专利名称：一种纯电动汽车电气系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纯电动汽车电气系统。
背景技术：
随着不可再生石油资源的枯竭及全球汽车保有量的剧增，车用能源问题及相应的汽车尾气污染问题已引起全球的广泛关注。随着近期电池技术的重大突破，纯电动汽车低能耗和低排放的优点再次显现出来。现有的纯电动汽车研发一般是基于传统汽车进行的， 相应的电气系统也是基于传统的轿车电气系统开发。但由于传统汽车电气系统一般为12V 或者24V制式，而纯电动汽车电气系统则是高压电气系统和12V或者24V低压电气系统并存，因此纯电动汽车的电气系统较传统汽车复杂，且如果高压电气系统和低压电气系统设计不当，会发生一些意想不到的功能错误，从而给整车安全性带来隐患。现有文献对纯电动汽车电气系统结构和工作方式的描述较少。CN2013^816Y对一种高压电气系统进行了描述，该电气系统中，对继电器配置及高压接触器的配置及工作方式未进行描述，同时缺少单独的整车控制器。
发明内容
由于纯电动汽车的电气系统存在高压和低压线路及器件，且数量众多，如果电气系统设计不当，会引起意外的电气动作，从而带来安全行车隐患。本发明提出的电动汽车电气系统，尽可能保留原有车辆的低压线路，对新增加的电气系统采用与原有车辆低压线路相对独立的布线方式，使得新增加的电气系统使用可靠，操作简单，充电方便。本发明采取的技术方案是1)电气系统的结构构成本发明的纯电动汽车电气系统包括车载充电机，高压安全开关，正端母线直流接触器，驱动电机控制器(及驱动电机)，负端母线直流接触器，电池管理系统(及电池)，降压型DC/DC，空调压缩机控制器(及空调压缩机)，低压蓄电池，钥匙开关，制动助力真空泵， 制动踏板开关，数字化仪表，整车控制器，电动水泵，电动冷却风扇，电动助力转向，预充电高压继电器，以及为配合各部件工作的低压供电继电器。同时该系统还包括用于连接各部件的高压直流母线和低压输出线路。2)电气系统连接方式在该电气系统中，车载充电机包括低压输出线路和高压直流母线两种电气线路。 其中低压输出线路连接在电池管理系统的独立低压供电端，高压直流母线接入至高压安全开关的输入端。电池管理系统的高压直流母线正极接入至高压安全开关的输入正端，高压直流母线的负极接入负端母线直流接触器的高压输入端。负端母线直流接触器的高压输出端接至高压安全开关的输入负端。降压型DC/DC的输入端与高压安全开关的输出端相连， 空调压缩机控制器的高压输入端与高压安全开关的输出端相连，降压型DC/DC的输出端接至低压蓄电池两极上。预充电高压继电器的输入端、正端母线直流接触器的输入端与高压安全开关的输出正端相连，预充电高压继电器的输出端、正端母线直流接触器的输出端与驱动电机控制器的高压输入正端相连。驱动电机控制器的高压输入负端与高压安全开关的输出负端直接相连。高压安全开关可以由人工从驾驶舱内切断，用作维修或者紧急情况切断高压直流母线时使用。负端母线直流接触器位于电池管理系统的高压直流母线负端出口，用于整个高压电气系统的紧急安全通断；正端母线直流接触器用于驱动电机控制器的安全通断；预充电高压继电器用于驱动电机控制器的预充电过程。降压型DC/DC在负端母线直流接触器与高压安全开关闭合后，负责为低压蓄电池充电，以保证低压蓄电池的电压处于合理的工作范围内；负端母线直流接触器与高压安全开关闭合后，空调压缩机控制器的高压直流母线接通。钥匙开关的四个挡位OFF，ACC, ON, Start用于控制ACC线路、ON线路、Mart线路与低压蓄电池正极的连通钥匙开关的ACC挡位控制ACC线路与低压蓄电池正极的连通，钥匙开关的ON挡位控制ON线路与低压蓄电池正极的连通，钥匙开关的Mart挡位控制Mart线路与低压蓄电池正极的连通，钥匙开关处于OFF挡位时，所述的ACC线路、ON线路和Mart线路与低压蓄电池正极断开。在正常上电过程中，电池管理系统的低压供电线路正极与电池管理系统继电器连接，其负极直接搭铁。该电池管理系统继电器由ON线路控制。在电池管理系统内部采用二极管隔离电池管理系统的低压供电线路与独立低压供电端。