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CN105584520B - 电动车辆的转向动力系统及其控制方法 - Google Patents

电动车辆的转向动力系统及其控制方法 Download PDF

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CN105584520B CN201410653379.6A CN201410653379A CN105584520B CN 105584520 B CN105584520 B CN 105584520B CN 201410653379 A CN201410653379 A CN 201410653379A CN 105584520 B CN105584520 B CN 105584520B
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Abstract

本发明公开了一种电动车辆的转向动力系统，包括：转向电机；转向电机控制器，转向电机控制器与转向电机相连以控制转向电机；高压动力电池，高压动力电池用于输出高压电；低压蓄电池；降压DC‑DC转换器，用于在电动车辆的高压系统进行工作后将高压动力电池输出的高压电转换为低压电，以供给低压蓄电池；升压DC‑DC转换器，用于将低压蓄电池输出的低压电转换为高压电；其中，当电动车辆的高压系统出现异常断电时，低压蓄电池通过升压DC‑DC转换器给转向电机控制器供电。该转向动力系统通过借助低压蓄电池的短时供电来提高电动车辆的驾驶安全性，充分满足用户的需要。本发明还公开了一种电动车辆的转向动力系统的控制方法。

Description

电动车辆的转向动力系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，特别涉及一种电动车辆的转向动力系统以及一种电动车辆的转向动力系统的控制方法。
背景技术
目前电动车辆的转向助力系统大多都是由电动车辆上的高压系统供电，这样有利于提高转向助力系统的性能。但是，当发生高压系统突然断电时，会导致转向助力系统无法工作，造成用户较难转动方向盘，从而会给车辆驾驶带来一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
为此，本发明的一个目的在于提出了一种电动车辆的转向动力系统，在高压系统异常断电时通过借助低压蓄电池的短时供电来保证电动车辆的转向电机工作，从而提高了电动车辆的驾驶安全性，充分满足用户的需要。
本发明的另一个目的在于提出了一种电动车辆的转向动力系统的控制方法。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种电动车辆的转向动力系统，包括：转向电机；转向电机控制器，所述转向电机控制器与所述转向电机相连以控制所述转向电机；高压动力电池，所述高压动力电池用于输出第一电压的高压电；低压蓄电池；降压DC-DC转换器，所述降压DC-DC转换器用于在所述电动车辆的高压系统进行工作后将所述高压动力电池输出的所述第一电压的高压电转换为第二电压的低压电，以供给所述低压蓄电池；升压DC-DC转换器，所述升压DC-DC转换器用于将所述低压蓄电池输出的所述第二电压的低压电转换为所述第一电压的高压电；其中，当所述电动车辆的高压系统出现异常断电时，所述低压蓄电池通过所述升压DC-DC转换器给所述转向电机控制器供电。
在本发明的一个实施例中，所述转向电机控制器包括直流母线电容和逆变器，所述直流母线电容并联在所述逆变器的直流输入端，所述转向电机控制器还用于实时检测所述直流母线电容的电压。
根据本发明的一个实施例，所述降压DC-DC转换器的输入端通过第一DC-DC接触器并联在所述高压动力电池的两端，所述降压DC-DC转换器的输出端并联在所述低压蓄电池的两端，所述升压DC-DC转换器的输入端并联在所述低压蓄电池的两端，所述升压DC-DC转换器的输出端并联在所述直流母线电容的两端，所述高压动力电池还与所述直流母线电容并联。
