CN109552220A - 一种车载电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车载电源，包括：壳体以及设置于所述壳体内的第一电芯和DC/DC转换器，所述第一电芯与所述DC/DC转换器连接。在本申请提供的技术方案中，将DC/DC转换器集成于车载电源，从而解决了DC/DC转换器空间布置问题，并且减小了车辆线束走向设计难度，促进了车辆弱混系统的发展。

Description

一种车载电源
技术领域
本发明涉及汽车设计技术领域，特别涉及一种车辆电源。
背景技术
当前，车辆搭载48V弱混系统逐渐成为技术趋势，这主要得益于48V弱混系统良好的节油性价比。48V弱混系统依靠启停、高级启停、制动能量回收、油电能量最优分配等技术，可为整车带来9％-14％左右的油耗节省。
通常，现有的车载电气系统是在原先12V车载电源的基础上，直接增加48V车载电源。申请人研究发现，新增的48V车载电源会给汽车设计上带来一些问题，具体如下：
车辆布置空间局促，新增部件影响现有的车辆结构设计，所以48V电池和48V DC/DC转换器的空间布置是大问题；若布置于发动机舱，温度过高；若布置于后备舱，则影响备胎和行李箱空间；若布置于乘客舱，部件的外部尺寸有严格要求可能导致部件重新设计；而且，新增的48V电源的线束走向设计难度增大。
为了做到布置的标准化和设计的平台化，需要提供一种新型的车载电源，以适应车辆弱混系统的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车载电源，以解决现有的车载电源与DC/DC转换器空间布置的问题以及线束走向的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种车载电源，包括：壳体以及设置于所述壳体内的第一电芯和DC/DC转换器，所述第一电芯与所述DC/DC转换器电连接。
可选的，还包括第二电芯，所述第二电芯设置于所述壳体内，所述第二电芯与所述DC/DC转换器电连接。
可选的，所述第一电芯由n块第一子电芯串联组成，所述第二电芯由m块第二子电芯串联组成，所述第一电芯的n块串联的第一子电芯与所述第二电芯的任意n块串联的第二子电芯并联连接，所述第一子电芯和所述第二子电芯的电压值相同，其中，m和n均为正整数，且m>n。
可选的，还包括一继电器，所述继电器设置于所述壳体内，所述第一电芯的n块串联的第一子电芯与所述第二电芯的任意n块串联的第二子电芯通过所述继电器并联连接，所述继电器控制所述并联连接的闭合或断开。
可选的，所述第一电芯上设置有与所述第一电芯电连接的第一电芯管理电路，所述第二电芯上设置有与所述第二电芯电连接的第二电芯管理电路。
可选的，所述第一电芯的电压为12V，所述第二电芯的电压为为48V、36V或24V。
可选的，还包括电路板，所述电路板设置于所述壳体内，所述第一电芯、所述第二电芯以及所述DC/DC转换器均与所述电路板电连接。
可选的，所述电路板上设置有：
芯片，用于控制所述电路板上各个电路的工作；
低压供电电路，用于给所述电路板上各个电路提供相适应电压；
驱动电路，用于控制所述第一电芯和所述第二电芯的并联状态；
信号采集电路，用于采集所述第一电芯、所述第二电芯以及所述DC/DC转换器的电流、电压以及温度参数；
所述低压供电电路、所述驱动电路以及所述信号采集电路均与所述芯片电连接，所述第一电芯、所述第二电芯以及所述DC/DC转换器均与所述信号采集电路电连接。
可选的，所述芯片为uc主控芯片。
可选的，所述电路板上还设置有接插件，所述接插件与所述低压供电电路电连接。
可选的，所述电路板上还设置有CAN电路，用于与外界通讯；所述芯片和所述接插件均与所述CAN电路电连接。
可选的，所述电路板上还设置有唤醒电路，用于唤醒车载电源工作；所述芯片和所述接插件均与所述唤醒电路电连接。
可选的，所述电路板上还设置有检测电路，用于检测所述电路板上各个元器件的性能；所述检测电路与所述芯片电连接。
可选的，还包括散热板，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体、所述散热板以及所述第二壳体依次连接；所述第一电芯和所述第二电芯位于所述散热板的一侧，所述电路板和所述DC/DC转换器位于所述散热板的另一侧。
