CN219668139U - 车辆动力控制系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种车辆动力控制系统，包括第一模块与第二模块，第一模块与第二模块通讯连接，第一模块与车辆动力控制系统以外的其它设备通讯连接；第一模块设置于车辆的电池包外，包括用于控制电压高于预设阈值的电路动作的高压管理单元；第二模块设置于车辆的电池包内，包括用于对电池包内部的实时状态进行调控的电芯监控单元。通过将分布在电池包以外的高压部件驱动外设域控集成为一个模块、将布置于电池包内部的部件驱动外设域控集成为另一个模块，并通过通讯连接与分布式布局实现电池管理能够避免传统布局中多外设间由于连接线过多而导致的耐压、爬电、串扰、线束故障等问题提高了维护的效率。

Description

车辆动力控制系统及车辆

技术领域

本申请涉及智能车辆技术领域，具体涉及一种车辆动力控制系统及车辆。

背景技术

基于当前智能车辆的高电压平台技术，电池管理系统BMS从架构上也由集中式过渡到分布式，功能上从单一的电芯电压、电芯均衡以及高压监控、充放电，逐步拓宽到气压、烟雾传感器，及动力回路负载监测等。

虽然电池管理系统从架构到功能都有了一定的发展，但是目前的方案均偏向软硬件的局部优化，趋向于传统分布式电子系统开发，空间布置困难以及功耗损失较大等问题依然没有解决。

实用新型内容

本申请提供了一种车辆动力控制系统及车辆。

本申请实施方式涉及的车辆动力控制系统，包括第一模块与第二模块，所述第一模块与所述第二模块通讯连接，所述第一模块与所述车辆动力控制系统以外的其它设备通讯连接；所述第一模块设置于车辆的电池包外，包括用于控制电压高于预设阈值的电路动作的高压管理单元；所述第二模块设置于所述车辆的电池包内，包括用于对所述电池包内部的实时状态进行调控的电芯监控单元。

如此，本申请提供了一种采用了“分布式+域控融合”共存架构技术的动力系统，实现了动力系统的域控集成融合，通过将分布在电池包以外的高压部件驱动外设域控集成为一个模块、将布置于电池包内部的部件驱动外设域控集成为另一个模块，并通过通讯连接与分布式布局实现电池管理，能够解决相关技术中电池管理系统的布置导致的空间布置困难的问题，另外通过将工作场景与执行动作类似的外设模块化集成能够避免传统布局中多外设间由于连接线过多而导致的耐压、爬电、串扰、线束故障等问题，此外若出现电路故障可以快速定位故障位置，若为第一模块故障能够避免拆开电池包，相比于相关技术中电池管理系统设置在电池包内部的方案提高了维护的效率。

所述第一模块还包括多个电子控制单元，多个所述电子控制单元均与所述高压管理单元电连接，所述电子控制单元用于执行电压高于预设阈值的电路动作。

如此，本申请限定了第一模块中各电子控制单元与高压管理单元的连接方式。

所述电子控制单元包括空气调节单元、座舱加热单元、直流变压单元、车载充电单元以及电机控制单元，所述电子控制单元执行的电路动作的电压高于所述电池包内动力电池的最低输出电压。

如此，本申请限定了第一模块包括的电子控制单元的种类、执行的功能与工作电压范围。

所述第一模块还包括以太网单元，所述以太网单元与所述高压管理单元电连接，所述以太网单元用于使所述第一模块与所述车辆动力控制系统以外的其它设备通讯连接。

如此，本申请限定了控制系统与系统外其他设备实现通讯连接的设备模块与连接关系。

所述第一模块还包括第一射频通信单元，所述第一射频通信单元与所述高压管理单元电连接；所述第一射频通信单元用于使所述第一模块与所述第二模块通信连接。

如此，本申请限定了控制系统内部两个模块之间实现通讯连接的第一射频通信单元与连接关系。

所述第二模块还包括多个功能控制单元，所述多个功能控制单元均与所述电芯监控单元电连接，所述多个功能控制单元用于执行对所述电池包内部的实时状态进行调控的电路动作。

如此，本申请限定了第二模块中各功能控制单元与电芯监控单元的连接方式。

所述多个功能控制单元包括电池监控单元、电池热敏模块、高压继电控制单元、高压配电单元以及水冷单元，所述多个功能控制单元用于执行对所述电池包内部的温度与电路状态进行调控的电路动作。

