一种供电系统电路和电动汽车的制作方法

一种供电系统电路和电动汽车
【技术领域】
1.本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种供电系统电路和电动汽车。


背景技术：

2.电动汽车由于具有较高效率和对环境损害较小的优势，得到了越来越广泛的应用，已经成为未来汽车领域的主要发展趋势之一。当前，电动汽车的低压供电系统绝大多数沿用了传统燃油车辆的供电方案，即配置一个独立的12v低压蓄电池，即铅酸蓄电池和一套dcdc电源转换装置给控制器和其他低压器件提供电能。独立的12v低压蓄电池和一套dcdc电源转换装置不仅空间体积占用大，增加整车重量和整车成本。
3.因此，当前电动汽车的供电系统的空间体积占用大，增加整车重量和整车成本。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种供电系统电路和电动汽车，使得电动汽车的供电系统的空间体积小，降低整车重量和整车成本。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种供电系统电路，所述电路包括：低压负载、低压管理模块和多个动力电池组；
6.所述多个动力电池组并联后的正端与所述低压管理模块的第一触点电连接，所述多个动力电池组并联后的负端与所述低压管理模块的第二触点电连接；
7.所述低压管理模块包括第一开关器件和第一电流传输器；
8.所述低压负载的第一端和所述第一开关器件的第一端电连接，所述第一开关器件的第二端和所述第一电流传输器的第一端电连接，所述第一电流传输器的第二端和所述第一触点电连接；
9.所述低压负载的第二端和所述第二触点电连接。该供电系统电路用动力电池替代12v低压蓄电池为低压负载供电，可减少原车辆上的12v低压蓄电池及dcdc电源转换装置，有效减少整车布置占用空间及降低整车重量，从而降低整车成本。故，该供电系统电路使得电动汽车的供电系统的空间体积小，降低整车重量和整车成本。
10.第二方面，本发明实施例提供了一种电动汽车，包括上述第一方面所述的供电系统电路。该电动汽车包括上述供电系统电路，也能够使得电动汽车的供电系统的空间体积小，降低整车重量和整车成本。
【附图说明】
11.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
12.图1为本发明实施例提供的一种供电系统电路的示意图；
13.图2为本发明实施例提供的又一种供电系统电路的示意图；
14.图3为图2中供电系统电路的上电策略流程的示意图；
15.图4为本发明实施例中充电模式下的供电系统电路的示意图；
16.图5为本发明实施例中行车模式下的供电系统电路的示意图；
17.图6为本发明实施例中动力电池均衡控制下的供电系统电路的示意图；
18.图7为本发明实施例提供的一种电动汽车的示意图。
【具体实施方式】
19.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
20.应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。电连接包括直接电连接和间接电连接。
22.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
23.当前电动汽车上有12v低压蓄电池和dcdc电源转换装置为整车的低压负载进行供电，导致整车布置占用空间大及整车重量重，同时导致整车成本增加。
24.当前电动汽车中，多个动力电池仅串联连接，电池能源管理做得不够深入；低压负载小电流消耗动力电池的电量很难被计量，动力电池电量均衡差异大，很难保证动力电池在使用过程中的电压、容量等同的一致性，长期使用可能会影响动力电池的电量估算精度及使用寿命。
25.基于上述技术问题，本发明实施例提供一种供电系统电路和电动汽车，电动汽车整车上可以不需额外配12v低压蓄电池及dcdc电源转换装置零件，使用动力电池同时给整车低压负载和高压负载供电，能够使得电动汽车的供电系统的空间体积小，降低整车重量和整车成本；并且实时监控动力电池状态，通过控制供电系统中开关器件的开断，实现整车能源智能化管理，性能可靠且效果良好。
26.图1为本发明实施例提供的一种供电系统电路的示意图；图2为本发明实施例提供的又一种供电系统电路的示意图。
27.如图1和图2所示，供电系统电路包括：低压负载100、低压管理模块200和多个动力电池组m1～mn；
