專利名稱：電動汽車及其集成控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動汽車及其集成控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，環(huán)保節(jié)能的電動汽車正在扮演著取代燃油車的角色，然而電動汽車的普及還面臨著一些問題，其中高的續(xù)航里程和快捷的充電技術(shù)，已成為電動汽車推廣的一大難題。
目前，電動汽車大多采用大容量的電池，雖然可以提高電動汽車的續(xù)航能力，但同樣大容量的電池又帶來了充電時間過長的問題。雖然專業(yè)的直流充電站可以快速的為電池進(jìn)行充電，但高額的成本和較大占地面積等問題使得這種基礎(chǔ)設(shè)施的普及還面臨著一定的難度，同時又由于車輛的空間有限，車載充電器受到體積的制約而無法滿足充電功率。
現(xiàn)在市場上所采取的充電方案有以下幾種:
方案(I):如圖1和圖2所示，此方案中的車載充放電裝置主要包括三相電源變壓器I’、六個晶閘管元件組成三相橋式電路2’、恒壓控制裝置AUR和恒流控制裝置ACR，但是該方案嚴(yán)重浪費空間和成本。
方案(2):如圖3所示，此方案中的車載充放電裝置為適應(yīng)單/三相充電而安裝兩個充電插座15’、16’，增加了成本；電機驅(qū)動回路包含電感LI’和電容Cl’組成的濾波模塊，在電機驅(qū)動時，三相電流經(jīng)過濾波模塊產(chǎn)生損耗，是對電池電量的浪費；該方案充放電工作時逆變器13 ’對交流電進(jìn)行整流/逆變，整流/逆變后電壓不可調(diào)節(jié)，適用電池工作電壓范圍窄。
綜上所述，目前市場上所采取的交流充電技術(shù)大多采用單項充電技術(shù)，該技術(shù)存在充電功率小、充電時間長、硬件體積較大、功能單一、受限于不同地區(qū)電網(wǎng)的電壓等級限制等缺點。
作為電動汽車核心組成部分的電機驅(qū)動系統(tǒng)、動力電池充電系統(tǒng)等方面技術(shù)進(jìn)步也日新月異，傳統(tǒng)的電動汽車中電機驅(qū)動系統(tǒng)作為一個獨立的系統(tǒng)，擁有獨立的功率變換模塊、控制模塊等，只需保證車輛行駛時的電機驅(qū)動要求及部分整車要求即可。動力電池充電系統(tǒng)一般分為車載交流充電系統(tǒng)及快速直流充電系統(tǒng)，車載交流充電系統(tǒng)擁有功率變換模塊、控制模塊等，可以較小功率給動力電池充電；快速直流充電系統(tǒng)只需車輛側(cè)有相應(yīng)配電電路、動力電池管理系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)助控制，但是充電設(shè)施需要龐大的功率變換模塊等設(shè)備。對于裝載較大能量動力電池的電動汽車，為了兼顧充電的便利性、快速性，都需安裝這兩種充電系統(tǒng)。目前隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步及降低成本的迫切需求，電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、甚至連對外放電的逆變系統(tǒng)等也在逐步向集成化、統(tǒng)一化發(fā)展，從共用控制模塊到包括功率變換模塊的集成，形成統(tǒng)一的整體。
但是，這種系統(tǒng)由于集成了大量的功能，系統(tǒng)復(fù)雜性大幅增加，與車輛其他系統(tǒng)配合面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，隨之而來的互相干擾、功能切換安全、散熱需求等問題也有很大不同，傳統(tǒng)的各系統(tǒng)獨立處理的模式已不能滿足要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一。
為此，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種電動汽車的集成控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)避免了干擾，且安全性更高。本發(fā)明的第二個目的在于提供一種電動汽車。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實施例提供一種電動汽車的集成控制系統(tǒng)，包括:動力電池；高壓配電箱，所述高壓配電箱與所述動力電池相連；驅(qū)動及充放電集成控制器，所述驅(qū)動及充放電集成控制器通過所述高壓配電箱與所述動力電池相連，且所述驅(qū)動及充放電集成控制器分別與電機和充放電插座相連，所述驅(qū)動及充放電集成控制器用于在所述電動汽車處于驅(qū)動模式時驅(qū)動所述電機，并在所述電動汽車處于充放電模式時通過所述充放電插座對所述動力電池進(jìn)行充放電；輔助高壓器件，所述輔助高壓器件通過所述高壓配電箱與所述動力電池相連；第一 DC/DC模塊，所述第一 DC/DC模塊通過所述高壓配電箱與所述動力電池相連；控制器，所述控制器與所述高壓配電箱相連，用于控制所述高壓配電箱以在所述驅(qū)動及充放電集成控制器、所述輔助高壓器件和所述第一 DC/DC模塊上電之前通過所述高壓配電箱進(jìn)行預(yù)充電。
根據(jù)本發(fā)明實施例的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，根據(jù)工作模式的不同，可以實現(xiàn)各系統(tǒng)工作狀態(tài)的統(tǒng)一切換，協(xié)調(diào)控制車輛的各分立系統(tǒng)，兼容性強，并且由于具有冷卻系統(tǒng)，滿足大功率工作時的散熱要求，可以滿足電動汽車不同功能需求及擴展，具有良好的適應(yīng)性。該系統(tǒng)實現(xiàn)對電動汽車驅(qū)動、充電、對外放電功能要求的兼容，并能滿足大功率輸出的要求。
本發(fā)明第二方面的實施例提供一種電動汽車，包括本發(fā)明第一方面實施例的集成控制系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明實施例的電動汽車，根據(jù)工作模式的不同，可以實現(xiàn)各系統(tǒng)工作狀態(tài)的統(tǒng)一切換，協(xié)調(diào)控制車輛的各分立系統(tǒng)，兼容性強，并且由于具有冷卻系統(tǒng)，滿足大功率工作時的散熱要求，可以滿足電動汽車不同功能需求及擴展，具有良好的適應(yīng)性。該系統(tǒng)實現(xiàn)對電動汽車驅(qū)動、充電、對外放電功能要求的兼容，并能滿足大功率輸出的要求。
本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1為現(xiàn)有的一種車載充放電裝置的電路圖2為現(xiàn)有的一種車載充放電裝置的控制示意圖3為現(xiàn)有的另一種車載充放電裝置的電路圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的驅(qū)動及充放電集成控制系統(tǒng)示意圖5是集成控制系統(tǒng)聞壓配電系統(tǒng)不意圖6是集成控制系統(tǒng)工作原理示意圖7為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于電動汽車的動力系統(tǒng)的方框示意圖8為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于電動汽車的動力系統(tǒng)的拓?fù)鋱D；圖9為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的控制器模塊的方框示意圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明一個示例的控制器模塊中的DSP與外圍硬件電路接口示意圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于電動汽車的動力系統(tǒng)的功能判斷流程圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于電動汽車的動力系統(tǒng)進(jìn)行電機驅(qū)動控制功能的方框示意圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于電動汽車的動力系統(tǒng)充放電功能啟動判斷流程圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于電動汽車的動力系統(tǒng)在充電工作模式下的控制流