车辆低压电源管理系统及其安装方法与流程

本发明涉及车辆低压电源的管理领域，尤其涉及车辆低压电源控制装置，具体是指一种车辆低压电源管理系统及其安装方法。

背景技术：

电动车辆的低压蓄电池通常有如下作用：起动车辆控制部件；为车辆低压系统提供电源；稳定低压系统电压等。如果车辆低压蓄电池出现欠压、断路等故障，必然会影响整车的正常运行，比如：车辆无法正常起动、车辆无法正常行驶、车辆无法正常充电、野外作业时补电不方便等。造成蓄电池欠压的原因很多，比如长时间停放车辆，漏电流过多造成欠压；电池使用年限过多，容量衰减大，又对其使用过多而未及时补电造成的欠压；车辆下电后常电设备多，停车使用电流过大造成欠压；还有意外情况下电路轻微短路造成故障型漏电而造成对蓄电池快速放电导致的欠压等。

目前国内绝大部分电动车辆在低压蓄电池保护和低压电源管理方面所做工作较少，传统车辆认为车辆低压电源技术成熟，再加上维护方便，所以通常是加装手闸或电磁开关解决。但电动车辆由于对电源的绝对依赖，不仅是普通电源供给，关键是有很多低压控制部件、各种传感器、大量的通讯和控制线束，特别是与安全相关的系统绝不允许出现电源问题。所以电动车辆低压电源的保护和管理尤为重要，需要在电路设计和总体布局上全盘考虑。

技术实现要素：

为了克服以上所述的现有技术中的问题，下面提出一种可实现方便快捷的低压电源管理功能的车辆低压电源管理系统及其安装方法。

该车辆低压电源管理系统及其安装方法具体如下：

该种车辆低压电源管理系统，包括低压电路，其主要特点是，所述的车辆低压电源管理系统包括一低压电源管理模块，所述的低压电源管理模块包括一低压电源管理单元，所述的低压电源管理单元还通过通讯线路连接有一检测与控制接口，所述的检测与控制接口通过检测与控制线路连接有继电器，所述的检测与控制接口还通过通讯线路连接有一电流传感器，所述的继电器与所述的低压电路之间通过低压电源线路相连接，所述的继电器和所述的低压电路之间还通过低压电源线路连接有一手动开关，且

所述的继电器用以实现对低压电路的控制；

所述的低压电源管理单元内部安装有一策略控制软件，该低压电源管理单元能够通过该策略控制软件对所述的继电器的通断状态进行检测和控制；

所述的手动开关用以手动控制所述的低压电路的通断；

所述的电流传感器用以检测所述的低压电路中的电流；

所述的检测与控制接口用以为所述的低压电源管理单元提供检测与控制的信息通道。

较佳地，所述的继电器的包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述的第一继电器、第二继电器和第三继电器均通过检测与控制线路与所述的检测与控制接口相连接；

所述的低压电路包括低压电瓶、车辆待机低压电路、车辆常规低压电路和DC-DC变换器，其中，所述的DC-DC变换器与所述的低压电瓶之间通过低压电源线路相连接，且所述的DC-DC变换器与所述的低压电瓶之间连接有所述的第一继电器；所述的车辆待机低压电路与所述的车辆常规低压电路均通过低压电源线路与所述的低压电瓶相连接，且所述的车辆待机低压电路与所述的低压电瓶之间还包括依次连接的所述的手动开关和所述的第二继电器，所述的车辆常规低压电路与所述的低压电瓶之间还包括依次连接的所述的手动开关和所述的第三继电器，且所述的车辆待机低压电路、车辆常规低压电路和所述的DC-DC变换器均通过检测与控制线路与所述的检测与控制接口相连接，所述的低压电瓶通过低压电源线路与所述的低压电源管理模块相连接，为所述的低压电源管理模块供电。

更佳地，所述的车辆低压电源管理系统还包括一与所述的DC-DC变换器通过高压电源线路相连接的DC-DC高压电路继电器和一BMS，且所述的DC-DC高压电路继电器通过高压电源线路连接一动力电池高压电路继电器，该动力电池高压电路继电器通过高压电源线路连接一动力电池，且所述的DC-DC高压电路继电器和BMS均通过检测与控制线路连接于所述的检测与控制接口。

