CN108437835B - 电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车技术领域，提供一种电源系统。该电源系统包括电机控制器、能量型电池、功率型电池以及整车控制器。电机控制器的正极分别与能量型电池的正极以及功率型电池的正极连接，电机控制器的负极分别与能量型电池的负极以及功率型电池的负极连接。整车控制器在检测到电源系统切换至运行状态后，使能电机并控制能量型电池向电机供电，以及在检测到电动汽车加速行驶时，分别控制能量型电池以及功率型电池向电机供电。该系统能够有效分配和利用两个动力电池的电能。

Description

电源系统

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，具体而言，涉及一种电源系统。

背景技术

电动汽车因其节能、环保等独特优势，受到广泛关注，但动力电池作为电动汽车核心动力源，其技术水平严重影响电动汽车发展。评价动力电池的性能主要有两个指标，分别是能量密度进而功率密度。在现有技术中，具有高能量密度的电池，通常功率密度较低，而具有高功率密度的电池，通常能量密度低。因此，采用单一的动力电池，通常是不能够兼顾高能量密度与高功率密度的，难以满足电动汽车在不同行驶状况下对动力电池输出的期望。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种电源系统及电动汽车，通过设置两种不同类型的电池为电动汽车提供电能，以解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种电源系统，应用于电动汽车，包括：电机控制器、能量型电池、功率型电池以及整车控制器；

电机控制器的正极分别与能量型电池的正极以及功率型电池的正极连接，电机控制器的负极分别与能量型电池的负极以及功率型电池的负极连接，整车控制器分别与电机控制器、能量型电池以及功率型电池连接；

整车控制器用于在检测到电源系统切换至运行状态后，使能电动汽车的电机并控制能量型电池通过电机控制器向电机供电，以及用于在检测到电动汽车加速行驶时，分别控制能量型电池以及功率型电池通过电机控制器共同向电机供电。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实施方式中，整车控制器还用于在检测到电源系统切换至运行状态后，判断是否满足第一条件，并在判断结果为是时确定电源系统切换至零功率状态，其中，第一条件为电动汽车的钥匙处于关闭档位，或电源系统的系统故障等级大于等于第一故障等级且小于第二故障等级。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，在第一方面的第二种可能的实施方式中，电源系统还包括：主正接触器、预充接触器、第一主负接触器以及第二主负接触器；

主正接触器的第一端与电机控制器的正极连接，主正接触器的第二端分别与能量型电池的正极以及功率型电池的正极连接，预充接触器并联在主正接触器的两端，预充接触器的一端串联有预充电阻，第一主负接触器的第一端与能量型电池的负极连接，第一主负接触器的第二端与电机控制器的负极连接，第二主负接触器的第一端与功率型电池的负极连接，第二主负接触器的第二端与电机控制器的负极连接，整车控制器还分别与主正接触器、预充接触器、第一主负接触器以及第二主负接触器连接；

整车控制器用于在检测到电源系统切换至高压上电状态后，依次执行用于控制第一主负接触器闭合的第一闭合指令、用于控制第二主负接触器闭合的第二闭合指令、用于控制预充接触器闭合的第三闭合指令，用于控制主正接触器闭合的第四闭合指令以及用于控制预充接触器断开的第一断开指令，以及用于在满足第二条件时，确定电源系统切换至运行状态，其中，第二条件为主正接触器、第一主负接触器以及第二主负接触器均处于闭合状态，且预充接触器处于断开状态。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，在第一方面的第三种可能的实施方式中，整车控制器还用于在检测到电源系统切换至低压上电状态后，唤醒能量型电池、功率型电池以及电机控制器，以及用于在满足第三条件时，确定电源系统切换至高压上电状态，其中，第三条件为能量型电池、功率型电池以及电机控制器的自检结果均正常、钥匙处于启动档位且主正接触器、预充接触器、第一主负接触器以及第二主负接触器均处于断开状态。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，在第一方面的第四种可能的实施方式中，整车控制器还用于在检测到电源系统处于初始状态时，执行整车控制器的自检，以及用于在满足第四条件时，确定电源系统切换至低压上电状态，其中，第四条件为整车控制器的自检结果正常且钥匙处于打开档位。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，在第一方面的第五种可能的实施方式中，整车控制器还用于在检测到电源系统切换至零功率状态后，停止使能电机，以及用于在满足第五条件时，确定电源系统进入高压下电状态，其中，第五条件为从停止使能电机开始计时的时长大于等于第一预设时长。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，在第一方面的第六种可能的实施方式中，整车控制器还用于在检测到电源系统切换至高压下电状态后，依次执行用于控制主正接触器断开的第二断开指令、用于控制第一主负接触器断开的第三断开指令以及用于控制第二主负接触器断开的第四断开指令，以及用于在满足第六条件时，确定电源系统切换至低压下电状态，其中，第六条件为主正接触器、第一主负接触器以及第二主负接触器均处于断开状态或电源系统处于高压下电失败状态。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，在第一方面的第七种可能的实施方式中，整车控制器还用于在检测到电源系统切换至低压下电状态时，停止使能能量型电池以及功率型电池，以及用于在满足第七条件时，确定电源系统切换至待机状态，其中，第七条件为从停止使能能量型电池以及功率型电池开始计时的时长大于等于第二预设时长。

