一种无低压能源的整车电气架构及车辆的制作方法

1.本发明涉及电动汽车的电气架构技术领域，尤其涉及一种无低压能源的整车电气架构及车辆。


背景技术：

2.1910年前后，汽车才开始使用6v的铅酸电池作为启动电源，随着汽车的不断发展进化，6v电气系统的功率明显无法满足庞大的需求，于是在上世纪50年代工程师们将汽车的6v电气系统升级为12v，并一直沿用至今。由于铅酸电池具有很强的污染性，而且铅酸电池笨重、寿命短、体积大，占用汽车的宝贵空间；目前一些电动汽车开始使用锂电池作为启动电源，但是锂电池成本高，且存在起火的风险，成组后的体积也较大。


技术实现要素：

3.本发明目的在于提供一种无低压能源的整车电气架构，取消了铅酸电池或锂电池等低压能源作为启动电源，同时满足整车对各种工况下低压负载的能源需求。
4.为实现上述目的，本发明提供一种无低压能源的整车电气架构，包括电池单元、第一中央域控和第二中央域控；
5.所述电池单元分别与所述第一中央域控和第二中央域控连接，所述第一中央域控与所述第二中央域控均与电子控制单元连接；
6.所述电池单元包括电池管理系统和转换器件控制模块，所述电池管理系统与所述转换器控制模块连接；
7.所述电池单元用于通过所述电池管理系统控制所述转换器控制模块向所述第一中央域控和/或所述第二中央域控供电。
8.进一步的，所述电池管理系统用于通过控制继电器组的闭合和断开，以控制所述转换器控制模块向所述第一中央域控和/或所述第二中央域控供电；
9.其中，所述继电器组包括多个高压继电器，所述电池管理系统通过低压信号控制多个所述高压继电器的闭合和断开。
10.进一步的，所述转换器件控制模块包括第一转换器和第二转换器，所述继电器组包括第一高压电器和第二高压继电器；
11.所述第一转换器为直流高压转直流高压的双向转换器，所述第一转换器的第二引脚和第四引脚均为低压直流转换输出引脚，所述第一转换器的第三引脚为接地引脚；
12.所述第一转换器的第一引脚与所述第一高压继电器一端连接，所述第一高压继电器的另一端与所述电池单元的总正极连接；所述第一转换器的第六引脚与所述第二高压继电器一端连接，所述第二高压继电器另一端与所述电池单元的总负极连接；
13.所述第一转换器的第五引脚与所述电池管理系统的使能引脚连接，所述第一转换器的第二引脚和第四引脚分别与第一中央域控的第一输入引脚和第二中央域控的第一输入引脚连接；
14.所述第二转换器为直流高压转直流低压的单向转换器，所述第二转换器的第一引脚为正极输入引脚，所述第二转换器的第二引脚与第四引脚均为低压直流输出引脚，所述第二转换器的第五引脚为负极输入引脚；
15.所述第二转换器的第一引脚与所述电池单元的总正极连接，所述第二转换器的第五引脚与所述电池单元的总负极连接，所述第二转换器的第二引脚和第四引脚分别与所述第一中央域控的第二输入引脚和第二中央域控的第二输入引脚连接。
16.进一步的，所述电池管理系统包括第三转换器，所述第三转换器为直流高压转直流低压的单向转换器；
17.所述第三转换器通过所述电池管理系统的第四引脚与所述电池单元的总正极连接，所述第三转换器通过所述电池管理系统的第五引脚与所述电池单元的总负极连接；
18.所述电池管理系统的第二引脚和第三引脚均为电源供电引脚，分别与所述第二转换器的第二引脚和第四引脚连接。
19.进一步的，所述第一转换器用于所述第二转换器功能失效时，启用直流高压转直流低压的功能；
20.所述电池管理系统的使能引脚用于输出高电平使所述第一转换器运行直流高压转直流低压功能；
21.所述电池管理系统的使能引脚用于输出低电平使第一转换器的直流高压转直流低压功能切换运行为双向高压直流转高压直流功能。
22.进一步的，所述继电器组还包括第三继电器；
23.所述转换器件控制模块还包括第四转换器，所述第四转换器为直流高压转直流低压的单向转换器；
24.所述第四转换器的第一引脚为正极输入引脚，所述第四转换器的第二引脚为低压输出正极引脚，所述第四转换器的第三引脚为低压输出地引脚，所述第四转换器的第四引脚为负极输入引脚；
25.所述电池单元的总正极与第三继电器一端连接，所述第三继电器的后端link+与所述第四转换器的第一引脚连接；
26.所述第四转换器的第二引脚和第三引脚分别与所述第一中央域控的第三输入引脚和低压接地引脚连接。
27.进一步的，所述继电器组还包括第四继电器；
