CN107985080B - 车辆动力电池系统用高压配电装置及车辆动力电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆动力电池系统用高压配电装置及车辆动力电池系统，该装置包括：待配电的蓄电池的电池总正端和电池总负端，分别连接至维护开关的开关正输入侧和开关负输入侧；所述维护开关的开关正输出侧和开关负输出侧，分别连接至车辆动力电池系统的直流母线的母线总正端和母线总负端；所述母线总正端和所述母线总负端，分别连接至DC/DC高压供电电路；BMS控制器的母线电压采集端，连接至所述母线总正端；所述BMS控制器的充放电控制端，也连接至所述DC/DC高压供电电路。本发明的方案，可以克服现有技术中布线难度大、运行可靠性低和线材成本高等缺陷，实现布线难度小、运行可靠性高和线材成本低的有益效果。

Description

车辆动力电池系统用高压配电装置及车辆动力电池系统
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种车辆动力电池系统用高压配电装置及车辆动力电池系统，尤其涉及一种混动(即混合动力)检修机车车辆动力电池系统高压配电盒(即一种混动检修机车动力电池系统高压配电盒)。
背景技术
目前世界范围内的新能源技术迅猛发展，电动车辆作为新能源车辆的重要组成部分，其高压配电盒的设计优劣直接关系到整车性能的好坏。然而，现有的动力电池系统的高压配电盒，存在着布线混乱、可靠性能低，以及功能简单、安全性不高等缺陷；另外，现有的动力电池系统的高压配电盒，采用电缆、铜编织网(或铜编织线或铜编织带)等线材连接，存在不易折弯等缺陷。例如：在一种纯电动汽车动力电池包内部集成高压控制盒，该高压控制盒的内部器件较为拥挤，走线混乱；另外，该高压控制盒的内部器件使用软铜排连接，既增加了布线难度，又提高了线材成本。
现有技术中，存在布线难度大、运行可靠性低和线材成本高等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述缺陷，提供一种车辆动力电池系统用高压配电装置及车辆动力电池系统，以解决现有技术中动力电池系统的高压配电盒的内部器件之间的布线混乱导致可靠性低的问题，达到提升运行可靠性的效果。
本发明提供一种车辆动力电池系统用高压配电装置，包括：BMS控制器、维护开关和DC/DC高压供电电路；其中，待配电的蓄电池的电池总正端和电池总负端，分别连接至所述维护开关的开关正输入侧和开关负输入侧；所述维护开关的开关正输出侧和开关负输出侧，分别连接至所述车辆动力电池系统的直流母线的母线总正端和母线总负端；所述母线总正端和所述母线总负端，分别连接至所述DC/DC高压供电电路；所述BMS控制器的母线电压采集端，连接至所述母线总正端；所述BMS控制器的充放电控制端，也连接至所述DC/DC高压供电电路。
可选地，还包括：分流器、高压连接器组件中的至少之一；其中，所述分流器，连接在所述蓄电池的电池总负端与所述维护开关的开关负输入侧之间；所述高压连接器组件，与待配电的蓄电池、所述BMS控制器、所述维护开关和所述DC/DC高压供电电路中的至少之一连接。
可选地，还包括：箱体；当该高压配电装置还包括分流器时，所述分流器、所述BMS控制器、所述维护开关和所述DC/DC高压供电电路，配合布置在所述箱体的内部空间中；当该高压配电装置还包括高压连接器组件时，所述高压连接器组件，设置在所述箱体的背面。
可选地，其中，所述维护开关，包括：自动维护开关或手动维护开关；和/或，所述DC/DC高压供电电路，包括：充电电路、DC/DC高压输入电路和放电电路；其中，所述充电电路、所述DC/DC高压输入电路和所述放电电路，分别连接至所述母线总正端和所述母线总负端；所述DC/DC高压输入电路，在所述蓄电池充电时由充电机供电，在所述蓄电池放电时由所述车辆动力电池系统供电。
可选地，其中，所述手动维护开关，包括：断路器；和/或，所述DC/DC高压供电电路，还包括：预充电路；所述预充电路，设置在所述放电电路中。
可选地，其中，所述充电电路，包括：充电正接触器、充电回路熔断器和充电负接触器；其中，所述充电正接触器的第一输入端，分别连接至所述母线总正端和所述充放电控制端；所述充电正接触器的第一输出端，经充电回路熔断器后，作为充电机的充电机输入正端；所述充电负接触器的第二输入端，分别连接至所述母线总负端和所述充放电控制端；所述充电负接触器的第二输出端，作为充电机的充电机输入负端；和/或，所述DC/DC高压输入电路，包括：DC/DC高压回路熔断器和DC/DC电源；其中，所述母线总正端，经所述DC/DC高压回路熔断器后，连接至所述DC/DC电源的高压输入正端；所述母线总负端，连接至所述DC/DC电源的高压输入负端；所述DC/DC电源的唤醒信号输入端，连接至所述充放电控制端；所述DC/DC电源的低压输出正端和低压输出负端，作为低压供电输入正端和低压供电输入负端；和/或，所述放电电路，包括：放电正接触器和放电回路熔断器；其中，所述母线总正端，依次经所述放电正接触器和所述放电回路熔断器后，作为放电输出正端；所述母线总负端的引出端，作为放电输出负端；其中，当所述放电电路还包括预充电路时，所述预充电路，与所述放电正接触器并联。