结合第一方面的第六种或第七种可能的实施方，在第一方面的第八种可能的实施方式中，电源系统还包括：

附件系统，附件系统的正极与电机控制器的正极连接，附件系统的负极与电机控制器的负极连接；

整车控制器与附件系统连接，整车控制器用于在检测到电源系统切换至低压上电状态后，控制电动汽车的低压电池向附件系统供电，以及用于在检测到电源系统切换至低压下电状态后，控制电动汽车的低压电池停止向附件系统供电；整车控制器还用于在检测到电源系统切换至运行状态后，使能附件系统，以及用于在检测到电源系统切换至零功率状态后，停止使能附件系统。

结合第一方面的第八种可能的实施方式，在第一方面的第九种可能的实施方式中，电源系统还包括：

双向DC/DC变换器，双向DC/DC变换器的第一端的正极与主正接触器的第二端连接，双向DC/DC变换器的第一端的负极与电机控制器的负极连接，双向DC/DC变换器的第二端的正极与功率型电池的正极连接，双向DC/DC变换器的第二端的负极与第二主负接触器的第二端连接；

整车控制器与双向DC/DC变换器连接，整车控制器用于在检测到电源系统切换至低压上电状态时，唤醒双向DC/DC变换器，以及用于在检测到电源系统切换至运行状态时，使能双向DC/DC变换器；整车控制器还用于在检测到电源系统切换至高压下电状态后，停止使能双向DC/DC变换器。

第二方面，本发明实施例提供一种电动汽车，包括汽车本体以及第一方面或第一方面的任意一种可能的实施方式提供的电源系统，电源系统安装在汽车本体上。

可见，在本发明实施例提供的电源系统中，包括了具有较高能量密度的能量型电池以及具有较高功率密度的功率型电池，从而在整车控制器检测到电源系统切换至运行状态后，能够根据电动汽车的具体行驶状况控制能量型电池向电动汽车的电机供电，或者同时控制能量型电池以及功率型电池向电动汽车的电机供电，以使得动力电池的输出适应于电动汽车不同的行使状况，对电能的分配和利用更加合理。同时，本发明实施例还提供了上述电源系统的合理的上下电策略，该上下电策略对于及时发现电源系统中存在的故障，延长电源系统的寿命具有重要意义。

此外，本发明实施例还提供一种电动汽车，包括汽车本体以及本发明实施例提供的电源系统。其中，电源系统安装在汽车本体上，该电动汽车对电能的分配和利用合理，并且其上下电安全性高。

为使本发明的上述目的、技术方案和有益效果能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的电源系统的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的电源系统的工作状态的示意图；

图3示出了本发明实施例提供的电源系统的高压上电状态的示意图；

图4示出了本发明实施例提供的电源系统的高压下电状态的示意图。

图中：10-电源系统；100-整车控制器；110-能量型电池；120-功率型电池；130-双向DC/DC变换器；140-高压配电箱；150-电机控制器；160-附件系统；170-电机；180-低压电池。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

第一实施例

图1示出了本发明实施例提供的电源系统10的结构示意图。参照图1，电源系统10包括电机控制器150、能量型电池110、功率型电池120以及整车控制器100。其中，电机控制器150的正极分别与能量型电池110的正极以及功率型电池120的正极连接，电机控制器150的负极分别与能量型电池110的负极以及功率型电池120的负极连接。整车控制器100分别与电机控制器150、能量型电池110以及功率型电池120连接。整车控制器100能够对电机控制器150、能量型电池110以及功率型电池120进行控制。需要指出，整车控制器100通过控制回路与电机控制器150、能量型电池110以及功率型电池120连接，而不是直接连接到电机控制器150的正负极、能量型电池110的正负极或功率型电池120的正负极，在图1中，控制回路通过虚线示出。

图2示出了本发明实施例提供的电源系统10的工作状态的示意图。参照图2，电源系统10可以分为八种工作状态，分别是：初始化状态、低压上电状态、高压上电状态、运行状态、零功率状态、高压下电状态、低压下电状态以及待机状态，分别对应电动汽车的点火、行驶以及熄火过程中的不同工况，根据所满足的不同的条件，电源系统10将在八种工作状态之间进行切换，具体的状态转移关系如图2所示，在后文中还会进一步进行阐述。

