CN107554335B - 车载电力***和汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载电力***和汽车，属于电子电气领域。其中的车载电力***包括双向DC/DC变换器、高压用电电路、动力电池、辅助电池、动力电源开关和车辆控制单元VCU；其中，双向DC/DC变换器的高压端口与高压用电电路的电源端口相连，低压端口与辅助电池的电极相连；动力电池的电极经过动力电源开关与高压用电电路的电源端口相连，动力电源开关的控制端与VCU相连；VCU被配置为在控制动力电源开关闭合之前控制双向DC/DC变换器切换至升压变换模式，以使辅助电池经过双向DC/DC变换器的升压变换对高压用电电路的负载电容进行预充电。本发明能解决现有预充电电路产品占据车内布局空间过大的问题，提升汽车在多方面上的性能表现并显著降低整车成本。

Description

车载电力***和汽车
技术领域
本发明涉及电子电气领域，特别涉及一种车载电力***和汽车。
背景技术
随着全球石油资源日趋紧张及环境污染日趋严重，各种节能环保的新能源汽车不断涌现，例如纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池动力汽车等等。随着新能源汽车的技术不断进步及各国持续的政策支持，新能源汽车的市场规模呈现逐年快速增长的态势。
在能够利用电能作为动力的汽车中，利用电能的动力***包括很多高压用电部件，在这些部件的上电过程中需要设置预充电过程来避免高压冲击。作为一种常规的预充电的实现方式，一般会在原有车载电力***的基础上额外地设置一个预充电电路来专门完成高压用电部件的预充电。然而，目前的预充电电路产品体积庞大且成本很高，在应用时不仅会增加整车的成本，还会占据车内的大量的布局空间，严重影响整车设计。因此，如何避免预充电电路占据过大的车内布局空间，成为本领域中一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种车载电力***和汽车，能够解决现有预充电电路产品占据车内布局空间过大的问题。
第一方面，本发明提供了一种车载电力***，所述车载电力***包括双向DC/DC变换器、高压用电电路、动力电池、辅助电池、动力电源开关和车辆控制单元VCU；其中，
所述双向DC/DC变换器的高压端口与所述高压用电电路的电源端口相连，所述双向DC/DC变换器的低压端口与所述辅助电池的电极相连；所述双向DC/DC变换器被配置为能受所述VCU的控制在升压变换模式和降压变换模式之间切换；所述动力电池的电极经过所述动力电源开关与所述高压用电电路的电源端口相连，所述动力电源开关的控制端与所述VCU相连；
所述动力电池的电极经过所述动力电源开关与所述高压用电电路的电源端口相连，所述动力电源开关的控制端与所述VCU相连；
所述高压用电电路包括位于电源端口的电极之间的负载电容，所述VCU被配置为在控制所述动力电源开关闭合之前控制所述双向DC/DC变换器切换至升压变换模式，以使所述辅助电池经过所述双向DC/DC变换器的升压变换对所述负载电容进行预充电。
在一种可能的实现方式中，所述VCU还被配置为在控制所述动力电源开关断开之后控制所述双向DC/DC变换器切换至降压变换模式，以使所述负载电容经过所述双向DC/DC变换器的降压变换对所述辅助电池进行充电。
在一种可能的实现方式中，所述VCU的电源端口与所述辅助电池的电极相连，所述双向DC/DC变换器被配置为能够在所述VCU的控制下结束休眠状态；
所述VCU还被配置为在检测到所述辅助电池的输出电压小于第一预设电压时控制所述双向DC/DC变换器结束休眠状态，并在所述动力电源开关闭合的状态下控制所述双向DC/DC变换器切换至降压变换模式，以使所述动力电池经过所述双向DC/DC变换器的降压变换对所述辅助电池进行充电。
在一种可能的实现方式中，所述双向DC/DC变换器被配置为在对所述负载电容进行预充电时基于所述高压端口处的电压检测所述高压用电电路的电源端口是否存在短路，并在检测到所述高压用电电路的电源端口存在短路时向所述VCU发送短路报警信号。
