CN113910927B - 一种非道路宽体车用多合一高压电源分配总成及工作方法 - Google Patents

一种非道路宽体车用多合一高压电源分配总成及工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明具体涉及一种非道路宽体车用多合一高压电源分配总成及工作方法，本非道路宽体车用多合一高压电源分配总成包括：高压电源模块、高压控制模块和第一低压接插件；其中当高压控制模块与整车控制器之间CAN总线故障时，高压控制模块与整车控制器之间通过硬线进行使能控制；高压控制模块接收整车控制器的驱动信号，并驱动高压电源模块执行相应指令；以及高压控制模块采集高压电源模块的工作状态，以发送至整车控制器；本发明通过在高压控制模块和整车控制器之间设置CAN总线和硬线，能够对高压电源模块中DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器进行冗余控制，极大地提高了高压电源模块持续工作能力，保证车辆转向、制动能力。

Description

一种非道路宽体车用多合一高压电源分配总成及工作方法
技术领域
本发明属于高压电源分配总成技术领域，具体涉及一种非道路宽体车用多合一高压电源分配总成及工作方法。
背景技术
现有的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成，一般集成了DC/DC、油泵、气泵DC/AC、电驱等核心模块；多采用CAN总线与整车VCU、BMS进行通信，多合一内部控制器接收来自VCU、BMS的CAN总线报文信息分别控制气泵DC/AC、油泵DC/AC、DC/DC。
新能源汽车由于驱动电机控制器的存在存在相对传统车更为严重的电磁干扰，CAN总线容易受到电磁干扰。
当多合一与VCU、BMS所在总线出现干扰或总线故障，多合一内部目标器件气泵DC/AC、油泵DC/AC、DC/DC均不受控，此时车辆会出现转向失灵，制动丢失等严重故障。
现有的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成除了动力电池输入接口，无增程器输入接口，不适用于增程式混合动力系统。
因此，亟需开发一种新的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成及工作方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种非道路宽体车用多合一高压电源分配总成及工作方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种非道路宽体车用多合一高压电源分配总成，其包括：高压电源模块、高压控制模块和第一低压接插件；其中所述高压控制模块的一路CAN总线与高压电源模块相连；所述高压控制模块的另一路CAN总线通过第一低压接插件连接整车控制器，且所述高压控制模块设置有若干硬线，各所述硬线通过第一低压接插件连接整车控制器，即当所述高压控制模块与整车控制器之间CAN总线故障时，所述高压控制模块与整车控制器之间通过硬线进行使能控制；所述高压控制模块适于接收整车控制器的驱动信号，并驱动所述高压电源模块执行相应指令；以及所述高压控制模块适于采集高压电源模块的工作状态，以发送至整车控制器。
在其中一个实施例中，所述高压电源模块包括：连接蓄电池的DC/DC变换器、连接气泵电机的气泵DC/AC变换器、连接油泵电机的油泵DC/AC变换器；所述DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器接入动力电池的供电电路中，且所述DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器通过CAN总线与高压电源模块相连；所述高压控制模块通过驱动DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器分别对蓄电池、气泵电机、油泵电机进行控制。
在其中一个实施例中，所述高压电源模块包括：第二高压接插件；所述第二高压接插件适于接入增程器，并连接于动力电池的供电电路中，以使所述增程器协同动力电池进行供电。
在其中一个实施例中，所述高压电源模块包括：第三高压接插件；所述第三高压接插件适于接入汽车加热器的正极，且所述汽车加热器依次通过第三高压接插件、第一熔断器和第一接触器接入动力电池的供电电路中，即所述高压控制模块适于接收整车控制器的驱动信号，以控制所述第一接触器打开或关闭，从而对所述汽车加热器进行控制。
