一种纯电动汽车的动力控制系统以及纯电动汽车的制作方法

[0001]
本发明涉及新能源汽车技术领域，特别是涉及一种纯电动汽车的动力控制系统以及纯电动汽车。


背景技术：

[0002]
2016年10月20日工业和信息化部审议通过的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》将新能源汽车定义为：新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或者主要依靠新型能源驱动的汽车，包括插电式混合动力(含增程式)汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车等。2018年7月4日国家发改委对外发布《汽车产业投资管理规定(征求意见稿)》汽车整车投资项目分为燃油汽车和纯电动汽车投资项目，将插电式混合动力汽车归为燃油汽车类；纯电动汽车投资项目包括纯电动汽车、增程式电动汽车、燃料电池汽车等投资项目。随着科学技术的不断发展以及现有能源的不断消耗，我国政府大力鼓励以纯电动为主、插电式为辅助，兼顾燃料电池汽车的策略发展纯电动汽车，与此同时，人们对新能源汽车的需求也愈加强烈，纯电动汽车的应用前景十分广阔和良好。
[0003]
与传统的燃油汽车相比，纯电动汽车以电动机代替原有的发动机为汽车提供动力，以动力电池及充电系统代替原有的油箱为电动机提供所需能量，并且简化掉了离合器与变速器，制动系统、转向系统、行驶系统则仍保留原有汽车的系统不变。目前大部分的纯电动汽车都是由传统的燃油汽车改造而来，虽然仍然保留了燃油汽车的大部分零部件，但由于驱动方式发生了实质性的改变，因此动力控制系统也发生了巨大的变化，原有的适用于燃油汽车的动力控制系统已经完全不能适应纯电动汽车，因此需要提供一种适用于纯电动汽车的动力控制系统，以最大程度提升纯电动汽车的动力性和操控性。


技术实现要素：

[0004]
基于此，有必要针对目前纯电动汽车存在的问题，提供一种纯电动汽车的动力控制系统以及纯电动汽车。
[0005]
为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：
[0006]
一种纯电动汽车的动力控制系统，包括动力电池包、高压配电盒、电机控制器、整车控制器、一键启动控制子系统和电池管理子系统；
[0007]
所述动力电池包通过所述一键启动控制子系统为所述高压配电盒提供高压电源，所述高压配电盒将高压电分配给所述电机控制器、ptc加热器、空调压缩机和降压型dc-dc转换器，所述降压型dc-dc转换器分别与蓄电池和车载用电设备连接；
[0008]
所述一键启动控制子系统用于对驾驶员进行身份加密认证以及控制所述动力电池包与所述高压配电盒之间的通断电；
[0009]
所述电池管理子系统用于实时检测所述动力电池包的物理参数、电量剩余状态以及进行电池在线故障诊断与预警；
[0010]
所述整车控制器获取驾驶员的输入信号，并根据所述输入信号向所述电机控制器
发出对应的控制指令，使所述电机控制器根据所述控制指令驱动电机运行；
[0011]
所述电机控制器、所述整车控制器、所述一键启动控制子系统和所述电池管理子系统之间通过can总线进行数据交互。
[0012]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0013]
本发明所提出的动力控制系统适用于纯电动汽车，该动力控制系统包括动力电池包、高压配电盒、电机控制器、整车控制器、一键启动控制子系统和电池管理子系统，通过高压配电盒将高压电分配给各个用电设备，采用一键启动控制子系统使纯电动汽车具有一键启动功能，提高了纯电动汽车的便捷性和安全性，同时通过电机控制器、整车控制器和电池管理子系统实现了对纯电动汽车的智能化控制，进一步提高了控制性能。
附图说明
[0014]
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。
