CN105459834A - 一种应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒 - Google Patents

一种应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒，包括高压配电盒本体、高压供电部分和低压控制部分；所述高压配电盒本体由高压配电盒壳体和绝缘端子组成；高压供电部分由高压连接器插座、铜排、接触器、预充电阻、保险丝、维修开关和高压接口组成；所述低压控制部分由继电器、低压线束、低压线束转接板、低压接口组成。本发明的优越效果在于：通过低压去控制高压，每一路都由继电器去控制接触器，避免直接对接触器进行控制，经过继电器和接触器的多层隔离，人体不会直接接触到高压，使用更加安全。

Description

一种应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒
技术领域
本发明涉及新能源汽车上为整车设备提供高压电的高压配电装置，具体涉及一种应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒。
背景技术
随着电动汽车技术的推广与发展，其安全问题也变得越来越重要。电动汽车和燃油汽车最大的不同就是因为其使用了电压非常大的直流电，会对人体造成非常大的安全隐患，因此我们必须合理科学的控制高压的通断，在发生故障时立刻断开高压，避免人体和高压电的直接接触，减少高压对人体的损害。
现有设备中，未安装高压配电盒的汽车，需要时刻给整车设备提供高压，哪怕设备没有处于运行状态，造成了许多不必要的浪费，而且高压可能对外部设备有严重的安全隐患。而高压配电盒能够在汽车正常运行时有需要的给某些设备加高压，而不用时刻都给设备上电，减少了电量的消耗，也意味着增加了续驶里程，更重要的是能够让设备安全的使用高压电。
另外，新能源汽车上的设备都有一定的承受电流，如果超出了电流的安全上限，那么就会对设备造成一定的损害，对乘客和车辆的安全有非常严重的影响。
根据上述问题，现在亟需一种安装使用方便，能够通过低压控制高压，带过流保护和预充等保护功能的高压配电盒。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提出一种应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒。所述高压配电盒能够通过低压使能信号控制高压的通电与断电，避免人体直接控制高压的通断，能够对电机控制器和附件进行预充，在电流过大时能够快速断开保险丝，保护外部设备，能够通过维修开关断开高压，使人能够安全的使用高压，合理控制高压的通断，经过多重保护，加强人体和设备的安全。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒，包括高压配电盒本体、高压供电部分和低压控制部分；
所述高压配电盒本体由高压配电盒壳体和绝缘端子组成；
所述高压供电部分由高压连接器插座、铜排、接触器、预充电阻、保险丝、维修开关和高压接口组成；
所述低压控制部分由继电器、低压线束、低压线束转接板、低压接口组成。
进一步地，所述铜排与电池的正极相连，且铜排上串联一个维修开关。在对高压配电盒进行维修时断开高压电，防止对人体造成伤害；当电池出现故障，充放电电流过大时，维修开关断开，避免对高压柜和外部设备造成损害；高压回路全部经过铜排而不使用导线，能够承受更大的电流和电压。
进一步的，所述电池的放电回路上设有电流传感器。所述电流传感器用于检测充放电电流值，便于对所述高压配电盒控制和管理，进行多重的安全保护。
进一步的，所述低压接口包括附件预充继电器接口、附件继电器接口、主控预充继电器接口、主控继电器接口、充电继电器接口、空调继电器接口、除霜继电器接口、转向泵继电器接口、空压机继电器接口、DC/DC继电器接口；
其中，所述低压接口用于控制继电器的使能信号，低压控制信号通过引线直接对继电器进行控制，外部电压控制信号经过接插件连接入高压配电盒内的低压线束转接板，再由低压线束转接板上引出的低压线束分别连接至各个接触器和继电器线圈两端，所述的继电器与其相应的接触器匹配。