在一种可能的实现方式中，所述车载电力***还包括电池管理***BMS、充电电路、加热装置、充电开关和第一加热开关；其中，所述BMS与所述充电电路相连，所述充电电路的充电端口经过所述充电开关与所述动力电池的电极相连，所述加热装置的电源端口经过所述第一加热开关与所述充电电路的充电端口相连，所述充电开关的控制端和所述第一加热开关的控制端均与所述充电电路相连；
所述BMS被配置为在所述充电电路开始对所述动力电池充电之前将检测到所述动力电池的环境温度发送至所述充电电路，以使所述充电电路在所述动力电池的环境温度小于第一预设温度值时控制所述第一加热开关闭合，使得所述加热装置对所述动力电池进行加热；所述充电电路被配置为在所述动力电池的温度大于或等于第二预设温度值时控制所述充电开关闭合，以通过所述充电端口对所述动力电池进行充电。
在一种可能的实现方式中，所述车载电力***还包括电池管理***BMS、加热装置和第二加热开关，所述BMS与所述VCU相连，所述加热装置的电源端口经过所述第二加热开关与所述高压端口相连，所述第二加热开关的控制端与所述VCU相连；
所述BMS被配置为在接收到钥匙信号时将检测到所述动力电池的温度发送至所述VCU，以使所述VCU在所述动力电池的温度小于第一预设温度值时控制所述双向DC/DC变换器切换至升压变换模式，并控制所述第二加热开关闭合，使所述辅助电池经过所述双向DC/DC变换器的升压变换对所述加热装置进行供电，使得所述加热装置对所述动力电池进行加热；所述VCU还被配置为在接收到钥匙信号之后在所述动力电池的温度大于或等于第二预设温度值时控制所述动力电源开关闭合。
在一种可能的实现方式中，所述车载电力***还包括太阳能发电装置和单向电压变换器；其中，
所述单向电压变换器具有输入端口和输出端口，所述太阳能发电装置的电能输出端口与所述单向电压变换器的输入端口相连，所述单向电压变换器的输出端口与所述辅助电池的电极相连。
在一种可能的实现方式中，所述VCU还被配置为在检测到所述辅助电池的输出电压大于第二预设电压时控制所述双向DC/DC变换器切换至升压变换模式，以使所述辅助电池经过所述双向DC/DC变换器的升压变换对所述动力电池进行充电和/或对所述高压用电电路进行供电。
在一种可能的实现方式中，所述车载电力***还包括低压用电电路，所述辅助电池的电极与所述低压用电电路的电源端口和/或所述VCU的电源端口相连。
第二方面，本发明还提供了一种汽车，所述汽车包括上述任意一种的车载电力***。
由上述技术方案可知，基于所设置的双向DC/DC变换器、高压用电电路、动力电池、辅助电池、动力电源开关和车辆控制单元VCU，本发明能够利用辅助电池完成对高压用电电路的预充电过程，从而能够不需要再设置额外的预充电电路，因此能够解决现有预充电电路产品占据车内布局空间过大的问题。相比于现有技术，本发明不仅省去了预充电电路，还以双向DC-DC变换器形成了动力电池与辅助电池之间传递电能的桥梁，实现了控制电路、电压变换器、储能装置等结构的大范围共用，因此能够大幅简化汽车的内部结构，增大整车的可用布局空间，提升控制过程的处理效率，增大电能的利用率，提升汽车在多方面上的性能表现，并显著降低整车成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，这些附图的合理变型也都涵盖在本发明的保护范围中。
图1是本发明一个实施例提供的车载电力***的结构框图；
图2是本发明又一实施例提供的车载电力***的结构框图；
图3是本发明一个实施例提供的车载电力***的电能流动方向示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，且该连接可以是直接的或间接的。
图1是本发明一个实施例提供的车载电力***的结构框图。参见图1，该车载电力***包括双向DC/DC变换器11、高压用电电路12、动力电池13、辅助电池14、动力电源开关15和车辆控制单元VCU 16，其中：
