一种电动汽车直流变换控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种电动汽车直流变换控制系统及其控制方法，具体适用于传电动汽车的dcdc变换。

背景技术：

随着新能源汽车的普及，尤其是纯电动车的推广，整车电器的供电方式发生了变化。不同与传统燃油车发电机的供电方式，纯电动车采用的是通过dcdc（直流转换直流变换器）把动力电池的高压电转换成低压电，最终给整车低压用电器供电。根据国家能源政策的调整，市场上的纯电动汽车越来越多，因此dcdc也得到了普遍地应用，所以直流变换的研究成为新能源汽车设计工作的关注重点。

因此，本发明提出了一种电动汽车直流变换控制系统设计，能够有效地提供电动汽车的直流变换的解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的直流变换器无法适应远程控制需求的问题，提供了一种能够适应远程控制需求的电动汽车直流变换控制系统及其控制方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种电动汽车直流变换控制系统，所述直流变换控制系统包括：dcdc变换器、动力电池、蓄电池和vcm，所述动力电池的正极通过充电继电器与dcdc变换器正极输入端相连接，动力电池的正极依次通过电阻、预充继电器与dcdc变换器正极输入端相连接，所述动力电池的负极于dcdc变换器负极输入端相连接，所述充电继电器和预充继电器的控制端均与vcm的控制信号输出端相连接；

所述蓄电池的正极与dcdc变换器正极输出端相连接，所述蓄电池的正极通过保险与dcdc变换器的低压电源正极相连接，所述蓄电池的正极依次通过保险和on档开关后与dcdc变换器的ign_on端相连接，所述蓄电池的负极与dcdc变换器负极输出端相连接，所述蓄电池的负极与dcdc变换器的低压电源负极相连接；

所述vcm通过can总线与dcdc变换器信号连接。

所述dcdc变换器包括：进端emi滤波器、移向全桥电路、出端emi滤波器和dsp控制器，所述dcdc变换器的输入端通过进端emi滤波器与移向全桥电路的进端电连接，所述dcdc变换器的输出端通过出端emi滤波器与移向全桥电路的出端电连接，所述dsp控制器的控制信号输出端与控制电路的信号输入端相连接，所述控制电路的mos信号输出端与mos驱动电路的信号输入端相连接，所述mos驱动电路控制移向全桥电路中mos管的通断，所述控制电路的sr信号输出端与sr驱动电路的信号输入端相连接，所述sr驱动电路控制移向全桥电路中sr触发器的通断。

所述进端emi滤波器与移向全桥电路的连接线上设置有输入电压检测端口，所述输入电压检测端口与输入电压检测电路的信号输入端相连接，所述输入电压检测电路的信号输出端通过隔离集成电路与dsp控制器的输入电压检测信号端相连接；

所述进端emi滤波器与移向全桥电路的连接线上设置有输入电流检测端口，所述输入电流检测端口与输入电流检测电路的信号输入端相连接，所述输入电流检测电路的信号输出端通过隔离集成电路与dsp控制器的输入电流检测信号端相连接；

所述出端emi滤波器的输出线上设置有电压反馈检测端口，所述电压反馈检测端口与电压反馈检测电路的信号输出端相连接，所述电压反馈检测电路的信号输出端与dsp控制器的电压反馈检测信号端相连接；

所述出端emi滤波器的输出线上设置有电流反馈检测端口，所述电流反馈检测端口与电流反馈检测电路的信号输出端相连接，所述电流反馈检测电路的信号输出端与dsp控制器的电流反馈检测信号端相连接。

所述dcdc变换器还包括：can信号转换单元，所述dsp控制器的can信息交互端通过can信号转换单元与can总线信号连接。

所述vcm为整车控制器。

所述ign_on端为上电信号输入端，所述进端emi滤波器和出端emi滤波器均为抗电磁干扰滤波器。

一种电动汽车直流变换控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

第一步：低压上电、充电，

当dcdc处于休眠状态时，dcdc变换器检测到ign_on信号或can唤醒信号后，dcdc变换器被激活唤醒，dcdc变换器被唤醒后，进行上电自检，自检后通过can总线向vcm发送网络管理报文：如果自检失败，dcdc变换器发出报文汇报error状态、错误类型并存储故障码，同时进入第三步：故障处理的不可恢复故障的处理流程；如果自检通过，dcdc变换器发出报文汇报notworking状态；

