实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统

文档序号:79120 发布日期:2021-10-08 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统 (System for realizing dual-power automatic balance fusion of range-extended vehicle ) 是由 王建民 李良 郑核桩 唐月锋 徐敏捷 段林林 裴高利 于 2021-07-01 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统,包括电源、高压变换电路和BCU模块,所述的高压变换电路与BCU模块相连接,所述的电源与高压变换电路和BCU模块均相连接,所述的高压变换电路包括双端预充回路,所述的高压变换电路由对称的四个功率开关模块组成,通过控制开关模块开闭,采集电源电压与整车需求电压及电流进行功率开关模块控制,所述的双端预充回路根据采集电压及兼顾通过与整车通讯得到的电压参数。采用了本发明的实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统,通过设计标准的并联电源管理系统,与整车总控系统或整车电源系统进行通信,获取电源并联参数,根据整车电源管理策略,根据并联电源的角色,进行并联后的输入/输出功能实现。(The invention relates to a system for realizing dual-power automatic balance fusion of a range-extended vehicle, which comprises a power supply, a high-voltage conversion circuit and a BCU (body control unit) module, wherein the high-voltage conversion circuit is connected with the BCU module, the power supply is connected with the high-voltage conversion circuit and the BCU module, the high-voltage conversion circuit comprises a double-end pre-charging loop, the high-voltage conversion circuit consists of four symmetrical power switch modules, the power switch modules are controlled to be switched on and switched off by controlling the switch modules, the power supply voltage and the required voltage and current of the whole vehicle are collected to carry out power switch module control, and the double-end pre-charging loop gives consideration to voltage parameters obtained by communication with the whole vehicle according to the collected voltage. The system for realizing the dual-power automatic balance fusion of the range-extended vehicle is adopted, the standard parallel power management system is designed to communicate with the whole vehicle main control system or the whole vehicle power system, the power parallel parameters are obtained, and the input/output function after parallel connection is realized according to the whole vehicle power management strategy and the role of the parallel power.)

实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统

技术领域

本发明涉及野外矿区作业场景领域,具体是指一种实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统。

背景技术

对于先串后并或具备两组及以上总线电压电源的新能源车,通常需要进行电源匹配工作,其作用如下:1.防止压差过大导致较大的并联平衡电流冲击,导致对继电器触点或其它高压电路元件形成不可逆冲击;2.防止对原电源电路需求造成负面影响,比如拉低总电流输出能力或影响其它独立电源系统的充放边界和安全;3.识别、判定和处理并联电源的状态参数,使之在满足电压、容量、温度、类型等条件下才能进行动力电池的高压电路并联融入工作。

在矿山运输、非道路作业等条件下,需要专门的场所和设备进行动力电池电源的匹配,匹配工作较难实现,而且在传统的电池高压电源并联电路,多电源耦合在一起,无法进行独立处理,电路隔离容易,但再次并联就必须要严格的匹配才被允许,同时不同类型的电池电源、或与车辆电压等级有较大偏差的电池电源,一般情况下是无法并入的,这限制了电池电源的通用共享;无法进行有差别的输入/输出控制,即并联的多电源可能电压、容量、健康状态等不同,并联到整车电路后,无法根据各自的情况进行独立输入/输出控制,只能被动跟着总线电压随动。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点,提供了一种满足操作简便、灵活性好、适用范围较为广泛的实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统。

为了实现上述目的,本发明的实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统如下:

该实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统,其主要特点是,所述的系统包括电源、高压变换电路和BCU模块,所述的高压变换电路与BCU模块相连接,所述的电源与高压变换电路和BCU模块均相连接,所述的高压变换电路包括双端预充回路,所述的高压变换电路由对称的四个功率开关模块组成,通过控制开关模块开闭,根据采集电源电压与整车需求电压及电流进行功率开关模块控制,所述的双端预充回路用于根据采集电压以及兼顾通过与整车通讯得到的电压参数,进行预充管理。

较佳地,所述的双端预充回路在初入上电过程中根据采集预充回路后端与前端的压差,判断预充程度,在预充完成后控制主回路接通。

较佳地,所述的BCU模块包括:

总电压及电流采集回路,与预充接触器相连,用于电压转换及电流控制;

