CN105281211A - 一种用于车用高压配电箱的控制装置 - Google Patents

一种用于车用高压配电箱的控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明是一种适用于新能源车辆的车用高压配电箱的控制装置。本发明包括主控芯片U1、采集电路、检测电路、通讯电路、控制电路和数据存储电路，采集电路、检测电路、通讯电路、控制电路和数据存储电路分别与主控芯片U1相连接，检测电路对高压配电箱的运行状态进行监测，收集的信号经过算法处理后通过控制电路输出控制信号，其中采集电路包括模拟量信号采集电路和开关量采集电路，通讯电路包括CAN通讯电路，控制电路包括输出信号驱动电路。本发明可对车用高压配电箱进行智能监测与控制，提高使用安全性，辅助驾驶员安全行车。

Description

一种用于车用高压配电箱的控制装置
技术领域
本发明属于车用高压配电箱技术领域，特别是一种适用于新能源车辆的车用高压配电箱的控制装置。
背景技术
随着化石能源的日益紧张，新能源汽车的重要性凸显，其研发与应用也受到越来越多的关注。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置的车辆，新能源汽车实现了少用、不用化石燃料，减少对化石燃料的依赖性。目前的新能源汽车包括燃气汽车(液化天然气、压缩天然气)、燃料电池电动汽车、纯电动汽车、液化石油气汽车、氢能源动力汽车、混合动力汽车(油气混合、油电混合)、太阳能汽车和其它新能源(如高效储能器)汽车等，其废气排放量比较低，更好地符合环保需要。
配电柜是汽车的核心部件，对汽车的电力***进行控制。目前市面上存在的高压配电柜大都沿用工业高压配电箱的设计理念，其安全性、可靠性和耐久性都满足不了汽车的要求。传统的高压配电柜通过外部控制单元(如整车控制器)来完成配电柜内部高压接触器的控制，无法对配电柜内部的预充电状态，各高压接触器的触点状态，各个高压电路负载的工作电流，配电柜内部温度，整个配电柜***的运行状态做到实时的监测和判断。大功率容性负载如果预充不充分，接触器接通瞬间的冲击电流会损坏高压接触器的触点，导致触点烧灼或粘连，直接影响配电柜在正常使用时的性能或功能。目前市场上的多数车用高压配电柜均采用控制单元(整车控制器)和受控单元(高压接触器)分离的架构，无法准确地采集到高压接触器的触点是否存在闭合或断开失效的状态，如果无法准确地判断接触器触点是否存在闭合或断开失效又不能及时的采取有效的处理措施，轻者会发生高压电气***不能实现正常控制的情况，重者危及车辆和人身安全甚至可能引发重大安全事故。
发明内容
本发明的目的是针对现有车用配电柜无法实时有效的状态监测与控制的不足之处，提供一种用于车用高压配电箱的控制装置。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于车用高压配电箱的控制装置，该用于车用高压配电箱的控制装置包括主控芯片U1、采集电路、检测电路、通讯电路、控制电路和数据存储电路，采集电路、检测电路、通讯电路、控制电路和数据存储电路分别与主控芯片U1相连接，检测电路对高压配电箱的运行状态进行监测，收集的信号经过算法处理后通过控制电路输出控制信号，其中采集电路包括模拟量信号采集电路和开关量采集电路，通讯电路包括CAN通讯电路，控制电路包括输出信号驱动电路，开关量信号采集信号包括主电路互锁信号、接触器反馈信号等，模拟量信号采集信号包括动力电池电压、负载电流、温度信号等；CAN总线通讯电路采集信号包括动力电池剩余电量、绝缘性能等；输出信号驱动电路驱动控制主接触器及各个控制接触器等。
在所述的一种用于车用高压配电箱的控制装置中，所述的检测电路包括电流检测电路、电压检测电路、接触器检测电路、绝缘检测电路和温度检测电路，电流检测电路、电压检测电路、接触器检测电路、绝缘检测电路与温度检测电路均接至主控芯片U1。
