CN103984256A - 新型集成高压控制模块 - Google Patents

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孙勇
李永江
闫立国
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Abstract

本发明公开了一种新型集成高压控制模块，所述模块包括继电器、熔断器以及预充电阻、电流检测器，所述继电器、熔断器以及预充电阻、电流检测器通过在铝合金板上压铆螺钉的方式固定；所述模块还包括纯铜制造的大电流连接片，所述大电流连接片的两端分别设置有压铆螺钉和固定孔，所述大电流连接片用于连接电池正负极端和继电器端，所述大电流连接片通过固定在所述铝合金板上的绝缘固定塑料架进行固定；与现有技术比较，本发明，开发成本低；集成度较高；外观整洁美观；安全性和可靠性高；整体模块拆装、装配和维修方便，总之，本发明，满足了用户的使用需求，具有重要的推广意义。

Description

新型集成高压控制模块
技术领域
本发明属于汽车电池系统制造技术领域，尤其涉及一种新型集成高压控制模块。
背景技术
锂离子电池组已被广泛应用在各个领域，尤其在混合动力轿车和纯电动轿车领域，尽管锂离子电池组所占空间较大，但是安全性和信赖性要求都较高，因此，需要开发高集成度部件。高压控制模块主要包含主回路继电器、熔断器、预充继电器、预充电组和电流检测器等元器件，主要应用于混合动力或纯电动汽车的电池系统内，可以提供高可靠度的电器控制功能。
现有技术中的高压控制模块，是由电器件分别固定在钢板上，为了保证绝缘间隙和爬电间隙的充足，一般情况下，电器件之间的距离很大，但是，电器件之间没有物理绝缘物。上述结构方式导致了现有技术中的高压控制模块具有如下缺点：1)要求有较大的空间放置电器件，空间浪费较大；2)高压电连接和低压控制线纵横交错，安全性和美观性下降；3)维修检测元器件时，需要在电池箱内与其他元器件连接状态下检测，维修维护不便；4)整车在发生事故时或者高压包在碰撞、挤压或跌落时，内部电器件和电连接片等如果产生相对位移，在没有物理绝缘情况下，随时可能会发生短路、起火燃烧。
鉴于此，迫切需要一种新型集成高压控制模块，以解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型集成高压控制模块，以解决现有技术中存在的上述问题。
为了实现本发明的目的，本发明提供了一种新型集成高压控制模块，所述模块包括继电器、熔断器以及预充电阻、电流检测器，所述继电器、熔断器以及预充电阻、电流检测器通过在铝合金板上压铆螺钉的方式固定；所述模块还包括纯铜制造的大电流连接片，所述大电流连接片的两端分别设置有压铆螺钉和固定孔，所述大电流连接片用于连接电池正负极端和继电器端，所述大电流连接片通过固定在所述铝合金板上的绝缘固定塑料架进行固定；所述模块还包括控制电路板，所述控制电路板封装了电器件控制连接线和小电流高压线，所述控制电路板设置有接线端子，通过接线端子与所述电器件连接；所述模块还包括塑料外壳，所述塑料外壳与所述铝合金板采用螺钉螺母装配固定，在所述塑料外壳和所述绝缘固定塑料架之间设置大电流引出端。
其中，所述大电流连接片的厚度和宽度可根据实际载电流能力需求确定。
其中，所述模块还包括绝缘支架，所述接线端子设置在所述绝缘支架的上端，所述绝缘支架对控制电路板起到绝缘保护的作用。
其中，所述铝合金板上与所述塑料外壳的固定连接处设置有密封沟槽，所属密封沟槽设置有EPDM密封海绵或者圆形橡胶密封件。
本发明的有益效果为，与现有技术比较，开发成本低；集成度较高；外观整洁美观；安全性和可靠性高；整体模块拆装、装配和维修方便，总之，本发明，满足了用户的使用需求，具有重要的推广意义。
附图说明
图1是本发明提供的铝合金板的结构示意图；
图2是本发明提供的大电流连接片的结构示意图；
图3是本发明提供的绝缘固定塑料架的结构示意图；
图4是本发明提供的控制电路板的结构示意图；
图5是本发明整体结构示意图；
图6是本发明爆炸图；
图7是本发明的电路控制示意图；
图中，1-铝合金板，2-压铆螺钉，3-大电流连接片，4-绝缘固定塑料架，5-控制电路板，6-塑料外壳，7-动力电池，71-电池模块a，72-维修开关，73-电池模块b，74-电池管理系统BMS，75-预先接触器，76-车载充电机集成DC-DC接触器正，771-车载充电机集成DC-DC接触器负，77-主正接触器，78-主负接触器，79-预充电电阻，791-第二熔断器，792-第三熔断器，793-第一高压线束端连接器，794-第二高压线束端连接器，795-第一总成端连接器，796-第二总成端连接器，797-第三高压线束端连接器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解为此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的保护范围。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本发明提供了一种新型集成高压控制模块，所述模块包括继电器、熔断器以及预充电阻、电流检测器，所述继电器、熔断器以及预充电阻、电流检测器通过在铝合金板上压铆螺钉的方式固定；所述模块还包括纯铜制造的大电流连接片，所述大电流连接片的两端分别设置有压铆螺钉和固定孔，所述大电流连接片用于连接电池正负极端和继电器端，所述大电流连接片通过固定在所述铝合金板上的绝缘固定塑料架进行固定；所述模块还包括控制电路板，所述控制电路板封装了电器件控制连接线和小电流高压线，所述控制电路板设置有接线端子，通过接线端子与所述电器件连接；所述模块还包括塑料外壳，所述塑料外壳与所述铝合金板采用螺钉螺母装配固定，在所述塑料外壳和所述绝缘固定塑料架之间设置大电流引出端。
