CN112622559A - 一种汽车及高压控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种汽车及高压控制装置，应用于汽车领域，用于降低加热器的密封难度、提高零部件的复用率以减小零部件的体积。本申请提供的高压控制装置，包括驱动控制模块、至少两组加热器、高压设备及与该高压设备连接的桥臂变换器，该驱动控制模块连接该桥臂变换器；该高压设备引出有至少两条相线，该桥臂变换器包括的桥臂的个数与该高压设备引出的相线的条数相同，各个该桥臂并联在外部电池的正极与负极之间，该高压设备的相线与各个桥臂的中点一一对应连接，该驱动控制模块与每个该桥臂分别连接，该加热器分别连接该驱动控制模块、外部电源及该桥臂变换器中不同的桥臂的中点。

Description

一种汽车及高压控制装置

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车及高压控制装置。

背景技术

在传统技术中空调加热和制冷分别通过两个独立的开关进行控制，利用同一个鼓风机完成制冷、制热以实现不同的工况，且传统技术将加热器与空调压缩机的控制模块单独设置，使得控制各开关的驱动模块与汽车高压零部件的工作模块放置在一起，增加了加热器的密封难度，且由于驱动模块包含较多的半导体开关器件，这些开关器件相较于工作模块更加容易损坏，驱动模块与汽车高压零部件的工作模块放置在一起，一方面使得开关器件老化或损坏时难以维护和维修，另一方面导致零部件的体积较大，且控制模块零部件的复用率不高。

发明内容

本申请实施例提供一种汽车及高压控制装置，以解决零部件密封难度大、不易维护及控制模块复用率低的技术问题。

根据本申请的一方面提供的高压控制装置，包括驱动控制模块、至少两组加热器、高压设备及与该高压设备连接的桥臂变换器，该驱动控制模块连接该桥臂变换器；

该高压设备引出有至少两条相线，该桥臂变换器包括的桥臂的个数与该高压设备引出的相线的条数相同，各个该桥臂并联在外部电池的正极与负极之间，该高压设备的相线与各个桥臂的中点一一对应连接，该驱动控制模块与每个该桥臂分别连接，该加热器分别连接该驱动控制模块、外部电源及该桥臂变换器中不同的桥臂的中点；

该驱动控制模块用于控制该桥臂变换器以使该外部电池、该桥臂变换器及该高压设备形成第一能量转换电路；

该驱动控制模块用于控制该桥臂变换器以使该外部电池、该桥臂变换器及该加热器形成第二能量转换电路。

根据本申请的另一方面提供了一种汽车，该汽车包括上述的高压控制装置。

本申请提供的汽车及高压控制装置通过使用同一驱动控制模块同时对第一能量转换电路和第二能量转换电路进行控制，一方面使得该驱动控制模块可以相对加热器剥离出来，降低对加热器的密封难度，同时使得当驱动控制模块及由其控制的各个开关等器件出现问题时易于维修，第一能量转换电路和第二能量转换电路共用同一驱动控制模块及桥臂变换器还能提高零部件的复用率，降低高压控制装置的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例中高压控制装置的电路结构框图；

图2是本申请一实施例中高压控制装置的电路结构示意图；

图3是本申请一实施例中高压控制装置的电路结构示意图；

图4是本申请一实施例中高压控制装置的电路结构示意图；

图5是本申请一实施例中高压控制装置的电路结构示意图；

图6是本申请一实施例中高压控制装置的电路结构示意图；

图7是本申请一实施例中高压控制装置的环境连接关系的示意图；

图8是本申请一实施例中高压控制装置的控制逻辑的流程示意图；

图9是本申请一实施例中高压控制装置为电机时的控制逻辑的流程示意图；

图10是本申请一实施例中高压控制装置为充电机时的控制逻辑的流程示意图；

图11是本申请一实施例中充电机OBC中的功率开关的周期性通断控制示意图；

图12是本申请一实施例中汽车的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

以下结合具体附图对本申请的实现进行详细的描述：

图1是本申请一实施例中高压控制装置的电路结构框图，下面结合图1来详细描述根据本申请一实施例的该高压控制装置，如图1所示，该高压控制装置包括驱动控制模块10、至少两组加热器、高压设备40及与该高压设备40连接的桥臂变换器20，该驱动控制模块10连接该桥臂变换器20；

该高压设备40引出有至少两条相线，该桥臂变换器20包括的桥臂的个数与该高压设备40引出的相线的条数相同，各个该桥臂并联在外部电池50的正极与负极之间，该高压设备40的相线与各个桥臂的中点一一对应连接，该驱动控制模块10与每个该桥臂分别连接，该加热器分别连接该驱动控制模块10、外部电源及该桥臂变换器20中不同的桥臂的中点；

该驱动控制模块10用于控制该桥臂变换器20以使该外部电池50、该桥臂变换器20及该高压设备40形成第一能量转换电路；

该驱动控制模块10用于控制该桥臂变换器20以使该外部电池50、该桥臂变换器20及该加热器形成第二能量转换电路。其中，该高压设备40包括但不限于压缩机、电机和充电机(即车载充电器OBC，On board charger)。