可选地，所述预充电路，包括：预充电阻、预充接触器；其中，所述母线总正端，依次经所述预充电阻和所述预充接触器后，连接至所述放电输出正端；和/或，当所述预充电路包括预充接触器时，所述放电正接触器、所述预充接触器中的至少之一，连接至所述充放电控制端。
可选地，与所述充电正接触器、所述充电负接触器、所述放电正接触器、所述预充接触器中的至少之一相配合，还设有辅助触头；所述辅助触头，用于反馈所述充电正接触器、所述充电负接触器、所述放电正接触器、所述预充接触器中相应接触器的工作状态；所述BMS控制器，用于根据所述工作状态，对相应接触器的触头粘连情况进行检测；和/或，所述BMS控制器，还用于控制充电接触器和放电接触器的触头状态，实现对所述充电接触器与所述放电接触器的互锁；其中，所述充电接触器，由所述充电正接触器和所述充电负接触器形成；所述放电接触器，由所述放电正接触器形成。
可选地，当该高压配电装置还包括高压连接器组件时，所述高压连接器组件，包括：充电正连接器、充电负连接器、电池正连接器、电池负连接器、放电负连接器、放电正连接器、DC/DC高压连接器和BMS控制器低压连接器中的至少一种连接器；其中，所述充电正连接器，连接至所述充电机输入正端；所述充电负连接器，连接至所述充电机输入负端；所述电池正连接器，连接至所述电池总正端；所述电池负连接器，连接至所述电池总负端；所述放电负连接器，连接至所述放电输出负端；所述放电正连接器，连接至所述放电输出正端；所述DC/DC高压连接器，连接至所述高压输入正端；所述BMS控制器低压连接器，连接至所述BMS控制器的低压控制端；和/或，所述至少一种连接器，采用防呆措施设置。
可选地，还包括：硬铜排和电缆；所述电缆，包括：高压电缆和低压电缆；其中，所述电池总负端，还经高压电缆连接至所述DC/DC高压连接器；和/或，当该高压配电装置还包括分流器时，所述DC/DC高压回路熔断器和所述放电正接触器之间，所述放电正接触器和所述放电回路熔断器之间，所述放电正接触器和所述维护开关之间，所述维护开关和所述电池总正端之间，所述维护开关和所述充电正接触器之间，所述维护开关和所述充电负接触器之间，所述充电正接触器和所述充电回路熔断器之间，所述放电回路熔断器和所述放电正连接器之间，所述维护开关和所述放电负连接器之间，所述分流器和所述电池负连接器之间，所述电池总正端和所述电池正连接器之间，所述充电负接触器和所述充电负连接器之间，所述充电回路熔断器和所述充电正连接器之间，均使用所述硬铜排连接；和/或，所述DC/DC高压回路熔断器和所述DC/DC高压连接器之间，所述放电正接触器和所述预充电阻之间，所述预充电阻和所述预充接触器之间，所述预充接触器和所述放电正接触器之间，所述BMS控制器和所述BMS控制器低压连接器之间，均使用所述低压电缆连接。
与上述装置相匹配，本发明另一方面提供一种车辆动力电池系统，包括：以上所述的车辆动力电池系统用高压配电装置。
本发明的方案，通过使电池低压系统通过DC/DC自取电，作为低压系统电源，可以摆脱对车载低压蓄电池的依赖，缓解了车载低压蓄电池的压力，可以提升电池运行可靠性。
进一步，本发明的方案，通过采用硬铜排连接，降低布线难度，提升运行可靠性。
进一步，本发明的方案，通过增加手动维护开关，大大增强系统调试和运维(即运行和维护)的简便性。
由此，本发明的方案，通过增加维护开关(例如：手动维护开关，可以选用断路器QF1)，解决现有技术中动力电池系统的高压配电盒的内部器件之间的布线混乱导致运行可靠性低的问题，从而，克服现有技术中布线难度大、运行可靠性低和线材成本高的缺陷，实现布线难度小、运行可靠性高和线材成本低的有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的车辆动力电池系统用高压配电装置中PDU箱的一实施例的正视结构示意图；
图2为本发明的车辆动力电池系统用高压配电装置中PDU箱的一实施例的后视结构示意图；