程圖；圖15為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于電動汽車的動力系統(tǒng)在電動汽車充電結(jié)束時的控制流程圖；圖16為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電動汽車與供電設(shè)備之間連接電路圖；圖17為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的采用兩個動力系統(tǒng)并聯(lián)對電動汽車進(jìn)行充電的不意圖；圖18為根據(jù)本發(fā)明一個示例的充放電插座的示意圖；圖19為根據(jù)本發(fā)明另一個示例的離網(wǎng)帶載放電插頭的示意具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其他工藝的可應(yīng)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”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發(fā)明的實施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
如圖4至圖6，本發(fā)明實施例的電動汽車的集成控制系統(tǒng)包括動力電池10、高壓配電箱90、輔助高壓器件、第一 DC/DC模塊300、控制器80。高壓配電箱90與動力電池10相連；驅(qū)動及充放電集成控制器70，驅(qū)動及充放電集成控制器70通過高壓配電箱90與動力電池10相連，且驅(qū)動及充放電集成控制器70分別與電機和充放電插座相連。驅(qū)動及充放電集成控制器70用于在電動汽車處于驅(qū)動模式時驅(qū)動電機,并在電動汽車處于充放電模式時通過充放電插座對動力電池進(jìn)行充放電。
輔助高壓器件，輔助高壓器件通過高壓配電箱90與動力電池10相連。第一 DC/DC模塊300通過高壓配電箱70與動力電池10相連?？刂破?0與高壓配電箱70相連，用于控制高壓配電箱90以在驅(qū)動及充放電集成控制器70、輔助高壓器件和第一 DC/DC模塊上電之前通過高壓配電箱進(jìn)行預(yù)充電。
高壓配電箱70包括:第一預(yù)充控制模塊和與第一預(yù)充控制模塊并聯(lián)的第一開關(guān)，第一預(yù)充控制模塊和第一開關(guān)Kl的一端與動力電池的一端相連，第一預(yù)充控制模塊和第一開關(guān)的另一端與驅(qū)動及充放電集成控制器的第一端相連；第二預(yù)充控制模塊和與第二預(yù)充控制模塊并聯(lián)的第二開關(guān)K2，第二預(yù)充控制模塊和第二開關(guān)K2的一端與動力電池的一端相連，第二預(yù)充控制模塊和第二開關(guān)K2的另一端與第一 DC/DC模塊300的第一端相連；第三預(yù)充控制模塊和與第三預(yù)充控制模塊并聯(lián)的第三開關(guān)K3 ;第三預(yù)充控制模塊和第三開關(guān)K3的一端與動力電池的一端相連，第三預(yù)充控制模塊和第三開關(guān)K3的另一端與輔助高壓器件的第一端相連；第四開關(guān)K4，第四開關(guān)K4的一端與動力電池的另一端相連，且第四開關(guān)K4分別與驅(qū)動及充放電集成控制器、第一 DC/DC模塊和所示輔助高壓器件的第二端相連。第五開關(guān)K5，第五開關(guān)K5的一端與動力電池的一端相連，且第五開關(guān)與驅(qū)動及充放電集成控制器的第三端相連。
圖5中K11、K21、K31預(yù)充回路中分別使用了三個預(yù)充電阻，可以根據(jù)實際情況，若對預(yù)充時間要求較低，而對成本及結(jié)構(gòu)要求較高，可以合并為一個預(yù)充電阻，通過動力電池管理系統(tǒng)軟件設(shè)置不同的預(yù)充時間及死區(qū)時間來實現(xiàn)相同的功能。
當(dāng)電動汽車處于驅(qū)動模式或充放電模式時，控制器通過第一預(yù)充控制模塊對驅(qū)動及充放電集成控制器進(jìn)行預(yù)充電同時閉合第四開關(guān)K4，當(dāng)驅(qū)動及充放電集成控制器的母線電壓與動力電池的電壓成預(yù)設(shè)倍數(shù)時，控制第一預(yù)充控制模塊關(guān)斷并閉合第一開關(guān)。
在閉合第一開關(guān)Kl之后，控制器還通過第三預(yù)充控制模塊對輔助高壓器件進(jìn)行預(yù)充電，當(dāng)輔助高壓器件的母線電壓與動力電池的電壓成預(yù)設(shè)倍數(shù)時，控制第三預(yù)充控制模塊關(guān)斷并閉合第三開關(guān)K3。
當(dāng)電動汽車處于驅(qū)動模式時，在閉合第三開關(guān)之后，控制器還通過第二預(yù)充控制模塊對第一 DC/DC模塊300進(jìn)行預(yù)充電，當(dāng)?shù)谝?DC/DC模塊300的母線電壓與動力電池10的電壓成預(yù)設(shè)倍數(shù)時，控制第二預(yù)充控制模塊關(guān)斷并閉合第二開關(guān)K2。
下面結(jié)合圖5對高壓配電箱的工作原理進(jìn)行詳細(xì)描述。
驅(qū)動模式:車輛啟動系統(tǒng)發(fā)送啟動命令,動力電池管理系統(tǒng)10檢測動力電池狀態(tài)良好后控制高壓配電系統(tǒng)相應(yīng)動作，首先吸合動力電池負(fù)極接觸器K5，再吸合主預(yù)充接觸器K11，對驅(qū)動及充放電控制器進(jìn)行預(yù)充，驅(qū)動及充放電控制器檢測并反饋動力母線電壓給動力電池管理系統(tǒng)，當(dāng)動力電池管理系統(tǒng)判斷驅(qū)動及充放電控制器母線電壓達(dá)到動力電池電壓的90% (可用電壓差50V代替)以內(nèi)時確定為預(yù)充完成，控制主接觸器Kl吸合，然后斷開主預(yù)充接觸器Kl I，并發(fā)送相應(yīng)接觸器狀態(tài)及預(yù)充完成允許驅(qū)動命令，驅(qū)動及充放電控制器收到上述狀態(tài)及命令并檢測母線電壓在正常工作電壓內(nèi)后即可根據(jù)油門深度等信號驅(qū)動車輛行駛；隨后，動力電池管理系統(tǒng)控制輔助預(yù)充接觸器K31吸合，對EPS控制器、空壓機控制器等進(jìn)行預(yù)充，EPS控制器等檢測并反饋母線電壓值給動力電池管理系統(tǒng)，當(dāng)當(dāng)動力電池管理系統(tǒng)判斷其母線電壓達(dá)到動力電池電壓的90% (可用電壓差50V代替)以內(nèi)時確定為預(yù)充完成，控制輔助接觸器K3吸合，然后斷開輔助預(yù)充接觸器K31，并發(fā)送相應(yīng)接觸器狀態(tài)及預(yù)充完成允許命令，輔助動力回路預(yù)充完成；隨后動力電池管理系統(tǒng)控制DC預(yù)充接觸器K21吸合，對DC-DC變換器進(jìn)行預(yù)充，DC-DC變換器檢測并反饋母線電壓給動力電池管理系統(tǒng)，當(dāng)動力電池管理系統(tǒng)判斷DC-DC變換器母線電壓達(dá)到動力電池電壓的90%(可用電壓差50V代替)以內(nèi)時確定為預(yù)充完成，控制DC接觸器K2吸合，然后斷開DC預(yù)充接觸器K21，并發(fā)送相應(yīng)接觸器狀態(tài)及預(yù)充完成允許命令；整個高壓配電系統(tǒng)配電完成。充放電模式:首先，驅(qū)動及充放電控制器根據(jù)相應(yīng)車輛設(shè)置或充電槍連接觸發(fā)進(jìn)入充放電模式，發(fā)送放電或充電準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，動力電池管理系統(tǒng)收到此狀態(tài)后檢測動力電池狀態(tài)符合充電或放電要求即開始進(jìn)行預(yù)充，首先吸合動力電池負(fù)極接觸器K5，再吸合主預(yù)充接觸器K11，對驅(qū)動及充放電控制器進(jìn)行預(yù)充，驅(qū)動及充放電控制器檢測并反饋動力母線電壓給動力電池管理系統(tǒng)，當(dāng)動力電池管理系統(tǒng)判斷驅(qū)動及充放電控制器母線電壓達(dá)到動力電池電壓的90% (可用電壓差50V代替)以內(nèi)時確定為預(yù)充完成，控制主接觸器Kl吸合，然后斷開主預(yù)充接觸器Kl I，并發(fā)送相應(yīng)接觸器狀態(tài)及預(yù)充完成允許充放電命令；隨后動力電池管理系統(tǒng)控制DC預(yù)充接觸器K21吸合，對DC-DC變換器進(jìn)行預(yù)充，DC-DC變換器檢測并反饋母線電壓給動力電池管理系統(tǒng)，當(dāng)動力電池管理系統(tǒng)判斷DC-DC變換器母線電壓達(dá)到動力電池電壓的90% (可用電壓差50V代替)以內(nèi)時確定為預(yù)充完成，控制DC接觸器K2吸合，然后斷開DC預(yù)充接觸器K21，并發(fā)送相應(yīng)接觸器狀態(tài)及預(yù)充完成允許命令；整個高壓配電系統(tǒng)配電完成。