在其中一个实施例中，当该高压设备40为压缩机时，该第一能量转换电路用于实现制冷，该第二能量转换电路用于实现加热。具体地第二能量转换电路可用于对外部电池50进行加热，也可用于对乘员舱进行加热。当第二能量转换电路用于对外部电池50进行加热时，可通过四通阀控制水泵中的水环绕所述外部电池50和所述加热器进行流动，以将热量传递给外部电池50对该外部电池50进行加热。

进一步地，通过该第一能量转换电路和该第二能量转换电路可以形成以下五种工况：

(1)、仅通过空调压缩机进行制冷；

(2)、仅通过加热器对外部电池进行加热；

(3)、通过加热器同时对乘员舱和外部电池进行加热；

(4)、仅通过加热器对乘员舱进行加热；

(5)、既通过空调压缩机进行制冷又通过加热器进行加热。

本实施例通过使用同一驱动控制模块10同时对第一能量转换电路和第二能量转换电路进行控制，一方面使得该驱动控制模块10可以相对加热器剥离出来，降低对加热器的密封难度，同时使得当驱动控制模块10及由其控制的各个开关等器件出现问题时易于维修，第一能量转换电路和第二能量转换电路共用同一驱动控制模块10及桥臂变换器20还能提高零部件的复用率，降低高压控制装置的体积。

在其中一个实施例中，各个该桥臂并联形成第一汇流端和第二汇流端，每组该加热器配套设置有第一加热控制开关，该第一加热控制开关分别连接该驱动控制模块10、该第二汇流端及该外部电池50负极，每组该加热器包括至少一个加热芯体，该加热芯体的一端连接该第一加热控制开关，该加热芯体的另一端连接一桥臂的中点，每个该加热芯体包括一个加热电阻或相互并联的多个加热电阻；

该驱动控制模块通过控制该第一加热控制开关的通断状态控制对应的加热器是否接入到电路中。

其中，作为可选地，不同的加热芯体连接不同桥臂的中点，这样有利于在加热时，电流在各桥臂中进行分流，避免某一个桥臂负荷量过大，使得桥臂变换器20的各个桥臂的使用寿命比较均衡，从而提高桥臂变换器20的使用寿命。

在该实施例中，驱动控制模块10通过控制该第一加热控制开关的通断状态控制对应的加热器是否接入到电路中可以控制加热器的加热档位，例如需要使用加热功率较大时，可以通过增加第一加热控制开关导通的数量提高加热档位，使得更多的加热器可以接入到电路中，需要降低加热功率时，可以通过减少第一加热控制开关导通的数量降低加热档位，减少接入到电路中的加热器的数量。

进一步地，该驱动控制模块10还可以根据调节桥臂变换器20的PWM(Pulse widthmodulation，脉冲宽度调制)特性，通过控制对应桥臂变换器20中功率开关的通电的时长调节对应加热器通入电流的时间，从而调节加热器的功率。

其中，当高压设备40为压缩机时，该压缩机引出有三条相线，该桥臂变换器20包括三个桥臂，该至少两个加热器分别连在三个桥臂的任意两个桥臂的中点，该压缩机的三条相线与三个桥臂的中点一一对应连接。

作为可选地，当高压设备40为电机时，该电机引出有三条相线，该桥臂变换器20包括三个桥臂，该至少两个加热器分别连在三个桥臂的任意两个桥臂的中点，该电机的三条相线与三个桥臂的中点一一对应连接。

作为可选地，当高压设备40为充电机时，该桥臂变换器20包括两个桥臂，该至少两个加热器分别连在两个桥臂中点，该充电机包括两个连接端子，该充电机的两个连接端子分别连接两个桥臂的中点。

图6是本申请一实施例中高压控制装置的电路结构示意图，当高压设备40为充电机时，该高压控制装置的电路结构如图6所示，该充电机包括PFC(Power FactorCorrection，功率因数校正)控制器、第一桥臂、第二桥臂、变压器、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1和第二电感L2，所述第一桥臂和所述第二桥臂均连接所述驱动控制模块10，所述第一桥臂和第二桥臂并联形成第三汇流端和第四汇流端，所述PFC控制器分别连接外部的交流电源(AC220V)、所述第一汇流端和所述第二汇流端，所述变压器设有四个连接端子，所述电容C1分别连接第一桥臂的中点和变压器的第一连接端子，所述电感L2分别连接所述第二桥臂的中点和所述变压器的第二连接端子，所述电感L1的一端连接所述变压器的第三连接端子，所述电感L1的另一端形成所述充电机的一个连接端子，所述电容C2的一端连接所述变压器的第四连接端子，所述电容C2的另一端形成所述充电机的另一个连接端子。

其中，每个桥臂均包括两个晶体管，每个所述晶体管均与所述驱动控制模块10连接，如图6所示，由于连接线的数量较多，为避免紊乱，各个桥臂中晶体管与驱动控制模块10的连接关系用点“·”表示，各桥臂中每个晶体管的基极均连接所述驱动控制模块。