在自检过程中，当dcdc变换器检测到如下条件全部成立时，dcdc变换器进入working状态，dcdc变换器发出报文汇报working状态：

a、vcm发送了dcdc使能信号；

b、dcdc变换器检测到没有自身的故障；

充电：当dcdc变换器处于working状态时，dcdc变换器将根据vcm的充电指令和自身的状态调整功率输出；

当上述两个条件有一个不满足时，则dcdc变换器保持notworking状态，如dcdc变换器检测到故障，则进入第三步：故障处理；

第二步：下电，

dcdc变换器的正常下电策略：在充电过程中，dcdc变换器检测到vcm发送dcdc停止充电请求，dcdc变换器将停止充电，dcdc变换器停止充电后，发送报文汇报notworking状态，同时dcdc变换器返回notworking状态；

dcdc变换器的异常下电策略：dcdc变换器在充电过程中，dcdc变换器将发出报文汇报working状态，当dcdc变换器检测到自身故障时，则dcdc变换器将停止充电，dcdc变换器停止充电后，发送报文汇报error状态、错误类型并存储故障码，此时进入第三步：故障处理；

第三步：故障处理，

当dcdc变换器检测到自身故障后，根据其故障类型将其分为可恢复故障和不可恢复故障；

dcdc变换器检测到如下条件同时成立时，将进入可恢复故障处理：

a、可恢复故障在30s内自动恢复；

b、可恢复故障发生小于等于20次；

dcdc变换器检测到如下条件之一成立时，将进入不可恢复故障处理：

a、可恢复故障在30s内没有自动恢复；

b、可恢复故障发生次数超过20次；

可恢复故障处理：dcdc变换器检测到可恢复故障后，关闭低压输出，发出报文汇报error状态、错误类型并存储故障码，启动故障恢复超时计数器，并统计同一可恢复故障的发生次数,同时根据故障类型启动对应的故障恢复措施，待故障恢复后dcdc变换器1发出报文汇报notworking状态，进入第一步：低压上电、充电的充电流程；

不可恢复故障处理：dcdc变换器检测到不可恢复故障后，关闭低压输出，发出报文汇报stop状态、错误类型，如果on档开关处于off状态，则dcdc变换器通过can总线向vcm发送休眠请求的网络管理报文，进入第四步：模块休眠；

第四步：模块休眠，dcdc检测到on档开关处于off状态，并且如下条件之一成立，则表明dcdc变换器可以进入休眠：

a、dcdc处于notworking状态超过30s；

b、dcdc由working状态跳入notworking状态；

c、可恢复故障在30s内没有恢复；

d、可恢复故障连续发生超过20次；

e、不可恢复故障发生；

dcdc变换器将通过网络管理报文发送休眠请求，如果休眠请求得到允许后5s，dcdc则进入休眠状态。

所述第四步：模块休眠中若休眠请求得到允许前on档开关从off状态变为on状态，则dcdc变换器认为已完成一次重新启动，dcdc变换器将清除所有错误标志，并进入第一步：低压上电、充电的notworking状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种电动汽车直流变换控制系统中利用整车控制器实现dcdc变换器的远程唤醒，同时还能利用on档开关直接唤醒。因此，本设计能够实现dcdc变换器的远程唤醒和直接唤醒。

2、本发明一种电动汽车直流变换控制系统中采用移向全桥电路进行电压转换，在低压控制部分还设计了隔离集成电路，通过隔离控制有效降低dc输入端与dc输出端自检的电磁信号干扰，同时在dc输入端与dc输出端设置相应的emi滤波器和电流、电压检测电路，在进一步降低电磁干扰的前提下，对电流、电压信号进行监测，进一步提高了系统运行的安全性。