空调压缩机控制器的低压供电线路正极与空调压缩机控制器继电器相连，该空调压缩机控制器继电器的通断由ON线路控制。驱动电机控制器的低压供电线路正极由驱动电机控制器继电器控制，该驱动电机控制器继电器的通断由ON线路控制。制动助力真空泵的低压供电线路正极与制动助力真空泵继电器连接，该制动助力真空泵继电器受制动踏板开关的通断控制。数字化仪表直接由ACC线路供电。整车控制器低压供电线路正极与整车控制器供电继电器相连，该整车控制器供电继电器受ACC线路控制。电动助力转向的低压供电线路正极与电动助力转向继电器相连，该电动助力转向继电器的通断受ACC线路控制。电动水泵的低压供电线路正极与电动水泵继电器相连，该电动水泵继电器的通断受整车控制器控制。电动冷却风扇的低压供电线路正极与电动冷却风扇低压继电器相连， 该电动冷却风扇继电器的通断受整车控制器控制。预充电高压继电器、正端母线直流接触器的通断受整车控制器控制。负端母线直流接触器的通断动作由电池管理系统实施。数字化仪表、整车控制器、电池管理系统及驱动电机控制器之间通过CAN总线进行数据交换。电池管理系统与车载充电机的通信通过另外一路CAN总线完成。整车控制器与降压型DC/DC通过低压信号线路连接和传输信号。整车控制器与降压型DC/DC之间的两根低压信号线分别用于传送整车控制器的工作指示信号和整车控制器发送给DC/DC的使能信号。整车控制器内部具有采集低压蓄电池端电压的电路。整车控制器与空调压缩机控制器之间通过两路低压信号线路连接和传输信号。一路低压信号线路传送整车控制器发给空调压缩机控制器的空调工作使能信号；另一路低压信号线路传输整车控制器发送给空调压缩机控制器的空调电机转速PWM信号。3)电气系统工作方式本发明电气系统工作过程如下①钥匙开关工作过程
钥匙从OFF挡打至ACC挡时，整车控制器、电动助力转向、数字化仪表开始工作；钥匙ON挡接通时，空调压缩机控制器、蓄电池管理系统、驱动电机控制器的低压继电器接通， 各控制器开始工作；钥匙Mart挡接通时，电机高压电系统在整车控制器控制下工作。降压型DC/DC、电动水泵、电动冷却风扇的工作由整车控制器控制，制动助力真空泵由制动踏板开关控制。高压安全开关为手动开关，用于在紧急情况下，由驾驶舱内拉动，断开电路强电。在钥匙OFF后充电插头接入车辆时，电池管理系统由车载充电机供电后，闭合负端母线直流接触器，通向电池管理系统的高压直流母线导通。钥匙开关工作过程中，整车控制器、电池管理系统、驱动电机控制器工作的具体过程如下(1)钥匙到ACC位置时，整车控制器上电工作，电动助力转向处于工作状态，数字化仪表开始工作。(2)钥匙到ON挡位置时，电池管理系统发送的控制器局域网(Controller Area Network,以下简称CAN)信息中无重大故障信号时，整车控制器通过CAN发给电池管理系统接通负端母线直流接触器的指令，同时整车控制器直接输出控制信号接通预充电高压继电器进行预充电。当驱动电机控制器返回的CAN信号中，显示预充电已完成，则整车控制器断开预充电高压继电器，若此时电池及电机系统均无严重故障信息，整车控制器接通正端母线直流接触器，驱动电机控制器输入端的直流高压母线与电池管理系统输出端接通。(3)钥匙打到Mart挡，负端母线直流接触器和正端母线直流接触器均闭合时，若驱动电机控制器发送的CAN信息中无严重故障，整车控制器发送电机工作使能命令给驱动电机控制器，驱动电机控制器才能处于工作状态，电机可以响应整车控制器发出的转矩命令，此时电气驱动系统可以驱动车辆。行车过程中，电池管理系统或驱动电机控制器发出的CAN信息中出现严重故障， 则整车控制器首先发送降低电机输出转矩命令，并快速切断正端母线直流接触器和负端母线直流接触器，以确保电气系统和人员安全。高压安全开关为手动开关。当电气系统发生严重故障时，司机在驾驶舱内直接拉动高压安全开关，人工切断驱动电机控制器与电池管理系统之间的直流高压母线，确保舱内人员安全。(4)钥匙从钥匙ON挡位置回到OFF挡位置时，所有部件停止工作。(5)钥匙回到OFF挡后，可以进行停车充电。充电过程中的电气系统安全性由电池管理系统和车载充电机的操作保证。充电插头与车载充电机接通后，电池管理系统与车载充电机的CAN通信开始工作，电池管理系统进入充电工作状态。电池管理系统接通负端母线直流接触器后，车载充电机开始为电池包充电，充电速率由两者共同控制。充电结束或者电池发生故障时，车载充电机停止其高压输出，同时电池管理系统断开负端母线直流接触
