CN208530273U - 一种轻混动力装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子电器领域，提出了一种轻混动力装置及车辆。所示轻混动力装置包括电池模组、总正继电器、分流计、BMS和负载。所述负载包括电压转换装置和启动装置，所述电压转换装置双向直流电压转换器和电源模块，所述启动装置包括变频器、轻混驱动电机和发动机，其中电源模块为12V电源，电池模组为48V电池模组。所述双向直流电压转换器能够将12V电源逆变为48V，从而完成车辆上电，所述轻混驱动电机能够补充发动机的动力。本实用新型所述的一种轻混动力装置能够实现能量回收、动力辅助及自动启停的功能，节省了发动机油耗且能够在不损失动力的情况下降低排放。

Description

一种轻混动力装置及车辆

技术领域

本实用新型涉及电子电器领域，尤其涉及一种轻混动力装置及车辆。

背景技术

随着油耗政策的越来越严苛，到2020年，乘用车新车平均油耗要控制在5升/公里，因此对于车企来说，节能减排方面的压力很大。电动汽车的发展势必成为降低发动机油耗的一条出路，但是电动汽车存在动力电源(电池)的寿命短，使用成本高。且电池的储能量小，一次充电后行驶里程不理想，电动车的价格较贵等等诸多问题，国内相关的技术还不太成熟。因此，对于国内还不太成熟的纯电动汽车，需要通过混合动力汽车进行过渡，其中插电混动汽车就是一个比较好的过渡阶段车辆。

插电混动汽车上的车用电子设备，基本上是由车载的12V蓄电池组提供电力的，本质上是将发动机的一部分动力通过发电后蓄能，然后再用这部分的能量来运作。目前主流的汽车蓄电池电压是12V，以前12V的电压对于车上的电子设备来说是够用的，但是自从自动启停系统诞生之后就不一样了。

具有自动启停系统的车型，在短暂停车之后，电机需要通过带动发动机曲轴来“唤醒”发动机，而这样的负载消耗的功率，要比车上其它用电设备大得多，所以搭配启停系统的电机都经过功率加强，然而12V的车用电压在负担启停时负载消耗的功率时，会有功率不足的问题，造成启停系统频繁工作时震动大反应慢，而且在停车熄火后，空调也会跟着不工作，大大影响了用户体验。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是自动启停功率不足的问题。为了解决所述问题，本实用新型提出了一种轻混动力装置及车辆，本实用新型具体是以如下技术方案实现的：

本实用新型的第一个方面提出了一种轻混动力装置，所述装置包括：电池模组、总正继电器、分流计、BMS和负载。

所述负载包括电压转换装置和启动装置。

所述电池模组、总正继电器、分流计、电压转换装置和启动装置组成负载回路，所述电池模组的正极连接所述总正继电器，所述总正继电器与所述电压转换装置和所述启动装置均连接，所述电压转换装置和所述启动装置接地，所述电池模组的负极连接所述分流计，所述分流计接地。

所述电池模组、总正继电器、分流计和BMS组成电池管理回路，所述电池模组的正极连接所述总正继电器，所述总正继电器连接所述BMS，所述BMS 连接所述分流计，所述分流计连接所述电池模组的负极，所述分流计接地，所述电池模组还连接所述BMS。

进一步地，所述电压转换模块包括双向直流电压转换器和电源模块。

进一步地，所述总正继电器连接所述双向直流电压转换器，所述双向直流电压转换器用于将12V电源转换为48V，使得所述总正继电器的两端保持一致的电压，一旦双向直流电压转换器产生的电源电压与48V轻混动力装置自身的电池包前端电压达到相等并且误差在5V以内，即可闭合继电器，这样就可以完成整个48V的供电上电控制。所述双向直流电压转换器连接所述电源模块的正极，所述电源模块的负极接地。所述电源模块为电压为12V的电源模块。

进一步地，所述启动装置包括变频器、轻混驱动电机和发动机。

进一步地，所述总正继电器连接所述变频器、所述变频器连接所述轻混驱动电机，所述轻混驱动电机连接所述发动机。所述轻混驱动电机用于辅助车辆的快速启停，且在发动机排量减小时弥补发动机的动力。