其中，能量型电池110与电机控制器150之间导通，且功率型电池120与电机控制器150之间也导通的状态为电源系统10的运行状态，其对应于电动汽车正常行驶的工况。在运行状态下，整车控制器100首先使能电动汽车的电机170，然后控制动力电池向电机170供电，以确保电动汽车的正常行驶。本发明实施例提供的电源系统10包括两种不同类型的动力电池，因此可以由能量型电池110通过电机控制器150向电机170供电，也可以由功率型电池120通过电机控制器150向电机170供电，或者还可以由能量型电池110和功率型电池120共同通过电机控制器150向电机170供电。作为一种具体的实施方式，能量型电池110采用高能量密度的电池，功率型电池120采用高功率密度的电池，在电动汽车平稳行驶时(即匀速或大体上匀速行驶)，整车控制器100控制能量型电池110向电机170供电，以满足电动汽车的平均能量需求，而在电动汽车加速行驶，特别时急加速行驶时，整车控制器100控制功率型电池120介入，由能量型电池110以及功率型电池120同时向电机170供电，为电动汽车的加速提供充足的瞬时能量需求，在加速过程结束后，整车控制器100控制功率型电池120停止介入，继续由能量型电池110向电机170供电。整车控制器100可以通过用户踩踏油门的状态来判断电动汽车当前的行驶状况，从而控制能量型电池110以及功率型电池120。当然，在具体实施时，能量型电池110和功率型电池120的供电方式还可以采取和上述方式不同供电策略。总之，本发明实施例提供的电源系统10通过设置能量型电池110和功率型电池120，兼具了高能量密度电池与高功率密度电池的优点，使得电动汽车既能够长期稳定行驶，又能够具有良好的加速表现，改善了电动汽车的性能，使得对电能的分配适应于电动汽车的实际行驶状况，从而更加有效、合理地利用了动力电池的电能。

进一步的，继续参照图1，在本发明实施例的一种实施方式中，电源系统10还可以包括主正接触器K03、预充接触器K01、第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22。其中，主正接触器K03的第一端与电机控制器150的正极连接，主正接触器K03的第二端分别与能量型电池110的正极以及功率型电池120的正极连接，预充接触器K01并联在主正接触器K03的两端，预充接触器K01的一端串联有预充电阻R01，第一主负接触器K12的第一端与能量型电池110的负极连接，第一主负接触器K12的第二端与电机控制器150的负极连接，第二主负接触器K22的第一端与功率型电池120的负极连接，第二主负接触器K22的第二端与电机控制器150的负极连接，整车控制器100还分别与主正接触器K03、预充接触器K01、第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22连接。整车控制器100能够对主正接触器K03、预充接触器K01、第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22进行控制，其控制关系在图1中用虚线示出。此外，在图1示出的实施方式中，主正接触器K03与预充接触器K01可以设置在高压配电箱140内。当预充接触器K01处于断开状态，而主正接触器K03、第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22均处于闭合状态时，能量型电池110与电机控制器150之间导通，且功率型电池120与电机控制器150之间也导通，此时电源系统10处于运行状态，由能量型电池110以及功率型电池120向电机170供电，具体过程上面已经阐述，不再重复阐述。整车控制器100可以通过控制各个接触器的闭合与断开来控制电源系统10的上电与下电，在电源系统10上电完成后即进入运行状态。

进一步的，继续参照图1，在本发明实施例的一种实施方式中，电源系统10还可以包括附件系统160。附件系统160的正极与电机控制器150的正极连接，附件系统160的负极与电机控制器150的负极连接，整车控制器100还与附件系统160连接，整车控制器100能够对附件系统160进行控制，其控制关系在图1中用虚线示出。在电源系统10处于运行状态时，整车控制器100还会使能附件系统160，此时由于能量型电池110与附件系统160导通，可以由能量型电池110为附件系统160供电，在电源系统10不处于运行状态时，则可以由电动汽车的低压电池180向附件系统160供电，其中，低压电池180可以是电动汽车的电瓶，其输出电压的典型值为12V或24V。附件系统160包括电动汽车的收音机、点烟器等部件，可以丰富电动汽车的功能。

