CN202863176U - 电动汽车的控制系统及其备用电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于电动汽车的备用电源装置，其包括：电源模块，电源模块将输入电压转换为第一预设电压值的电压；电压转换模块，电压转换模块与电源模块相连，电压转换模块将第一预设电压值的电压转换为第二预设电压值的电压；开关模块，关模块与电源模块相连；控制模块，控制模块分别与开关模块、电压转换模块和电动汽车的整车控制器相连，在控制模块检测到整车控制器失电且未接收到整车的断电信号时控制开关模块开启以给整车控制器供电。该装置能够在整车控制器异常失电时给整车控制器提供短时间供电，以保证有足够的时间停止电机的运转，保证驾驶安全，并且该装置结构简单可靠，经济耐用。本实用新型还公开一种电动汽车的控制系统。

Description

电动汽车的控制系统及其备用电源装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种用于电动汽车的备用电源装置以及具有该备用电源装置的电动汽车的控制系统。

背景技术

随着电池技术的不断发展，电动汽车技术有了各种新的突破。目前，随着能源的紧缺，新能源产品不断的出现，电动汽车逐步走向市场，传统的燃油汽车马达已经不再适用。

然而，电动汽车在高速运行时，发生意外事件整车控制器突然掉电，控制器无法控制，这对于电动汽车来说无疑是一个致命的打击。基于安全考虑，这就要求在整车不正常掉电时，保证整车在安全可控时间内能对控制器有效控制而停止车身运行。

对电动汽车本身而言，其续航里程是由车载电池包的电量决定的，通常一是通过增加单个电池包的电容量，另一就是最大可能增加电池包数量来增大电池包的电量。所以，对于备用电源而言不可能另外增加电池来进行供电，这就要求在利用车内本身的一些储能器件解决整车的短时间供电问题，并当车身发生碰撞或者是整车正常断开电源时可以在5S内将电容电压泄放到60V以下以保证车身安全。

实用新型内容

本实用新型正是基于上述问题的考虑，提出一种用于电动汽车的备用电源装置，该备用电源装置能够利用车载本身的一些大电容给整车提供短时间供电，以保证有足够的时间停止电机的运转，针对整车控制器意外断电后仍能有效对其进行控制，在整车正常断电5S内将电量泄放，保证了车身的安全。此外，本实用新型还提出一种电动汽车的控制系统，其包括上述的备用电源装置。

本实用新型第一方面提出的用于电动汽车的备用电源装置，包括：电源模块，所述电源模块将输入电压转换为第一预设电压值的电压；电压转换模块，所述电压转换模块与所述电源模块的输出端相连，所述电压转换模块将所述第一预设电压值的电压转换为第二预设电压值的电压，其中，所述第一预设电压值大于所述第二预设电压值；开关模块，所述开关模块与所述电源模块相连；控制模块，所述控制模块分别与所述开关模块、所述电压转换模块和电动汽车的整车控制器相连，在所述控制模块检测到所述整车控制器失电且未接收到所述整车的断电信号时控制所述开关模块开启以给所述整车控制器供电。

根据本实用新型提出的用于电动汽车的备用电源装置，能够利用车载本身的一些大电容给整车控制器提供短时间供电，以保证其有足够的时间停止电机的运转，针对整车控制器以外断电后仍能有效对其进行控制。并且，该备用电源装置的设计简单可靠，经济耐用。

本实用新型另一方面还提出的电动汽车的控制系统，包括：上述的用于电动汽车的备用电源装置；整车控制器，所述整车控制器与所述控制模块相互进行通信，在所述整车控制器失电而所述控制模块未接收到所述整车发出的断电信号时，所述控制模块控制所述备用电源装置启动。

根据本实用新型提出的电动汽车的控制系统，能够在整车控制器突然断电而整车的供电正常时，控制备用电源装置启动以为整车控制器进行供电，以保证驾驶员有足够的时间关断整车控制器以停止车辆运行，保证驾驶安全。并且，该控制系统控制简单、可靠性高、使用寿命长、成本低。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例提出的用于电动汽车的备用电源装置的方框示意图；

