CN113859156B - 一种无人车辆冗余式智能配电管理*** - Google Patents

一种无人车辆冗余式智能配电管理*** Download PDF

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Abstract

本发明属于新能源车辆电子控制技术领域,具体涉及一种无人车辆冗余式智能配电管理***。所述智能配电管理***包括:无线控制模块、起动控制模块、智能控制模块、复合电源管理模块和应急处理模块;所述智能配电管理***实现整车供配电的合理控制,完成高低压电源电力变换、高低压电力分配及安全保护功能,实现对电能的合理分配、动态管理、负载在线状态监测,保证全车电网可靠安全运行,为任务***可靠、高效工作提供保证。与现有技术相比较,本发明配电管理***经过了项目联调、样车试验,试验成功,能够满足无人车辆的智能配电功能,目前已经在无人车辆上进行了验证。

Description

一种无人车辆冗余式智能配电管理***
技术领域
本发明属于新能源车辆电子控制技术领域,具体涉及一种无人车辆冗余式智能配电管理***。
背景技术
为适应未来发展的需要,无人车辆以其自主或遥控操控、高度智能化、自适应性等特点,正逐渐成为国内外汽车行业发展的必然趋势。无人混合动力车辆同传统混合动力车辆相似,以发动机和电池作为能源为整车***提供动力。整车***依靠配电管理***实现全地域机动的供耗电使用需求。
由于无人车辆采用高低压混合供电体制,如何平稳高效进行高低压电力变换是整车电网平顺性的可靠保障,同时由于无人车辆需要远程操控或者自主判断,整车负载电能的供应无法同传统车辆一样,采用车上人员操控进行配电的控制及管理。且一旦某负载配电支路出现配电故障后,尤其是关键负载的故障会导致设备无法正常使用,影响无人车辆作业,从而影响整个无人车辆任务模式的完成。如何实现负载配电支路冗余式保护以及整车电气***智能配电管理,保证全车电网可靠安全运行是无人车辆急需解决的问题。
针对上述问题,需要针对无人车辆智能配电进行了专门研究,设计出一种适用于无人车辆的智能配电管理***。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是:如何提供一种无人车辆智能配电管理***,实现整车供配电的合理控制,完成高低压电源电力变换、高低压电力分配及安全保护等功能,实现对电能的合理分配、动态管理、负载在线状态监测等,保证全车电网可靠安全运行,为任务***可靠、高效工作提供保证。
(二)技术方案
为解决上述技术问题,本发明提供一种无人车辆冗余式智能配电管理***,所述智能配电管理***包括:无线控制模块、起动控制模块、智能控制模块、复合电源管理模块和应急处理模块;
其中,所述复合电源管理模块包括:高压锂电池、动力模块、高压配电保护装置、低压锂电池和高压安全及电源复合管理单元,用于完成无人车辆的供电以及高低压转换功能;
其中,所述低压锂电池用于满足高压上电前整车低压电能输出;所述动力模块及高压锂电池用于在接收到高压上电指令后进行高压电能输出,并通过高压配电保护装置完成绝缘检测、预充、电流环检测、上电功能;高压安全及电源复合管理单元用于实现电网的高低压变换、低压锂电池的并网以及复合电源管理功能;
所述无线控制模块包括:遥控端、电台和交换机,用于完成指令的无线传输及以太网的传输;所述遥控端设有遥控端远程操控界面,通过操控界面发出无线起动指令,电台接受指令并通过以太网传至交换机;交换机通过无人车辆内以太网络传输指令至智能控制模块;
所述智能控制模块包括:底盘管控计算机和电气综合控制单元,用于完成指令由以太网向车内CAN网络的传输,以及控制相关负载的低压供电;其中,所述底盘管控计算机用于接受通过以太网传输来的指令,利用车内CAN网发送指令;所述电气综合控制单元用于完成电网的一级配电功能,实现各路负载的隔离配电、智能控制及安全保护功能;
所述起动控制模块包括开关盒,开关盒包括高压开关和低压开关,其执行的起动指令包括低压上下电和高压上下电功能;
所述应急处理模块包括应急开关,用于无人车辆应急下电紧急状况;通过应急开关的通断状态上传I/O指令,采集后通过智能控制模块实现整车的紧急下电。
其中,所述高压安全及电源复合管理单元具备余度控制功能,能够实现远程关闭故障电源组件保证车辆正常行驶。
其中,所述电气综合控制单元内采取冗余式配电,即对关键负载支路采取控制板和智能功率模块双通道冗余配置的方式,从而提高可靠性。