图3为本发明的车辆动力电池系统用高压配电装置的一实施例的电气原理示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-BMS控制器；2-DC/DC高压回路熔断器(例如：第三熔断器FUD3)；3-放电正接触器(例如：第三接触器KM3)；4-预充电阻(例如：电阻R1)；5-维护开关(例如：手动维护开关，可以选用断路器QF1)；6-充电正接触器(例如：第一接触器KM1)；7-充电回路熔断器(例如：第二熔断器FUD2)；8-充电负接触器(例如：第二接触器KM2)；9-电池主正铜排(例如：电池总+端接线铜排)；10-分流器(例如：FL电流采集BMU-J4)；11-放电负铜排(例如：电控-端接线铜排)；12-预充接触器(例如：第四接触器KM4)；13-放电回路熔断器(例如：第四熔断器FUD4)；14-充电正连接器(例如：充电机输入+端连接器)；15-充电负连接器(例如：充电机输入-端连接器)；16-电池正连接器(例如：电池主正连接器，可以是电池总+动力线连接器)；17-电池负连接器(例如：电池主负连接器，可以是电池总-动力线连接器)；18-放电负连接器(例如：电控-端连接器)；19-放电正连接器(例如：电控+端连接器)；20-DC/DC高压连接器(例如：DC/DC电源的高压输入+端连接器)；21-BMS控制器低压连接器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种车辆动力电池系统用高压配电装置，如图3所示本发明的车辆动力电池系统用高压配电装置的一实施例的电气原理示意图。该车辆动力电池系统用高压配电装置可以包括：BMS控制器1、维护开关5和DC/DC高压供电电路。
在一个可选例子中，待配电的蓄电池的电池总正端和电池总负端，分别连接至所述维护开关5的开关正输入侧和开关负输入侧。例如：待配电的蓄电池的电池总正端，连接至所述维护开关5的开关正输入侧；所述蓄电池的电池总负端，连接至所述维护开关5的开关负输入侧。
例如：蓄电池总正总负动力线由高压连接器进入配电盒(即高压配电盒)，蓄电池(例如：钛酸锂电池)总正端由铜排连接至手动维护开关的输入侧，蓄电池总负端的一端由铜排经分流器10连接至手动维护开关的输入侧。
在一个可选例子中，所述维护开关5的开关正输出侧和开关负输出侧，分别连接至所述车辆动力电池系统的直流母线的母线总正端和母线总负端。例如：所述维护开关5的开关正输出侧，连接至所述车辆动力电池系统的直流母线的母线总正端；所述维护开关5的开关负输出侧，连接至所述直流母线的母线总负端。
可选地，所述维护开关5，可以包括：自动维护开关或手动维护开关。
由此，通过多种形式的维护开关，可以提升维护开关设置和使用的便捷性和灵活性。
更可选地，所述手动维护开关，可以包括：断路器QF1。
由此，通过断路器作为手动维护开关，可靠性高，安全性好。
在一个可选例子中，所述母线总正端和所述母线总负端，分别连接至所述DC/DC高压供电电路。例如：所述母线总正端，连接至所述DC/DC高压供电电路的供电输入正端；所述母线总负端，连接至所述DC/DC高压供电电路的供电输入负端。
在一个可选例子中，所述BMS控制器1的母线电压采集端(例如：BMS控制器1)的J4端，连接至所述母线总正端。所述BMS控制器1的充放电控制端(例如：BMS控制器1的J3端)，也连接至所述DC/DC高压供电电路。
例如：增加手动维护开关，大大增强系统调试和运维的简便性，提升运行可靠性。
由此，通过增加维护开关，可以提升动力电池系统调试、运行和维护的便捷性，提升动力电池系统运行的可靠性和安全性。
可选地，所述DC/DC高压供电电路，可以包括：充电电路、DC/DC高压输入电路和放电电路。
例如：BMS控制器集充电、放电、预充、电池监控、低压配电于一体，高压配电盒功能高度集成化，精简了整车系统架构。
在一个可选具体例子中，所述充电电路、所述DC/DC高压输入电路和所述放电电路，分别连接至所述母线总正端和所述母线总负端。
例如：电池正铜排9-DC/DC高压回路熔断器2-DC/DC电源-放电负铜排11-分流器10和充电回路熔断器7-充电正接触器6-DC/DC高压回路熔断器2-DC/DC电源-放电负铜排11-充电负接触器8，构成DC/DC高压供电回路。
例如：DC/DC高压供电回路由高压熔断器(例如：DC/DC高压回路熔断器2)提供短路和过电流保护，手动维护开关合上后DC/DC电源的输入侧得电，电池充电时DC/DC电源由充电机供电，电池放电时DC/DC电源由动力电池供电。
在一个可选具体例子中，所述DC/DC高压输入电路，在所述蓄电池充电时由充电机供电，在所述蓄电池放电时由所述车辆动力电池系统供电。
例如：系统低压DC/DC电源的输入侧，由高压母线取电，手动维护开关合上后DC/DC电源的输入侧得电。其中，电池充电时DC/DC电源由充电机供电，电池放电时DC/DC电源由动力电池供电。
由此，通过充电电路、DC/DC高压输入电路和放电电路构成DC/DC高压供电电路，供电可靠性高、安全性强，且有利于增强车辆续航能力。
更可选地，所述充电电路，可以包括：充电正接触器6、充电回路熔断器7和充电负接触器8。