ο②降压型DC/DC若钥匙处于ON挡时，负端母线直流接触器闭合，降压型DC/DC输入侧供电；或者当外部充电插头插入至车上的充电座时，车载充电机向降压型DC/DC输入侧供电。当钥匙处于ON挡时，整车控制器经低压信号线发给降压型DC/DC —个电平 (3.7 5V)信号，表示整车控制器在工作。若整车控制器检测到低压蓄电池的电压低于一定值，经过低压信号线发送充电使能信号至降压型DC/DC，降压型DC/DC开始为低压蓄电池充电。若低压蓄电池端电压达到充电电压上限值时，整车控制器发出降压型DC/DC停止充电命令。 当钥匙到OFF挡，此时整车控制器不再工作，降压型DC/DC收不到整车控制器信号后，将不再工作。③电动冷却风扇电动冷却风扇用于冷却驱动电机系统及空调系统。当驱动电机控制器温度、水温温度、或者空调冷凝器温度中，任意一个温度高于一定值Al，整车控制器启动电动冷却风扇进行冷却；当驱动电机控制器温度、水温温度、或者空调冷凝器温度中，三者温度均低于一定值A2时，整车控制器通过关断电动冷却风扇供电正端的低压继电器，关闭电动冷却风扇。④电动水泵电动水泵用于冷却驱动电机系统。整车控制器对电动水泵的控制方式与风扇类似，当驱动电机控制器温度或者水温高于一定值A3时，整车控制器启动电动水泵；当驱动电机控制器温度或者水温低于一定值A4时，整车控制器通过断开电动水泵低压正极的低压继电器，关闭电动水泵。⑤空调压缩机控制器钥匙ON挡接通时，空调压缩机控制器上电工作。电动空调必须在整车控制器的控制下工作。整车控制器检测整车面板输入的空调挡位信号和打开信号。若整车控制器收到空调打开信号，且根据整车面板上输入的空调挡位信号，发出空调使能信号。空调压缩机控制器内部具备高压继电器，在没有收到整车控制器的使能信号时，该高压继电器不能闭合。停车充电时，空调压缩机控制器没有收到整车控制器发出的使能信号，不能工作。整车控制器在发出电动空调使能信号的同时，发出PWM控制信号至空调压缩机控制器，调节空调压缩机的转速，从而达到不同的空调调温效果。⑥电动助力转向电动助力转向系统在钥匙ON挡接通时，其供电继电器导通，助力转向电机可以工作。⑦制动助力真空泵制动助力真空泵的开关继电器由制动踏板进行控制。踩下制动踏板后，制动开关闭合，真空助力继电器接通，助力真空泵开始工作，用于制动踏板助力。本发明使得该电动汽车车启动方式完全与传统车辆相同；如果车辆发生故障，将具有安全冗余措施，从而保证电动汽车的安全行驶。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进行进一步说明。图1是电动汽车电气系统原理图；图2是电动汽车控制信号原理图；图中1车载充电机，2高压安全开关，3正端母线直流接触器，4驱动电机控制器，5负端母线直流接触器，6电池管理系统，7降压型DC/DC，8空调压缩机控制器，9低压蓄电池，10钥匙开关，11制动助力真空泵，12制动踏板开关，13数字化仪表，14整车控制器，15 电动水泵，16电动冷却风扇，17电动助力转向，18预充电高压继电器，19电池管理系统继电器，20空调压缩机控制器继电器，21驱动电机控制器继电器，22制动助力真空泵继电器，23 整车控制器供电继电器，24电动水泵继电器、25电动冷却风扇继电器，26电动助力转向继电器。