更佳地，所述的第一继电器、第二继电器和第三继电器均为常开型继电器，且所述的第一继电器、第二继电器和第三继电器容量均与所述的低压电路的相适应。

更佳地，所述的低压电源管理模块包括：

控制电源和与所述的控制电源依次通过通讯线路连接的控制电源手动检查开关和控制电源状态指示灯；

机械使能开关和与所述的机械使能开关通过通讯线路相连接的使能状态指示灯；

系统电源管理单元和与所述的系统电源管理单元通过通讯线路相连接的电源接口；

控制模式开关和与所述的控制模式开关通过通讯线路相连接的控制模式指示灯；

控制信息状态指示灯；

手动操作组合开关；

通讯接口；

调试接口；

其中，所述的机械使能开关、系统电源管理单元、控制模式开关、控制电源、控制信息状态指示灯、手动操作组合开关、通讯接口和调试接口均通过通讯线路与所述的低压电源管理单元直接连接，且

所述的机械使能开关和所述的系统电源管理单元通过通讯线路相连接，且

所述的电源接口通过通讯线路分别与所述的车辆待机低压电路、车辆常规低压电路相连接。

尤佳地，所述的系统电源管理单元用以控制所述的低压电瓶对所述的车辆低压电源管理模块的供电线路的通断；

所述的控制电源为可充电电池，且所述的控制电源用以为所述的低压电源管理模块持续供电；

所述的控制电源手动检查开关由所述的控制电源控制，该控制电源手动检查开关包括通断两种状态，用以检测所述的控制电源是否正常供电；

所述的控制电源状态指示灯用以根据所述的控制电源手动检查开关的通断状态进行明暗切换从而显示出所述的控制电源的状态；

所述的机械使能开关用以控制所述的连接有所述的低压电瓶的系统电源管理单元的通断，且所述的机械使能开关将其通断状态发送给所述的低压电源管理单元；

所述的使能状态指示灯用以根据所述的机械使能开关的通断状态进行明暗控制从而显示所述的机械使能开关的状态；

所述的控制模式开关用以切换该车辆低压电源管理系统的控制模式，且所述的控制模式开关将其开关状态发送给所述的低压电源管理单元，所述的控制模式包括手动模式、自动模式和脱机模式；

所述的控制模式指示灯用以根据所述的控制模式开关的状态显示不同的颜色从而显示所述的控制模式开关的状态；

所述的控制信息状态指示灯用以显示相关控制信息的状态；

所述的手动操作组合开关用以手动控制对应的控制元件，以实现欠压状态下启动车辆和调试低压电路的通断；

所述的通讯接口用以实现该低压电源管理模块与外界的通讯信息交互功能；

所述的调试接口用以实现所述的策略控制程序的输入和在线仿真；

所述的电源接口用以提供连接所述的低压电瓶和供电极柱，且所述的电源接口内部设置有短路保护熔断器。

甚佳地，所述的控制模式开关选通所述的手动模式，所述的手动操作组合开关被选通，用户通过所述的手动操作组合开关人为控制所述的继电器，从而控制所述的低压电路；

所述的控制模式开关选通所述的自动模式，所述的低压电源管理单元通过其内置的所述的策略控制程序控制所述的继电器，从而控制所述的低压电路；

所述的控制模式开关选通所述的脱机模式，所述的低压电源管理模块屏蔽对所述的继电器的控制，并对电流传感器的检测结果进行分析处理。

以上所述的车辆低压电源管理系统的安装方法，其主要特征是，所述的继电器的数目至少为一个，所述的低压电路包括DC-DC变换器、低压电瓶和被供电电路，所述的低压电源管理模块中包括一控制电源和开关，且所述的安装方法包括以下步骤：

