CN216709035U - 一种电源控制系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源控制系统及汽车，包括低压电源模块和开关模块；整车控制器与开关模块的控制端连接，开关模块的第一端与低压电源模块的输出端连接，开关模块的第二端与主正继电器的控制端连接，开关模块的第二端还与主负继电器的控制端连接；主正继电器的第一端与电芯的正极连接，主正继电器的第二端与正极输出端连接，主负继电器的第一端与电芯的负极连接，主负继电器的第二端与负极输出端。本实用新型通过整车控制器、低压电源模块和开关模块的配合使用，能够控制主正继电器和主负继电器快速断开，达到快速切断动力电池输出的目的，而且降低了因通讯链路失效而无法切断动力电池输出的风险。本实用新型可以广泛应用于汽车技术领域。

Description

一种电源控制系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，特别是涉及一种电源控制系统及汽车。

背景技术

动力电池系统是新能源汽车的重要部件，为新能源汽车提供动力。

在紧急情况下需要控制动力电池系统中的动力电池紧急停止输出，目前，新能源汽车的动力电池的电力输出和中断的控制，都是通过控制动力电池系统内的高压继电器进行的，其控制路径为：汽车的整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)从CAN通讯链路上获取各个电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)采集到的汽车的状态信息，并根据状态信息判断需要进行紧急停车时，VCU下发紧急停车的控制信号给汽车的电池管理系统(Battery Management System，BMS)，BMS控制高边驱动电路和低边驱动电路停止输出，从而控制高压继电器断开，达到控制动力电池紧急停止输出的目的。

在上面的控制路径中，控制流程复杂，要经过一个较长的信号传递过程，才能控制动力电池停止输出，该控制过程具有一定的迟滞性；而且，一旦CAN通讯链路失效，BMS未能接收到控制动力电池紧急停止输出的控制信号，那么就无法及时切断动力电池的能量输出。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种电源控制系统及汽车。

一方面，本实用新型所采取的技术方案是：

一种电源控制系统，应用于汽车，所述汽车包括整车控制器和动力电池系统，所述动力电池系统包括主正继电器、主负继电器和电芯，所述电芯包括正极输出端和负极输出端，所述电源控制系统包括低压电源模块和开关模块；

所述整车控制器与所述开关模块的控制端连接，所述开关模块的第一端与所述低压电源模块的输出端连接，所述开关模块的第二端与所述主正继电器的控制端连接，所述开关模块的第二端还与所述主负继电器的控制端连接；

所述主正继电器的第一端与所述电芯的正极连接，所述主正继电器的第二端与所述正极输出端连接，所述主负继电器的第一端与所述电芯的负极连接，所述主负继电器的第二端与所述负极输出端。

进一步，所述汽车还包括低压电源回路，所述低压电源回路的输出端与所述开关模块的第一端连接。

进一步，所述汽车还包括电池管理系统，所述电池管理系统包括控制器、高边驱动电路和低边驱动电路；

所述控制器的输出端与所述高边驱动电路的输入端连接，所述控制器的输出端还与所述低边驱动电路的输入端连接，所述高边驱动电路的输入端还与所述开关模块的第二端连接；

所述高边驱动电路的输出端与所述主正继电器的控制端连接，所述高边驱动电路的输出端与所述主负继电器的控制端连接；

所述低边驱动电路的输出端与所述主正继电器的控制端连接，所述低边驱动电路的输出端与所述主负继电器的控制端连接。

进一步，所述开关模块包括继电器。

进一步，所述汽车还包括若干个电子控制单元，所述电源控制系统还包括CAN总线；

所述CAN总线上连接有所述整车控制器，所述CAN总线上连接有所述电子控制单元。

进一步，所述动力电池系统还包括预充回路，所述预充回路包括预充电阻和预充继电器；

所述预充继电器的第一端与所述电芯的正极连接，所述预充继电器的第二端与所述预充电阻的一端连接，所述预充电阻的另一端与所述正极输出端连接。

进一步，所述动力电池系统还包括电流检测单元，所述电流检测单元串接在所述电芯的负极和主负继电器的第一端之间。

另一方面，本实用新型所采取的技术方案是：

一种汽车，包括如前面所述的一种电源控制系统。

本实用新型的有益效果是：通过整车控制器、低压电源模块和开关模块的配合使用，能够控制主正继电器和主负继电器快速断开，达到快速切断动力电池输出的目的，而且降低了因通讯链路失效而无法切断动力电池输出的风险。