当有使能信号时，高压配电盒相应的继电器会吸合，为其控制的接触器线圈上电，使其常开触点吸合，电池正极与相应高压接口的正极相导通，经过保险丝，从而给外部设备供高压电，当附件接触器或主控接触器吸合后还会收到反馈信号。
进一步的，所述低压线束转接板包括续流二极管，避免断开接触器时产生的反电动势对设备造成损坏。
所述使能信号为低电平有效(如果是高电平有效则使能电压根据继电器线圈电压选择)，低压控制信号通过引线直接对继电器进行控制，外部电压控制信号经过接插件然后连接入高压配电盒内的转接板，再由转接板上引出的线束分别连接至各个接触器和继电器线圈两端；另外，转接板上还带有续流二极管，避免断开接触器时产生的反电动势对设备造成损坏。当有使能信号时，相应的继电器会吸合，为其控制的接触器线圈上电，使其常开触点吸合，电池正极与相应高压接口的正极相导通，经过保险丝，从而给外部设备供高压电，当附件接触器或主控接触器吸合后还会收到反馈信号，除霜接触器由除霜开关直接进行控制。如果因为设备故障导致的电流过大，超出了外部设备的安全电流，那么相应回路上的保险丝将会烧坏，电流将不会流入外部设备，从而避免对附件等其他设备的损坏。
进一步的，所述高压接口包括电池接口、电机接口、空调接口、除霜接口、转向泵接口、空压机接口、DC/DC接口，且每个接口分为正极和负极两个部分。
进一步的，所述接触器包括主控接触器、附件接触器，且主控接触器、附件接触器均设有预充和主体电路，预充电路中有预充电阻进行限流，避免启动电流过大对电机控制器或附件造成损坏。另外，分别从电池正负极与导线连接，用来进行绝缘检测。
在上电时附件预充继电器带动附件预充接触器吸合，预充完成后附件继电器带动附件接触器吸合，然后断开附件预充继电器和接触器，之后主控预充继电器带动主控预充接触器吸合，预充后判断电压是否达到要求，如果电压不够则会断开附件和主控预充的继电器和接触器，并且报上电失败的故障。
进一步的，每一个高压接口至少设有一个保险丝，且其熔断电流与外部设备相匹配。当发生故障导致电流过大时，保险丝会烧断，从而断开相应设备的高压，避免对外部设备造成的损坏。
进一步的，主控接触器、附件接触器的回路均有反馈信号。当主控接触器或附件接触器吸合后，反馈继电器同样会吸合，通过低压线束发出反馈信号，用于判断附件接触器、主控接触器的回路是否正常工作，避免因为高压配电盒内部继电器、接触器故障导致车辆控制出现异常。
与现有技术相比，本发明的优越效果在于：
(1)本发明所述高压配电盒具有欠压保护、过流保护、限制启动电流、绝缘检测、继电器吸合反馈、维修开关等功能，有效的保障车辆和人体的安全，保证车辆的正常行驶。
(2)本发明所述高压配电盒通过低压去控制高压(低压使能信号根据继电器和接触器线圈电压选择)，由控制器发出使能信号，控制相应继电器吸合，然后由继电器发出控制信号，控制相应的接触器吸合，给电机控制器或附件上高压。每一路都由继电器去控制接触器，避免直接对接触器进行控制，经过继电器和接触器的多层隔离，人体不会直接接触到高压，使用更加安全。
(3)当控制电压为设定值时，继电器的动作电流比较小，一般控制器的输出可以直接驱动继电器，避免了控制器可能出现负载能力不够，无法驱动接触器等导致的问题，另外高压配电盒直接通过硬线进行控制，只需要控制器能够输出高低电平即能对高压配电盒进行控制，所以本发明的高压配电盒对外部控制器的要求更低，适用性和安全性都非常高，使用范围广泛。
(4)附件接触器和主控接触器的一路有附件反馈继电器和主控反馈继电器，当主控或附件接触器吸合时，会发出反馈信号，便于控制器对反馈信号进行采集，能够对高压配电盒的故障进行判断。反馈信号有利于定位高压配电盒的故障位置和原因，便于维护检查，出现故障时能够使控制器及时得到反馈，提高高压配电盒的安全性。
(5)本发明所述高压配电盒带有主控和附件预充电路，在上电时通过预充电阻进行限流，避免因为启动电流过大，将电机控制器或附件烧坏。
(6)本发明所述高压配电盒上电时会先进行附件预充，预充结束后断开预充并且连接附件，然后进行主控预充，一定时间后如果电压不够，则判断上电失败，断开所有继电器和接触器，成功则继续给主控上电。当电压不够时，能够断开其他负载，避免在欠压时影响电机控制器和车辆的正常运行，能够对车辆提供欠压保护功能，提供行驶的安全性。