具体实施例方式1)电气系统组成图1为本发明中的纯电动车电气系统。所述的电气系统包括车载充电机1，高压安全开关2，正端母线直流接触器3，驱动电机控制器4，负端母线直流接触器5，电池管理系统6，降压型DC/DC7，空调压缩机控制器8，低压蓄电池9，汽车钥匙开关10，制动助力真空泵 11，制动踏板开关12，数字化仪表13，整车控制器14，电动水泵15，电动冷却风扇16，电动助力转向17，预充电高压继电器18，以及为配合各部件工作的低压供电继电器19、20、21、22、 23、24、25、26。以及部件之间的直流高压母线或低压线路。如图1所示，车载充电机1包括两路输出，一路是为电池管理系统6供电的高压直流母线，用于电池包充电，另一路是专门为电池管理系统6供电的低压输出线路。电池管理系统6的高压直流母线正极接入至高压安全开关2的输入正端，所述的高压直流母线的负极接入负端母线直流接触器5的高压输入负端。负端母线直流接触器5的高压输出负端接至高压安全开关2的输入侧端。降压型DC/DC 7的输入端与高压安全开关2的输出端相连， 空调压缩机控制器8的高压输入端与高压安全开关2的输出端相连，降压型DC/DC 7的输出端接至低压蓄电池9上。电池管理系统6的高压直流母线经过高压安全开关2后，向驱动电机控制器4、降压型DC/DC7、空调压缩机控制器8供电。高压安全开关2的输入正端与车载充电机1的输出正端相连，高压安全开关2的输入负端与车载充电机1的输出负端及负端母线直流接触器5的输出端相连；高压安全开关2的输出正端与正端母线直流接触器3的输入正端相连， 并且高压安全开关2的输出正端和预充电高压继电器18的输入端相连，高压安全开关2的输出正端又和降压型DC/DC7的输入正端相连，高压安全开关2的输出正端并且和空调压缩机控制器8的输入正端相连；高压安全开关2的输出负端与驱动电机控制器4的输入负端相连，高压安全开关2的输出负端并与降压型DC/DC7的输入负端相连，高压安全开关2的输出负端又与空调压缩机控制器8的输入负端相连。预充电高压继电器18的输入端与高压安全开关2的输出正端相连，正端母线直流接触器3的输入端与高压安全开关2的输出正端相连；预充电高压继电器18的输出端与驱动电机控制器4的高压输入正端相连，正端母线直流接触器3的输出端与驱动电机控制器4的高压输入正端相连；驱动电机控制器4 的高压输入负端与高压安全开关2的输出负端直接相连。高压安全开关2可以由人工从驾驶舱内切断，用作维修或者紧急情况切断高压直流母线时使用。负端母线直流接触器5位于电池管理系统6的高压直流母线负端出口，负端母线直流接触器5的输入端接到电池管理系统6的高压直流母线负端出口，负端母线直流接触器5的输出端接到高压安全开关2的输入负端，用于整个高压电气系统的紧急安全通断。正端母线直流接触器3连接于高压开关2的输出正端和驱动电机控制器4的输入正端之间，用于驱动电机控制器4的安全通断。预充电高压继电器18连接于高压开关2的输出正端和驱动电机控制器4的输入正端之间，用于驱动电机控制器4的预充电过程。降压型DC/DC7在负端母线直流接触器5与高压安全开关2闭合后，负责为低压蓄电池9充电， 以保证低压蓄电池9的电压处于合理的工作范围内；负端母线直流接触器5与高压安全开关2闭合后，空调压缩机控制器8的高压直流母线接通。低压蓄电池9是低压电气系统的供电源，其负极搭铁，其正极与钥匙开关10的输入电源线相连。钥匙开关10分为OFF，ACC, ON, START挡。制动助力真空泵11、电动水泵 15、电动助力转向17、电动冷却风扇16、数字化仪表13、整车控制器14、电池管理系统6的低压供电线路、电机控制系统4的低压供电线路、空调压缩机控制器8的低压供电线路，均在钥匙开关10的控制下，由低压蓄电池9供电。较为特别的是，电池管理系统6的低压供电线路最终由低压蓄电池9供电，而电池管理系统6的独立低压供电端由车载充电机1的低压输出线路供电，在电池管理系统6内部采用二极管对低压供电线路和独立低压供电端进行隔离。图2为电气系统的控制信号图，为方便起见，图中省略了图1中所示的高压电气线路。整车控制器14承担了电气系统很大部分的控制功能，如整车控制器14发出开关信号，分别控制电动水泵继电器24、电动冷却风扇继电器25、高压预充电继电器18、正端母线直流接触器3。整车控制器14通过CAN总线分别与电池管理系统6，驱动电机控制器4及数字化仪表13进行通讯。电池管理系统6与车载充电机1之间通过另一路CAN总线进行通信。整车控制器14发送DC/DC使能信号给降压型DC/DC7，同时发送整车控制器工作指示信号给降压型DC/DC7。