多个标准配电单元，相邻设置的标准配电单元通过功率母线电连接，多个标准配电单元间通过CAN总线通信连接，一个标准配电单元与至少一个用电设备电连接；该模块化配电系统还包括控制单元，所述控制单元通过CAN总线与各个标准配电单元通信连接，所述控制单元用于控制各个标准配电单元为与其电连接的用电设备配电；
各个标准配电单元均具有互联接口，标准配电单元通过互联接口与功率母线电连接；
其中，整车的所有用电设备划分为多个用电设备组，一个所述用电设备组包括所述至少一个用电设备，一个所述用电设备组配备一个所述标准配电单元；不同所述标准配电单元并行运行，
在所述控制单元控制下，各所述标准配电单元以互联工作模式或独立工作模式为整车所有用电设备分布式配电；在互联工作模式下，多个所述标准配电单元的所述互联接口接通；在独立工作模式下，多个所述标准配电单元的所述互联接口断开；
且，在各所述标准配电单元以互联工作模式为整车的所有用电设备分布式配电时，如果存在至少一个所述标准配电单元或所述用电设备的故障影响到其他所述用电设备用电的情况，则令各所述标准配电单元以独立工作模式为整车的所有用电设备分布式配电。
2.根据权利要求1所述的具备互联模式的电动车辆模块化配电系统，其特征在于：所述互联接口包括相并联的直通支路和缓冲支路，所述直通支路上串联有第一开关，所述缓冲支路上串联有第二开关和电阻。
3.根据权利要求2所述的具备互联模式的电动车辆模块化配电系统，其特征在于：所述第一开关和所述第二开关均与所述控制单元连接，所述控制单元用于控制第一开关的开闭和第二开关的开闭。
4.一种利用权利要求1-3中任一权利要求所述的模块化配电系统的具备互联模式的电动车辆模块化配电方法，其特征在于：该模块化配电方法包括如下步骤，
步骤1，将整车的所有用电设备划分为多个用电设备组，为一个用电设备组配备一个标准配电单元，令多个标准配电单元并行运行，多个标准配电单元间通过CAN总线通信连接；其中，一个用电设备组包括至少一个用电设备；
步骤2，在控制单元控制下，各标准配电单元以互联工作模式或独立工作模式为整车所有用电设备分布式配电；在互联工作模式下，多个标准配电单元的互联接口接通；在独立工作模式下，多个标准配电单元的互联接口断开；
步骤2中，在各标准配电单元以互联工作模式为整车的所有用电设备分布式配电时，如果存在至少一个标准配电单元或用电设备的故障影响到其他用电设备用电的情况，则令各标准配电单元以独立工作模式为整车的所有用电设备分布式配电。
5.根据权利要求4所述的具备互联模式的电动车辆模块化配电方法，其特征在于：
步骤2中，将不同标准配电单元的互联接口接通前，还包括通过控制单元读取各标准配电单元的电压的步骤，所述控制单元计算相连接的两个标准配电单元的压差；如果所述压差小于或等于第一预设值，则接通两个标准配电单元的直通支路；如果所述压差大于第一预设值，则接通两个标准配电单元的缓冲支路。
6.根据权利要求5所述的具备互联模式的电动车辆模块化配电方法，其特征在于：
步骤2中，两个标准配电单元的缓冲支路接通后，降低所述两个标准配电单元的压差，当降低后的压差小于或等于第一预设值时，先接通两个标准配电单元的直通支路，再断开两个标准配电单元的缓冲支路。
7.根据权利要求6所述的具备互联模式的电动车辆模块化配电方法，其特征在于：
步骤1中，通过如下方式设置标准配电单元个数n：
n＝N+1；
N＝取整(num/4)；
其中，n表示标准配电单元个数，num表示整车车轮总数，N表示整数。
8.根据权利要求5所述的具备互联模式的电动车辆模块化配电方法，其特征在于：所述第一预设值为额定母线电压的3％。
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