例如：电池正铜排9-充电正接触器6-充电回路熔断器7-充电机-充电负接触器8-分流器10构成电池系统充电回路。
例如：充电回路由BMS控制器1控制充电接触器(例如：充电正接触器6、充电负接触器8等)分合，充电快速熔断器(例如：充电回路熔断器7)为充电回路提供短路和过电流保护，充电接触器(例如：充电正接触器6、充电负接触器8等)通过辅助触点反馈主触头的状态实现触头粘连检测，充电电流和电压由BMS控制器1在分流器10和电池主正、主负部分(例如：电池正连接器16、电池负连接器17)上检测。
在一个更可选具体例子中，所述充电正接触器6的第一输入端，分别连接至所述母线总正端和所述充放电控制端。所述充电正接触器6的第一输出端，经充电回路熔断器7后，作为充电机的充电机输入正端。
在一个更可选具体例子中，所述充电负接触器8的第二输入端，分别连接至所述母线总负端和所述充放电控制端。所述充电负接触器8的第二输出端，作为充电机的充电机输入负端。
例如：维护开关(例如：手动维护开关)的输出侧的正极(例如：总+端)一端经放电接触器(例如：放电正接触器3)、直流熔断器(例如：放电回路熔断器13)连接至放电正高压连接器(例如：放电正连接器19)，维护开关(例如：手动维护开关)的输出侧的正极另一端经充电接触器(例如：充电正接触器6)、直流熔断器(例如：充电回路熔断器7)连接至充电正高压连接器(例如：充电正连接器14)。
例如：维护开关(例如：手动维护开关)输出侧的负极一端由铜排连接至放电负高压连接器(例如：放电负连接器18)，维护开关(例如：手动维护开关)的输出侧的负极另一端经充电负接触器8连接至充电负高压连接器(例如：充电负连接器15)。
由此，通过充电正接触器、充电回路熔断器和充电负接触器形成充电电路，结构简单，且充电的可靠性和安全性可以得到保障。
更可选地，所述DC/DC高压输入电路，可以包括：DC/DC高压回路熔断器2和DC/DC电源。
在一个更可选具体例子中，所述母线总正端，经所述DC/DC高压回路熔断器2后，连接至所述DC/DC电源的高压输入正端。所述母线总负端，连接至所述DC/DC电源的高压输入负端。
在一个更可选具体例子中，所述DC/DC电源的唤醒信号输入端，连接至所述充放电控制端。所述DC/DC电源的低压输出正端和低压输出负端，作为低压供电输入正端和低压供电输入负端。
例如：采用DC/DC电源，从手动维护开关的输出高压侧取电，充电时由充电机供电，放电时由动力电池供电，DC/DC电源的输出电压，作为低压系统电源，缓解了车载低压蓄电池压力。这样，可以使电池低压系统通过DC/DC自取电，摆脱对车载低压蓄电池的依赖。
由此，通过DC/DC高压回路熔断器和DC/DC电源形成DC/DC高压输入电路，可以自维护开关的输出高压侧取电，从而缓解蓄电池的压力，提升车辆运行可靠性和安全性。
更可选地，所述放电电路，可以包括：放电正接触器3和放电回路熔断器13。
例如：电池正铜排9-放电正接触器3-放电回路熔断器13-负载-放电负铜排11-分流器10，构成电池系统放电回路。
例如：放电回路由BMS控制器1接收整车指令，控制放电接触器(例如：放电正接触器3)分合，放电快速熔断器(例如：放电回路熔断器13)为放电回路提供短路和过电流保护，放电接触器(例如：放电正接触器3)通过辅助触点反馈主触头的状态实现触头粘连检测，放电电流和电压由BMS控制器1在分流器10和电池主正、主负部分(例如：电池正连接器16、电池负连接器17)上检测。
在一个更可选具体例子中，所述母线总正端，依次经所述放电正接触器3和所述放电回路熔断器13后，作为放电输出正端。所述母线总负端的引出端，作为放电输出负端。
在一个更可选具体例子中，当所述放电电路还可以包括预充电路时，所述预充电路，与所述放电正接触器3并联。
例如：放电接触器(例如：放电正接触器3)的输入端，引出一路铜排经DC/DC熔断器(例如：DC/DC高压回路熔断器2)连接至DC/DC高压连接器20。
例如：放电接触器(例如：放电正接触器3)两端并联预充电路，预充电路由预充接触器12和预充电阻4组成，在整车系统为容性负载时，预充电路可以有效缓解容性负载接通瞬间的冲击电流对各控制器件和保护器件的影响。
由此，通过放电正接触器和放电回路熔断器形成放电电路，结构简单，且放电可靠性高。
可选地，所述DC/DC高压供电电路，还可以包括：预充电路。
例如：电池正铜排9-预充电阻4-预充接触器12-负载-放电负铜排11-分流器10，构成电池系统预充回路。
例如：预充回路由BMS控制器1控制预充接触器12分合，预充电阻4限制容性负载投入时的充电电流，BMS控制器1通过检测放电接触器(例如：放电正接触器3)负载端电压(≥95％U电池)实现预充，完成判断并关合放电接触器(例如：放电正接触器3)，完成预充。
