CN105539157A - 一种基于车载can总线网络的高压配电盒 - Google Patents

一种基于车载can总线网络的高压配电盒 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于车载CAN总线网络的高压配电盒，所述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包括高压配电盒壳体和绝缘端子；所述高压供电部分包括高压连接器插座、铜排、接触器、预充电阻、保险丝、维修开关和高压接口；所述低压控制部分包括低压线束、高压配电盒控制面板、低压接口。本发明的优越效果在于：通过CAN总线与整车控制器进行通讯，能够直接控制接触器的吸合与断开，CAN总线抗干扰性、稳定性好，传输速率高，以及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、维修开关、故障码诊断、CAN通讯等功能，有效的保障车辆和人体的安全，保证车辆的正常行驶。

Description

一种基于车载CAN总线网络的高压配电盒
技术领域
本发明涉及一种基于车载CAN总线网络的高压配电盒，尤其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。
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。另外，因为CAN总线的高安全性和稳定性，CAN总线网络也在汽车上越来越普及，CAN总线使用简单，易于修改与拓展，适用性强，能够满足绝大多数的使用场合。
通过硬线直接控制的高压配电盒走线复杂，每控制一个继电器或者接触器都需要一根导线，所以需要大量的线束，不仅不方便对线束进行排布，而且随着导线的增加，出现问题的可能性也越高，故障更加不容易排查，对高压配电盒进行更换和调整也更加麻烦。而基于CAN总线网络的高压配电柜，只需要使用电源和CAN总线连接至高压配电盒，安装、连接简单，易于更改，而且CAN总线安全性高，容易排查故障。
根据上述问题，现在亟需一种使用车载CAN总线网络、使用简单方便、能够通过低压控制高压、安全性、稳定性、适用性比较高的高压配电盒。
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基于车载CAN总线网络的高压配电盒。所述高压配电盒能够通过CAN总线网络与整车控制器进行通讯，能直接控制高压配电盒中的接触器和继电器，从而控制高压的通断，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：
一种基于车载CAN总线网络的高压配电盒，所述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包括高压配电盒壳体和绝缘端子；
所述高压供电部分包括高压连接器插座、铜排、接触器、预充电阻、保险丝、维修开关和高压接口；
所述低压控制部分包括低压线束、高压配电盒控制面板、低压接口。
进一步的，所述低压线束包括接触器线束、CAN屏蔽线或双绞线。
进一步的，所述低压接口包括低压电源接口、CAN通讯接口、预留接口。
其中，所述高压配电盒控制面板通过低压电源接口与低压电源连接为其供电，所述高压配电盒控制面板通过CAN通讯接口与整车控制器连接进行通讯，以及根据制定的CAN通讯协议，进而控制高压配电盒中相应的接触器吸合，从而控制相应设备的上电与下电。
进一步的，所述铜排与电池的正极相连，且铜排上串联一个维修开关。所述维修开关能在所述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，所述维修开关断开，避免对高压柜和外部设备造成损害。
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，便于对所述高压配电盒的控制和管理，进行多重的安全保护。
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，且每个高压接口分为正极和负极两个部分。
进一步的，每个高压接口至少连接一个保险丝，其熔断电流与外部设备相匹配。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，则相应回路上的保险丝将会烧坏，电流将不会流入外部设备，避免外部设备被烧坏。
进一步的，所述高压配电盒控制面板包括单片机、CAN通讯模块和接触器控制模块。所述高压配电盒控制面板具有大电流输出功能，能直接控制接触器和继电器，具有反接、欠压、过压保护、防静电等功能，其安全性强，自带烧录接口，带有两个接插件，分别对内连接接触器，对外连接电源和CAN总线。所述高压配电盒控制面板能够解析和发送CAN报文，对CAN报文进行仲裁滤波，确保接收及发送报文的准确性，波特率使用250K或500K，有效通信距离为40米，通信线使用屏蔽线或者双绞线，抗干扰能力强，能够适应恶劣的工作环境。
进一步的，所述高压配电盒控制面板设有预留接触器的控制信号接口。由于车内设备可能不在车载CAN网络中，需要使用引线直接进行控制，故所述预留接触器的控制信号接口能够适应更多的场合。
进一步的，所述接触器包括附件预充接触器、主控预充接触器，且附件预充接触器、主控预充接触器的电路上设有预充电阻进行限流；避免启动时因启动电流过大对附件和电机控制器造成损坏。更进一步的，所述附件预充接触器设有附件预充电路，主控预充接触器设有主控预充电路，所述附件预充电路、主控预充电路中设有预充电阻。
在上电时首先使附件预充接触器吸合，预充后控制附件接触器吸合并且断开附件预充接触器，然后控制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预充接触器、主控预充接触器，并且报上电失败的故障。其中，所述附件接触器或主控接触器采用双触点结构，吸合后辅助触点吸合，所述高压配电盒控制面板采集反馈信号并且通过CAN总线反馈给整车控制器。
所述高压配电盒接收到给相应设备上电的报文时，由高压配电盒控制面板相应的引脚输出电平信号，以及控制的相应接触器线圈上电，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。
与现有技术相比，本发明的优越效果在于：
(1)本发明所述的高压配电盒基于车载CAN总线网络，通过CAN总线与整车控制器进行通讯，能够直接控制接触器的吸合与断开，CAN总线抗干扰性、稳定性好，传输速率高。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、维修开关、故障码诊断、CAN通讯等功能，有效的保障车辆和人体的安全，保证车辆的正常行驶。
(2)本发明所述的高压配电盒通过CAN总线与整车控制器进行通信，根据CAN通讯协议解析接收到的报文，然后由控制面板控制接触器执行相应的动作，控制接触器的吸合或者断开，从而控制高压的上电与下电。只需要使用CAN总线，接线简单方便，能够减少误操作的可能性，安全性更高。
(3)本发明所述的高压配电盒通过CAN总线网络，能够与车上其他设备或整车控制器进行通讯，能够随时得到其他设备的信息，具有独立的控制单元，即使整车控制器出现故障也不会影响到高压配电盒的运行，而且与整车控制器想独立，效率更高，安全性和可移植性也更好。
(4)本发明所述的高压配电盒中的控制面板具有接触器控制模块，能够输出比较大的电流，足够同时对多个接触器同时进行控制，不需要使用继电器再去控制接触器，减少了器件数量与占用体积，集成程度更高，可靠性强，减少了后期排查故障时的难度。
(5)本发明所述的高压配电盒中的主控接触器和附件接触器具有双触点，当主控或附件接触器吸合时，配电盒中的控制面板对辅助触点的反馈信号进行采集，然后通过CAN总线发送给整车控制器。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。
(6)本发明所述的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。
(7)本发明所述的高压配电盒在上电时首先使附件预充接触器吸合，预充后控制附件接触器吸合并且断开附件预充接触器，然后控制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接触器，并且报上电失败的故障。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。
(8)本发明所述的高压配电盒在每一路高压接口都会有一个保险丝，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，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。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。
(9)本发明所述的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。
(10)本发明所述的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。
(11)本发明所述的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，也可以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为所述高压配电盒的内部结构示意图；
图3为图2所述高压配电盒的A向结构示意图；
图4为图2所述高压配电盒的B向结构示意图；
图5为图2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-高压配电盒控制面板、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。
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1、2所示，本发明所述一种基于车载CAN总线网络的高压配电盒，所述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包括高压配电盒壳体和绝缘端子；所述高压供电部分包括高压连接器插座、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；所述低压控制部分包括低压线束、高压配电盒控制面板4、低压接口5。其中，所述低压线束包括接触器线束、CAN屏蔽线或双绞线。所述低压接口5包括低压电源接口、CAN通讯接口、预留接口。
如图3所示，所述高压接口主要有电池接口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，与使用导向相比，采用铜排1后既简洁美观，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。其中，接触器8的触点能够承受极大的电流和电压，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。
如图2所示，所述接触器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。所述铜排1的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2、图5所示，所述低压接口5通过CAN总线与高压配电盒控制面板4连接，然后由所述高压配电盒控制面板4根据CAN总线协议对报文进行解析，然后由对内的接插件连接至接触器8，由高压配电盒控制面板4直接对接触器8进行控制。所述高压配电盒控制面板4上设有接触器控制模块，输出电流能控制多个接触器8，且在中间不需要经过继电器来控制接触器，减少了大量继电器的使用，节省了使用空间；另外，由高压配电盒控制面板4直接对接触器8进行控制，减少了中间环节，便于检查维护。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。
应用本发明所述基于车载CAN总线网络的高压配电盒的新能源汽车，可以通过车载CAN总线网络对高压配电盒进行控制，不需要大量的线束连接，只需要使用两根CAN通信线，即能完成对高压进行控制，其结构简单，使用方便，不需要在原车的基础上进行大量修改；且其功能易于修改，适用范围广泛，对于不同的控制需求，只需要更改高压配电盒的程序或者修改CAN通信协议即可，不需要对硬件进行大量改动。
另外，本发明所述高压配电盒中带有多重保护，能够最大程度上保证驾驶员和车辆的安全性。
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 (10)

