一种分布式四轮驱动的纯电动汽车电气系统技术方案

本发明专利技术提供了一种分布式四轮驱动的纯电动汽车电气系统，包括动力电池组、电池管理系统、高压配电盒、分线盒、车载充电机、DCDC、空调压缩机控制器、空调压缩机、PTC、电动控制器、电机、车轮、远程监控系统、整车控制器、蓄电池、点火开关、组合仪表、车身模块控制器、灯光，以及为配合各部件工作的低压供电继电器和高压继电器，同时该系统还包括用于连接各部件的高压直流母线和低压输出线路。本发明专利技术的纯电动汽车电气系统，添加一些新的电气系统和器件，对原有低压线路做了部分修改，对新增加的电气系统采取了相对独立的布线方式，使得整个电气系统使用可靠，操作简单方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车领域，尤其涉及一种分布式四轮驱动纯电动汽车电气系统。
技术介绍
电动汽车一种电能参与的新能源汽车，电能通过电动机等动力装置转化为机械能，从而驱动汽车行驶。由于环境污染和传统能源的逐渐匮乏，电动汽车已经成为各国汽车行业关注的焦点，四轮驱动纯电动汽车以其体积小、比功率大，具有很高的传动效率等特点越来越受到世界的推崇。现有的纯电动汽车研发一般是基于传统汽车进行，相应的电气系统也是基于传统的轿车电气系统开发。这个现状阻碍了新能源电动汽车发展，由于四轮驱动的纯电动汽车是高压电气系统和低压电气系统并存的，所以一旦设计不当，就会人身安全带来极大的隐患。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足之处，本专利技术目的是提供一种分布式四轮驱动的纯电动汽车电气系统，本专利技术采取的纯电动汽车电气系统的技术方案如下。1)电气系统的结构构成本专利技术的分布式四轮驱动纯电动汽车电气系统包括动力电池组、电池管理系统、高压配电盒、分线盒、车载充电机、DCDC、空调压缩机控制器、空调压缩机、PTC、电动控制器、电机、车轮、远程监控系统、整车控制器、蓄电池、点火开关、组合仪表、车身模块控制器、灯光，以及为配合各部件工作的低压供电继电器和高压继电器，同时该系统还包括用于连接各部件的高压直流母线和低压输出线路。2)电气系统连接方式在该电气系统中，动力电池的输出端与高压配电盒的输入端相连，高压配电盒的输出端与分线盒的输入端相连，分线盒的输出端与四个电机控制器的输入端相连；高压配电盒的输出端与空调压缩机控制器的输入端相连，空调压缩机控制器的输出端与空调电动压缩机相连；高压配电盒的输出端与PTC的输入端相连；高压配电盒的输出端与DCDC的输入端相连；DCDC的输出端与低压蓄电池的输入端相连，负责为低压蓄电池充电，以保证低压蓄电池的电压处于合理的工作范围内。钥匙开关的用二个挡位分别是OFF挡和ON挡，用于控制ON线路与低压蓄电池正极的连通，钥匙开关处于OFF挡位时，所述的ON线路与低压蓄电池正极断开。在正常上电过程中，整车控制器低压供电线路受ON线路控制。驱动电机控制器的低压供电线路正极由驱动电机控制器继电器控制，该驱动电机控制器继电器的通断由整车控制器来控制。电池管理系统的低压供电线路正极与电池管理系统继电器连接，其负极直接搭铁，该电池管理系统继电器由整车控制器来控制。空调压缩机控制器的低压供电线路正极与空调压缩机控制器继电器相连，该空调压缩机控制器继电器的通断由整车控制器来控制。制动助力真空泵的低压供电线路正极与制动助力真空泵继电器相连，该制动助力真空泵继电器受制动踏板开关的通断控制。