动力电池13的电极经过动力电源开关15与双向DC/DC变换器11的高压端口相连，而高压用电电路12的电源端口也与双向DC/DC变换器11的高压端口相连。由此，在动力电源开关15闭合时，动力电池13的电极就会连接到高压用电电路12的电源端口上，为高压用电电路12提供高压电能。
双向DC/DC变换器11的低压端口与辅助电池14的电极相连，并被配置为能受VCU16的控制在升压变换模式和降压变换模式之间切换。由此，在双向DC/DC变换器11处于升压变换模式时，辅助电池14输出的低压就能经过双向DC/DC变换器11的升压变换而转变为双向DC/DC变换器11的高压端口处的高压；而在双向DC/DC变换器11处于降压变换模式时，双向DC/DC变换器11的高压端口处的高压就能经过双向DC/DC变换器11的降压变换而转变为低压加在辅助电池14的电极上。
需要说明的是，上述高压和低压是相对于彼此而言的，并可以在实际应用中各自由一个电压值或一个电压范围表示。在一个示例中，上述车载电力***的低压的标准值被配置为12V，高压的标准值被配置为380V。
此外，上述动力电源开关15的控制端与VCU 16相连。即，VCU 16能够控制动力电源开关15的闭合和断开。在VCU 16控制动力电源开关15闭合时，动力电池13的电极就会连接到高压用电电路12的电源端口上，为高压用电电路12提供高压电能，使得高压用电电路12开始进入工作状态；同时，动力电池13的电极会连接到双向DC/DC变换器11的高压端口上，使得动力电池13与辅助电池14之间能够发生电能的转移。在VCU 16控制动力电源开关15断开时，动力电池13的电极与双向DC/DC变换器11的高压端口之间断开，使得辅助电池14能够经过双向DC/DC变换器11的升压变换对高压用电电路12的负载电容C1进行预充电。
应理解的是，负载电容C1可以例如是一个电容值足够大的电容器，也可以例如是一系列电容器相互并联形成的电路结构，还可以例如是其他具有相应的容抗特性的电路结构，只要其位于高压用电电路12的电源端口的电极之间，就能够用来缓解高压用电电路12在上电时受到的高压冲击。当然，负载电容C1的设置方式可以不仅限于以上示例。
从而，基于对VCU 16的配置，例如使VCU 16执行存储器中存储的指令，以使VCU 16在控制动力电源开关15闭合之前(即动力电池13开始向高压用电电路12供电之前)控制双向DC/DC变换器11切换至升压变换模式，从而使得辅助电池14经过双向DC/DC变换器11的升压变换对负载电容C1进行预充电。在一种实现方式中，可以通过对双向DC/DC变换器11的配置，使升压变换后的高压以电流恒定的方式向负载电容C1进行预充电，从而可以比传统的电阻预充电方式节省预充电所需要花费的时间。
应理解的是，辅助电池14可以是体积和功率相比于动力电池13更小的可充电电池，使得辅助电池14利用自身所存储的电能对负载电容C1进行预充电的过程能够处于一个安全而可控的状态下，例如负载电容C1两端的电压能够有一个平缓上升的过程，使得其他装置易于通过检测负载电容C1两端的电压来及时发现例如短路等异常状况；而且，由于辅助电池14的输出功率是有限的，因此在此过程中高压用电电路12不容易发生损坏。
可以看出，基于所设置的双向DC/DC变换器、高压用电电路、动力电池、辅助电池、动力电源开关和车辆控制单元VCU，本发明能够利用辅助电池完成对高压用电电路的预充电过程，从而能够不需要再设置额外的预充电电路，因此能够解决现有预充电电路产品占据车内布局空间过大的问题。相比于现有技术，本发明不仅省去了预充电电路，还以双向DC-DC变换器形成了动力电池与辅助电池之间传递电能的桥梁，实现了控制电路、电压变换器、储能装置等结构的大范围共用，因此能够大幅简化汽车的内部结构，增大整车的可用布局空间，提升控制过程的处理效率，增大电能的利用率，提升汽车在多方面上的性能表现，并显著降低整车成本。