28.多个动力电池组m1～mn并联后的正端与低压管理模块200的第一触点210电连接，多个动力电池组m1～mn并联后的负端与低压管理模块200的第二触点220电连接；
29.低压管理模块200包括第一开关器件k10和第一电流传输器230；
30.低压负载100的第一端110和第一开关器件k10的第一端k11电连接，第一开关器件
k10的第二端k12和第一电流传输器230的第一端231电连接，第一电流传输器230的第二端232和第一触点210电连接；
31.低压负载100的第二端120和第二触点220电连接。
32.如图1和图2所示的供电系统电路，取消低压蓄电池及dcdc电源转换装置零件，多个动力电池组m1～mn为整车低压负载100提供供电电源；通过多个动力电池组m1～mn并联起来连接到低压负载100中，组成整车低压负载100所需要的低压电源，从而可减少原车辆上的12v低压蓄电池及dcdc能源转换装置，有效减少整车零件、整车布置占用空间、整车重量和整车成本。
33.进一步地，如图2所示，供电系统电路还包括：第二电流传输器400、第二开关器件k20、高压负载500、第三开关器件k30、车载充电机600、第四开关器件k40和控制单元700；
34.多个动力电池组m1～mn串联后的正端与第二电流传输器400的第一端410电连接，第二电流传输器400的第二端420与第三开关器件k30的第一端k31、第四开关器件k40的第一端k41电连接；第三开关器件k30的第二端k32与高压负载500的第一端510电连接；第四开关器件k40的第二端k42与车载充电机600的第一端610电连接，高压负载500的第二端520、车载充电机600的第二端620均和第二开关器件k20的第一端k21电连接；第二开关器件k20的第二端k22和多个动力电池组m1～mn串联后的负端电连接。
35.如图2所示的供电系统电路，多个动力电池组m1～mn同时为整车低压负载100和高压负载500提供供电电源；通过多个动力电池组m1～mn并联起来连接到低压负载100中，组成整车低压负载100所需要的低压电源，从而可减少原车辆上的12v低压蓄电池及dcdc能源转换装置，有效减少整车零件、整车布置占用空间、整车重量和整车成本；同时，多个动力电池组m1～mn串联起来连接到高压负载500中，组成整车高压负载500所需要的高压电源。
36.控制单元700和第一触点210、第二触点220、第一电流传输器230的检测端233、多个动力电池组m1～mn的多个第五开关器件和多个电压检测线(图中未示出)、第二电流传输器400的检测端430、第二开关器件k20的控制端k23、第三开关器件k30的控制端k33和第四开关器件k40的控制端k43电连接；控制单元700用于监测供电系统电路的工作参数和电动汽车的工作模式，并根据工作参数和工作模式控制第二开关器件k20、第三开关器件k30、第四开关器件k40和多个第五开关器件。
37.示例性的，第一开关器件k30、第二开关器件k20、第三开关器件k30、第四开关器k40和多个第五开关器件均为继电器。
38.动力电池组包括一个常闭开关、多个单体动力电池、多个电阻和多个第五开关器件；电阻、第五开关器件分别与单体动力电池一一对应，电阻与第五开关器件串联连接，电阻与第五开关器件串联后的一端与单体动力电池的正极电连接，电阻与第五开关器件串联后的另一端与单体动力电池的负极电连接；多个单体动力电池之间串联连接，多个单体动力电池串联后的正端与常闭开关的一端电连接，常闭开关的另一端与第一触点210电连接；多个单体动力电池串联后的负端与第二触点220电连接。单体动力电池的两端通过电压检测线(图中未示出)与控制单元700电连接；第五开关器件的控制端与控制单元700电连接。
39.例如，如图2所示，每个动力电池组包括一个常闭开关、4个单体动力电池、4个电阻和4个第五开关器件；4个电阻、4个第五开关器件分别与4个单体动力电池一一对应。以动力电池组m1为例，动力电池组m1包括一个常闭开关km1，4个单体动力电池b11、b12、b13和b14，
4个电阻r11、r12、r13和r14，以及4个第五开关器件k11、k12、k13和k14。以动力电池组mn为例，动力电池组mn包括一个常闭开关kmn，4个单体动力电池bn1、bn2、bn3和bn4，4个电阻rn1、rn2、rn3和rn4，以及4个第五开关器件kn1、kn2、kn3和kn4。
40.示例性的，第一触点210和第二触点220之间的电压为12v。