如此，本申请限定了第二模块包括的电子控制单元的种类、执行的功能与工作范围。

所述第二模块还包括第二射频通信单元，所述第二射频通信单元与所述电芯监控单元电连接，所述第二射频通信单元用于使所述第二模块与所述第一模块通信连接。

如此，本申请限定了控制系统内部两个模块之间实现通讯连接的第二射频通信单元与连接关系。

本申请还提供一种车辆，包括如上所述的车辆动力控制系统。

所述车辆还包括自动驾驶系统与车身控制系统，所述自动驾驶系统、所述车身控制系统与所述车辆动力控制系统通过以太网通讯连接。

本申请的实施方式的附加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，或通过本申请的实施方式的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/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是本申请提供的车辆动力控制系统的结构示意图；

图2是本申请提供的车辆动力控制系统与车辆其他系统的网络关系示意图；

图中：1、第一模块；2、第二模块；HVAC、空气调节单元；VPTC、座舱加热单元；DC/DC、直流变压单元；OBC、车载充电单元；IPU、电机控制单元；ETN、以太网单元；RF1、第一射频通信单元；HVU、高压管理单元；RF2、第二射频通信单元；CMU、电芯监控单元；BDU、高压配电单元；WCD、水冷单元；CPTC、电池热敏单元；CW、电池监控单元；HVR、高压继电控制单元。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终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方式是示例性的，仅用于解释本申请的实施方式，而不能理解为对本申请的实施方式的限制。

如图1所示，本申请提供了一种车辆动力控制系统，包括第一模块1与第二模块2，第一模块1与第二模块2通讯连接，第一模块1与车辆动力控制系统以外的其它设备通讯连接；第一模块1设置于车辆的电池包外，包括用于控制电压高于预设阈值的电路动作的高压管理单元HVU；第二模块2设置于车辆的电池包内，包括用于对电池包内部的实时状态进行调控的电芯监控单元CMU。

具体地，本申请提供的方案是基于目前的电池管理系统BMS能够涵盖的功能，将与这些功能对应的部件驱动外设依据分布式排布方式、以电池包内外为分界分为两个模块。其中第一模块1设置于电池包外，第二模块2设置于电池包内。第一模块1中的各部件驱动外设所执行的电路动作的工作电压一般高于一个预设的定值，该预设定值一般与车辆的动力电池的性能相关。这些部件驱动外设属于车辆内的高压外设。另外，第一模块1以高压管理单元HVU为核心，以实现对各外设所执行的电路动作进行控制、调配等。

第二模块2中的各部件驱动外设所控制的电路动作针对的是电池包自身的工作状态，包括电流、电压、温度等参数所描述的状态。另外，第二模块2以电芯监测单元为核心，以实现对电池包以内针对电池的各个电路动作进行控制、调配。

为了保证系统的完整性，第一模块1与第二模块2之间需要进行数据交互，故二者之间需要通过通讯连接以支持数据交互。在某些示例中，可以在第一模块1与第二模块2之间设置无线通讯连接，具体可以采用wifi、红外线或射频等方式，通过无线方式通讯连接可以避免通过实物连接实现通讯连接，能够降低电池包内外的电路运行风险。

另外，为了保证系统与车辆内其他设备的协同，需要系统与系统外的其他设备存在数据交互。因此在某些示例中，出于连接装置设置方便的考虑，在位于电池包外的第一模块1中设置相关的通讯交互设备以实现系统与系统外的其他设备之间的通讯连接。

从系统整体上看，本申请提供的系统将第一模块1与第二模块2分别置于电池包内与电池包外。相比于相关技术中的电池管理系统BMS而言，本申请提供的系统将BMS的一部分功能模块以第一模块1的形式置于电池包外，而非如相关技术中的BMS一样集成于电池包内，这样的设置有利于技术人员在车辆动力系统异常时对车辆进行精确检修，在判断出第一模块1中的相关外设出现故障时可以在不拆开电池包的情况下直接进行检修，有利于降低维护成本。