[0015]
图1为本发明一种纯电动汽车的动力控制系统的结构示意图；
[0016]
图2为本发明中一键启动控制子系统的结构示意图；
[0017]
图3为本发明中高压配电盒的结构示意图；
[0018]
图4为本发明中电机控制器的结构示意图；
[0019]
图5为本发明中的能量回收模块回收汽车制动能量的流程图；
[0020]
图6为本发明中动力控制保险盒的结构示意图。
具体实施方式
[0021]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0022]
在其中一个实施例中，如图1所示，本发明提供了一种纯电动汽车的动力控制系统，该动力控制系统包括动力电池包、高压配电盒、电机控制器、整车控制器、一键启动控制子系统和电池管理子系统。
[0023]
具体地，参见图1，电池管理子系统、动力电池包、一键启动控制子系统和高压配电盒依次连接，动力电池包通过一键启动控制子系统为高压配电盒提供高压电源，高压配电盒的作用主要是分配电能，包括实现对整个汽车高压线路进行短路保护、过载保护等，高压配电盒将高压电分配给电机控制器、ptc加热器、空调压缩机和降压型dc-dc转换器，其中降压型dc-dc转换器分别与蓄电池和车载用电设备连接，降压型dc-dc转换器将高压配电盒分配的高压电。降为低压电，例如降为12v低压电，由低压电给蓄电池充电或者给车载用电设备供电，同时在动力电池包断电后，蓄电池也可以为车载用电设备供电。由于dc-dc转换器属于大功率器件，因此必须对其进行散热，例如dc-dc转换器采用散热片进行风冷散热。
[0024]
一键启动控制子系统用于对驾驶员进行身份加密认证以及控制动力电池包与高压配电盒之间的通断电，以实现整车电路系统的一键启动控制。
[0025]
电池管理子系统用于实时检测动力电池包的物理参数、电量剩余状态以及进行电
池在线故障诊断与预警等，电池管理子系统还可以实现动力电池包的充放电控制及预充控制等。
[0026]
整车控制器获取驾驶员的输入信号，输入信号包括加速踏板信号、制动踏板信号、前进档信号、后退档信号和停车档信号，并根据输入信号向电机控制器发出对应的控制指令，使电机控制器根据控制指令驱动电机运行。整车控制器根据加速踏板信号、制动踏板信号、前进档信号、后退档信号和停车档信号等输入信号，进行分析、判断等处理后，向电机控制器发出相应的控制指令，电机控制器根据控制指令驱动电机运行，控制电机的转向和转速等参数，电机将电能转变成机械能，通过机械传动装置实现对汽车车轮的正转、反转、加速、减速以及制动等控制。
[0027]
电机控制器、整车控制器、一键启动控制子系统和电池管理子系统之间通过can总线进行数据交互，整车控制器还与车辆的组合仪表连接。
[0028]
本实施例所提出的动力控制系统适用于纯电动汽车，该动力控制系统包括动力电池包、高压配电盒、电机控制器、整车控制器、一键启动控制子系统和电池管理子系统，通过高压配电盒将高压电分配给各个用电设备，采用一键启动控制子系统使纯电动汽车具有一键启动功能，提高了纯电动汽车的便捷性和安全性，同时通过电机控制器、整车控制器和电池管理子系统实现了对纯电动汽车的智能化控制，进一步提高了控制性能。
[0029]
作为一种具体的实施方式，如图2所示，一键启动控制子系统包括启动按键、启动控制器、acc档继电器、on档继电器、immo传感器、电子转向柱锁和车内天线，其中启动控制器的第一控制端和第二控制端分别与acc档继电器、on档继电器的控制端对应连接，acc档继电器和on档继电器的常开触点分别与与acc档位机构、on档位机构连接，常闭触点则均与电源vcc连接，启动控制器通过acc档继电器、on档继电器可以分别控制acc档位机构、on档位机构的通断电。启动控制器的天线端与车内天线连接，车内天线用于接收遥控钥匙发送的无线信号。
[0030]
