CN110103855B - 一种混动车辆的配电***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混合动力车辆技术领域，特别涉及一种混动车辆的配电***和方法。其中，所述***包括控制器，与所述控制器相连的隔离开关和配电控制模块；与所述隔离开关的第一接线触点相连的高压电源配电模块；与所述隔离开关的第二接线触点相连的低压电源；所述高压电源配电模块用于通过所述隔离开关与混动车辆的起动机相连接，以为所述起动机供电；所述低压电源用于为与其串联的所述起动机供电；所述配电控制模块用于获取所述混动车辆的工况信息，基于所述工况信息控制所述隔离开关的开闭。本发明通过合理配电保证整车电压稳定，防止电力不足或启动压降造成仪表黑屏或发动机熄火等故障，能够提高混动车辆运行的稳定性。

Description

一种混动车辆的配电***和方法
技术领域
本发明涉及混合动力车辆技术领域，特别涉及一种混动车辆的配电***和方法。
背景技术
随着世界各国环境保护的措施越来越严格，混动车辆由于其节能，低排放等特点成为各汽车厂研究与开发的重点之一。与传动汽车车型不同的是，混动车辆通常具有两套电源设备，分别为高压电源和低压电源。因此其配电***需要根据车辆的运行状态和电源的电量储备合理配电，还要兼容高压电源向低压电源充电，以满足动力***的不同运行模式和续航要求。
混动车辆的动力***启动包括纯电启动(高压电源驱动电机和变速箱)和起动机启动(与传统车型一致)。在一些特殊工况下，如堵车时且高压电源峰值功率不足等，需要频繁使用起动机启动，造成电源电量(SOC)急剧下降，导致起动机启动回路和整车回路的电压过低，进而致使部分参与启动的电气设备如电子控制单元(electronic control unit,ECU)等无法正常工作，发生仪表黑屏、故障错报和不能正常启动等问题。
因此，需要设计一种能够合理配电且保证整车电压稳定的配电***，以避免上述问题，提高混动车辆运行的稳定性。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种混动车辆的配电***和方法，本发明的具体技术方案如下：
第一方面，提供一种混动车辆的配电***，包括控制器，与所述控制器相连的隔离开关和配电控制模块；与所述隔离开关的第一接线触点相连的高压电源配电模块；与所述隔离开关的第二接线触点相连的低压电源；所述高压电源配电模块用于通过所述隔离开关与混动车辆的起动机相连接，以为所述起动机供电；所述低压电源用于为与其串联的所述起动机供电；所述配电控制模块用于获取所述混动车辆的工况信息，基于所述工况信息控制所述隔离开关的开闭。
第二方面，提供一种混动车辆的配电方法，包括：配电控制模块获取所述混动车辆的工况信息；配电控制模块基于所述工况信息控制隔离开关的开闭，以使所述高压电源配电模块和/或所述低压电源为混动车辆的起动机供电。
第三方面，提供一种混动车辆，包括上述配电***和配电方法。
采用上述技术方案，本发明提供的一种混动车辆的配电***和方法具有如下有益效果：
本发明的混动车辆的配电***通过隔离开关连通或隔绝发动机启动回路与整车回路，能够防止起动机启动时引起整车回路的电压骤降或电压波动；配电控制模块根据混动车辆的工况信息合理配电，保证整车电压稳定，防止电力不足或启动压降造成仪表黑屏、故障误报和发动机熄火等问题，提高混动车辆运行的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1本发明实施例提供的一种混动车辆配电***的结构示意图；
图2本发明实施例提供的一种混动车辆的配电***的电路连接示意图；
图3本发明实施例提供的基于混动车辆的配电***的主电源熔断器盒的结构示意图；
图中：100-控制器，210-配电控制模块，220-隔离开关，221-第一接线触点，222-第二接线触点，223-第一控制电路接线引脚，224-第二控制电路接线引脚，225-闭合触点，226-隔绝触点，230-高压电源配电模块，231-高压电源，232-电压转换器，240-低压电源，241-低压电源线束端子，250-起动机线束端子，261-转向电机线束端子，262-前舱配电器线束端子，271-第一熔断器，272-第二熔断器，280-基座，291-第一母排，292-第二母排，293-第三母排，300-起动机，400-前舱配电器，500-电动助力转向电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出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。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种混动车辆配电***的结构示意图，如图1所示，该***可以至少包括控制器100，与所述控制器100相连的配电控制模块210和隔离开关220；与所述隔离开关220的第一接线触点221相连的高压电源配电模块230；与所述隔离开关220的第二接线触点222相连的低压电源240。