进一步地，所述负载还包括风扇和整车控制器，所述风扇连接所述BMS，所述整车控制器连接所述BMS，所述整车控制器还连接电源模块。

进一步地，所述电池管理回路还包括保险丝，所述保险丝的一端连接所述电池模组的正极，所述保险丝的另一端连接所述总正继电器。

进一步地，所述BMS包括平衡电路、模数转换器、通讯隔离电路、微控制单元、系统基础芯片和对外输出接口，所述对外输出接口包括第一对外输出接口和第二对外输出接口。所述电池模组连接平衡电路，所述平衡电路连接模数转换器，所述模数转换器连接隔离通讯电路，所述隔离通讯电路连接微控制单元，所述隔离通讯电力用于实现了SPI和位于整车地一端的微控制单元通讯，所述SPI是一种高速的，全双工，同步的通信协议。

进一步地，所述第一对外输出接口连接总正继电器，所述第二对外输出接口与风扇、整车控制器和电压转换装置均连接。

所述微控制单元连接系统基础芯片，所述系统基础芯片连接第二对外输出接口，所述微控制单元通过CAN连接对外输出接口。微控制单元通过系统基础芯片的供电电源模块给微控制单元及附件进行供电。

进一步地，所述BMS还包括时钟芯片、记忆芯片和热敏电阻。所述微控制单元和所述时钟芯片和所述记忆芯片均连接。

所述平衡电路连接第一热敏电阻和第二热敏电阻，所述第一热敏电阻和第二热敏电阻用于采集单体电池模组的温度信息，所述模数转换器连接分流计，所述模数转换器连接第三热敏电阻和第四热敏电阻，所述第三热敏电阻和第四热敏电阻用于进行温度检测，防止因为就平衡电路的影响导致温度过高。

本实用新型的第二个方面提出了一种车辆，所述车辆包括上述所述的轻混动力装置。所述轻混动力装置基于轻混驱动电机的方案，始终让发动机工作在高效区，满足车辆的启停功能。当车辆处于变工况运行时候，能够让发动机处于高效状态，而让后备的48V电池处于一种随时可增补整车功率的状态。

采用上述技术方案，本实用新型所述的一种轻混动力装置及车辆，具有如下有益效果：

1)本实用新型所述的一种轻混动力装置，具有48V电池、48V起动电机/发电机、一套48V/12V(DC/DC)的电压逆变器，以及相应的控制模块，因此所述轻混动力装置有了更大容量的蓄电池、更大功率的电机，能够比一般的启停功能实现更多的功能，比如车辆起步、短暂停车的时候，带48V系统的动力总成可以采用纯电驱动，从而避开燃油车起步时最耗油的怠速阶段，刹车、滑行的时候，还可以通过发动机制动回收一部分动能，减少过程中的能量耗散。所述轻混动力装置甚至可以在发动机停机的状态下短暂接管空调，给空调压缩机供能，避免空调一并停机；

2)本实用新型所述的一种轻混动力装置，所述48V起动电机/发电机可以补充发动机的动力，可以减小发动机的排量，在提速阶段，电机的辅助动力能弥补发动机动力的不足，实现不损失动力的情况下降低排放。

3)本实用新型所述的一种轻混动力装置，保留了48V/12V(DC/DC)的电压逆变器，让车内一些低功率需求的电子设备继续使用12V的直流电，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种轻混动力装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种轻混动力装置的BMS的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种轻混动力装置的负载的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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实用新型中的具体含义。

实施例1：

本实用新型实施例中提供了一种轻混动力装置，如图1所示，所述装置包括：电池模组、总正继电器、分流计、BMS(电池管理系统)和负载。

所述电池模组为电压为48V的电池模组。所述分流计可以实现对整个 48V电源的供电电流的监测。所述总正继电器用于实现48V对外的供电控制。所述负载包括电压转换装置和启动装置。

所述负载回路包括电池模组、总正继电器、分流计、电压转换装置和启动装置，所述电池模组的正极连接所述总正继电器，所述总正继电器与所述电压转换装置和所述启动装置均连接，所述电压转换装置和所述启动装置接地，所述电池模组的负极连接所述分流计，所述分流计接地。

所述电池管理回路包括电池模组、总正继电器、分流计和BMS(电池管理系统)，所述电池模组的正极连接所述总正继电器，所述总正继电器连接所述BMS(电池管理系统)，所述BMS(电池管理系统)连接所述分流计，所述分流计连接所述电池模组的负极，所述分流计接地，所述电池模组还连接所述BMS(电池管理系统)。