进一步的，继续参照图1，在本发明实施例的一种实施方式中，电源系统10还可以包括双向DC/DC变换器130。双向DC/DC变换器130的第一端的正极与主正接触器K03的第二端连接，双向DC/DC变换器130的第一端的负极与电机控制器150的负极连接，双向DC/DC变换器130的第二端的正极与功率型电池120的正极连接，双向DC/DC变换器130的第二端的负极与第二主负接触器K22的第二端连接，整车控制器100还与双向DC/DC变换器130连接，整车控制器100能够对双向DC/DC变换器130进行控制，其控制关系在图1中用虚线示出。在很多情况下，能量型电池110两端的电压与功率型电池120两端的电压不同，例如，能量型电池110两端的电压为600V，功率型电池120两端的电压为300V，而在图1示出的实施方式中，需要将能量型电池110的正极与功率型电池120的正极连接在一起，同时将能量型电池110的负极与功率型电池120的负极连接在一起，因此需要采用双向DC/DC变换器130进行电压转换，例如将300V的电压提升至600V。同时，对于双向DC/DC变换器130而言，电流可以从第二端流向第一端，即功率型电池120向电机170供电；电流也可以从第一端流向第二端，例如在某些实施方式中电动汽车刹车时回馈的制动能量可以为功率型电池120充电，又例如在功率型电池120电量过低时，能量型电池110也可以向功率型电池120充电。在电源系统10处于运行状态时，整车控制器100还会使能双向DC/DC变换器130，以确保功率型电池120能够正常工作。

下面结合图2，阐述电源系统10的八种工作状态，在阐述时采用图1示出的实施方式，即电源系统10包括各个接触器、附件系统160以及双向DC/DC变换器130在内。当然在实际实施时，电源系统10至少需要包括电机控制器150、能量型电池110、功率型电池120以及整车控制器100，其余的部件是可选的，例如某些实施方式中可能不包括附件系统160在内，对于这些实施方式忽略掉下面的阐述中与附件系统160有关的内容即可。同时，不同实施方式中的电源系统10也不一定必然包括全部八种工作状态，可能只是包含其中的一种或几种工作状态。

初始时，整车控制器100被唤醒，电源系统10进入初始化状态，例如用户插入并转动电动汽车的钥匙，使得钥匙从关闭挡位(常标记为OFF，即熄火)切换至打开挡位(常标记为ON，即启用附件)时，整车控制器100被唤醒。整车控制器100唤醒后执行自检，在自检完成后整车控制器100判断是否满足第四条件，若满足则确定电源系统10切换至低压上电状态。其中，第四条件为整车控制器100的自检结果正常且钥匙处于打开档位。如果整车控制器100的自检结果存在异常，则整车控制器100将该异常状况连同电源系统10的当前状态(初始化状态)上报或者外发至电动汽车的其他控制器，在具体实施时，可以使用唯一的状态代码表示电源系统10的各个工作状态。

整车控制器100在检测到电源系统10切换至低压上电状态后，唤醒能量型电池110、功率型电池120、电机控制器150以及双向DC/DC变换器130，并控制低压电池180向附件系统160供电，使得在电动汽车未启动时附件系统160也能够正常工作一段时间。在上述唤醒以及低压供电过程中，能量型电池110、功率型电池120、电机控制器150以及附件系统160均会执行自检。在唤醒及低压供电过程完成后，整车控制器100判断是否满足第三条件，若满足则确定电源系统10切换至高压上电状态，以及判断是否满足第八条件，若满足则确定电源系统10切换至低压下电状态。其中，第三条件为能量型电池110、功率型电池120、电机控制器150以及附件系统160的自检结果均正常、钥匙处于启动档位(常标记为START，即点火)且主正接触器K03、预充接触器K01、第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22均处于断开状态。需要特别指出，对于某些实施方式中电源系统10不包括附件系统160的情况，第三条件可以简化为能量型电池110、功率型电池120以及电机控制器150的自检结果均正常、钥匙处于启动档位且主正接触器K03、预充接触器K01、第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22均处于断开状态，后文中如果存在类似情况均可参照此方式进行处理，不再特别指出。第八条件为能量型电池110、功率型电池120、电机控制器150以及附件系统160的自检结果中的任一个自检结果存在异常、钥匙处于关闭档位或主正接触器K03、预充接触器K01、第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22中的任一个处于闭合状态。若满足第八条件，整车控制器100还会将自检结果中的异常状况、接触器的异常状况连同电源系统10的当前状态(低压上电状态)上报或者外发至电动汽车的其他控制器。

整车控制器100在检测到电源系统10切换至高压上电状态后，依次执行用于控制第一主负接触器K12闭合的第一闭合指令、用于控制第二主负接触器K22闭合的第二闭合指令、用于控制预充接触器K01闭合的第三闭合指令，用于控制主正接触器K03闭合的第四闭合指令以及用于控制预充接触器K01断开的第一断开指令。上述指令执行完毕后，整车控制器100判断是否满足第二条件，若满足则确定电源系统10切换至运行状态，以及判断是否满足第十条件，若满足则确定电源系统10切换至高压下电状态。其中，第二条件为主正接触器K03、第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22均处于闭合状态，且预充接触器K01处于断开状态。第十条件为电源系统10处于高压上电失败状态或钥匙处于关闭档位。

