CN108528240B - 一种电能转换***及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电能转换***及电动汽车，涉及电机技术领域，解决现有技术中DC/DC输出回路经过低压信号地线时，会引起信号地线甚至电子零部件烧毁的问题。该电能转换***包括DC/DC和蓄电池，DC/DC的正极与蓄电池的正极连接，DC/DC的负极与汽车车身的搭铁连接，蓄电池的负极与搭铁连接，DC/DC的负极与高压集成主控板之间、高压集成主控板与低压插接件之间和低压插接件与蓄电池的负极之间均通过备用地线连接，备用地线的横截面面积大于信号地线的横截面面积。本发明当DC/DC负极与搭铁连接出现故障，DC/DC和蓄电池之间可通过备用地线构成电流回路，避免了信号地线甚至电子零部件的烧毁，避免了高压***故障。

Description

一种电能转换***及电动汽车
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电能转换***及电动汽车。
背景技术
电动汽车车载直流转直流电源DC/DC从高压动力电池取电，将高压转换为低压，为低压蓄电池充电，保证低压蓄电池有充足的电量为整车低压电器供电，是实现高压动力电池到低压蓄电池的能量转换的关键环节。
如图1a所示，在实际应用中，DC/DC更多的被集成到高压集成***内，DC/DC输出的正极通过高压集成***的对外线束直接与低压蓄电池的正极相连接；而负极则通过搭铁连接到高压集成***的壳体，通过高压集成***的壳体和车身的搭铁与低压蓄电池负极相连接，此时DC/DC电流流向如图1a中箭头所示。在高压集成***的生产与使用过程中，如果DC/DC负极与高压集成***壳体的搭铁连接出现故障(如安装松脱或者接触不良)，那么DC/DC与蓄电池之间就无法通过这个途径形成电流回路，大电流会通过低压插接件的信号地线、高压集成***中的OBC(On board charger，车载充电器)或MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)等其它电子零部件的信号地线形成回路，如图1b中箭头所示，此时DC/DC输出电流峰值可超过100A，远远高于低压信号地线可承受的峰值电流，从而引起低压信号地线甚至其它电子零部件的烧毁，导致高压***故障，影响整车行车。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电能转换***及电动汽车，解决现有技术中DC/DC输出回路经过低压信号地线时，会引起低压信号地线甚至其它电子零部件的烧毁，导致高压***故障，影响整车行车的问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种电能转换***，包括直流转直流电源DC/DC和蓄电池，所述DC/DC的正极与所述蓄电池的正极连接，所述DC/DC的负极与汽车车身的搭铁连接，所述蓄电池的负极与所述搭铁连接，所述DC/DC的负极与高压集成主控板之间、所述高压集成主控板与低压插接件之间和所述低压插接件与所述蓄电池的负极之间均通过备用地线连接，所述备用地线的横截面面积大于信号地线的横截面面积。
可选的，还包括：
设置于所述高压集成主控板上的电流采样器，所述电流采样器用于采集所述备用地线上的电流；
当所述电流采样器采集的电流高于预设阈值时，所述高压集成主控板控制所述DC/DC停止工作。
可选的，所述高压集成主控板还与整车控制器连接，当所述电流采样器采集的电流高于预设阈值时，所述高压集成主控板向所述整车控制器发送故障信息。
可选的，设置于所述高压集成主控板上的备用地线采用敷铜线。
可选的，除设置于所述高压集成主控板上的备用地线以外的其他备用地线采用多根信号地线并联。
可选的，所述搭铁与高压集成***的壳体连接；
所述DC/DC、所述蓄电池、所述搭铁和所述高压集成***的壳体构成第一回路；
所述DC/DC、所述蓄电池、所述低压插接件和所述高压集成主控板构成第二回路。
可选的，所述第一回路的回路阻抗与所述第一回路的阻抗系数的乘积小于所述第二回路的回路阻抗。
