CN102398524B - 一种用于电动车的电力管理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电动车的电力管理装置，对电路和安装方式重新设计，用以解决分散安装可靠性差的问题。将各高压部件集中布置在一个封闭箱体内，仅在箱体外壁上留出与各种外接设备连接的插座，以及手动开关，避免了分散安装接线带来的各种问题，还能够提高产品的通用性和可移植性，也容易维护。插座上设有互锁端子，当与对应具有互锁端子的各种外接设备的插头连接时，互锁端子首尾短接形成通路，当该通路连通控制电路中的一个控制信号与各接触器的控制信号公共端时，各接触器才能受控制电路的控制，只要有一对插头与插座松脱，互锁回路就会被切断，接触器跳闸从而保护主回路，大大提高了安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，特别是一种用于电动车电力分配管理的装置。
背景技术
车载电力综合管理系统是电动车整车电气控制及保护装置的集成，负责整车的电力分配及控制与保护，保证各路用电设备的安全使用，它的好坏直接影响汽车的性能及安全。传统的汽车各电气控制部件和保护装置多数采用独立设置，分散安装，或者将控制部件安装在仪表盘下的狭小空间里，在仪表盘下布满了各种电器元件及控制电路，以上安装方式存在连线繁杂，故障多，安装不方便、维修困难、可靠性差等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电动车电力分配管理的电力管理装置，对电路和安装方式重新设计，用以解决分散安装可靠性差的问题。
为实现上述目的，本发明的方案是：一种用于电动车的电力管理装置，该装置的主回路包括一个用于连接电池组的动力接口与至少一个用于与外部设备对应的外设接口，主回路中对应所述动力接口的主接触器；该装置装配在一个封闭的箱体内，该箱体上设有与所述接口一一对应的高压互锁插座，每个高压互锁插座均设有两个用于在与外部设备的插头对应连接时短接的互锁端子，各高压互锁插座的互锁端子首尾相接，形成保护互锁电路；该保护互锁电路至少串设在所述主接触器的控制线圈电源电路中。
所述动力接口输入连接充电支路，输出连接直流电源支路、至少一条交流设备支路、电机支路，所述充电支路、各交流设备支路、直流电源支路、电机支路相互并联；所述外设接口包括：所述充电支路中用于输入连接充电机的充电接口，所述直流电源支路中用于输出连接直流电源电路的直流电源接口，每条所述交流设备支路中的一个用于输出连接对应车载设备交流设备接口，所述电机支路中用于输出连接对应电机的至少一个电机接口，各电机接口相互并联；电机接口的正端连接一个预充电电路，所述并联的各电机接口与所述预充电电路串联构成所述电机支路；所述预充电电路中设有两个预充电接触器的触头；主回路的干路中还串设有手动急停开关及所述主继电器触头。
所述电力管理装置包括用于与BMS通讯连接的通讯接口模块，该通讯接口模块输出用于控制所述主继电器、两个预充电接触器的控制信号；所述通讯接口模块连接通讯插座。所述保护互锁电路也串设在所述两个预充电接触器的控制线圈电源电路中。所述高压互锁插座、通讯插座、手动急停开关装配在所述封闭箱体外侧壁上；所述封闭箱体的内壁面上铺设有绝缘层。所述电力管理装置中还设有用于检测主回路电压、电流及监测绝缘的检测模块；主回路的干路中串设有用于所述检测模块检测主回路电流的分流器；所述检测模块通讯连接所述通讯接口模块。所述动力接口、充电接口、各交流设备接口、直流电源接口均串联有连接在各自正端的对应的熔断器。所述封闭箱体内设有布设电路元件的电路板，电路板上的对应电路元件与所述箱体外壁面上的插座、开关通过铜排连接。所述绝缘层为粘贴在所述封闭箱体内壁面上的绝缘纸。所述封闭箱体包括箱体上盖与箱体主体，箱体上盖与箱体主体结合处安装有防水胶圈。所述通讯接口模块与所述BMS通过CAN总线方式通讯连接。
首先，将各高压部件集中布置在一个封闭箱体内，仅在箱体外壁上留出与各种外接设备连接的插座，以及手动开关，避免了分散安装接线带来的各种问题，还能够提高产品的通用性和可移植性，也容易维护。其次，插座上设有互锁端子，当与对应具有互锁端子的各种外接设备的插头连接时，互锁端子首尾短接形成通路，而该通路将连通接触器控制线圈电源电路，此时各接触器才能受控制电路的控制，只要有一对插头与插座松脱，互锁回路就会被切断，控制电路不起作用，接触器跳闸从而保护主回路，大大提高了安全可靠性。