根据本发明的一个实施例，所述的电动车辆的转向动力系统还包括：电池管理器，所述电池管理器、所述转向电机控制器、所述降压DC-DC转换器和所述升压DC-DC转换器之间通过CAN总线进行通信，当所述电动车辆正常退电时，所述电池管理器通过所述CAN总线发出所述电动车辆的退电通知信息，并控制所述电动车辆的高压供电回路断开，所述转向电机控制器检测到所述直流母线电容的电压持续下降，其中，在所述电动车辆的高压系统进行工作后，所述高压动力电池单独给所述转向电机控制器供电，同时所述降压DC-DC转换器将所述高压动力电池输出的所述第一电压的高压电转换为所述第二电压的低压电以给所述低压蓄电池充电，所述升压DC-DC转换器处于待机状态；当所述直流母线电容的电压小于所述第一预设电压且所述电池管理器未发出所述退电通知信息时，所述电池管理器判断所述电动车辆的高压系统出现异常断电，并控制所述升压DC-DC转换器开始工作。
根据本发明的另一个实施例，在所述电动车辆的高压系统进行工作后，所述降压DC-DC转换器和所述升压DC-DC转换器同时进行工作，所述降压DC-DC转换器将所述高压动力电池输出的所述第一电压的高压电转换为所述第二电压的直流电以供给所述低压蓄电池，所述升压DC-DC转换器将所述低压蓄电池输出的所述第二电压的低压电转换为所述第一电压的高压电以供给所述转向电机控制器，以使所述升压DC-DC转换器和所述高压动力电池同时给所述转向电机控制器供电，其中，当所述电动车辆的高压系统出现异常断电时，所述升压DC-DC转换器单独给所述转向电机控制器供电。
根据本发明的一个实施例，所述的电动车辆的转向动力系统还包括：转向接触器，所述转向接触器的一端与所述高压动力电池的一端相连；二极管，所述二极管与所述转向接触器串联，其中，所述二极管的阳极与所述转向接触器的另一端相连，所述二极管的阴极与所述直流母线电容的一端相连，所述直流母线电容的另一端和所述高压动力电池的另一端相连；串联的转向预充接触器和预充电阻，所述转向预充接触器和预充电阻串联后与串联的所述二极管和转向接触器并联。
其中，根据本发明的一个实施例，所述低压蓄电池还用于给所述电动车辆的低压系统供电。
根据本发明的又一个实施例，所述降压DC-DC转换器的输入端通过第二DC-DC接触器并联在所述高压动力电池的两端，所述降压DC-DC转换器的输出端并联在所述低压蓄电池的两端，所述升压DC-DC转换器的输入端并联在所述低压蓄电池的两端，所述升压DC-DC转换器的输出端并联在所述直流母线电容的两端。
并且，在所述电动车辆的高压系统进行工作后，所述降压DC-DC转换器和所述升压DC-DC转换器同时进行工作，所述降压DC-DC转换器将所述高压动力电池输出的所述第一电压的高压电转换为所述第二电压的直流电以供给所述低压蓄电池，所述升压DC-DC转换器将所述低压蓄电池输出的所述第二电压的低压电转换为所述第一电压的高压电以给所述转向电机控制器供电。
根据本发明实施例的电动车辆的转向动力系统，在电动车辆的高压系统出现异常断电时，通过升压DC-DC转换器将低压蓄电池输出的第二电压转换为第一电压以给转向电机控制器供电，使得转向电机在高压系统异常断电后仍能够短时工作，避免电动车辆的高压系统异常断电时方向盘难以转动而带来的安全隐患，提高了电动车辆的驾驶安全性，充分满足用户的需要。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种电动车辆的转向动力系统的控制方法，所述转向动力系统包括转向电机、转向电机控制器、高压动力电池、低压蓄电池、用于将所述高压动力电池输出的第一电压的高压电转换为第二电压的低压电的降压DC-DC转换器、用于将所述低压蓄电池输出的所述第二电压的低压电转换为所述第一电压的高压电的升压DC-DC转换器和电池管理器，其中，所述转向电机控制器包括直流母线电容和逆变器，并且所述直流母线电容并联在所述逆变器的直流输入端，所述降压DC-DC转换器的输入端通过第一DC-DC接触器并联在所述高压动力电池的两端，所述降压DC-DC转换器的输出端并联在所述低压蓄电池的两端，所述升压DC-DC转换器的输入端并联在所述低压蓄电池的两端，所述升压DC-DC转换器的输出端并联在所述直流母线电容的两端，所述高压动力电池还与所述直流母线电容并联，所述电池管理器、所述转向电机控制器、所述降压DC-DC转换器和所述升压DC-DC转换器之间通过CAN总线进行通信，所述控制方法包括以下步骤：所述转向电机控制器实时检测所述直流母线电容的电压；当所述电动车辆正常退电时，所述电池管理器通过所述CAN总线发出所述电动车辆的退电通知信息，并控制所述电动车辆的高压供电回路断开，所述转向电机控制器检测到所述直流母线电容的电压持续下降；当所述直流母线电容的电压小于所述第一预设电压时，如果所述电池管理器未发出所述退电通知信息，所述电池管理器判断所述电动车辆的高压系统出现异常断电，并控制所述升压DC-DC转换器开始工作，以使所述低压蓄电池通过所述升压DC-DC转换器给所述转向电机控制器供电。