整车控制器14还发送空调工作使能信号、空调电机转速PWM信号至空调压缩机控制器8。当司机踩下制动踏板时，制动踏板开关12闭合，制动助力真空泵继电器22闭合， 制动助力真空泵供电；制动踏板抬起时，制动助力真空泵断电。由司机操作的钥匙开关10的ACC线决定了整车控制器供电继电器23，电动助力转向继电器沈的通断；ON线决定了电池管理系统继电器19，驱动电机控制器继电器21，空调压缩机控制器继电器20的通断。2)电气系统工作方式下面结合图1和图2，描述本发明电气系统的工作方式。①钥匙启动过程(1)在整车正常启动时，汽车的钥匙开关10首先到达ACC挡，此时整车控制器供电继电器23、电动助力转向继电器沈接通，整车控制器14和电动助力转向17完成供电。数字化仪表13直接由ACC线供电。(2)钥匙打到钥匙开关10的ON挡时，电池管理系统继电器19，空调压缩机控制器继电器20，驱动电机控制器继电器21接通，驱动电机控制器4、电池管理系统6、空调压缩机控制器8完成供电。此时CAN网络开始工作，整车控制器14收到的CAN信息中无电池管理系统6和驱动电机控制器4所发送的严重故障信息，则整车控制器14经过CAN总线，发送负端母线直流接触器闭合命令给电池管理系统6，电池管理系统6接到命令后闭合负端母线直流接触器5 ；同时整车控制器14发送闭合命令给预充电高压继电器18，对驱动电机控制器4进行预充电。驱动电机控制器4经过CAN总线返回预充电成功状态后，整车控制器发送闭合命令给正端母线直流接触器3，完成对驱动电机控制器4的高压供电。(3)钥匙打到钥匙开关10的Mart挡，负端母线直流接触器5和正端母线直流接触器3均闭合时，若驱动电机控制器4发送的CAN信息中无严重故障，整车控制器14发送电机工作使能命令给驱动电机控制器4，驱动电机控制器4可以响应整车控制器14发出的转矩命令，电气系统可以驱动车辆。行车过程中，电池管理系统6或驱动电机控制器4发出的CAN信息中出现严重故障，则整车控制器首先降发送降低电机输出转矩的命令给驱动电机控制器4，并快速切断正端母线直流接触器3和负端母线直流接触器5，以确保电气系统和人员安全。高压安全开关2为手动开关。当电气系统发生严重故障时，司机在驾驶舱内直接拉动高压安全开关2，人工切断驱动电机控制器4与电池管理系统6之间的直流高压母线， 确保舱内人员安全。(4)钥匙从钥匙开关10的ON挡位置回到OFF挡位置时，所有部件停止工作。(5)整车停车充电时，司机将钥匙从钥匙开关10上拔掉后，插入充电插头，车载充电机1具备AC/DC功能，开始给电池管理系统6的低压供电线路供电。充电CAN总线网络开始工作，电池管理系统6发送充电使能信号给车载充电机1，同时电池管理系统6在判断车载充电机1准备就绪后，吸合负端母线直流接触器5，车载充电机1通过接通的直流高压母线为电池包充电。在电池包充电完成后，电池管理系统6发送禁止信号给车载充电机1，同时断开负端母线直流接触器5，充电结束。②降压型DC/DC 7钥匙开关10处于ON挡时，负端母线直流接触器5闭合后，降压型DC/DC7输入侧供电；或者车载充电机1工作时，降压型DC/DC7的输入测供电。钥匙放至ON挡时，整车控制器14经过低压信号线发给降压型DC/DC7 —个3. 7 5V的电压信号，表示整车控制器14在工作。整车控制器14检测到低压蓄电池9的电压低于一定值后，发送给降压型DC/DC7的充电使能信号，降压型DC/DC7开始为低压蓄电池9进行充电。若低压蓄电池9充电电压达到上限值，整车控制器14发出DC/DC禁止命令，充电结束。当钥匙10到OFF挡，整车控制器14不再工作，降压型DC/DC7收不到整车控制器 14的使能信号时，不会工作。③电动冷却风扇16电动冷却风扇16用于冷却驱动电机系统及空调系统。当驱动电机控制器4温度、 水温温度、或者空调冷凝器温度中，任意一个温度高于一定值Al，整车控制器14发出命令， 闭合电动冷却风扇继电器25启动电动冷却风扇进行冷却；当驱动电机控制器4温度、水温温度、或者空调冷凝器温度中，三者温度均低于一定值A2时，整车控制器14断开电动冷却风扇继电器25，关闭电动冷却风扇16。④电动水泵15