41.控制单元700具体用于：响应于用户的触发操作，由低功耗休眠模式转换为正常模式；获取电动汽车的充电枪连接车辆状态，并根据充电枪连接车辆状态确定电动汽车的工作模式；通过对多个单体动力电池进行电压、电量和电流检测，得到多个单体动力电池的电压、电量和电流；根据检测到的单体动力电池的电压、电量和电流，确定多个动力电池组m1～mn的动力电池均衡控制策略，并根据动力电池均衡控制策略控制多个第五开关器件；根据工作模式，控制第二开关器件k20、第三开关器件k30和第四开关器件k40。
42.图3为图2中供电系统电路的上电策略流程的示意图，如图3所示，当整车在用户开门上车、用户远程控车、用户插枪充电、整车间隔定时唤醒或者其他事件触发等操作场景下，控制单元700从原处于低功耗休眠模式到第一个被唤醒开始工作，接着唤醒后的控制单元700将发送网络报文去唤醒整车上其他常电控制器节点，以使整车上其他常电控制器开始工作；同时唤醒后的控制单元700对所有单体动力电池进行电压、电量、电流检测、动力电池是否有故障进行检测，再判断当前电动汽车整车所处的工作模式，从而判断及确认是否需要执行第二开关器件k20、第三开关器件k30和第四开关器件k40的通断。电动汽车当前为充电模式时，控制单元700控制第二开关器件k20和第四开关器件k40闭合、第三开关器件k30断开。电动汽车当前为行车模式时，控制单元700控制第二开关器件k20和第三开关器件闭合k30、第四开关器件k40断开。
43.示例性的，控制单元700为智能电池管理系统。
44.控制单元700还和多个动力电池组m1～mn的多个常闭开关的控制端电连接。
45.控制单元700通过实时监控多个动力电池组m1～mn的健康状态确定动力电池均衡控制策略，并根据动力电池均衡控制策略对整车动力电池进行智能能源分配。例如，控制单元700发现某一动力电池组(如mn)电池电量比其他动力电池组电量高，则控制单元700会断开动力电池组m1～mn-1的常闭开关km1～kmn-1，让动力电池组m1～mn-1断开低压负载100的供电电源，仅由动力电池组mn给低压负载100提供低压电源，使动力电池组mn电池电量降到与动力电池组m1～mn-1电量差不多的级别，从而保证单体动力电池b11～bn4电量的均衡性。又例如，控制单元700发现动力电池组mn与动力电池组m1～mn-1电量差异过大，控制单元700主动闭合kn1～kn4继电器，主动消耗动力电池组mn的电量，使动力电池组mn电量降到与动力电池组m1～mn-1电量相关不大的级别，从而达到主动均衡保证所有电池电量在同一水平，保证每个电池的电量一致性。本发明实施例通过控制单元700确定的动力电池均衡控制策略，可实时监控所有单体动力电池健康状态，从而做到合理能源分配管理，从而保证动力电池在使用过程中的一致性，有效延长动力电池使用寿命。
46.控制单元700具体用于：工作模式为充电模式时，控制第二开关器件k20和第四开关器件k40闭合、第三开关器件k30断开。图4为本发明实施例中充电模式下的供电系统电路的示意图，如图4所示，电动汽车处于充电模式时，控制单元700控制第二开关器件k20和第四开关器件k40闭合、第三开关器件k30断开。
47.控制单元700具体用于：工作模式为行车模式时，控制第二开关器件k20和第三开
关器件闭合k30、第四开关器件k40断开。图5为本发明实施例中行车模式下的供电系统电路的示意图，如图5所示，电动汽车处于行车模式时，控制单元700控制第二开关器件k20和第三开关器件k30闭合、第四开关器件k40断开。
48.电动汽车使用过程中，一般只有充电模式和行车模式这两个模式。当控制单元700检测到“充电枪连接车辆状态cc＝已连接”时，整车处于充电模式；当控制单元700检测到“充电枪未连接车辆状态cc＝未连接”时，整车处于行车模式。
49.控制单元700还用于：获取低压负载100电压、第一电流传输器230的电流、高压负载500电压和第二电流传输器400的电流；根据低压负载100电压、第一电流传输器230的电流、高压负载500电压和第二电流传输器400的电流，得到多个动力电池组m1～mn的实时耗电量；根据实时耗电量，得到多个动力电池组m1～mn的剩余电量。
50.多个动力电池组m1～mn的实时耗电量e如下：
51.e＝∫(u1*i1+u2*i2)*t*dt
52.其中，u1为低压负载100电压，i1为第一电流传输器230的电流，u2为高压负载500电压，i2为第二电流传输器400的电流。
53.本发明实施例根据实时耗电量，精准测算出动力电池剩余电量，使整车做到精准策略决策，保证用户良好驾乘体验。