根据本发明的一个实施例，在所述电动车辆的高压系统进行工作后，所述高压动力电池单独给所述转向电机控制器供电，同时所述降压DC-DC转换器将所述高压动力电池输出的所述第一电压的高压电转换为所述第二电压的低压电以给所述低压蓄电池充电，所述升压DC-DC转换器处于待机状态。
根据本发明实施例的电动车辆的转向动力系统的控制方法，在检测到直流母线电容的电压小于第一预设电压且电池管理器未发出电动车辆的退电通知信息时，电池管理器判断电动车辆的高压系统出现异常断电，并控制升压DC-DC转换器开始工作，以将低压蓄电池输出的第二电压转换为第一电压以给转向电机控制器供电，使得转向电机在高压系统异常断电后仍能够短时工作，避免电动车辆的高压系统异常断电时方向盘难以转动而带来的安全隐患，提高了电动车辆的驾驶安全性，充分满足用户的需要。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的电动车辆的转向动力系统的原理框图；
图2为根据本发明一个实施例的电动车辆的转向动力系统的通信网络示意图；
图3为根据本发明一个实施例的降压DC-DC转换器工作时的电气原理图；
图4为根据本发明一个实施例的升压DC-DC转换器工作时的电气原理图；
图5为根据本发明一个实施例的电动车辆的转向动力系统的工作流程图；
图6为根据本发明另一个实施例的电动车辆的转向动力系统的工作原理图；
图7为根据本发明又一个实施例的电动车辆的转向动力系统的工作原理图；以及
图8为根据本发明实施例的电动车辆的转向动力系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的电动车辆的转向动力系统以及电动车辆的转向动力系统的控制方法。
图1为根据本发明一个实施例的电动车辆的转向动力系统的原理框图，图2为根据本发明一个实施例的电动车辆的转向动力系统的通信网络示意图。如图1和图2所示，本发明实施例的电动车辆的转向动力系统包括：转向电机M、转向电机控制器10、高压动力电池20、低压蓄电池30、降压DC-DC转换器40、升压DC-DC转换器50和电池管理器60。
如图1所示，转向电机控制器10与转向电机M相连以控制转向电机M，转向电机控制器10包括直流母线电容C即预充电容以及逆变器101，直流母线电容C并联在逆变器101的直流输入端，逆变器101的三相输出端连接到转向电机M，转向电机控制器10还用于实时检测直流母线电容C的电压。降压DC-DC转换器40用于在电动车辆的高压系统进行工作后将高压动力电池20输出的第一电压的高压电转换为第二电压例如24V的低压电，以供给低压蓄电池30，升压DC-DC转换器50用于将低压蓄电池30输出的第二电压的低压电转换为第一电压的高压电。其中，当电动车辆的高压系统出现异常断电时，低压蓄电池30通过升压DC-DC转换器50给转向电机控制器10供电。
如图2所示，电池管理器60用于检测高压动力电池20的状态信息，其中，状态信息包括高压动力电池20的总电压、电流以及温度信息，电池管理器60、转向电机控制器10、降压DC-DC转换器40和升压DC-DC转换器50之间通过CAN总线进行CAN通信，转向电机控制器10实时检测直流母线电容C的电压，并通过CAN总线发送给电池管理器60和降压DC-DC转换器40，当电动车辆正常退电时，电池管理器60通过CAN总线发出电动车辆的退电通知信息，并控制电动车辆的高压供电回路断开，转向电机控制器10检测到直流母线电容C的电压持续下降，其中，在电动车辆的高压系统进行工作后，如图3所示，高压动力电池20单独给转向电机控制器10供电，同时降压DC-DC转换器40将高压动力电池20输出的第一电压的高压电转换为第二电压的低压电以给低压蓄电池30充电，升压DC-DC转换器50处于待机状态；当直流母线电容C的电压小于第一预设电压且电池管理器60未发出退电通知信息时，如图4所示，电池管理器60判断电动车辆的高压系统出现异常断电，并控制升压DC-DC转换器50开始工作，升压DC-DC转换器50将低压蓄电池30输出的第二电压的低压电转换为第一电压的高压电，供给转向电机控制器10，从而使得转向电机M可以短时工作。