如图2至图5所示，该第一加热控制开关包括开关7、开关8和开关9，开关9用于控制第一组加热器31是否接入到电路中，开关7用于第二组加热器32是否接入到电路中，开关8用于第三组加热器33是否接入到电路中。

作为可选地，该第一加热控制开关可以是继电器或晶体管。

在其中一个实施例中，各个该桥臂并联形成第一汇流端和第二汇流端，该第一加热控制开关为晶体管，每组该加热器均配套设置有该晶体管，该晶体管的基极连接该驱动控制模块10，该晶体管的发射极连接对应配套的加热器，各个该晶体管的集电极并接并连接外部电源和该第二汇流端。

本实施例给出了一种通过晶体管(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor)导通该加热器与驱动控制模块10、桥臂变换器20及外部电池的可行性方案，可通过驱动控制模块10控制该晶体管的基极的电压控制该晶体管是否导通。

在其中一个实施例中，每个该桥臂均包括两个功率开关，每个该功率开关均连接该驱动控制模块10，该驱动控制模块10通过控制该功率开关及该第一加热控制开关的通断状态，以将该加热器接入到电路中。

如图2至图5所示，该桥臂变换器20包括三个桥臂，分别是第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，第一桥臂包括功率开关1和功率开关2，第二桥臂包括功率开关3和功率开关4，第三桥臂包括功率开关5和功率开关6，其中功率开关1、功率开关3和功率开关5为对应桥臂的上桥臂，功率开关2、功率开关4和功率开关6为对应桥臂的下桥臂。

在其中一个实施例中，上述功率开关即表示IGBT。

图7是本申请一实施例中高压控制装置的环境连接关系的示意图，如图7所示，该驱动控制模块10包括CPU(central processing unit，中央处理器)和驱动电路，驱动控制模块10布置在空调控制器电控板或PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数的半导体材料或元器件)加热器电控板上，其中，加热器的电控板为铝壳，控制器经过隔离后分成高压侧和低压侧。低压侧12V电源经过DC/DC转换后可升降压为15V和5V电压。5V电压供给到CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)通讯、数字转换器等，15V电压供给CPU、电源的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、由多个IBGT((Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)组成的桥臂变换器20，高压侧直接与高压回路连接。当采集ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)单元或温度采集单元收到相关的输入信号，通过CAN通讯接收器后进入数字转换器，可将CAN信号转换成数字信号输入CPU内，由CPU控制低压侧的IGBT模块实现IGBT高压侧的通断电。在本实施例中，压缩机及加热器的IGBT可复用，根据启用工况来控制IGBT的开关周期及数量，可用一套低压即可控制两个高压回路。

图2是本申请一实施例中高压控制装置的电路结构示意图，在其中一个实施例中，当该高压控制装置包括两组加热器且每组加热器均包括两个加热电阻时，如图2所示，第一组加热器31的两个加热电阻并联形成第一加热芯体，该第一加热芯体连接第三桥臂的中点，该第二组加热器32的两个加热电阻分别形成第二加热芯体和第三加热芯体，该第二加热芯体连接连接第一桥臂的中点，该第三加热芯体连接第三桥臂的中点。

进一步地，与每组所述加热器均配套设置有霍尔传感器，所述霍尔传感器用于检测流经对应加热器的电压和电流。更进一步地，在压缩机40引出的任一条相线上也设有霍尔传感器，用于检测流经压缩机40的电压和电流。

如图2至图5所示，与该第一组加热器31对应设置有第一霍尔传感器61、与该第二组加热器32对应设置有第二霍尔传感器63、与该第三组加热器33对应设置有第三霍尔传感器64，在压缩机40引出的其中一条相线上设有第四霍尔传感器62。

如图2所示，第二组加热器32的加热芯体通过控制开关1和开关2开启数量及顺序完成加热器档位的切换，第一组加热器31利用开关5中IGBT的PWM特性调节加热器的功率从而实现加热效果，***回路检测IGBT的温度值，当控制第一组加热器31的第一加热控制开关8为IGBT时，当开关5的温度较高时则将开关5控制为常开，将常开状态的开关8的IGBT控制方式改为PWM控制，交替使用该开关5和开关8，提高IGBT的使用寿命。

图4是本申请一实施例中高压控制装置的电路结构示意图，在其中一个实施例中，当该高压控制装置包括两组加热器且每组加热器均包括两个加热电阻时，如图4所示，第一组加热器31的两个加热电阻并联形成第一加热芯体，该第一加热芯体连接第三桥臂的中点，该第二组加热器32的两个加热电阻并联形成第四加热芯体，该第四加热芯体连接第一桥臂的中点或第二桥臂的中点。