具体地，所述高压电源配电模块230用于通过所述隔离开关220与混动车辆的起动机300相连接，以为所述起动机300供电；所述低压电源240用于为与其串联的所述起动机300供电；所述配电控制模块210用于获取所述混动车辆的工况信息，基于所述工况信息控制所述隔离开关220的开闭。
具体地，所述控制器100可以集成在所述混动车辆的整车控制器(vehiclecontrol unit,VCU)中，也可以是独立安装在所述混动车辆中的装置。所述配电控制模块210可以是集成在所述控制器100中，也可以是与所述控制器100相独立的装置。
所述控制器100和配电控制模块210可以由硬件、软件、固件或其组合的方式来实现。在本发明的实施例中，所述控制器100和配电控制模块210可以由包括硬件组件和软件组件的一个电子控制单元(electronic control unit,ECU)实现。如本领域的技术人员所知的，电子控制单元是在车辆中用于控制发动机、电机、变速箱、制动器、车身等各种车辆子***的任何电子控制***。ECU通常包括输入接口电路、处理器及相关电路或芯片(如存储器等)，以及输出接口电路。
所述输入接口电路用于接收传感器或其他装置采集到的关于发动机、电源设备等车辆子***的运行状态的信号，对信号进行过滤、放大、模/数转换等处理后传送给处理器。所述处理器在其相关存储器中存储有用于控制其操作的软件程序，从而可以对来自输入接口电路的输入信号进行相应的运算和处理，产生针对各车辆子***的相应执行器的控制信号。所述处理器可以是任何具有计算和控制功能的装置，例如微处理器(microprocessorunit,MPU)、微控制器100(microcontroller unit,MCU)等。所述输出接口电路用于将来自所述处理器的控制信号(例如在放大后)传送到相应的执行器，从而实现对相应车辆子***的控制。
进一步地，所述隔离开关220包括继电器，所述继电器设有控制电路引脚，所述控制电路引脚与所述配电控制模块210连接。所述配电控制模块210通过所述控制电路引脚向所述隔离开关220发送开关指令，以控制所述隔离开关220的开闭。
具体地，所述高压电源配电模块230可以包括高压电源231和电压转换器(DCDC)232；所述电压转换器232的高压端与所述高压电源231的输出端连接，以使所述高压电源231的输出电压通过转换后向所述低压电源240充电；所述电压转换器232的低压端与所述第一接线触点221连接，所述隔离开关220断开后能够阻断所述低压电源240和高压电源231的连接。
具体地，所述隔离开关220可以包括连接的控制电路和被控电路，被控电路中设有开关元件，所述第一接线触点221和第二接线触电设置在所述开关元件的两端；所述控制电路可以包括控制电路引脚和开关控制元件，所述开关控制元件与所述开关元件连接；所述控制电路通过控制电路引脚与配电控制模块210连接，通过接受配电控制模块210的开关指令控制所述被控电路中的开关元件断开或关闭。
具体地，所述开关指令最终对所述隔离开关220的输入变量可以是电压、电流、功率、阻抗、频率、温度、压力或光等，本说明书不限制该输入变量的信号类型。
在实际应用中，所述隔离开关220可以是常闭式隔离开关220，即所述开关元件为常闭型；所述隔离开关220也可以是常开式隔离开关220，即所述开关元件为常开型。
进一步地，所述***还包括：起动机线束端子250和整车回路连接单元；所述起动机线束端子250分别与所述第二接线触点222和低压电源240的输出端连接；所述整车回路连接单元分别与所述高压电源配电模块230的输出端和第一接线触点221连接。
具体地，所述起动机线束端子250可以连接与混动车辆的起动机300相关的电气元件；所述低压电源240和高压配电模块可以通过所述起动机线束端子250向所述混动车辆的起动机300供电，以启动混动车辆的发动机。
具体地，所述整车回路连接单元可以连接与发动机启动无关的电气元件；例如整车控制器、车载电器、控制混动车辆转动或制动的电气元件等。
更进一步地，所述***还包括熔断器，用于保护高压电源231、低压电源240及车辆的电气元件，所述熔断器的一端与所述第一接线触点221连接，所述熔断器的另一端与所述高压电源231模块和/或整车回路连接单元连接。
具体地，当所述隔离开关220为闭合状态时，混动车辆的纯电模式启动后，高压电源配电模块230向整车回路供电。同时，当控制器100发送进入混动运行模式指令时，高压电源配电模块230还能够向起动机300供电，以启动发动机，使车辆进入混动运行模式。