3、本发明一种电动汽车直流变换控制系统的控制方法中在上电前进行自检，对故障进行及时处理，通过自检后能够上电进行转换工作给蓄电池充电，在充电过程中如发生故障则下电后进入故障处理，如收到下电指令则正常下电进入休眠流程，整体控制逻辑严谨，能够应对各种异常状况。因此，本设计控制逻辑严谨，可靠性高。

4、本发明一种电动汽车直流变换控制系统的控制方法中对出现故障的次数和持续时间进行记录，并将其分为可恢复故障和不可恢复故障，针对可恢复故障进行故障修复，针对不可恢复故障则对dcdc变换器实施休眠，控制逻辑严谨、安全可靠性高。因此，本设计对故障进行分类控制逻辑严谨、安全可靠性高。

附图说明

图1是本发明的控制原理图。

图2是图1中dcdc变换器的内部结构示意图。

图3是本发明低压上电的逻辑流程图。

图4是本发明正常下电的逻辑流程图。

图5是本发明异常下电的逻辑流程图。

图6是本发明可恢复故障处理的逻辑流程图。

图7是本发明不可恢复故障处理的逻辑流程图。

图中：dcdc变换器1、隔离集成电路10、进端emi滤波器11、移向全桥电路12、出端emi滤波器13、dsp控制器14、控制电路15、mos驱动电路151、sr驱动电路152、输入电压检测电路16、输入电流检测电路17、电压反馈检测电路18、电流反馈检测电路19、can信号转换单元20、动力电池2、蓄电池3、vcm4、充电继电器5、电阻6、预充继电器7、on档开关8。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图7，一种电动汽车直流变换控制系统，所述直流变换控制系统包括：dcdc变换器1、动力电池2、蓄电池3和vcm4，所述动力电池2的正极通过充电继电器5与dcdc变换器1正极输入端相连接，动力电池2的正极依次通过电阻6、预充继电器7与dcdc变换器1正极输入端相连接，所述动力电池2的负极于dcdc变换器1负极输入端相连接，所述充电继电器5和预充继电器7的控制端均与vcm4的控制信号输出端相连接；

所述蓄电池3的正极与dcdc变换器1正极输出端相连接，所述蓄电池3的正极通过保险与dcdc变换器1的低压电源正极相连接，所述蓄电池3的正极依次通过保险和on档开关8后与dcdc变换器1的ign_on端相连接，所述蓄电池3的负极与dcdc变换器1负极输出端相连接，所述蓄电池3的负极与dcdc变换器1的低压电源负极相连接；

所述vcm4通过can总线与dcdc变换器1信号连接。

所述dcdc变换器1包括：进端emi滤波器11、移向全桥电路12、出端emi滤波器13和dsp控制器14，所述dcdc变换器1的输入端通过进端emi滤波器11与移向全桥电路12的进端电连接，所述dcdc变换器1的输出端通过出端emi滤波器13与移向全桥电路12的出端电连接，所述dsp控制器14的控制信号输出端与控制电路15的信号输入端相连接，所述控制电路15的mos信号输出端与mos驱动电路151的信号输入端相连接，所述mos驱动电路151控制移向全桥电路12中mos管的通断，所述控制电路15的sr信号输出端与sr驱动电路152的信号输入端相连接，所述sr驱动电路152控制移向全桥电路12中sr触发器的通断。

所述进端emi滤波器11与移向全桥电路12的连接线上设置有输入电压检测端口，所述输入电压检测端口与输入电压检测电路16的信号输入端相连接，所述输入电压检测电路16的信号输出端通过隔离集成电路10与dsp控制器14的输入电压检测信号端相连接；

所述进端emi滤波器11与移向全桥电路12的连接线上设置有输入电流检测端口，所述输入电流检测端口与输入电流检测电路17的信号输入端相连接，所述输入电流检测电路17的信号输出端通过隔离集成电路10与dsp控制器14的输入电流检测信号端相连接；