如图4中所示，图中第二组加热器32和第三组加热器33分别利用IGBT的PWM特性进行加热功率的控制，功率开关1、功率开关2、功率开关3、功率开关4、功率开关5、功率开关6均为IGBT，开关7和开关8可以是IGBT也可以是继电器。同样的***回路检测IGBT的温度值，当开关7和开关8号为IGBT时，功率开关1和功率开关7可交替使用，功率开关3和功率开关8也可交替使用，以控制IGBT的温度在较合理的范围内，提高IGBT的使用寿命。

图3是本申请一实施例中高压控制装置的电路结构示意图，在其中一个实施例中，当该高压控制装置包括两组加热器且每组加热器均包括三个加热电阻且该桥臂变换器20包括三个桥臂时，如图3所示，第一组加热器31中的其中两个加热电阻并联形成第五加热芯体，该第一组加热器中的第三加热电阻形成第六加热芯体，该第五加热芯体连接第三桥臂的中点，该第六加热芯体连接第二桥臂的中点，该第二组加热器32的其中两个加热电阻并联形成第七加热芯体，该第二组加热器中的第三加热电阻形成第八加热芯体，该第七加热芯体连接第一桥臂的中点，该第八加热芯体连接第二桥臂的中点。

图5是本申请一实施例中高压控制装置的电路结构示意图，在其中一个实施例中，当该高压控制装置包括三组加热器且每组加热器均包括两个加热电阻时，如图5所示，第一组加热器31的两个加热电阻并联形成第一加热芯体，该第一加热芯体连接第三桥臂的中点，第二组加热器32的两个加热电阻并联形成第四加热芯体，该第四加热芯体连接第一桥臂的中点，第三组加热器33的两个加热电阻并联形成第九加热芯体，该第九加热芯体连接第二桥臂的中点。

在其中的一个实施例中，连接在三个所述桥臂上的加热电阻相同。

连接在三个桥臂上的加热电阻相同，使得三个桥臂的功率分配较为均衡，增加桥臂开关的使用寿命，且与高压设备不管共用哪一路桥臂时，均可实现加热功能，例如，加热电阻值如果只连接在第三桥臂上，如果高压设备只用第一或第二桥臂，则无法使用加热器，本实施例可以避免这一情况的发生。

如图5所示，图中的三组加热器分别用IGBT的PWM方式进行控制，其中功率开关1、功率开关2、功率开关3、功率开关4、功率开关5、功率开关6均为IGBT，开关7、开关8和开关9可以是IGBT也可以是继电器。同样的***回路检测IGBT的温度值，当开关7、开关8和开关9为IGBT时，功率开关1和功率开关7可交替使用，功率开关3和功率开关8可交替使用，功率开关5和功率开关9也可交替使用，以控制IGBT的温度在较合理的范围内，提高IGBT的使用寿命。

在其中一个实施例中，当该加热器包括多个加热芯体且多个该加热芯体连接不同桥臂的中点时，相邻的加热芯体之间设有第二加热控制开关。

进一步地，该第二加热控制开关例如图2中的开关K10、图3中的开关K11、开关K12。作为可选地，该第二加热控制开关为继电器。

上述图2至图5给出了两组加热器的可选连接方式及三组加热器的可选连接方式，使得该高压控制装置可以根据不同功率需求接入不同数量的加热电阻，不同的加热电阻可以独立地作为加热芯体接入到电路中，也可以将多个加热电阻并联作为一个加热芯体接入电路中，使得该高压控制装置可以实现更多加热档位、加热功率的调节。

根据本实施例的一个使用场景例如当整车乘员舱和电池均需要加热时，各个功率开关及继电器的控制逻辑如下表(1)所示：

表(1)

在其中一个实施例中，每个该桥臂均包括上功率开关和下功率开关，该上功率开关形成对应桥臂的上桥臂，该下功率开关形成对应桥臂的下桥臂，该上功率开关和下功率开关均连接该驱动控制模块10；

当该驱动控制模块10仅控制该外部电池50、该桥臂变换器20及该加热器形成第二能量转换电路时，该驱动控制模块10控制各个桥臂的下桥臂均断开。

当该驱动控制模块10控制该外部电池50、该桥臂变换器20及该加热器形成第二能量转换电路，仅用于加热时，如图2至图5所示，下桥臂中的功率开关2、功率开关4、功率开关5均断开可以防止压缩机高压短路。

在其中一个实施例中，该加热器与该外部电池50之间的距离在预设范围之内。该预设范围具体限定为多少可以根据汽车的型号大小以及零部件的集成位置进行设置。对加热器与外部电池之间的距离设定在预设范围之内使得加热器距离外部电池的距离较近，可以减少管路长度，降低管道流阻以及热量损失。

在其中一个实施例中，该加热器与该驱动控制模块10集成在不同的位置。

该实施例通过将加热器与该驱动控制模块10集成在不同的位置，更利于对加热器进行封装，减少加热器的封装难度，也便于驱动控制模块10及由其控制的开关等零部件损坏后单独进行修理维护。