在一个可选具体例子中，所述预充电路，设置在所述放电电路中。
例如：设置在所述箱体中的各内部器件，可以包括：手动维护开关、充放电电路、预充电路、DC/DC高压输入电路、BMS控制器1等。
例如：箱体中设置有手动维护开关、充放电电路、预充电路、DC/DC高压输入电路、BMS控制器1。
例如：放电接触器(例如：放电正接触器3)两端并联预充电路，预充电路由预充接触器12和预充电阻4组成，在整车系统为容性负载时，预充电路可以有效缓解容性负载接通瞬间的冲击电流对各控制器件和保护器件的影响。
由此，通过在放电电路中设置预充电路，可以提升放电电路放电运行的可靠性和安全性。
更可选地，所述预充电路，可以包括：预充电阻4、预充接触器12。其中，
在一个更可选具体例子中，所述母线总正端，依次经所述预充电阻4和所述预充接触器12后，连接至所述放电输出正端。
例如：由预充接触器12和预充电阻4组成的预充电路，并联在放电接触器(例如：放电正接触器3)的两端。
由此，通过预充电阻和预充接触器形成预充电路，结构简单，对放电电路进行保护的可靠性高、安全性好。
其中，当所述预充电路可以包括预充接触器12时，所述放电正接触器3、所述预充接触器12中的至少之一，连接至所述充放电控制端。
由此，通过BMS控制器控制放电正接触器和/或预充接触器，可以提升对相应接触器启闭控制的及时性和可靠性。
在一个可选实施方式中，还可以包括：分流器10、高压连接器组件中的至少之一。
在一个可选例子中，所述分流器10，连接在所述蓄电池的电池总负端与所述维护开关5的开关负输入侧之间。
例如：BMS控制器1，通过电压采样和分流器采样，检测系统的充放电电流。
由此，通过分流器进行电流采样，采集精准性好，有利于提升电流检测的可靠性和安全性。
在一个可选例子中，所述高压连接器组件，与待配电的蓄电池、所述BMS控制器1、所述维护开关5和所述DC/DC高压供电电路中的至少之一连接。
由此，通过高压连接器组件进行连接，连接方式简便，且可靠性高、安全性好。
在一个可选实施方式中，还可以包括：箱体。
在一个可选例子中，当该高压配电装置还可以包括分流器10时，所述分流器10、所述BMS控制器1、所述维护开关5和所述DC/DC高压供电电路，配合布置在所述箱体的内部空间中。
在一个可选例子中，当该高压配电装置还可以包括高压连接器组件时，所述高压连接器组件，设置在所述箱体的背面。
例如：本发明提供的一种混动检修机车车辆动力电池系统高压配电盒，可以包括：箱体，以及设置在所述箱体中的各内部器件。
由此，通过设置箱体，可以对各内部器件进行容置和保护，提升高压配电装置运行的可靠性和安全性，还有利于延长高压配电装置的使用寿命。
在一个可选实施方式中，与所述充电正接触器6、所述充电负接触器8、所述放电正接触器3、所述预充接触器12中的至少之一相配合，还设有辅助触头。
在一个可选例子中，所述辅助触头，可以用于反馈所述充电正接触器6、所述充电负接触器8、所述放电正接触器3、所述预充接触器12中相应接触器的工作状态。所述BMS控制器1，可以用于根据所述工作状态，对相应接触器的触头粘连情况进行检测。
例如：BMS控制器1，通过各接触器辅助触点的反馈状态，检测接触器触头的粘连情况。
例如：充电正接触器6、充电负接触器8、放电正接触器3均有辅助触点能够反馈触头状态，并通过BMS控制器1实现触头粘连检测，增加电池系统运行可靠性。
由此，通过根据相应接触器的触头状态进行粘连检测，检测方式简便，检测结果可靠性高、安全性好。
在一个可选例子中，所述BMS控制器1，还可以用于控制充电接触器和放电接触器的触头状态，实现对所述充电接触器与所述放电接触器的互锁。
其中，所述充电接触器，由所述充电正接触器6和所述充电负接触器8形成。所述放电接触器，由所述放电正接触器3形成。
例如：充电接触器(例如：充电正接触器6、充电负接触器8)和放电接触器(例如：放电正接触器3)，通过BMS控制器1的检测触头的状态，实现互锁。
由此，通过对充电接触器和放电接触器的触点状态的检测实现对二者的互锁控制，可以提升充电、放电等运行过程的可靠性和安全性，还有利于延长动力电池系统的使用寿命。
在一个可选实施方式中，当该高压配电装置还可以包括高压连接器组件时，所述高压连接器组件，可以包括：充电正连接器14、充电负连接器15、电池正连接器16、电池负连接器17、放电负连接器18、放电正连接器19、DC/DC高压连接器20和BMS控制器低压连接器21。
例如：本发明提供的一种混动检修机车动力电池系统高压配电盒，如图1和图2所示，箱(例如：以上所述的箱体)内，可以包含：BMS控制器1、DC/DC高压回路熔断器2、放电正接触器3、预充电阻4、手动维护开关、充电正接触器6、充电回路熔断器7、充电负接触器8、电池正铜排9、分流器10、放电负铜排11、预充接触器12、放电回路熔断器13、充电正连接器14、充电负连接器15、电池正连接器16、电池负连接器17、放电负连接器18、放电正连接器19、DC/DC高压连接器20、BMS控制器低压连接器21。
