一种汽车用三电压电源系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于汽车上的电源，具体地说是一种汽车用三电压电源系统。该系统包括12V电源单元、48V电源单元、300V电源单元、DC/DC转换器Z1 Z2；其中所述的DC/DC转换器Z1低压端与12V电源单元中的12V电源电连接、高压端与48V电源单元中的48V电源电连接；所述的DC/DC转换器Z2低压端与48V电源电连接、高压端与300V电源单元中的300V电源电连接；所述的12V电源、48V电源、300V电源、DC/DC转换器Z1、DC/DC转换器Z2和主控制器之间的信号交互是通过数据线，以CAN网络通信的方式进行。本实用新型专利技术是一种克服了汽车车内低压供电电路中电流过大、发动机匹配偏大易导致燃油消耗率过高以及寒冷地区车载锂离子蓄电池难以放电的问题的汽车用三电压电源系统。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于汽车上的电源，具体地说是一种汽车用三电压电源系 统。
技术介绍
目前汽车的发展面临四个问题：第一是由于能耗和环境的严峻形势，新能源汽车 成为未来交通发展的重要方向；第二是锂离子蓄电池低温特性差，在低温下不适合放电； 第三是车辆在进行发动机匹配时为了满足动力性要求，将发动机排量选得往往偏大，造成 发动机常常不在高效工作区域内工作，此时耗油率较高；第四是汽车电气化程度不断升高， 与之对应的是车内电附件的电功率需求不断上升，容易造成低压电路中的电流过大。车内 低压电器总功率由传统汽车不足2千瓦的电功率上升到将来汽车中的5千瓦以上。这对于 目前轿车的12V低压系统将造成巨大压力，比如需要2千瓦的功率时，流过12V电源的电流 达到166A ;而如果需要5千瓦的功率时，流过12V电源的电流将达到416A。一般来说，当电 流超过150A后，线束上的电能损失将会很大，此时系统对导线的要求很高，造成线束成本 迅速上升。
技术实现思路
本技术针对上述问题提供了一种汽车用三电压电源系统，克服了汽车车内低 压供电电路中电流过大、发动机因为匹配问题导致燃油消耗率过高以及寒冷地区车载锂离 子蓄电池难以放电的问题，有助于新能源汽车的发展。 本技术技术方案结合说明书【附图说明】如下： 一种汽车用三电压电源系统，该系统包括12V电源单元、48V电源单元、300V电源 单元、DC/DC转换器Z1、DC/DC转换器Z2 ;其中所述的DC/DC转换器Zl低压端与12V电源单 元中的12V电源电连接、高压端与48V电源单元中的48V电源电连接；所述的DC/DC转换器 Z2低压端与48V电源电连接、高压端与300V电源单元中的300V电源电连接；所述的12V电 源、48V电源、300V电源、DC/DC转换器Zl、DC/DC转换器Z2和主控制器之间是通过CAN总 线相连的。 所述的12V电源单元包括12V电源、负载F1、非必要负载F2、常闭式开关S4、常开 式开关S7、电阻丝R1、霍尔式电流传感器Cl ;所述的48V电源单元包括48V电源、负载F3、 常开式开关S5、常开式开关S8、电阻丝R2、霍尔式电流传感器C2 ;所述的300V电源单元包 括300V电源、负载F4、常开式开关S6、霍尔式电流传感器C3、发电机G5 ;其中所述的DC/DC 转换器Zl低压端与12V电源电连接、高压端与48V电源电连接；所述的DC/DC转换器Z2低 压端与48V电源连接、高压端与300V电源连接； 所述的12V电源正极分别电连接负载F1、非必要负载F2、DC/DC转换器Zl的低压 端正极、常开式开关S7 ;霍尔式电流传感器Cl套在12V电源正极外接总线束上，12V电源负 极分别电连接负载Fl另一端、常闭式开关S4、DC/DC转换器Zl的低压端负极、电阻丝Rl的 一端，其中非必要负载F2与常闭式开关S4相连，常开式开关S7与电阻丝Rl相连； 所述的48V电源正极电连接常开式开关S5 -端，常开式开关S5的另一端分别电 连接DC/DC转换器Zl的高压端正极、负载F3、DC/DC转换器Z2的低压端正极、常开式开关 S8 ;霍尔式电流传感器C2套在48V电源正极外接总线束上；48V电源负极分别电连接DC/ DC转换器Zl的高压端负极、负载F3另一端、DC/DC转换器Z2的低压端负极、电阻丝R2的 一端；其中常开式开关S8与电阻丝R2相连； 所述的300V电源正极电连接常开式开关S6,常开式开关S6另一端分别电连接 DC/DC转换器Z2的高压端正极、负载F4、发电机G5 ;霍尔式电流传感器C3套在300V电源 正极外接总线束上；300V电源负极分别电连接DC/DC转换器Z2的高压端负极、负载F4和 发电机G5的另一端。 