下面具体解释高压上电失败状态。图3示出了本发明实施例提供的电源系统10的高压上电状态的示意图。参照图3，高压上电状态可以进一步划分为高压上电第一子状态、高压上电第二子状态、高压上电第三子状态、高压上电第四子状态以及高压上电失败状态。

电源系统10切换至高压上电状态时，首先进入高压上电第一子状态，在该状态中，整车控制器100执行第一闭合指令以及第二闭合指令，其中第一闭合指令和第二闭合指令的执行先后顺序不作限定。第一闭合指令以及第二闭合指令执行完毕后，整车控制器100判断是否满足第十四条件，若满足则确定电源系统10切换至高压上电第二子状态，以及判断是否满足第十七条件，若满足则确定电源系统10切换至高压上电失败状态。其中，第十四条件为第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22均处于闭合状态。第十七条件为从执行第一闭合指令(假设先执行第一闭合指令)开始计时的时长大于第三预设时长，且第一主负接触器K12或第二主负接触器K22处于断开状态，第三预设时长可以为预估的第一主负接触器K12完成闭合以及第二主负接触器K22完成闭合的耗时，必要时可以适当延长。第十四条件以及十七条件即判断第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22在第三预设时长之内能否成功闭合。

整车控制器100在检测到电源系统10切换至高压上电第二子状态后，执行第三闭合指令。第三闭合指令执行完毕后，整车控制器100判断是否满足第十五条件，若满足则确定电源系统10切换至高压上电第三子状态，以及判断是否满足第十八条件，若满足则确定电源系统10切换至高压上电失败状态。其中，第十五条件为电机控制器150的输入电压≥预设系数*能量型电池110的输出电压，预设系数可以根据需求取接近1的常数，例如取0.95、0.9等。第十八条件为从执行第三闭合指令开始计时的时长大于第四预设时长，且电机控制器150的输入电压<预设系数*能量型电池110的输出电压。由于电机控制器150内置有较大的母线电容，电机控制器150高压上电时，该电容内无电量或电量较小，由于能量型电池110的输出电压较高，如果直接闭合主正接触器K03相当于瞬间短路，会有较大的电流流过主正接触器K03导致其损坏。因此需要设置预充接触器K01以及预充电阻R01，在电机控制器150高压上电时，先闭合预充接触器K01，由于预充电阻R01的限流作用，此时流过预充接触器K01的电流较小，以该较小的电流为电机控制器150的母线电容充电，直至电机控制器150的输入电压与能量型电池110的输出电压差别不大时(即满足上面的条件：电机控制器150的输入电压≥预设系数*能量型电池110的输出电压)，认为母线电容充电至合适水平，此时再闭合主正接触器K03进一步对母线电容进行充电以完成电机控制器150的高压上电，主正接触器K03闭合后预充接触器K01断开，该上电策略能够确保电机170控制系统的部件的安全性，延长其使用寿命。上面的第四预设时长可以为预估的电机控制器150的母线电容充电至所述合适水平的耗时，必要时可以适当延长。需要指出，预充接触器K01未能正常闭合的情况也包含在上述第十八条件内。

整车控制器100在检测到电源系统10切换至高压上电第三子状态后，执行第四闭合指令。第四闭合指令执行完毕后，整车控制器100判断是否满足第十六条件，若满足则确定电源系统10切换至高压上电第四子状态，以及判断是否满足第十九条件，若满足则确定电源系统10切换至高压上电失败状态。其中，第十六条件为主正接触器K03处于闭合状态。第十九条件为从执行第四闭合指令开始计时的时长大于第五预设时长，且主正接触器K03处于断开状态，第五预设时长可以为预估的主正接触器K03完成闭合的耗时，必要时可以适当延长。第十六条件以及十九条件即判断主正接触器K03在第五预设时长之内能否成功闭合。

整车控制器100在检测到电源系统10切换至高压上电第四子状态后，执行第一断开指令。第一断开指令执行完毕后，整车控制器100判断是否满足第二条件，若满足则确定电源系统10切换至运行状态，以及判断是否满足第二十条件，若满足则确定电源系统10切换至高压上电失败状态。其中，第二十条件为从执行第一断开指令开始计时的时长大于第六预设时长，且预充接触器K01处于闭合状态，第六预设时长可以为预估的预充接触器K01完成断开的耗时，必要时可以适当延长。第十九条件即判断主正接触器K03在第六预设时长之内能否成功闭合。