下面结合具体的使用场景对上述的五种工况进行详细说明。

工况(1)：当空调面板收到制冷指令后通过CAN通讯控制空调控制器，与此同时空调控制器接收整车高压互锁检测，高压上电允许，外部电池的主接触器及负接触器吸合的信息后，高压电从充配电总成将高压电输送到空调控制器，空调控制器通过低压侧回路控制第一加热控制开关及第二加热控制开关断开，即控制开关7、开关8、开关9、开关K10、开关K11、开关K12处于关断状态，桥臂变换器20中的IGBT根据控制关断时间和开启顺序策略输出三相电给压缩机，霍尔传感器实时采集高压回路的电流及电压值，实现压缩机制冷工况，达到目标值后关闭桥臂回路的IGBT，从而完成制冷工况。

工况(2)：当温度传感器采集到整车动力电池温度较低，达到开启电池加热器的目标值时，同样的整车实时监测高压互锁以及高压上电允许，高压回路自检并完成后，CPU控制IGBT驱动电路按照IGBT开启实现加热器档位的调节或者通过PWM控制PTC加热器实现加热功率的调节，为防止压缩机高压短路，功率开关2、功率开关4及功率开关6全程处于关断状态。当整车处于小功率充电时，过大的加热功率会导致加热器消耗外部电池的电量，从而使得电池电量值下降，减小续航里程，所以电池管理***BMS会根据不同的充电功率来发送相应的加热器需求功率，控制加热器IGBT档位或者PWM占空比的值来实现加热器功率调整。电池温度达到设计目标值时关闭所有IGBT并退出加热流程。

工况(3)：工况3的工作原理与工况2的工作原理相似，不做复述。当乘员舱与电池同时存在加热需求时，两个加热器根据不同的加热器控制方式分别独立工作，两者的档位控制根据上述的方案执行，当乘员舱和电池达到目标值后停止加热。

工况(4)：工况4的工作原理与工况2的工作原理相似，不做复述。当乘员舱有加热需求时，IGBT驱动回路使加热器工作，开启空调的加热器，根据加热需求调节加热器的功率实现乘员舱的制热工况。当乘员舱温度达到设定目标值时关闭所有IGBT并退出加热流程。

工况(5)：工况5当整车处于低温潮湿的环境时，整车需要除霜除雾同时存在开启电池加热或乘员舱加热需求时，逻辑控制回路会根据车内湿度传感器或者手动设置除霜功能，控制回路则会智能的控制空调压缩机与PTC加热器的开启时间和功率，实现除霜和加热的功能，当整车乘员舱空间较大时间歇性的启动PTC加热器可能会导致成员感觉到温度波动，所以会在空调回路上增加蓄冷装置，以满足除霜需求，此工况考虑加热器与压缩机不同时开启。

如图8所示，提供一种压缩机与加热器二合一控制方案的工作流程，主要有加热工况和制冷工况。

开启压缩机制冷工况时：乘员舱或电池发出空调制冷请求开始制冷流程，整车判断高压允许状态，整车CAN通讯通过网关转换将制冷信息传送到空调控制器，空调控制器的电子控制单元ECU单元接收到相关的信号后，空调控制器回路进行自检，检测压缩机的电压、电流、功率、IGBT温度、IGBT故障状态、驱动组件状态、新能源汽车整车控制器VCU通讯状态等信息故障状态，无故障则响应制冷流程，CPU控制桥臂变换器20、第一加热控制开关及第二加热控制开关的通断，将加热器回路断开并使压缩机U/V/W三相电得电，冷却***根据空调设置档位和电池的温度控制压缩机的档位和转速，达到目标值后关闭压缩机，完成制冷工况，结束流程后电控持续监控制冷回路启停的信号。

开启加热器加热工况时：乘员舱或电池发出加热请求，空调控制器对输入信号做同样的处理，检测回路信号，电控逻辑回路进行判断，将压缩机高压回路切断。当整车处于非充电状态，制热回路根据乘员舱和电池的温度控制加热器IGBT的个数或IGBT的占空比实现加热功能和加热功率的调节；当整车进入充电流程状态时，BMS根据充电桩的能力适当的调整加热功率，防止充电过程中，加热器消耗电池的电量，造成电池电量值出现下降的现象。当电池或乘员舱温度达到设定目标值后关闭加热器的控制回路并结束加热流程，结束流程后电控持续监控制热回路启停的信号。

图9是本申请一实施例中高压控制装置为电机时的控制逻辑的流程示意图，如图9所示，当高压控制装置为电机时，电子控制单元ECU持续监测车辆的状态，当需要开启电机或加热器时，整车接收到高压允许的命令并进行回路检测。当开启电机时，IGBT会根据油门的深度组合运行，同时电子控制单元ECU单元会接收电池管理***BMS(BatteryManagement System)发送的电池温度值，当电池需求加热时加热器的第一加热控制开关(开关7)闭合，通过电机上下桥组合得电后实现电池加热的功能，整车处于静止状态时，功率开关1、功率开关3、功率开关5分别与第二加热控制开关组合运行实现电池加热，电池温度到目标值后关闭桥臂变换器中所有的功率开关及第一加热控制开关。行驶和加热流程结束后控制回路进行持续循环检测，满足条件即可进入行驶和加热的流程。