(1)将所述的低压电源管理模块布置并装配在被安装车辆对应的安装支架上；

(2)将所述的DC-DC变换器与所述的低压电瓶的连接线路上接入一所述的继电器；

(3)在所述的低压电瓶与车辆的被供电电路上接入所述的电流传感器，且所述的被供电电路与所述的低压电瓶之间依次接入所述的继电器和所述的手动开关；

(4)在所述的低压电源管理模块中置入控制电源；

(5)将所述的低压电源管理模块中包括的所述的开关的键位设置于相应位置。

较佳地，所述的供电电路包括车辆待机低压电路和车辆常规低压电路。

较佳地，所述的开关包括机械使能开关和手动操作组合开关。

采用该车辆低压电源管理系统及其安装方法，由于其使用了继电器、电流传感器以及低压电源管理模块，该车辆低压电源管理系统可以实现对低压电路的通断控制和电流监控，保护低压蓄电池和低压电源系统，达到保护蓄电池不欠压，欠压车辆能起动，快速漏电能断开的目的，并能够对车辆常规低压电源电路、车辆待机低压电源电路进行监测和通断控制，对低压电瓶的电压信息进行采集、报警，并执行低压电瓶过压或欠压保护动作，还可检测低压电瓶的极性是否反接、跨接线是否连通，配合整车控制需求，执行多样化、策略性的低压电路的主动闭合或断开，且还能对低压电路低阻值和短路状态进行检测并警告，执行对控制电源的保护性断开动作，对低压电路的输出电流进行负载检测，实现电流信息采集、自检故障、显示故障、主动关闭控制功能、发出故障信息的功能，且该系统还能采集和发出继电器状态、DC-DC变换器状态、BMS状态、其它控制节点需求等。该车辆低压电源管理系统根据其结构特点，可分为三种工作模式，分别为自动模式，手动模式和脱机模式。该系统具有以下优点：

1.功能多：技术性能多样，能够满足电动车辆低压电源电路的多种管理和保护需求，提供丰富的判断信息和应急手段；

2.功能实用：比如防止蓄电池欠压，蓄电池欠压起动车辆，无蓄电池起动车辆，能对较大的漏电流进行检测、警告和处置

3.体积小：小巧的控制模块和外围部件，为装配在电动车辆上提供了方便；

4.使用简单：只需要加装简单的控制线束即可完成，系统连入方便，对原系统影响小。如果出现问题，可使用脱机模式，相当直接屏蔽模块。

附图说明

图1为本发明的车辆低压电源管理系统的系统连接关系拓扑图。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的技术内容，特举以下具体实施例来进一步说明。

该种车辆低压电源管理系统，包括低压电路，其主要特点是，所述的车辆低压电源管理系统包括一低压电源管理模块，所述的低压电源管理模块包括一低压电源管理单元，所述的低压电源管理单元还通过通讯线路连接有一检测与控制接口，所述的检测与控制接口通过检测与控制线路连接有继电器，所述的检测与控制接口还通过通讯线路连接有一电流传感器，所述的继电器与所述的低压电路之间通过低压电源线路相连接，所述的继电器和所述的低压电路之间还通过低压电源线路连接有一手动开关，且

所述的继电器用以实现对低压电路的控制；

所述的低压电源管理单元内部安装有一策略控制软件，该低压电源管理单元能够通过该策略控制软件对所述的继电器的通断状态进行检测和控制；

所述的手动开关用以手动控制所述的低压电路的通断；

所述的电流传感器用以检测所述的低压电路中的电流；

所述的检测与控制接口用以为所述的低压电源管理单元提供检测与控制的信息通道。

所述的继电器的包括第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述的第一继电器、第二继电器和第三继电器均通过检测与控制线路与所述的检测与控制接口相连接；

所述的低压电路包括低压电瓶、车辆待机低压电路、车辆常规低压电路和DC-DC变换器，其中，所述的DC-DC变换器与所述的低压电瓶之间通过低压电源线路相连接，且所述的DC-DC变换器与所述的低压电瓶之间连接有所述的第一继电器；所述的车辆待机低压电路与所述的车辆常规低压电路均通过低压电源线路与所述的低压电瓶相连接，且所述的车辆待机低压电路与所述的低压电瓶之间还包括依次连接的所述的手动开关和所述的第二继电器，所述的车辆常规低压电路与所述的低压电瓶之间还包括依次连接的所述的手动开关和所述的第三继电器，且所述的车辆待机低压电路、车辆常规低压电路和所述的DC-DC变换器均通过检测与控制线路与所述的检测与控制接口相连接，所述的低压电瓶通过低压电源线路与所述的低压电源管理模块相连接，为所述的低压电源管理模块供电。