具体地，当配电控制模块210获取到的混动车辆的工况信息满足燃油模式启动工况时，控制器100发送燃油模式启动指令，配电控制模块210响应于该燃油模式启动指令向所述隔离开关220输出断开指令。此时，低压电源240、起动机线束端子250分别与高压电源配电模块230隔离，低压电源240仅向起动机300供电，以启动发动机，进入燃油运行模式，低压电源240与起动机线束端子250串联形成发动机启动回路；高压电源231通过DCDC仅向整车回路供电，以为整车其它电气元件的运行配电。
上述燃油模式启动工况对应的工况信息至少包括下述之一：高压电源231电量低于第一预设电量阈值、高压电源231电量低于第二预设电量阈值且启动请求的时间间隔小于预设时间阈值、高压电源231峰值功率不足、电机防盗未激活、电机故障和/或当前车速小于预设车速阈值。
本发明的混动车辆配电***通过隔离开关220连通或隔绝发动机启动回路与整车回路，能够防止起动机300启动时引起整车回路的电压骤降或电压波动；配电控制模块210根据混动车辆的工况信息合理配电，保证整车电压稳定，防止电力不足或启动压降造成仪表故障和误报等，提高混动车辆运行的稳定性。
在一个具体实施例中，请参考图2，图2是本发明实施例提供的一种混动车辆配电***的电路连接示意图。
具体地，在本实施例中，配电***中的低压电源240为12V蓄电池，高压电源231为48V动力电池，隔离开关220为常闭式继电器，起动机线束端子250与混动车辆的起动机300连接，整车回路连接单元包括并联的转向电机线束端子261和前舱配电器400线束端子262。所述转向电机线束端子261与混动车辆的电动助力转向电机500连接，用于为混动车辆的转向***供电，所述前舱配电器400线束端子262与混动车辆的前舱配电器400连接，该前舱配电器400用于向混动车辆的其它电气元件配电。另外，配电***中的熔断器包括第一熔断器271和第二熔断器272，所述第一熔断器271的额定电流为300A，设置在所述高压电源231与隔离开关220之间，所述第二熔断器272的额定电流为80A，设置在所述转向电机线束端子261和隔离开关220之间。
具体地，本实施例中隔离开关220的被控电路包括依次连接的第一接线触点221、开关元件和第二接线触点222，所述开关元件可以设有一个闭合触头和一个隔离触头；隔离开关220的控制电路包括依次连接的第一控制电路引脚、开关控制元件和第二控制电路引脚，所述第一控制电路引脚和第二控制电路引脚分别与所述配电控制模块210连接。
进一步地，所述隔离开关220闭合状态时，所述开关元件的闭合触头为接通状态，混动车辆的纯电模式启动后，DCDC将高压电源231输出电压转化为12V，以向车辆转向***、前舱配电器400和低压电源240供电；同时，所述高压电源231还能够通过DCDC向起动机300供电，以启动发动机，使车辆进入混动运行模式。
更进一步地，当配电控制模块210获取到的混动车辆的工况信息满足燃油模式启动工况时，例如高压电源231电量不足且遭遇堵车时，所述配电控制模块210通过向所述开关控制元件输出电压差使其断开，使所述闭合触头断开且所述隔离触头接通。此时，发动机启动回路与整车回路隔绝，高压电源231通过DCDC仅向转向***及前舱配电器400供电，低压电源240仅向起动机300供电。
在一个具体实施例中，请参考图3，图3为本说明书一个实施例提供的基于上述混动车辆的配电***的主电源熔断器盒的结构示意图。
所述主电源熔断器盒包括基座280、多个母排、隔离开关220和多个线束端子；所述隔离开关220和所述母排安装在所述基座280上，所述母排3与所述隔离开关2202连接；所述基座280上设有多个接头，所述线束端子与所述接头一一对应连接，连接在同一基座280上的多个线束端子的结构各不相同；所述隔离开关220用于将发动机启动回路与所述整车回路断开，防止启动回路将整车回路电压拉低，导致用电器工作异常；同时所述隔离开关220还能兼容来自DCDC的逆变电流给低压电源240充电；所述母排和所述线束端子通过所述接头安装所述熔断器盒上。
进一步地，所述线束端子包括低压电源线束端子241、起动机线束端子250、转向电机线束端子261和前舱配电器400线束端子262，上述各线束端子的结构各不相同。
更近一步地，所述主电源熔断器盒还包括第一熔断器271、第二熔断器272和DCDC，
所述第一熔断器271为300A熔断器，所述第二熔断器272为80A熔断器。
优选地，所述隔离开关220的第一接线触点221、80A熔断器和300A熔断器通过第一母排291相连；所述隔离开关220的第二接线触点222、低压电源线束端子241和起动机线束端子250通过第二母排292相连；所述前舱配电器400线束端子262、300A熔断器和DCDC的输出端通过所述第三母排293相连；所述第一母排291、第二母排292和第三母排293由导电材料制成，所述第一母排291、第二母排292和第三母排293的作用相当于导线。