图2为根据本实用新型的一个实施例提出的用于电动汽车的备用电源装置的进一步结构示意图；

图3为根据本实用新型的另一个实施例提出的用于电动汽车的备用电源装置中开关模块的电路图；以及

图4为根据本实用新型实施例提出的电动汽车的控制系统的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本实用新型的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本实用新型的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本实用新型的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本实用新型的实施例的范围不受此限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的用于电动汽车的备用电源装置以及具有该备用电源装置的电动汽车的控制系统。

如图1所示，该用于电动汽车的备用电源装置100包括电源模块101、电压转换模块102、开关模块103和控制模块104。

其中，电源模块101将输入电压转换为第一预设电压值的电压。在本实用新型的一个实施例中，电源模块101可以为反激式开关电源，该反激式开关电源能将60V-600V的输入电压转换为第一预设电压值的电压即在60V-600V的宽范围内稳定输出12V的供电电源，并且考虑整车控制器的供电，要求满足输出3A的电流。因此，该反激式开关电源需要考虑其电压器的选型、RCDV吸收电路的设计和输出整流的选择等。其中，RCDV吸收电路用于更好地完成尖刺吸收。R：resistance(电阻)，C：capacitance(电容)，D：diodes(二极管)，V：transient voltage suppressor(瞬态电压抑制器)

在本实施例中，如图1所示，电压转换模块102与电源模块101的输出端相连，电压转换模块102用于将第一预设电压值的电压转换为第二预设电压值的电压，其中，第一预设电压值大于第二预设电压值。在本实用新型的一个实施例中，电压转换模块102可以为电源芯片AP 1509，其能够将12V电压转换为5V电压，为控制模块104供电。

如图1所示，开关模块103与电源模块101的输出端相连，控制模块104分别与开关模块103、电压转换模块102和电动汽车的整车控制器200相连，在控制模块104检测到整车控制器200失电并且又未接收到整车的断电信号时控制开关模块103开启以使电源模块101的输出电压给整车控制器200供电。其中，控制模块104可以为MCU（Micro Control Unit，微控制器），MCU与整车控制器200之间相互通信。

也就是说，如图2所示，本实施例提出的用于电动汽车的备用电源装置100利用驱动电机控制器直流侧的大电容在整车出现意外断电失控时对整车控制器200进行短时间供电，其直流电压会在600V不断的下降，本实施例中采用的反激式开关电源可以保证电容电压在600V-60V内均能输出12V的电源给整车控制器200进行供电，同时12V电源经电源芯片AP 1509输出一路5V电源给MCU供电以保证其能正常通讯，完成控制开关模块103的开启。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，上述用于电动汽车的备用电源装置100还包括采样模块201和泄放模块202。其中，采样模块201单独对电容电压进行采样，根据输入电压生成高压差分采样信号。泄放模块202分别与采样模块201和控制模块104相连，控制模块104根据高压差分采样信号控制泄放模块202进行泄放工作，在整车断电时保证在5S内将直流侧的大电容的电量泄放完毕。

此外，在本实施例中，如图2所示，该用于电动汽车的备用电源装置100还包括通讯模块即CAN电路203，通讯模块（CAN电路203）分别与控制模块104（MCU）和整车控制器200相连，控制模块104通过通讯模块与整车控制器200进行通信。通过与整车控制器200的CAN通讯，MCU分辨是否需要开启备用电源装置100或者是控制泄放模块202进行泄放电容的电压。其中，当整车有电时，整车控制器200以外断电时，MCU开启备用电源装置100以给整车控制器200进行短时供电；当整车正常断电时，MCU控制开启泄放模块202主动泄放直流侧大电容的电量；当MCU接收到电动汽车的车身传感器发出的碰撞信号时，也控制开启泄放模块202主动泄放直流侧大电容的电量。