在所述的一种用于车用高压配电箱的控制装置中，所述的开关量信号采集电路包括主控芯片U1、开关量信号采集芯片U2、电阻一R1和电阻二R2，其中，主控芯片U1的28脚与开关量信号采集芯片U2的9脚相连，主控芯片U1的43脚与开关量信号采集芯片U2的2脚相连，主控芯片U1的44脚与开关量信号采集芯片U2的1脚相连，开关量信号采集芯片U2的11脚与电阻一R1的一端、电阻二R2的一端相接，电阻一R1的另一端为开关量信号输入端，电阻二R2的另一端接地。
在所述的一种用于车用高压配电箱的控制装置中，所述的模拟量信号采集电路包括主控芯片U1、电阻三R3、电阻四R4、电阻五R5、电容一C1、电容二C2和二极管一D1，其中，二极管一D1采用双向二极管，电容二C2的一端、电阻四R4的一端、二极管一D1的3脚均接至主控芯片U1的15脚，二极管一D1的2脚与电源正极相接，二极管一D1的1脚、电阻五R5的一端、电容一C1的一端相接并接地，电阻四R4的另一端、电阻五R5的另一端、电容一C1的另一端、电阻三R3的一端相接并与模拟量信号输入相连，电阻三R3的另一端与电源正极相接。
在所述的一种用于车用高压配电箱的控制装置中，所述的数据存储电路包括主控芯片U1和数据存储芯片U3，主控芯片U1的45脚与数据存储芯片U3的4脚相接，主控芯片U1的46脚与数据存储芯片U3的3脚相接，主控芯片U1的47脚与数据存储芯片U3的2脚相接，主控芯片U1的48脚与数据存储芯片U3的1脚相接。
在所述的一种用于车用高压配电箱的控制装置中，所述的CAN总线通讯电路包括主控芯片U1、CAN通讯芯片U4、电阻六R6、电阻七R7、电阻八R8、电容三C3、电容四C4和二极管二D2，其中，二极管二D2采用双二极管，主控芯片U1的35脚与CAN通讯芯片U4的1脚相接，主控芯片U1的36脚与CAN通讯芯片U4的4脚相接，主控芯片U1的34脚与CAN通讯芯片U4的8脚相接，CAN通讯芯片U4的6脚与电阻六R6的一端相接，电阻六R6的另一端与电容四C4的一端、电阻八R8的一端、二极管二D2的1脚相接并接至CAN总线的H端，电容四C4的另一端接地；CAN通讯芯片U4的7脚与电阻七R7的一端相接，电阻七R7的另一端与电容三C3的一端、二极管二D2的2脚相接并接至CAN总线的L端，电容三C3的另一端接地，二极管二D2的3脚接地。
在所述的一种用于车用高压配电箱的控制装置中，所述的输出信号驱动电路包括主控芯片U1、接触器驱动功率芯片U5、二极管三D3和二极管四D4，其中，主控芯片U1的25脚与接触器驱动功率芯片U5的2脚相接，主控芯片U1的26脚与接触器驱动功率芯片U5的6脚相接，接触器驱动功率芯片U5的12脚与二极管三D3的负极相接并接至接触器信号输入端，二极管三D3的正极接地；接触器驱动功率芯片U5的9脚与二极管四D4的负极相接并接至接触器信号输入端，二极管四D4的正极接地。
将本发明应用于车辆的高压控制箱上，可以对高压控制箱的电压、电流、温度等参数以及电路运行情况进行实时检测与控制，当参数偏离设定值时发出警报提醒驾驶人员；本发明还具有在充电前对电路电流进行检测，避免充电瞬间电流过大损坏设备，尤其适合于新能源车辆上的高压配电箱使用。
本发明可对车用高压配电箱进行智能监测与控制，提高使用安全性，辅助驾驶员安全行车。
附图说明
图1为本发明一种用于车用高压配电箱的控制装置的电路框图。
图2为本发明电路中的开关量信号采集电路图。
图3为本发明电路中的模拟量信号采集电路图。
图4为本发明电路中的数据存储电路图。
图5为本发明电路中的CAN总线通讯电路图。
图6为本发明电路中的输出信号驱动电路图。
图7为本发明运行的示意图。
在附图1～7中，1表示开关量信号采集电路；2表示模拟量信号采集电路；3表示数据存储电路；4表示CAN总线通讯电路；5表示输出信号驱动电路。
U1表示主控芯片；U2表示开关量信号采集芯片；U3表示数据存储芯片；U4表示CAN通讯芯片；U5表示接触器驱动功率芯片；D1～D4表示二极管一～二极管四；R1～R8表示电阻一～电阻八；C1～C4表示电容一～电容四。
具体实施方式
下面对照附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