所述出端emi滤波器13的输出线上设置有电压反馈检测端口，所述电压反馈检测端口与电压反馈检测电路18的信号输出端相连接，所述电压反馈检测电路18的信号输出端与dsp控制器14的电压反馈检测信号端相连接；

所述出端emi滤波器13的输出线上设置有电流反馈检测端口，所述电流反馈检测端口与电流反馈检测电路19的信号输出端相连接，所述电流反馈检测电路19的信号输出端与dsp控制器14的电流反馈检测信号端相连接。

所述dcdc变换器1还包括：can信号转换单元20，所述dsp控制器14的can信息交互端通过can信号转换单元20与can总线信号连接。

所述vcm4为整车控制器。

所述ign_on端为上电信号输入端，所述进端emi滤波器11和出端emi滤波器13均为抗电磁干扰滤波器。

一种电动汽车直流变换控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

第一步：低压上电、充电，

当dcdc处于休眠状态时，dcdc变换器1检测到ign_on信号或can唤醒信号后，dcdc变换器1被激活唤醒，dcdc变换器1被唤醒后，进行上电自检，自检后通过can总线向vcm4发送网络管理报文：如果自检失败，dcdc变换器1发出报文汇报error状态、错误类型并存储故障码，同时进入第三步：故障处理的不可恢复故障的处理流程；如果自检通过，dcdc变换器1发出报文汇报notworking状态；

在自检过程中，当dcdc变换器1检测到如下条件全部成立时，dcdc变换器1进入working状态，dcdc变换器1发出报文汇报working状态：

a、vcm4发送了dcdc使能信号；

b、dcdc变换器1检测到没有自身的故障；

充电：当dcdc变换器1处于working状态时，dcdc变换器1将根据vcm4的充电指令和自身的状态调整功率输出；

当上述两个条件有一个不满足时，则dcdc变换器1保持notworking状态，如dcdc变换器1检测到故障，则进入第三步：故障处理；

第二步：下电，

dcdc变换器1的正常下电策略：在充电过程中，dcdc变换器1检测到vcm4发送dcdc停止充电请求，dcdc变换器1将停止充电，dcdc变换器1停止充电后，发送报文汇报notworking状态，同时dcdc变换器1返回notworking状态；

dcdc变换器1的异常下电策略：dcdc变换器1在充电过程中，dcdc变换器1将发出报文汇报working状态，当dcdc变换器1检测到自身故障时，则dcdc变换器1将停止充电，dcdc变换器1停止充电后，发送报文汇报error状态、错误类型并存储故障码，此时进入第三步：故障处理；

第三步：故障处理，

当dcdc变换器1检测到自身故障后，根据其故障类型将其分为可恢复故障和不可恢复故障；

dcdc变换器1检测到如下条件同时成立时，将进入可恢复故障处理：

a、可恢复故障在30s内自动恢复；

b、可恢复故障发生小于等于20次；

dcdc变换器1检测到如下条件之一成立时，将进入不可恢复故障处理：

a、可恢复故障在30s内没有自动恢复；

b、可恢复故障发生次数超过20次；

可恢复故障处理：dcdc变换器1检测到可恢复故障后，关闭低压输出，发出报文汇报error状态、错误类型并存储故障码，启动故障恢复超时计数器，并统计同一可恢复故障的发生次数,同时根据故障类型启动对应的故障恢复措施，待故障恢复后dcdc变换器1发出报文汇报notworking状态，进入第一步：低压上电、充电的充电流程；

不可恢复故障处理：dcdc变换器1检测到不可恢复故障后，关闭低压输出，发出报文汇报stop状态、错误类型，如果on档开关8处于off状态，则dcdc变换器1通过can总线向vcm4发送休眠请求的网络管理报文，进入第四步：模块休眠；

第四步：模块休眠，dcdc检测到on档开关8处于off状态，并且如下条件之一成立，则表明dcdc变换器1可以进入休眠：

a、dcdc处于notworking状态超过30s；

b、dcdc由working状态跳入notworking状态；

c、可恢复故障在30s内没有恢复；

d、可恢复故障连续发生超过20次；

e、不可恢复故障发生；

dcdc变换器1将通过网络管理报文发送休眠请求，如果休眠请求得到允许后5s，dcdc则进入休眠状态。

所述第四步：模块休眠中若休眠请求得到允许前on档开关8从off状态变为on状态，则dcdc变换器1认为已完成一次重新启动，dcdc变换器1将清除所有错误标志，并进入第一步：低压上电、充电的notworking状态。