其中,所述起动控制模块包含冗余通道,开关盒内置一路低压负载通路,与低压锂电池直连,通过开关控制通断,故障情况下保证关键负载的供电正常。
其中,所述无人车辆全车以无线指令、以太网、CAN网络实现信息传递,整车行驶状态及负载工作状态由底盘管控计算机负责采集及判断,整车智能配电管理过程可分为上电控制、断电控制、运行控制以及应急控制。
其中,在上电控制过程中,其控制流程如下:
起动控制模块低压上电,低压锂电池提供低压电能,低压负载默认上电支路全部上电,并进行自检并向底盘管控计算机上报节点的状态、自检信息和报警信息,低压上电完成;
起动控制模块高压上电,高压锂电池自检输出高压电能,高压配电安全保护装置进行上电前的绝缘检测并向底盘管控计算机上报绝缘状态,然后进行高压配电支路的预充电操作,预充电完成后,整车高压上电流程完成;
高压安全电源复合管理单元检测到输入有高压且高压电源开关命令为打开,开始恒压28V输出,低压锂电池的并网完成,整车上电成功;
其中,在断电控制过程中,其控制流程如下:
整车断电时,起动控制模块先关断高压开关,然后关断低压开关;关断高压开关,高压配电保护装置确认包括高压安全及电源复合管理单元在内的关键负载高压停止工作并将信息上传至底盘管控计算机,智能控制模块的底盘管控计算机下发高压锂电池、动力模块断电命令,高压锂电池向底盘管控计算机上报正极接触器已经关断信号,高压配电保护装置通过泄放电阻把电网上的残余高压电荷泄放掉,随后关断输出;关断低压开关,低压锂电池停止输出,整车下电成功;
其中,在运行控制过程中,其控制流程如下:
通过底盘管控计算机监测整车行驶状态及负载需求,以及无线控制模块发送的相关指令,并完成负载的在线监测,由电气综合控制单元进行配电支路通断控制、安全保护;并在无线控制模块建立遥控端远程操控界面,遥控端远程操控界面用于根据实车状况,对特定负载支路进行在线调参,对故障支路进行复位重启,并由智能控制模块执行并转发,同时遥控端远程操控界面设置可选择自主操控或远程操控两种模式,实现智能配电管理。
其中,在应急控制过程中,其控制流程如下:
当车辆进入紧急状况,分为应急下电和应急上电;应急上电紧急状况时,通过无线控制模块的遥控端远程操控界面选择进入应急上电状态,屏蔽相关故障信息,发送应急上电指令至智能控制模块,由智能控制模块的电气综合控制单元下发强制上电指令至待上电负载,进行强制上电保证车辆行驶及任务作业;应急下电紧急状况时,通过对应急开关进行干预,发送急停信号至智能控制模块,智能控制模块的电气综合控制单元下发强制上电指令至全车进行整车紧急下电。
其中,所述智能配电管理***实现整车供配电的合理控制,完成高低压电源电力变换、高低压电力分配及安全保护功能,实现对电能的合理分配、动态管理、负载在线状态监测,保证全车电网可靠安全运行,为任务***可靠、高效工作提供保证。
(三)有益效果
与现有技术相比较,本发明配电管理***经过了项目联调、样车试验,试验成功,能够满足无人车辆的智能配电功能,目前已经在无人车辆上进行了验证。
附图说明
图1为本发明技术方案的模块工作原理框图。
图2为本发明技术方案的上电控制流程图。
图3为本发明技术方案的断点控制流程图。
图4为本发明技术方案的遥控端远程操控界面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决上述技术问题,本发明提供一种无人车辆冗余式智能配电管理***,所述智能配电管理***包括:无线控制模块、起动控制模块、智能控制模块、复合电源管理模块和应急处理模块;其工作原理框图如图1所示。
其中,所述复合电源管理模块包括:高压锂电池、动力模块、高压配电保护装置、低压锂电池和高压安全及电源复合管理单元,用于完成无人车辆的供电以及高低压转换功能;
其中,所述低压锂电池用于满足高压上电前整车低压电能输出;所述动力模块及高压锂电池用于在接收到高压上电指令后进行高压电能输出,并通过高压配电保护装置完成绝缘检测、预充、电流环检测、上电功能;高压安全及电源复合管理单元用于实现电网的高低压变换、低压锂电池的并网以及复合电源管理功能;
所述无线控制模块包括:遥控端、电台和交换机,用于完成指令的无线传输及以太网的传输;所述遥控端设有遥控端远程操控界面,通过操控界面发出无线起动指令,电台接受指令并通过以太网传至交换机;交换机通过无人车辆内以太网络传输指令至智能控制模块;