整车控制器100在检测到电源系统10切换至高压上电失败状态后，此时满足第十条件，电源系统10进一步切换至高压下电状态，此时整车控制器100还会将高压上电失败状态所对应的具体的高压上电子状态上报或者外发至电动汽车的其他控制器。例如，在高压上电状态第一子状态时发生高压上电失败，则将高压上电第一子状态上报或者外发至电动汽车的其他控制器。同时在电源系统10处于高压下电第四子状态时，整车控制器100还应判断钥匙是否处于关闭档位，若处于关闭档位也满足第十条件。

整车控制器100在检测到电源系统10切换至运行状态后，使能电机170、附件系统160以及双向DC/DC变换器130。上述使能动作执行完毕后，整车控制器100判断是否满足第一条件，若满足则确定电源系统10切换至零功率状态，以及判断是否满足第十二条件，若满足则确定电源系统10切换至高压下电状态。其中，第一条件为电动汽车的钥匙处于关闭档位，或电源系统10的系统故障等级大于等于第一故障等级且小于第二故障等级，第一条件中的故障为非严重故障。第十二条件为电源系统10的系统故障等级大于第二故障等级，或主正接触器K03、第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22中的任一个处于断开状态，第二条件中的故障为严重故障。需要指出，电源系统10的运行状态对应于电动汽车的正常行驶状态，因此运行状态通常一个持续时间比较长的状态，在这一过程中，整车控制器100可以定时判断是否满足第一条件或第十二条件，也可以在受到某些触发时判断是否满足第一条件或第十二条件，例如，钥匙挡位的变化可以作为一种触发方式。无论是满足第一条件还是第十二条件，整车控制器100均会将导致状态转移的原因上报或者外发至电动汽车的其他控制器。在电源系统10处于运行状态时，整车控制器100还会执行动力电池的控制操作，在之前已经阐述过，不再重复阐述。

整车控制器100在检测到电源系统10切换至零功率状态后，停止使能所述电机170以及附件系统160。上述停止使能动作执行完毕后，整车控制器100判断是否满足第五条件，若满足则确定电源系统10切换至高压下电状态，以及判断是否满足第十三条件，若满足则确定电源系统10切换至运行状态。其中，第五条件为从停止使能电机170开始计时的时长大于等于第一预设时长，第一预设时长可以取电机170满载降到空载的耗时，设立第五条件的意义在于先确定电机170停止工作后再进行高压下电，避免带载切断造成设备损坏。第十三条件为钥匙处于打开挡位且电源系统10的系统故障等级小于第一故障等级，之前已经提到过，第一条件中的故障为非严重故障，电源系统10有可能自动排除该故障，一旦故障等级处于可接受的范围内，电源系统10可以从零功率状态重新切换回运行状态，也即是说零功率状态对应用户主动熄火或者电源系统10出现非严重故障的状态。

整车控制器100在检测到电源系统10切换至高压下电状态后，停止使能双向DC/DC变换器130，并依次执行用于控制主正接触器K03断开的第二断开指令、用于控制第一主负接触器K12断开的第三断开指令以及用于控制第二主负接触器K22断开的第四断开指令。上述指令执行完毕后，整车控制器100判断是否满足第六条件，若满足则确定电源系统10切换至低压下电状态，以及判断是否满足第十一条件，若满足则确定电源系统10切换至高压上电状态。其中，第六条件为主正接触器K03、第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22均处于断开状态，或电源系统10处于高压下电失败状态。第六条件中“主正接触器K03、第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22均处于断开状态”表明高压下电成功，即与高压上电不同，无论高压下电是否成功，都会执行低压下电，除非满足第十一条件，第十一条件为钥匙处于打开挡位且电源系统10的系统故障等级小于第二故障等级。

下面具体解释高压下电失败状态。图4示出了本发明实施例提供的电源系统10的高压下电状态的示意图。参照图4，高压下电状态可以进一步划分为高压下电第一子状态、高压下电第二子状态、以及高压下电失败状态。

电源系统10切换至高压下电状态时，首先进入高压下电第一子状态，在该状态中，整车控制器100执行第二断开指令。第二断开指令执行完毕后，整车控制器100判断是否满足第二十一条件，若满足则确定电源系统10切换至高压下电第二子状态。其中，第二十一条件为主正接触器K03处于断开状态或从执行第二断开指令开始计时的时长大于第七预设时长，且主正接触器K03处于闭合状态，第七预设时长可以为预估的主正接触器K03完成断开的耗时，必要时可以适当延长。第二十一条件在计时时长大于第七预设时长时必然会满足，因为此时或者主正接触器K03已经断开或者正接触器未断开但计时时长已经大于第七预设时长。这样设置是处于安全角度考虑，即使主正接触器K03因故障无法断开，也要尝试去断开第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22，尽可能将动力电池的供电回路切断，避免出现无法下电的情况。第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22相当于在主正接触器K03之外提供了另一重安全保障。

