CN111301224B - 一种新能源汽车低压电源管理系统及管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车低压电源管理系统及管理方法，包括DCDC控制器、DCDC变换器、整车控制器、车身控制器、电池管理系统、整车低压负载、应急电源和继电器，DCDC控制器通过控制信号线与DCDC变换器连接，DCDC变换器通过高压线束与动力电池组连接，整车控制器通过控制信号线与继电器连接；DCDC控制器、整车控制器、车身控制器、电池管理系统、整车低压负载通过低压线并联，且作为整体与DCDC变换器通过低压线串联；应急电源、继电器通过低压线串联，且作为整体与整车控制器通过低压线并联；DCDC控制器、车身控制器通过低压线并联，且作为整体与应急电源通过低压线串联。采用本发明能提升整车在OFF档后的低压供电能力，提升新能源汽车的性价比。

Description

一种新能源汽车低压电源管理系统及管理方法
技术领域
本发明属于新能源汽车领域，具体涉及一种新能源汽车低压电源管理系统及管理方法。
背景技术
汽车的智能化、电动化、网联化和共享化要求汽车上需要更多的电子电器设备，要求整车在OFF档下能够满足汽车“四化”对不断增长的低压功耗需求。依靠铅酸蓄电池实现整车启动和静置功能的低压电源架构已不能满足汽车“四化”的需求。而采用智能补电+铅酸蓄电池的低压电源架构需不断激活高压，即通过铅酸蓄电池为整车低压负载提供休眠和启动时所需电能，待高压上电成功后，DCDC变换器对高压进行转换并为整车低压负载供电，当检测到铅酸蓄电池电量较低时，需控制整车高压系统上电并为铅酸蓄电池补电，其会导致动力电池电量转换效率低，且整车电气成本也较高；另外，长时间静置车辆易致使铅酸蓄电池亏电，导致整车无法启动，并且铅酸蓄电池也会给环境带来较大负担。
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源汽车低压电源管理系统及管理方法，以提升整车在OFF档后的低压供电能力，提升新能源汽车的性价比。
本发明所述的新能源汽车低压电源管理系统，包括DCDC控制器、DCDC变换器（具备将高压电源转换为低压电源的功能）、整车控制器（即VCU）、车身控制器（即BCM）、电池管理系统（即BMS）和整车低压负载，DCDC控制器通过控制信号线与DCDC变换器连接，DCDC变换器通过高压线束与动力电池组连接，DCDC控制器、整车控制器、车身控制器、电池管理系统通过通信线相互连接通信；所述管理系统还包括应急电源和继电器，整车控制器通过控制信号线与继电器连接；DCDC控制器、整车控制器、车身控制器、电池管理系统、整车低压负载通过低压线并联，且作为整体与DCDC变换器通过低压线串联；应急电源、继电器通过低压线串联，且作为整体与整车控制器通过低压线并联（也相当于应急电源、继电器、DCDC变换器通过低压线串联，形成应急电源补电回路），DCDC变换器与DCDC控制器、整车控制器、车身控制器、电池管理系统、整车低压负载以及应急电源、继电器形成的回路作为低压电源正常供电回路；DCDC控制器、车身控制器通过低压线并联，且作为整体与应急电源通过低压线串联，应急电源与DCDC控制器、车身控制器形成的回路作为低压电源应急供电回路，应急电源为DCDC控制器、车身控制器提供休眠及唤醒时所需电能。
优选的，所述应急电源为12V锂电池。与铅酸蓄电池相比，其总能量小，能量密度高，所占体积小，重量轻，成本低。
本发明所述的新能源汽车低压电源管理方法，采用上述新能源汽车低压电源管理系统，该方法包括：
第一步、整车控制器判断DCDC变换器持续工作条件是否满足，如果是，则执行第二步，否则执行第三步。
第二步、经DCDC变换器转换得到的低压电源持续给DCDC控制器、整车控制器、车身控制器、电池管理系统、整车低压负载供电，给应急电源补电，然后返回执行第一步。
第三步、整车控制器发送低压下电提示给车身控制器、电池管理系统，发送低压下电指令给DCDC控制器，DCDC控制器控制DCDC变换器停止工作，DCDC控制器、整车控制器、车身控制器、电池管理系统、整车低压负载低压下电，继电器断开，然后执行第四步。