启动控制器分别与启动按键、immo传感器、电子转向柱锁、高压配电盒和整车控制器连接，其中启动按键与动力电池包连接，当启动按键断开时，动力电池包与高压配电盒之间呈断路状态，此时启动控制器控制电子转向柱锁锁闭；当启动按键闭合时，动力电池包与高压配电盒之间呈通路状态，此时启动控制器控制电子转向柱锁打开，电子转向柱锁由电源vcc供电；immo传感器用于对驾驶员进行身份加密认证，并将身份认证结果发送至启动控制器，若immo传感器身份认证成功，则启动控制器发送启动信号至整车控制器，否则启动控制器不发送启动信号。immo传感器包括传感器本体和线圈，遥控钥匙内安装有转发器，当转发器位于线圈通电后所产生的磁场中时，转发器被磁场激励产生电信号，传感器本体与启动控制器之间进行加密通信，从而实现对驾驶员的身份加密认证。
[0031]
acc档继电器、on档继电器、电子转向柱锁、immo传感器与电源vcc之间分别设有acc档保险丝、on档保险丝、电子转向柱保险丝和传感器保险丝，以防止一键启动控制子系统电路中电流过大。
[0032]
本实施方式的一键启动控制子系统利用immo传感器对驾驶员进行身份加密认证，提高了动力控制系统的安全性和可靠性，同时该一键启动控制子系统可以控制acc档位机构和on档位机构的通断电，以及整车系统的电力供应状态，具有电路设计合理、可靠性高等优点。
[0033]
进一步地，高压配电盒包括壳体、总继电器、预充继电器、预充电阻和总保险丝，总继电器、预充继电器、预充电阻和总保险丝均安装在壳体内。如图3所示，总继电器的正极端与启动控制器连接，总继电器的负极端与总保险丝的一端连接，总保险丝的另一端与负载连接线连接，负载连接线包括多个用于连接ptc加热器、空调压缩机、dc-dc转换器以及电机控制器的电源端的线束，预充继电器与预充电阻串联后并联在总继电器的正极端和负极端之间。为避免高压配电盒充电时由于导通瞬间电流过大而损坏总继电器，在总继电器的两端并联预充继电器与预充电路的串联支路，预充继电器可以控制预充回路的断开、闭合，预充电阻起到很好的限流作用，当充电时，总正继电器先断开，预充继电器和预充电阻构成的预充回路先接通，预充回路安全导通，随后接通总正继电器、再断开预充继电器，从而避免总正继电器导通瞬间回路内电流过大而损坏总正继电器，延长高压配电盒的使用寿命。
[0034]
作为一种具体的实施方式，如图4所示，电机控制器包括信号处理电路模块、单片机电路模块、驱动电路模块、电源电路模块和辅助电路模块，其中信号处理电路模块、单片机电路模块和驱动电路模块依次连接，电源电路模块用于为信号处理电路模块、单片机电路模块、驱动电路模块和辅助电路模块供电，辅助电路模块用于辅助单片机电路模块进行数据计算及存储，信号处理电路模块用于接收can总线以及其他传感器(例如档位位移传感器、加速传感器、温度传感器、速度传感器等)发送过来的信号，并对信号进行滤波、放大等处理后提供给单片机电路模块，由单片机电路模块作进一步的分析和处理，生成电机驱动信号，驱动电路模块根据单片机电路模块的电机驱动信号控制驱动电机运行。
[0035]
作为一种具体的实施方式，电机控制器包括能量回收模块，能量回收模块回收汽车制动能量的过程包括以下步骤，如图5所示：
[0036]
步骤一(s100)：通过传感器采集信息，采集的信息包括制动踏板角度信息、制动踏板角加速度信息、轮速信息、车速信息和车轮角速度信息；
[0037]
步骤二(s200)：在驾驶员踩下制动踏板后，能量回收模块根据采集的制动踏板角度信息和制动踏板角加速度信息计算驾驶员的制动需求，从而确定所需的制动力，以及根据轮速信息、车速信息和车轮角速度信息计算汽车滑移率s，汽车滑移率s的计算公式如下：
[0038][0039]
其中，u为车速，u
w
为轮速，ω为车轮角速度，r为车轮半径；
[0040]
步骤三(s300)：判断制动需求是否为紧急制动，若是，则能量回收模块发送第一紧急制动信号至整车控制器，由纯电动汽车的制动系统完全提供制动力；若否，则进入步骤s400；
[0041]