图2是本发明又一实施例提供的车载电力***的结构框图。参见图2，本实施例的车载电路***除了包括双向DC/DC变换器11、高压用电电路12、动力电池13、辅助电池14、动力电源开关15和车辆控制单元VCU 16以外，还包括电池管理***BMS 17、充电电路18、加热装置19、充电开关S5、第一加热开关S4、第二加热开关S3、太阳能电池板1A、单向电压变换器1B、低压用电电路1C以及保险丝F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8。如图2所示，本实施例的动力电源开关包括设置在动力电池13的正极与双向DC/DC变换器11的高压端口的正极之间的第一动力开关S1，以及设置在动力电池13的负极与双向DC/DC变换器11的高压端口的负极之间的第二动力开关S2。图2中未示出的是，双向DC/DC变换器11、车辆控制单元VCU 16、电池管理***BMS 17以及开关S1至S5各自与总线连接(例如通过CAN-H和CAN-L两根控制器局域网络CAN总线连接在一起)，并能基于此传递信息或控制指令。应理解的是，图2中的开关S1、S2、S3、S4、S5中的任意一个或多个可以由例如晶体管、继电器、霍尔开关的开关元件实现，并可以不仅限于此。
在本实施例的一个方面中，VCU 16被配置为在控制动力电源开关15闭合之前控制双向DC/DC变换器11切换至升压变换模式，以使辅助电池14经过所述双向DC/DC变换器11的升压变换对负载电容C1进行预充电。而且，双向DC/DC变换器11被配置为在对负载电容C1进行预充电时基于高压端口处的电压，检测高压用电电路12的电源端口是否存在短路，并在检测到高压用电电路12的电源端口存在短路时向VCU 16发送短路报警信号。例如，双向DC/DC变换器11响应于来自VCU 16的指令而切换到升压变换模式，开始将辅助电池14输出的低压转换为恒流高压以对高压用电电路12的负载电容C1进行预充电。在预充电的过程中，双向DC/DC变换器11持续监测高压端口的正极与负极之间的电压(即负载电容C1两端的电压，以下称为预充电压)。当预充电压达到预充目标所对应的预设电压值时，可以认为预充电过程完成，从而双向DC/DC变换器11停止在高压端口处输出电压，并基于总线连接向VCU 16发送用于表示预充电完成的消息。而如果在预充电过程中出现了预充电压小于预先设置的高压下限电压值时，可以认为高压用电电路12的电源端口存在短路(可能由高压用电电路12的内部短路造成)，从而双向DC/DC变换器11停止在高压端口处输出电压，并向VCU 16发送短路报警信号。响应于该短路报警信号，VCU 16可以例如发起提醒维修人员进行故障排查的过程，比如发出蜂鸣警报、向故障日志中添加事件项目、向维修人员发送预先存储的短路故障消息中的至少一种，并可以不限于此。基于此，本实施例可以在高压用电电路中发生短路而导致预充电压被拉低时触发双向DC/DC变换器的欠压保护并及时上报给VCU，避免了现有技术中高压用电电路的内部短路容易烧毁预充电阻的问题。而且，本实施例的双向DC/DC变换器还可以将检测到短路时的状态信息一并上报给VCU，这能给维护或维修人员进行故障诊断和故障排除提供了极大便利，从而降低了汽车的维护难度和维护成本，并提高了车载电力***的可靠性。
在本实施例的又一个方面中，VCU 16还被配置为在控制动力电源开关15断开之后控制双向DC/DC变换器11切换至降压变换模式，以使负载电容C1经过所述双向DC/DC变换器11的降压变换对辅助电池14进行充电。例如，在双向DC/DC变换器11完成预充电并基于总线连接向VCU 16发送用于表示预充电完成的消息之后，BMS 17在检测到预充电完成后同时闭合第一动力开关S1和第二动力开关S2(例如同时闭合正极继电器和负极继电器)，并将用于表示成功闭合电源动力开关的消息发送给VCU 16，使得VCU 16向双向DC/DC变换器11发送切换至降压变换模式的指令，从而动力电源13开始经过双向DC/DC变换器11的降压变换对辅助电池14进行充电。而在高压用电电路12停止工作、第一动力开关S1和第二动力开关S2同时断开之后，双向DC/DC变换器11可以继续在降压变换模式下工作一段时间，使得负载电容C1利用自身所存储的电荷经过双向DC/DC变换器11的降压变换对辅助电池14进行充电。基于此，可以将动力电池停止供电时负载电容所残余的电能转移到辅助电池14中存储起来，不仅能避免残余电荷所带来的各种安全风险，还能提升电能的利用率，使汽车更加符合绿色环保的设计理念。