整车控制器100在检测到电源系统10切换至高压下电第二子状态后，执行第三断开指令以及第四断开指令，其中第三断开指令和第四断开指令的执行先后顺序不作限定。第三断开指令以及第四断开指令执行完毕后，整车控制器100判断是否高压下电成功，即判断主正接触器K03、第一主负接触器K12以及第二主负接触器K22是否均处于断开状态，即是否满足第六条件，若满足则确定电源系统10进入低压下电状态，以及判断是否满足第二十二条件，若满足则确定电源系统10切换至高压下电失败状态。其中，第二十二条件为从执行第三断开指令(假设先执行第三断开指令)开始计时的时长大于第八预设时长，且主正接触器K03、第一主负接触器K12或第二主负接触器K22处于闭合状态，第八预设时长可以为预估的第一主负接触器K12完成断开以及第二主负接触器K22完成断开的耗时，必要时可以适当延长。

整车控制器100在检测到电源系统10切换至高压下电失败状态后，此时满足第六条件，电源系统10进一步切换至低压下电状态，此时整车控制器100还会将高压下电失败状态所对应的具体的高压下电子状态上报或者外发至电动汽车的其他控制器。

整车控制器100在检测到电源系统10切换至低压下电状态后，停止使能能量型电池110以及功率型电池120，并控制低压电池180停止向附件系统160供电。在停止使能及低压断电过程完成后，整车控制器100判断是否满足第七条件，若满足则确定电源系统10切换至待机状态，以及判断是否满足第九条件，若满足则确定电源系统10切换至低压上电状态。其中，第七条件为从停止使能能量型电池110以及功率型电池120开始计时的时长大于等于第二预设时长，第二预设时长可以为预估的停止使能及低压断电过程的耗时，必要时可以适当延长。第九条件为钥匙处于打开挡位且电源系统10的系统故障等级小于第二故障等级。

电源系统10处于待机状态时，整车控制器100进入休眠，直至被再次唤醒时电源系统10进入初始化状态。

综上所述，本发明实施例提供的电源系统10设置有具有较高能量密度的能量型电池110以及具有较高功率密度的功率型电池120，从而在整车控制器100检测到电源系统10切换至运行状态后，能够根据电动汽车的具体行驶状况控制能量型电池110向电动汽车的电机170供电，或者同时控制能量型电池110以及功率型电池120向电动汽车的电机170供电，使得电动汽车既能够长期稳定行驶，又能够具有良好的加速表现，显著改善了电动汽车的性能。同时，本发明实施例还提供了电源系统10的上下电策略，整车控制其通过执行该上下电策略对电源系统10进行上下电，确保了上下电按照严格的时序进行，避免了意外情况的发生。同时，整车控制还能够收集上下电过程中的故障信息并上报或外发，以使相关人员在获知这些信息后能够及时采取相应的措施，排除安全隐患，对于延长电源系统10的寿命、确保电动汽车的使用者的人身安全具有重要意义。

第二实施例

本发明实施例提供一种电动汽车，包括汽车本体以及本发明实施例提供的电源系统10。其中，电源系统10安装在汽车本体上，由于采用了本发明实施例提供的电源系统10，该电动汽车对电能的分配和利用合理，其上下电安全性高，并且能够准确地检测出上下电过程中存在地故障，以便相关人员能够及时采取相应地措施，避免出现安全隐患。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电源系统，应用于电动汽车，其特征在于，包括：电机控制器、能量型电池、功率型电池以及整车控制器；

所述电机控制器的正极分别与所述能量型电池的正极以及所述功率型电池的正极连接，所述电机控制器的负极分别与所述能量型电池的负极以及所述功率型电池的负极连接，所述整车控制器分别与所述电机控制器、所述能量型电池以及所述功率型电池连接；

所述整车控制器用于在检测到所述电源系统切换至运行状态后，使能所述电动汽车的电机并控制所述能量型电池通过所述电机控制器向所述电机供电，以及用于在检测到所述电动汽车加速行驶时，分别控制所述能量型电池以及所述功率型电池通过所述电机控制器共同向所述电机供电；

所述整车控制器还用于在检测到所述电源系统切换至所述运行状态后，判断是否满足第一条件，并在判断结果为是时确定所述电源系统切换至零功率状态，其中，所述第一条件为所述电动汽车的钥匙处于关闭档位，或所述电源系统的系统故障等级大于等于第一故障等级且小于第二故障等级；