54.本发明实施例取消原车上的12v低压蓄电池及dcdc电源转换装置零件，供电系统电路由若干支单体动力电池串并联组成，每支单体动力电池上并联有一个第五开关器件和一个电阻，用于主动消耗过高电量电池的电量，使所有单体动力电池保持电量一致性；通过多个动力电池组m1～mn并联起来，连接到低压管理模块200中的第一触点210、第二触点220上，构成整车低压负载100所需要的低压电源；低压管理模块200内有一个第一开关器件k10，即低压供电总开关，控制着整车低压电的通断；低压管理模块200内部还有一个计量低压负载100的小电流高精度的电流传输器，即第一电流传输器230，可以实时监控及计量低压负载100工作时消耗的电量；每个动力电池组上都有一个常闭开关，主要低压管理模块200上的第一触点210、第二触点220之间一直是有低压12v常电的。同时，控制单元700及整车上其他需要接常电的控制器的电源12v+和12v-都是连接在第一触点210、第二触点220这两个触点上。供电系统电路有一个计量高压负载500和充电消耗电流的电流传输器，即第二电流传输器400；控制单元700实时监控第二电流传输器400的电流限值及动力电池健康状态，从而控制第二开关器件k20和第三开关器件闭合k30、第四开关器件k40的通断，达到给予高压负载500安全供电及通过车载充电机600安全充电。
55.本发明实施例提供的供电系统电路，多个动力电池组并联后的正端与低压管理模块第一触点电连接，负端与低压管理模块第二触点电连接；低压管理模块包括第一开关器件和第一电流传输器；低压负载第一端和第一开关器件第一端电连接，第一开关器件第二端和第一电流传输器第一端电连接，第一电流传输器第二端和第一触点电连接；低压负载第二端和第二触点电连接，使得电动汽车的供电系统的空间体积小，降低整车重量和整车成本。
56.图7本发明一实施例提供的一种电动汽车的示意图，如图7所示，所述电动汽车包括如图1-图6所示的供电系统电路，也能够使得电动汽车的供电系统的空间体积小，降低整车重量和整车成本。
57.以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。

技术特征：
1.一种供电系统电路，其特征在于，所述电路包括：低压负载(100)、低压管理模块(200)和多个动力电池组(m1～mn)；所述多个动力电池组(m1～mn)并联后的正端与所述低压管理模块(200)的第一触点(210)电连接，所述多个动力电池组(m1～mn)并联后的负端与所述低压管理模块(200)的第二触点(220)电连接；所述低压管理模块(200)包括第一开关器件(k10)和第一电流传输器(230)；所述低压负载(100)的第一端(110)和所述第一开关器件(k10)的第一端(k11)电连接，所述第一开关器件(k10)的第二端(k12)和所述第一电流传输器(230)的第一端(231)电连接，所述第一电流传输器(230)的第二端(232)和所述第一触点(210)电连接；所述低压负载(100)的第二端(120)和所述第二触点(220)电连接。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：第二电流传输器(400)、第二开关器件(k20)、高压负载(500)、第三开关器件(k30)、车载充电机(600)、第四开关器件(k40)和控制单元(700)；所述多个动力电池组(m1～mn)串联后的正端与所述第二电流传输器(400)的第一端(410)电连接，所述第二电流传输器(400)的第二端(420)与所述第三开关器件(k30)的第一端(k31)、所述第四开关器件(k40)的第一端(k41)电连接；所述第三开关器件(k30)的第二端(k32)与所述高压负载(500)的第一端(510)电连接；所述第四开关器件(k40)的第二端(k42)与所述车载充电机(600)的第一端(610)电连接，所述高压负载(500)的第二端(520)、所述车载充电机(600)的第二端(620)均和所述第二开关器件(k20)的第一端(k21)电连接；所述第二开关器件(k20)的第二端(k22)和所述多个动力电池组(m1～mn)串联后的负端电连接；所述控制单元(700)和所述第一触点(210)、所述第二触点(220)、所述第一电流传输器(230)的检测端(233)、所述多个动力电池组(m1～mn)的多个第五开关器件和多个电压检测线、所述第二电流传输器(400)的检测端(430)、所述第二开关器件(k20)的控制端(k23)、所述第三开关器件(k30)的控制端(k33)和所述第四开关器件(k40)的控制端(k43)电连接；所述控制单元(700)用于监测所述供电系统电路的工作参数和电动汽车的工作模式，并根据所述工作参数和所述工作模式控制所述第二开关器件(k20)、所述第三开关器件(k30)、所述第四开关器件(k40)和所述多个第五开关器件。