附图说明
图1是本发明及其外围系统框图；
图2是本发明的电气原理图；
图3是本发明的内部结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，电力管理装置是电动车系统中非常重要的部分，它将来自于电池组的电能，分配给直流电源（DC/DC斩波电源）、交流设备（如车载空调、照明设备等）以及电机，并且将来自于充电机的充电电流引到电池组。另外，电动车系统还包括监测电池组信息的BMS（电池组管理系统），监测电机信息的车载控制系统，所述直流电源为BMS提供12V或24电源；BMS与充电机、车载控制系统通过CAN方式通讯连接。
如图2是电力管理装置的管理保护控制电路原理图，该管理保护控制电路由主回路、保护互锁电路和控制电路构成。
主回路包括用于连接电池组的动力接口J2，动力接口J2输入连接充电支路，输出连接直流电源支路、交流设备支路、电机支路，充电支路、交流设备支路、直流电源支路、电机支路相互并联。充电支路由熔断器F2与充电接口J3串联构成，充电接口J3用于输入连接充电机；直流电源支路由熔断器F3与直流电源接口J4串联构成，直流电源接口用于输出连接直流电源；交流设备支路由熔断器F4及交流设备接口J5串联构成，交流设备接口用于输出连接对应车载设备；电机支路由预充电电路与电机接口J6、J7构成，电机接口用于输出连接对应电机的电机控制器，电机接口J5，J6并联后与预充电电路串联，预充电电路由接触器K2与预充电电阻R1串联而成的串联电路与接触器K3并联构成，预充电电阻R1的选型根据电机控制器的预充电电容和预充电时间计算。主回路的干路中还串设有手动急停开关S1，主接触器K1，以及主熔断器F1，手动急停开关S1起到维修时断开主回路或整车系统需要急停时的控制开关。上述各熔断器均连接在相应接口的正端。
电机接口J5、J6可相互替换，可以根据电动车所配电机控制器的数量相应调整接口的数量。交流设备接口J5的数量可以根据车载设备数量设计。支路电源接口J4上也可以根据直流电源需要设置预充电电路。
保护互锁电路起保护作用，动力接口J2、充电接口J3、交流设备接口J5、直流电源接口J4、电机接口J5、J6的中的每个接口均对应设有两个互锁端子，如图所示各接口的2、3端子（1端子为正端，4端子为负端），各互锁端子首尾相接，形成所述保护互锁电路，保护互锁电路一端连接来自BMS的控制信号RELAY+，另一端连接各接触器K1、K2、K3控制信号的公共端RELAY，而RELAY+是接通各接触器的控制线圈回路的电源的。
控制电路包括用于与BMS通讯连接的通讯接口模块J1，该通讯接口模块设有控制信号输出端，发出控制信号RELAY1、RELAY2 、RELAY3、 RELAY+（分别对应控制各接触器的通断及上述保护互锁电路）。
保护互锁原理如下：
各接口J2、J3、J4、J5、J6均安装在对应高压互锁插座内，高压互锁插头连接到对应的设备（充电机、直流电源、交流设备等）高压互锁插座与插头配合，当紧密插接时，将使端子2.3短接（如图2），如此便使得RELAY与RELAY+短接，此时接触器的控制线圈回路接通电源，控制电路才能控制接触器接通；如果任意一个插头插座松脱，端子2、3断开，整个保护互锁电路就会断开，控制线圈回路失电，控制电路随之失效，接触器跳闸，切断主回路。
保护互锁的实现是基于将保护互锁电路串入接触器的控制回路，串入的方式不止一种，由于是本领域技术人员所容易进行扩展的，所以在此不再赘述。另外，作为其他实施方式，为了实现本发明，实际上只需要将互锁电路串入主接触器即可。
另外，主回路中的干路中还串设有分流器R2，通过采集其两端的电压计算检测干路电流，检测干路电流、电压的任务由一个检测模块U1完成。
如图3所示，为封闭箱体结构及其中的元件布置。电力管理装置装配在该封闭箱体内，各接口对应的高压互锁插座（10、11、12）、通讯接口模块J1连接的通讯航插座8、手动急停开关S1（对应9），装配在封闭箱体外侧壁上；封闭箱体的内壁面上均铺设有绝缘层（采用粘贴的绝缘纸）。电路的其他各种元件布设在封闭箱体中的电路板（绝缘板18）上，电路板上的对应电路元件与所述箱体外壁面上的插座、开关通过铜排连接。封闭箱体包括箱体上盖与箱体主体，箱体上盖与箱体主体结合处安装有防水胶圈7。另外，检测模块U1（对应13），还设有绝缘监测功能，检测封闭箱内的绝缘性能。