控制模块,与所述的总电压及电流采集回路相连接,根据整车电压电流需求,通过电压及电流信号采集作为反馈信号,采用双闭环控制方法进行输出电压电流调节;

CAN通讯模块,与高压变换电路、双端预充回路、总电压及电流采集回路和控制模块相连接,与其他模块通讯,根据整车状态进行时序控制以及自身状态上传信息;

BMS模块,监测电池状态,根据电源位置决定该模块放置位置。

较佳地,所述的BCU模块还包括绝缘监测模块,与控制模块相连接,用于在绝缘监测时控制绝缘监测功能的投切。

采用了本发明的实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统,通过设计标准的并联电源管理系统,该系统可独立安装于车辆或电池包上,与整车总控系统或整车电源系统进行通信,获取电源并联参数,根据整车电源管理策略,根据并联电源的角色,进行并联后的输入/输出功能实现,可以大大拓展整车能量管理灵活性。

附图说明

图1为本发明的实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统的电路示意图。

图2为本发明的实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统的电路系统接入整车示意图。

图3为本发明的实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统的高压变换电路的控制方式示意图。

附图标记:

1 电源;

2 高压变换回路:

a 开关电源及电容、电感等组成双向DC/DC高压变换电路;

b 双端预充回路;

3 BCU模块:

a 总电压及电流采集回路;

b 绝缘监测模块;

c 诊断功能;

d CAN通讯模块;

e BMS模块;

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容,下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统,其中包括电源、高压变换电路和BCU模块,所述的高压变换电路与BCU模块相连接,所述的电源与高压变换电路和BCU模块均相连接,所述的高压变换电路包括双端预充回路,所述的高压变换电路由对称的四个功率开关模块组成,通过控制开关模块开闭,根据采集电源电压与整车需求电压及电流进行功率开关模块控制,所述的双端预充回路用于根据采集电压以及兼顾通过与整车通讯得到的电压参数,进行预充管理。

作为本发明的优选实施方式,所述的双端预充回路在初入上电过程中根据采集预充回路后端与前端的压差,判断预充程度,在预充完成后控制主回路接通。

作为本发明的优选实施方式,所述的BCU模块包括:

总电压及电流采集回路,与预充接触器相连,用于电压转换及电流控制;

控制模块,与所述的总电压及电流采集回路相连接,根据整车电压电流需求,通过电压及电流信号采集作为反馈信号,采用双闭环控制方法进行输出电压电流调节;

CAN通讯模块,与高压变换电路、双端预充回路、总电压及电流采集回路和控制模块相连接,与其他模块通讯,根据整车状态进行时序控制以及自身状态上传信息;

BMS模块,监测电池状态,根据电源位置决定该模块放置位置。

作为本发明的优选实施方式,所述的BCU模块还包括绝缘监测模块,与控制模块相连接,用于在绝缘监测时控制绝缘监测功能的投切。

本发明的具体实施方式中,通过设计标准的并联电源管理系统,该系统可独立安装于车辆或电池包上,与整车总控系统或整车电源系统进行通信,获取电源并联参数,根据整车电源管理策略,根据并联电源的角色,进行并联后的输入/输出功能实现。

系统可自动进行并联参数管理,服从并入系统的并联需求,被并入电源在设计参数边界内没有参数范围和电池种类的限制,只要能够与整车电源系统的要求有匹配性能范围,均可参与整车电源工作策略的执行工作。系统不需要专门的电池电源匹配工作,快速并网,随装随用。系统可进行差别化的电源输入/输出管理,在电池能力、效率、特性等方面按需管理。

本发明提供了一种增程车辆双电源自动平衡融合的电路,包括:功率开关模块,电容,电感,双端预充回路,低压控制单元模块,故障诊断及存储模块,绝缘监测模块,通讯模块。根据整车需求电及电流信息,利用电容,电感及功率开关组成BUCK或BOOST回路,同时通过电压及电流信号采集作为反馈信号,采用双闭环控制方法(电压控制外环与电流控制内环)进行输出电压电流调节,以达到不需要专门进行多电源匹配,较宽电源总线电压范围内随机电压的电池电源可任意并入,新增电源快速并联融合兼容共享的目的。