可选的，所述DC/DC的负极依次通过高压集成***中电子零部件的信号地线和低压插接件的信号地线与所述蓄电池的负极连接；
所述DC/DC、所述蓄电池、所述低压插接件和所述电子零部件构成第三回路。
可选的，所述第三回路的回路阻抗与所述第三回路的阻抗系数的乘积大于所述第二回路的回路阻抗。
为解决上述技术问题，本发明的实施例还提供一种电动汽车，包括：如上任一项所述的电能转换***。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明实施例的电能转换***，包括DC/DC和蓄电池，DC/DC的正极与蓄电池的正极连接，DC/DC的负极与汽车车身的搭铁连接，蓄电池的负极与搭铁连接，DC/DC的负极与高压集成主控板之间、高压集成主控板与低压插接件之间和低压插接件与蓄电池的负极之间均通过备用地线连接，备用地线的横截面面积大于信号地线的横截面面积。此时，DC/DC、蓄电池、低压插接件和高压集成主控板通过备用地线构成备用回路，如果DC/DC负极与高压集成***壳体的搭铁连接出现故障，DC/DC和蓄电池之间可以通过备用回路形成电流回路。由于备用地线较粗，因此大电流短时通过备用回路不会引起烧毁，避免了DC/DC输出回路经过低压信号地线时引起低压信号地线甚至其它电子零部件的烧毁，避免了高压***故障，保证了整车正常行车，提高了安全性。
附图说明
图1a为现有DC/DC输出回路的示意图；
图1b为现有DC/DC输出回路的另一示意图；
图2为本发明实施例的电能转换***的结构示意图；
图3为本发明实施例的电能转换***中高压集成主控板故障检测处理的流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
参照图2所示，本发明实施例的电能转换***，包括直流转直流电源DC/DC和蓄电池，所述DC/DC的正极与所述蓄电池的正极连接，所述DC/DC的负极与汽车车身的搭铁连接，所述蓄电池的负极与所述搭铁连接，所述DC/DC的负极与高压集成主控板之间、所述高压集成主控板与低压插接件之间和所述低压插接件与所述蓄电池的负极之间均通过备用地线连接，所述备用地线的横截面面积大于信号地线的横截面面积。
本发明实施例的电能转换***，在低压信号***中增加了备用地的设计，DC/DC、蓄电池、低压插接件和高压集成主控板通过备用地线构成了备用回路，如果DC/DC负极与高压集成***壳体的搭铁连接出现故障，DC/DC和蓄电池之间可以通过备用回路形成电流回路。由于备用地线较粗，因此大电流短时通过备用回路不会引起烧毁，避免了DC/DC输出回路经过低压信号地线时引起低压信号地线甚至其它电子零部件的烧毁，避免了高压***故障，保证了整车正常行车，提高了安全性。
可选的，本发明实施例的电能转换***还包括：
设置于所述高压集成主控板上的电流采样器，所述电流采样器用于采集所述备用地线上的电流；当所述电流采样器采集的电流高于预设阈值时，所述高压集成主控板控制所述DC/DC停止工作。
此时，当DC/DC输出回路连接出现问题后，大电流可以短时通过备用地线构成的回路而不会引起烧毁，同时高压集成主控板上的电流采样器可以采集备用地线上的电流，当电流高于预设阈值时，高压集成主控板可判断出DC/DC负极与搭铁连接出现故障，停止DC/DC工作，从而避免引起更严重的后果。
其中，预设阈值可根据需求进行设定，预设阈值可以采用任意合理的值。
可选的，所述高压集成主控板还与整车控制器连接，当所述电流采样器采集的电流高于预设阈值时，所述高压集成主控板向所述整车控制器发送故障信息。
此时，高压集成主控板上的电流采样器可以采集备用地线上的电流，当电流高于预设阈值时，高压集成主控板可判断出DC/DC负极连接出现故障，停止DC/DC工作，并向整车控制器发送DC/DC接地故障的故障信息，能够避免出现信号线及其它电子设备烧毁的严重事故，并使用户及时获知故障信息以进行维修，保证正常行车。
其中，高压集成主控板可通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)与整车控制器连接。