28.所述转换器件控制模块还包括第五转换器，所述第五转换器为直流高压转直流低压的单向转换器；
29.所述第五转换器的第一引脚为正极输入引脚，所述第五转换器的第二引脚为低压输出正极引脚，所述第五转换器的第三引脚为低压输出地引脚，所述第五转换器的第四引脚为负极输入引脚；
30.所述第五转换器的第二引脚和第三引脚分别与所述第二中央域控的第三输入引脚和低压接地引脚连接；
31.所述电池单元的总负极与第四高压继电器一端连接，所述第四高压继电器的后端link-与所述第五转换器的第四引脚连接。
32.进一步的，所述电池单元还包括多个串联的电芯，部分所述电芯形成第一电池组，
剩余部分所述电芯形成第二电池组；
33.所述第一转换器的第一引脚为第二电池组侧高压输入或输出引脚，所述第一转换器的第六引脚为第二电池组侧高压接地引脚；
34.所述第一转换器的第七引脚为第一电池组侧高压输入或输出引脚，与所述第一电池组的正极连接；
35.所述第一转换器的第八引脚为第二电池组侧高压接地引脚，与所述第二电池组的负极连接。
36.进一步的，所述第四转换器与所述第五转换器的正负极连接方式不同，所述第四转换器向所述第二电池组取电，所述第五转换器向所述第一电池组取电；
37.其中，所述第四转换器的第四引脚与所述第一电池组的正极连接，所述第五转换器的第一引脚与所述第一电池组的正极连接。
38.基于同一发明构思，本发明实施例还包括一种车辆，包括如前述的一种无低压能源的整车电气架构。
39.本发明的技术效果和优点：本发明将电动汽车内部的电池单元ess作为整车能源总源头，利用电池单元ess内部的多个dc/dc组合和电池管理系统bms的控制，电池单元ess可以持续输出整车低压负载ecu需要的能源，从而可以取消低压的铅酸或者锂电池等低压能源作为启动电源。同时满足整车对各种工况下低压负载的需求。安全环保，节约的整车的宝贵空间、提高了安全性，满足高等级智驾的要求。
40.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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他的附图。
42.图1为本发明实施例的一种无低压能源的整车电气架构的结构示意图。
具体实施方式
43.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。
44.为解决现有技术的不足，本发明实施例公开了一种无低压能源的整车电气架构，如图1所示，包括电池单元ess、第一中央域控zc1、第二中央域控zc2、以及整车所有的电子控制单元ecu；
45.电池单元ess通过硬线分别与第一中央域控zc1和第二中央域控zc2的输入端连接，第一中央域控zc1和第二中央域控zc2的输出端均连接有电子控制单元ecu，且第一中央
dcdc3通过电池管理系统bms的第四引脚
④
连接电池单元ess的总正极b+，第三转换器aux-dcdc3通过电池管理系统bms的第五引脚
⑤
连接电池单元ess的总负极b-；第三转换器aux-dcdc3的作用是将电池单元ess的高压转化为低压给电池管理系统bms的低压电源模块不间断供电，维持电池管理系统bms的部分功能持续在线。
54.第四转换器main-dcdc1与所述第五转换器main-dcdc2的正负极连接方式不同，所述第四转换器main-dcdc1向所述第二电池组取电，所述第五转换器main-dcdc2向所述第一电池组取电；
55.第四转换器main-dcdc1为直流高压转直流低压的单向转换器件，第四转换器main-dcdc1的第一引脚
①
为正极输入引脚，连接电池单元ess的第三继电器k1的后端link+；第四转换器main-dcdc1的第二引脚
②
为低压输出正极引脚，连接第一中央域控zc1的第三输入引脚
②
；第四转换器main-dcdc1的第三引脚
③
为低压输出地引脚，连接第一中央域控zc1的低压接地引脚
③
；第四转换器main-dcdc1的第四引脚
④
为负极输入引脚，连接电池单元ess中的单体电芯bn的正极。
56.第五转换器main-dcdc2为直流高压转直流低压的单向转换器；第五转换器main-dcdc2的第一引脚
①
为正极输入引脚，连接电池单元ess中的单体电芯bn的正极；第五转换器main-dcdc2的第二引脚