所述电池管理回路还包括保险丝，所述保险丝的一端连接电池模组的正极，所述保险丝的另一端连接总正继电器。

进一步地，如图2所示，所述BMS(电池管理系统)包括平衡电路、ADC (模数转换器)、MCU(微控制单元)、隔离通讯电路、SBC(系统基础芯片)、时钟芯片、记忆芯片和热敏电阻。

所述电池模组连接平衡电路，所述平衡电路连接ADC(模数转换器)，所述ADC(模数转换器)连接隔离通讯电路，所述隔离通讯电路连接MCU(微控制单元)，所述隔离通讯电力用于实现了SPI(串行外设接口)和位于整车地一端的MCU(微控制单元)通讯，所述SPI(串行外设接口)是一种高速的，全双工，同步的通信协议。

所述MCU(微控制单元)连接SBC(系统基础芯片)，所述SBC(系统基础芯片)连接对外输出接口，所述MCU(微控制单元)通过CAN连接对外输出接口。MCU(微控制单元)通过SBC(系统基础芯片)的供电电源模块给MCU(微控制单元)及附件进行供电

所述平衡电路连接第一热敏电阻和第二热敏电阻，所述第一热敏电阻和第二热敏电阻用于采集单体电池模组的温度信息，所述ADC(模数转换器) 连接分流计，所述ADC(模数转换器)连接第三热敏电阻和第四热敏电阻，所述第三热敏电阻和第四热敏电阻用于进行温度检测，防止因为就平衡电路的影响导致温度过高。所述时钟芯片连接MCU(微控制单元)，所述记忆芯片连接MCU(微控制单元)。

所述对外输出接口连接负载的接口，所述对外输出接口包括12V的供电电源、风扇驱动的PWM(脉冲宽度调制)信号，钥匙点火信号、风扇故障信号反馈，以及CAN线，48V轻混动力装置可以通过这CAN线与整车控制器，如ECU(电子控制单元)、BSG电机驱动模块(皮带传动启动/发电一体化电机)进行通讯。

所述负载还包括风扇和VCU(整车控制器)，所述接口连接风扇，所述风扇为通过PWM(脉冲宽度调制)波调整速度的电子散热风扇。

进一步地，如图3所示，所述电压转换装置包括电源模块和双向DCDC 转换器(双向直流电压转换器)。

所述总正继电器连接DCDC转换器(双向直流电压转换器)，所述DCDC 转换器(双向直流电压转换器)用于将12V电源转换为48V，使得所述总正继电器的两端保持一致的电压，一旦DCDC转换器(双向直流电压转换器) 产生的电源电压与48V轻混动力装置自身的电池包前端电压达到相等并且误差在5V以内，即可闭合继电器，这样就可以完成整个48V的供电上电控制。所述DCDC转换器(双向直流电压转换器)还连接电源模块的正极，所述电源模块为12V电源模块，所述12V电源模块的负极接地。

所述12V电源模块连接整车控制器，所述整车控制器连接接口，所述接口连接电源模块。所述12V电源模块用于给BMS(电池管理系统)和提供 12V电源。

进一步地，如图3所示，所述启动装置包括变频器、轻混驱动电机和发动机，所述轻混驱动电机为BSG电机(皮带传动启动/发电一体化电机)。

所述总正继电器还连接变频器，通过总正继电器可以为变频器和BSG电机(皮带传动启动/发电一体化电机)提供48V的电力，所述变频器连接BSG 电机(皮带传动启动/发电一体化电机块)，所述BSG电机(皮带传动启动 /发电一体化电机)连接发动机。所述BSG电机(皮带传动启动/发电一体化电机)属于轻混合动力技术，所述轻混合动力技术是一种具备怠速停机和启动功能的混合动力技术，该电机通过皮带传动在极短时间内将发动机转速由零增加至怠速以上，从而实现汽车的快速起停。

具体地，所述轻混动力装置为48V轻混动力装置，但是并不是完全车载的48V化，而是在这个过程中保留了原先的12V轻混动力装置，在12V轻混动力装置上扩展了相对应的对于负载大的用48V来驱动。所述48V轻混动力装置包括自动启停、能量回收和动力辅助等多种工作模式。

所述自动启停能够使得发动机快速启动，例如：在等红绿灯时，此时车辆处于静止状态下，发动机处于关闭状态，48V大容量电池利用存储的能量维持车载电气的正常运行，使得发动机可以随时快速启动。