附图说明

图1为相关技术中的电源控制系统的电路原理图；

图2为本实用新型的一种电源控制系统的电路原理图；

图3为本实用新型的另一种电源控制系统的电路原理图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

本实用新型中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本实用新型的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征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。

本实用新型中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本实用新型的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步解释和说明。

参照图1，相关技术中，切断动力电池Battery的能量输出的控制路径如下：

汽车的VCU从CAN通讯链路上获取各个ECU采集到的汽车的状态信息，例如回路电流、车速、碰撞信号等，在根据状态信息判断需要进行紧急停车时，VCU下发控制动力电池Battery紧急停止输出的控制信号给汽车的BMS，BMS中的控制器MCU控制高边驱动电路(HSD)和低边驱动电路(LSD)停止输出，主正继电器JD1和主负继电器JD2由于缺少电源供给而自动断开，控制动力电池Battery输出的主正继电器JD1和主负继电器JD2断开，那么，动力电池Battery便不会对外放电，最终达到了控制动力电池Battery紧急停止输出的目的。

在该控制路径中，控制流程复杂，控制信号要经过一个较长的信号传递过程，才能起作用来控制动力电池Battery停止输出，具有一定的迟滞性，不符合急停的初衷；而且，一旦CAN通讯链路失效，BMS未能接收到控制动力电池Battery紧急停止输出的控制信号，那么就无法及时切断动力电池Battery的能量输出。

应当说明的是，以上内容仅用于辅助理解本申请中的技术方案，并不代表承认为已公开的现有技术。

为至少部分地解决上述问题之一，本实用新型提出了一种电源控制系统，应用于汽车，汽车包括整车控制器VCU和动力电池系统，动力电池系统包括主正继电器3、主负继电器4和电芯Core，电芯Core包括正极输出端和负极输出端，电源控制系统包括低压电源模块1和开关模块2；

整车控制器VCU与开关模块2的控制端连接，开关模块2的第一端与低压电源模块1的输出端连接，开关模块2的第二端与主正继电器3的控制端连接，开关模块2的第二端还与主负继电器4的控制端连接；

主正继电器3的第一端与电芯Core的正极连接，主正继电器3的第二端与正极输出端连接，主负继电器4的第一端与电芯Core的负极连接，主负继电器4的第二端与负极输出端。

具体地，本申请的电源控制系统包括低压电源模块1和开关模块2，其中，低压电源模块1用于提供低压直流电，该低压直流模块通过开关模块2连接至主正继电器3以及主负继电器4。

开关模块2，用于控制主正继电器3以及主负继电器4的电源供给，即，开关模块2导通，则低压电源模块1输出的低压直流电会流经主正继电器3以及主负继电器4，主正继电器3以及主负继电器4吸合，电芯Core正常输出电能；如果开关模块2断开，那么主正继电器3以及主负继电器4由于缺少电源供给而断开，电芯Core停止电能输出。

另外，汽车的整车控制器VCU与开关模块2的控制端连接，从而控制开关模块2的导通与断开，从而控制主正继电器3以及主负继电器4的电源供给状况，进而达到了是否切断电芯Core的输出的目的，该控制过程快速高效，控制信号无需经过层层传递，而且降低了由于CAN通讯链路失效而无法切断电芯Core输出的风险。

由上述内容可见，本申请通过整车控制器VCU、低压电源模块1和开关模块2的配合使用，能够控制主正继电器3和主负继电器4快速断开，达到快速切断电芯Core输出的目的，而且降低了因通讯链路失效而无法切断电芯Core输出的风险。

进一步作为可选的实施方式，汽车还包括低压电源回路，低压电源回路的输出端与开关模块2的第一端连接。

具体地，低压电源模块1用于提供低压直流电，因此，低压电环模块1可以包括逆变电路和稳压电路，逆变电路的输入端接入220V交流电，逆变电路将220V交流电转化为直流电，稳压电路的输入端与逆变电路的输出端连接，利用稳压电路对逆变电路输出的直流电进行降压，从而得到12V的低压直流电。

当然，除了利用增设的低压电源模块1提供低压直流电，还可以利用汽车自带的低压电源回路来提供低压直流电，在一个实施例中，低压电源回路包括12V蓄电池，利用该蓄电池输出12V的低压直流电，无须增加额外的电源设备，具有节约硬件资源的特点。

以上提供低压直流电的实施例，可根据汽车的实际情况灵活设置，为低压直流电提供更多的选择。

进一步作为可选的实施方式，参照图2或图3，汽车还包括电池管理系统BMS，电池管理系统BMS包括控制器MCU、高边驱动电路HSD和低边驱动电路LSD；

控制器MCU的输出端与高边驱动电路HSD的输入端连接，控制器MCU的输出端还与低边驱动电路LSD的输入端连接，高边驱动电路HSD的输入端还与开关模块2的第二端连接；

