[发明专利]一种新能源汽车管理控制系统

说明书

本发明涉及一种新能源汽车管理控制系统，包括VBS主机、VBS高压模块、VBS从机；其中VBS主机位于驾驶舱内，其对外连接端口包括用于本控制系统供电的电源端口、主从CAN端口、高低电平驱动端口；其中VBS从机位于电池箱内，对外连接端口包括电源端口和通信端口；其中VBS高压模块位于强控箱内，对外连接端口包括电源端口、唤醒端口、主从CAN端口。本系统将传统BMS与VCU系统的通用硬件功能集成至VBS主机中，降低了部分硬件成本；系统各模块合理解耦，在整车系统层面上降低了航插和线束的成本，同时增强了可维护性，具有实用价值。

技术领域

本发明属于新能源汽车控制领域，具体涉及一种新能源汽车管理控制系统。

背景技术

新能源汽车，目前主要为锂电池供电电动汽车，为整车提供动力的电池组，是由许多电芯串并联组成的，放置在专用的电池箱中。由于电池箱通常安装在车辆的底部，为了避免箱内的动力电池组及其控制单元受损，电池箱一般会有防水防尘的设计要求,通常需要满足IP67等级。由于强控箱内部的控制单元与箱外设备存在电气联系，因此电池箱设计中通常会采用航插，既可以解决电池箱内外线束电气连接的问题，又满足箱体在防水防尘设计上IP67等级的要求。

动力电池组的充电和放电过程，是通过控制单元组合控制多个高压继电器来实现的。这个过程涉及到高压、大电流的通断，会产生较大的噪声干扰。为了降低对其他整车控制单元的干扰，同时防止操作人员误触高压，整车上通常会有强电控制箱，将涉及到高压继电器、预充电阻等设备均放在其中，对高压设备进行空间隔离。箱体设计上，一般也有防水防尘的要求，同样需要航插。

根据强控箱安装位置不同，可以分为两种应用场景:强控箱放在电池箱外部，称为PDU(Power Distribution Unit)；强控箱放在电池箱内部，称为BDU(Battery DisconnectUnit)。

传统的新能源汽车常用解决方案如图1、图2所示。新能源汽车的核心控制单元由BMS(电池管理系统)主机和从机，VCU(VCUBMS System整车控制器)组成。其中BMS主机和从机主要功能包括电池充放电管理，监控和均衡电池的单体电压，实时计算SOC电池，上高压、下高压等。VCU负责汽车行驶控制管理，制动能量回收，整车能量管理和优化，网络管理，故障诊断和处理，车辆状态的监测和显示等。

强控箱放在电池箱外部的情况下，BMS一般采用分体式的方案，即BMS分为主机模块和从机模块，其中主机模块安装在PDU中，从机模块安装在电池箱中。VCU安装在驾驶舱。整车中的蓄电池通过VCU的电源线直接给VCU供电，蓄电池通过PDU的航插连接到BMS主机的电源线，给BMS主机供电。BMS主机引出从机的供电线束通过PDU和电池箱的航插给从机供电，BMS从机模块的电源受主机控制。主机模块和从机模块的通信有两种解决方案，分别是CAN通信和ISOSPI通信，均为差分信号。其中CAN通信为传统汽车通信方案，ISOSPI是凌力尔特公司提供的通信解决方案。从机的通信线束通过PDU和电池箱的航插与主机的主从通信模块(主从CAN或ISOSPI)相连，主机的整车CAN线束从PDU的航插引出与VCU的整车CAN线束相连，形成三个模块之间的通信。

强控箱在电池箱内部的情况下，BMS一般采用一体式的方案，即BMS主机和从机功能集成在一个模块中，安装在电池箱内，VCU安装在驾驶舱。整车中的蓄电池通过电池箱的航插与BMS一体机的电源线相连，为BMS一体机供电。VCU的整车CAN通信线通过电池箱航插与一体机的整车CAN通信线相连。BMS一体机未引出线束的功能模块用于实现电池箱内部的功能，不需要引出到电池箱之外。

不同的基本功能模块组合在一起，成为控制单元，导致产品线束复杂，电池箱上的航插pin脚数量较多。从整车系统应用的角度来分析，传统的解决方案有如下缺点：一、各模块的基本功能存在重复、交叉的问题，造成硬件资源及成本的浪费；二、模块之间功能不解耦，电池箱和强控箱的之间线束复杂，增加了线束的数量和长度，航插选型也要选择pin脚数量较多的高价位航插，导致线束和航插的成本较高。三、安装维护的难度加大，简单的功能问题可能就要拆电池箱来维护模块，无形中增加了售后成本。