CN107933310A - 电动汽车高压配电系统 - Google Patents

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张竹
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徐志坚
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Abstract

本发明提供了一种电动汽车高压配电系统：包括供电模块、输电模块、负载模块，供电模块包括电池单元、开关单元、预充单元，开关单元分别与输电模块和负载模块电性连接，预充单元与负载模块电性连接，输电模块包括接口单元和转换控制单元，接口单元分别与负载模块和开关单元电性连接，转换控制单元与负载模块电性连接；负载模块包括第一负载单元、第二负载单元和第三负载单元，本发明通过开关单元、接口单元和转换控制单元的设计，可以分别对不同的负载设备进行独立的控制，进而防止了由于集成控制带来的安全隐患，提高了配电系统的稳定性，通过预充单元的设计，防止了由于快速供电导致的负载设备的损坏，进而进一步的提高了配电系统的稳定性。

Description

电动汽车高压配电系统
技术领域
本发明涉及汽车配电技术领域，特别涉及一种电动汽车高压配电系统。
背景技术
电动汽车是指以车载动力电池为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。动力电池为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将动力电池的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。在电动汽车中，其电气设备远多于传统车辆。因此，在整车除了低压控制系统外，还有高压输电系统。电动汽车中的很多元器件工作电压高达几百伏，电流则高达几十安，甚至上百安，因而，在电动汽车中引入高压配电系统是必须的。高压配电系统主要是控制由高压驱动的电气设备的通断，实现低压控制高压，提高车辆的安全性和保障车辆的正常行驶。
现有的电动汽车高压配电系统包括供电模块、与供电模块电性连接的高压配电盒和与高压配电盒电性连接的负载模块，配电过程中由高压配电盒中的一个控制器集成控制多个负载的开关状态，以得到配电的效果
现有的电动汽车高压配电系统中，由于采用一个控制器集成控制多个负载开关状态的方式，使得配电过程中存在较大的安全隐患，降低了电动汽车高压配电系统的稳定性。
发明内容
基于此，本发明实施例的目的在于提供一种稳定性高的电动汽车高压配电系统。
本发明提供了一种电动汽车高压配电系统，包括供电模块和分别与所述供电模块电性连接的输电模块、负载模块，所述供电模块包括电池单元和分别与所述电池单元电性连接的开关单元、预充单元，所述开关单元分别与所述输电模块和所述负载模块电性连接，所述开关单元用于控制所述供电模块与所述输电模块、所述负载模块之间的电性连接状态，所述预充单元与所述负载模块电性连接，所述预充单元用于为所述负载模块提供预充电量；
所述输电模块包括接口单元和与所述接口单元电性连接的转换控制单元，所述接口单元分别与所述负载模块和所述开关单元电性连接，所述转换控制单元与所述负载模块电性连接；
所述负载模块包括与所述转换控制单元电性连接的第一负载单元、与所述接口单元电性连接的第二负载单元和与所述预充单元电性连接的第三负载单元。
上述电动汽车高压配电系统，通过所述开关单元、所述接口单元和所述转换控制单元的设计，可以分别对不同的负载设备进行独立的控制，进而防止了由于集成控制带来的安全隐患，提高了所述电动汽车高压配电系统的稳定性，通过所述预充单元的设计，防止了由于快速供电导致的负载设备的损坏，进而进一步的提高了所述电动汽车高压配电系统的稳定性。
进一步地，所述开关单元包括第一接触器和第二接触器，所述第一接触器分别与所述接口单元和所述预充单元电性连接，所述第二接触器分别与所述接口单元、所述第三负载单元和所述电池单元电性连接。