本发明的原理说明如下：

如图1所示，动力电池2的高压电通过dcdc变换器1转换低电压电给蓄电池3充电。dcdc变换器1可由vcm4（整车控制器）或者on档开关8唤醒，再由vcm4控制预充回路并下达控制命令给dcdc变换器1，最终实现直流变换效果。

如图2所示，可知dcdc变换器1的内部变换结构。dc输入首先需要进端emi滤波11，高压电经过移相全桥电路12转换成低压电，再通过出端emi滤波器13就能输出。输入进来的电流及电压经过隔离集成电路10到dsp控制器14，dsp控制器14接受can总线的命令，再利用控制电路15分别控制mos驱动电路151及sr驱动电路152达到直流变换的作用。最后结合电流及电压反馈检测电路传回的输出端的信息，dsp控制器14根据设计值与实际值的分析，进而再调整控制电路的命令。

实施例1：

一种电动汽车直流变换控制系统，所述直流变换控制系统包括：dcdc变换器1、动力电池2、蓄电池3和vcm4，所述动力电池2的正极通过充电继电器5与dcdc变换器1正极输入端相连接，动力电池2的正极依次通过电阻6、预充继电器7与dcdc变换器1正极输入端相连接，所述动力电池2的负极于dcdc变换器1负极输入端相连接，所述充电继电器5和预充继电器7的控制端均与vcm4的控制信号输出端相连接；所述蓄电池3的正极与dcdc变换器1正极输出端相连接，所述蓄电池3的正极通过保险与dcdc变换器1的低压电源正极相连接，所述蓄电池3的正极依次通过保险和on档开关8后与dcdc变换器1的ign_on端相连接，所述蓄电池3的负极与dcdc变换器1负极输出端相连接，所述蓄电池3的负极与dcdc变换器1的低压电源负极相连接；所述vcm4通过can总线与dcdc变换器1信号连接。

一种电动汽车直流变换控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

第一步：低压上电、充电，

当dcdc处于休眠状态时，dcdc变换器1检测到ign_on信号或can唤醒信号后，dcdc变换器1被激活唤醒，dcdc变换器1被唤醒后，进行上电自检，自检后通过can总线向vcm4发送网络管理报文：如果自检失败，dcdc变换器1发出报文汇报error状态、错误类型并存储故障码，同时进入第三步：故障处理的不可恢复故障的处理流程；如果自检通过，dcdc变换器1发出报文汇报notworking状态；

在自检过程中，当dcdc变换器1检测到如下条件全部成立时，dcdc变换器1进入working状态，dcdc变换器1发出报文汇报working状态：

a、vcm4发送了dcdc使能信号；

b、dcdc变换器1检测到没有自身的故障；

充电：当dcdc变换器1处于working状态时，dcdc变换器1将根据vcm4的充电指令和自身的状态调整功率输出；

当上述两个条件有一个不满足时，则dcdc变换器1保持notworking状态，如dcdc变换器1检测到故障，则进入第三步：故障处理；

第二步：下电，

dcdc变换器1的正常下电策略：在充电过程中，dcdc变换器1检测到vcm4发送dcdc停止充电请求，dcdc变换器1将停止充电，dcdc变换器1停止充电后，发送报文汇报notworking状态，同时dcdc变换器1返回notworking状态；

dcdc变换器1的异常下电策略：dcdc变换器1在充电过程中，dcdc变换器1将发出报文汇报working状态，当dcdc变换器1检测到自身故障时，则dcdc变换器1将停止充电，dcdc变换器1停止充电后，发送报文汇报error状态、错误类型并存储故障码，此时进入第三步：故障处理；