如此，本申请提供了一种采用了“分布式+域控融合”共存架构技术的动力系统，实现了动力系统的域控集成融合，通过将分布在电池包以外的高压部件驱动外设域控集成为一个模块、将布置于电池包内部的部件驱动设备域控集成为另一个模块，并通过通讯连接与分布式布局实现电池管理，能够解决相关技术中电池管理系统的布置导致的空间布置困难的问题，另外通过将工作场景与执行动作类似的外设模块化集成能够避免传统布局中多外设间由于连接线过多而导致的耐压、爬电、串扰、线束故障等问题，此外若出现电路故障可以快速定位故障位置，若为第一模块1故障能够避免拆开电池包，相比于相关技术中电池管理系统设置在电池包内部的方案提高了维护的效率。

第一模块1还包括多个电子控制单元，多个电子控制单元均与高压管理单元HVU电连接，电子控制单元用于执行电压高于预设阈值的电路动作。

具体地，电子控制单元，也即ECU，是用于控制对应部件根据指令执行动作以实现特定功能的部件驱动外设。第一模块1内设置了以高压管理单元HVU为控制核心、以多个电子控制单元为执行设备的中心发散式结构，每个电子控制单元都与高压管理单元HVU直接电连接，接受高压管理单元HVU的控制与调配、同时向高压管理单元HVU反馈执行结果，以实现正确地执行各项功能。

如此，本申请限定了第一模块1中各电子控制单元与高压管理单元HVU的连接方式。

电子控制单元包括空气调节单元HVAC、座舱加热单元VPTC、直流变压单元DC/DC、车载充电单元OBC以及电机控制单元IPU，电子控制单元执行的电路动作的电压高于电池包内动力电池的最低输出电压。

具体地，本申请提供的车辆动力控制系统的第一模块1中，具体包括了空气调节单元HVAC、座舱加热单元VPTC、直流变压单元DC/DC、车载充电单元OBC以及电机控制单元IPU。空气调节单元HVAC，一般是用于控制空调的风量、冷热风等与空气调节以及空调技术相关的功能。座舱加热单元VPTC一般是用于控制车辆座舱内的温度、尤其是调节座椅温度的功能。直流变压单元DC/DC，主要针对车辆中执行的电路动作的工作电压低于预设值的部件驱动外设，将动力电池输出的较高的电压转换为较低的电压来驱动上述部件驱动外设以实现相关的功能。车载充电单元OBC，这是对电动车辆的充电过程进行设备支持的电子控制单元，主要承接外接充电设备与车辆的充电连接，控制充电时的各项电流参数，保证充电过程安全高效地完成。电机控制单元IPU则是根据动力电池的电能输出，控制车辆的驱动电机根据接收到的电能按转速要求运行，最终实现对车辆正常行驶的驱动功能。上述的电子控制单元均用于执行相关的功能，受高压管理单元HVU的控制与调配，由高压管理单元HVU根据预设的计划或用户的操作受控执行。另外，对于上述电子控制单元的工作电压，一般均高于电池包内动力电池的最低输出电压，因此将动力电池的最低输出电压设定为预设阈值即可。

如此，本申请限定了第一模块1包括的电子控制单元的种类、执行的功能与工作电压范围。

第一模块1还包括以太网单元ETN，以太网单元ETN与高压管理单元HVU电连接，以太网单元ETN用于使第一模块1与车辆动力控制系统以外的其它设备通讯连接。

具体地，如上文所述的示例，本申请提供的车辆动力控制系统通过设置通讯交互设备以与系统外的其他设备实现通讯连接。在某些示例中，通讯交互设备为以太网单元ETN。以太网单元ETN用于使车辆动力控制系统与车辆上的其他设备通过以太网连接。为了装卸方便以及以太网单元ETN运行的稳定，在某些示例中，将以太网单元ETN设置在位于电池包外的第一模块1中，同时在网络出现故障时也便于检修。另外，通讯过程中获取到的数据需要进行预先进行处理才能根据数据中包含的信息进一步控制其他电子控制单元执行相关的功能。因此，以太网单元ETN与第一模块1中的高压管理单元HVU连接，以高压管理单元HVU为核心对往来的通讯数据进行处理。