进一步地，所述预充单元包括第三接触器、第四接触器和预充电阻，所述预充电阻与所述第四接触器串联后与所述第三接触器并联，所述第三接触器和所述第四接触的输入端均分别与所述电池单元电性连接，所述第三接触器和所述预充电阻的输出端分别与所述第一接触器和所述第三负载单元电性连接。
进一步地，所述接口单元采用电气接口制成，所述转换控制单元包括机载控制器和电压转换器，所述机载控制器和所述电压转换器均分别与所述电气接口、所述第一负载单元电性连接，所述电气接口均分别与所述第二负载单元和所述开关单元电性连接。
进一步地，所述第一负载单元包括低压设备和慢充接口，所述慢充接口和所述低压设备分别与所述机载控制器和所述电压转换器电性连接。
进一步地，所述第二负载单元包括压缩机和加热器，所述压缩机和所述加热器均分别与所述电气接口电性连接。
进一步地，所述第三负载单元包括控制单元、与所述控制单元电性连接的电机和设于所述电机上的减速器，所述控制单元分别与所述电气接口和所述开关单元电性连接。
进一步地，所述输电模块与所述供电模块之间设有熔断模块，所述熔断模块内设有保险丝，所述保险丝的两端分别与所述输电模块和所述供电模块电性连接。
进一步地，所述电池单元、所述开关单元和所述预充单元设于同一电池箱内。
进一步地，所述第二接触器和所述第三接触器分别与所述电池单元的正极和负极电性连接。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的电动汽车高压配电系统的模块结构示意图；
图2为图1中电动汽车高压配电系统的设备结构示意图；
图3为本发明第二实施例提供的电动汽车高压配电系统的设备结构示意图；
主要元素符号说明：
具体实施方式
为了便于更好地理解本发明，下面将结合相关实施例附图对本发明进行进一步地解释。附图中给出了本发明的实施例，但本发明并不仅限于上述的优选实施例。相反，提供这些实施例的目的是为了使本发明的公开面更加得充分。
请参阅图1，为本发明第一实施例提供的电动汽车高压配电系统100的模块结构示意图，包括供电模块10和分别与所述供电模块10电性连接的输电模块20、负载模块30，所述供电模块10用于为所述负载模块30进行供电，以保障汽车的各个电气设备的正常运行，所述输电模块20用于对所述供电模块10输送至所述负载模块30，或所述负载模块30反馈给所述供电模块10的电压进行控制，以达到高压配电的效果，所述负载模块30用于实现汽车的各个功能，例如空调、发动机的运行等功能。
请参阅图2，为图1中电动汽车高压配电系统100的设备结构示意图，所述供电模块10包括电池单元12和分别与所述电池单元12电性连接的开关单元11、预充单元13，所述电池单元12用于为所述电动汽车高压配电系统100中提供电压，具体的，所述电池单元12可以为锂电池、太阳能电池等，所述开关单元11分别与所述输电模块20和所述负载模块30电性连接，所述开关单元11用于控制所述供电模块10与所述输电模块20、所述负载模块30之间的电性连接状态，所述开关单元11内设有多个开关设备，以分别对应控制不同的电器设备，防止了由于集成控制导致的意外发生，提高了系统配电过程的稳定性，所述预充单元13与所述负载模块30电性连接，所述预充单元13用于为所述负载模块30提供预充电量，优选的，所述电池单元12的外壳上设有手动维修开关，所述手动维修开关用于直接断开所述电池单元12上的所有连接线。
所述输电模块20包括接口单元21和与所述接口单元21电性连接的转换控制单元22，所述接口单元21用于实现所述负载模块30与所述供电模块20之间的电性连接，所述接口单元21分别与所述负载模块30和所述开关单元11电性连接，所述转换控制单元22与所述负载模块30电性连接。
具体的，所述负载模块30包括与所述转换控制单元22电性连接的第一负载单元31、与所述接口单元21电性连接的第二负载单元32和与所述预充单元13电性连接的第三负载单元33，所述第一负载单元31、所述第二负载单元32和所述第三负载单元33用于实现电动汽车的不同功能，例如汽车内温度的调节功能、电动汽车的行驶功能或电池的充电功能等。