所述的车辆低压电源管理系统还包括一与所述的DC-DC变换器通过高压电源线路相连接的DC-DC高压电路继电器和一BMS，且所述的DC-DC高压电路继电器通过高压电源线路连接一动力电池高压电路继电器，该动力电池高压电路继电器通过高压电源线路连接一动力电池，且所述的DC-DC高压电路继电器和BMS均通过检测与控制线路连接于所述的检测与控制接口。

所述的第一继电器、第二继电器和第三继电器均为常开型继电器，且所述的第一继电器、第二继电器和第三继电器容量均与所述的低压电路的相适应。

所述的低压电源管理模块包括：

控制电源和与所述的控制电源依次通过通讯线路连接的控制电源手动检查开关和控制电源状态指示灯；

机械使能开关和与所述的机械使能开关通过通讯线路相连接的使能状态指示灯；

系统电源管理单元和与所述的系统电源管理单元通过通讯线路相连接的电源接口；

控制模式开关和与所述的控制模式开关通过通讯线路相连接的控制模式指示灯；

控制信息状态指示灯；

手动操作组合开关；

通讯接口；

调试接口；

其中，所述的机械使能开关、系统电源管理单元、控制模式开关、控制电源、控制信息状态指示灯、手动操作组合开关、通讯接口和调试接口均通过通讯线路与所述的低压电源管理单元直接连接，且

所述的机械使能开关和所述的系统电源管理单元通过通讯线路相连接，且

所述的电源接口通过通讯线路分别与所述的车辆待机低压电路、车辆常规低压电路相连接。

所述的系统电源管理单元用以控制所述的低压电瓶对所述的车辆低压电源管理模块的供电线路的通断；

所述的控制电源为可充电电池，且所述的控制电源用以为所述的低压电源管理模块持续供电；

所述的控制电源手动检查开关由所述的控制电源控制，该控制电源手动检查开关包括通断两种状态，用以检测所述的控制电源是否正常供电；

所述的控制电源状态指示灯用以根据所述的控制电源手动检查开关的通断状态进行明暗切换从而显示出所述的控制电源的状态；

所述的机械使能开关用以控制所述的连接有所述的低压电瓶的系统电源管理单元的通断，且所述的机械使能开关将其通断状态发送给所述的低压电源管理单元；

所述的使能状态指示灯用以根据所述的机械使能开关的通断状态进行明暗控制从而显示所述的机械使能开关的状态；

所述的控制模式开关用以切换该车辆低压电源管理系统的控制模式，且所述的控制模式开关将其开关状态发送给所述的低压电源管理单元，所述的控制模式包括手动模式、自动模式和脱机模式；

所述的控制模式指示灯用以根据所述的控制模式开关的状态显示不同的颜色从而显示所述的控制模式开关的状态；

所述的控制信息状态指示灯用以显示相关控制信息的状态；

所述的手动操作组合开关用以手动控制对应的控制元件，以实现欠压状态下启动车辆和调试低压电路的通断；

所述的通讯接口用以实现该低压电源管理模块与外界的通讯信息交互功能；

所述的调试接口用以实现所述的策略控制程序的输入和在线仿真；

所述的电源接口用以提供连接所述的低压电瓶和供电极柱，且所述的电源接口内部设置有短路保护熔断器。

所述的控制模式开关选通所述的手动模式，所述的手动操作组合开关被选通，用户通过所述的手动操作组合开关人为控制所述的继电器，从而控制所述的低压电路；

所述的控制模式开关选通所述的自动模式，所述的低压电源管理单元通过其内置的所述的策略控制程序控制所述的继电器，从而控制所述的低压电路；

所述的控制模式开关选通所述的脱机模式，所述的低压电源管理模块屏蔽对所述的继电器的控制，并对电流传感器的检测结果进行分析处理。

以上所述的车辆低压电源管理系统的安装方法，其主要特征是，所述的继电器的数目至少为一个，所述的低压电路包括DC-DC变换器、低压电瓶和被供电电路，所述的低压电源管理模块中包括一控制电源和开关，且所述的安装方法包括以下步骤：