如此，本申请限定了控制系统与系统外其他设备实现通讯连接的设备模块与连接关系。

第一模块1还包括第一射频通信单元RF1，第一射频通信单元RF1与高压管理单元HVU电连接；第一射频通信单元RF1用于使第一模块1与第二模块2通信连接。

具体地，为了保证车辆控制动力系统内的信息互通，需要在第一模块1与第二模块2之间设置通讯连接，通讯连接可以采用有线或无线的实现方式，在某些示例中第一模块1与第二模块2采用射频无线通讯连接，通过在第一模块1设置射频通信单元的方式可避免通过实物连接实现通讯连接，降低电池包内外的电路运行风险。同样地，为了使通讯数据能够在处理后进行收发，第一射频通信单元RF1与第一模块1中的高压管理单元HVU电连接，以高压管理单元HVU为核心对第一模块1与第二模块2之间的往来通讯数据进行处理。

如此，本申请限定了控制系统内部两个模块之间实现通讯连接的第一射频通信单元RF1与连接关系。

第二模块2还包括多个功能控制单元，多个功能控制单元均与电芯监控单元CMU电连接，多个功能控制单元用于执行对电池包内部的实时状态进行调控的电路动作。

具体地，对于设置于电池包内部的第二模块2，与第一模块1类似，同样存在多个用于执行多重功能的功能控制单元。第二模块2内设置了以电芯监控单元CMU为控制核心、以多个功能控制单元为执行设备的中心发散式结构，每个功能控制单元都与电芯监控单元CMU直接电连接，接受电芯监控单元CMU的控制与调配、同时向电芯监控单元CMU反馈执行结果，以实现正确地执行各项功能。与第一模块1不同的是，第二模块2内设置的各个功能控制单元执行的电路动作与电池包内的动力电池的运行状态相关，比如与动力电池的电流、电压、工作温度等参数相关的运行状态。

如此，本申请限定了第二模块2中各功能控制单元与电芯监控单元CMU的连接方式。

多个功能控制单元包括电池监控单元CW、电池热敏单元CPTC、高压继电控制单元HVR、高压配电单元BDU以及水冷单元WCD，多个功能控制单元用于执行对电池包内部的温度与电路状态进行调控的电路动作。

具体地，本申请提供的车辆动力控制系统的第二模块2中，具体包括了电池监控单元CW、电池热敏单元CPTC、高压继电控制单元HVR、高压配电单元BDU以及水冷单元WCD等功能控制单元。高压配电单元BDU主要是用于在电池包内部控制动力电池以及车辆主电路通断的，正常的充放电过程中电池监控单元CW在受控范围内正常工作，在车辆系统报错时也能通过断开车辆的主接触器的方式实现电路的切断，保证系统安全。电池热敏单元CPTC则主要用于在电池包内环境温度低于阈值而存在动力电池无法正常运行的情况下对电池进行加热，以维持电池的正常工作状态。水冷单元WCD则相反，主要用于在电池包内环境温度高于阈值而存在动力电池无法正常运行的情况下对电池进行冷却。电池监控单元CW则是对动力电池的充放电情况进行监控，以实时提供电池的状态信息。高压继电控制单元HVR则是用于在特殊环境中根据环境的变化控制车辆电路的通断来保护动力电池的安全。上述的功能控制单元均用于执行相关的功能，与电芯监控单元CMU电连接，受电芯监控单元CMU的控制与调配，上述的功能由电芯监控单元CMU根据预设的计划或用户的操作受控制各个功能控制单元执行。

如此，本申请限定了第二模块2包括的电子控制单元的种类、执行的功能与工作范围。

第二模块2还包括第二射频通信单元RF2，第二射频通信单元RF2与电芯监控单元CMU电连接，第二射频通信单元RF2用于使第二模块2与第一模块1通信连接。

具体地，为了保证车辆控制动力系统内的信息互通，需要在第一模块1与第二模块2之间设置通讯连接，通讯连接可以采用有线或无线的实现方式，在某些示例中第一模块1与第二模块2采用射频无线通讯连接，通过在第一模块1设置射频通信单元的方式可避免通过实物连接实现通讯连接，降低电池包内外的电路运行风险。同样地，为了使通讯数据能够在处理后进行收发，第二射频通信单元RF2与第二模块2中的电芯监控单元CMU电连接，以电芯监控单元CMU为核心对第一模块1与第二模块2之间的往来通讯数据进行处理。