在其中一个实施例中，所述高压电源模块包括：第四高压接插件；所述第四高压接插件适于接入压缩机的正极，所述压缩机依次通过第四高压接插件、第二熔断器和第二接触器接入动力电池的供电电路中，即所述高压控制模块适于接收整车控制器的驱动信号，以控制所述第二接触器打开或关闭，从而对所述压缩机进行控制。
在其中一个实施例中，所述高压电源模块包括：电驱处理器；所述电驱处理器通过第五接插件接入动力电池的供电电路中。
在其中一个实施例中，所述电驱处理器通过并联的第三预充接触器、第三供电接触器接入动力电池的供电电路中，即所述高压控制模块适于接收整车控制器的驱动信号，以控制所述第三供电接触器闭合或断开，且在所述第三供电接触器闭合前通过第三预充接触器进行预充。
在其中一个实施例中，所述高压电源模块包括：并联设置在动力电池的供电电路中的第四主正高压电路预充接触器、第四主正接触器；所述高压控制模块适于接收整车控制器的上电信号，以控制所述第四主正接触器闭合或断开，且在所述第四主正接触器闭合前通过第四主正高压电路预充接触器进行预充。
在其中一个实施例中，所述高压电源模块、高压控制模块和第一低压接插件设置在箱体内，以使相应外部设备连接所述高压电源模块、高压控制模块。
另一方面，本发明提供一种非道路宽体车用多合一高压电源分配总成的工作方法，其包括：在高压控制模块与整车控制器之间CAN总线存在故障时，高压控制模块与整车控制器之间通过硬线进行使能控制；通过高压控制模块接收整车控制器的驱动信号，并驱动高压电源模块执行相应指令；以及通过高压控制模块采集高压电源模块的工作状态，以发送至整车控制器。
本发明的有益效果是，本发明通过在高压控制模块和整车控制器之间设置CAN总线和硬线，能够对高压电源模块中DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器进行冗余控制，极大地提高了高压电源模块持续工作能力，保证车辆转向、制动能力。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，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而了解。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，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具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1是本发明的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成的电路框图；
图2是本发明的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成的局部电路框图。
图中：
第一熔断器F3、第一接触器K5、第二熔断器F4、第二接触器K6、第三预充接触器K1、第三预充电阻R1、第三供电接触器K2、第三熔断器F1、第四主正高压电路预充接触器K4、第四主正接触器K3、第四预充电阻R2、第四熔断器F2、第五熔断器F5、第六熔断器F6、第七熔断器F7。
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，下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
在本实施例中，如图1至图2所示，本实施例提供了一种非道路宽体车用多合一高压电源分配总成，其包括：高压电源模块、高压控制模块和第一低压接插件；其中所述高压控制模块的一路CAN总线与高压电源模块相连；所述高压控制模块的另一路CAN总线通过第一低压接插件连接整车控制器，且所述高压控制模块设置有若干硬线，各所述硬线通过第一低压接插件连接整车控制器，即当所述高压控制模块与整车控制器之间CAN总线故障时，所述高压控制模块与整车控制器之间通过硬线进行使能控制；所述高压控制模块适于接收整车控制器的驱动信号，并驱动所述高压电源模块执行相应指令；以及所述高压控制模块适于采集高压电源模块的工作状态，以发送至整车控制器。
在本实施例中，本实施例通过在高压控制模块和整车控制器之间设置CAN总线和硬线，能够对高压电源模块中DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器进行冗余控制，极大地提高了高压电源模块持续工作能力，保证车辆转向、制动能力。
在本实施例中，动力电池通过接插件接入供电电路中，以对高压电源模块进行供电。