步骤四(s400)：判断汽车滑移率s是否大于阈值s’，若是，则能量回收模块发送第二紧急制动信号至整车控制器，由制动系统完全提供制动力；若否，则进入步骤s500；
[0042]
步骤五(s500)：判断电机制动能力是否满足制动需求，若是，则由电机完全提供当前所需制动力，能量回收模块发送第一电机制动信号至整车控制器；若电机制动能力不满足制动需求，则由电机提供当前最大制动力，同时由纯电动汽车的制动系统补偿剩余制动力需求，能量回收模块发送第二电机制动信号至整车控制器。例如，当制动需求为非紧急制动且s≤s’时，假设电机在当前车速下的制动力为1000n，当驾驶员踩下制动踏板后，计算得到的制动需求为800n，此时电机的制动能力完全满足制动需求，由电机完全提供当前所需
制动力；假设电机在当前车速下的制动力为1000n，当驾驶员踩下制动踏板后，计算得到的制动需求为1200n，此时电机的制动能力无法满足制动需求，则由电机提供当前最大制动力，由制动系统补偿剩余的200n的制动力需求。
[0043]
本实施方式提供了一种由电机作为主要制动力提供源，以制动系统作为制动力不足的补偿的能量回收方式，提高了电机制动的占比，进而增加了能量回收率，同时在紧急制动以及滑移率大于阈值的情况下，由制动系统能够完全提供制动力，以保证汽车行驶的安全。
[0044]
作为一种具体的实施方式，动力控制系统还包括动力控制保险盒，动力控制保险盒包括本体和安装在本体上的继电器元件、保险丝元件，其中继电器元件包括充电继电器、冷凝风机继电器、鼓风机继电器和压缩机继电器，acc档继电器和on档继电器也安装在本体上；保险丝元件包括gprs保险丝、喇叭保险丝、车机保险丝、远近光灯保险丝、仪表保险丝、转向灯保险丝、后除霜保险丝、中控锁保险丝、冷凝风扇保险丝、车窗保险丝、鼓风机保险丝、acc档保险丝、on档保险丝、雨刮保险丝、档位开关保险丝、外后视镜保险丝、电机控制器保险丝、真空泵保险丝、acc档信号保险丝、阅读灯保险丝、充电机保险丝、immo保险丝、一键启动保险丝a、一键启动保险丝b、整车控制器保险丝、角灯保险丝、小灯保险丝、智能内视镜保险丝、on档信号保险丝、备用电源保险丝以及备用保险丝。如图6所示，继电器元件和保险丝元件分布在本体之上，冷凝风扇保险丝与冷凝风机继电器连接，鼓风机保险丝与鼓风机继电器连接，acc档保险丝和acc档信号保险丝分别与acc档继电器连接，on档保险丝和on档信号保险丝分别与on档继电器连接，外后视镜保险丝和充电机保险丝分别与充电继电器连接。本实施方式将纯电动汽车的动力控制系统中所涉及的部分保险丝及部分继电器进行集成，简化了线路结构，便于汽车动力控制系统的后期检修。
[0045]
作为一种具体的实施方式，仍参照图1，电动控制系统还包括慢充口、快充口和车载充电机，其中慢充口通过车载充电机与高压配电盒连接，快充口与高压配电盒连接，慢充口连接慢充交流电源，车载充电机的作用主要是将慢充交流电源的交流电变成直流电，然后将直流电通过高压配电盒给动力电池包充电，快充口则连接快充直流电源，由快充直流电源通过高压配电盒直接给动力电池包充电。
[0046]
作为一种具体的实施方式，动力电池包为磷酸铁锂电池包，并且动力电池包采用12并24串结构，即动力电池包由24节磷酸铁锂单体电池串联而成，每一节磷酸铁锂单体电池则由12节电芯并联而成，一个动力电池包的总电芯数为12
×
24＝288，每一节电芯的电压为3.2v，容量为12.5ah。
[0047]
本发明还提出一种纯电动汽车，该纯电动汽车除了包括现有纯电动汽车的其他部件之外，还包括如上实施例所述的动力控制系统，动力控制系统中各个模块及其具体功能的实现方法，可以参照上述的动力控制系统中描述的实现方法，此处不再赘述。
[0048]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0049]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。