本發(fā)明實施例的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，還包括:冷卻模塊，冷卻模塊用于對集成控制系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。下面對本發(fā)明實施例的電動汽車的集成控制系統(tǒng)進(jìn)行描述。驅(qū)動時，由BCM控制負(fù)責(zé)整車的防盜及啟動動低壓系統(tǒng)的啟動系統(tǒng)發(fā)送啟動相關(guān)命令給動力電池管理系統(tǒng)、驅(qū)動及充放電集成控制器70等相關(guān)模塊，動力電池管理系統(tǒng)收到啟動命令后進(jìn)入驅(qū)動模式并在檢測動力電池狀態(tài)良好即吸合圖5中KU、K21、K31等預(yù)充接觸器及K5負(fù)極接觸器，各高壓用電器(驅(qū)動及充放電控制器70、DC-DC30、空調(diào)、EPS等)開始預(yù)充并發(fā)送相應(yīng)高壓回路電壓值，待動力電池管理系統(tǒng)判斷各高壓用電器電壓值達(dá)到預(yù)充完成條件后控制相應(yīng)接觸器吸合接通高壓動力回路。DC-DC30把動力電池高壓直流電轉(zhuǎn)換為整車低壓電供給整車低壓電器及蓄電池，同時，輔助控制器采集整車信號，控制冷卻系統(tǒng)工作，驅(qū)動及充放電控制器根據(jù)接收到的輔助控制器檢測的加速踏板、制動踏板、檔位等整車信號綜合處理計算出相應(yīng)的電機扭矩需求值從而通過把直流電逆變?yōu)榻涣麟娍刂齐姍C運行驅(qū)動車輛行駛，組合儀表等顯示系統(tǒng)顯示整車運行狀況。充電時，當(dāng)充電槍連接到車輛充電口，驅(qū)動及充放電集成控制器70檢測到充電槍連接，輸出相應(yīng)連接信號給BCM，BCM控制低壓充電系統(tǒng)啟動，并發(fā)送相應(yīng)狀態(tài)，動力電池管理系統(tǒng)根據(jù)BCM的命令狀態(tài)進(jìn)入充電模式。在檢測動力電池狀態(tài)良好后根據(jù)驅(qū)動及充放電控制器的狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)動作，驅(qū)動及充放電控制器檢測通過充電槍與充電設(shè)備的交互情況判斷充電連接是否完成，在判斷連接完成后發(fā)送相應(yīng)狀態(tài)信號給動力電池管理系統(tǒng)，動力電池管理系統(tǒng)在收到相應(yīng)狀態(tài)后開始吸合圖5中K11、K21預(yù)充接觸器及K5負(fù)極接觸器進(jìn)行預(yù)充，相應(yīng)的驅(qū)動及充放電集成控制器70、DC-DC30開始發(fā)送動力回路電壓值，待動力電池管理系統(tǒng)判斷各高壓用電器電壓值達(dá)到預(yù)充完成條件后控制相應(yīng)接觸器吸合接通高壓動力回路，并發(fā)送相應(yīng)狀態(tài)信息。DC-DC30將動力電池高壓直流電轉(zhuǎn)換為整車低壓電供給整車低壓電器及蓄電池；驅(qū)動及充放電控制器在檢測到高壓動力回路連接完成電壓正常后啟動功率模塊工作，輔助控制器檢測充電口狀態(tài)并控制冷卻系統(tǒng)工作，同時顯示系統(tǒng)的組合儀表顯示整車的各種充電信息。
對外放電時，在BCM控制整車低壓系統(tǒng)啟動后，通過組合儀表或者其他觸發(fā)信號設(shè)置啟動對外放電命令，動力電池管理系統(tǒng)根據(jù)命令狀態(tài)進(jìn)入對外放電模式，在檢測動力電池狀態(tài)良好后開始吸合圖5中KU、K21預(yù)充接觸器及K5負(fù)極接觸器進(jìn)行預(yù)充，相應(yīng)的驅(qū)動及充放電控制器、DC-DC開始發(fā)送動力回路電壓值，待動力電池管理系統(tǒng)判斷各高壓用電器電壓值達(dá)到預(yù)充完成條件后控制相應(yīng)接觸器吸合接通高壓動力回路，并發(fā)送相應(yīng)狀態(tài)信息。DC-DC30將動力電池高壓直流電轉(zhuǎn)換為整車低壓電供給整車低壓電器及蓄電池；驅(qū)動及充放電控制器檢測放電口對外放電槍連接狀況，在判斷動力回路及放電設(shè)備連接完成后根據(jù)設(shè)置的對外放電要求開始啟動對外放電，同時組合儀表顯示相應(yīng)的整車對外放電信肩、O
如圖7所示，本發(fā)明一個實施例提出的用于電動汽車的動力系統(tǒng)包括動力電池10、充放電插座20、雙向DC/DC模塊30、驅(qū)動控制開關(guān)40、雙向DC/AC模塊50、電機控制開關(guān)60、充放電控制模塊70和控制器模塊80。
其中，雙向DC/DC模塊30的第一直流端al與動力電池10的另一端相連，雙向DC/DC模塊30的第二直流端a2與動力電池10的一端相連，并且第一直流端al為雙向DC/DC模塊30輸入及輸出的共用直流端。驅(qū)動控制開關(guān)40的一端與動力電池10的一端相連,驅(qū)動控制開關(guān)40的另一端與雙向DC/DC模塊30的第三直流端a3相連。在本發(fā)明的一個實施例中，驅(qū)動控制開關(guān)40與圖5中的開關(guān)K4相同。雙向DC/AC模塊50的第一直流端bl與驅(qū)動控制開關(guān)40的另一端相連，雙向DC/AC模塊50的第二直流端b2與動力電池10的另一端相連，電機控制開關(guān)60的一端與雙向DC/AC模塊50的交流端c相連，電機控制開關(guān)60的另一端與電機M相連。充放電控制模塊70的一端與雙向DC/AC模塊50的交流端c相連，充放電控制模塊70的另一端與充放電插座20相連?？刂破髂K80與驅(qū)動控制開關(guān)40、電機控制開關(guān)60和充放電控制模塊70相連，控制器模塊80用于根據(jù)動力系統(tǒng)當(dāng)前所處的工作模式對驅(qū)動控制開關(guān)40、電機控制開關(guān)60和充放電控制模塊70進(jìn)行控制。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明的實施例中，動力系統(tǒng)當(dāng)前所處的工作模式可以包括驅(qū)動模式和充放電模式。當(dāng)動力系統(tǒng)當(dāng)前所處的工作模式為驅(qū)動模式時，控制器模塊80控制驅(qū)動控制開關(guān)40閉合以關(guān)閉雙向DC/DC模塊30，并控制電機控制開關(guān)60閉合以正常驅(qū)動電機M，以及控制充放電控制模塊70斷開。需要說明的是，在本發(fā)明的實施例中，雖然圖5中電機控制開關(guān)60包括了與電機三相輸入相連的三個開關(guān)，但是在本發(fā)明的其他實施例中也可包括與電機兩相輸入相連的兩個開關(guān)，甚至一個開關(guān)。在此只要能實現(xiàn)對電機的控制即可。因此，其他實施例在此不再贅述。當(dāng)動力系統(tǒng)當(dāng)前所處的工作模式為充放電模式時，控制器模塊80控制驅(qū)動控制開關(guān)40斷開以啟動雙向DC/DC模塊30，并控制電機控制開關(guān)60斷開以將電機M移出，以及控制充放電控制模塊70閉合，使外部電源可以正常地為動力電池10進(jìn)行充電。雙向DC/DC模塊30的第一直流端al和第三直流端a3與直流母線的正負(fù)端相連。在本發(fā)明的一個實施例中，如圖8所示，用于電動汽車的動力系統(tǒng)還包括第一預(yù)充控制模塊101，第一預(yù)充控制模塊101的一端與動力電池10的一端相連，第一預(yù)充控制模塊101的另一端與雙向DC/DC模塊30的第二直流端a2相連，第一預(yù)充控制模塊101用于在為雙向DC/DC模塊30中的電容C I及母線電容CO進(jìn)行預(yù)充電，其中，母線電容CO連接在雙向DC/DC模塊30的第一直流端al和雙向DC/DC模塊30的第三直流端a3之間。其中，第一預(yù)充控制模塊101包括第一電阻R1、第一開關(guān)Kl和第二開關(guān)K2。在本發(fā)明的一個實施例中，第一開關(guān)Kl與圖5所示的開關(guān)Kll相同，第二開關(guān)K2與圖5所示的開關(guān)Kl相同。