CN212171939U - 一种新能源汽车电源管理系统 - Google Patents

Abstract

一种新能源汽车电源管理系统，包括低压配电单元、高压配电单元、绝缘监测模块、直流转换模块和电源管理控制器。低压配电单元包括继电器和保险丝。高压配电单元包括高压继电器、高压接触器、高压熔断器和高压连接器。绝缘监测模块的检测端与高压配电单元高压回路的正极、负极及系统地线相连。直流转换模块，其高压输入端与高压连接器相连，其低压功率输出端与低压配电单元低压输入端相连。电源管理控制器与整车其他部件通讯通过CAN总线。本实用新型集成度高、功能全、可靠性好、整车布置方便；方便进行故障诊断及维修；可靠性好、抗干扰能力强；自行进行外部部件高低压故障判断，高权限断开高低压回路，保证人员及整车安全。

Description

一种新能源汽车电源管理系统

技术领域

本实用新型属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种新能源汽车电源管理系统。

背景技术

随着社会的不断进步与经济发展,环境污染和能源危机日益突出,使得人们对于低碳环保、节能降耗的关注度越来越高。以纯电动、油电混合动力为代表的环保节能车辆越来越受到人们的青睐。

新能源汽车以纯电动车型、油电混合动力车型为例，整车高压系统一般由动力电池、动力电机、直流转换器、电动空调压缩机、电动暖风系统等组成，其一般使用高压配电单元进行高压回路通断管理，同时以上部件控制信号及供电部分由整车低压配电单元进行低压回路通断管理。动力电池电压平台大多在200-700V范围内，其高压安全是整车安全关键项，目前常使用绝缘监测模块进行整车高压电路绝缘状态的监控，以便紧急情况时及时报警，高压回路及时断开高压回路，保证人员及车辆安全。

当前常常使用分离的高压控制单元执行整车高压回路供电控制，使用低压控制单元执行部件低压供电控制、使用分立的绝缘监测模块进行整车高压绝缘安全管理。此时，由于各个分立部件之间控制及状态线束较多而电气故障较多；各分立部件在整车上单独布置，增加整车设计难度；部件之间由不同的部件执行控制，策略分散导致整车调试及故障判断复杂，严重可导致高压保护不及时，影响人员及车辆安全。

因此，针对需要进行整车高低压管理的新能源车辆，迫切需要一种可靠性好、集成度高、维保方便、策略集中的电源管理系统。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型旨在提供一种结构简单、安全可靠的新能源汽车电源管理系统,其具有集成度高、安全性好、策略集中、匹配灵活、维修便利、智能化等特点，该电源系统可实现高压电路管理、低压电路管理、绝缘监测管理、智能控制及直流转换等功能。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种新能源汽车电源管理系统，其包括但不局限于：低压配电单元、高压配电单元、绝缘监测模块、直流转换模块、电源管理控制器、电流传感器。

所述低压配电单元包括但不局限于低压继电器、保险丝和保险丝状态指示灯等器件。

所述低压配电单元接收所述电源管理控制器的控制信号，实现继电器的闭合和断开操作；输出所述继电器的反馈信号或继电器后端信号至所述电源管理控制器，实现所述继电器及所述保险丝通断状态监测。

所述低压配电单元中的低压继电器包括但不局限于动力电机系统低压继电器、动力电池系统低压继电器、冷却系统低压供电继电器、直流转换器低压供电继电器、绝缘监测模块低压供电继电器。

所述低压配电单元的低压回路功率输出端与用电设备的供电端相连。

所述高压配电单元，包括但不局限于高压手动检修开关、高压继电器、高压接触器、高压熔断器、高压连接器。

所述高压配电单元接收所述电源管理控制器的控制信号，实现所述高压继电器闭合和断开操作。

所述高压配电单元包含的高压继电器包括但不局限于直流正极主继电器、直流负极主继电器、动力电机主继电器、动力电机预充继电器、直流转换器继电器、高压空调继电器、冷却系统高压主继电器、电池加热高压继电器。

所述高压配电单元中的所述高压连接器与所匹配的动力电池、高压用电设备等相连。

所述绝缘监测模块，其检测端与所述高压配电单元高压回路的正极、负极及系统地线相连，监测点优选高压配电电路主回路接触器的后端。

所述直流转换模块，其高压输入端与所述高压配电单元对应的所述高压连接器相连，其低压功率输出端与所述低压配电单元低压输入端相连。

所述电流传感器位于所述高压配电单元的主回路，所述电源管理控制器与所述电流传感器电气连接，实现主回路电流值测量。

所述电源管理控制器执行电源管理系统策略运算，接收整车信号进行电源管理操作，整车信号包括但不局限于组合钥匙门工作及起动信号、高压附件控制信号(如高压电动空调起动信号、电池加热起动信号、热管理系统高压供电信号等)；同时上报系统的状态信息，系统的状态信息包括但不局限于低压回路供电反馈、高压回路供电反馈、高压系统绝缘状态、低压继电器及保险丝故障状态、高压继电器及保险丝故障状态、高压回路电流信号。