(1)将所述的低压电源管理模块布置并装配在被安装车辆对应的安装支架上；

(2)将所述的DC-DC变换器与所述的低压电瓶的连接线路上接入一所述的继电器；

(3)在所述的低压电瓶与车辆的被供电电路上接入所述的电流传感器，且所述的被供电电路与所述的低压电瓶之间依次接入所述的继电器和所述的手动开关；

(4)在所述的低压电源管理模块中置入控制电源；

(5)将所述的低压电源管理模块中包括的所述的开关的键位设置于相应位置。

所述的供电电路包括车辆待机低压电路和车辆常规低压电路。

所述的开关包括机械使能开关和手动操作组合开关。

请参阅图1，方框内为所述的低压电源管理模块，包括15个功能模块，内部之间的连线代表连接关系

方框方外：实线方框为系统内部件，虚线方框为系统外但与系统有联系的部件。虚线表示检测与控制线路，粗实线表示高压电源线路，双实线表示低压电源线路，单实线表示通讯线路。

低压电源管理系统(LPMS)构成说明：

继电器：第一继电器、第二继电器和第三继电器均为常开型继电器，容量满足低压电路需求；

手动开关：用于整车低压电路的手动机械断开或接通，正常使用时位于接通位置；

电流传感器：可检测低压电路的输出电流；

低压电源管理模块：由若干集成电路、电子配件、微型电池、LED灯等组成的电子产品，用于对车辆低压电路的管理，可控制相关通断节点，可与车辆信息系统通讯，发出或执行通断控制指令，需要通过配套线束与相关部件电气连接；

系统电源管理单元：用于管理低压电瓶构成的输入电源对低压电源管理模块(LPMA)供电的通断，能够将输入电源分配给控制电源和控制电源管理单元，由机械使能开关和控制电源管理单元联合控制；

低压电源管理单元：属于低压电源管理模块(LPMA)的核心控制部件，内部有低压电源管理系统的策略控制软件，能够读取输入信息并根据输入信息给出相应的输出信息进行控制；

控制电源状态指示灯：在控制电源手动检查开关动作时，根据该控制电源手动检查开关的动作显示电源状态，从而判断控制电源是否正常；

控制电源手动检查开关：用于连接控制电源状态指示灯和控制电源，有通、断两种状态，平时处于断开状态；

控制电源：属于生活中常见的可充电电池，比如5号电池或纽扣电池。正常情况下与系统电源管理单元一起为低压电源管理模块(LPMA)提供电源，当系统电源管理单元因为其它原因停止供电时，用于给控制电源管理单元供电，保证最基本的电源供应；

控制模式开关：用于连通或断开控制模式指示灯的电路，同时能够将开关状态反馈给控制电源管理单元；

控制模式指示灯：用于根据控制模式开关的状态切换LED灯的明暗或颜色，以显示控制模式开关的状态；

手动操作组合开关：在手动操作模式下有效，可手动控制对应的控制元件，可用于欠压情况下起动车辆、调试电路通断等；

通讯接口：与车辆其它系统进行通讯信息交换；

机械使能开关：能够直接断开或连通连接有低压电瓶的系统电源管理单元；能将开关状态反馈给控制电源管理单元；能够决定使能状态指示灯的明暗；能够通过检测和控制接口，直接将第一继电器、第二继电器和第三继电器的控制闭合电路连接至低压电瓶，实现继电器常闭的连通状态；

检测和控制接口：为低压电源管理单元进行信息采集和控制动作指令发出提供通道；

调试接口：低压电源管理单元的内置的策略控制程序的输入和在线仿真的通道；

控制信息状态指示灯：显示相关控制信息的状态；

使能状态指示灯：显示机械使能开关的状态；

电源接口：通过线束直接连接蓄电池的供电极柱，内部设置短路保护熔断器。

在一种具体实施例中，该车辆低压电源管理系统的工作原理如下：

1.通过检测和控制接口，低压电源管理单元能够控制第一继电器、第二继电器和第三继电器的通断动作，并能够检测各继电器的通断状态。

2.通过检测和控制接口，低压电源管理单元能够检测、处理和发出低压电瓶的电压相关信息。

3.通过检测和控制接口，低压电源管理单元能够解析电流传感器的数值，并能够处理和发出与电流相关的信息。

4.通过检测和控制接口，低压电源管理单元能够与系统外围高压电路部件的连通建立联系，能够直接或间接控制DC-DC高压电路继电器、通过BMS控制动力电池高压电路继电器等。