3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述动力电池组包括一个常闭开关、多个单体动力电池、多个电阻和多个第五开关器件；所述电阻、所述第五开关器件分别与所述单体动力电池一一对应，所述电阻与所述第五开关器件串联连接，所述电阻与所述第五开关器件串联后的一端与所述单体动力电池的正极电连接，所述电阻与所述第五开关器件串联后的另一端与所述单体动力电池的负极电连接；所述多个单体动力电池之间串联连接，所述多个单体动力电池串联后的正端与所述常闭开关的一端电连接，所述常闭开关的另一端与所述第一触点(210)电连接；所述多个单体动力电池串联后的负端与所述第二触点(220)电连接。4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述单体动力电池的两端通过电压检测线与所述控制单元(700)电连接；所述第五开关器件的控制端与所述控制单元(700)电连接。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述控制单元(700)具体用于：响应于用户的触发操作，由低功耗休眠模式转换为正常模式；获取所述电动汽车的充电枪连接车辆状态，并根据所述充电枪连接车辆状态确定所述电动汽车的所述工作模式；通过对所述多个单体动力电池进行电压、电量和电流检测，得到所述多个单体动力电池的电压、电量和电流；根据检测到的所述单体动力电池的电压、电量和电流，确定所述多个动力电池组(m1～mn)的动力电池均衡控制策略，并根据所述动力电池均衡控制策略控制所述多个第五开关器件；根据所述工作模式，控制所述第二开关器件(k20)、所述第三开关器件(k30)和所述第四开关器件(k40)。6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述控制单元(700)具体用于：所述工作模式为充电模式时，控制所述第二开关器件(k20)和所述第四开关器件(k40)闭合、所述第三开关器件(k30)断开；所述工作模式为行车模式时，控制所述第二开关器件(k20)和所述第三开关器件闭合(k30)、所述第四开关器件(k40)断开。7.根据权利要求1-6中任一项所述的电路，其特征在于，所述控制单元(700)还用于：获取低压负载(100)电压、第一电流传输器(230)的电流、高压负载(500)电压和所述第二电流传输器(400)的电流；根据所述低压负载(100)电压、所述第一电流传输器(230)的电流、所述高压负载(500)电压和所述第二电流传输器(400)的电流，得到所述多个动力电池组(m1～mn)的实时耗电量；根据所述实时耗电量，得到所述多个动力电池组(m1～mn)的剩余电量。8.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一开关器件(k30)、所述第二开关器件(k20)、所述第三开关器件(k30)、所述第四开关器(k40)和所述多个第五开关器件均为继电器。9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一触点(210)和所述第二触点(220)之间的电压为12v。10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的供电系统电路。

技术总结
本发明实施例提供一种供电系统电路和电动汽车的技术方案中，多个动力电池组并联后的正端与低压管理模块第一触点电连接，负端与低压管理模块第二触点电连接；低压管理模块包括第一开关器件和第一电流传输器；低压负载第一端和第一开关器件第一端电连接，第一开关器件第二端和第一电流传输器第一端电连接，第一电流传输器第二端和第一触点电连接；低压负载第二端和第二触点电连接，使得电动汽车的供电系统的空间体积小，降低整车重量和整车成本。降低整车重量和整车成本。降低整车重量和整车成本。


技术研发人员：谢佶宏 邵杰 张送 孟鑫 杜宇航
受保护的技术使用者：上汽通用五菱汽车股份有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/6/27