②
为低压输出正极引脚，连接第二中央域控zc2的第三输入引脚
②
；第五转换器main-dcdc2的第三引脚
③
为低压输出地引脚，连接第二中央域控zc2的低压接地引脚
③
；第五转换器main-dcdc2的第四引脚
④
为负极输入引脚，连接第四继电器k2的后端link-，第四继电器k2的另一端与电池单元ess的总负极连接。
57.电池管理系统bms的第一引脚
①
为使能引脚，连接第一转换器aux-dcdc1的第五引脚
⑤
；电池管理系统bms的第二引脚
②
和第三引脚
③
为两路独立的电源供电引脚，分别与第二转换器aux-dcdc2的第二引脚
②
和第四引脚
④
连接；电池管理系统bms的第六引脚
⑥
为低压接地引脚。
58.因此，第一中央域控zc1具有低压配电的功能；且具有三路陆地低压电源输入，分别为第一输入引脚
①
、第二输入引脚
④
和第三输入引脚
②
，分别与第一转换器aux-dcdc1的第二引脚
②
、第二转换器aux-dcdc2的第二引脚
②
和第四转换器main-dcdc1的第二引脚
②
连接；第一中央域控zc1的第三引脚
③
为低压接地引脚；第一中央域控zc1具有低压配电功能，通过电子保险丝efuse输出至多k路12v配电，为整车所有的低压ecu供电。
59.第二中央域控zc2具有低压配电的功能；且具有三路陆地低压电源输入，分别为第一输入引脚
①
、第二输入引脚
④
和第三输入引脚
②
，分别与第一转换器aux-dcdc1的第四引脚
④
、第二转换器aux-dcdc2的第四引脚
④
和第五转换器main-dcdc2的第二引脚
②
连接；第二中央域控zc2的第三引脚
③
为低压接地引脚；第二中央域控zc1具有低压配电功能，通过电子保险丝efuse输出至多k路12v配电，为整车所有的低压ecu供电。
60.需要注意的是，本发明中全部的低压接地引脚都是共地的，高压负极和低压接地是隔离的。
61.本发明实施例提供的一种无低压能源的整车电气架构，取消了铅酸电池或锂电池等低压能源作为启动电源，同时满足整车对各种工况下低压负载的需求。安全环保，节约的整车的宝贵空间。同时提高了安全性，满足高等级智驾的要求。
62.具体来说，本发明将电动汽车内部的电池单元ess作为整车能源总源头，利用电池
单元ess内部的多个dcdc组合和电池管理系统bms的控制，电池但能源ess可以持续输出整车低压负载ecu需要的能源，从而可以取消低压的铅酸或者锂电池等低压能源。
63.电气架构的具体控制原理如下：
64.当车辆正常休眠状态时：
65.电池管理系统bms控制第一高压继电器k3、第二高压继电器k4、第三高压继电器k1和第四高压继电器k2均断开；由于所有高压继电器全部断开，因此第一转换器aux-dcdc1、第四转换器main-dcdc1和第五转换器main-dcdc2此时均不工作，仅有直接连接电池单元ess的b+和b-的第三转换器aux-dcdc3和第二转换器aux-dcdc2工作；
66.因此此时，第三转换器aux-dcdc3仅为电池管理系统bms内部低压电源供电；第二转换器aux-dcdc2持续输出两路低压电源为电池管理系统bms、第一中央域控zc1和第二中央域控zc2供电。然后，第一中央域控zc1和第二中央域控zc2通过配电efuse为整车所有的ecu供电。由于此时车辆处于休眠状态，整车低压负载ecu绝大多数处于休眠状态或者低功耗状态，休眠功耗比较小，所以aux-dcdc2的输出功率可以是几十w到百w级别。
67.由此可见，车辆处于休眠状态下，电池管理系统bms由于内部存在有第三转换器，所以电池管理系统bms可以处于持续的低功耗状态，电池管理系统bms可以持续通过采集电池管理系统bms的第二引脚
②
和第三引脚
③
的输入电压，监控第二转换器aux-dcdc2的第二引脚
②
和第四引脚
④
的低压电源输出是否正常。
68.当电池管理系统bms一旦检测到第二转换器aux-dcdc2的第二引脚
②
和第四引脚
④
的低压电源有任意一路输出异常或者aux-dcdc2功能失效，电池管理系统bms即控制第一高压继电器k3或者第二高压继电器k4闭合，同时通过电池管理系统bms的使能引脚
①
输出高电平使第一转换器aux-dcdc1启用直流高压转直流低压功能。
69.总体来说，若电池管理系统bms通过检测判断电池管理系统bms的第二引脚