电机及加热器工作过程主要存在以下3个工况：工况1行驶不加热；工况2：静态时加热；工况3：行车时加热。

工况1：电子控制单元ECU会持续监控和采集整车的档位及车速，当用户将档位拨动到启动车辆的档位时，电子控制单元ECU判断用户的意图，此时将第一加热控制开关断开，桥臂变换器中的功率开关根据行车策略执行通断，使电机正常的运行，即可完成行驶工况。

工况2：当整车处于静止状态且档位切换至P挡域，此时有三种方式可实现加热器加热。方式1，当整车处于低温的环境且充电状态下，当电池管理器检测到动力电池温度低于设定阈值，需要给动力电池加热时，这时第一加热控制开关和第二加热控制开关根据加热需求功率闭合，桥臂变换器中的功率开关根据加热器的负载数量及加热档位进行开闭调整。当采用图2至图5中的方案时，加热器可以执行档位或PWM占空比调节两种控制方式，该方案可以较好地根据电池允许加热功率进行调节加热功率，使得整车交流充电时SOC(State of charge，电池电量)不会出现下降的问题，以上加热器控制方式均根据电池温度、整车档位、速度、充电状态来判断加热的状态，只要有一个状态发生改变则关闭加热器并将第一加热控制开关断开。方式2，当整车处于静止的状态，且为上电的状态下，电池管理器检测到电池温度低于设定的阈值时，用户可自定义或采用出厂默认设置加热器启动的条件，如设置SOC、电池温度等信息，加热器则会给电池进行加热，当车辆切换非P挡域时停止加热。方式3，当整车处于OFF档位低温的环境下，电池管理器检测到电池温度低于设定的阈值时，客户可根据指定客户端远程给整车的动力电池进行预热，当整车上电档位切换至非P挡域、用户关闭电池加热或动力电池达到设定温度阈值时，只要其中一个状态发生改变则停止电池加热。

工况3：当整车处于行驶的状态下(非P档位，车速不为0)，电池管理器检测到电池温度低于设定的阈值时，BMS将电池热管理请求发送到驱动控制模块，驱动控制模块进行电路逻辑检测后开始响应电池加热的请求开启PTC加热器，行车加热工况需要用户定义是否开启。此时可采用附图3所示电路方案实现行车加热。行车过程中，桥臂变换器必有一个桥臂处于导通状态，此时通过控制第一加热控制开关及第二加热控制开关的通断即可实现加热器的开关，并可利用对第一加热控制开关及第二加热控制开关闭合组合控制的方式调节加热功率。当功率过高或加热到达目标温度值时第一加热控制开关处于开路状态，停止电池加热。

如图9所示，针对工况1、工况2和工况3的控制流程如下：

步骤1，整车上电时整车控制器接收档位信息、车速信号、电池管理器发来的动力电池温度信号；

步骤2，判断是否需要电池加热；

步骤3，如果是，判断当前档位是否处在P档并且车速为零；

步骤4，如果是，再判断动力电池温度是否低于设定阈值，低于设定阈值启动加热直到电池温度符合目标值，否则关闭流程；

步骤5，如果不是P档，则通过自学习判断是否支持行车加热，不支持则关闭流程；

步骤6，如果支持行车加热，按照策略判断是否需要启动行车加热；

步骤7，如果不是，则关闭流程；

步骤8，如果是，则整车控制器向电池管理器及电机控制器发出加热电池指令给驱动控制模块，此时加热器可正常进入加热流程，完成加热后退出电池加热流程。

在另一实施例中，当高压装置为充电机时，该高压控制装置的电路连接示意如图6所示，驱动控制模块布置在充电机OBC的电控板或PTC加热器电控板上(加热器为铝壳)，控制***经过隔离后分成高压侧和低压侧。低压侧12V电源经过DC/DC后可升降压为15V和5V电压，5V电压供给到CAN通讯、数字转换器等，15V电压供给CPU、电源MCU、桥臂变换器等。高压电路从电池包的正负极引线经过桥臂变换器后将电路分别接到充电机OBC及PTC加热器的接线端子。当电子控制单元ECU单元或温度采集单元收到相关的输入信号通过CAN通讯接收器后进入数字转换器，可将CAN信号转换成数字信号输入CPU内，由CPU控制低压模块实现桥臂变换器中高压侧的通断电，即可实现充电机OBC与PTC加热器分别工作。充电机OBC及加热器的桥臂变换器复用，根据工况需求来控制桥臂变换器中的功率开关周期及数量。