第一電阻Rl的一端與第一開關(guān)Kl的一端相連,第一電阻Rl的另一端與動力電池10的一端相連，第一開關(guān)Kl的另一端與雙向DC/DC模塊30的第二直流端a2相連,第一電阻Rl和第一開關(guān)Kl串聯(lián)之后與第二開關(guān)K2并聯(lián)，其中，控制器模塊80在動力系統(tǒng)啟動時控制第一開關(guān)Kl閉合以對雙向DC/DC模塊30中的電容C I及母線電容CO進(jìn)行預(yù)充電，并在母線電容CO的電壓與動力電池10的電壓成預(yù)設(shè)倍數(shù)時，控制第一開關(guān)Kl斷開同時控制第二開關(guān)K2閉合。如圖8所示，雙向DC/DC模塊30進(jìn)一步包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電感LI和第一電容Cl。其中，第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2相互串聯(lián)連接，相互串聯(lián)的第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2連接在雙向DC/DC模塊30的第一直流端al和第三直流端a3之間，第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2受控制器模塊80的控制，并且第一開關(guān)管Ql和第二開關(guān)管Q2之間具有第一節(jié)點A。第一二極管Dl與第一開關(guān)管Ql反向并聯(lián)，第二二極管D2與第二開關(guān)管Q2反向并聯(lián)，第一電感LI的一端與第一節(jié)點A相連,第一電感LI的另一端與動力電池10的一端相連。第一電容Cl的一端與第一電感LI的另一端相連，第一電容Cl的另一端與動力電池10的另一端相連。此外，在本發(fā)明的實施例中，如圖8所示，該用于電動汽車的動力系統(tǒng)還包括漏電流削減模塊102，漏電流削減模塊102連接在雙向DC/DC模塊30的第一直流端al和雙向DC/DC模塊30的第三直流端a3之間。具體而言，漏電流削減模塊102包括第二電容C2和第三電容C3，第二電容C2的一端與第三電容C3的一端相連，第二電容C2的另一端與雙向DC/DC模塊30的第一直流端al相連，第三電容C3的另一端與雙向DC/DC模塊30的第三直流端a3相連，其中，第二電容C2和第三電容C3之間具有第二節(jié)點B。通常由于無變壓器隔離的逆變和并網(wǎng)系統(tǒng)，普遍存在漏電流大的難點。因此，該動力系統(tǒng)在直流母線正負(fù)端增加漏電流削減模塊102，能有效減小漏電流。漏電流削減模塊102包含兩個同類型電容C2和C3，其安裝在直流母線正負(fù)端和三相交流中點電位之間，在本系統(tǒng)工作時能將產(chǎn)生的高頻電流反饋到直流側(cè)，即能有效降低了系統(tǒng)在工作時的高頻漏電流。在本發(fā)明的一個實施例中，如圖8所示，該用于電動汽車的動力系統(tǒng)還包括濾波模塊103、濾波控制模塊104、EMI模塊105和第二預(yù)充控制模塊106。其中，濾波模塊103連接在雙向DC/AC模塊50和充放電控制模塊70之間。具體而言，如圖5所示，濾波模塊103包括電感La、Lb、Lc和電容C4、C5、C6，而雙向DC/AC模塊50可以包括六個IGBT，上下兩個IGBT之間的連接點分別通過電力總線與濾波模塊103和電機控制開關(guān)60相連接。
如圖8所示，濾波控制模塊104連接在第二節(jié)點B和濾波模塊103之間，并且濾波控制模塊104受控制器模塊80控制，控制器模塊80在動力系統(tǒng)當(dāng)前所處的工作模式為驅(qū)動模式時控制濾波控制模塊104斷開。其中，濾波控制模塊104可以為電容切換繼電器，由接觸器KlO組成。EMI模塊105連接在充放電插座20和充放電控制模塊70之間。需要說明的是，在圖8中接觸器klO的位置僅是示意性的。在本發(fā)明的其他實施例中，接觸器KlO還可設(shè)在其他位置，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對濾波模塊103的關(guān)斷即可。例如，在本發(fā)明的另一個實施例中，該接觸器KlO也可以連接在雙向DC/AC模塊50和濾波模塊103之間。
第二預(yù)充模塊106與充放電控制模塊70并聯(lián)，第二預(yù)充控制模塊106用于對濾波模塊103中的電容C4、C5、C6進(jìn)行預(yù)充電。其中，第二預(yù)充控制模塊106包括相互串聯(lián)的三個電阻Ra、Rb、Rc和三相預(yù)充開關(guān)K9。
在本發(fā)明的一個實施例中，如圖8所示，充放電控制模塊70進(jìn)一步包括三相開關(guān)K8和/或單相開關(guān)K7，用于實現(xiàn)三相充放電或單相充放電。
也就是說，在本發(fā)明的實施例中，當(dāng)動力系統(tǒng)啟動時，控制器模塊80控制第一開關(guān)Kl閉合以對雙向DC/DC模塊30中的第一電容Cl及母線電容CO進(jìn)行預(yù)充電，并在母線電容CO的電壓與動力電池10的電壓成預(yù)設(shè)倍數(shù)時，控制第一開關(guān)Kl斷開同時控制第二開關(guān)K2閉合。這樣，通過雙向DC/DC模塊30和直接連接在電力總線即直流母線之間的大容量母線電容CO組成實現(xiàn)電池低溫激活技術(shù)的主要部件，用于將動力電池10的電能通過雙向DC/DC模塊30充到大容量母線電容CO中，再將大容量母線電容CO中儲存的電能通過雙向DC/DC模塊30充回動力電池10 (即對動力電池充電時)，對動力電池10循環(huán)充放電使得動力電池的溫度上升到最佳工作溫度范圍。
當(dāng)動力系統(tǒng)當(dāng)前所處的工作模式為驅(qū)動模式時，控制器模塊80控制驅(qū)動控制開關(guān)40閉合以關(guān)閉雙向DC/DC模塊30，并控制電機控制開關(guān)60閉合以正常驅(qū)動電機M，以及控制充放電控制模塊70斷開。這樣，通過雙向DC/AC模塊50把動力電池10的直流電逆變?yōu)榻涣麟姴⑤斔徒o電機M，可以利用旋轉(zhuǎn)變壓解碼器技術(shù)和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)控制算法來控制電機M的運行。
當(dāng)動力系統(tǒng)當(dāng)前所處的工作模式為充放電模式時，控制器模塊80控制驅(qū)動控制開關(guān)40斷開以啟動雙向DC/DC模塊30，并控制電機控制開關(guān)60斷開以將電機M移出，以及控制充放電控制模塊70閉合，使外部電源例如三相電或者單相電通過充放電插座20可以正常地為動力電池10進(jìn)行充電。即言，通過檢測充電連接信號、交流電網(wǎng)電制和整車電池管理的相關(guān)信息，借用雙向DC/AC模塊50進(jìn)行可控整流功能，并結(jié)合雙向DC/DC模塊30，可實現(xiàn)單相\三相電對車載動力電池10的充電。
根據(jù)本發(fā)明實施例的用于電動汽車的動力系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)使用民用或工業(yè)交流電網(wǎng)對電動汽車進(jìn)行大功率交流充電，使用戶可以隨時隨地高效、快捷的充電，節(jié)省充電時間，同時無需恒壓控制裝置和恒流控制裝置，節(jié)省空間和成本，并且適用電池工作電壓范圍寬。
在本發(fā)明的一個實施例中，如圖9所示，控制器模塊80包括控制板201和驅(qū)動板202。其中，控制板201上的控制模塊采用兩個高速數(shù)字信號處理芯片(DSP1和DSP2)進(jìn)行控制?？刂瓢?01上的控制模塊與整車信息接口 203相連，并相互進(jìn)行信息交互?？刂瓢?01上的控制模塊接收驅(qū)動板202上的驅(qū)動模塊輸出的母線電壓采樣信號、IPM保護(hù)信號以及IGBT溫度采樣信號等，同時輸出脈沖寬度調(diào)制PWM信號至驅(qū)動模塊。其中，如圖10所示，DSPl主要用于控制，DSP2用于信息采集。DSPl中的采樣單元輸出油門信號、母線電壓采樣信號、剎車信號、直流側(cè)電壓采樣信號、電機電流霍爾V相信號、電機電流霍爾W相信號、充電控制電流霍爾U相信號、充電控制電流霍爾V相信號、充電控制電流霍爾W相信號、直流電流霍爾信號、逆變電壓U相信號、逆變電壓V相信號、逆變電壓W相信號、電網(wǎng)電壓U相信號、電網(wǎng)電壓V相信號、電網(wǎng)電壓W相信號、逆變U相捕獲信號、電網(wǎng)U相捕獲信號等采樣信號，DSPl中的開關(guān)控制單元輸出電機A相開關(guān)信號、電機B相開關(guān)信號、電網(wǎng)A相開關(guān)信號、電網(wǎng)B相開關(guān)信號、電網(wǎng)C相開關(guān)信號、三相預(yù)充開關(guān)信號和電容切換繼電器信號等，DSPl中的驅(qū)動單元輸出A相PWMl信號、A相PWM2信號、B相PWMl信號、B相PWM2信號、C相PWMl信號、C相PWM2信號、DC相PWMl信號、DC相PWM2信號和IPM保護(hù)信號等，DSPl還具有旋變信號輸出控制、串行通信、硬件保護(hù)、CAN通訊和檔位控制等功能。