在本实施例中，所述高压电源模块包括：连接蓄电池的DC/DC变换器、连接气泵电机的气泵DC/AC变换器、连接油泵电机的油泵DC/AC变换器；所述DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器接入动力电池的供电电路中，且所述DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器通过CAN总线与高压电源模块相连；所述高压控制模块通过驱动DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器分别对蓄电池、气泵电机、油泵电机进行控制。
在本实施例中，图1、图2中DC/DC变换器即为DC/DC、气泵DC/AC变换器即为气泵DC/AC、油泵DC/AC变换器即为油泵DC/AC。
在本实施例中，高压控制模块的主要功能包括通过多合一箱体上第一低压接插件与VCU等控制器进行CAN总线通讯、高压电压监测、接触器状态判断和接触器控制，并实时检测高压母线电压值，并将电压值反馈给VCU；上电前及下电前分别检测各接触器后端电压(K1-K6)，以此来判断接触器的状态，正常还是黏连等；接收VCU或BMS的控制指令，以此来实现对接触器的控制，从而配置整车的高压配电；具备CAN总线唤醒功能，对DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器进行电源管理，减少整机功耗。
在本实施例中，DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器一方面通过CAN总线与高压控制模块连接，接受并传递各自模块相关信息，同时高压控制模块的另一路CAN总线通过多合一箱体上的第一低压接插件与新能源汽车的整车控制器连接，同时整车控制器分别有三根硬线DC/DC使能、气泵DC/AC使能、油泵DC/AC使能通过多合一箱体上的第一低压接插件与多合一内部的高压控制模块连接，分别对DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器使用CAN1进行控制，当检测到CAN1总线故障时，将使能控制切换到硬线进行使能控制，确保整车转向、制动功能正常，同时向仪表发出报警。
在本实施例中，DC/DC变换器一端与第五熔断器F5连接，DC/DC变换器将来自动力电池的高压直流电源转换为低压直流（24V或者12V），降压后通过相应低压接插件与动力电池连接。
在本实施例中，气泵DC/AC变换器一端与第六熔断器F6连接，气泵DC/AC变换器的另一端通过相应接插件与气泵电机连接，气泵DC/AC变换器（制动气泵电机控制器）是将动力高压直流电转换为380V交流电，控制气泵电机的工作，当VCU检测到气泵气压值低于一定值(可标定)时，发送使能命令，气泵DC/AC变换器收到命令后全功率工作，当气压值达到一定值时，VCU发送停止工作命令，则气泵DC/AC变换器停止工作，充气完成。
在本实施例中，油泵DC/AC变换器一端与第七熔断器F7连接，油泵DC/AC变换器的另一端通过相应接插件与气泵电机连接，油泵DC/AC变换器（转向电机控制器）将动力电池高压直流电转换为380V交流电，依据VCU发送的频率控制信号，进行输出电压的控制，从而控制转向电机的工作。
在本实施例中，DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器的CAN_H与CAN_L均与CAN2_H与CAN2_L相连，在同一路CAN总线上。
在本实施例中，所述高压电源模块包括：第二高压接插件；所述第二高压接插件适于接入增程器，并连接于动力电池的供电电路中，以使所述增程器协同动力电池进行供电。
在本实施例中，增程器直接通过第二高压接插件接入动力电池的供电电路中，实现对动力电池充电或者与动力电池一起给高压电源模块供电。
在本实施例中，所述高压电源模块包括：第三高压接插件；所述第三高压接插件适于接入汽车加热器的正极，且所述汽车加热器依次通过第三高压接插件、第一熔断器F3和第一接触器K5接入动力电池的供电电路中，即所述高压控制模块适于接收整车控制器的驱动信号，以控制所述第一接触器K5打开或关闭，从而对所述汽车加热器进行控制。
在本实施例中，汽车加热器的正极通过第三高压接插件与第一熔断器F3相连接，第一熔断器F3与第一接触器K5相连接，由高压控制模块接收来自整车控制器的命令打开或者闭合第一接触器K5实现汽车加热器的供电。
在本实施例中，图1中PTC即为汽车加热器。