熔断器F1-F4对应16、17，接触器K1-K3对应19、20、21，分流器R2对应15，预充电电阻R1对应14。各器件之间的连接采用铜排或线缆连接。
高压互锁接插件12对应J3、J4、J5为低电流等级的接插件，三个接插件之间具有防插错功能，高压互锁接插件10、11对应J6、J7为高电流等级的接插件，高压互锁接插件12对应J2，连接至电池组。熔断器16对应F2-F4，为低电流等级的熔断器，熔断器17对应F1为高电流等级的熔断器。高压互锁接插件的插头与插座一一对应，它们之间的连接采用双重锁紧措施，防止车辆在运行过程中，因振动引起的接插件脱落现象。
本发明采用双重绝缘防护措施来提高系统的安全性能，一是软件，通过检测模块实时检测绝缘性能，通过与上位机的通讯进行故障诊断控制，提高系统的安全性；二是硬件，进行各零部件的绝缘设计，主要包括对箱体内壁进行绝缘处理、对连接铜排加绝缘护套、对连接线缆加绝缘护套、各器件的布局设计合理的爬电距离、高压器件安装在绝缘隔板上，实现与箱体的完全隔离等绝缘措施。防止在极端情况下出现系统漏电，避免由此造成严重事故，降低安全隐患发生的概率。
以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到一些等同、替代或变型的方案，均应落入本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种用于电动车的电力管理装置，其特征在于，该装置的主回路包括一个用于连接电池组的动力接口与至少一个用于与外部设备对应的外设接口，主回路中对应所述动力接口的主接触器；该装置装配在一个封闭的箱体内，该箱体上设有与所述接口一一对应的高压互锁插座，每个高压互锁插座均设有两个用于在与外部设备的插头对应连接时短接的互锁端子，各高压互锁插座的互锁端子首尾相接，形成保护互锁电路；该保护互锁电路至少串设在所述主接触器的控制线圈电源电路中；所述动力接口输入连接充电支路，输出连接直流电源支路、至少一条交流设备支路、电机支路，所述充电支路、各交流设备支路、直流电源支路、电机支路相互并联；所述外设接口包括：所述充电支路中用于输入连接充电机的充电接口，所述直流电源支路中用于输出连接直流电源电路的直流电源接口，每条所述交流设备支路中的一个用于输出连接对应车载设备交流设备接口，所述电机支路中用于输出连接对应电机的至少一个电机接口，各电机接口相互并联；电机接口的正端连接一个预充电电路，所述并联的各电机接口与所述预充电电路串联构成所述电机支路；所述预充电电路中设有两个预充电接触器的触头；主回路的干路中还串设有手动急停开关及主继电器触头。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动车的电力管理装置，其特征在于，所述电力管理装置包括用于与BMS通讯连接的通讯接口模块，该通讯接口模块输出用于控制所述主继电器、两个预充电接触器的控制信号；所述通讯接口模块连接通讯插座。
3.根据权利要求2所述的一种用于电动车的电力管理装置，其特征在于，所述保护互锁电路也串设在所述两个预充电接触器的控制线圈电源电路中。
4.根据权利要求2所述的一种用于电动车的电力管理装置，其特征在于，所述高压互锁插座、通讯插座、手动急停开关装配在所述箱体外侧壁上；所述箱体的内壁面上铺设有绝缘层。
5.根据权利要求4所述的一种用于电动车的电力管理装置，其特征在于，所述电力管理装置中还设有用于检测主回路电压、电流及监测绝缘的检测模块；主回路的干路中串设有用于所述检测模块检测主回路电流的分流器；所述检测模块通讯连接所述通讯接口模块。
6.根据权利要求1所述的一种用于电动车的电力管理装置，其特征在于，所述动力接口、充电接口、各交流设备接口、直流电源接口均串联有连接在各自正端的对应的熔断器。
7.根据权利要求4所述的一种用于电动车的电力管理装置，其特征在于，所述箱体内设有布设电路元件的电路板，电路板上的对应电路元件与所述箱体外壁面上的插座、开关通过铜排连接。
8.根据权利要求4所述的一种用于电动车的电力管理装置，其特征在于，所述绝缘层为粘贴在所述箱体内壁面上的绝缘纸。
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