在本实施例的又一个方面中，VCU 16的电源端口与辅助电池14的电极相连，双向DC/DC变换器11被配置为能够在VCU 16的控制下结束休眠状态；而且，VCU 16还被配置为在检测到辅助电池14的输出电压小于第一预设电压时控制双向DC/DC变换器11结束休眠状态，并在动力电源开关15闭合的状态下控制双向DC/DC变换器11切换至降压变换模式，以使动力电池13经过双向DC/DC变换器11的降压变换对辅助电池14进行充电。例如图2中所示，VCU 16经过保险丝F8连接到辅助电池14的电极，使得辅助电池14给VCU 16供电的同时VCU16能够检测辅助电池14的输出电压。当检测到辅助电池14的输出电压低于第一预设电压时，VCU 16唤醒可能处于睡眠状态下的BMS 17和双向DC/DC变换器11，并控制双向DC/DC变换器11完成辅助电池14对负载电容C1预充电的过程。然后，VCU 16控制第一动力开关S1和第二动力开关S2闭合，同时控制双向DC/DC变换器11切换至降压变换模式，使得动力电池13经过双向DC/DC变换器11的降压变换对辅助电池14进行充电，直至检测到辅助电池14的输出电压高于第三预设电压时控制双向DC/DC变换器11停止工作并返回休眠状态。基于此，本实施例能够解决车辆由于长期不使用而无法发动起来的问题，即能够避免汽车长期不使用而造成的辅助电池的深度亏电，并能在每一次辅助电池达到亏电边界(对应于上述第一预设电压)时利用动力电池的电能将辅助电池充电至指定程度(对应于上述第三预设电压，显然应当高于上述第一预设电压)，从而避免辅助电池的频繁亏电和/或深度亏电，延长辅助电池的使用寿命，并减少辅助电池发生损坏的概率。
在本实施例的又一个方面中，BMS 17与充电电路18相连，充电电路18的充电端口经过充电开关S5与动力电池13的电极相连，加热装置19的电源端口经过第一加热开关S4与充电电路的充电端口相连，充电开关S5的控制端和第一加热开关S4的控制端均与充电电路18相连。在此基础之上，BMS 17被配置为在充电电路18开始对动力电池13充电之前将检测到动力电池13的环境温度发送至充电电路18，以使充电电路18在动力电池13的环境温度小于第一预设温度值时控制第一加热开关S4闭合，使得加热装置19对动力电池13进行加热。此外，充电电路18被配置为在动力电池13的温度大于或等于第二预设温度值时控制充电开关S5闭合，以通过充电端口对动力电池13进行充电。例如，如锂电池的一些电池在低温环境下充电速度会变得很慢，并且会影响电池的使用寿命；针对于这一问题，在由充电电路18开始对动力电池13充电之前，可以通过预先的配置使BMS 17被充电信号唤醒，被唤醒后的BMS17检测动力电池13的环境温度并发送给充电电路18。由于充电电路18也连接在总线上，能够控制第一加热开关S4和充电开关S5，因此充电电路18能够在动力电池13的环境温度低于第一预设温度值时控制第一加热开关S4闭合，使得充电电路18能够利用充电电压为加热装置19功能，维持加热装置19的加热状态；直至来自BMS 17的动力电池13的环境温度大于或等于第二预设温度值时，充电电路18断开第一加热开关S4以使加热装置19停止加热，同时控制充电开关S5以及第二动力开关S2闭合，使得充电电路19开始利用充电电压为动力电池13进行充电。基于此，本实施例能够在对动力电池充电前进行温度是否过低的判断(其标准对应于上述第一预设温度值)，并在温度过低时利用充电电路供能来加热动力电池，待温度达到要求(对应于上述第二预设温度值)后再对动力电池进行充电，因此可以解决低温充电时充电速度慢且会缩短电池寿命的问题，使得车载电路***在极寒的环境下也能正常使用并具有相对较长的电池寿命。