DSP2中的采樣單元輸出供電電源監(jiān)測信號、電源監(jiān)測信號、油門I信號、剎車2信號、油門2信號、剎車I信號、電機模擬溫度信號、漏電傳感器信號、散熱器溫度信號、直流側(cè)電感溫度米樣信號、V相電感溫度米樣信號、U相電感溫度米樣信號、W相電感溫度米樣信號、放電PWM電壓米樣信號、傾角傳感器讀信號、傾角傳感器片選信號、IGBT溫度米樣W相信號、IGBT溫度采樣U相信號、IGBT溫度采樣升降壓相信號、IGBT溫度采樣V相信號、電機溫度開關(guān)信號、單/三相切換開關(guān)信號等，DSP2中的充放電控制單元輸出充放電開關(guān)信號、休眠信號、放電PWM信號、電池管理器BMS信號、充放電輸出控制信號、CP信號和CC信號等，并且DSP2還具有CAN通訊、串行通信功能。綜上所述，在本發(fā)明實施例提出的用于電動汽車的動力系統(tǒng)集電機驅(qū)動功能、車輛控制功能、交流充電功能、并網(wǎng)供電功能、離網(wǎng)帶載功能、車輛對車輛充電功能于一體。并且，該動力系統(tǒng)不是通過把各種功能模塊簡單的物理組合為一體，而是在電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過添加一些外圍器件，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能多樣化，最大化節(jié)省空間和成本，提高功率密度。具體而言，用于電動汽車的動力系統(tǒng)的功能簡單介紹如下:1、電機驅(qū)動功能:通過雙向DC/AC模塊50把動力電池10的直流電逆變?yōu)榻涣麟姴⑤斔徒o電機M，可以利用旋轉(zhuǎn)變壓解碼器技術(shù)和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)控制算法來控制電機M的運行。也就是說，當(dāng)本動力系統(tǒng)得電工作時，如圖11所示，該系統(tǒng)功能判斷流程包括以下步驟:S901，動力系統(tǒng)得電。S902，判斷充電連接信號。如果有充電連接信號，則轉(zhuǎn)至步驟S903，如果沒有則轉(zhuǎn)至步驟904。S903，進(jìn)入充放電控制流程。在本發(fā)明的一個實施例中，還需要對油門、檔位及剎車信號進(jìn)行判斷。當(dāng)油門為0、檔位為N檔、手剎、充電連接即CC信號有效時(即充放電插座20連接有充電連接裝置)，則進(jìn)入充放電控制流程。S904，進(jìn)入車輛控制流程。
在步驟S904進(jìn)入車輛控制流程后，控制器模塊80控制電機控制開關(guān)60閉合，通過CAN通訊通知電池管理器108，電池管理器108控制高壓配電箱90對C I和CO進(jìn)行預(yù)充，控制器模塊80檢測母線電壓187，判斷預(yù)充是否成功，成功后通知電池管理器108閉合驅(qū)動控制開關(guān)40，該系統(tǒng)進(jìn)入驅(qū)動模式，同時控制器模塊80對整車信息進(jìn)行采集，通過綜合判斷處理對電機M進(jìn)行驅(qū)動。
進(jìn)行電機驅(qū)動控制功能:如圖12所示，控制器模塊80發(fā)送PWM信號，對雙向DC/AC模塊50進(jìn)行控制，把動力電池10的直流電逆變?yōu)榻涣麟姴⑤斔徒o電機M，控制器模塊80通過旋轉(zhuǎn)變壓器解算轉(zhuǎn)子位置，并采集母線電壓和電機BC相電流使電機M能精準(zhǔn)的運行。即言，控制器模塊80根據(jù)電流傳感器采樣的電機BC相電流信號和旋轉(zhuǎn)變壓器的反饋信息對PWM信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終使電機M能精準(zhǔn)的運行。
這樣，通過通信模塊對整車油門、剎車以及檔位信息，判斷當(dāng)前運行工況，實現(xiàn)車輛的加速、減速和能量回饋功能，使得整車在各種工況下下安全可靠運行，保證車輛的安全性、動力性和平順性。
2、充放電功能
(I)充放電功能連接確認(rèn)和啟動:如圖13所示，該動力系統(tǒng)充放電功能啟動判斷流程包括如下步驟:
S1101，充放電連接裝置即充放電插座物理連接完成，并且電源正常。
S1102，供電設(shè)備檢測充電信號CC連接是否正常。如果是，則進(jìn)入步驟S1103 ;如果否，則返回步驟S1102，繼續(xù)檢測。
SI 103，供電設(shè)備檢測CP檢測點的電壓是否為9V。如果是，則進(jìn)入步驟SI 106 ;如果否，返回步驟S1102，繼續(xù)檢測。其中，9V是一個預(yù)設(shè)示例值。
S1104，控制器模塊檢測充電信號CC連接是否正常。如果是，則進(jìn)入步驟S1105 ;如果否，則返回步驟S1104，繼續(xù)檢測。
SI 105，拉低輸出充電連接信號、充電指示燈信號。
S1106，進(jìn)入充放電功能。
如圖14所示，該動力系統(tǒng)在充電工作模式下的控制流程包括如下步驟:
S1201，判斷系統(tǒng)得電后是否完全啟動工作。如果是，則進(jìn)入步驟S1202 ;如果否，則返回步驟S1201，繼續(xù)判斷。
S1202，檢測CC檢測點電阻值，確定充電連接裝置容量。
S1203，判斷CP檢測點是否檢測到固定占空比的PWM信號。如果是，則進(jìn)入步驟S1204 ;如果否，則進(jìn)入步驟S1205。
S1204，發(fā)送充電連接正常充電準(zhǔn)備就緒報文，收到BMS充電允許、充電接觸器吸合報文，進(jìn)入步驟S1206。
S1205，充電連接故障。
S1206，控制器模塊吸合內(nèi)部開關(guān)。
S1207，判斷預(yù)設(shè)時間例如1.5秒內(nèi)檢測到外充設(shè)備是否無PWM波發(fā)送。如果是，則進(jìn)入步驟S1208 ;如果否，則進(jìn)入步驟S1209。
S1208，判斷為外部國標(biāo)充電樁，充電過程中不發(fā)送PWM波。
S1209，向供電設(shè)備發(fā)送PWM波。
S1210，判斷預(yù)設(shè)時間例如3秒內(nèi)檢測交流輸入是否正常。如果是，則進(jìn)入步驟S1213 ;如果否，則進(jìn)入步驟S1211。S1211，交流外充設(shè)備故障。S1212，進(jìn)行異常處理。S1213，進(jìn)入充電階段。也就是說，如圖13和圖14所示，供電設(shè)備和控制器模塊80自檢無故障后，根據(jù)檢測CC信號電壓值確定充電連接裝置容量，檢測CP信號確定是否完全連接，充放電連接裝置完全連接確認(rèn)后，發(fā)送充電連接正常和充電準(zhǔn)備就緒報文，電池管理器108控制高壓配電箱90閉合第一開關(guān)Kl進(jìn)行預(yù)充，預(yù)充完成后斷開K1，吸合第二開關(guān)K2，控制器模塊80收到BMS充電允許、第二開關(guān)K2吸合報文，充放電準(zhǔn)備就緒，即可通過儀表設(shè)置功能，如下:交流充電功能(G to V，電網(wǎng)對電動汽車)、離網(wǎng)帶載功能(Vto L，電動汽車對負(fù)載)、并網(wǎng)功能(V to G，電動汽車對電網(wǎng))和車輛對車輛充電功能(V to V，電動汽車對電動汽車)。(2)交流充電功能(G to V):該動力系統(tǒng)接收到儀表充電指令，電池管理器108允許最大充電電流、供電設(shè)備最大供電電流和充放電連接裝置即充放電插座20的額定電流，控制器模塊80判斷三者中最小的充電電流，自動選擇充電相關(guān)參數(shù)。并且，該動力系統(tǒng)通過電網(wǎng)電壓采樣183對供電設(shè)備輸送的交流電進(jìn)行采樣，控制器模塊80通過采樣值計算出交流電電壓有效值，通過捕獲來確定交流電頻率，根據(jù)電壓值和頻率判斷出交流電電制，根據(jù)電網(wǎng)電制選取控制參數(shù)。確定控制參數(shù)后，控制器模塊80控制第二預(yù)充模塊106中的K9和濾波控制模塊104中的接觸器KlO吸合，對PWM直流側(cè)母線電容CO進(jìn)行充電，控制器模塊80通過187對母線電容的電壓進(jìn)行采樣，當(dāng)電容電壓達(dá)到選定控制參數(shù)例如與動力電池的電壓成預(yù)設(shè)倍數(shù)后再控制吸合三相開關(guān)K8，同時斷開K9。