本发明的该增程车辆可换双电源自动平衡融合的电路,其中包括高压变换回路、低压控制回路。

如图1所示,所述的系统中高压变换回路主要包含:1、开关电源及电容、电感等组成双向DC/DC高压变换电路;2、双端预充回路。其中双向DC/DC高压变换电路为主要为对称四个功率开关模块组成,通过控制开关模块开闭,形成BOOST或BUCK电路,根据采集电源1电压与整车需求电压及电流进行功率开关模块控制,其控制方式如图3所示。

图1为系统的电路图,其中电源可以为能量型/功率型电池或超级电容等电源。

高压变换回路包括开关电源及电容、电感等组成双向DC/DC高压变换电路;双端预充回路,在系统初入上电过程中通过预充回路,解决可换系统接入整车对原车系统高压电流冲击问题,保护原车高压接触器及保险等。

BCU模块包括总电压及电流采集回路,为预充接触器控制提供依据,同时为电压转换、电流控制提供依据;可选择绝缘监测功能,在原车有绝缘监测时,可以通选择该功能的投切;诊断功能;CAN通讯功能,与整车进行通讯,根据整车状态进行时序等控制以及对自身状态上传;BMS模块,监测电池状态,根据是否装在车上决定控制单元是否包含该部分功能。

双端预充回路目的有以下两点:1、预充回路目的为在系统初入上电过程中通过预充回路,根据采集预充回路后端与前端压差,进行预充程度判断,在预充完成后控制主回路接通,解决可换系统接入整车对原车系统高压电流冲击问题,保护整车高压接触器及保险等;2、双端预充目的为无论该增程车辆可换双电源自动平衡融合的电路为预装在车上还是预装在电源1上,均可以通过预充过程,减小高压电流冲击问题;双端预充回路增强该系统自身完整性,减少对整车电路依赖或者影响。

所述的系统中BCU模块包含a、总电压及电流采集回路,为预充接触器控制提供依据,同时为电压转换、电流控制提供依据;b、控制模块,根据整车电压电流需求,通过电压及电流信号采集作为反馈信号,采用双闭环控制方法(电压控制外环与电流控制内环)进行输出电压电流调节,同时其包含故障诊断及存储功能;c、可选择绝缘监测功能,在原车有绝缘监测时,可以通过程序控制该功能的投切;d、CAN通讯功能,与整车进行通讯,根据整车状态进行时序等控制以及对自身状态上传;e、BMS模块,监测电池状态,可以根据电源1位置决定该模块放置位置。

该双向变换电路将电源1非常灵活的接入整车中,可以根据整车功率需求,与整车电源工作在不同充放电状态,可以大大拓展整车能量管理灵活性。

使用方式介绍:

1、通过评估电源1在加装可换双电源自动平衡融合的电路后所组成系统工作电压范围与整车工作范围是否有合适,当存在两者交集时即可认为电压匹配成功,成功后即可将上述系统接入到整车电路;

2、在整车上电后,通过采集整车高压总线电压以及电源1电源,同时兼顾通讯得到整车电压参数,进行高低压上电流程,主要涉及高压预充过程,在预充压差到20V之内(可以根据实际情况进行调整),闭合可换双电源自动平衡融合的电路中主回路接触器,系统高压上电过程完毕;

3、在电源1电池状态良好情况下,通过整车VCU功率请求,对1中所述系统电压电流调节进而满足整车功率需求;

系统包括功率开关模块,电容,电感,双端预充回路,低压控制单元模块,故障诊断及存储模块,绝缘监测模块,通讯模块,以双向DC/DC高压变换电路为基础的可换双电源自动平衡融合的电路,拓展电源使用范围,以达到不需要专门进行多电源匹配,较宽电源总线电压范围内随机电压的电池电源可任意并入,新增电源快速并联融合兼容共享的目的。

系统中功率开关模块、电容、电感组成双向DC/DC高压变换电路高压主体部分。系统中双端预充回路根据采集电压以及兼顾通过与整车通讯得到的电压参数,进行预充管理,减小对系统高压电流冲击,增加系统完整性。

采用了本发明的实现增程车辆双电源自动平衡融合的系统,通过设计标准的并联电源管理系统,该系统可独立安装于车辆或电池包上,与整车总控系统或整车电源系统进行通信,获取电源并联参数,根据整车电源管理策略,根据并联电源的角色,进行并联后的输入/输出功能实现,可以大大拓展整车能量管理灵活性。

在此说明书中,本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是,很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此,说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

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