在本实施例的又一个方面中，BMS 17与VCU 16相连，加热装置19的电源端口经过第二加热开关S3与高压端口相连，第二加热开关S3的控制端与VCU16相连。在此基础之上，BMS 17被配置为在接收到钥匙信号时将检测到动力电池13的温度发送至VCU 16，以使VCU16在动力电池13的温度小于第一预设温度值时控制双向DC/DC变换器11切换至升压变换模式，并控制第二加热开关S3闭合，使辅助电池14经过双向DC/DC变换器11的升压变换对加热装置19进行供电，使得加热装置19对动力电池13进行加热；VCU 16还被配置为在接收到钥匙信号之后在动力电池13的温度大于或等于第二预设温度值时控制动力电源13开关闭合。例如，车辆在发动之前，可以通过预先的配置使BMS 17响应于钥匙信号(车钥匙***时所产生的信号)结束休眠，被唤醒后的BMS 17检测动力电池13的环境温度并发送给VCU 16。由于VCU 16能够控制第一动力开关S1、第二动力开关S2、第二加热开关S3和双向DC/DC变换器11的工作模式，因此VCU 16可以在在动力电池13的环境温度低于第一预设温度值时控制双向DC/DC变换器11完成辅助电池14对负载电容C1的预充电，并在预充电过程完成之后使双向DC/DC变换器11在高压端口处输出恒定的高压(预充电时为恒流输出)，同时VCU 16控制第二加热开关S3闭合，使得辅助电池14经过双向DC/DC变换器11的升压变换为加热装置19功能，维持加热装置19的加热状态；直至来自BMS 17的动力电池13的环境温度大于或等于第二预设温度值时，VCU 16控制第二加热开关S3断开，并控制双向DC/DC变换器11停止升压转换，继而控制第一动力开关S1和第二动力开关S2闭合，使得动力电池13开始为高压用电电路12功能，从而完成发动汽车的过程。基于此，本实施例能够在发动汽车前进行温度是否过低的判断(其标准对应于上述第一预设温度值)，并在温度过低时利用辅助电池供能来加热动力电池，待温度达到要求(对应于上述第二预设温度值)后再使动力电池开始放电功能，因此可以解决低温充电时放电速度慢且会缩短电池寿命的问题，使得车载电路***在极寒的环境下也能正常使用并具有相对较长的电池寿命。
在本实施例的又一个方面中，单向电压变换器1B具有输入端口和输出端口，作为太阳能发电装置中的一种的太阳能电池板1A(例如设置在车顶上)的电能输出端口与单向电压变换器1B的输入端口相连，单向电压变换器1B的输出端口与辅助电池14的电极相连。基于此，本实施例可以将太阳能发电装置所产生的电能可以被用于对辅助电池充电和/或经过升压变换后提供给高压用电电路，由于能够减少对动力电池的电能容量的需求，因而有助于节省空间并降低成本。而且，本实施例中将太阳能发电***(单向电压变换器和太阳能电池板的组合是一种示例性的实现方式)设置在了车载电力***的低压部分，相比于设置在高压部分中更加安全和易于控制；而且，单向电压变换器本身可以限制太阳能发电装置所产生的电能的传递方向，因而不需要使太阳能发电***与其他电路相互隔离开，从而有助于单向电压变换器的工作效率，降低了单件成本。应理解的是，根据电压变换需求的不同，可以选取具有AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC中至少一种电压变换功能的单向电压变换器。而且，单向电压变换器中可以设置有最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)的太阳能控制算法，以将太阳能发电装置所收集的能量尽量多地输出给辅助电池和低压用电电路。
在本实施例的又一个方面中，VCU 16还被配置为在检测到辅助电池14的输出电压大于第二预设电压时控制双向DC/DC变换器11切换至升压变换模式，以使辅助电池14经过双向DC/DC变换器11的升压变换对动力电池13进行充电和/或对高压用电电路12进行供电。例如，在太阳能电池板1A的输出电压大于预先规定的数值时(例如电能已能够稳定地产生时)，单向电压变换器开始工作，同时VCU 16检测辅助电池14的电极之间的电压，并在辅助电池14的输出电压大于第二预设电压时发送指令或唤醒双向DC/DC变换器11和BMS 17，使得太阳能发电装置所产生的电能和辅助电池一起为动力电池13和/或高压用电电路12供电(具体为什么结构供电取决于当时各开关所处的状态)。基于此，本实施例能够在辅助电池已被充满电或快要充满电(对应于上述第二预设电压)时将太阳能发电装置所产生的电能直接提供给高压侧，因而可以减少电能的浪费，提高电能的利用率。