优选的，所述电源管理控制器与整车其他部件通讯通过CAN总线。

优选的，所述高压配电单元中的所述高压继电器带辅助触点，反馈信号输出至所述电源管理控制器。

优选的，所述高压配电单元中的所述高压连接器带反馈信号，输出至所述电源管理控制器。

优选的，所述电源管理系统为上下两层结构，所述高压配电单元、所述低压配电单元位于总成的上层，其上盖可打开，便于维护。

本实用新型的有益效果为：

1.电源电源系统集成高压配电单元、低压配电单元、电源管理控制器、绝缘监测模块、直流转换器、电流传感器等模块，涵盖整车电源系统各部件，具有集成度高、功能全、可靠性好、整车布置方便等优点。

2.电源管理控制器执行电源管理系统的高压配电管理、低压配电管理、高压安全管理、电流检测等功能，策略集中执行，方便系统维护。

3.高压配电单元、低压配电单元等相关部件可上报反馈信号，方便进行故障诊断及维修。

4.总成与外部部件通过总线进行通讯，具有可靠性好、抗干扰能力强等特点。

5.电源管理控制器除判断绝缘监测模块信号外，还可接收整车控制指令及其他部件故障指令，自行进行外部部件高低压故障判断，高权限断开高低压回路，保证人员及整车安全。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2本实用新型电气原理示意图。

附图标记：1-低压配电单元,2-高压配电单元,3-高压手动检修开关,4-直流转换器,5-绝缘监测模块,6-电源管理控制器,101-整车输入端,102-直流转换器输出线,103-低压配电盒线束,104-直流转换器线束,105-绝缘检测模块线束,106-高压配电单元线束,201-直流转换器高压输入线束,202-高压绝缘采集线束,203-高压线束。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合附图，通过实施例，对本实用新型技术方案作进一步具体描述：

如图1和图2所示，一种新能源汽车电源管理系统，包括低压配电单元1、高压配电单元2、高压手动检修开关3、直流转换器4、绝缘监测模块5和电源管理控制器6。

低压配电单元1上设置有整车输入端101，整车输入端101通过线束与整车低压电源总回路相连，如蓄电池正极。

低压配电单元1与直流转换器4通过直流转换器输出线102相连。

低压配电单元1内部的继电器、反馈信号通过低压配电盒线束103与电源管理控制器6相连，由此来实现继电器控制信号、反馈信号的传输。

高压配电单元2的端部设置有高压手动检修开关3。通过高压手动检修开关3可手动操作实现高压回路断开操作。

高压配电单元2上设置有高压线束203，高压线束203与整车高压用电设备相连。

高压配电单元2上设置有高压配电单元线束106，高压配电单元2通过高压配电单元线束106与电源管理控制器6相连，用以交互的内部接触器、高压连接器等的控制类及反馈类信号。

高压配电单元2中主回路上有电流传感器，用于采集母线电流信号输出至电源管理控制器6，便于策略运算。

直流转换器4通过直流转换器高压输入线束201与高压配电单元2相连。直流转换器4可将整车动力电池电压转换为低压蓄电池充电电压，为整车低压用电设备提供电能，且为低压蓄电池充电。

直流转换器4通过直流转换器线束104与高压配电控制器6相连，实现诸如CAN通讯、使能控制等。

绝缘监测模块5通过高压绝缘采集线束202与高压配电单元2相连；绝缘监测模块5监测的线束信号包括但不局限于高压回路正极、高压回路负极、整车地。

绝缘监测模块5检测高压回路正负极与整车负极搭铁之间的绝缘电阻值。

绝缘监测模块5通过绝缘检测模块线束105与电源管理控制器6相连，实现绝缘监测模块信息上报。

电源管理控制器6执行策略运算，优选通过CAN总线接收整车控制指令，实现高压配电单元2中高压接触器及低压配电单元1中低压继电器等控制；实现直流转换器5的使能控制；接收低压配电单元1中继电器后端反馈信号、高压配电单元2中高压接触器反馈信号及高压连接器反馈信号、绝缘监测模块4绝缘信息、直流转换器5工作状态反馈信号等，进行保险丝、高压熔断器、高压接触器、高压连接器等状态判断及故障诊断。