由于所述基座280设有与各线束端子外形相匹配的限位槽，因此，当任意两个或两个以上线束端子发生错误安装时，会和与之不匹配的限位槽发生冲突，从而技术人员能够及时发现错误并做出调整，在装配、更换或检测所述汽车主电源熔断器盒时能够提高准确率和效率。
以下基于上述配电***介绍本说明书的一种混动车辆的配电方法，本说明书提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的***执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行。所述方法可以包括：
S100：配电控制模块210获取所述混动车辆的工况信息；
S200：配电控制模块210基于所述工况信息控制隔离开关220的开闭，以使所述高压电源配电模块230和/或所述低压电源240为混动车辆的起动机300供电。
本说明书实施例中，所述配电控制模块210基于所述工况信息向所述隔离开关220发送开关指令。
本说明书实施例中，所述配电控制模块210可以与控制器100相连，所述配电控制模块210可以通过所述控制器100获取所述混动车辆的工况信息。
本说明书的实施例中，混动车辆的起动机300为电驱动类型起动机300，该起动机300用于为发动机启动提供动力来源。
进一步地，所述S200可以包括：
S210：所述配电控制模块210基于所述工况信息判断混动车辆是否为燃油启动模式工况；
本说明书实施例中，所述燃油启动模式工况所对应的工况信息可以至少包括下述之一：高压电源231电量低于第一预设电量阈值、高压电源231电量低于第二预设电量阈值且启动请求的时间间隔小于预设时间阈值、高压电源231峰值功率不足、电机防盗未激活、电机故障和/或当前车速小于预设车速阈值。
在一些具体实施例中，所述第一预设电量阈值低于所述第二预设电量阈值，所述第二预设电量阈值可以是剩余电量为总电量的20％。
在一些具体实施例中，所述预设时间阈值可以为120s。
在一些具体实施例中，所述高压电源231峰值功率不足可以为高压电源231峰值功率低于7KW。
在一些具体实施例中，所述预设车速阈值可以为15Km/h。
S220：当判断结果为是时，所述配电控制模块210控制所述隔离开关220的断开，以使所述低压电源240为所述起动机300供电；
S230：当所述判断结果为是时，所述配电控制模块210控制所述隔离开关220断开，以使所述高压电源配电模块230为所述混动车辆的整车回路供电。
S240：若判断结果为否时，所述配电控制模块210控制所述隔离开关220闭合，以使所述高压电源配电模块230和/或所述低压电源240为所述起动机300供电。
S250：当所述判断结果为否时，所述配电控制模块210控制所述隔离开关220闭合，以使所述高压电源配电模块230和/或所述低压电源240为所述混动车辆的整车回路供电。
S260：当所述判断结果为否时，所述配电控制模块210控制所述隔离开关220闭合，以使所述高压电源231为所述低压电源240供电。
在实际应用中，部分混动车辆的动力***具有怠速自动启停功能，即当车辆制动停止后，发动机和/或驱动电机会自动关闭，当操作加速踏板时，点火开关自动发出启动信号，以控制发动机和/或驱动电机开启。当上述车辆行驶过程中遇到堵车时，需要频繁启停，若此时高压电源231电量不足，则车辆不能以纯电模式启动，需要起动机300介入工作以启动发动机，进入燃油启动模式。由于起动机300工作时会消耗一定的电量(SOC)，在一段时间内起动机300频繁工作，会导致高压电源231或低压电源240的SOC急剧下降，这时起动机300启动回路的电压会很低，同时拉低整车回路电压，导致部分参与启动的用电器如VCU无法正常工作，出现仪表报故障等问题。通过配电控制模块210控制隔离开关220断开，所述起动机300启动时仅从低压电源240汲取电量，整车回路仅从高压电源231汲取电量，有效避免上述问题。
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 (9)

1.一种混动车辆的配电***，其特征在于，包括控制器(100)，与所述控制器(100)相连的隔离开关(220)和配电控制模块(210)；
与所述隔离开关(220)的第一接线触点(221)相连的高压电源配电模块(230)；
与所述隔离开关(220)的第二接线触点(222)相连的低压电源(240)；
所述高压电源配电模块(230)用于通过所述隔离开关(220)与混动车辆的起动机(300)相连接，以为所述起动机(300)供电；
所述低压电源(240)用于为与其串联的所述起动机(300)供电；
所述配电控制模块(210)用于获取所述混动车辆的工况信息，基于所述工况信息控制所述隔离开关(220)的开闭；