此時該動力系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先選定參數(shù)，控制器模塊80發(fā)送PWM信號，控制雙向DC/AC模塊50對交流電進(jìn)行整流，再根據(jù)動力電池電壓，控制雙向DC/DC模塊30對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，最后把直流電輸送給動力電池10，在此過程中，控制器模塊80根據(jù)預(yù)先選定目標(biāo)充電電流和電流采樣184反饋的相電流，對整個動力系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)的電流環(huán)調(diào)節(jié),最終實現(xiàn)對車載動力電池10進(jìn)行充電。由此，通過檢測充電連接信號、交流電網(wǎng)電制和整車電池管理的相關(guān)信息，借用雙向DC/AC模塊50進(jìn)行可控整流功能，結(jié)合雙向DC/DC模塊30，可實現(xiàn)單相\三相電對車載動力電池10的充電。(3)離網(wǎng)帶載功能(V to L):該動力系統(tǒng)接收到儀表V to L指令，首先判斷動力電池荷電狀態(tài)SOC是否在可以放電范圍，如果允許放電，再根據(jù)指令選擇輸出電制，根據(jù)充放電連接裝置的額定電流，智能選擇輸出最大輸出功率并給定控制參數(shù)，系統(tǒng)進(jìn)入控制流程。首先控制器模塊80控制吸合三相開關(guān)K8、接觸器K10，根據(jù)電池電壓和給定的輸出電壓，發(fā)送PWM信號控制雙向DC/DC模塊30對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到目標(biāo)值后輸送給雙向DC/AC模塊50把直流電逆變?yōu)榻涣麟?，通過專用的充電插座即可直接為用電設(shè)備供電。在此過程中，控制器模塊80根據(jù)電壓采樣183反饋進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證負(fù)載安全可靠的工作。即言，系統(tǒng)上電，當(dāng)接到儀表的V to L控制指令以及輸出電制要求，檢測充電連接信號和整車電池管理的相關(guān)信息，根據(jù)電池的電壓進(jìn)行DC/DC電壓轉(zhuǎn)換，借用雙向DC/AC模塊50進(jìn)行交流逆變功能，輸出穩(wěn)定單相\三相交流電壓。(4)并網(wǎng)供電功能(V to G):該動力系統(tǒng)接收到儀表V to G指令，首先判斷動力電池SOC是否在可以放電范圍，如果允許放電，再根據(jù)指令選擇輸出電制，根據(jù)充放電連接裝置的額定電流，智能選擇輸出最大輸出功率并給定控制參數(shù)，動力系統(tǒng)進(jìn)入控制流程。首先控制器模塊80控制吸合三相開關(guān)K8、接觸器K10，根據(jù)電池電壓和給定的輸出電壓，發(fā)送PWM信號控制雙向DC/DC模塊30對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，在經(jīng)過雙向DC/AC模塊50把直流電逆變?yōu)榻涣麟?，根?jù)預(yù)先選定放電電流目標(biāo)值和電流采樣184反饋的相電流，對整個動力系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)的電流環(huán)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。
也就是說，動力系統(tǒng)上電，當(dāng)接到儀表的V to G控制指令，檢測充電連接信號、交流電網(wǎng)電制和整車電池管理的相關(guān)信息，根據(jù)電池的電壓進(jìn)行DC/DC電壓轉(zhuǎn)換，借用雙向DC/AC模塊50進(jìn)行交流逆變，實現(xiàn)單相\三相車輛對電網(wǎng)放電功能。
(5)車輛對車輛充電功能(V to V):V to V功能需要使用專用的連接插頭，當(dāng)動力系統(tǒng)檢測到充電連接信號CC有效，并檢測到其電平確認(rèn)為VTOV專用充電插頭，等待儀表命令。例如，假設(shè)車輛A向車輛B充電，則車輛A設(shè)置為放電狀態(tài)即設(shè)置為離網(wǎng)帶載功能，車輛B設(shè)置為交流充電狀態(tài)，車輛A的控制器模塊發(fā)送充電連接正常充電準(zhǔn)備就緒報文至電池管理器，電池管理器控制充放電回路預(yù)充，完成后發(fā)送充電允許、充電接觸器吸合報文至控制器模塊，該動力系統(tǒng)進(jìn)行放電功能，并發(fā)送PWM信號。車輛B接收到充電指令后，其系統(tǒng)檢測到CP信號，判斷為供電車輛A已準(zhǔn)備就緒，控制器模塊80發(fā)送連接正常報文至電池管理器，電池管理器接到指令后完成預(yù)充流程，通知控制器模塊，整個動力系統(tǒng)充電準(zhǔn)備就緒，啟動充電功能(G to V)，最后實現(xiàn)車輛對充功能。
也就是說，系統(tǒng)上電，當(dāng)接到儀表的V to V控制指令，檢測充電連接信號和整車電池管理的相關(guān)信息,設(shè)置車輛為交流輸出電源狀態(tài)，同時模擬充電盒輸出CP信號功能,實現(xiàn)和需要充電的車輛進(jìn)行交互。該車輛根據(jù)電池的電壓進(jìn)行DC/DC電壓轉(zhuǎn)換，借用雙向DC/AC模塊50進(jìn)行交流逆變，實現(xiàn)單相\三相車輛對車輛的對充功能。
在本發(fā)明的一個實施例中，如圖15所不,該動力系統(tǒng)在電動汽車充電結(jié)束時的控制流程包括如下步驟:
S1301，供電設(shè)備斷開供電開關(guān)，停止交流輸出，進(jìn)入步驟S1305。
S1302，控制器模塊控制停止充電，進(jìn)行卸載，進(jìn)入下一步驟S1303。
S1303，卸載完成后斷開內(nèi)部開關(guān)，發(fā)送充電結(jié)束報文。
S1304,發(fā)送斷電請求。
S1305，充電結(jié)束。
其中，如圖16所示，供電設(shè)備301通過供電插頭302與電動汽車1000的車輛插頭303相連，從而實現(xiàn)對電動汽車1000進(jìn)行充電。其中，電動汽車的動力系統(tǒng)通過檢測點3檢測CP信號和通過檢測點4檢測CC信號，而供電設(shè)備通過檢測點I檢測CP信號和通過檢測點2檢測CC信號。并且，在充電完成后，均控制斷開供電插頭302和車輛插頭303中的內(nèi)部開關(guān)S2。
在本發(fā)明的另一個實施例中，電動汽車還可以采用多個動力系統(tǒng)并聯(lián)對動力電池進(jìn)行充電，例如采用兩個動力系統(tǒng)并聯(lián)后對動力電池充電，其中兩個動力系統(tǒng)共用一個控制器t旲塊。
在本實施例中，如圖17所示，該電動汽車充電系統(tǒng)包括動力電池10、第一充電支路401、第二充電支路402和控制器模塊80。其中，第一充電支路401和第二充電支路402均包括充放電插座20、雙向DC/DC模塊30、母線電容CO、雙向DC/AC模塊50、濾波模塊103、充放電控制模塊70和第二預(yù)充模塊106。并且，第一充電支路401和第二充電支路402還包括熔斷器FU。動力電池10通過第一預(yù)充控制模塊101與第一充電支路相連，動力電池10還通過第一預(yù)充控制模塊101與第二充電支路相連,控制器模塊80分別與第一充電支路401和第二充電支路402相連，其中控制器模塊80用于接收到充電信號時，控制電網(wǎng)分別通過第一充電支路401和第二充電支路402對動力電池10進(jìn)行充電。此外，本發(fā)明的又一個實施例還提出了一種電動車輛的充電控制方法，該充電控制方法包括以下步驟:步驟SI，控制器模塊檢測到第一充電支路通過充放電插座與供電設(shè)備相連，且第二充電支路通過充放電插座與供電設(shè)備相連時，向電池管理器發(fā)送充電連接信號。步驟S2，電池管理器接收到控制器模塊發(fā)送的充電連接信號后，檢測并判斷動力電池是否需要充電，當(dāng)動力電池需要充電時，執(zhí)行下一步驟。步驟S3，電池管理器向控制器模塊發(fā)送充電信號。步驟S4，控制器模塊接收到充電信號時，控制電網(wǎng)分別通過第一充電支路和第二充電支路對動力電池進(jìn)行充電。采用上述技術(shù)方案的電動汽車充電系統(tǒng)及其充電控制方法，控制器模塊通過控制電網(wǎng)分別通過第一充電支路和第二充電支路對動力電池進(jìn)行充電，使得電動車的充電功率增大，從而大大縮短充電時間，實現(xiàn)快速充電，節(jié)約了時間成本。