参照附图1～7，一种用于车用高压配电箱的控制装置，该用于车用高压配电箱的控制装置包括主控芯片U1、采集电路、检测电路、通讯电路、控制电路和数据存储电路3，其中检测电路包括模拟量信号采集电路2和开关量采集电路1，通讯电路包括CAN通讯电路4，控制电路包括输出信号驱动电路5，开关量采集电路1、模拟量信号采集电路2、数据存储电路3、CAN通讯电路4和输出信号驱动电路5均与主控芯片U1相连，检测电路对高压配电箱的运行状态进行监测并收集信号，收集的信号经过算法处理后通过控制电路输出控制信号，开关量信号采集信号包括主电路互锁信号、接触器反馈信号，模拟量信号采集信号包括动力电池电压、负载电流、温度信号；CAN总线通讯电路采集信号包括动力电池剩余电量、绝缘性能；输出信号驱动电路驱动控制主接触器及各个控制接触器；所述的检测电路包括电流检测电路、电压检测电路、接触器检测电路、绝缘检测电路和温度检测电路，电流检测电路、电压检测电路、接触器检测电路、绝缘检测电路与温度检测电路均接至主控芯片U1。
所述的开关量信号采集电路1包括主控芯片U1、开关量信号采集芯片U2、电阻一R1和电阻二R2，其中，主控芯片U1的28脚与开关量信号采集芯片U2的9脚相连，主控芯片U1的43脚与开关量信号采集芯片U2的2脚相连，主控芯片U1的44脚与开关量信号采集芯片U2的1脚相连，开关量信号采集芯片U2的11脚与电阻一R1的一端、电阻二R2的一端相接，开关量信号输入至电阻一R1的另一端，电阻二R2的另一端接地。
所述的模拟量信号采集电路2包括主控芯片U1、电阻三R3、电阻四R4、电阻五R5、电容一C1、电容二C2和二极管一D1，其中，二极管一D1采用双向二极管，电容二C2的一端、电阻四R4的一端、二极管一D1的3脚均接至主控芯片U1的15脚，二极管一D1的2脚与电源正极相接，二极管一D1的1脚、电阻五R5的一端、电容一C1的一端相接并接地，电阻四R4的另一端、电阻五R5的另一端、电容一C1的另一端、电阻三R3的一端相接并与模拟量信号输入相连，电阻三R3的另一端与电源正极相接。
所述的数据存储电路3包括主控芯片U1和数据存储芯片U3，主控芯片U1的45脚与数据存储芯片U3的4脚相接，主控芯片U1的46脚与数据存储芯片U3的3脚相接，主控芯片U1的47脚与数据存储芯片U3的2脚相接，主控芯片U1的48脚与数据存储芯片U3的1脚相接。
所述的CAN总线通讯电路4包括主控芯片U1、CAN通讯芯片U4、电阻六R6、电阻七R7、电阻八R8、电容三C3、电容四C4和二极管二D2，其中，二极管二D2采用双二极管，主控芯片U1的35脚与CAN通讯芯片U4的1脚相接，主控芯片U1的36脚与CAN通讯芯片U4的4脚相接，主控芯片U1的34脚与CAN通讯芯片U4的8脚相接，CAN通讯芯片U4的6脚与电阻六R6的一端相接，电阻六R6的另一端与电容四C4的一端、电阻八R8的一端、二极管二D2的1脚相接并接至CAN总线的H端，电容四C4的另一端接地；CAN通讯芯片U4的7脚与电阻七R7的一端相接，电阻七R7的另一端与电容三C3的一端、二极管二D2的2脚相接并接至CAN总线的L端，电容三C3的另一端接地，二极管二D2的3脚接地。
所述的输出信号驱动电路5包括主控芯片U1、接触器驱动功率芯片U5、二极管三D3和二极管四D4，其中，主控芯片U1的25脚与接触器驱动功率芯片U5的2脚相接，主控芯片U1的26脚与接触器驱动功率芯片U5的6脚相接，接触器驱动功率芯片U5的12脚与二极管三D3的负极相接并接至接触器信号输入端，二极管三D3的正极接地；接触器驱动功率芯片U5的9脚与二极管四D4的负极相接并接至接触器信号输入端，二极管四D4的正极接地。
使用时，车辆运行中产生的信号通过模拟量信号采集电路2、开关量采集电路1以及CAN总线通讯电路收集并传输至主控芯片U1，经处理后输出控制信号，通过输出信号驱动电路5和CAN总线通讯电路实现对接触器的控制。

Claims (7)