本技术的有益效果是： 1、本技术三电源及DC/DC控制方法设计，是通过分步加热，来实现寒冷环境 下对锂离子蓄电池的保护，防止锂离子蓄电池低温放电进而影响电池的使用寿命，12V铅酸 电池为48V锂离子蓄电池进行加热，48V锂离子蓄电池为300V高压电池组加热；考虑12V 铅酸电池低温放电特性好但是容量有限的特点，通过分步式加热方法，实现整体能量利用 效率的提高。2、本技术通过升级部分低压部件的电压等级，即增加一个48V电源，分担 原12V电源的供电压力，降低低压供电系统中的电流值，实现低压供电系统的合理控制。对 于混合动力汽车中，发动机、离合器、变速箱、传动轴、主减速器和半桥等是传统的驱动汽车 车轮的动力系统，而此处配备一组高压电池和驱动电机作为第二套驱动汽车车轮的动力系 统来增加车辆所能达到的最大功率。这样可以实现一种包含三电压电源系统的车载电源配 置，存在高压动力电池，48V电池和12V低压电池三个电源，可以在整车设计过程中减小发 动机规格，即减小排量，实现节省燃油的目的；通过DC/DC转换器高、低压端电源的SOC反馈 控制，实现既保证电源有充足的电能，又能防止电源过充电，延长电池寿命。 3、本技术通过三电源基于SOC的功率限制，限制负载功率或者隔离负载，有 利于各个电源能量快速得到补充，同时延长电源的使用寿命。【附图说明】 图1是本技术三电压电源系统的原理示意图； 图2- a是本技术DC/DC转换器示意图； 图2- b是本技术常开式开关的原理示意图； 图2- c是本技术常闭式开关的原理示意图； 图3是本技术三电压电源系统的连接示意图，其中虚线表示信号线，实线表 示能量流动； 图4是本技术三电压电源系统控制方法流程图； 图5- a是本技术48V电源基于温度的控制流程图； 图5- b是本技术300V电源基于温度的控制流程图； 图6- a是本技术12V电源的充放电控制流程图； 图6- b是本技术48V电源的充放电控制流程图； 图6- c是本技术300V电源的充放电控制流程图； 图7是本技术300V电源介入驱动的控制方法。【具体实施方式】 参阅图1、图3, 一种汽车用三电压电源系统，该系统包括12V电源单元、48V电源单 元、300V电源单元、DC/DC转换器Z1、DC/DC转换器Z2 ;其中所述的DC/DC转换器Zl低压端 与12V电源单元中的12V电源电连接、高压端与48V电源单元中的48V电源电连接；所述的 DC/DC转换器Z2低压端与48V电源电连接、高压端与300V电源单元中的300V电源电连接； 所述的12V电源、48V电源、300V电源、DC/DC转换器Zl、DC/DC转换器Z2和主控制器之间 的信号交互是通过数据线，以CAN网络通信方式进行。主控制器即整车控制器，接收各种信 号输入，解析驾驶员行驶意图，负责对车载动力系统进行控制。主控制器与车上的传感器、 电磁继电器构成控制系统。12V电源、48V电源和300V电源三种电源同时存在，通过两个降 压型DC/DC转换器组成一个三电压电源系统。 所述的12V电源单元包括12V电源、负载F1、非必要负载F2、常闭式开关S4、常开 式开关S7、电阻丝R1、霍尔式电流传感器Cl ; 其中12V电源为铅酸蓄电池，容量为60AH，负责为传统的电附件供电，包括灯光、 娱乐音响设备、火花塞点当前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车用三电压电源系统，其特征在于，该系统包括12V电源单元、48V电源单元、300V电源单元、DC/DC转换器Z1、DC/DC转换器Z2；其中所述的DC/DC转换器Z1低压端与12V电源单元中的12V电源电连接、高压端与48V电源单元中的48V电源电连接；所述的DC/DC转换器Z2低压端与48V电源电连接、高压端与300V电源单元中的300V电源电连接；所述的12V电源、48V电源、300V电源、DC/DC转换器Z1、DC/DC转换器Z2和主控制器之间是通过CAN总线相连的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闵海涛，肖松，于远彬，张聪，谢秀磊，孙维毅，朱涛，陈少佳，孙永健，张志强，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22