具体而言，高压动力电池20为安装在电动车辆上，为电动车辆提供动力输出以及为车上其他高压用电设备供电的储能设备，可进行反复充电。低压蓄电池30为安装在电动车辆上的低压储能元件，能量由高压动力电池20提供，当高压动力电池20意外断电后，由低压蓄电池30通过升压DC-DC转换器50升压后为转向电机M供电。在本发明的实施例中，低压蓄电池30还用于给电动车辆的低压系统供电。
在本发明的实施例中，转向电机控制器10负责把由高压动力电池20提供的直流电转换成三相交流电，以便给转向电机M供电，可以实现对转向电机M的控制，也负责把由升压DC-DC转换器50输出的直流电转换成三相交流电，以便给转向电机M供电。转向电机M为电动车辆提供转向助力的电气设备，由转向电机控制器10供电及控制。电池管理器60具有对高压动力电池进行温度采样、电压采样、对高压动力电池充电和放电电流采样的功能，具有计算高压动力电池剩余电量的功能，并可通过CAN总线把控制信号发送给相关的电器部件，以实现对高压动力电池功能的管理。此外，当高压动力电池出现严重故障时，电池管理器60会发出电动车辆的退电通知信息，并且，当电动车辆正常退电时，电池管理器60也会发出电动车辆的退电通知信息。
根据本发明的一个实施例，如图1所示，降压DC-DC转换器40的输入端通过第一DC-DC接触器K1并联在高压动力电池20的两端，降压DC-DC转换器40的输出端并联在低压蓄电池30的两端，升压DC-DC转换器50的输入端并联在低压蓄电池30的两端，升压DC-DC转换器50的输出端并联在直流母线电容C的两端，高压动力电池20还与直流母线电容C并联。
并且，如图1所示，上述的电动车辆的转向动力系统还包括：转向接触器K2和二极管D，转向接触器K2的一端与高压动力电池20的一端相连，二极管D与转向接触器K2串联，其中，二极管D的阳极与转向接触器K2的另一端相连，二极管D的阴极与直流母线电容C的一端相连，直流母线电容C的另一端和高压动力电池20的另一端相连。
此外，如图1所示，上述的电动车辆的转向动力系统还包括串联的转向预充接触器K3和预充电阻R，转向预充接触器K3和预充电阻R串联后与串联的二极管D和转向接触器K2并联。
在本实施例中，大功率二极管D主要的作用是防止升压DC-DC转换器50给其他高压用电设备供电，预充电阻R的主要作用是在转向电机M上高压电的过程中，限制预充电流，接触器K1、K2、K3主要用于通断供电回路，由电池管理器60通过电平信号进行控制。
在本发明的实施例中，直流母线电容位于转向电机控制器10内部，并联在逆变器101的直流输入端，主要体现转向电机M输入端的电压值。当直流母线电容C的电压较低时，说明转向电机M已与高压系统断开。
具体地，如图3所示，正常情况下，电动车辆上高压电后，电池管理器60控制转向预充接触器K3吸合，高压动力电池20给直流母线电容C进行充电，转向电机控制器10实时检测直流母线电容C的电压，并向CAN总线发送直流母线电容C的电压信息。延时一段时间后，电池管理器60判断直流母线电容C的电压值是否大于高压动力电池20的总电压的90％，如果直流母线电容C的电压值大于高压动力电池20的总电压的90％，则控制转向接触器K2吸合，转向电机M正常工作，同时控制转向预充接触器K3断开；如果直流母线电容C的电压值小于高压动力电池的总电压的90％，则转向电机控制器10的直流母线电压过低，转向电机控制器10不能工作，即转向电机M也不能工作。
根据本发明的一个实施例，当转向电机M正常工作后，电池管理器60控制第一DC-DC接触器K1吸合，降压DC-DC转换器40接收到电池管理器60发送的第一DC-DC接触器K1的吸合信息后，降压DC-DC转换器40开始工作，如图3所示，此时高压系统主要包括两个放电回路：(1)高压动力电池20的正极→转向接触器K2→二极管D→转向电机控制器10的正极→转向电机控制器10的负极→高压动力电池20的负极；(2)高压动力电池20的正极→第一DC-DC接触器K1→降压DC-DC转换器40→高压动力电池20的负极。此时，高压动力电池20给转向电机控制器10供电，转向电机M正常工作，同时电池管理器60控制降压DC-DC转换器40进行降压工作，以使高压动力电池20通过降压DC-DC转换器40给低压蓄电池30充电，升压DC-DC转换器50处于待机模式。在此过程中，只要电动车辆正常运行，高压动力电池20通过降压DC-DC转换器40就一直给低压蓄电池30充电，并且低压蓄电池30为电动车辆上的低压用电设备提供例如24V的低压直流电。