所述能量回收可以将动能转化为电能，并存储到电池中。仅能量回收功能就可以降低大约7％的油耗。

所述动力辅助能够在提速阶段，电机的辅助动力能弥补发动机动力的不足，因此混动装置就可以减小发动机的排量，实现不损失动力的情况下降低排放。

在串联电路中，当在48V电路工作中进行热插拔时，也会发生电弧放电。目前并联的电弧放电智能通过合理的电路设计来避免，串联电弧放电需要在电路中引入电容器来避免。

48V轻混动力装置可以提供诸如能量回收系统、自动启停系统等更多的功能集成，满足人们越来越高的需求。同时，锂电池充放电性能更佳，启停系统的应用效果更好。48V轻混动力装置标准中，电子元件正常工作电压为 36V-52V，高于60V的电压被严格禁止，为了达到这一限值标准，设定了54V 和52V电压限制，以留出电压波动区域。

本实施例所述的48V轻混动力装置并不是简单的将12V的电压提升到 48V，而是保留原来的12V电压，增加一套48V轻混动力装置作为辅助。对于用户切身的影响就是启停系统更加流畅，噪音小，震动少。并能够支持更大功率的汽车外接设备，巡航的时候能够用到电力巡航，节省油耗。以及在加速和起步时由电机补充瞬时扭矩，让汽车加速或者起步更为平顺。

实施例2：

本实用新型提出了一种车辆，所述车辆包括上述所述的一种轻混动力装置。所述轻混动力装置基于轻混驱动电机的方案，所述轻混驱动电机为 BSG电机(皮带传动启动/发电一体化电机)。基于BSG电机(皮带传动启动/发电一体化电机)的方案能够始终让发动机工作在高效区，满足车辆的启停功能。当车辆处于变工况运行时候，能够让发动机处于高效状态，而让后备的48V电池处于一种随时可增补整车功率的状态。

本实施例所述的一种车辆，在原本的12V轻混动力装置上添加了一套 48V的辅助装置，对于用户切身的影响就是启停系统更加流畅，噪音小，震动少。并能够支持更大功率的汽车外接设备，巡航的时候能够用到电力巡航，节省油耗。以及在加速和起步时由电机补充瞬时扭矩，让汽车加速或者起步更为平顺。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轻混动力装置，其特征在于，所述装置包括：电池模组、总正继电器、分流计、BMS和负载；

所述负载包括电压转换装置和启动装置；

所述电池模组、总正继电器、分流计、电压转换装置和启动装置组成负载回路，所述电池模组的正极连接所述总正继电器，所述总正继电器与所述电压转换装置和所述启动装置均连接，所述电压转换装置和所述启动装置接地，所述电池模组的负极连接所述分流计，所述分流计接地；

所述电池模组、总正继电器、分流计和BMS组成电池管理回路，所述电池模组的正极连接所述总正继电器，所述总正继电器连接所述BMS，所述BMS连接所述分流计，所述分流计连接所述电池模组的负极，所述分流计接地，所述电池模组还连接所述BMS。

2.根据权利要求1所述的一种轻混动力装置，其特征在于，所述电压转换模块包括双向直流电压转换器和电源模块。

3.根据权利要求2所述的一种轻混动力装置，其特征在于，所述总正继电器连接所述双向直流电压转换器，所述双向直流电压转换器连接所述电源模块的正极，所述电源模块的负极接地。

4.根据权利要求1所述的一种轻混动力装置，其特征在于，所述启动装置包括变频器、轻混驱动电机和发动机。

5.根据权利要求4所述的一种轻混动力装置，其特征在于，所述总正继电器连接所述变频器、所述变频器连接所述轻混驱动电机，所述轻混驱动电机连接所述发动机。

6.根据权利要求1所述的一种轻混动力装置，其特征在于，所述负载还包括风扇和整车控制器，所述风扇连接所述BMS，所述整车控制器连接所述BMS，所述整车控制器还连接电源模块。

7.根据权利要求1所述的一种轻混动力装置，其特征在于，所述电池管理回路还包括保险丝，所述保险丝的一端连接所述电池模组的正极，所述保险丝的另一端连接所述总正继电器。

8.根据权利要求1所述的一种轻混动力装置，其特征在于，所述BMS包括平衡电路、模数转换器、通讯隔离电路、微控制单元、系统基础芯片和对外输出接口，所述对外输出接口包括第一对外输出接口和第二对外输出接口。

9.根据权利要求8所述的一种轻混动力装置，其特征在于，所述第一对外输出接口连接总正继电器，所述第二对外输出接口与风扇、整车控制器和电压转换装置均连接。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1到9任意一项所述的轻混动力装置。