高边驱动电路HSD的输出端与主正继电器3的控制端连接，高边驱动电路HSD的输出端与主负继电器4的控制端连接；

低边驱动电路LSD的输出端与主正继电器3的控制端连接，低边驱动电路LSD的输出端与主负继电器4的控制端连接。

具体地，在前面的实施例中，将低压电源模块1输出的低压直流电通过开关模块2输出到主正继电器3和主负继电器4，整车控制器VCU通过控制开关模块2的导通与断开，进而来控制主正继电器3以及主负继电器4的供电电源的通断情况，最终达到是否切断电芯Core输出的目的。

本申请还提供了另外一个控制主正继电器3和主负继电器4的电源通断的实施例，在本实施例中，低压直流电通过开关模块2接入到高边驱动电路HSD的输入端，高边驱动电路HSD和低边驱动电路LSD起到驱动开关的作用，用于调试功率以驱动负载。

汽车正常行驶的状态下，整车控制器VCU控制开关模块2保持在闭合的状态，那么低压直流电始终接入到高边驱动电路HSD，并且，控制器MCU控制始终控制高边驱动电路HSD和低边驱动电路LSD保持在工作的状态，那么，主正继电器3和主负继电器4中便会有电流流过，主正继电器3和主负继电器4保持吸合的状态，电芯Core能够正常输出电能；当汽车遇到需要动力电池紧急停止输出的情形时，整车控制器VCU即刻给出控制开关模块2断开的控制信号，开关模块2断开后，高边驱动电路HSD的供给电源被断开，那么，主正继电器3和主负继电器4中由于没有电流流过，其开关状态由吸合变为断开，从而断开了电芯Core的电能输出。

进一步作为可选的实施方式，开关模块2包括继电器。

具体地，本申请提供了一种开关模块2的实施例，继电器相较于其他电子开关或者集成开关模块具有控制简单、稳定性高、价格低廉的特点，因此，科使用继电器作为开关模块2的一种实现方式。

进一步作为可选的实施方式，汽车还包括若干个电子控制单元，电源控制系统还包括CAN总线；

CAN总线上连接有整车控制器VCU，CAN总线上连接有电子控制单元。

具体地，参照图2或图3，汽车中通常包括有CAN通讯链路，称为第一CAN总线CAN1，该第一CAN总线CAN1上通常接入控制器MCU、触摸屏、多个ECU(如ECU1、ECU2等)以及整车控制器VCU等电子设备，从而形成动力域网络，由于该动力域网络中交互的信息较多，使得第一CAN总线CAN1的通信负担较重，整车控制器VCU除了采集汽车状态信息，还需要采集并处理其他数据信息，因此，本申请还增设了额外的CAN总线，将该额外的CAN总线称为第二CAN总线CAN2，该第二CAN总线CAN2仅仅接入整车控制器VCU和多个ECU，这样，整车控制器VCU从第二CAN总线CAN2上获取的数据量相对较少，处理数据速度较快，能够快速给出是否需要控制开关模块2断开的控制信号，避免开关模块2断开的滞后。

进一步作为可选的实施方式，动力电池系统还包括预充回路，预充回路包括预充电阻和预充继电器；

预充继电器的第一端与电芯Core的正极连接，预充继电器的第二端与预充电阻的一端连接，预充电阻的另一端与正极输出端连接。

具体地，动力电池系统中的动力电池由电芯Core和保护电路组成，保护电路包括预充回路，电芯Core在充电和放电时，回路中的电流方向不同，电芯Core在进行充电时，为了避免大电流冲击，通常会先闭合主负继电器4，再闭合预充继电器，形成一个预充回路，在预充电回路中的电流稳定之后，闭合主正继电器3并断开预充电继电器，因此，预充回路用于在电芯Core进行充电时，降低上电初期电芯Core被电流冲击的风险。

进一步作为可选的实施方式，动力电池系统还包括电流检测单元，电流检测单元串接在电芯Core的负极和主负继电器的第一端之间。

具体地，电流检测单元用于获取电池充电或者放电时的电流数据，例如，当放电电流较小时，表明电芯Core存储的电能不多，应该及时为电芯Core充电；当充电电流显示异常时，可能电芯Core处于“假性”充电的状态，那么就要及时检查电芯Core是否真的在充电状态。