在本实施例的又一个方面中，车载电力***还包括低压用电电路1C，辅助电池14的电极与低压用电电路1C的电源端口相连，和/或，辅助电池14的电极与VCU 16的电源端口相连。其中，低压用电电路1C可以例如是汽车中电源电压为所设定的低压的部件或结构，其与辅助电池14之间的连接可以实现低压电能的直接利用，相比于现有的车载电力***而言能使很多用电器共用同一个电源，因而能够大幅简化车载电力***的内部结构。
应理解的是，图2中所示出的保险丝F1至F8均是为了进行过流保护而设置，本领域技术人员可以根据实际应用场景增加保险丝的数量、减少保险丝的数量，修改保险丝的设置位置等等来实现所需要的过流保护功能，并且其实现方式可以不仅限于此。
关于图2所示的车载电力***，图3是本发明一个实施例提供的车载电力***的电能流动方向示意图。参见图2和图3，以双向DC-DC变换器为桥梁，高压侧的电能可以输送到低压侧，低压侧的电能也可以输出到高压侧。在高压侧，动力电池能够为高压用电电路和加热装置供电，并能接收充电电路输送的电能。同时，动力电池、加热装置和高压用电电路也能够接收来自低压侧的电能，其中的加热装置还可以接收充电电路输送的电能。在低压侧，辅助电池能够为低压用电电路(以及VCU)供能，并且能够接收太阳能电池板通过单向电压变换器输送来的电能。同时，低压用电电路和辅助电池也都能够接收来自高压侧的电能。可以看出，图2所示出的车载电力***的架构可以实现低压侧与高压侧之间电能流动的灵活控制，并能基于此实现整体结构的简化。
基于同样的发明构思，本实施例提供一种汽车，该汽车包括上述任意一种的车载电力***。需要说明的是，该汽车可以例如是纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池动力汽车等等，并可以不仅限于此。基于所包括的车载电力***所能取得的有益效果，本实施例的汽车也能取得相应的有益效果，在此不再一一赘述。
在示例性实施例中，VCU、BMS、双向DC-DC变换器、充电电路中的任一个或多个都可以被包括一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件的装置或设备实现，用于执行所述及的各自的操作。
在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器，上述指令可由VCU执行所述及操作中的至少一个，或者由充电电路执行所述及操作中的至少一个，或者由双向DC-DC变换器执行所述及操作中的至少一个，或者由BMS执行所述及操作中的至少一个。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种车载电力***，其特征在于，包括双向DC/DC变换器、高压用电电路、动力电池、辅助电池、动力电源开关和车辆控制单元VCU；其中，
所述双向DC/DC变换器的高压端口与所述高压用电电路的电源端口相连，所述双向DC/DC变换器的低压端口与所述辅助电池的电极相连；所述双向DC/DC变换器被配置为能受所述VCU的控制在升压转换模式和降压转换模式之间切换；所述动力电池的电极经过所述动力电源开关与所述高压用电电路的电源端口相连，所述动力电源开关的控制端与所述VCU相连；
所述高压用电电路包括位于电源端口的电极之间的负载电容；所述VCU被配置为在控制所述动力电源开关闭合之前控制所述双向DC/DC变换器切换至升压转换模式，以使所述辅助电池经过所述双向DC/DC变换器的升压转换对所述负载电容以电流恒定的方式进行预充电，所述双向DC/DC变换器被配置为在对所述负载电容进行预充电时基于所述高压端口处的电压检测所述高压用电电路的电源端口是否存在短路，并在检测到所述高压用电电路的电源端口存在短路时向所述VCU发送短路报警信号；所述VCU还被配置为在控制所述动力电源开关闭合之后控制所述双向DC/DC变换器切换至降压转换模式，以使所述负载电容经过所述双向DC/DC变换器的降压转换对所述辅助电池进行充电；