在本实施例中，所述高压电源模块包括：第四高压接插件；所述第四高压接插件适于接入压缩机的正极，所述压缩机依次通过第四高压接插件、第二熔断器F4和第二接触器K6接入动力电池的供电电路中，即所述高压控制模块适于接收整车控制器的驱动信号，以控制所述第二接触器K6打开或关闭，从而对所述压缩机进行控制。
在本实施例中，第四高压接插件的正极通过第四高压接插件与第二熔断器F4相连接，第二熔断器F4与第二接触器K6相连接，由高压控制模块接收来自整车控制器的命令打开或者闭合第二接触器K6实现压缩机的供电。
在本实施例中，所述高压电源模块包括：电驱处理器；所述电驱处理器通过第五接插件接入动力电池的供电电路中。
在本实施例中，所述电驱处理器通过并联的第三预充接触器K1、第三供电接触器K2接入动力电池的供电电路中，即所述高压控制模块适于接收整车控制器的驱动信号，以控制所述第三供电接触器K2闭合或断开，且在所述第三供电接触器K2闭合前通过第三预充接触器K1进行预充。
在本实施例中，第三预充接触器K1串联一具有保护作用的第三预充电阻R1，由高压控制模块控制第三预充接触器K1通断实现预充，并在每次第三供电接触器K2闭合之前都要进行预充；第三预充接触器K1、第三供电接触器K2通过第三熔断器F1进行电路保护。
在本实施例中，所述高压电源模块包括：并联设置在动力电池的供电电路中的第四主正高压电路预充接触器K4、第四主正接触器K3；所述高压控制模块适于接收整车控制器的上电信号，以控制所述第四主正接触器K3闭合或断开，且在所述第四主正接触器K3闭合前通过第四主正高压电路预充接触器K4进行预充。
在本实施例中，第四主正高压电路预充接触器K4串联一具有保护作用的第四预充电阻R2，由高压控制模块控制第四主正高压电路预充接触器K4通断实现预充，并在每次上电过程中第四主正接触器K3闭合之前都要进行预充；第四主正高压电路预充接触器K4、第四主正接触器K3通过第四熔断器F2进行电路保护。
在本实施例中，增程器的预充由第四主正高压电路预充接触器K4、第四预充电阻R2实现，电驱处理器的预充由第三预充接触器K1、第三预充电阻R1实现，能够减少整个非道路宽体车用多合一高压电源分配总成的尺寸，并降低成本。由于新能源汽车在上电过程中如果高压电直接加在电容上,此刻相当于瞬间短路,过大的短路电流会损坏高压电气元件。此时预充就是必须的，在整车高压上电初期时，通过预充电阻接入回路对电容进行缓慢充电,设置预充能够避免上电初始阶段电流过大击穿电容。
在本实施例中，通过设置电驱处理器的预充能够控制供电电路中电容充电电流，通过设置增程器的预充能够防止DCDC（直流转换器）、油泵、水泵、AC（空调压缩机）等零部件损坏。
本实施例中，所述高压电源模块、高压控制模块和第一低压接插件设置在箱体内，以使相应外部设备连接所述高压电源模块、高压控制模块。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例提供一种非道路宽体车用多合一高压电源分配总成的工作方法，其包括：在高压控制模块与整车控制器之间CAN总线存在故障时，高压控制模块与整车控制器之间通过硬线进行使能控制；通过高压控制模块接收整车控制器的驱动信号，并驱动高压电源模块执行相应指令；以及通过高压控制模块采集高压电源模块的工作状态，以发送至整车控制器。
适于采用如实施例1所提供的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成进行电源分配。
综上所述，本发明通过在高压控制模块和整车控制器之间设置CAN总线和硬线，能够对高压电源模块中DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器进行冗余控制，极大地提高了高压电源模块持续工作能力，保证车辆转向、制动能力；解决了非道路宽体车用多合一高压电源分配总成对混动系统的兼容，将增程器的预充及电驱处理器的预充独立设计，极大地降低了高压电源分配总成的体积与成本；同时对多合一中极为重要的DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器三个器件使能控制进行了冗余控制，极大地提高了三个器件持续工作能力，保证车辆转向、制动能力，提高了非道路宽体车用多合一高压电源分配总成可靠性。
本申请中选用的各个器件（未说明具体结构的部件）均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。并且，本申请所涉及的软件程序均为现有技术，本申请不涉及对软件程序作出任何改进。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种非道路宽体车用多合一高压电源分配总成，其特征在于，包括：