在本發(fā)明的實施例中，上述用于電動汽車的動力系統(tǒng)兼容范圍廣泛，具有單相三相切換功能，并且適應(yīng)不同國家電網(wǎng)電制標(biāo)準(zhǔn)。具體地，如圖18所示，充放電插座20具有兩個充電插座(例如美標(biāo)和歐標(biāo))切換的功能。該充放電插座20包括單相充電插座501例如美標(biāo)、三相充電插座502例如歐標(biāo)、兩個高壓接觸器K503、K504組成。單相充電插座501與三相充電插座502的CC、CP和PE共用，單相充電插座501的L、N相線通過接觸器K503、K504與三相充電插座503的A、B相連接?？刂破髂K80接收到單相充放電指令時，控制接觸器K503、K504閉合，使三相充電插座502的A、B相與單相充電插座501的L、N相線導(dǎo)通，三相充電插座502不做使用，由三相充電插座502的A、B相代替單相充電插座501的L、N相線與充電插頭連接，控制器模塊80即可正常實現(xiàn)單相充電功能。 或者，利用標(biāo)準(zhǔn)7芯插座，在N線與B相線之間增加單相開關(guān)K7，控制器模塊80接收到單相充放電指令，控制單相開關(guān)K7吸合，使B相線和N線連接，由A、B相作為L、N相線使用，連接插頭需使用專用連接插頭，或其B、C相不做使用的連接插頭。也就是說，在本發(fā)明的實施例中，動力系統(tǒng)將根據(jù)控制器模塊80檢測電網(wǎng)的電壓，通過計算判斷電網(wǎng)的頻率及單相/三相，根據(jù)計算信息和得出電制后，控制器模塊80根據(jù)充放電插頭20的類型和電網(wǎng)電制，選擇不同的控制參數(shù)，控制雙向DC/AC模塊50對交流電壓進(jìn)行可控整流，雙向DC/DC模塊30根據(jù)電池電壓對直流電進(jìn)行調(diào)壓，最后輸送給動力電池10。在本發(fā)明的另一個示例中，如圖19所示，離網(wǎng)帶載放電插頭為兩芯、三芯和四芯的插座，與充電插頭相連，可以輸出單相、三相、四相電制的電。根據(jù)本發(fā)明實施例的電動汽車的集成控制系統(tǒng)根據(jù)工作模式的不同，可以實現(xiàn)各系統(tǒng)工作狀態(tài)的統(tǒng)一切換，協(xié)調(diào)控制車輛的各分立系統(tǒng)，兼容性強，并且由于具有冷卻系統(tǒng)，滿足大功率工作時的散熱要求，可以滿足電動汽車不同功能需求及擴展，具有良好的適應(yīng)性。該系統(tǒng)實現(xiàn)對電動汽車驅(qū)動、充電、對外放電功能要求的兼容，并能滿足大功率輸出的要求。
流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的范圍包括另外的實現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認(rèn)為是用于實現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的定序列表，可以具體實現(xiàn)在任何計算機可讀介質(zhì)中，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備(如基于計算機的系統(tǒng)、包括處理器的系統(tǒng)或其他可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備取指令并執(zhí)行指令的系統(tǒng))使用，或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用。就本說明書而言，"計算機可讀介質(zhì)"可以是任何可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用的裝置。計算機可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下:具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計算機盤盒(磁裝置)，隨機存取存儲器(RAM)，只讀存儲器(R0M)，可擦除可編輯只讀存儲器(EPR0M或閃速存儲器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲器(⑶ROM)。另外，計算機可讀介質(zhì)甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質(zhì)，因為可以例如通過對紙或其他介質(zhì)進(jìn)行光學(xué)掃描，接著進(jìn)行編輯、解譯或必要時以其他合適方式進(jìn)行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲在計算機存儲器中。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現(xiàn)。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實現(xiàn)。例如，如果用硬件來實現(xiàn)，和在另一實施方式中一樣，可用本領(lǐng)域公知的下列技術(shù)中的任一項或他們的組合來實現(xiàn):具有用于對數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。
本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。
此外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。
上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。
在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 動力電池； 高壓配電箱，所述高壓配電箱與所述動力電池相連； 驅(qū)動及充放電集成控制器，所述驅(qū)動及充放電集成控制器通過所述高壓配電箱與所述動力電池相連，且所述驅(qū)動及充放電集成控制器分別與電機和充放電插座相連，所述驅(qū)動及充放電集成控制器用于在所述電動汽車處于驅(qū)動模式時驅(qū)動所述電機，并在所述電動汽車處于充放電模式時通過所述充放電插座對所述動力電池進(jìn)行充放電； 輔助高壓器件，所述輔助高壓器件通過所述高壓配電箱與所述動力電池相連； 第一 DC/DC模塊，所述第一 DC/DC模塊通過所述高壓配電箱與所述動力電池相連；以及控制器，所述控制器與所述高壓配電箱相連，用于控制所述高壓配電箱以在所述驅(qū)動及充放電集成控制器、所述輔助高壓器件和所述第一 DC/DC模塊上電之前通過所述高壓配電箱進(jìn)行預(yù)充電。
2.如權(quán)利要求1所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓配電箱包括: 第一預(yù)充控制模塊和與所述第一預(yù)充控制模塊并聯(lián)的第一開關(guān)，所述第一預(yù)充控制模塊和所述第一開關(guān)的一端與所述動力電池的一端相連，所述第一預(yù)充控制模塊和所述第一開關(guān)的另一端與所述驅(qū)動及充放電集成控制器的第一端相連； 第二預(yù)充控制模塊和與所述第二預(yù)充控制模塊并聯(lián)的第二開關(guān)，所述第二預(yù)充控制模塊和所述第二開關(guān)的一端與所述動力電池的一端相連，所述第二預(yù)充控制模塊和所述第二開關(guān)的另一端與所述第一 DC/DC模塊的第一端相連； 第三預(yù)充控制模塊和與所述第三預(yù)充控制模塊并聯(lián)的第三開關(guān)，所述第三預(yù)充控制模塊和所述第三開關(guān)的一端與所述動力電池的一端相連，所述第三預(yù)充控制模塊和所述第三開關(guān)的另一端與所述輔助高壓器件的第一端相連； 第四開關(guān)，所述第四開關(guān)的一端與所述動力電池的另一端相連，且所述第四開關(guān)分別與所述驅(qū)動及充放電集成控制器、所述第一 DC/DC模塊和所示輔助高壓器件的第二端相連；以及 第五開關(guān)，所述第五開關(guān)的一端與所述動力電池的一端相連，且所述第五開關(guān)與所述驅(qū)動及充放電集成控制器的第三端相連。