本实施例中，所述开关单元11包括第一接触器111和第二接触器112，所述第一接触器111分别与所述接口单元21和所述预充单元13电性连接，所述第二接触器112分别与所述接口单元21、所述第三负载单元33和所述电池单元12电性连接，所述第一接触器111用于控制所述接口单元21与所述预充单元13之间的电性连接状态，所述第二接触器112用于控制所述电池单元12与所述接口单元21之间、所述电池单元12与所述第三负载单元33之间的电性连接状态，通过所述第一接触器111和所述第二接触器112的设计，以使所述输电模块20与所述供电模块10之间、所述供电模块10与所述负载模块30之间独立进行控制，防止了由于集成控制导致的意外发生，提高了所述电动汽车高压配电系统100的稳定性。
优选的，所述预充单元13包括第三接触器131、第四接触器132和预充电阻133，所述预充电阻133与所述第四接触器132串联后与所述第三接触器131并联，所述第三接触器131和所述第四接触132的输入端均分别与所述电池单元12电性连接，所述第三接触器131和所述预充电阻133的输出端分别与所述第一接触器111和所述第三负载单元33电性连接，所述预充单元13用于为所述第三负载单元33提供预充电压，防止了由于瞬间上电导致的电子器件的损坏。
此外本实施例中，所述接口单元21采用电气接口211制成，所述转换控制单元22包括机载控制器221和电压转换器222，所述机载控制器221和所述电压转换器222均分别与所述电气接口211、所述第一负载单元31电性连接，所述电气接口211均分别与所述第二负载单元32和所述开关单元11电性连接，所述机载控制器221用于控制外部对所述供电模块10的充电，所述电压转换器222用于将一个固定的直流电压变换为可变的直流电，以方便了对所述负载模块30的配电，提高了所述电动汽车高压配电系统100的配电效率。
所述第一负载单元31包括低压设备312和慢充接口311，所述慢充接口311和所述低压设备312分别与所述机载控制器221和所述电压转换器222电性连接，所述慢充接口311用于方便外部的电源对所述供电模块10的充电，所述第二负载单元32包括压缩机321和加热器322，所述压缩机321和所述加热器322均分别与所述电气接口211电性连接。
所述第三负载单元33包括控制单元331、与所述控制单元331电性连接的电机332和设于所述电机332上的减速器333，所述控制单元331分别与所述电气接口211和所述开关单元11电性连接，具体的，所述控制单元331均与所述第一接触器111、所述第三接触器131和所述预充电阻133电性连接，所述电池单元12、所述开关单元11和所述预充单元13设于同一电池箱内，所述第二接触器112和所述第三接触器131分别与所述电池单元12的正极和负极电性连接。
表一 电动汽车高压部件工况分析
请参阅表一，本实施例中分析了纯电动汽车各高压部件的使用工况。通过合理的高压配电系统集成相关的高压部件，可以有效的减少高压接触器、高压连接器数量及高压导线的使用量等，不仅可以避免不必要的安全隐患，也可以有效的降低整车成本，通过对比分析各高压部件的工作特性及功率等级，工作特性相近的高压部件尽量共用一个接触器，功率等级相近的高压部件尽量共用保险丝。DC/OBC集成为一个总成并集成电气分配单元的功能，为A/C、PTC供电，各回路的保险丝布置在电池箱体外部的独立盒子内，则无需开发高压配电盒。
本实施例在保证高压回路都设有独立控制的同时，能够最大限度的共用接触器及保险丝等元器件。各回路的保险丝布置在电池箱体外部的独立盒子内，便于维修检查，无需开发高压配电盒。最大限度的减少各高压回路中接触器、保险丝、外接接口机高压线束等的使用量，节省布置空间和使用成本，通过对比分析工作特性及功率等级，将工作特性相近的部件尽量共用接触器，功率等级相近的部件尽量共用保险丝。
本实施例中，通过所述开关单元11、所述接口单元21和所述转换控制单元22的设计，可以分别对不同的负载设备进行独立的控制，进而防止了由于集成控制带来的安全隐患，提高了所述电动汽车高压配电系统100的稳定性，通过所述预充单元13的设计，防止了由于快速供电导致的负载设备的损坏，进而进一步的提高了所述电动汽车高压配电系统100的稳定性。