PFC模块作为前端预调电路，其主要作用是校正功率因数和整流预稳压，输出相对稳定的直流电压。后端LLC(Logical Link Control，逻辑链路控制)谐振双向DC/DC变换器，主要作用是精准稳压，根据负载需求输出精确的直流电压。LLC是PFM(Pulse frequencymodulation，脉冲频率调制)控制模式，通过控制处于对角的开关器件的工作频率调节谐振腔(谐振电感、谐振电容以及变压器励磁电感组成)的阻抗，调整负载和谐振腔的分压比进而调整输出电压。正向充电时，原边开关器件将直流输入电压变换成同频率的矩形方波，副边开关器件做同步整流；反向放电时，原副边器件功能对调。如图11所示，当整车处于充电状态时，PFM控制模式是50％定占空比变频调制，在一个周期T内，如图6所示，功率开关A和功率开关D、功率开关B和功率开关C分别开通半个周期，如图11所示，功率开关A和功率开关D在正半周期开通，功率开关B和功率开关C在负半周期开通，变压器的副边同步整流功率开关1号和功率开关4、功率开关3和功率开关2也分别导通半个周期，因此降落在PTC加热器上的最大有效电压是输出电压的1/2U。在PTC加热器选型时适当降低阻值可满足加热功率。当处与行车加热时，通过调节功率开关1的占空比实现功率的调节。

图10是本申请一实施例中高压控制装置为充电机时的控制逻辑的流程示意图，如图10所示，当高压控制装置为充电机时，电子控制单元ECU持续监测车辆的状态，当动力电池低于预设的阈值时，整车是否处于充电的状态和判断是否具备行车加热的功能。具体流程如下：

步骤1，电子控制单元ECU接收电池管理***BMS的加热命令，识别整车的行车状态和充电状态；

步骤2，判断是否需要电池加热，若是，则跳转至步骤4，否则，执行步骤3；

步骤3，否，持续关闭加热器；

步骤4，是，驱动控制模块识别整车充电状态，如果处于充电中则开启电池加热；如果处于非充电状态则识别整车是否具有行车加热的功能和判断行驶状态，当具有行车加热功能时，驱动控制模块再次检查电池是否需要加热，若是则开启电池加热，循环本步骤直到达到设定目标值后完成电池加热；

步骤5，结束加热流程并持续检测加热需求状态。

充电机OBC及加热器工作过程主要存在以下两个工况。

工况1：充电加热；工况2：非充电加热。

工况1：电子控制单元ECU持续监控和接收整车的动力电池温度以及充电状态。当车辆充电口与充电枪连接，整车检测到充电信号并完成握手后，此时电池管理***BMS会持续检测动力电池的温度，当电池温度低于设定的阈值时，加热器会根据整车的电量以及充电机OBC的供电能力来开启加热功率。通过调节功率开关1和第一加热控制开关的占空比或开关实现加热功率的调节。当电池温度达到设定阈值或断开充电状态则关闭电池加热器，并退出电池加热的流程。

工况2：电子控制单元ECU会持续监控和接收整车的动力电池温度、档位位置和车速。当电池管理***BMS检测到动力电池低于预设阈值时，电池管理***BMS将加热需求发送给电池加热器总成，同时整车识别加热标志位判断整车是否具有行车加热的功能，如果有此功能则电池加热器会根据电池管理***BMS发送的档位执行加热档位的调节，通过功率开关1和第一加热控制开关及第二加热控制开关的PWM调制或档位组合控制方式实现加热功率的调节。当动力电池温度达到预定阈值或整车处于下电状态或档位处于P挡域及车速为0km/h超过设定的时间则关闭加热器，并退出电池加热流程。

根据本申请的另一实施例提供了一种汽车，图12是本申请一实施例中汽车的结构示意图，如图12所示，该汽车包括上述的高压控制装置。

本申请提供的汽车及高压控制装置通过使用同一驱动控制模块同时对第一能量转换电路和第二能量转换电路进行控制，一方面使得该驱动控制模块可以相对加热器剥离出来，降低对加热器的密封难度，同时使得当驱动控制模块及由其控制的各个开关等器件出现问题时易于维修，第一能量转换电路和第二能量转换电路共用同一驱动控制模块及桥臂变换器还能提高零部件的复用率，降低高压控制装置的体积。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种高压控制装置，其特征在于，包括驱动控制模块、至少两组加热器、高压设备及与所述高压设备连接的桥臂变换器，所述驱动控制模块连接所述桥臂变换器；

所述高压设备引出有至少两条相线，所述桥臂变换器包括的桥臂的个数与所述高压设备引出的相线的条数相同，各个所述桥臂并联在外部电池的正极与负极之间，所述高压设备的相线与各个桥臂的中点一一对应连接，所述驱动控制模块与每个所述桥臂分别连接，所述加热器分别连接所述驱动控制模块、外部电源及所述桥臂变换器中不同的桥臂的中点；

所述驱动控制模块用于控制所述桥臂变换器以使所述外部电池、所述桥臂变换器及所述高压设备形成第一能量转换电路；

所述驱动控制模块用于控制所述桥臂变换器以使所述外部电池、所述桥臂变换器及所述加热器形成第二能量转换电路。

2.根据权利要求1所述的高压控制装置，其特征在于，各个所述桥臂并联形成第一汇流端和第二汇流端，每组所述加热器配套设置有第一加热控制开关，所述第一加热控制开关分别连接所述驱动控制模块、所述第二汇流端及所述外部电池负极，每组所述加热器包括至少一个加热芯体，所述加热芯体的一端连接所述第一加热控制开关，所述加热芯体的另一端连接一桥臂的中点，每个所述加热芯体包括一个加热电阻或相互并联的多个加热电阻；