在上述过程中，电池管理器60接收转向电机控制器10发送的直流母线电容C的电压信息并在满足退电条件时发出退电通知信息。当接收到直流母线电容C的电压值小于第一预设电压例如高压动力电池20的总电压的80％，并且，电池管理器60未发出退电通知信息时，电池管理器60判断电动车辆的高压系统出现异常断电，并控制升压DC-DC转换器50开始工作，如图4所示，其放电回路为：升压DC-DC转换器50的正极→转向电机控制器10的正极→转向电机控制器10的负极→升压DC-DC转换器50的负极。此时，低压蓄电池30通过升压DC-DC转换器50将第二电压的低压电转换为第一电压的高压电给转向电机控制器10供电，以控制转向电机M进行短时工作。当接收到直流母线电容C的电压值小于第一预设电压例如高压动力电池20的总电压的80％时，且电池管理器60发出退电通知信息后，则电池管理器60判断高压系统正常退电。
根据本发明的一个实施例，如图5所示，上述的电动车辆的动力转向系统的具体工作流程包括：
S101，给电动车辆上高压电。
S102，电池管理器60控制转向预充接触器K2吸合。
S103，转向电机控制器10检测直流母线电容C的电压。
S104，延时一段时间。该延时时间可以根据实际情况进行标定。
S105，判断直流母线电容C的电压是否大于高压动力电池20的总电压的90％。如果是，执行步骤S107；如果否，执行步骤S106。
S106，转向电机控制器10的直流母线电压过低，转向电机控制器10不能工作，即转向电机M也不能工作。
S107，电池管理器60控制转向接触器K2吸合，并控制转向预充接触器K3断开。
S108，转向电机M开始工作。
S109，电池管理器60控制第一DC-DC接触器K1吸合。
S110，降压DC-DC转换器40接收到电池管理器60发送的第一DC-DC接触器K1的吸合信息。
S111，降压DC-DC转换器40工作于降压模式，高压动力电池20通过降压DC-DC转换器40给低压蓄电池30充电。
S112，升压DC-DC转换器40工作于待机模式。
S113，升压DC-DC转换器40接收转向电机控制器10发送的直流母线电容C的电压信息。
S114，判断直流母线电容C的电压是否小于高压动力电池20的总电压的80％。如果是，执行步骤S115；如果否，返回步骤S112。
S115，判断电池管理器60是否发出退电通知信息。如果是，执行步骤S116；如果否，执行步骤S117。
S116，电动车辆进入正常退电流程。
S117，升压DC-DC转换器50工作于升压模式，低压蓄电池30通过升压DC-DC转换器50为转向电机控制器10供电。
S118，判断电动车辆的车速是否小于5km/h。如果是，执行步骤S119；如果否，返回步骤S117。
S119，升压DC-DC转换器50停止工作。
此外，在电动车辆行驶过程中，电池管理器60一直检测高压动力电池20的状态信息，例如检测的内容可包括高压动力电池的温度是否过高、高压动力电池的电压是否过低、充电电流是否过大等，当检测到高压动力电池发生严重故障时，电池管理器60发送高压动力电池20的故障信息给仪表显示，同时控制电动车辆限功率行驶，并在延时15秒后，发送退电通知信息，以便给用户预留紧急处理时间。其中，当用户按下仪表上的断电按钮后，电池管理器60发送退电通知信息，电动车辆正常退电。
图6为根据本发明另一个实施例的电动车辆的转向动力系统的工作原理图。如图6所示，此时高压系统中的降压DC-DC转换器40与升压DC-DC转换器50同时工作，主要包括三个放电回路：(1)高压动力电池20的正极→转向接触器K2→二极管D→转向电机控制器10的正极→转向电机控制器10的负极→高压动力电池20的负极；(2)高压动力电池20的正极→第一DC-DC接触器K1→降压DC-DC转换器40→高压动力电池20的负极；(3)升压DC-DC转换器50的正极→转向电机控制器10的正极→转向电机控制器10的负极→升压DC-DC转换器50的负极。在电动车辆的高压系统进行工作后，降压DC-DC转换器40将高压动力电池20输出的第一电压的高压电转换为第二电压的低压电给低压蓄电池30充电，同时升压DC-DC转换器50将低压蓄电池30输出的第二电压的低压电转换为第一电压的高压电给转向电机控制器10供电，以使升压DC-DC转换器50和高压动力电池20同时给转向电机控制器10供电，其中，当电动车辆的高压系统出现异常断电时，升压DC-DC转换器50单独给转向电机控制器10供电。在该实施例中，升压DC-DC转换器50无需判断任何条件，均处于工作状态，一旦发生高压系统异常断电，能够立即响应，实现对转向电机M无间断供电。