其中，所述大电流连接片的厚度和宽度可根据实际载电流能力需求确定。
其中，所述模块还包括绝缘支架，所述接线端子设置在所述绝缘支架的上端，所述绝缘支架对控制电路板起到绝缘保护的作用。
其中，所述铝合金板上与所述塑料外壳的固定连接处设置有密封沟槽，所属密封沟槽设置有EPDM密封海绵或者圆形橡胶密封件。
上述，本发明的设计思想涉及电器件的固定、大电流连接片的绝缘和固定、电器件的低压控制线连接和封闭模块的保护。
(1)电器件的固定功能的设计方法：
1)继电器，非定制继电器需要依靠螺钉螺母等机构进行固定；
2)熔断器，分为带支座和不带支座两种，带有支座的可以先利用螺栓固定支座，然后将熔断器装配于支座内，不带支座的熔断器需要用螺栓固定在连接铜排或者自行开发的支座上。
3)预充电阻，预充电阻需要螺栓螺母固定；
4)电流监测器，需要螺栓螺母固定；
为了节省空间和降低重量，开发在铝合金板上压铆螺钉或者螺母的方式将电器件固定，压铆螺钉节省了螺栓冒的空间。此种方法可以满足汽车振动强度的需求，又最大限度的利用了空间。
(2)大电流连接片的绝缘和固定的设计方法：
大电流电连接需要选用纯铜制品，本发明中用纯铜板加工成铜片的方法，并且在铜排上压铆螺钉和加工成孔，它可以连接电池正负极端和继电器端。
大电流铜片需要与其他零部件进行绝缘保护处理，在固定铝板上开发一个绝缘固定塑料架，其功能集绝缘和限位与一体。此零件很关键的一点在于有效的物料绝缘，可以使电器件之间的距离拉近，变电器间隙为爬电距离，达到缩小高压模块体积，集成开发的目的，绝缘保护支架如图3所示。
(3)电器件的控制连接线引出
电器件的控制电压一般为12V或24V，每个继电器至少需要2路线控制，有的甚至需要4路线控制，如果按照常规设计，线束会与高压连接线纵横交错，非常凌乱复杂。
本发明设计方法为开发控制电路板，将控制线和部分小电流高压线集成封装至电子电路板，在电器件需要控制线的最近位置引出，利用接线端子与电子器件连接，这样就避免了线束之间的交叉叠加，达到线束的集成和可靠开发，电子电路板形状如图4所示，在电路板端设计接插件与外界交互。
(4)模块的封闭和保护外壳设计方法
作为模块开发，需要将全部零件整体封装保护，本发明中设计塑料外壳，将模块封装保护，与压铆铝板采用螺钉螺母装配固定。在保护壳与绝缘固定塑料架之间设计大电流引出端，使电池系统的正负极引入和引出，达到控制输出、输入和检测的目的。
(5)本发明中，纯铜连接片设计厚度和宽度可根据实际载电流能力需求确定，一般单位载流能力是每平方毫米三至五安培；控制连接线引出电路板设计在绝缘支架的上端，绝缘支架对电路板起到绝缘保护的作用；塑料外壳与铝铝合金板采用螺钉螺母装配紧固，相对于塑料件的扣合方式，有利于拆卸维修；本发明的结构，可以达到防护等级IP54，如果需求防护等级提升，需要增加保护外壳的密封，例如EPDM密封海绵，或圆形橡胶密封件，当然，需要在密封的位置设计密封沟槽。本发明中的高压模块与定制模块相比，试验项目减少了，电子器件个体的功能性能试验可以省略不做，只测试模块整体性能，比如EMC，振动，跌落等项目即可完成开发。对于选择测试哪些试验项目，选择何种标准，需要按照整车需求甄别。
由于此方法的合理性和完美性，提高了高压模块空间利用率、安全性、可靠性和生产工艺性，并且最大限度的降低了投资成本，增加了电池系统产品开发的灵活性。
本发明的有益效果为，与现有技术比较，开发成本低；集成度较高；外观整洁美观；安全性和可靠性高；整体模块拆装、装配和维修方便，总之，本发明，满足了用户的使用需求，具有重要的推广意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种新型集成高压控制模块，其特征在于，所述模块包括继电器、熔断器以及预充电阻、电流检测器，所述继电器、熔断器以及预充电阻、电流检测器通过在铝合金板上压铆螺钉的方式固定；所述模块还包括纯铜制造的大电流连接片，所述大电流连接片的两端分别设置有压铆螺钉和固定孔，所述大电流连接片用于连接电池正负极端和继电器端，所述大电流连接片通过固定在所述铝合金板上的绝缘固定塑料架进行固定；所述模块还包括控制电路板，所述控制电路板封装了电器件控制连接线和小电流高压线，所述控制电路板设置有接线端子，通过接线端子与所述电器件连接；所述模块还包括塑料外壳，所述塑料外壳与所述铝合金板采用螺钉螺母装配固定，在所述塑料外壳和所述绝缘固定塑料架之间设置大电流引出端。
2.根据权利要求1所述的新型集成高压控制模块，其特征在于，所述大电流连接片的厚度和宽度可根据实际载电流能力需求确定。
3.根据权利要求2所述的新型集成高压控制模块，其特征在于，所述模块还包括绝缘支架，所述接线端子设置在所述绝缘支架的上端，所述绝缘支架对控制电路板起到绝缘保护的作用。
4.根据权利要求3所述的新型集成高压控制模块，其特征在于，所述铝合金板上与所述塑料外壳的固定连接处设置有密封沟槽，所属密封沟槽设置有EPDM密封海绵或者圆形橡胶密封件。
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