在一个可选例子中，所述充电正连接器14，连接至所述充电机输入正端。
在一个可选例子中，所述充电负连接器15，连接至所述充电机输入负端。
在一个可选例子中，所述电池正连接器16，连接至所述电池总正端。
在一个可选例子中，所述电池负连接器17，连接至所述电池总负端。
在一个可选例子中，所述放电负连接器18，连接至所述放电输出负端。
在一个可选例子中，所述放电正连接器19，连接至所述放电输出正端。
在一个可选例子中，所述DC/DC高压连接器20，连接至所述高压输入正端。
例如：蓄电池总负端的另一端由高压电缆连接至DC/DC高压连接器20。
在一个可选例子中，所述BMS控制器低压连接器21，连接至所述BMS控制器1的低压控制端。
例如：各充放电接口及电池接口，均通过高压连接器实现箱(例如：以上所述的箱体)内外隔离、以及电缆与铜排间的转换。
由此，通过高压连接器对相应的接线端子进行连接，便于用户使用，且使用的可靠性和安全性均可以得到保障。
在一个可选例子中，所述至少一种连接器，采用防呆措施设置。
例如：各高压连接器均采取防呆措施，防止插错。
例如：高压接口均使用高压连接器实现外部动力线束与配电盒内部铜排的转接，同时各连接器设计有防呆措施，增加电池系统安全可靠性。
由此，通过设置防呆措施，一方面可以提升使用安全性，另一方面可以提升用户使用的便捷性，安全性和人性化均得以提升。
在一个可选实施方式中，还可以包括：硬铜排和电缆。所述电缆，可以包括：高压电缆和低压电缆。
在一个可选例子中，所述电池总负端，还经高压电缆连接至所述DC/DC高压连接器20。
由此，通过高压电缆连接电池总负端和DC/DC电源的高压输入正端，连接可靠性高，运行安全性好。
在一个可选例子中，当该高压配电装置还可以包括分流器10时，所述DC/DC高压回路熔断器2和所述放电正接触器3之间，所述放电正接触器3和所述放电回路熔断器13之间，所述放电正接触器3和所述维护开关5之间，所述维护开关5和所述电池总正端之间，所述维护开关5和所述充电正接触器6之间，所述维护开关5和所述充电负接触器8之间，所述充电正接触器6和所述充电回路熔断器7之间，所述放电回路熔断器13和所述放电正连接器19之间，所述维护开关5和所述放电负连接器18之间，所述分流器10和所述电池负连接器17之间，所述电池总正端和所述电池正连接器16之间，所述充电负接触器8和所述充电负连接器15之间，所述充电回路熔断器7和所述充电正连接器14之间，均使用所述硬铜排连接。
例如：DC/DC高压回路熔断器2和放电正接触器3之间，放电正接触器3和放电回路熔断器13之间，放电正接触器3和手动维护开关之间，手动维护开关和电池正铜排9之间，手动维护开关和充电正接触器6之间，手动维护开关和充电负接触器8之间，充电正接触器6和充电回路熔断器7之间，放电回路熔断器13和放电正连接器19之间，手动维护开关和放电负连接器18之间，分流器10和电池负连接器17之间，电池正铜排9和电池正连接器16之间，充电负接触器8和充电负连接器15之间，充电回路熔断器7和充电正连接器14之间，均使用铜排连接。
例如：采用硬铜排连接，合理布局节省空间，降低布线难度，增加了高压配电盒安全性。
由此，通过硬铜排连接，使得高压配电装置的各内部器件的布线难度降低，布线的紧凑性和整齐性得以极大提升，从而可以提升高压配电装置甚至动力电池系统运行的可靠性和安全性。
在一个可选例子中，所述DC/DC高压回路熔断器2和所述DC/DC高压连接器20之间，所述放电正接触器3和所述预充电阻4之间，所述预充电阻4和所述预充接触器12之间，所述预充接触器12和所述放电正接触器3之间，所述BMS控制器1和所述BMS控制器低压连接器21之间，均使用所述低压电缆连接。
例如：DC/DC高压回路熔断器2和DC/DC高压连接器20之间，放电正接触器3和预充电阻4之间，预充电阻4和预充接触器12之间，预充接触器12和放电正接触器3之间，BMS控制器1和BMS控制器低压连接器21之间，均使用低压电缆连接。
由此，通过低压电缆对相应端子和连接器进行连接，可以保证连接和运行的可靠性和安全性，还节省了线材成本。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过使电池低压系统通过DC/DC自取电，作为低压系统电源，可以摆脱对车载低压蓄电池的依赖，缓解了车载低压蓄电池的压力，可以提升电池运行可靠性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于车辆动力电池系统用高压配电装置的一种车辆动力电池系统。该车辆动力电池系统可以包括：以上所述的车辆动力电池系统用高压配电装置。