第四步、应急电源给DCDC控制器、车身控制器应急供电，然后执行第五步。
第五步、DCDC控制器判断是否收到车身控制器发送的低压上电请求信号，如果是，则执行第六步，否则返回执行第四步。
第六步、DCDC控制器判断是否能控制DCDC变换器工作，如果是，则执行第七步，否则结束。
第七步、DCDC变换器将动力电池组的高压转换为低压电源，使整车控制器、电池管理系统、整车低压负载低压上电，唤醒整车控制器、电池管理系统，整车控制器控制继电器闭合，然后返回执行第一步。
上述方法中，如果动力电池组的SOC值大于或等于SOC阈值，则表示满足DCDC变换器持续工作条件；如果动力电池组的SOC值小于SOC阈值，但整车处于外接充电状态，则也表示满足DCDC变换器持续工作条件。其中，所述SOC阈值优选为15%。
本发明是利用DCDC变换器将动力电池组的高压转换为低压电源，给DCDC控制器、整车控制器、车身控制器、电池管理系统、整车低压负载供电，能够满足汽车“四化”对车辆在OFF档后逐渐增加的低压电力需求；当动力电池电量低时，DCDC变换器停止转换，停止给整车提供低压电能，由应急电源为DCDC控制器、车身控制器提供休眠和唤醒时所需电能，以确保下次可以使DCDC变换器工作。本发明中无铅酸蓄电池，降低了新能源汽车电器零部件成本；与铅酸蓄电池相比，应急电源体积更小，可节省前舱空间和整车重量，有利于降低整车能耗和扩大前舱储物空间；性能和功能有所改善，无铅酸蓄电池亏电问题困扰用户，可满足整车在电源OFF档后的逐渐增大的低压功耗需求，提升了用户体验，提升了新能源汽车的性价比，有利于新能源汽车“四化”的推广。
附图说明
图1为本实施例中新能源汽车低压电源管理系统的原理框图。
图2为本实施例中新能源汽车低压电源管理方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1所示的新能源汽车低压电源管理系统，包括DCDC控制器2、DCDC变换器3、应急电源4、继电器9（为常开继电器）、整车控制器（即VCU）5、车身控制器（即BCM）6、电池管理系统（即BMS）7和整车低压负载8。应急电源4为安装在动力电池组的壳体中的12V锂电池，DCDC控制器2通过控制信号线与DCDC变换器3连接，DCDC变换器3通过高压线束与动力电池组1连接，DCDC控制器2、VCU 5、BCM 6、BMS 7通过通信线（比如CAN线）相互连接通信。VCU 5通过控制信号线与继电器9连接；DCDC控制器2、VCU 5、BCM 6、BMS 7、整车低压负载8通过低压线并联，且作为整体与DCDC变换器3通过低压线串联；应急电源4、继电器9通过低压线串联，且作为整体与VCU 5通过低压线并联（也相当于应急电源4、继电器9、DCDC变换器3通过低压线串联，形成应急电源补电回路），DCDC变换器3与DCDC控制器2、VCU 5、BCM 6、BMS 7、整车低压负载8以及应急电源4、继电器9形成的回路作为低压电源正常供电回路；DCDC控制器2、BCM 6通过低压线并联，且作为整体与应急电源4通过低压线串联，应急电源4与DCDC控制器2、BCM 6形成的回路作为低压电源应急供电回路，应急电源为DCDC控制器2、BCM 6提供休眠及唤醒时所需电能。
如图2所示的新能源汽车低压电源管理方法，采用上述新能源汽车低压电源管理系统，该方法包括：
第一步、VCU 5判断DCDC变换器3持续工作条件是否满足，如果是，则执行第二步，否则执行第三步；其中，如果动力电池组1的SOC值（由BMS 7获取并发送给VCU 5）大于或等于SOC阈值（比如15%），则表示DCDC变换器3持续工作条件满足；如果动力电池组1的SOC值小于SOC阈值（比如15%），但整车处于外接充电状态，则也表示DCDC变换器3持续工作条件满足。
第二步、经DCDC变换器3转换得到的低压电源持续给DCDC控制器2、VCU 5、BCM 6、BMS 7、整车低压负载8供电，给应急电源4补电（此时继电器9在VCU 5的控制下处于闭合状态），然后返回执行第一步。