电动水泵15用于冷却驱动电机系统。整车控制器14对电动水泵的控制方式与电动冷却风扇类似，当驱动电机控制器4温度或者水温高于一定值A3时，整车控制器发出命令，闭合电动水泵继电器M，启动电动水泵15 ；当驱动电机控制器4温度或者水温低于一定值A4时，整车控制器14关闭电动水泵继电器24，断开电动水泵15。⑤空调压缩机控制器8钥匙开关10打到ON挡时，低压继电器20闭合，空调压缩机控制器8供电。电动空调必须在整车控制器14的控制下工作。整车控制器14检测整车面板输入的空调挡位信号和打开信号。若整车控制器14收到空调打开信号，且根据整车面板上输入的空调挡位信号，发出空调使能信号。空调压缩机控制器8内部具备高压继电器，在没有收到整车控制器 14的使能信号时，该高压继电器不能闭合。停车充电时，空调压缩机控制器8没有收到整车控制器14发出的使能信号，不能工作。整车控制器14在发出电动空调使能信号的同时，发出PWM控制信号至空调压缩机控制器8，调节空调压缩机的转速，从而达到不同的空调调温效果。⑥电动助力转向17电动助力转向17在钥匙ACC挡接通时，电动助力转向继电器沈导通，助力转向电机供电。电动助力转向处于待工作状态。⑦制动助力真空泵11制动助力真空泵11的制动助力真空泵继电器22由制动踏板12进行控制。踩下制动踏板后，制动踏板开关12闭合，制动助力真空泵继电器22接通，制动助力真空泵11的电机开始工作，用于制动踏板助力。
权利要求
1. 一种纯电动汽车电气系统，其特征在于，所述的纯电动汽车电气系统包括车载充电机(1)、高压安全开关O)、正端母线直流接触器(3)、驱动电机控制器G)、负端母线直流接触器(5)、电池管理系统(6)、降压型DC/DC(7)、空调压缩机控制器(8)、低压蓄电池(9)、 钥匙开关(10)、制动助力真空泵(11)、制动踏板开关(12)、数字化仪表(13)、整车控制器 (14)、电动水泵(15)、电动冷却风扇(16)、电动助力转向(17)、预充电高压继电器(18)，以及为配合各部件工作的低压供电继电器电池管理系统继电器(19)、空调压缩机控制器继电器(20)、驱动电机控制器继电器(21)、制动助力真空泵继电器(22)、整车控制器供电继电器(23)、电动水泵继电器04)、电动冷却风扇继电器05)和电动助力转向继电器06)； 所述的车载充电机(1)包括两路输出，一路输出是为电池管理系统(6)充电的高压直流母线，用于为电池包充电；车载充电机(1)的另一路输出是为电池管理系统(6)工作供电的低压输出线路；电池管理系统(6)的高压直流母线正极接入至高压安全开关O)的输入正端，所述的高压直流母线负极接入负端母线直流接触器(5)的高压输入端；负端母线直流接触器(5)的高压输出端接至高压安全开关(2)的输入负端；降压型DC/DC (7)的输入端与高压安全开关O)的输出端相连，空调压缩机控制器(8)的高压输入端与高压安全开关 (2)的输出端相连，降压型DC/DC(7)的输出端接至低压蓄电池(9)上；所述的电池管理系统(6)的高压直流母线经过高压安全开关(2)及负端母线直流接触器(5)后，向驱动电机控制器、降压型DC/DC(7)、空调压缩机控制器⑶供电；高压安全开关O)的输入端与车载充电机(1)的高压直流母线相连，并且高压安全开关O)的输入正端和电池管理系统(6)的高压直流母线正极相连；高压安全开关O)的输入负端与车载充电机(1)的输出负端相连，并且高压安全开关(2)的输入负端与负端母线直流接触器(5) 的输出负端相连；高压安全开关O)的输出正端又和降压型DC/DC(7)的输入正端相连，高压安全开关(2)的输出正端又和空调压缩机控制器(8)的输入正端相连，高压安全开关O) 的输出负端与驱动电机控制器的输入负端相连，高压安全开关O)的输出负端又和降压型DC/DC(7)的输入负端相连，高压安全开关O)的输出负端又和空调压缩机控制器(8) 的输入负端相连；预充电高压继电器(18)的输入端与高压安全开关O)的输出正端相连， 