需要说明的是，由于本实施例中所用到的电源是为母线的BUSBAR电容，而启用泄放模块202主动泄放时母线的电压是肯定断开的，电容电压会随着泄放快速的耗尽，电压一般会从600V迅速下降，所以主动泄放为能一直工作，必须保证电容在600V降到60V的范围内，都能保证MCU能正常工作完成对泄放模块202的控制以及与整车控制器200进行通信以控制备用电源装置100的开启，也就是说，电容电压在60V-600V的范围内，电源模块101都能稳定输出12V的供电电源，一路用于在MCU控制开关模块103开启时为整车控制器200供电，一路经过电压转换模块102转换为5V电源给MCU供电，保证MCU正常工作。因此，电源模块101采用宽范围的电源设计是必要的。此外，因为泄放模块202进行泄放的条件有很多可能，为避免误触发泄放而存在，在正常泄放时，采样模块201采样的数据肯定会随时间而大幅度明显减小，而当误触发泄放时电容电压与外界电池包连接，短时间内不会下降，若不加以判断长时间工作会损坏主动泄放电阻（因为板上电阻功率有限），因此需要采样模块201单独对电容电压进行采样，时刻让MCU捕获当前时刻的电容电压，MCU根据采样模块201生成的高压差分采样信号以输出控制信号控制泄放模块202进行工作以将电容电压5S内泄放完。

具体地，如图2所示，泄放模块202进一步包括第一电阻R1、第二电阻R2和继电器KM1。其中，第一电阻R1和第二电阻R2相互串联连接，第一电阻R1的一端与采样模块201和电源模块101的输入端相连，继电器KM1的第一端a与第二电阻R2的另一端相连，继电器KM1的第二端b接地（接高压GND），继电器KM1的控制端与控制模块104即MCU相连。在本实用新型的另一个实施例中，当电动汽车的车身传感器输出碰撞信号时，整车控制器200发送关闭ON档继电器信号以关闭整车控制器200的电源，MCU向泄放模块202发送主动泄放信号，将直流侧电容电压短时间内泄放到60V以下，消除安全隐患。

在本实施例中，如图3所示，开关模块103进一步包括第一三极管Q1和第一PMOS管MP1。其中，第一三极管Q1的基极与控制模块104即MCU相连，第一三极管Q1的发射极接地。第一PMOS管MP1的门极与第一三极管Q1的集电极相连，第一PMOS管MP1的漏极与电源模块101相连，第一PMOS管MP1的源极输出第一预设电压值的电压。

在本实施例中，上述备用电源装置100是依靠直流侧大电容的电量维持的，其电量决定该备用电源装置100不会长时间工作，只能提供短暂的供电以应急。大电容直流端两侧连接至电源模块101的入口，经宽范围的变压器调节电压输出稳定的12V电源，该12V电源一方面经电源芯片AP1509转化为5V电源供MCU，另一方面准备为整车控制器200供电。

所以说，根据电容的储能器件特性，整车在正常行驶过程中，由电池包提供的直流电压保证电容一直有电，而在整车正常行驶时，该备用电源装置100不会引入整车控制器200中，仅仅是维持MCU的工作供电。当整车控制器200发生突然断电，而整车的供电又正常时，即整车CAN报文未发送整车断电信号给MCU，而MCU又检测到整车控制器200的断电信号即检测到控制板低压电消失时（例如整车控制器的低压接插件在震动中松脱等），MCU会启动备用电源装置100。即言，MCU发送备用电源启动控制信号，控制开关模块103开启以使备用电源的12V对整车控制器200供电，保证驾驶员有足够的时间关断整车控制器200以停止车辆，避免车辆运行出现意外情况，保证车辆和人身安全。具体而言，当MCU检测到整车控制器200的12V供电系统掉电，而又未接收到整车的CAN报文中正常断电信息，此时MCU发出一个高电平信号，将与之连接的第一三极管Q1开通，从而将第一PMOS管MP1的门极电压拉低，使第一PMOS管MP1导通，进而将电源模块101输出的12V电源引入整车控制器200，为整车控制器200提供短暂供电（此时不启动主动泄放）以便应急刹车等操作。而在整车控制器200不出现掉电时，只要电容电压达到60V，备用电源装置100中的开关模块101启动，一直工作，提供5V的电源输出保证MCU能与整车CAN保持通信。