此外，图7为根据本发明又一个实施例的电动车辆的转向动力系统的工作原理图。如图7所示，降压DC-DC转换器40的输入端通过第二DC-DC接触器K4并联在高压动力电池20的两端，降压DC-DC转换器40的输出端并联在低压蓄电池30的两端，升压DC-DC转换器50的输入端并联在低压蓄电池30的两端，升压DC-DC转换器50的输出端并联在直流母线电容C的两端，此时，高压动力电池20不再直接给转向电机控制器10供电。在电动车辆的高压系统进行工作后，降压DC-DC转换器40和升压DC-DC转换器50同时进行工作，降压DC-DC转换器40将高压动力电池20输出的第一电压的高压电转换为第二电压例如24V的直流电以供给低压蓄电池30，升压DC-DC转换器50将低压蓄电池30输出的第二电压的低压电转换为第一电压的高压电以给转向电机控制器10供电。当电动车辆的高压系统出现异常断电时，低压蓄电池30直接通过升压DC-DC转换器50给转向电机控制器10供电。在该实施例中，即使高压系统异常断电，短时间之内也不会影响转向电机控制器10正常工作，可实现转向电机M的无间断工作。
综上所述，根据本发明实施例的电动车辆的转向动力系统，在电动车辆的高压系统出现异常断电时，通过升压DC-DC转换器将低压蓄电池输出的第二电压转换为第一电压以给转向电机控制器供电，使得转向电机在高压系统异常断电后仍能够短时工作，避免电动车辆的高压系统异常断电时方向盘难以转动而带来的安全隐患，提高了电动车辆的驾驶安全性，充分满足用户的需要。
图8为根据本发明实施例的电动车辆的转向动力系统的控制方法的流程图。其中，如图1、图2所示，转向动力系统包括转向电机、转向电机控制器、高压动力电池、低压蓄电池、用于将高压动力电池输出的第一电压的高压电转换为第二电压的低压电的降压DC-DC转换器、用于将低压蓄电池输出的第二电压的低压电转换为第一电压的高压电的升压DC-DC转换器和电池管理器，其中，转向电机控制器包括直流母线电容和逆变器，并且直流母线电容并联在逆变器的直流输入端，降压DC-DC转换器的输入端通过第一DC-DC接触器并联在高压动力电池的两端，降压DC-DC转换器的输出端并联在低压蓄电池的两端，升压DC-DC转换器的输入端并联在低压蓄电池的两端，升压DC-DC转换器的输出端并联在直流母线电容的两端，高压动力电池还与直流母线电容并联，电池管理器、转向电机控制器、降压DC-DC转换器和升压DC-DC转换器之间通过CAN总线进行通信，控制方法包括以下步骤：
S1，转向电机控制器实时检测直流母线电容的电压。
S2，当电动车辆正常退电时，电池管理器通过CAN总线发出电动车辆的退电通知信息，并控制电动车辆的高压供电回路断开，转向电机控制器检测到直流母线电容的电压持续下降。
S3，当直流母线电容的电压小于第一预设电压时，如果电池管理器未发出退电通知信息，电池管理器判断电动车辆的高压系统出现异常断电，并控制升压DC-DC转换器开始工作，以使低压蓄电池通过升压DC-DC转换器给转向电机控制器供电。
其中，根据本发明的一个实施例，在电动车辆的高压系统进行工作后，高压动力电池单独给转向电机控制器供电，同时降压DC-DC转换器将高压动力电池输出的第一电压的高压电转换为第二电压的低压电以给低压蓄电池充电，并且升压DC-DC转换器处于待机状态。
具体地，如图3、图4以及图5所示，正常情况下，电动车辆上高压电后，电池管理器控制转向预充接触器吸合，高压动力电池给直流母线电容进行充电，转向电机控制器实时检测直流母线电容的电压，并向CAN总线发送直流母线电容的电压信息。延时一段时间后，电池管理器判断直流母线电容的电压值是否大于高压动力电池的总电压的90％，如果直流母线电容的电压值大于高压动力电池的总电压的90％，则控制转向接触器吸合，转向电机正常工作，同时控制转向预充接触器断开；如果直流母线电容的电压值小于高压动力电池的总电压的90％，则转向电机控制器的直流母线电压过低，转向电机控制器不能工作，即转向电机也不能工作。
根据本发明的一个实施例，当转向电机正常工作后，电池管理器控制第一DC-DC接触器吸合，降压DC-DC转换器接收到电池管理器发送的第一DC-DC接触器的吸合信息后，降压DC-DC转换器开始工作，如图3所示，此时高压动力电池给转向电机控制器供电，转向电机正常工作，同时电池管理器控制降压DC-DC转换器进行降压工作，以使高压动力电池通过降压DC-DC转换器给低压蓄电池充电，升压DC-DC转换器处于待机模式。在此过程中，只要电动车辆正常运行，高压动力电池通过降压DC-DC转换器就一直给低压蓄电池充电，并且低压蓄电池为电动车辆上的低压用电设备提供例如24V的低压直流电。