正端母线直流接触器(3)的输入端与高压安全开关O)的输出正端相连；预充电高压继电器(18)的输出端与驱动电机控制器⑷的高压输入正端相连，正端母线直流接触器⑶的输出端与驱动电机控制器的高压输入正端相连；驱动电机控制器的高压输入负端与高压安全开关O)的输出负端直接相连；高压安全开关(2)用于直流高压母线的紧急安全通断；负端母线直流接触器(5)用于电池管理系统(6)的安全通断，负端母线直流接触器(5)的输入接到电池管理系统(6)的高压直流母线负端出口，负端母线直流接触器(5)的输出端接到高压安全开关O)的输入负端；正端母线直流接触器(3)连接于高压开关O)的输出正端和驱动电机控制器的输入正端之间，用于驱动电机控制器的安全通断；预充电高压继电器(18)连接于高压安全开关(2)的输出正端和驱动电机控制器(4)的输入正端之间，用于驱动电机控制器的预充电过程；降压型DC/DC(7)在负端母线直流接触器(5)与高压安全开关O)闭合后， 负责为低压蓄电池(9)充电；负端母线直流接触器(5)与高压安全开关O)闭合后，空调压缩机(8)的高压直流母线接通；低压蓄电池(9)的负极搭铁，低压蓄电池(9)的正极与钥匙开关(10)的输入电源线相连；钥匙开关(10)分为OFF、ACC、ON和Mart挡；钥匙开关(10)控制制动助力真空泵 (11)、电动水泵(15)、电动助力转向(17)、电动冷却风扇(16)、数字化仪表(13)、整车控制器(14)，并控制电池管理系统(6)的低压供电线路、驱动电机控制器⑷的低压供电线路， 以及空调压缩机控制器⑶的低压供电线路，所述的低压供电线路由低压蓄电池(9)供电； 车载充电机(1)的低压输出线路连接在电池管理系统(6)的独立低压供电端；在电池管理系统(6)的内部采用二极管隔离电池管理系统(6)的低压供电线路和独立低压供电端；钥匙开关的四个挡位OFF，ACC, ON, Start分别控制ACC线路、ON线路和Mart线路与低压蓄电池(9)正极的连通钥匙开关的ACC挡位控制ACC线路与低压蓄电池(9)正极的连通，钥匙开关的ON挡位控制ON线路与低压蓄电池(9)正极的连通，钥匙开关的Start挡位控制Mart线路与低压蓄电池(9)正极的连通，钥匙开关处于OFF挡位时，所述的ACC线路、ON线路和Mart线路与低压蓄电池(9)正极断开；在钥匙开关(10)动作中，电池管理系统(6)的低压供电线路正极与电池管理系统继电器(19)连接，电池管理系统(6)的低压供电线路的负极直接搭铁；空调压缩机控制器(8)的低压供电线路正极与空调压缩机控制器继电器00)相连，该空调压缩机控制器继电器00)的通断由ON线路控制；驱动电机控制器(4)的低压供电线路正极由驱动电机控制器继电器控制，该驱动电机控制器继电器的通断由ON线路控制；制动助力真空泵(11)的供电线路正极与制动助力真空泵继电器02)连接，该制动助力真空泵继电器02)受制动踏板开关的通断控制；数字化仪表(13)直接由ACC线路供电；整车控制器(14)的供电线路正极与整车控制器供电继电器(23)相连，该整车控制器供电继电器03)受ACC线路控制；电动助力转向(17)的低压供电线路正极与电动助力转向继电器06)相连，该电动助力转向继电器06)的通断受ACC线路控制；电动水泵(1 的低压供电线路正极与电动水泵继电器04)相连，该电动水泵继电器(24)的通断受整车控制器控制；电动冷却风扇(16)的低压供电线路正极与电动冷却风扇继电器0 相连，该电动冷却风扇继电器0 的通断受整车控制器(14)控制；预充电高压继电器(18)、正端母线直流接触器(3)的通断受整车控制器(14)控制；负端母线直流接触器(5)的通断动作由电池管理系统(6)控制；数字化仪表(13)、整车控制器(14)、电池管理系统(6)及驱动电机控制器⑷之间通过CAN总线进行数据交换；电池管理系统(6)与车载充电机(1)的通信通过另外一路CAN 总线实现；整车控制器(14)与降压型DC/DC(7)通过两路低压信号线路连接和传输信号；整车控制器(14)与空调压缩机控制器(8)之间通过两路低压信号线路连接和传输信号；整车控制器(14)内部具有采集低压蓄电池端电压的电路。