可选的，所述第一壳体和/或所述第二壳体的外侧设置有散热片。
可选的，还包括设置于所述壳体上的BSG电机接口、第一电气负载接口以及第二电气负载接口；所述第一电气负载接口与所述第一电芯电连接，所述第二电气负载接口和所述BSG电机接口均与所述第二电芯电连接。
可选的，所述第一电芯和所述第二电芯均为锂离子电芯。
在本发明提供的车载电源中，通过电芯与DC/DC转换器的集成，使车载电源适用于车辆弱混系统；另一方面，通过第一电芯和第二电芯的整合，使同一个车载电源有多个的电压输出接口(12V电气负载接口、48V电气负载接口以及BSG电机接口)，从而减小了线束走向设计难度，也适应了未来48V弱混系统的发展；再一方面，将第一电芯、第二电芯、DC/DC转换器以及电路板等部件共用一个散热板，共用壳体，使车载电源的整体体积和重量都得到减小，从而便于车载电源在车辆上的空间布置。
附图说明
图1是本发明一实施例中车载电源的结构示意图；
图2是本发明一实施例中车载电源的原理图；
图3是本发明一实施例中车载电源电芯集成的原理图；
图中：11-第一壳体；12-第二壳体；13-散热片；21-第一电芯；22-第二电芯；23-继电器；24、26-保险丝；25-主继电器；30-电路板；40-DC/DC转换器；50-插接件；60-散热板；70-连接件。
具体实施方式
本发明的核心思想在于对现有车载电源的集成，将DC/DC转换器集成于车载电源内，共用一个电路板、散热板等结构，并将多个电芯集成于同一车载电源内，从而有效减小整体车载电源的体积和重量，解决了车载电源以及DC/DC转换器的空间布置问题，减小了车辆弱混系统的设计难度。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的车载电源作进一步详细说明。根据权利要求书和下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参阅图1，其示出的是本实施例中一种车载电源的结构示意图，所述车载电源包括壳体以及设置于壳体内的第一电芯21、第二电芯22、DC/DC转换器40、散热板60、以及电路板30。
进一步，壳体包括第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11、散热板60和第二壳体12依次连接，并通过连接件70固定在一起，连接件70可采用螺栓，铆钉等。散热板60呈平板状，可根据壳体的结构和壳体内部空间布局设置一个或多个。
第一壳体11和第二壳体12均具有一容纳空腔，散热板60位于两容纳空腔之间。其中，第一电芯21、第二电芯22、位于散热板60的一侧并位于第一壳体11的容纳空腔内，电路板30和DC/DC转换器40位于散热板60的另一侧，并位于第二壳体12的容纳空腔内。从而，第一电芯21、第二电芯22、DC/DC转换器40以及电路板30分别位于散热板60的两侧，共用一个散热板60。该设置充分利用了散热板60的两个面，使散热板60的利用率高。当然，本领域技术人员也可以根据壳体的具体结构适应性的调整各个部件的布局，其布局依据是尽可能的增加各个容易发热的部件与散热板的接触面积。
为了进一步增强车载电源的散热效果，在第一壳体11和/或第二壳体12的外侧还设置有散热片13，散热片13沿第一壳体11和/或第二壳体的任意方向呈直线阵列排布。
参阅图2，壳体内各个部件的连接关系如下：第一电芯21(也就是图中的12V电芯)和第二电芯22(也就是图中的48V电芯)均与DC/DC转换器40电连接；第一电芯21、第二电芯22以及DC/DC转换器40均与电路板30电连接。第一电芯21和第二电芯22共用一DC/DC转换器40，并通过该DC/DC转换器40实现能量的输出输入以及转换。
为了进一步的减小车载电源的体积，第一电芯21和第二电芯22均采用锂离子电芯，相对于常规的铅酸电芯，锂离子电芯的能量密度大幅提升，体积可降低1/4左右。
由于锂离子电池的内阻相对比较大，为了保证车载电源的输出电压，第一电芯21与第二电芯22采取如下设置：