1.一种用于车用高压配电箱的控制装置，其特征在于该用于车用高压配电箱的控制装置包括主控芯片U1、采集电路、检测电路、通讯电路、控制电路和数据存储电路，采集电路、检测电路、通讯电路、控制电路和数据存储电路分别与主控芯片U1相连接，采集电路包括模拟量信号采集电路和开关量采集电路，通讯电路包括CAN通讯电路，控制电路包括输出信号驱动电路。
2.根据权利要求1所述的一种用于车用高压配电箱的控制装置，其特征在于所述的检测电路包括电流检测电路、电压检测电路、接触器检测电路、绝缘检测电路和温度检测电路，电流检测电路、电压检测电路、接触器检测电路、绝缘检测电路与温度检测电路均接至主控芯片U1。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于车用高压配电箱的控制装置，其特征在于所述的开关量信号采集电路包括主控芯片U1、开关量信号采集芯片U2、电阻一R1和电阻二R2，其中，主控芯片U1的28脚与开关量信号采集芯片U2的9脚相连，主控芯片U1的43脚与开关量信号采集芯片U2的2脚相连，主控芯片U1的44脚与开关量信号采集芯片U2的1脚相连，开关量信号采集芯片U2的11脚与电阻一R1的一端、电阻二R2的一端相接，电阻一R1的另一端为开关量信号输入端，电阻二R2的另一端接地。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于车用高压配电箱的控制装置，其特征在于所述的模拟量信号采集电路包括主控芯片U1、电阻三R3、电阻四R4、电阻五R5、电容一C1、电容二C2和二极管一D1，其中，二极管一D1采用双向二极管，电容二C2的一端、电阻四R4的一端、二极管一D1的3脚均接至主控芯片U1的15脚，二极管一D1的2脚与电源正极相接，二极管一D1的1脚、电阻五R5的一端、电容一C1的一端相接并接地，电阻四R4的另一端、电阻五R5的另一端、电容一C1的另一端、电阻三R3的一端相接并与模拟量信号输入相连，电阻三R3的另一端与电源正极相接。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于车用高压配电箱的控制装置，其特征在于所述的数据存储电路包括主控芯片U1和数据存储芯片U3，主控芯片U1的45脚与数据存储芯片U3的4脚相接，主控芯片U1的46脚与数据存储芯片U3的3脚相接，主控芯片U1的47脚与数据存储芯片U3的2脚相接，主控芯片U1的48脚与数据存储芯片U3的1脚相接。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于车用高压配电箱的控制装置，其特征在于所述的CAN总线通讯电路包括主控芯片U1、CAN通讯芯片U4、电阻六R6、电阻七R7、电阻八R8、电容三C3、电容四C4和二极管二D2，其中，二极管二D2采用双二极管，主控芯片U1的35脚与CAN通讯芯片U4的1脚相接，主控芯片U1的36脚与CAN通讯芯片U4的4脚相接，主控芯片U1的34脚与CAN通讯芯片U4的8脚相接，CAN通讯芯片U4的6脚与电阻六R6的一端相接，电阻六R6的另一端与电容四C4的一端、电阻八R8的一端、二极管二D2的1脚相接并接至CAN总线的H端，电容四C4的另一端接地；CAN通讯芯片U4的7脚与电阻七R7的一端相接，电阻七R7的另一端与电容三C3的一端、二极管二D2的2脚相接并接至CAN总线的L端，电容三C3的另一端接地，二极管二D2的3脚接地。
7.根据权利要求1或2所述的一种用于车用高压配电箱的控制装置，其特征在于所述的输出信号驱动电路包括主控芯片U1、接触器驱动功率芯片U5、二极管三D3和二极管四D4，其中，主控芯片U1的25脚与接触器驱动功率芯片U5的2脚相接，主控芯片U1的26脚与接触器驱动功率芯片U5的6脚相接，接触器驱动功率芯片U5的12脚与二极管三D3的负极相接并接至接触器信号输入端，二极管三D3的正极接地；接触器驱动功率芯片U5的9脚与二极管四D4的负极相接并接至接触器信号输入端，二极管四D4的正极接地。
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