在上述过程中，电池管理器接收转向电机控制器发送的直流母线电容的电压信息并在满足退电条件时发出退电通知信息。当接收到直流母线电容的电压值小于第一预设电压例如高压动力电池的总电压的80％，并且，电池管理器未发出退电通知信息时，则电池管理器判断电动车辆的高压系统出现异常断电，并控制升压DC-DC转换器开始工作，如图4所示，此时低压蓄电池通过升压DC-DC转换器将第二电压的低压电转换为第一电压的高压电给转向电机控制器供电，以控制转向电机工作。当接收到直流母线电容的电压值小于第一预设电压例如高压动力电池的总电压的80％时，且电池管理器发出退电通知信息后，则电池管理器判断高压系统正常退电。
此外，在电动车辆行驶过程中，电池管理器一直检测高压动力电池的状态信息，例如检测的内容可包括高压动力电池的温度是否过高、高压动力电池的电压是否过低、充电电流是否过大等，当检测到高压动力电池发生严重故障时，电池管理器发送高压动力电池的故障信息给仪表显示，同时控制电动车辆限功率行驶，并在延时15秒后发出电动车辆的退电通知信息，以便给用户预留紧急处理时间。
并且，在电动车辆正常行驶过程中，当用户按下仪表上的断电按钮后，电池管理器发出电动车辆的退电通知信息，电动车辆正常退电。
根据本发明实施例的电动车辆的转向动力系统的控制方法，在检测到直流母线电容的电压小于第一预设电压且电池管理器未发出退电通知信息时，电池管理器判断电动车辆的高压系统出现异常断电，并控制升压DC-DC转换器开始工作，以将低压蓄电池输出的第二电压转换为第一电压以给转向电机控制器供电，使得转向电机在高压系统异常断电后仍能够短时工作，避免电动车辆的高压系统异常断电时方向盘难以转动而带来的安全隐患，提高了电动车辆的驾驶安全性，充分满足用户的需要。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (12)

1.一种电动车辆的转向动力系统，其特征在于，包括：
转向电机；
转向电机控制器，所述转向电机控制器与所述转向电机相连以控制所述转向电机；
高压动力电池，所述高压动力电池用于输出第一电压的高压电；
低压蓄电池；
降压DC-DC转换器，所述降压DC-DC转换器用于在所述电动车辆的高压系统进行工作后将所述高压动力电池输出的所述第一电压的高压电转换为第二电压的低压电，以供给所述低压蓄电池；
升压DC-DC转换器，所述升压DC-DC转换器用于将所述低压蓄电池输出的所述第二电压的低压电转换为所述第一电压的高压电；
其中，当所述电动车辆的高压系统出现异常断电时，所述低压蓄电池通过所述升压DC-DC转换器给所述转向电机控制器供电；
电池管理器；
所述转向电机控制器包括直流母线电容，当所述直流母线电容的电压小于第一预设电压且所述电池管理器未发出退电通知信息时，所述电池管理器判断所述电动车辆的高压系统出现异常断电，并控制所述升压DC-DC转换器开始工作。
2.如权利要求1所述的电动车辆的转向动力系统，其特征在于，所述转向电机控制器还包括逆变器，所述直流母线电容并联在所述逆变器的直流输入端，所述转向电机控制器还用于实时检测所述直流母线电容的电压。
3.如权利要求2所述的电动车辆的转向动力系统，其特征在于，所述降压DC-DC转换器的输入端通过第一DC-DC接触器并联在所述高压动力电池的两端，所述降压DC-DC转换器的输出端并联在所述低压蓄电池的两端，所述升压DC-DC转换器的输入端并联在所述低压蓄电池的两端，所述升压DC-DC转换器的输出端并联在所述直流母线电容的两端，所述高压动力电池还与所述直流母线电容并联。
4.如权利要求3所述的电动车辆的转向动力系统，其特征在于，所述电池管理器、所述转向电机控制器、所述降压DC-DC转换器和所述升压DC-DC转换器之间通过CAN总线进行通信，当所述电动车辆正常退电时，所述电池管理器通过所述CAN总线发出所述电动车辆的退电通知信息，并控制所述电动车辆的高压供电回路断开，所述转向电机控制器检测到所述直流母线电容的电压持续下降，其中，
在所述电动车辆的高压系统进行工作后，所述高压动力电池单独给所述转向电机控制器供电，同时所述降压DC-DC转换器将所述高压动力电池输出的所述第一电压的高压电转换为所述第二电压的低压电以给所述低压蓄电池充电，所述升压DC-DC转换器处于待机状态。