1.一种基于车载CAN总线网络的高压配电盒，其特征在于，所述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包括高压配电盒壳体和绝缘端子；
所述高压供电部分包括高压连接器插座、铜排、接触器、预充电阻、保险丝、维修开关和高压接口；
所述低压控制部分包括低压线束、高压配电盒控制面板、低压接口。
2.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线网络的高压配电盒，其特征在于，所述低压线束包括接触器线束、CAN屏蔽线或双绞线。
3.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线网络的高压配电盒，其特征在于，所述低压接口包括低压电源接口、CAN通讯接口、预留接口。
4.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线网络的高压配电盒，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。
5.根据权利要求4所述的基于车载CAN总线网络的高压配电盒，其特征在于，所述电池的放电回路上设有电流传感器。
6.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线网络的高压配电盒，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，且每个高压接口分为正极和负极两个部分。
7.根据权利要求6所述的基于车载CAN总线网络的高压配电盒，其特征在于，每个高压接口至少连接一个保险丝，其熔断电流与外部设备相匹配。
8.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线网络的高压配电盒，其特征在于，所述高压配电盒控制面板包括单片机、CAN通讯模块和接触器控制模块。
9.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线网络的高压配电盒，其特征在于，所述高压配电盒控制面板设有预留接触器的控制信号接口。
10.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线网络的高压配电盒，其特征在于，所述接触器包括附件预充接触器、主控预充接触器，且附件预充接触器、主控预充接触器的电路上设有预充电阻进行限流。
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