第一电芯21与第二电芯22的电压不同，分别用于输出不同的电压，其中，第一电芯21由n块第一子电芯串联组成，第二电芯由m块第二子电芯串联组成，第一电芯21的n块串联的子电芯与第二电芯的任意n块串联的子电芯并联连接；其中，m和n均为正整数，且m>n，第一子电芯和第二子电芯的电压值相等。
下面举例说明第一电芯21与第二电芯22的连接方式，请参阅图3，第一电芯21是有四块3V的第一子电芯串联组成的12V电芯，第二电芯是由16块3V的第二子电芯串联组成的48V电芯；第一电芯21和第二电芯的负极均接地，第一电芯21的正极与第四块第二子电芯(从第二子电芯的接地端开始向48v电源正极端计数)的正极通过一继电器23连接，继电器23可控制该连接的断开和闭合。当12V电芯SOC(荷电状态)与48V电芯SOC接近时，闭合继电器23，12V电气负载同时使用12V电芯和部分48V电芯的储存能量。当然，本领域技术人员可以根据该方案，依据具体设计要求原则m、n的值，设置更多的电芯组合方案。
考虑到12V电芯的主要功用在于功率的“削峰填谷”，而锂离子电池具有较大的功率密度，同样的整车应用情形下，12V电芯的电容量在应用锂离子电池时可以相应降低，但简单地减低12V电芯的电容量势必影响到储备容量，而采用12V电芯和48V电芯的上述技术方案有效的解决这个问题。很显然，本领域技术人员可以根据该方案设置更多电芯的车载电源，在此不予赘述。
进一步，在第二电芯22的正极一端还串联有保险丝24以及主继电器25，当第二电芯22的回路中电流过大时，保险丝24熔断以保护电路；主继电器25用于控制回路的通断状态。DC/DC转换器40的正极也串联有一保险丝26，用于保护DC/DC转换器40。
具体的，在第一电芯和第二电芯上均设置有电芯管理电路(cell supervisorcircuit)，用于控制电芯的冲放电等工作。其中，第一电芯上设置与第一电芯电连接的第一电芯管理电路(图中未示出)，第二电芯上设置与第二电芯电连接的第二电芯管理电路(图中未示出)。
请参阅图2，电路板30设置有：芯片，用于控制所述电路板上各个电路的工作；低压供电电路，用于给所述电路板上其他电路提供与之相适应电压；驱动电路，用于控制继电器23的闭合状态，使第一电芯21和第二电芯22并联或断开并联；信号采集电路，用于采集所述第一电芯、所述第二电芯以及所述DC/DC转换器40的电流、电压以及温度参数；其中，低压供电电路、驱动电路以及信号采集电路均与芯片电连接，第一电芯21、第二电芯22以及DC/DC转换器40均与信号采集电路电连接；信号采集电路采集第一电芯21的电流电压温度参数、第二电芯的电流电压温度参数以及DC/DC转换器40的电流电压温度参数，并将这些参数传输到芯片，芯片根据这些参数控制相关电路的工作状态。其中，芯片例如为uc主控芯片。
进一步的，电路板上还设置有接插件、CAN电路(CAN，Controller Area Network，控制器局域网络)、唤醒电路以及检测电路，其中，CAN电路、唤醒电路以及低压控电电路均与接插件电连接，CAN电路、唤醒电路以及检测电路均与芯片电连接。CAN电路用于与外界通讯，唤醒电路用于唤醒车载电源工作，检测电路用于检测电路板上各个元器件的性能；
在本实施例中的电路板中，集成了CAN电路、唤醒电路、低压控电电路、检测电路、信号采集电路以及驱动电路，实现了第一电芯21、第二电芯22以及DC/DC转换器40共用一个电路板的效果。
为了适应车辆弱混系统的发展，在车载电源上分别设置了BSG(Belt DrivenStarter Generator，皮带传动启动/发电一体化电机)电机接口、第一电气负载接口以及第二电气负载接口；BSG电机接口、第一电气负载接口以及第二电气负载接口均设置在壳体上。其中第一电气负载接口与第一电芯电连接，第二电气负载接口和BSG电机接口均与第二电芯电连接。
在本实施例提供的方案中，第一电芯为12V电芯，第二电芯为48V电芯，第一电气负载接口为12V电气负载接口，第二电气负载接口为48V电气负载接口，BSG电机接口专用于连接BSG电机。当然，第二电芯也可根据需求设置36V电芯或24V电芯等。