高压电源模块、高压控制模块和第一低压接插件；其中
所述高压控制模块的一路CAN总线与高压电源模块相连；
所述高压控制模块的另一路CAN总线通过第一低压接插件连接整车控制器，且所述高压控制模块设置有若干硬线，各所述硬线通过第一低压接插件连接整车控制器，即
当所述高压控制模块与整车控制器之间CAN总线故障时，所述高压控制模块与整车控制器之间通过硬线进行使能控制；
所述高压控制模块适于接收整车控制器的驱动信号，并驱动所述高压电源模块执行相应指令；以及
所述高压控制模块适于采集高压电源模块的工作状态，以发送至整车控制器；
所述高压电源模块包括：连接蓄电池的DC/DC变换器、连接气泵电机的气泵DC/AC变换器、连接油泵电机的油泵DC/AC变换器；
所述DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器接入动力电池的供电电路中，且所述DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器通过CAN总线与高压电源模块相连；
所述高压控制模块通过驱动DC/DC变换器、气泵DC/AC变换器、油泵DC/AC变换器分别对蓄电池、气泵电机、油泵电机进行控制；
所述高压电源模块包括：并联设置在动力电池的供电电路中的第四主正高压电路预充接触器、第四主正接触器；
所述高压控制模块适于接收整车控制器的上电信号，以控制所述第四主正接触器闭合或断开，且在所述第四主正接触器闭合前通过第四主正高压电路预充接触器进行预充。
2.如权利要求1所述的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成，其特征在于，
所述高压电源模块包括：第二高压接插件；
所述第二高压接插件适于接入增程器，并连接于动力电池的供电电路中，以使所述增程器协同动力电池进行供电。
3.如权利要求1所述的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成，其特征在于，
所述高压电源模块包括：第三高压接插件；
所述第三高压接插件适于接入汽车加热器的正极，且所述汽车加热器依次通过第三高压接插件、第一熔断器和第一接触器接入动力电池的供电电路中，即
所述高压控制模块适于接收整车控制器的驱动信号，以控制所述第一接触器打开或关闭，从而对所述汽车加热器进行控制。
4.如权利要求1所述的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成，其特征在于，
所述高压电源模块包括：第四高压接插件；
所述第四高压接插件适于接入压缩机的正极，所述压缩机依次通过第四高压接插件、第二熔断器和第二接触器接入动力电池的供电电路中，即
所述高压控制模块适于接收整车控制器的驱动信号，以控制所述第二接触器打开或关闭，从而对所述压缩机进行控制。
5.如权利要求1所述的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成，其特征在于，
所述高压电源模块包括：电驱处理器；
所述电驱处理器通过第五接插件接入动力电池的供电电路中。
6. 如权利要求5所述的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成，其特征在于，
所述电驱处理器通过并联的第三预充接触器、第三供电接触器接入动力电池的供电电路中，即
所述高压控制模块适于接收整车控制器的驱动信号，以控制所述第三供电接触器闭合或断开，且在所述第三供电接触器闭合前通过第三预充接触器进行预充。
7.如权利要求1所述的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成，其特征在于，
所述高压电源模块、高压控制模块和第一低压接插件设置在箱体内，以使相应外部设备连接所述高压电源模块、高压控制模块。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的非道路宽体车用多合一高压电源分配总成的工作方法，其特征在于，包括：
在高压控制模块与整车控制器之间CAN总线存在故障时，高压控制模块与整车控制器之间通过硬线进行使能控制；
通过高压控制模块接收整车控制器的驱动信号，并驱动高压电源模块执行相应指令；以及
通过高压控制模块采集高压电源模块的工作状态，以发送至整车控制器。
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