本申请提供了两种紧急切断动力电池的输出的应用场景，具体的工作原理如下：

第一种场景，系统上电后，整车控制器VCU实时从第二CAN总线CAN2上采集汽车的状态信息，当根据状态信息判断汽车正常行驶，整车控制器VCU控制开关模块2保持在闭合的状态，那么低压直流电(该低压直流电可由汽车自带的低压电源回路提供，也可以由低压电源模块提供)始终接入到主正继电器3以及主负继电器4，主正继电器3和主负继电器4中便会有电流流过，主正继电器3和主负继电器4保持吸合的状态，电芯Core能够正常输出电能；当根据状态信息判断汽车需要紧急切断动力电池的输出时，整车控制器VCU即刻给出控制开关模块2断开的控制信号，开关模块2断开后，主正继电器3和主负继电器4中由于没有电流流过，其开关状态由吸合变为断开，从而断开了电芯Core的电能输出。

第二种场景，系统上电后，整车控制器VCU实时从第二CAN总线CAN2上采集汽车的状态信息，当根据状态信息判断汽车正常行驶，整车控制器VCU控制开关模块2保持在闭合的状态，那么低压直流电(该低压直流电可由汽车自带的低压电源回路提供，也可以由低压电源模块提供)始终接入到高边驱动电路HSD，并且，控制器MCU控制始终控制高边驱动电路HSD和低边驱动电路LSD保持在工作的状态，那么，主正继电器3和主负继电器4中便会有电流流过，主正继电器3和主负继电器4保持吸合的状态，电芯Core能够正常输出电能；当根据状态信息判断汽车需要紧急切断动力电池的输出时，整车控制器VCU即刻给出控制开关模块2断开的控制信号，开关模块2断开后，高边驱动电路HSD的供给电源被断开，那么，主正继电器3和主负继电器4中由于没有电流流过，其开关状态由吸合变为断开，从而断开了电芯Core的电能输出。

最后，本申请还提供了一种汽车，该汽车包括如前面的一种电源控制系统。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种电源控制系统，应用于汽车，所述汽车包括整车控制器和动力电池系统，所述动力电池系统包括主正继电器、主负继电器和电芯，所述电芯包括正极输出端和负极输出端，其特征在于，所述电源控制系统包括低压电源模块和开关模块；

所述整车控制器与所述开关模块的控制端连接，所述开关模块的第一端与所述低压电源模块的输出端连接，所述开关模块的第二端与所述主正继电器的控制端连接，所述开关模块的第二端还与所述主负继电器的控制端连接；

所述主正继电器的第一端与所述电芯的正极连接，所述主正继电器的第二端与所述正极输出端连接，所述主负继电器的第一端与所述电芯的负极连接，所述主负继电器的第二端与所述负极输出端。

2.根据权利要求1所述的一种电源控制系统，其特征在于，所述汽车还包括低压电源回路，所述低压电源回路的输出端与所述开关模块的第一端连接。

3.根据权利要求2所述的一种电源控制系统，其特征在于，所述汽车还包括电池管理系统，所述电池管理系统包括控制器、高边驱动电路和低边驱动电路；

所述控制器的输出端与所述高边驱动电路的输入端连接，所述控制器的输出端还与所述低边驱动电路的输入端连接，所述高边驱动电路的输入端还与所述开关模块的第二端连接；

所述高边驱动电路的输出端与所述主正继电器的控制端连接，所述高边驱动电路的输出端与所述主负继电器的控制端连接；

所述低边驱动电路的输出端与所述主正继电器的控制端连接，所述低边驱动电路的输出端与所述主负继电器的控制端连接。

4.根据权利要求1所述的一种电源控制系统，其特征在于，所述开关模块包括继电器。

5.根据权利要求1所述的一种电源控制系统，其特征在于，所述汽车还包括若干个电子控制单元，所述电源控制系统还包括CAN总线；

所述CAN总线上连接有所述整车控制器，所述CAN总线上连接有所述电子控制单元。

6.根据权利要求1所述的一种电源控制系统，其特征在于，所述动力电池系统还包括预充回路，所述预充回路包括预充电阻和预充继电器；

所述预充继电器的第一端与所述电芯的正极连接，所述预充继电器的第二端与所述预充电阻的一端连接，所述预充电阻的另一端与所述正极输出端连接。

7.根据权利要求1所述的一种电源控制系统，其特征在于，所述动力电池系统还包括电流检测单元，所述电流检测单元串接在所述电芯的负极和主负继电器的第一端之间。

8.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的一种电源控制系统。

Images