所述驱动控制模块通过控制所述第一加热控制开关的通断状态控制对应的加热器是否接入到电路中。

3.根据权利要求2所述的高压控制装置，其特征在于，所述高压设备为压缩机，所述压缩机引出有三条相线，所述桥臂变换器包括三个桥臂，所述至少两个加热器分别连在三个桥臂的任意两个桥臂的中点，所述压缩机的三条相线与三个桥臂的中点一一对应连接。

4.根据权利要求2所述的高压控制装置，其特征在于，所述高压设备为电机，所述电机引出有三条相线，所述桥臂变换器包括三个桥臂，所述至少两个加热器分别连在三个桥臂的任意两个桥臂的中点，所述电机的三条相线与三个桥臂的中点一一对应连接。

5.根据权利要求2所述的高压控制装置，其特征在于，所述高压设备为充电机，所述桥臂变换器包括两个桥臂，所述至少两个加热器分别连在两个桥臂中点，所述充电机包括两个连接端子，所述充电机的两个连接端子分别连接两个桥臂的中点。

6.根据权利要求3或4所述的高压控制装置，其特征在于，当所述高压控制装置包括两组加热器且每组加热器均包括两个加热电阻时，第一组加热器的两个加热电阻并联形成第一加热芯体，所述第一加热芯体连接第三桥臂的中点，所述第二组加热器的两个加热电阻分别形成第二加热芯体和第三加热芯体，所述第二加热芯体连接第一桥臂的中点，所述第三加热芯体连接第三桥臂的中点。

7.根据权利要求3或4所述的高压控制装置，其特征在于，当所述高压控制装置包括两组加热器且每组加热器均包括两个加热电阻时，第一组加热器的两个加热电阻并联形成第一加热芯体，所述第一加热芯体连接第三桥臂的中点，所述第二组加热器的两个加热电阻并联形成第四加热芯体，所述第四加热芯体连接第一桥臂的中点或第二桥臂的中点。

8.根据权利要求3或4所述的高压控制装置，其特征在于，当所述高压控制装置包括两组加热器且每组加热器均包括三个加热电阻且所述桥臂变换器包括三个桥臂时，第一组加热器中的其中两个加热电阻并联形成第五加热芯体，所述第一组加热器中的第三加热电阻形成第六加热芯体，所述第五加热芯体连接第三桥臂的中点，所述第六加热芯体连接第二桥臂的中点，所述第二组加热器的其中两个加热电阻并联形成第七加热芯体，所述第二组加热器中的第三加热电阻形成第八加热芯体，所述第七加热芯体连接第一桥臂的中点，所述第八加热芯体连接第二桥臂的中点。

9.根据权利要求3或4所述的高压控制装置，其特征在于，当所述高压控制装置包括三组加热器且每组加热器均包括两个加热电阻时，第一组加热器的两个加热电阻并联形成第一加热芯体，所述第一加热芯体连接第三桥臂的中点，第二组加热器的两个加热电阻并联形成第四加热芯体，所述第四加热芯体连接第一桥臂的中点，第三组加热器的两个加热电阻并联形成第九加热芯体，所述第九加热芯体连接第二桥臂的中点。

10.根据权利要求2所述的高压控制装置，其特征在于，各个所述桥臂并联形成第一汇流端和第二汇流端，所述第一加热控制开关为晶体管，每组所述加热器均配套设置有所述晶体管，所述晶体管的基极连接所述驱动控制模块，所述晶体管的发射极连接对应配套的加热器，各个所述晶体管的集电极并接并连接外部电源和所述第二汇流端。

11.根据权利要求2所述的高压控制装置，其特征在于，每个所述桥臂均包括两个功率开关，每个所述功率开关均连接所述驱动控制模块，所述驱动控制模块通过控制所述功率开关及所述第一加热控制开关的通断状态，以将所述加热器接入到电路中。

12.根据权利要求2所述的高压控制装置，其特征在于，当所述加热器包括多个加热芯体且多个所述加热芯体连接不同桥臂的中点时，相邻的加热芯体之间设有第二加热控制开关。

13.根据权利要求1所述的高压控制装置，其特征在于，每个所述桥臂均包括上功率开关和下功率开关，所述上功率开关形成对应桥臂的上桥臂，所述下功率开关形成对应桥臂的下桥臂，所述上功率开关和下功率开关均连接所述驱动控制模块；

当所述驱动控制模块仅控制所述外部电池、所述桥臂变换器及所述加热器形成第二能量转换电路时，所述驱动控制模块控制各个桥臂的下桥臂均断开。

14.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求1至13任一项所述的高压控制装置。

Images