在一个可选实施方式中，本发明提供的一种混动检修机车车辆动力电池系统高压配电盒，可以包括：箱体，以及设置在所述箱体中的各内部器件。
新能源电动汽车高压配电柜(盒/箱)，是所有纯电动汽车、插电式混合动力汽车的高压电大电流分配单元(Power Distribution Unit，PDU，又称电源分配单元)。该高压配电盒，采用集中配电方案，结构设计紧凑，接线布局方便，检修方便快捷。另外，根据不同客户的系统架构需求，高压配电盒还要集成部分电池管理系统智能控制管理单元，从而更进一步简化整车系统架构配电的复杂度。
其中，PDU，也就是常说的机柜用电源分配插座，PDU是为机柜式安装的电气设备提供电力分配而设计的产品，拥有不同的功能、安装方式和不同插位组合的多种系列规格，能为不同的电源环境提供适合的机架式电源分配解决方案。PDU的应用，可使机柜中的电源分配更加整齐、可靠、安全、专业和美观，并使得机柜中电源的维护更加便利和可靠。
在一个可选例子中，设置在所述箱体中的各内部器件，可以包括：手动维护开关、充放电电路、预充电路、DC/DC高压输入电路、BMS控制器1等。
例如：箱体中设置有手动维护开关、充放电电路、预充电路、DC/DC高压输入电路、BMS控制器1。
可选地，蓄电池总正总负动力线由高压连接器进入配电盒(即高压配电盒)，蓄电池(例如：钛酸锂电池)总正端由铜排连接至手动维护开关的输入侧，蓄电池总负端的一端由铜排经分流器10连接至手动维护开关的输入侧，蓄电池总负端的另一端由高压电缆连接至DC/DC高压连接器20。
进一步地，维护开关(例如：手动维护开关)的输出侧的正极(例如：总+端)一端经放电接触器(例如：放电正接触器3)、直流熔断器(例如：放电回路熔断器13)连接至放电正高压连接器(例如：放电正连接器19)，维护开关(例如：手动维护开关)的输出侧的正极另一端经充电接触器(例如：充电正接触器6)、直流熔断器(例如：充电回路熔断器7)连接至充电正高压连接器(例如：充电正连接器14)。
进一步地，维护开关(例如：手动维护开关)输出侧的负极一端由铜排连接至放电负高压连接器(例如：放电负连接器18)，维护开关(例如：手动维护开关)的输出侧的负极另一端经充电负接触器8连接至充电负高压连接器(例如：充电负连接器15)。
进一步地，放电接触器(例如：放电正接触器3)的输入端，引出一路铜排经DC/DC熔断器(例如：DC/DC高压回路熔断器2)连接至DC/DC高压连接器20。
进一步地，由预充接触器12和预充电阻4组成的预充电路，并联在放电接触器(例如：放电正接触器3)的两端。
可选地，BMS控制器1，通过电压采样和分流器采样，检测系统的充放电电流。
可选地，BMS控制器1，通过各接触器辅助触点的反馈状态，检测接触器触头的粘连情况。
可选地，充电接触器(例如：充电正接触器6、充电负接触器8)和放电接触器(例如：放电正接触器3)，通过BMS控制器1的检测触头的状态，实现互锁。
可选地，系统低压DC/DC电源的输入侧，由高压母线取电，手动维护开关合上后DC/DC电源的输入侧得电。其中，电池充电时DC/DC电源由充电机供电，电池放电时DC/DC电源由动力电池供电。
在一个可选实施方式中，本发明提供的一种混动检修机车动力电池系统高压配电盒，如图1和图2所示，箱(例如：以上所述的箱体)内，可以包含：BMS控制器1、DC/DC高压回路熔断器2、放电正接触器3、预充电阻4、手动维护开关、充电正接触器6、充电回路熔断器7、充电负接触器8、电池正铜排9、分流器10、放电负铜排11、预充接触器12、放电回路熔断器13、充电正连接器14、充电负连接器15、电池正连接器16、电池负连接器17、放电负连接器18、放电正连接器19、DC/DC高压连接器20、BMS控制器低压连接器21。
可选地，DC/DC高压回路熔断器2和放电正接触器3之间，放电正接触器3和放电回路熔断器13之间，放电正接触器3和手动维护开关之间，手动维护开关和电池正铜排9之间，手动维护开关和充电正接触器6之间，手动维护开关和充电负接触器8之间，充电正接触器6和充电回路熔断器7之间，放电回路熔断器13和放电正连接器19之间，手动维护开关和放电负连接器18之间，分流器10和电池负连接器17之间，电池正铜排9和电池正连接器16之间，充电负接触器8和充电负连接器15之间，充电回路熔断器7和充电正连接器14之间，均使用铜排连接。
可选地，DC/DC高压回路熔断器2和DC/DC高压连接器20之间，放电正接触器3和预充电阻4之间，预充电阻4和预充接触器12之间，预充接触器12和放电正接触器3之间，BMS控制器1和BMS控制器低压连接器21之间，均使用低压电缆连接。