电源管理控制器6还可以接收整车其他部件如动力电池、动力电机的CAN报文信号或者故障使能信号，严重故障时优先断开高压接触器，保证人员及车辆安全。

下面参照图2，结合系统工作过程对本实用新型实施例进行说明:

当驾驶员操作组合钥匙开关至上电挡，及整车低压上电，此时整车低压供电通过整车输入端101输入到整车，电源管理控制器6上电自检，同时检测低压配电单元1、高压配电单元2、高压手动检修开关3和绝缘监测模块5等的反馈信号。具体的自检及反馈信号包括：

电源管理控制器6的自检信号包括整车通讯实时性、内部继电器驱动电路反馈信号、电源电压值等；低压配电单元1反馈的继电器电源端电压信号、继电器输出端反馈信号；高压配电单元2反馈的高压线束连接信号、继电器反馈信号、电流传感器信号等；高压手动检修开关3的低压互锁反馈信号；绝缘监测模块5的通讯信号、绝缘值信号、母线电压信号等。

电源管理控制器6判断所述反馈信号逻辑状态，无异常时控制高压配电单元2内的高压继电器闭合，所控制的高压继电器具体包括直流正极主继电器、直流负极主继电器、动力电机主继电器、动力电机预充继电器等；接收来自整车的附件控制信号，如高压空调继电器、冷却系统高压控制器、电池加热高压控制器等；同时反馈各个继电器响应状态；同时电源管理控制器6控制所述低压配电单元1中的低压继电器闭合，所控制的低压继电器包括动力电机系统低压供电继电器、动力电池及电池电池管理系统低压供电继电器、冷却系统低压供电继电器、直流转换器低压供电继电器、绝缘监测模块低压供电继电器等；此外还包括低压配电单元1的其他低压配电回路继电器，同时反馈各个继电器前后端的电压信号，以判断继电器及保险丝的工作状态。

电源管理控制器6判断所述反馈信号逻辑状态，当部件反馈信号存在异常时，判断故障等级，严重故障时保持高压回路断开，以保证人员及部件安全。

电源管理控制器6检测整车输入端101输入的整车电源电压值，当该电压值低于一定阈值时，控制高压配电单元2中的直流转换器高压接触器闭合，同时控制直流转换器4启动。

在系统工作过程中，电源管理控制器6实时监测动力电池、动力电机、电动空调压缩机等高压部件的故障信息及整车输入的控制信号，当高压部件触发严重故障时，优先断开高压回路继电器，保证人员及部件安全。

上述实施例只是对本实用新型技术方案的举例说明或解释，而不应理解为对本实用新型技术方案的限制，显然，本领域的技术人员可对本实用新型进行各种修改和变型。倘若这些修改和变型不脱离本实用新型的精神和范围，则本实用新型也包含这些修改和变型在内。

Claims (10)

1.一种汽车电源管理系统，包括低压配电单元、高压配电单元、绝缘监测模块、直流转换模块和电源管理控制器。

2.根据权利要求1所述的汽车电源管理系统，其特征在于：所述高压配电单元包括动力电机配电回路，所述动力电机配电回路由主配电回路和预充回路组成。

3.根据权利要求2所述的汽车电源管理系统，其特征在于：所述高压配电单元包括高压继电器、高压接触器、高压熔断器和高压连接器。

4.根据权利要求3所述的汽车电源管理系统，其特征在于：所述高压配电单元包括高压手动检修开关。

5.根据权利要求4所述的汽车电源管理系统，其特征在于：所述低压配电单元包括低压继电器和保险丝。

6.根据权利要求5所述的汽车电源管理系统，其特征在于：所述绝缘监测模块的检测端与所述高压配电单元高压回路的正极、负极及系统地线相连。

7.根据权利要求6所述的汽车电源管理系统，其特征在于：所述直流转换模块的高压输入端与所述高压配电单元对应的所述高压连接器相连，所述直流转换模块的低压功率输出端与所述低压配电单元低压输入端相连。

8.根据权利要求7所述的汽车电源管理系统，其特征在于：所述电源管理控制器与高压接触器、高压连接器、低压配电回路通过CAN线连接。

9.根据权利要求8所述的汽车电源管理系统，其特征在于：电源管理系统为上中下三层布置结构，其中低压配电系统位于上层、直流转换模块位于中间层、高压配电系统位于最下层。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的汽车电源管理系统，其特征在于：还包括电流传感器，所述电流传感器位于所述高压配电单元的主回路，所述电源管理控制器与所述电流传感器电气连接。

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