(7)本发明所述高压配电盒在每一路高压接口均至少设有一个保险丝，当电流过大时保险丝会快速断开，避免烧坏外部设备。保险丝的型号根据外部设备的电流和电压范围选择，不能太大或太小，否则起不到保护作用，或影响到设备的正常使用。通过保险丝提供过流保护的功能，保证设备和车辆能够正常、安全的使用。
(8)本发明所述高压配电盒在电池正负极上分别引出两条导线连接到绝缘检测接口，便于其他设备或控制器对高压柜进行绝缘检测，避免在天气潮湿或绝缘等级不够时，电池漏电对驾驶员和乘客的安全造成危害。
(9)本发明所述高压配电盒中所有的高压大电流回路在高压配电盒内部都会通过铜排，能够承受非常大的电流，并且导热性能良好，避免了导线因为发热使外皮脱落露出导线引发的安全问题。
(10)本发明所述高压配电盒在电池正极的铜排上串联一个维修开关，当电池出现故障时维修开关会熔断，另外对高压配电盒进行维修时，也可拔下维修开关断开高压配电盒内部的高压，便于之后对高压配电盒的检查与维护，保障维护人员的安全。
附图说明
图1为本发明所述高压配电盒的原理框图；
图2为本发明所述高压配电盒的内部结构示意图；
图3为图2中所述高压配电盒的A向结构示意图；
图4为图2中所述高压配电盒的B向结构示意图；
图5为图2中所述高压配电盒的C向结构示意图。
附图标识如下：
1-铜排、2-预充电阻、3-维修开关、4-主控继电器、5-低压接口、6-电池接口、7-电机接口、8-接触器、9-保险丝、10-电流传感器、11-空调接口、12-除霜接口、13-转向泵接口、14-打气泵接口、15-DC/DC接口、16-主控接触器、17-预充接触器、18-电机控制器、19-附件、20-预充继电器。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图2、图4、图5所示，本发明所述一种应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒，包括高压配电盒本体、高压供电部分和低压控制部分；所述高压配电盒本体由高压配电盒壳体、绝缘端子组成；所述高压供电部分由高压连接器插座、铜排1、接触器8、预充电阻2、保险丝9、维修开关3和高压接口组成；所述低压控制部分由继电器、低压线束、低压线束转接板、低压接口5组成。其中，所述低压线束转接板包括续流二极管，用来为接触器8续流，避免断开接触器8时产生的反电动势对设备造成损坏；6所述低压接口5作为低压控制信号的输入接口，用来连接外部的低压控制信号，内部连接至低压线束转接板。
如图1和图2所示，电机控制器18和附件19分为控制和预充两个电路，分别用两组继电器和接触器8进行控制，预充电路中串联了一个预充电阻2。所述接触器8为主控接触器16、预充接触器17，所述继电器为主控继电器4、预充继电器20。上电时预充继电器20吸合，然后带动预充接触器17吸合，由于预充电阻2的限流作用，避免启动电流过大将电机控制器18或附件19烧坏。预充结束后断开预充继电器20，使主控继电器4吸合，进而带动主控接触器16吸合，高压配电盒工作在正常运行状态。
如图2、图5所示，低压控制信号通过转接板连接至继电器，转接板上接有续流二极管，避免反相电动势过大造成接触器损坏。将所有低压线束整合到低压线束转接板上，既美观，又安全可靠，便于后期对线束的维护检查。其中，图5中靠近左侧设有低压接插件座子，靠近右侧边设有插件座子，所述插件座子分别设有加热正极和加热负极。
如图2所示，接触器8的触点通过铜排1和保险丝9连接到外部设备的高压接口。保险丝9的型号根据外部设备的电流和电压范围选择，不能太大，否则起不到保护作用，也不能选得太小，否则会影响到设备的正常使用。
其中，所述铜排1下端使用绝缘端子进行固定，体积小、质量轻，绝缘能力强，能够将高压与壳体相隔离，通过选取不同高度的绝缘端子就能将不同回路的高压分隔开，提高了安全性。
如图3所示，高压接口包括电池接口6、电机接口7、空调接口11、除霜接口12、转向泵接口13、打气泵接口14、DC/DC接口15，每个接口分为正极和负极两个部分。在实际使用时，根据实际需求适当的添加或删除部分接口。