第三步：故障处理，

当dcdc变换器1检测到自身故障后，根据其故障类型将其分为可恢复故障和不可恢复故障；

dcdc变换器1检测到如下条件同时成立时，将进入可恢复故障处理：

a、可恢复故障在30s内自动恢复；

b、可恢复故障发生小于等于20次；

dcdc变换器1检测到如下条件之一成立时，将进入不可恢复故障处理：

a、可恢复故障在30s内没有自动恢复；

b、可恢复故障发生次数超过20次；

可恢复故障处理：dcdc变换器1检测到可恢复故障后，关闭低压输出，发出报文汇报error状态、错误类型并存储故障码，启动故障恢复超时计数器，并统计同一可恢复故障的发生次数,同时根据故障类型启动对应的故障恢复措施，待故障恢复后dcdc变换器1发出报文汇报notworking状态，进入第一步：低压上电、充电的充电流程；

不可恢复故障处理：dcdc变换器1检测到不可恢复故障后，关闭低压输出，发出报文汇报stop状态、错误类型，如果on档开关8处于off状态，则dcdc变换器1通过can总线向vcm4发送休眠请求的网络管理报文，进入第四步：模块休眠；

第四步：模块休眠，dcdc检测到on档开关8处于off状态，并且如下条件之一成立，则表明dcdc变换器1可以进入休眠：

a、dcdc处于notworking状态超过30s；

b、dcdc由working状态跳入notworking状态；

c、可恢复故障在30s内没有恢复；

d、可恢复故障连续发生超过20次；

e、不可恢复故障发生；

dcdc变换器1将通过网络管理报文发送休眠请求，如果休眠请求得到允许后5s，dcdc则进入休眠状态；

若休眠请求得到允许前on档开关8从off状态变为on状态，则dcdc变换器1认为已完成一次重新启动，dcdc变换器1将清除所有错误标志，并进入第一步：低压上电、充电的notworking状态。

实施例2：

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：

所述dcdc变换器1包括：进端emi滤波器11、移向全桥电路12、出端emi滤波器13和dsp控制器14，所述dcdc变换器1的输入端通过进端emi滤波器11与移向全桥电路12的进端电连接，所述dcdc变换器1的输出端通过出端emi滤波器13与移向全桥电路12的出端电连接，所述dsp控制器14的控制信号输出端与控制电路15的信号输入端相连接，所述控制电路15的mos信号输出端与mos驱动电路151的信号输入端相连接，所述mos驱动电路151控制移向全桥电路12中mos管的通断，所述控制电路15的sr信号输出端与sr驱动电路152的信号输入端相连接，所述sr驱动电路152控制移向全桥电路12中sr触发器的通断；所述dcdc变换器1还包括：can信号转换单元20，所述dsp控制器14的can信息交互端通过can信号转换单元20与can总线信号连接；所述vcm4为整车控制器；所述ign_on端为上电信号输入端，所述进端emi滤波器11和出端emi滤波器13均为抗电磁干扰滤波器。

实施例3：

实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：

所述进端emi滤波器11与移向全桥电路12的连接线上设置有输入电压检测端口，所述输入电压检测端口与输入电压检测电路16的信号输入端相连接，所述输入电压检测电路16的信号输出端通过隔离集成电路10与dsp控制器14的输入电压检测信号端相连接；所述进端emi滤波器11与移向全桥电路12的连接线上设置有输入电流检测端口，所述输入电流检测端口与输入电流检测电路17的信号输入端相连接，所述输入电流检测电路17的信号输出端通过隔离集成电路10与dsp控制器14的输入电流检测信号端相连接；所述出端emi滤波器13的输出线上设置有电压反馈检测端口，所述电压反馈检测端口与电压反馈检测电路18的信号输出端相连接，所述电压反馈检测电路18的信号输出端与dsp控制器14的电压反馈检测信号端相连接；所述出端emi滤波器13的输出线上设置有电流反馈检测端口，所述电流反馈检测端口与电流反馈检测电路19的信号输出端相连接，所述电流反馈检测电路19的信号输出端与dsp控制器14的电流反馈检测信号端相连接。