②
供电异常，表明第二转换器aux-dcdc2的第二引脚
②
低压电源输出异常，即第一中央域控zc1无法正常工作；随后电池管理系统bms控制第一高压继电器k3闭合，并通过使能引脚
①
输出高电平使第一转换器aux-dcdc1启用直流高压转直流低压功能，此时第一转换器aux-dcdc1的第二引脚
②
输出低压电源给第一中央域控zc1供电；
70.若电池管理系统bms通过检测判断电池管理系统bms的第三引脚
③
供电异常，表明第二转换器aux-dcdc2的第四引脚
④
低压电源输出异常，即第二中央域控zc2无法正常工作，随后电池管理系统bms控制第二高压继电器k4闭合，并通过使能引脚
①
输出高电平使能第一转换器aux-dcdc1启用直流高压转直流低压功能，此时第一转换器aux-dcdc1的第四引脚
④
输出低压电源给第二中央域控zc2供电。
71.通过以上方式确保在整车休眠状态时，即使第二转换器aux-dcdc2输出异常或功能异常，也可以通过第一转换器aux-dcdc1输出低压电源给第一中央域控zc1和第二中央域控zc2供电，保障车辆的安全运行监控。
72.当车辆需要启动时：
73.电池管理系统bms通过第三转换器aux-dcdc3或者第二转换器aux-dcdc2输出的电源，控制第三高压继电器k1和第四高压继电器k2闭合，此过程包括预充控制。当第三高压继电器k1和第四高压继电器k2闭合后，此时第四转换器main-dcdc1和第五转换器main-dcdc2均可以处于工作状态，第四转换器main-dcdc1输出低压电源为第一中央域控zc1供电，第五
dcdc1的直流高压转直流低压功能仅在第二转换器aux-dcdc2功能失效时才启用，但第四转换器main-dcdc1和第五转换器main-dcdc2是同时工作的，这样做的目的是为了降低功耗。
81.基于同一发明构思，本发明实施例还包括一种车辆，包括如前述的一种无低压能源的整车电气架构。
82.关于上述实施例中的车辆，其中具体实施方式已经在有关该整车电气架构的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
83.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，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。

技术特征：
1.一种无低压能源的整车电气架构，其特征在于，包括电池单元、第一中央域控和第二中央域控；所述电池单元分别与所述第一中央域控和第二中央域控连接，所述第一中央域控与所述第二中央域控均与电子控制单元连接；所述电池单元包括电池管理系统和转换器件控制模块，所述电池管理系统与所述转换器控制模块连接；所述电池单元用于通过所述电池管理系统控制所述转换器控制模块向所述第一中央域控和/或所述第二中央域控供电。2.根据权利要求1所述的一种无低压能源的整车电气架构，其特征在于，所述电池管理系统用于通过控制继电器组的闭合和断开，以控制所述转换器控制模块向所述第一中央域控和/或所述第二中央域控供电；其中，所述继电器组包括多个高压继电器，所述电池管理系统通过低压信号控制多个所述高压继电器的闭合和断开。3.根据权利要求2所述的一种无低压能源的整车电气架构，其特征在于，所述转换器件控制模块包括第一转换器和第二转换器，所述继电器组包括第一高压继电器和第二高压继电器；所述第一转换器为直流高压转直流高压的双向转换器，所述第一转换器的第二引脚和第四引脚均为低压直流转换输出引脚，所述第一转换器的第三引脚为接地引脚；所述第一转换器的第一引脚与所述第一高压继电器一端连接，所述第一高压继电器的另一端与所述电池单元的总正极连接；所述第一转换器的第六引脚与所述第二高压继电器一端连接，所述第二高压继电器另一端与所述电池单元的总负极连接；所述第一转换器的第五引脚与所述电池管理系统的使能引脚连接，所述第一转换器的第二引脚和第四引脚分别与第一中央域控的第一输入引脚和第二中央域控的第一输入引脚连接；所述第二转换器为直流高压转直流低压的单向转换器，所述第二转换器的第一引脚为正极输入引脚，所述第二转换器的第二引脚与第四引脚均为低压直流输出引脚，所述第二转换器的第五引脚为负极输入引脚；所述第二转换器的第一引脚与所述电池单元的总正极连接，所述第二转换器的第五引脚与所述电池单元的总负极连接，所述第二转换器的第二引脚和第四引脚分别与所述第一中央域控的第二输入引脚和第二中央域控的第二输入引脚连接。