高压集成主控板故障检测处理的流程可参照图3所示，高压集成主控板故障检测处理的步骤包括：S31：高压集成触控板获取电流采样器采集备用地线上的电流；S32：高压集成触控板对备用地线上的电流进行滤波处理；S33：高压集成触控板判断滤波处理后的电流是否高于预设阈值；S34：若是，则向DC/DC发送停止工作信号，禁止DC/DC驱动输出，并通过CAN通知整车控制器DC/DC接地故障的故障信息；若否，则结束。此时当电流高于预设阈值时，高压集成主控板可判断出DC/DC负极与搭铁连接出现故障，停止DC/DC工作，并向整车控制器发送DC/DC接地故障的故障信息，能够避免出现信号线及其它电子设备烧毁的严重事故，并使用户及时获知故障信息以进行维修，保证正常行车。
其中，高压集成主控板的上述故障检测处理流程可以通过高压集成主控板上的单片机实现。
可选的，设置于所述高压集成主控板上的备用地线采用敷铜线。
此时，在高压集成主控板上的备用地线可采用较粗的敷铜线实现。
可选的，除设置于所述高压集成主控板上的备用地线以外的其他备用地线采用多根信号地线并联。
此时，除设置于高压集成主控板上的备用地线以外的其他备用地线，如在低压插接件上的备用地线可采用多根信号地线并联实现。
可选的，所述搭铁与高压集成***的壳体连接；所述DC/DC、所述蓄电池、所述搭铁和所述高压集成***的壳体构成第一回路；所述DC/DC、所述蓄电池、所述低压插接件和所述高压集成主控板构成第二回路。
此时，DC/DC、蓄电池、搭铁和高压集成***的壳体构成第一回路，在DC/DC负极与搭铁连接没有出现问题时，DC/DC和蓄电池之间可通过第一回路形成电流回路，DC/DC正常工作；DC/DC、蓄电池、低压插接件和高压集成主控板通过备用地线构成第二回路，如果DC/DC负极与搭铁连接出现故障，DC/DC和蓄电池之间可通过第二回路形成电流回路，由于备用地线较粗，因此大电流短时通过备用回路不会引起烧毁，避免了DC/DC输出回路经过低压信号地线时引起低压信号地线甚至其它电子零部件的烧毁。
可选的，所述第一回路的回路阻抗R_nomal与所述第一回路的阻抗系数K1的乘积小于所述第二回路的回路阻抗R_backup。
此时，K1*R_nomal＜R_backup，备用地线构成的备用回路(即第二回路)的回路阻抗R_backup高于搭铁回路(即第一回路)的回路阻抗R_nomal，在DC/DC负极与搭铁连接没有出现问题时，电流优先选择低阻抗回路形成闭环，即优先选择搭铁回路形成闭环，保证了DC/DC正常驱动输出。
可选的，所述DC/DC的负极依次通过高压集成***中电子零部件的信号地线和低压插接件的信号地线与所述蓄电池的负极连接；所述DC/DC、所述蓄电池、所述低压插接件和所述电子零部件构成第三回路。
所述第三回路的回路阻抗R_signal与所述第三回路的阻抗系数K2的乘积大于所述第二回路的回路阻抗R_backup。
此时，DC/DC、蓄电池、低压插接件和电子零部件通过信号地线构成第三回路。K1*R_nomal＜R_backup＜K2*R_signal，备用地线构成的备用回路(即第二回路)的回路阻抗R_backup高于搭铁回路(即第一回路)的回路阻抗R_nomal，但低于其它任何一条信号地线回路(即第三回路)的回路阻抗R_signal，在DC/DC负极与搭铁连接出现故障后，电流优先选择低阻抗回路形成闭环，即优先选择信号地线回路形成闭环，避免了DC/DC输出回路经过低压信号地线时引起低压信号地线甚至其它电子零部件的烧毁。
其中，K1和K2可通过试验测试确定，K1和K2可取任意合理的值。
本发明实施例的电能转换***，在低压信号***中增加了备用地的设计，当DC/DC输出负极与搭铁连接出现故障后，电流优先选择低阻抗回路形成闭环，流过备用地回路。此时大电流短时通过备用地回路不会引起烧毁，且此时备用地回路中的电流显著高于正常值，高压集成***主控板处理器可判断出DC/DC输出负极与搭铁连接出现故障，停止DC/DC工作，并向整车控制器发送故障信息。该电能转换***避免了出现信号线及其它电子电器设备烧毁的严重事故，避免了高压***故障，保证了整车正常行车，且使用户能够及时获知故障信息以进行维修，提高了安全性。