5.通过检测和控制接口，低压电源管理单元能够获取车辆低压电路的状态信息，比如点火钥匙状态、待机设备状态等。

6.通过手动开关，可以手动连通或断开低压电路的通断。

7.通过机械使能开关，能够直接断开或连通连接有低压电瓶的系统电源管理单元；能将开关状态反馈给低压电源管理单元；能够通过检测和控制接口，直接将第一继电器、第二继电器和第三继电器的控制闭合电路连接至连接有低压电瓶的系统电源管理单元，实现继电器常闭的连通状态。

8.通过控制电源手动检查开关，能够连通或断开控制电源状态指示灯和控制电源。

9.通过控制模式开关，能够连通或断开控制模式指示灯的电路，能够将开关状态反馈给低压电源管理单元。

10.通过手动操作组合开关，能够向低压电源管理单元发送多种开关状态信息。

11.通过更换控制电源，能够方便地使低压电源管理模块(LPMA)重新供电。

12.通过各种指示灯，能够快速知道系统内各组件的信息状态。

13.通过调试接口，能够实现内置的策略控制软件的程序的输入和在线仿真。

14.通过通讯接口，能够与车辆其它系统进行通讯信息交换。

在一种具体实施例中，在为某厂开发的纯电动箱式物流车载货汽车底盘中，使用了低压电源管理系统(LPMS)。在设计之初将系统管理模块布置于车辆上，配套线束一起集成在整车线束上，部件装配简单，部分功能可根据用户需要通过软件设置来调整。

1.将低压电源管理模块(LPMA)布置并装配在车辆的安装支架上。

2.在DC-DC对蓄电池的供电电路中接入第一继电器。

3.在低压电瓶连接的被供电电路上接入手动开关，同时在电源线上串电流传感器。

4.分别在车辆的待机电压电路和常规低压电路上接入第二继电器和第三继电器。

5.接入控制电源、检测和控制线路、高压电源线路、低压电源线路和通讯线路。

6.将低压电源管理模块(LPMA)的各开关设置于正确键位。

实车测试此系统的常用功能：低压电瓶欠压起动车辆、无低压电瓶起动车辆，低压电瓶欠压保护，故意设置的漏电测试等，低压电源管理系统(LPMS)的管理和保护功能均工作正常，其它工作模式正常。

采用该车辆低压电源管理系统及其安装方法，由于其使用了继电器、电流传感器以及低压电源管理模块，该车辆低压电源管理系统可以实现对低压电路的通断控制和电流监控，保护低压蓄电池和低压电源系统，达到保护蓄电池不欠压，欠压车辆能起动，快速漏电能断开的目的，并能够对车辆常规低压电源电路、车辆待机低压电源电路进行监测和通断控制，对低压电瓶的电压信息进行采集、报警，并执行低压电瓶过压或欠压保护动作，还可检测低压电瓶的极性是否反接、跨接线是否连通，配合整车控制需求，执行多样化、策略性的低压电路的主动闭合或断开，且还能对低压电路低阻值和短路状态进行检测并警告，执行对控制电源的保护性断开动作，对低压电路的输出电流进行负载检测，实现电流信息采集、自检故障、显示故障、主动关闭控制功能、发出故障信息的功能，且该系统还能采集和发出继电器状态、DC-DC变换器状态、BMS状态、其它控制节点需求等。该车辆低压电源管理系统根据其结构特点，可分为三种工作模式，分别为自动模式，手动模式和脱机模式。该系统具有以下优点：

1.功能多：技术性能多样，能够满足电动车辆低压电源电路的多种管理和保护需求，提供丰富的判断信息和应急手段；

2.功能实用：比如防止蓄电池欠压，蓄电池欠压起动车辆，无蓄电池起动车辆，能对较大的漏电流进行检测、警告和处置

3.体积小：小巧的控制模块和外围部件，为装配在电动车辆上提供了方便；

4.使用简单：只需要加装简单的控制线束即可完成，系统连入方便，对原系统影响小。如果出现问题，可使用脱机模式，相当直接屏蔽模块。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。