所述智能控制模块包括:底盘管控计算机和电气综合控制单元,用于完成指令由以太网向车内CAN网络的传输,以及控制相关负载的低压供电;其中,所述底盘管控计算机用于接受通过以太网传输来的指令,利用车内CAN网发送指令;所述电气综合控制单元用于完成电网的一级配电功能,实现各路负载的隔离配电、智能控制及安全保护功能;
所述起动控制模块包括开关盒,开关盒包括高压开关和低压开关,其执行的起动指令包括低压上下电和高压上下电功能;
所述应急处理模块包括应急开关,用于无人车辆应急下电紧急状况;通过应急开关的通断状态上传I/O指令,采集后通过智能控制模块实现整车的紧急下电。
其中,所述高压安全及电源复合管理单元具备余度控制功能,能够实现远程关闭故障电源组件保证车辆正常行驶。
其中,所述电气综合控制单元内采取冗余式配电,即对关键负载支路采取控制板和智能功率模块双通道冗余配置的方式,从而提高可靠性。
其中,所述起动控制模块包含冗余通道,开关盒内置一路低压负载通路,与低压锂电池直连,通过开关控制通断,故障情况下保证关键负载的供电正常。
其中,所述无人车辆全车以无线指令、以太网、CAN网络实现信息传递,整车行驶状态及负载工作状态由底盘管控计算机负责采集及判断,整车智能配电管理过程可分为上电控制、断电控制、运行控制以及应急控制。
其中,在上电控制过程中,其控制流程如下:
起动控制模块低压上电,低压锂电池提供低压电能,低压负载默认上电支路全部上电,并进行自检并向底盘管控计算机上报节点的状态、自检信息和报警信息,低压上电完成;
起动控制模块高压上电,高压锂电池自检输出高压电能,高压配电安全保护装置进行上电前的绝缘检测并向底盘管控计算机上报绝缘状态,然后进行高压配电支路的预充电操作,预充电完成后,整车高压上电流程完成;
高压安全电源复合管理单元检测到输入有高压且高压电源开关命令为打开,开始恒压28V输出,低压锂电池的并网完成,整车上电成功;控制流程如图2所示。
其中,在断电控制过程中,其控制流程如下:
整车断电时,起动控制模块先关断高压开关,然后关断低压开关;关断高压开关,高压配电保护装置确认包括高压安全及电源复合管理单元在内的关键负载高压停止工作并将信息上传至底盘管控计算机,智能控制模块的底盘管控计算机下发高压锂电池、动力模块断电命令,高压锂电池向底盘管控计算机上报正极接触器已经关断信号,高压配电保护装置通过泄放电阻把电网上的残余高压电荷泄放掉,随后关断输出;关断低压开关,低压锂电池停止输出,整车下电成功;控制流程如图3所示。
其中,在运行控制过程中,其控制流程如下:
通过底盘管控计算机监测整车行驶状态及负载需求,以及无线控制模块发送的相关指令,并完成负载的在线监测,由电气综合控制单元进行配电支路通断控制、安全保护;并在无线控制模块建立遥控端远程操控界面,界面如图4所示。遥控端远程操控界面用于根据实车状况,对特定负载支路进行在线调参,对故障支路进行复位重启,并由智能控制模块执行并转发,同时遥控端远程操控界面设置可选择自主操控或远程操控两种模式,实现智能配电管理。
其中,在应急控制过程中,其控制流程如下:
当车辆进入紧急状况,分为应急下电和应急上电;应急上电紧急状况时,通过无线控制模块的遥控端远程操控界面选择进入应急上电状态,屏蔽相关故障信息(除短路保护外),发送应急上电指令至智能控制模块,由智能控制模块的电气综合控制单元下发强制上电指令至待上电负载,进行强制上电保证车辆行驶及任务作业;应急下电紧急状况时,通过对应急开关进行干预,发送急停信号至智能控制模块,智能控制模块的电气综合控制单元下发强制上电指令至全车进行整车紧急下电。
其中,所述智能配电管理***实现整车供配电的合理控制,完成高低压电源电力变换、高低压电力分配及安全保护功能,实现对电能的合理分配、动态管理、负载在线状态监测,保证全车电网可靠安全运行,为任务***可靠、高效工作提供保证。
以上所述仅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,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种无人车辆冗余式智能配电管理***,其特征在于,所述智能配电管理***包括:无线控制模块、起动控制模块、智能控制模块、复合电源管理模块和应急处理模块;
其中,所述复合电源管理模块包括:高压锂电池、动力模块、高压配电保护装置、低压锂电池和高压安全及电源复合管理单元,用于完成无人车辆的供电以及高低压转换功能;
其中,所述低压锂电池用于满足高压上电前整车低压电能输出;所述动力模块及高压锂电池用于在接收到高压上电指令后进行高压电能输出,并通过高压配电保护装置完成绝缘检测、预充、电流环检测、上电功能;高压安全及电源复合管理单元用于实现电网的高低压变换、低压锂电池的并网以及复合电源管理功能;