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车电气系统，其特征在于，所述的纯电动汽车电气系统中，所述的整车控制器(14)通过CAN总线分别与电池管理系统(6)、驱动电机控制器 (4)及数字化仪表(1 进行通信；电池管理系统(6)与车载充电机(1)之间通过另一路 CAN总线进行通信；整车控制器(14)发送DC/DC使能信号给降压型DC/DC(7)，同时发送整车控制器工作指示信号给降压型DC/DC(7)；整车控制器(14)还发送空调工作使能信号、空调电机转速PWM信号至空调控制器(8)；当司机踩下制动踏板时，制动踏板开关(1 闭合， 制动助力真空泵继电器02)闭合，制动助力真空泵(11)供电；制动踏板抬起时，制动助力真空泵(11)断电；由司机操作的汽车钥匙开关(10)的ACC线路决定整车控制器供电继电器03)和电动助力转向继电器06)的通断；钥匙开关(10)的ON线路决定电池管理系统继电器(19)、驱动电机控制器继电器和空调压缩机控制器继电器OO)的通断。
3.根据权利要求1所述的纯电动汽车电气系统，其特征在于，钥匙开关(10)位于ACC 挡时，整车控制器供电继电器03)接通，整车控制器(14)开始工作；钥匙打到钥匙开关 (10)的ON挡时，电池管理系统继电器(19)、驱动电机控制器继电器接通，电池管理系统(6)和驱动电机控制器⑷开始工作；整车控制器(14)收到的CAN信息中无电池管理系统(6)和驱动电机控制器(4)所发送的严重故障信息，整车控制器(14)经过CAN总线发送负端母线直流接触器闭合命令给电池管理系统(6)和闭合负端母线直流接触器(5)；同时整车控制器(14)发送闭合命令给预充电高压继电器(18)，对驱动电机控制器(4)进行预充电；驱动电机控制器(4)经过CAN总线返回预充电成功状态后，整车控制器(14)发送闭合命令给正端母线直流接触器(3)，完成对驱动电机控制器的高压直流母线供电；钥匙打到钥匙开关(10) WMart挡，负端母线直流接触器(5)和正端母线直流接触器 (3)均闭合时，若驱动电机控制器(4)发送的CAN信息中无严重故障，整车控制器(14)发送电机工作使能命令给驱动电机控制器G)，驱动电机控制器⑷响应整车控制器(14)发出的转矩命令，电气系统驱动车辆；行车过程中，电池管理系统(6)或驱动电机控制器(4)发出的CAN信息中出现严重故障，则整车控制器(14)首先发送降低电机输出转矩的命令给驱动电机控制器G)，并快速切断正端母线直流接触器(3)和负端母线直流接触器(5)，以确保电气系统和人员安全；或者通过在驾驶舱内拉动高压安全开关O)，切断电池管理系统(6)和驱动电机控制器(4)之间的高压直流母线连接；钥匙从钥匙开关(IO)ON挡位置回到OFF挡位置时，所有部件停止工作；插入充电插头接通车载充电机(1)与电网时，车载充电机(1)的低压供电线路开始给电池管理系统 (6)供电；充电CAN总线网络开始工作，电池管理系统(6)发送充电使能信号给车载充电机 (1)，同时电池管理系统(6)在判断车载充电机(1)准备就绪后，吸合负端母线直流接触器 (5)，车载充电机(1)通过接通的直流高压母线为电池包充电；在电池包充电完成后，电池管理系统(6)发送禁止信号给车载充电机(1)，同时断开负端母线直流接触器(5)，充电结束ο
全文摘要
一种纯电动汽车电气系统，其电池管理系统与驱动电机控制器之间具有正负端母线高压直流接触器、高压安全开关；钥匙开关控制着各个电气部件的低压供电继电器。停车充电时，车载充电机单独为电池管理系统的低压供电端和高压直流母线供电；钥匙开关至ON挡，整车控制器、电池管理系统、车载充电机均无严重故障，负端母线高压直流接触器、预充电高压继电器及正端母线直流接触器依次闭合；钥匙到Start挡，电气系统方可接受司机指令来驱动车辆运行。钥匙打开时，电动助力转向、电动空调、制动助力真空泵、电动水泵、电动冷却风扇均受控工作，降压型DC/DC为低压蓄电池充电。
文档编号B60L1/00GK102501770SQ20111034438
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者廖承林, 张志刚, 曹桂军, 王丽芳 申请人:中国科学院电工研究所