第三步、VCU 5发送低压下电提示给BCM 6、BMS 7，发送低压下电指令给DCDC控制器2，DCDC控制器2控制DCDC变换器3停止工作，DCDC控制器2、VCU 5、BCM 6、BMS 7、整车低压负载8低压下电，继电器9断开，然后执行第四步。
第四步、应急电源4给DCDC控制器2、BCM 6应急供电，然后执行第五步。
第五步、DCDC控制器2判断是否收到BCM 6发送的低压上电请求信号（若驾驶员按下了启动键，则会唤醒BCM 6，BCM 6会发送低压上电请求信号给DCDC控制器2），如果是，则执行第六步，否则返回执行第四步。
第六步、DCDC控制器2判断是否能控制DCDC变换器3工作，如果是，则执行第七步，否则（比如动力电池组已经完全没有剩余电量了）结束。
第七步、DCDC变换器3将动力电池组1的高压转换为低压电源，使VCU 5、BMS 7、整车低压负载8低压上电，BCM 6唤醒VCU 5、VCU 5唤醒BMS 7，VCU 5控制继电器9闭合，然后返回执行第一步。

Claims (4)

1.一种新能源汽车低压电源管理方法，采用的管理系统包括DCDC控制器（2）、DCDC变换器（3）、应急电源（4）、整车控制器（5）、车身控制器（6）、电池管理系统（7）、整车低压负载（8）和继电器（9），DCDC控制器（2）通过控制信号线与DCDC变换器（3）连接，DCDC变换器（3）通过高压线束与动力电池组（1）连接，DCDC控制器（2）、整车控制器（5）、车身控制器（6）、电池管理系统（7）通过通信线相互连接通信，整车控制器（5）通过控制信号线与继电器（9）连接；DCDC控制器（2）、整车控制器（5）、车身控制器（6）、电池管理系统（7）、整车低压负载（8）通过低压线并联，且作为整体与DCDC变换器（3）通过低压线串联；应急电源（4）、继电器（9）通过低压线串联，且作为整体与整车控制器（5）通过低压线并联；DCDC控制器（2）、车身控制器（6）通过低压线并联，且作为整体与应急电源（4）通过低压线串联；
其特征在于，该方法包括：
第一步、整车控制器（5）判断DCDC变换器持续工作条件是否满足，如果是，则执行第二步，否则执行第三步；
第二步、经DCDC变换器（3）转换得到的低压电源持续给DCDC控制器（2）、整车控制器（5）、车身控制器（6） 、电池管理系统（7）、整车低压负载（8）供电，给应急电源（4）补电，然后返回执行第一步；
第三步、整车控制器（5）发送低压下电提示给车身控制器（6）、电池管理系统（7），发送低压下电指令给DCDC控制器（2），DCDC控制器（2）控制DCDC变换器（3）停止工作，DCDC控制器（2）、整车控制器（5）、车身控制器（6）、电池管理系统（7）、整车低压负载（8）低压下电，继电器（9）断开，然后执行第四步；
第四步、应急电源（4）给DCDC控制器（2）、车身控制器（6）应急供电，然后执行第五步；
第五步、DCDC控制器（2）判断是否收到车身控制器（6）发送的低压上电请求信号，如果是，则执行第六步，否则返回执行第四步；
第六步、DCDC控制器（2）判断是否能控制DCDC变换器（3）工作，如果是，则执行第七步，否则结束；
第七步、DCDC变换器（3）将动力电池组（1）的高压转换为低压电源，使整车控制器（5）、电池管理系统（7）、整车低压负载（8）低压上电，唤醒整车控制器（5）、电池管理系统（7），整车控制器（5）控制继电器（9）闭合，然后返回执行第一步。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车低压电源管理方法，其特征在于：所述应急电源（4）为12V锂电池。
3.根据权利要求1或2所述的新能源汽车低压电源管理方法，其特征在于：如果动力电池组（1）的SOC值大于或等于SOC阈值，则表示满足DCDC变换器持续工作条件；如果动力电池组（1）的SOC值小于SOC阈值，但整车处于外接充电状态，则也表示满足DCDC变换器持续工作条件。
4.根据权利要求3所述的新能源汽车低压电源管理方法，其特征在于：所述SOC阈值为15%。
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