3.如權(quán)利要求2所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于， 當(dāng)所述電動汽車處于驅(qū)動模式或充放電模式時，所述控制器通過所述第一預(yù)充控制模塊對所述驅(qū)動及充放電集成控制器進(jìn)行預(yù)充電同時閉合所述第四開關(guān)，當(dāng)所述驅(qū)動及充放電集成控制器的母線電壓與所述動力電池的電壓成預(yù)設(shè)倍數(shù)時，控制所述第一預(yù)充控制模塊關(guān)斷并閉合所述第一開關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，在閉合所述第一開關(guān)之后，所述控制器還通過所述第三預(yù)充控制模塊對所述輔助高壓器件進(jìn)行預(yù)充電，當(dāng)所述輔助高壓器件的母線電壓與所述動力電池的電壓成預(yù)設(shè)倍數(shù)時，控制所述第三預(yù)充控制模塊關(guān)斷并閉合所述第三開關(guān)。
5.如權(quán)利要求4所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述電動汽車處于驅(qū)動模式時，在閉合所述第三開關(guān)之后，所述控制器還通過所述第二預(yù)充控制模塊對所述第一 DC/DC模塊進(jìn)行預(yù)充電，當(dāng)所述第一 DC/DC模塊的母線電壓與所述動力電池的電壓成預(yù)設(shè)倍數(shù)時，控制所述第二預(yù)充控制模塊關(guān)斷并閉合所述第二開關(guān)。
6.如權(quán)利要求1所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 冷卻模塊，所述冷卻模塊用于對所述集成控制系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。
7.如權(quán)利要求2所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動及充放電集成控制器進(jìn)一步包括: 雙向DC/DC模塊，所述雙向DC/DC模塊的第一直流端與所述第四開關(guān)的另一端相連，所述雙向DC/DC模塊的第二直流端與所述第一預(yù)充控制模塊和所述第一開關(guān)的另一端相連，其中，所述第一直流端為所述雙向DC/DC模塊輸入及輸出的共用直流端； 雙向DC/AC模塊，所述雙向DC/AC模塊的第一直流端與所述驅(qū)動控制開關(guān)的另一端相連，所述雙向DC/AC模塊的第二直流端與所述第四開關(guān)的另一端相連； 電機控制開關(guān)，所述電機控制開關(guān)的一端與所述雙向DC/AC模塊的交流端相連，所述電機控制開關(guān)的另一端與電機相連； 充放電控制模塊，所述充放電控制模塊的一端與所述雙向DC/AC模塊的交流端相連，所述充放電控制模塊的另一端與所述充放電插座相連；以及 控制器模塊，所述控制器模塊與所述驅(qū)動控制開關(guān)、電機控制開關(guān)和充放電控制模塊相連，所述控制器模塊用于根據(jù)所述動力系統(tǒng)當(dāng)前所處的工作模式對所述驅(qū)動控制開關(guān)、電機控制開關(guān)和充放電控制模塊進(jìn)行控制。
8.如權(quán)利要求7所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于， 當(dāng)所述動力系統(tǒng)當(dāng)前所處的工作模式為驅(qū)動模式時，所述控制器模塊控制所述第五開關(guān)閉合以關(guān)閉所述雙向DC/DC模塊，并控制所述電機控制開關(guān)閉合，以及控制所述充放電控制模塊斷開。
9.如權(quán)利要求8所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于， 當(dāng)所述動力系統(tǒng)當(dāng)前所處的工作模式為充放電模式時，所述控制器模塊控制所述第五開關(guān)斷開以啟動所述雙向DC/DC模塊，并控制所述電機控制開關(guān)斷開，以及控制所述充放電控制模塊閉合。
10.如權(quán)利要求7所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向DC/DC模塊進(jìn)一步包括: 相互串聯(lián)的第一開關(guān)管和第二開關(guān) 管，所述相互串聯(lián)的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管連接在所述雙向DC/DC模塊的第一直流端和第三直流端之間，所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管受所述控制器模塊的控制，其中，所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管之間具有第一節(jié)點； 第一二極管，所述第一二極管與所述第一開關(guān)管反向并聯(lián)； 第二二極管，所述第二二極管與所述第二開關(guān)管反向并聯(lián)； 第一電感，所述第一電感的一端與所述第一節(jié)點相連，所述第一電感的另一端與所述動力電池的一端相連；以及 第一電容，所述第一電容的一端與所述第一電感的另一端相連，所述第一電容的另一端與所述動力電池的另一端相連。
11.如權(quán)利要求7所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動及充放電集成控制器還包括: 漏電流削減模塊，所述漏電流削減模塊連接在所述雙向DC/DC模塊的第一直流端和所述雙向DC/DC模塊的第三直流端之間。
12.如權(quán)利要求11所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，所述漏電流削減模塊進(jìn)一步包括: 第二電容和第三電容，所述第二電容的一端與所述第三電容的一端相連，所述第二電容的另一端與所述雙向DC/DC模塊的第一直流端相連,所述第三電容的另一端與所述雙向DC/DC模塊的第三直流端相連，其中，所述第二電容和第三電容之間具有第二節(jié)點。
13.如權(quán)利要求12所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動及充放電集成控制器還包括: 濾波模塊，所述濾波模塊連接在所述雙向DC/AC模塊和所述充放電控制模塊之間。
14.如權(quán)利要求13所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動及充放電集成控制器還包括: 濾波控制模塊，所述濾波控制模塊連接在所述第二節(jié)點和所述濾波模塊之間，所述濾波控制模塊受所述控制器模塊控制，所述控制器模塊在所述動力系統(tǒng)當(dāng)前所處的工作模式為驅(qū)動模式時控制所述濾波控制模塊斷開。
15.如權(quán)利要求7所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 第二預(yù)充控制模塊，所述第二預(yù)充模塊與所述充放電控制模塊并聯(lián)，所述第二預(yù)充控制模塊用于對所述濾波模塊中的電容進(jìn)行預(yù)充電。
16.如權(quán)利要求7所述的電動汽車的集成控制系統(tǒng)，其特征在于，所述充放電控制模塊進(jìn)一步包括: 三相開關(guān)和/或單相開關(guān)，用于實現(xiàn)三相充放電或單相充放電。
17.—種 電動汽車,其特征在于,包括如權(quán)利要求1-16任一項所述的集成控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種電動汽車的集成控制系統(tǒng)，包括動力電池；高壓配電箱與動力電池相連；驅(qū)動及充放電集成控制器通過高壓配電箱與動力電池相連且驅(qū)動及充放電集成控制器分別與電機和充放電插座相連，驅(qū)動及充放電集成控制器用于在電動汽車處于驅(qū)動模式時驅(qū)動電機；輔助高壓器件，通過高壓配電箱與動力電池相連；第一DC/DC模塊，通過高壓配電箱與動力電池相連；控制器與高壓配電箱相連，用于控制高壓配電箱以在驅(qū)動及充放電集成控制器、輔助高壓器件和第一DC/DC模塊上電之前通過高壓配電箱進(jìn)行預(yù)充電。本發(fā)明還提出一種電動汽車。本發(fā)明根據(jù)工作模式的不同，可以實現(xiàn)各系統(tǒng)工作狀態(tài)的統(tǒng)一切換，協(xié)調(diào)控制車輛的各分立系統(tǒng)，兼容性強。
文檔編號B60L15/00GK103182951SQ20121059339
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者魏維, 王洪軍, 周偉 申請人:比亞迪股份有限公司