组合仪表直接由ON线路供电。电动助力转向的低压供电线路正极与电动助力转向继电器相连，该电动助力转向继电器的通断受整车控制器控制。整车控制器、电池管理系统、车载充电机、驱动电机控制器、挡位控制器、PTC、DCDC之间通过CAN总线进行数据交换；整车控制器、车身模块控制器及组合仪表的通信通过另外一路CAN总线实现；3)电气系统工作方式本专利技术电气系统工作过程如下：(1)钥匙开关工作过程钥匙从OFF挡打至ON挡时，整车控制器、电动助力转向、组合仪表开始工作，整车控制器控制电池管理系统、驱动电机控制器的低压继电器接通，各控制器开始工作，完成低压自检；钥匙处于ON挡位置时，电池管理系统发送的CAN信息中无重大故障信号时，整车控制器通过CAN发给电池管理系统接通负极接触器的指令，同时整车控制器直接输出控制信号接通预充电高压继电器进行预充电。当驱动电机控制器返回的CAN信号中，显示预充电已完成，则整车控制器断开预充电高压继电器，若此时驱动电机控制器发送的CAN信息中无严重故障，整车控制器控制正极接触器闭合，同时整车控制器发送电机工作使能命令给驱动电机控制器，驱动电机控制器才能处于工作状态，电机可以响应整车控制器发出的转矩命令，此时电气驱动系统可以驱动车辆。在行车的过程中，整车控制器采集加速踏板34、制动踏板、挡位控制器和其他传感器的信号，分析、判断车辆的运行状态，给电机控制器发送控制信号，电机控制器给电机施加相应的转矩，从而来实现车辆前进、倒车、转向。在行车过程中，当动力系统和电动辅助系统出现故障，整车控制器首先会对故障进行分类处理。当发生一般故障时，整车控制器会记录故障码，或者发送降低电机输出转矩的命令。当发生严重故障时，整车控制器会发送降低电机输出转矩的命令。并且一旦车辆停止运行，除非故障清除，否则整车控制器将不允许车辆再次运行。当发生紧急故障时，整车控制器会快速切断正极接触器和负极接触器，确保车辆自身和乘员的安全。钥匙从ON挡位置回到OFF位置时，所有部件停止工作。钥匙回到OFF挡后，可以进行停车充电。充电线连接与车辆后，唤醒整车控制器，整车控制器唤醒电池管理系统等部件，电池管理系统与车载充电机的CAN通信开始工作，判断当前充电需求，当电池满足充电条件时，电池管理系统与车载充电机通过CAN网络传递命令，对电池进行充电操作。充电过程中，组合仪表显示当前信息，整车控制器实时监测当前充电状态，禁止高压系统上电，保证车辆在充电状态下处于行驶锁止状态；并根据电池状态信息限制充电功率，保护电池。(2)DCDC当钥匙处于ON挡时，预充电完成后，DCDC完成自检，输出正常信号，整车控制器发给DCDC一个使能信号。若整车控制器检测到低压蓄电池的电压低于规定值时，整车控制器发送使能信号给DCDC，DCDC开始为低压蓄电池充电。若低压蓄电池端电压达到充电电压上限值时，整车控制器发出DCDC停止充电命令。当钥匙处于OFF挡时，此时整车控制器不再工作，DCDC收不到整车控制器信号后，将不再工作。(3)电动助力转向当钥匙置于ON挡时，整车控制器控制接通电动助力转向继电器，电动助力转向开始工作。(4)制动助力真空泵制动助力真空泵的开关继电器由制动踏板进行控制。踩下制动踏板后，制动开关闭合，真空助力继电器接通，助力真空泵开始工作，用于制动踏板助力。(5)电动冷却风扇电动冷却风扇用于冷却驱动电机控制器和空调系统。当其中一组有冷却需求时，根据风扇需求的高低速进行控制，风扇的高速需求优先于低速需求。整车控制器通过控制电动冷却风扇继电器来控制电动冷却风扇的闭合。