所述车载电力***还包括充电电路和加热装置，其中，所述加热装置被配置为对所述动力电池充电之前且所述动力电池的环境温度低于第一预设温度值时，连通所述充电电路对所述动力电池进行加热；所述加热装置还被配置为接收到钥匙信号且所述动力电池的温度低于第一预设温度值时，连通所述辅助电池对所述动力电池进行加热；
所述车载电力***还包括太阳能发电装置和单向电压变换器；其中，所述单向电压变换器具有输入端口和输出端口，所述太阳能发电装置的电能输出端口与所述单向电压变换器的输入端口相连，所述单向电压变换器的输出端口与所述辅助电池的电极相连。
2.根据权利要求1所述的车载电力***，其特征在于，所述VCU的电源端口与所述辅助电池的电极相连，所述双向DC/DC变换器被配置为能够在所述VCU的控制下结束休眠状态；
所述VCU还被配置为在检测到所述辅助电池的输出电压小于第一预设电压时控制所述双向DC/DC变换器结束休眠状态，并在所述动力电源开关闭合的状态下控制所述双向DC/DC变换器切换至降压转换模式，以使所述动力电池经过所述双向DC/DC变换器的降压转换对所述辅助电池进行充电。
3.根据权利要求1所述的车载电力***，其特征在于，所述车载电力***还包括电池管理***BMS、充电开关和第一加热开关；其中，所述BMS与所述充电电路相连，所述充电电路的充电端口经过所述充电开关与所述动力电池的电极相连，所述加热装置的电源端口经过所述第一加热开关与所述充电电路的充电端口相连，所述充电开关的控制端和所述第一加热开关的控制端均与所述充电电路相连；
所述BMS被配置为在所述充电电路开始对所述动力电池充电之前将检测到所述动力电池的环境温度发送至所述充电电路，以使所述充电电路在所述动力电池的环境温度小于第一预设温度值时控制所述第一加热开关闭合，使得所述加热装置对所述动力电池进行加热；所述充电电路被配置为在所述动力电池的温度大于或等于第二预设温度值时控制所述充电开关闭合，以通过所述充电端口对所述动力电池进行充电。
4.根据权利要求1所述的车载电力***，其特征在于，所述车载电力***还包括电池管理***BMS和第二加热开关，所述BMS与所述VCU相连，所述加热装置的电源端口经过所述第二加热开关与所述高压端口相连，所述第二加热开关的控制端与所述VCU相连；
所述BMS被配置为在接收到钥匙信号时将检测到所述动力电池的温度发送至所述VCU，以使所述VCU在所述动力电池的温度小于第一预设温度值时控制所述双向DC/DC变换器切换至升压变换模式，并控制所述第二加热开关闭合，使所述辅助电池经过所述双向DC/DC变换器的升压转换对所述加热装置进行供电，使得所述加热装置对所述动力电池进行加热；所述VCU还被配置为在接收到钥匙信号之后在所述动力电池的温度大于或等于第二预设温度值时控制所述动力电源开关闭合。
5.根据权利要求1所述的车载电力***，其特征在于，所述VCU还被配置为在检测到所述辅助电池的输出电压大于第二预设电压时控制所述双向DC/DC变换器切换至升压转换模式，以使所述辅助电池经过所述双向DC/DC变换器的升压转换对所述动力电池进行充电和/或对所述高压用电电路进行供电。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车载电力***，其特征在于，所述车载电力***还包括低压用电电路，所述辅助电池的电极与所述低压用电电路的电源端口和/或所述VCU的电源端口相连。
7.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的车载电力***。
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