需要说明的是，在整车控制器200正常断电时，整车的CAN通讯会通过CAN电路发送整车控制器200断电的报文给MCU，MCU直接控制开启泄放模块202主动泄放直流侧大电容的电量。

根据本实用新型提出的用于电动汽车的备用电源装置100，能够利用车载本身的直流侧的大电容给整车控制器200提供短时间供电，以保证其有足够的时间停止电机的运转，针对整车控制器200以外断电后仍能有效对其进行控制。并且，该备用电源装置100的设计简单可靠，经济耐用。

如图4所示，本实用新型实施例的另一方面还提出的电动汽车的控制系统，包括上述的用于电动汽车的备用电源装置100和整车控制器200。其中，整车控制器200与备用电源装置100中的控制模块104相互进行通信，在整车控制器200异常失电而控制模块104未接收到整车CAN报文发出的断电信号时，控制模块104控制备用电源装置100启动，以给整车控制器200短时供电。并且，当不需要为整车控制器200提供电时能在短时间内将直流侧电容电量泄放完毕。

根据本实用新型提出的电动汽车的控制系统，能够在整车控制器突然断电而整车的供电正常时，控制备用电源装置启动以为整车控制器进行供电，以保证驾驶员有足够的时间关断整车控制器以停止车辆运行，保证驾驶安全。并且，该控制系统控制简单、可靠性高、使用寿命长、成本低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“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实用新型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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种用于电动汽车的备用电源装置，其特征在于，包括：

电源模块，所述电源模块将输入电压转换为第一预设电压值的电压；

电压转换模块，所述电压转换模块与所述电源模块的输出端相连，所述电压转换模块将所述第一预设电压值的电压转换为第二预设电压值的电压，其中，所述第一预设电压值大于所述第二预设电压值；

开关模块，所述开关模块与所述电源模块相连；

控制模块，所述控制模块分别与所述开关模块、所述电压转换模块和电动汽车的整车控制器相连，在所述控制模块检测到所述整车控制器失电且未接收到所述整车的断电信号时控制所述开关模块开启以给所述整车控制器供电。

2.如权利要求1所述的用于电动汽车的备用电源装置，其特征在于，还包括：

采样模块，所述采样模块根据所述输入电压生成高压差分采样信号；

泄放模块，所述泄放模块分别与所述采样模块和所述控制模块相连，所述控制模块根据所述高压差分采样信号控制所述泄放模块进行工作。

3.如权利要求2所述的用于电动汽车的备用电源装置，其特征在于，所述控制模块在接收到所述电动汽车的车身传感器发出的碰撞信号时控制所述泄放模块进行工作。

4.如权利要求1所述的用于电动汽车的备用电源装置，其特征在于，还包括：

通讯模块，所述通讯模块分别与所述控制模块和所述整车控制器相连，所述控制模块通过所述通讯模块与所述整车控制器进行通信。

5.如权利要求1所述的用于电动汽车的备用电源装置，其特征在于，所述电源模块为反激式开关电源，将60V-600V的输入电压转换为所述第一预设电压值的电压。

6.如权利要求1所述的用于电动汽车的备用电源装置，其特征在于，所述开关模块进一步包括：

第一三极管，所述第一三极管的基极与所述控制模块相连，所述第一三极管的发射极接地；

第一PMOS管，所述第一PMOS管的门极与所述第一三极管的集电极相连，所述第一PMOS管的漏极与所述电源模块相连，所述第一PMOS管的源极输出所述第一预设电压值的电压。

7.如权利要求2所述的用于电动汽车的备用电源装置，其特征在于，所述泄放模块进一步包括：

串联的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述采样模块相连；

继电器，所述继电器的第一端与所述第二电阻的另一端相连，所述继电器的第二端接地，所述继电器的控制端与所述控制模块相连。

8.一种电动汽车的控制系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-7任一项所述的用于电动汽车的备用电源装置；

整车控制器，所述整车控制器与所述控制模块相互进行通信，在所述整车控制器失电而所述控制模块未接收到所述整车发出的断电信号时，所述控制模块控制所述备用电源装置启动。

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