(6)电动水泵电动水泵用于冷却驱动电机控制器，当驱动电机控制器温度或者水温高于规定值时，整车控制器控制水泵继电器来启动电动水泵；当驱动电机控制器温度或者水温低于规定值时，整车控制器通过断开水泵继电器关闭电动水泵。(7)空调压缩机控制器钥匙ON挡接通时，完成预充电工作，整车控制器控制空调压缩机控制器上电完成。整车控制器采集空调面板、PTC开关信号、AC开关信号、鼓风机开关信号、蒸发器温度信号和压缩机故障信号。整车控制器经过分类、处理后确定空调系统工作在制冷还是制热的模式下，再根据不同进行相应的控制，最后将控制信号输出。当空调系统处于制热的模式下，整车控制器通过CAN总线接收到的电池管理系统发送的车载剩余能量、单体动力电池电压及温度通讯参数后，整车控制器判断后控制PTC的开启或关闭。当空调系统处于制冷模式下，整车控制器通过接收车辆环境温度传感器、蒸发器温度传感器采集车辆环境温度参数及蒸发器表面温度参数，整车控制器根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式四轮驱动的纯电动汽车电气系统，其特征在于，所述纯电动汽车电气系统包括：动力电池组(12)、电池管理系统(13)、高压配电盒(11)、分电盒(10)、车载充电机(7)、DCDC(14)、空调压缩机控制器(6)、空调压缩机(5)、PTC(4)、电机控制器(24，3，25，21)、电机(23，2，26，20)、车轮(22，1，27，19)、远程监控系统(8)、整车控制器(9)、蓄电池(15)、组合仪表(16)、车身模块控制器(17)、灯光(18)；其中，高压配电盒(11)包括五路输出，一路输出为空调压缩机控制器(6)，空调压缩机控制器(6)与电动压缩机(5)相连；一路输出为分电盒(10)；一路输出为PTC(4)；一路输出为DCDC(14)，DCDC(14)与低压蓄电池(15)相连；一路输出为分电盒(10)，分电盒(10)与四个电机控制器(24，3，25，21)相连，四个电机控制器(24，3，25，21)分别与四个电机(23，2，26，20)相连；高压配电盒(11)与车载充电机(7)相连，高压配电盒(11)与用于为动力电池充电的动力电池组(12)相连，车载充电机(7)与电池管理系统(13)相连，以根据检测动力电池组(12)的荷电状态、温度的充电信息来决定以何种方式充电，高压配电盒(11)与车载充电机(7)通信，以告诉车载充电机(7)所需的充电电压和充电电流。车载充电机(7)则把充电回路的输出电压和输出电流的功率信息实时反馈给电池管理系统(13)；远程监控系统(8)与整车控制器(9)相连，又与车载充电机(7)和电池管理系统(13)相连，以对汽车位置实时监控并通过对电动汽车电池电压和温度的监控，来掌握电动汽车电池和温度的变化情况；远程监控系统(8)与空调压缩机控制器(6)相连，以使驾驶员在上车之前预先遥控起动电动空调，并实现远程的空调制冷、空调暖风和除霜功能；电池管理系统(13)与车载充电机(7)、远程监控系统(8)、整车控制器(9)相连，以使电动汽车充电过程中的通信和远程充电，同时电池管理系统(13)与动力电池组(12)相连，以估测动力电池组的荷电状态，并动态检测动力电池组(12)的工作状态，单体电池间的均衡；空调压缩机控制器(6)与高压配电盒(11)和空调压缩机(5)相连，同时空调压缩机控制器(6)还与整车控制器(9)相连，以使空调系统具有制冷和制热功能。...