其中，所述配电控制模块(210)用于基于所述工况信息控制隔离开关(220)的开闭包括：所述配电控制模块(210)用于基于所述工况信息判断混动车辆是否为燃油启动模式工况，当判断结果为是时，所述配电控制模块(210)用于控制所述隔离开关(220)的断开，以使所述低压电源(240)为所述起动机(300)供电；当判断结果为否时，所述配电控制模块(210)用于控制所述隔离开关(220)闭合；
当所述隔离开关(220)为闭合状态时，所述混动车辆的纯电模式启动后，所述高压电源配电模块(230)用于向整车回路供电；同时，当控制器(100)发送进入混动运行模式指令时，所述配电控制模块(210)用于控制高压电源配电模块(230)向起动机(300)供电，以启动发动机，使车辆进入混动运行模式；
其中，所述燃油启动模式工况所对应的工况信息至少包括下述之一：高压电源(231)电量低于第一预设电量阈值、高压电源(231)电量低于第二预设电量阈值且启动请求的时间间隔小于预设时间阈值、高压电源(231)峰值功率不足、电机防盗未激活、电机故障和/或当前车速小于预设车速阈值。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述隔离开关(220)包括继电器，所述隔离开关(220)继电器设有控制电路引脚，所述控制电路引脚与所述配电控制模块(210)连接。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括起动机线束端子(250)和整车回路连接单元；
所述起动机线束端子(250)分别与所述第二接线触点(222)和低压电源(240)的输出端连接；所述整车回路连接单元分别与所述高压电源配电模块(230)的输出端和第一接线触点(221)连接。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述***还包括熔断器，所述熔断器的一端与所述第一接线触点(221)连接，所述熔断器的另一端与所述高压电源(231)模块和/或整车回路连接单元连接。
5.一种混动车辆的配电方法，其特征在于，包括：
配电控制模块(210)获取所述混动车辆的工况信息；
配电控制模块(210)基于所述工况信息控制隔离开关(220)的开闭，以使高压电源配电模块(230)和/或低压电源(240)为混动车辆的起动机(300)供电；
其中，所述配电控制模块(210)基于所述工况信息控制隔离开关(220)的开闭包括：基于所述工况信息判断混动车辆是否为燃油启动模式工况，当判断结果为是时，所述配电控制模块(210)控制所述隔离开关(220)的断开，以使所述低压电源(240)为所述起动机(300)供电；当判断结果为否时，所述配电控制模块(210)控制所述隔离开关(220)闭合；
当所述隔离开关(220)为闭合状态时，所述混动车辆的纯电模式启动后，所述高压电源配电模块(230)向整车回路供电；同时，当控制器(100)发送进入混动运行模式指令时，所述配电控制模块(210)控制高压电源配电模块(230)向起动机(300)供电，以启动发动机，使车辆进入混动运行模式；
其中，所述燃油启动模式工况所对应的工况信息至少包括下述之一：高压电源(231)电量低于第一预设电量阈值、高压电源(231)电量低于第二预设电量阈值且启动请求的时间间隔小于预设时间阈值、高压电源(231)峰值功率不足、电机防盗未激活、电机故障和/或当前车速小于预设车速阈值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述判断结果为是时，所述配电控制模块(210)控制所述隔离开关(220)断开，以使所述高压电源配电模块(230)为所述混动车辆的整车回路供电。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若判断结果为否时，所述配电控制模块(210)控制所述隔离开关(220)闭合，以使所述高压电源配电模块(230)和/或所述低压电源(240)为所述起动机(300)供电。
8.根据权利要求5或7中所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述判断结果为否时，所述配电控制模块(210)控制所述隔离开关(220)闭合，以使所述高压电源配电模块(230)和/或所述低压电源(240)为所述混动车辆的整车回路供电。
9.根据权利要求5或7中所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述判断结果为否时，所述配电控制模块(210)控制所述隔离开关(220)闭合，以使所述高压电源(231)为所述低压电源(240)供电。
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