如此，本申请限定了控制系统内部两个模块之间实现通讯连接的第二射频通信单元RF2与连接关系。

在某些示例中，本申请通过“分布式+域控融合”共存架构技术动力系统域控为两个模块后进行再分布，这样划分的依据是在电池包外部的第一模块1一般用于车辆中动力电池产生的高电压所支撑的动力组件的驱动，该驱动则主要在低于动力电池产生的电压范围内实现，涉及到高压负载的驱动控制、监控，而在电池包内部的第二模块2则涉及到动力电池的高电压自身。这种分布式的排布方式，首先是合理将同类的执行部件进行模块化融合，降低单独设置的电控单元数量与线束重量，降低成本的同时也能够降低车辆的自重，降低车辆的能耗。此外通过分布式布局与无线通讯连接，可以有效避免物理接触，降低电路的故障概率。另外，采用“分布式+域控融合”共存架构技术的整车，可以通过模块化换件与无线通讯适配的方式方便地实现电池包与其他零部件的更换而不影响正常使用，提升了用户的驾车体验。

本申请还提供了一种车辆，包括如上所述的车辆动力控制系统。

车辆还包括自动驾驶系统与车身控制系统，自动驾驶系统、车身控制系统与车辆动力控制系统通过以太网通讯连接。

具体地，如图2所示，本申请提供的动力系统与自动驾驶系统、车身控制系统等共同构成了整个车辆的电子电气控制结构，在控制过程中各个系统之间存在数据交互的刚性需求，故在各个系统之间可以设置多种数据交换方式来实现。在某些实施方式中，通过设置以太网连接，以线联网以保证不同系统间数据交换的稳定性，保证车辆的行驶安全与用户体验。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个例子中”、“示例地”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。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方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种车辆动力控制系统，其特征在于，所述系统包括第一模块与第二模块，所述第一模块与所述第二模块通讯连接，所述第一模块与所述车辆动力控制系统以外的其它设备通讯连接；所述第一模块设置于车辆的电池包外，包括用于控制电压高于预设阈值的电路动作的高压管理单元；所述第二模块设置于所述车辆的电池包内，包括用于对所述电池包内部的实时状态进行调控的电芯监控单元。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一模块还包括多个电子控制单元，多个所述电子控制单元均与所述高压管理单元电连接，所述电子控制单元用于执行电压高于预设阈值的电路动作。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电子控制单元包括空气调节单元、座舱加热单元、直流变压单元、车载充电单元以及电机控制单元，所述电子控制单元执行的电路动作的电压高于所述电池包内动力电池的最低输出电压。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一模块还包括以太网单元，所述以太网单元与所述高压管理单元电连接，所述以太网单元用于使所述第一模块与所述车辆动力控制系统以外的其它设备通讯连接。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一模块还包括第一射频通信单元，所述第一射频通信单元与所述高压管理单元电连接；所述第一射频通信单元用于使所述第一模块与所述第二模块通信连接。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二模块还包括多个功能控制单元，所述多个功能控制单元均与所述电芯监控单元电连接，所述多个功能控制单元用于执行对所述电池包内部的实时状态进行调控的电路动作。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个功能控制单元包括电池监控单元、电池热敏模块、高压继电控制单元、高压配电单元以及水冷单元，所述多个功能控制单元用于执行对所述电池包内部的温度与电路状态进行调控的电路动作。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二模块还包括第二射频通信单元，所述第二射频通信单元与所述电芯监控单元电连接，所述第二射频通信单元用于使所述第二模块与所述第一模块通信连接。

9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的车辆动力控制系统。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括自动驾驶系统与车身控制系统，所述自动驾驶系统、所述车身控制系统与所述车辆动力控制系统通过以太网通讯连接。