所述无线控制模块包括:遥控端、电台和交换机,用于完成指令的无线传输及以太网的传输;所述遥控端设有遥控端远程操控界面,通过操控界面发出无线起动指令,电台接受指令并通过以太网传至交换机;交换机通过无人车辆内以太网络传输指令至智能控制模块;
所述智能控制模块包括:底盘管控计算机和电气综合控制单元,用于完成指令由以太网向车内CAN网络的传输,以及控制相关负载的低压供电;其中,所述底盘管控计算机用于接受通过以太网传输来的指令,利用车内CAN网发送指令;所述电气综合控制单元用于完成电网的一级配电功能,实现各路负载的隔离配电、智能控制及安全保护功能;
所述起动控制模块包括开关盒,开关盒包括高压开关和低压开关,其执行的起动指令包括低压上下电和高压上下电功能;
所述应急处理模块包括应急开关,用于无人车辆应急下电紧急状况;通过应急开关的通断状态上传I/O指令,采集后通过智能控制模块实现整车的紧急下电;
所述高压安全及电源复合管理单元具备余度控制功能,能够实现远程关闭故障电源组件保证车辆正常行驶;
所述电气综合控制单元内采取冗余式配电,即对关键负载支路采取控制板和智能功率模块双通道冗余配置的方式,从而提高可靠性;
所述起动控制模块包含冗余通道,开关盒内置一路低压负载通路,与低压锂电池直连,通过开关控制通断,故障情况下保证关键负载的供电正常;
所述无人车辆全车以无线指令、以太网、CAN网络实现信息传递,整车行驶状态及负载工作状态由底盘管控计算机负责采集及判断,整车智能配电管理过程可分为上电控制、断电控制、运行控制以及应急控制;
在上电控制过程中,其控制流程如下:
起动控制模块低压上电,低压锂电池提供低压电能,低压负载默认上电支路全部上电,并进行自检并向底盘管控计算机上报节点的状态、自检信息和报警信息,低压上电完成;
起动控制模块高压上电,高压锂电池自检输出高压电能,高压配电安全保护装置进行上电前的绝缘检测并向底盘管控计算机上报绝缘状态,然后进行高压配电支路的预充电操作,预充电完成后,整车高压上电流程完成;
高压安全电源复合管理单元检测到输入有高压且高压电源开关命令为打开,开始恒压28V输出,低压锂电池的并网完成,整车上电成功。
2.如权利要求1所述的无人车辆冗余式智能配电管理***,其特征在于,在断电控制过程中,其控制流程如下:
整车断电时,起动控制模块先关断高压开关,然后关断低压开关;关断高压开关,高压配电保护装置确认包括高压安全及电源复合管理单元在内的关键负载高压停止工作并将信息上传至底盘管控计算机,智能控制模块的底盘管控计算机下发高压锂电池、动力模块断电命令,高压锂电池向底盘管控计算机上报正极接触器已经关断信号,高压配电保护装置通过泄放电阻把电网上的残余高压电荷泄放掉,随后关断输出;关断低压开关,低压锂电池停止输出,整车下电成功。
3.如权利要求1所述的无人车辆冗余式智能配电管理***,其特征在于,在运行控制过程中,其控制流程如下:
通过底盘管控计算机监测整车行驶状态及负载需求,以及无线控制模块发送的相关指令,并完成负载的在线监测,由电气综合控制单元进行配电支路通断控制、安全保护;并在无线控制模块建立遥控端远程操控界面,遥控端远程操控界面用于根据实车状况,对负载支路进行在线调参,对故障支路进行复位重启,并由智能控制模块执行并转发,同时遥控端远程操控界面设置可选择自主操控或远程操控两种模式,实现智能配电管理。
4.如权利要求1所述的无人车辆冗余式智能配电管理***,其特征在于,在应急控制过程中,其控制流程如下:
当车辆进入紧急状况,分为应急下电和应急上电;应急上电紧急状况时,通过无线控制模块的遥控端远程操控界面选择进入应急上电状态,屏蔽相关故障信息,发送应急上电指令至智能控制模块,由智能控制模块的电气综合控制单元下发强制上电指令至待上电负载,进行强制上电保证车辆行驶及任务作业;应急下电紧急状况时,通过对应急开关进行干预,发送急停信号至智能控制模块,智能控制模块的电气综合控制单元下发强制上电指令至全车进行整车紧急下电。
5.如权利要求1所述的无人车辆冗余式智能配电管理***,其特征在于,所述智能配电管理***实现整车供配电的合理控制,完成高低压电源电力变换、高低压电力分配及安全保护功能,实现对电能的合理分配、动态管理、负载在线状态监测,保证全车电网可靠安全运行,为任务***可靠、高效工作提供保证。
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