【技术特征摘要】
1.一种分布式四轮驱动的纯电动汽车电气系统，其特征在于，所述纯电动汽车电气系统包括：动力电池组(12)、电池管理系统(13)、高压配电盒(11)、分电盒(10)、车载充电机(7)、DCDC(14)、空调压缩机控制器(6)、空调压缩机(5)、PTC(4)、电机控制器(24，3，25，21)、电机(23，2，26，20)、车轮(22，1，27，19)、远程监控系统(8)、整车控制器(9)、蓄电池(15)、组合仪表(16)、车身模块控制器(17)、灯光(18)；其中，高压配电盒(11)包括五路输出，一路输出为空调压缩机控制器(6)，空调压缩机控制器(6)与电动压缩机(5)相连；一路输出为分电盒(10)；一路输出为PTC(4)；一路输出为DCDC(14)，DCDC(14)与低压蓄电池(15)相连；一路输出为分电盒(10)，分电盒(10)与四个电机控制器(24，3，25，21)相连，四个电机控制器(24，3，25，21)分别与四个电机(23，2，26，20)相连；高压配电盒(11)与车载充电机(7)相连，高压配电盒(11)与用于为动力电池充电的动力电池组(12)相连，车载充电机(7)与电池管理系统(13)相连，以根据检测动力电池组(12)的荷电状态、温度的充电信息来决定以何种方式充电，高压配电盒(11)与车载充电机(7)通信，以告诉车载充电机(7)所需的充电电压和充电电流。车载充电机(7)则把充电回路的输出电压和输出电流的功率信息实时反馈给电池管理系统(13)；远程监控系统(8)与整车控制器(9)相连，又与车载充电机(7)和电池管理系统(13)相连，以对汽车位置实时监控并通过对电动汽车电池电压和温度的监控，来掌握电动汽车电池和温度的变化情况；远程监控系统(8)与空调压缩机控制器(6)相连，以使驾驶员在上车之前预先遥控起动电动空调，并实现远程的空调制冷、空调暖风和除霜功能；电池管理系统(13)与车载充电机(7)、远程监控系统(8)、整车控制器(9)相连，以使电动汽车充电过程中的通信和远程充电，同时电池管理系统(13)与动力电池组(12)相连，以估测动力电池组的荷电状态，并动态检测动力电池组(12)的工作状态，单体电池间的均衡；空调压缩机控制器(6)与高压配电盒(11)和空调压缩机(5)相连，同时空调压缩机控制器(6)还与整车控制器(9)相连，以使空调系统具有制冷和制热功能。2.如权利要求1所述的纯电动汽车电气系统，其特征在于，动力电池组(12)与电池管理系统(13)相连，电池管理系统(13)与维修开关(31)相连，与正极接触器(28)、负极接触器(32)和预充电接触器(30)相连；预充电接触器(30)、正极接触器(28)的通断受整车控制器(9)控制；负极接触器(32)的通断动作由电池管理系统(13)控制。3.如权利要求2所述的纯电动汽车电气系统，其特征在于，维修开关(31)用于直流高压的紧急安全通断。4.如权利要求1所述的纯电动汽车电气系统，其特征在于，低压蓄电池的负极搭铁，低压蓄电池的正极与钥匙开关(43)的输入电源线相连；钥匙开关(43)设有OFF挡、ON挡；钥匙开关(43)控
\t制车载充电机(7)、远程监控系统(8)、整车控制器(9)的唤醒功能；钥匙开关(43)还控制制动助力真空泵(52)、电动水泵(48)、电动助力转向(36)、电动冷却风扇(49)、组合仪表(16)、整车控制器(9)；钥匙开关(43)并控制电池管理系统(13)的低压供电线路、电机控制器(24，3，25，21)的低压供电线路以及空调压缩机控制器(6)的低压供电线路，所述低压供电线路由低压蓄电池供电。5.如权利要求4所述的纯电动汽车电气系统，其特征在于，钥匙开关(43)的二个挡位OFF、ON分别控制ACC线路与低压蓄电池正极的连通，钥匙开关(43)的ON挡位控制ON线路与低压蓄电池正极的连通；在钥匙开关(43)动作中，电池管理系统(13)的低压供电线路正极与电池管理系统继电器(45)连接，整车控制器(9)与电池管理系统继电器(45)连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震坡，曲昌辉，刘鹏，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11