5.如权利要求3所述的电动车辆的转向动力系统，其特征在于，在所述电动车辆的高压系统进行工作后，所述降压DC-DC转换器和所述升压DC-DC转换器同时进行工作，所述降压DC-DC转换器将所述高压动力电池输出的所述第一电压的高压电转换为所述第二电压的直流电以供给所述低压蓄电池，所述升压DC-DC转换器将所述低压蓄电池输出的所述第二电压的低压电转换为所述第一电压的高压电以供给所述转向电机控制器，以使所述升压DC-DC转换器和所述高压动力电池同时给所述转向电机控制器供电，其中，
当所述电动车辆的高压系统出现异常断电时，所述升压DC-DC转换器单独给所述转向电机控制器供电。
6.如权利要求3所述的电动车辆的转向动力系统，其特征在于，还包括：
转向接触器，所述转向接触器的一端与所述高压动力电池的一端相连；
二极管，所述二极管与所述转向接触器串联，其中，所述二极管的阳极与所述转向接触器的另一端相连，所述二极管的阴极与所述直流母线电容的一端相连，所述直流母线电容的另一端和所述高压动力电池的另一端相连。
7.如权利要求6所述的电动车辆的转向动力系统，其特征在于，还包括串联的转向预充接触器和预充电阻，所述转向预充接触器和预充电阻串联后与串联的所述二极管和转向接触器并联。
8.如权利要求1-7中任一项所述的电动车辆的转向动力系统，其特征在于，所述低压蓄电池还用于给所述电动车辆的低压系统供电。
9.如权利要求2所述的电动车辆的转向动力系统，其特征在于，所述降压DC-DC转换器的输入端通过第二DC-DC接触器并联在所述高压动力电池的两端，所述降压DC-DC转换器的输出端并联在所述低压蓄电池的两端，所述升压DC-DC转换器的输入端并联在所述低压蓄电池的两端，所述升压DC-DC转换器的输出端并联在所述直流母线电容的两端。
10.如权利要求9所述的电动车辆的转向动力系统，其特征在于，在所述电动车辆的高压系统进行工作后，所述降压DC-DC转换器和所述升压DC-DC转换器同时进行工作，所述降压DC-DC转换器将所述高压动力电池输出的所述第一电压的高压电转换为所述第二电压的直流电以供给所述低压蓄电池，所述升压DC-DC转换器将所述低压蓄电池输出的所述第二电压的低压电转换为所述第一电压的高压电以给所述转向电机控制器供电。
11.一种电动车辆的转向动力系统的控制方法，其特征在于，所述转向动力系统包括转向电机、转向电机控制器、高压动力电池、低压蓄电池、用于将所述高压动力电池输出的第一电压的高压电转换为第二电压的低压电的降压DC-DC转换器、用于将所述低压蓄电池输出的所述第二电压的低压电转换为所述第一电压的高压电的升压DC-DC转换器和电池管理器，其中，所述转向电机控制器包括直流母线电容和逆变器，并且所述直流母线电容并联在所述逆变器的直流输入端，所述降压DC-DC转换器的输入端通过第一DC-DC接触器并联在所述高压动力电池的两端，所述降压DC-DC转换器的输出端并联在所述低压蓄电池的两端，所述升压DC-DC转换器的输入端并联在所述低压蓄电池的两端，所述升压DC-DC转换器的输出端并联在所述直流母线电容的两端，所述高压动力电池还与所述直流母线电容并联，所述电池管理器、所述转向电机控制器、所述降压DC-DC转换器和所述升压DC-DC转换器之间通过CAN总线进行通信，所述控制方法包括以下步骤：
所述转向电机控制器实时检测所述直流母线电容的电压；
当所述电动车辆正常退电时，所述电池管理器通过所述CAN总线发出所述电动车辆的退电通知信息，并控制所述电动车辆的高压供电回路断开，所述转向电机控制器检测到所述直流母线电容的电压持续下降；
当所述直流母线电容的电压小于第一预设电压时，如果所述电池管理器未发出所述退电通知信息，所述电池管理器判断所述电动车辆的高压系统出现异常断电，并控制所述升压DC-DC转换器开始工作，以使所述低压蓄电池通过所述升压DC-DC转换器给所述转向电机控制器供电。
12.如权利要求11所述的电动车辆的转向动力系统的控制方法，其特征在于，在所述电动车辆的高压系统进行工作后，所述高压动力电池单独给所述转向电机控制器供电，同时所述降压DC-DC转换器将所述高压动力电池输出的所述第一电压的高压电转换为所述第二电压的低压电以给所述低压蓄电池充电，所述升压DC-DC转换器处于待机状态。
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