请参阅图3，为本发明第二实施例提供的电动汽车高压配电系统100a的设备结构示意图，该第二实施例与第一实施例的结构大抵相同，其区别在于，本实施例中所述输电模块20与所述供电模块10之间设有熔断模块40，所述熔断模块40内设有保险丝41，所述保险丝41的两端分别与所述输电模块20和所述供电模块10电性连接。
具体的，本实施例中所述保险丝41的两端分别与所述电气接口211和所述第一接触器111电性连接，所述保险丝41用于当所述电气接口211与所述第一接触器111之前的电流过大时，断开所述电气接口211与所述第一接触器111之前的电性连接，以防止由于电压过大导致的所述负载模块30的损坏，提高了所述电动汽车高压配电系统100的稳定性。
上述实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车高压配电系统，其特征在于：包括供电模块和分别与所述供电模块电性连接的输电模块、负载模块，所述供电模块包括电池单元和分别与所述电池单元电性连接的开关单元、预充单元，所述开关单元分别与所述输电模块和所述负载模块电性连接，所述开关单元用于控制所述供电模块与所述输电模块、所述负载模块之间的电性连接状态，所述预充单元与所述负载模块电性连接，所述预充单元用于为所述负载模块提供预充电量；
所述输电模块包括接口单元和与所述接口单元电性连接的转换控制单元，所述接口单元分别与所述负载模块和所述开关单元电性连接，所述转换控制单元与所述负载模块电性连接；
所述负载模块包括与所述转换控制单元电性连接的第一负载单元、与所述接口单元电性连接的第二负载单元和与所述预充单元电性连接的第三负载单元。
2.根据权利要求1所述的电动汽车高压配电系统，其特征在于：所述开关单元包括第一接触器和第二接触器，所述第一接触器分别与所述接口单元和所述预充单元电性连接，所述第二接触器分别与所述接口单元、所述第三负载单元和所述电池单元电性连接。
3.根据权利要求1所述的电动汽车高压配电系统，其特征在于：所述预充单元包括第三接触器、第四接触器和预充电阻，所述预充电阻与所述第四接触器串联后与所述第三接触器并联，所述第三接触器和所述第四接触的输入端均分别与所述电池单元电性连接，所述第三接触器和所述预充电阻的输出端分别与所述第一接触器和所述第三负载单元电性连接。
4.根据权利要求1所述的电动汽车高压配电系统，其特征在于：所述接口单元采用电气接口制成，所述转换控制单元包括机载控制器和电压转换器，所述机载控制器和所述电压转换器均分别与所述电气接口、所述第一负载单元电性连接，所述电气接口均分别与所述第二负载单元和所述开关单元电性连接。
5.根据权利要求4所述的电动汽车高压配电系统，其特征在于：所述第一负载单元包括低压设备和慢充接口，所述慢充接口和所述低压设备分别与所述机载控制器和所述电压转换器电性连接。
6.根据权利要求4所述的电动汽车高压配电系统，其特征在于：所述第二负载单元包括压缩机和加热器，所述压缩机和所述加热器均分别与所述电气接口电性连接。
7.根据权利要求4所述的电动汽车高压配电系统，其特征在于：所述第三负载单元包括控制单元、与所述控制单元电性连接的电机和设于所述电机上的减速器，所述控制单元分别与所述电气接口和所述开关单元电性连接。
8.根据权利要求1所述的电动汽车高压配电系统，其特征在于：所述输电模块与所述供电模块之间设有熔断模块，所述熔断模块内设有保险丝，所述保险丝的两端分别与所述输电模块和所述供电模块电性连接。
9.根据权利要求1所述的电动汽车高压配电系统，其特征在于：所述电池单元、所述开关单元和所述预充单元设于同一电池箱内。
10.根据权利要求2所述的电动汽车高压配电系统，其特征在于：所述第二接触器和所述第三接触器分别与所述电池单元的正极和负极电性连接。
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