现有技术中尚无成熟的DC/DC输出回路连接检测方案，大多通过高压集成***生产工艺检测检验的控制来避免这个问题，但无法从根本上消除潜在风险，在车辆后续长期的应用、维修过程中则更加难以保证。本发明实施例的电能转换***，设计了DC/DC输出负极连接故障检测方案，可以从根本上准确、全面地检测出DC/DC输出负极连接不良并断开故障。
由于本发明实施例的电能转换***应用于电动汽车，因此，本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括：如上述实施例中所述的电能转换***。其中，上述电能转换***的所述实现实施例均适用于该电动汽车的实施例中，也能达到相同的技术效果。
在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本发明实施例中，模块可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同位里上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成模块并且实现该模块的规定目的。
实际上，可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上，分布在不同程序当中，以及跨越多个存储器设备分布。同样地，操作数据可以在模块内被识别，并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同位置上(包括在不同存储设备上)，并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于***或网络上。
在模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，所述硬件电路包括常规的超大规模集成(VLSI)电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电能转换***，包括直流转直流电源DC/DC和蓄电池，所述DC/DC的正极与所述蓄电池的正极连接，所述DC/DC的负极与汽车车身的搭铁连接，所述蓄电池的负极与所述搭铁连接，其特征在于，
所述DC/DC的负极与高压集成主控板之间、所述高压集成主控板与低压插接件之间和所述低压插接件与所述蓄电池的负极之间均通过备用地线连接，所述备用地线的横截面面积大于信号地线的横截面面积；
除设置于所述高压集成主控板上的备用地线以外的其他备用地线采用多根信号地线并联。
2.根据权利要求1所述的电能转换***，其特征在于，还包括：
设置于所述高压集成主控板上的电流采样器，所述电流采样器用于采集所述备用地线上的电流；
当所述电流采样器采集的电流高于预设阈值时，所述高压集成主控板控制所述DC/DC停止工作。
3.根据权利要求2所述的电能转换***，其特征在于，所述高压集成主控板还与整车控制器连接，当所述电流采样器采集的电流高于预设阈值时，所述高压集成主控板向所述整车控制器发送故障信息。
4.根据权利要求1所述的电能转换***，其特征在于，设置于所述高压集成主控板上的备用地线采用敷铜线。
5.根据权利要求1所述的电能转换***，其特征在于，所述搭铁与高压集成***的壳体连接；
所述DC/DC、所述蓄电池、所述搭铁和所述高压集成***的壳体构成第一回路；
所述DC/DC、所述蓄电池、所述低压插接件和所述高压集成主控板构成第二回路。
6.根据权利要求5所述的电能转换***，其特征在于，所述第一回路的回路阻抗与所述第一回路的阻抗系数的乘积小于所述第二回路的回路阻抗。
7.根据权利要求6所述的电能转换***，其特征在于，所述DC/DC的负极依次通过高压集成***中电子零部件的信号地线和低压插接件的信号地线与所述蓄电池的负极连接；
所述DC/DC、所述蓄电池、所述低压插接件和所述电子零部件构成第三回路。
8.根据权利要求7所述的电能转换***，其特征在于，所述第三回路的回路阻抗与所述第三回路的阻抗系数的乘积大于所述第二回路的回路阻抗。
9.一种电动汽车，其特征在于，包括：如权利要求1至8中任一项所述的电能转换***。
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