4.根据权利要求3所述的一种无低压能源的整车电气架构，其特征在于，所述电池管理系统包括第三转换器，所述第三转换器为直流高压转直流低压的单向转换器；所述第三转换器通过所述电池管理系统的第四引脚与所述电池单元的总正极连接，所述第三转换器通过所述电池管理系统的第五引脚与所述电池单元的总负极连接；所述电池管理系统的第二引脚和第三引脚均为电源供电引脚，分别与所述第二转换器的第二引脚和第四引脚连接。5.根据权利要求3或4所述的一种无低压能源的整车电气架构，其特征在于，所述第一转换器用于所述第二转换器功能失效时，启用直流高压转直流低压的功能；
所述电池管理系统的使能引脚用于输出高电平使所述第一转换器运行直流高压转直流低压功能；所述电池管理系统的使能引脚用于输出低电平使第一转换器的直流高压转直流低压功能切换运行为双向高压直流转高压直流功能。6.根据权利要求5所述的一种无低压能源的整车电气架构，其特征在于，所述继电器组还包括第三继电器；所述转换器件控制模块还包括第四转换器，所述第四转换器为直流高压转直流低压的单向转换器；所述第四转换器的第一引脚为正极输入引脚，所述第四转换器的第二引脚为低压输出正极引脚，所述第四转换器的第三引脚为低压输出地引脚，所述第四转换器的第四引脚为负极输入引脚；所述电池单元的总正极与第三继电器一端连接，所述第三继电器的后端link+与所述第四转换器的第一引脚连接；所述第四转换器的第二引脚和第三引脚分别与所述第一中央域控的第三输入引脚和低压接地引脚连接。7.根据权利要求6所述的一种无低压能源的整车电气架构，其特征在于，所述继电器组还包括第四继电器；所述转换器件控制模块还包括第五转换器，所述第五转换器为直流高压转直流低压的单向转换器；所述第五转换器的第一引脚为正极输入引脚，所述第五转换器的第二引脚为低压输出正极引脚，所述第五转换器的第三引脚为低压输出地引脚，所述第五转换器的第四引脚为负极输入引脚；所述第五转换器的第二引脚和第三引脚分别与所述第二中央域控的第三输入引脚和低压接地引脚连接；所述电池单元的总负极与第四高压继电器一端连接，所述第四高压继电器的后端link-与所述第五转换器的第四引脚连接。8.根据权利要求7所述的一种无低压能源的整车电气架构，其特征在于，所述电池单元还包括多个串联的电芯，部分所述电芯形成第一电池组，剩余部分所述电芯形成第二电池组；所述第一转换器的第一引脚为第二电池组侧高压输入或输出引脚，所述第一转换器的第六引脚为第二电池组侧高压接地引脚；所述第一转换器的第七引脚为第一电池组侧高压输入或输出引脚，与所述第一电池组的正极连接；所述第一转换器的第八引脚为第二电池组侧高压接地引脚，与所述第二电池组的负极连接。9.根据权利要求8所述的一种无低压能源的整车电气架构，其特征在于，所述第四转换器与所述第五转换器的正负极连接方式不同，所述第四转换器向所述第二电池组取电，所述第五转换器向所述第一电池组取电；其中，所述第四转换器的第四引脚与所述第一电池组的正极连接，所述第五转换器的
第一引脚与所述第一电池组的正极连接。10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的一种无低压能源的整车电气架构。

技术总结
本发明公开了一种无低压能源的整车电气架构及车辆，包括电池单元、第一中央域控和第二中央域控；所述电池单元分别与所述第一中央域控和第二中央域控连接，所述第一中央域控与所述第二中央域控均与电子控制单元连接；所述电池单元包括电池管理系统和转换器件控制模块，所述电池管理系统与所述转换器控制模块连接；所述电池单元用于通过所述电池管理系统控制所述转换器控制模块向所述第一中央域控和/或所述第二中央域控供电。本发明取消了铅酸电池或锂电池等低压能源作为启动电源，同时满足整车对各种工况下低压负载的能源需求。整车对各种工况下低压负载的能源需求。整车对各种工况下低压负载的能源需求。


技术研发人员：贾少清 陈信强 梁长飞 李向利 段维维 于尧 徐荣荣 张雨生 吴腾
受保护的技术使用者：奇瑞新能源汽车股份有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/6/27