如图4所示，所述高压配电盒的电池的正极通过铜排1连接至维修开关3，然后经过一个电流传感器10，通过铜排1连接至接触器8的一个常开触点。铜排1的导热和导电能力极强，与使用导线相比，采用铜排1后使得本发明所述高压配电盒既简洁美观，又安全实用，能够非常简单的安装，而且不会占用太大的空间。接触器8触点能够承受较大的电流和电压，使用足够安全。其中，图4中所述维修开关3的右侧设有两芯航空插头，所述两芯航空插头设有绝缘检测正极和绝缘检测负极。
当控制信号连接至继电器线圈，控制电压和线圈电压相匹配，如果将高压配电盒用于不同电压的系统，继电器和接触器8的线圈电压也需要更改。继电器的动作电流较小，控制器能够直接进行驱动，而不用外接电源，使用范围更加广泛。通过继电器控制电机接触器18，通过多重隔离，更加安全。
采用本发明具有多重保护的高压配电盒的新能源汽车，能够自动或手动的对汽车上各个外部设备的高压部分进行上电或断电，通过低压来控制高压，将人体与高压部分隔离，并且上电后能够收到反馈信号，在设备故障时通过保险丝的保护断开高压，能够安全可靠对车上的高压用电设备进行控制，并且能够在极大的程度上保证高压的使用安全。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (9)

1.一种应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒，其特征在于，包括高压配电盒本体、高压供电部分和低压控制部分；
所述高压配电盒本体由高压配电盒壳体和绝缘端子组成；
所述高压供电部分由高压连接器插座、铜排、接触器、预充电阻、保险丝、维修开关和高压接口组成；
所述低压控制部分由继电器、低压线束、低压线束转接板、低压接口组成。
2.根据权利要求1所述的应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒，其特征在于，所述铜排与电池的正极相连，且铜排上串联一个维修开关。
3.根据权利要求2所述的应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒，其特征在于，所述电池的放电回路上设有电流传感器。
4.根据权利要求1所述的应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒，其特征在于，所述低压接口包括附件预充继电器接口、附件继电器接口、主控预充继电器接口、主控继电器接口、充电继电器接口、空调继电器接口、除霜继电器接口、转向泵继电器接口、空压机继电器接口、DC/DC继电器接口；
其中，所述低压接口用于控制继电器的使能信号，低压控制信号通过引线直接对继电器进行控制，外部电压控制信号经过接插件连接入高压配电盒内的低压线束转接板，再由低压线束转接板上引出的低压线束分别连接至各个接触器和继电器线圈两端，所述的继电器与其相应的接触器匹配。
5.根据权利要求1所述的应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒，其特征在于，所述低压线束转接板包括续流二极管。
6.根据权利要求1所述的应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒，其特征在于，所述高压接口包括电池接口、电机接口、空调接口、除霜接口、转向泵接口、空压机接口、DC/DC接口，且每个接口分为正极和负极两个部分。
7.根据权利要求1或6所述的应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒，其特征在于，每一个高压接口至少设有一个保险丝，且其熔断电流与外部设备相匹配。
8.根据权利要求1所述的应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒，其特征在于，所述接触器包括主控接触器、附件接触器，且主控接触器、附件接触器均设有预充和主体电路，预充电路中有预充电阻进行限流。
9.根据权利要求1或8所述的应用于新能源汽车且具有多重保护的高压配电盒，其特征在于，所述主控接触器、附件接触器的回路均有反馈信号。
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