所述电源系统还包括：主正接触器、预充接触器、第一主负接触器以及第二主负接触器；

所述主正接触器的第一端与所述电机控制器的正极连接，所述主正接触器的第二端分别与所述能量型电池的正极以及所述功率型电池的正极连接，所述预充接触器并联在所述主正接触器的两端，所述预充接触器的一端串联有预充电阻，所述第一主负接触器的第一端与所述能量型电池的负极连接，所述第一主负接触器的第二端与所述电机控制器的负极连接，所述第二主负接触器的第一端与所述功率型电池的负极连接，所述第二主负接触器的第二端与所述电机控制器的负极连接，所述整车控制器还分别与所述主正接触器、所述预充接触器、所述第一主负接触器以及所述第二主负接触器连接；

所述整车控制器用于在检测到所述电源系统切换至高压上电状态后，依次执行用于控制所述第一主负接触器闭合的第一闭合指令、用于控制所述第二主负接触器闭合的第二闭合指令、用于控制所述预充接触器闭合的第三闭合指令，用于控制所述主正接触器闭合的第四闭合指令以及用于控制所述预充接触器断开的第一断开指令，以及用于在满足第二条件时，确定所述电源系统切换至运行状态，其中，所述第二条件为所述主正接触器、所述第一主负接触器以及所述第二主负接触器均处于闭合状态，且所述预充接触器处于断开状态；

所述整车控制器还用于在检测到所述电源系统切换至低压上电状态后，唤醒所述能量型电池、所述功率型电池以及所述电机控制器，以及用于在满足第三条件时，确定所述电源系统切换至所述高压上电状态，其中，所述第三条件为所述能量型电池、所述功率型电池以及所述电机控制器的自检结果均正常、所述钥匙处于启动档位且所述主正接触器、所述预充接触器、所述第一主负接触器以及所述第二主负接触器均处于断开状态；

所述整车控制器还用于在检测到所述电源系统处于初始化状态时，执行所述整车控制器的自检，以及用于在满足第四条件时，确定所述电源系统切换至低压上电状态，其中，所述第四条件为所述整车控制器的自检结果正常且所述电动汽车的钥匙处于打开档位。

2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述整车控制器还用于在检测到所述电源系统切换至所述零功率状态后，停止使能所述电机，以及用于在满足第五条件时，确定所述电源系统进入高压下电状态，其中，所述第五条件为从停止使能所述电机开始计时的时长大于等于第一预设时长。

3.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，所述整车控制器还用于在检测到所述电源系统切换至所述高压下电状态后，依次执行用于控制所述主正接触器断开的第二断开指令、用于控制所述第一主负接触器断开的第三断开指令以及用于控制所述第二主负接触器断开的第四断开指令，以及用于在满足第六条件时，确定所述电源系统切换至低压下电状态，其中，所述第六条件为所述主正接触器、所述第一主负接触器以及所述第二主负接触器均处于断开状态或所述电源系统处于高压下电失败状态。

4.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述整车控制器还用于在检测到所述电源系统切换至所述低压下电状态时，停止使能所述能量型电池以及所述功率型电池，以及用于在满足第七条件时，确定所述电源系统切换至待机状态，其中，所述第七条件为从停止使能所述能量型电池以及所述功率型电池开始计时的时长大于等于第二预设时长。

5.根据权利要求3或4所述的电源系统，其特征在于，所述电源系统还包括：

附件系统，所述附件系统的正极与所述电机控制器的正极连接，所述附件系统的负极与所述电机控制器的负极连接；

所述整车控制器与所述附件系统连接，所述整车控制器用于在检测到所述电源系统切换至所述低压上电状态后，控制所述电动汽车的低压电池向所述附件系统供电，以及用于在检测到所述电源系统切换至所述低压下电状态后，控制所述电动汽车的低压电池停止向所述附件系统供电；所述整车控制器还用于在检测到所述电源系统切换至所述运行状态后，使能所述附件系统，以及用于在检测到所述电源系统切换至所述零功率状态后，停止使能所述附件系统。

6.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述电源系统还包括：

双向DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器的第一端的正极与所述主正接触器的第二端连接，所述双向DC/DC变换器的第一端的负极与所述电机控制器的负极连接，所述双向DC/DC变换器的第二端的正极与所述功率型电池的正极连接，所述双向DC/DC变换器的第二端的负极与所述第二主负接触器的第二端连接；

所述整车控制器与所述双向DC/DC变换器连接，所述整车控制器用于在检测到所述电源系统切换至所述低压上电状态时，唤醒所述双向DC/DC变换器，以及用于在检测到所述电源系统切换至所述运行状态时，使能双向DC/DC变换器；所述整车控制器还用于在检测到所述电源系统切换至所述高压下电状态后，停止使能所述双向DC/DC变换器。