综上所述，在本发明提供的车载电源中，通过第一电芯与DC/DC转换器的集成，解决了DC/DC转换器在车辆弱混系统中的空间布置问题，更好的适应于车辆弱混系统的使用；另一方面，通过第一电芯和第二电芯的整合，使同一个车载电源有多个的电压输出接口(12V电气负载接口、48V电气负载接口以及BSG电机接口)，从而减小了线束走向设计难度，也适应了未来48V弱混系统的发展；再一方面，将第一电芯、第二电芯、DC/DC转换器以及电路板等部件共用一个散热板，共用壳体，使车载电源的整体体积和重量都得到减小，从而便于车载电源在车辆上的空间布置，从而促进了车辆弱混系统的发展。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (17)

1.一种车载电源，其特征在于，包括：壳体以及设置于所述壳体内的第一电芯和DC/DC转换器，所述第一电芯与所述DC/DC转换器电连接。
2.如权利要求1所述的车载电源，其特征在于，还包括第二电芯，所述第二电芯设置于所述壳体内，所述第二电芯与所述DC/DC转换器电连接。
3.如权利要求2所述的车载电源，其特征在于，所述第一电芯由n块第一子电芯串联组成，所述第二电芯由m块第二子电芯串联组成，所述第一电芯的n块串联的第一子电芯与所述第二电芯的任意n块串联的第二子电芯并联连接，所述第一子电芯和所述第二子电芯的电压值相同，其中，m和n均为正整数，且m>n。
4.如权利要求3所述的车载电源，其特征在于，还包括一继电器，所述继电器设置于所述壳体内，所述第一电芯的n块串联的第一子电芯与所述第二电芯的任意n块串联的第二子电芯通过所述继电器并联连接，所述继电器控制所述并联连接的闭合或断开。
5.如权利要求2所述的车载电源，其特征在于，所述第一电芯上设置有与所述第一电芯电连接的第一电芯管理电路，所述第二电芯上设置有与所述第二电芯电连接的第二电芯管理电路。
6.如权利要求2所述的车载电源，其特征在于，所述第一电芯的电压为12V，所述第二电芯的电压为为48V、36V或24V。
7.如权利要求2所述的车载电源，其特征在于，还包括电路板，所述电路板设置于所述壳体内，所述第一电芯、所述第二电芯以及所述DC/DC转换器均与所述电路板电连接。
8.如权利要求7所述的车载电源，其特征在于，所述电路板上设置有：
芯片，用于控制所述电路板上各个电路的工作；
低压供电电路，用于给所述电路板上各个电路提供相适应电压；
驱动电路，用于控制所述第一电芯和所述第二电芯的并联状态；
信号采集电路，用于采集所述第一电芯、所述第二电芯以及所述DC/DC转换器的电流、电压以及温度参数；
所述低压供电电路、所述驱动电路以及所述信号采集电路均与所述芯片电连接，所述第一电芯、所述第二电芯以及所述DC/DC转换器均与所述信号采集电路电连接。
9.如权利要求8所述的车载电源，其特征在于，所述芯片为uc主控芯片。
10.如权利要求8所述的车载电源，其特征在于，所述电路板上还设置有接插件，所述接插件与所述低压供电电路电连接。
11.如权利要求10所述的车载电源，其特征在于，所述电路板上还设置有CAN电路，用于与外界通讯；所述芯片和所述接插件均与所述CAN电路电连接。
12.如权利要求10所述的车载电源，其特征在于，所述电路板上还设置有唤醒电路，用于唤醒车载电源工作；所述芯片和所述接插件均与所述唤醒电路电连接。
13.如权利要求9或10所述的车载电源，其特征在于，所述电路板上还设置有检测电路，用于检测所述电路板上各个元器件的性能；所述检测电路与所述芯片电连接。
14.如权利要求7所述的车载电源，其特征在于，还包括散热板，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体、所述散热板以及所述第二壳体依次连接；所述第一电芯和所述第二电芯位于所述散热板的一侧，所述电路板和所述DC/DC转换器位于所述散热板的另一侧。
15.如权利要求14所述的车载电源，其特征在于，所述第一壳体和/或所述第二壳体的外侧设置有散热片。
16.如权利要求2所述的车载电源，其特征在于，还包括设置于所述壳体上的BSG电机接口、第一电气负载接口以及第二电气负载接口；所述第一电气负载接口与所述第一电芯电连接，所述第二电气负载接口和所述BSG电机接口均与所述第二电芯电连接。
17.如权利要求2所述的车载电源，其特征在于，所述第一电芯和所述第二电芯均为锂离子电芯。
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