可选地，电池正铜排9-充电正接触器6-充电回路熔断器7-充电机-充电负接触器8-分流器10构成电池系统充电回路。
可选地，电池正铜排9-放电正接触器3-放电回路熔断器13-负载-放电负铜排11-分流器10，构成电池系统放电回路。
可选地，电池正铜排9-预充电阻4-预充接触器12-负载-放电负铜排11-分流器10，构成电池系统预充回路。
可选地，电池正铜排9-DC/DC高压回路熔断器2-DC/DC电源-放电负铜排11-分流器10和充电回路熔断器7-充电正接触器6-DC/DC高压回路熔断器2-DC/DC电源-放电负铜排11-充电负接触器8，构成DC/DC高压供电回路。
其中，基于上述电路，各电路的主要功能说明如下：
充电回路由BMS控制器1控制充电接触器(例如：充电正接触器6、充电负接触器8等)分合，充电快速熔断器(例如：充电回路熔断器7)为充电回路提供短路和过电流保护，充电接触器(例如：充电正接触器6、充电负接触器8等)通过辅助触点反馈主触头的状态实现触头粘连检测，充电电流和电压由BMS控制器1在分流器10和电池主正、主负部分(例如：电池正连接器16、电池负连接器17)上检测。
放电回路由BMS控制器1接收整车指令，控制放电接触器(例如：放电正接触器3)分合，放电快速熔断器(例如：放电回路熔断器13)为放电回路提供短路和过电流保护，放电接触器(例如：放电正接触器3)通过辅助触点反馈主触头的状态实现触头粘连检测，放电电流和电压由BMS控制器1在分流器10和电池主正、主负部分(例如：电池正连接器16、电池负连接器17)上检测。
预充回路由BMS控制器1控制预充接触器12分合，预充电阻4限制容性负载投入时的充电电流，BMS控制器1通过检测放电接触器(例如：放电正接触器3)负载端电压(≥95％U电池)实现预充，完成判断并关合放电接触器(例如：放电正接触器3)，完成预充。
DC/DC高压供电回路由高压熔断器(例如：DC/DC高压回路熔断器2)提供短路和过电流保护，手动维护开关合上后DC/DC电源的输入侧得电，电池充电时DC/DC电源由充电机供电，电池放电时DC/DC电源由动力电池供电。
各充放电接口及电池接口，均通过高压连接器实现箱(例如：以上所述的箱体)内外隔离、以及电缆与铜排间的转换，各高压连接器均采取防呆措施，防止插错。
综上，本发明的方案，至少可以达到的有益效果可以包括：
(1)增加手动维护开关，大大增强系统调试和运维的简便性，提升运行可靠性。
(2)采用DC/DC电源，从手动维护开关的输出高压侧取电，充电时由充电机供电，放电时由动力电池供电，DC/DC电源的输出电压，作为低压系统电源，缓解了车载低压蓄电池压力。这样，可以使电池低压系统通过DC/DC自取电，摆脱对车载低压蓄电池的依赖。
(3)放电接触器(例如：放电正接触器3)两端并联预充电路，预充电路由预充接触器12和预充电阻4组成，在整车系统为容性负载时，预充电路可以有效缓解容性负载接通瞬间的冲击电流对各控制器件和保护器件的影响。
(4)充电正接触器6、充电负接触器8、放电正接触器3均有辅助触点能够反馈触头状态，并通过BMS控制器1实现触头粘连检测，增加电池系统运行可靠性。
(5)采用硬铜排连接，合理布局节省空间，降低布线难度，增加了高压配电盒安全性。
(6)高压接口均使用高压连接器实现外部动力线束与配电盒内部铜排的转接，同时各连接器设计有防呆措施，增加电池系统安全可靠性。
(7)BMS控制器集充电、放电、预充、电池监控、低压配电于一体，高压配电盒功能高度集成化，精简了整车系统架构。
由于本实施例的车辆动力电池系统所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图3所示的车辆动力电池系统用高压配电装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过增加手动维护开关，大大增强系统调试和运维(即运行和维护)的简便性。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种车辆动力电池系统用高压配电装置，其特征在于，包括：BMS控制器(1)、维护开关(5)和DC/DC高压供电电路；其中，
待配电的蓄电池的电池总正端和电池总负端，分别连接至所述维护开关(5)的开关正输入侧和开关负输入侧；
所述维护开关(5)的开关正输出侧和开关负输出侧，分别连接至所述车辆动力电池系统的直流母线的母线总正端和母线总负端；所述母线总正端和所述母线总负端，分别连接至所述DC/DC高压供电电路；
所述BMS控制器(1)的母线电压采集端，连接至所述母线总正端；所述BMS控制器(1)的充放电控制端，也连接至所述DC/DC高压供电电路；
还包括：分流器(10)、高压连接器组件中的至少之一；其中，
所述分流器(10)，连接在所述蓄电池的电池总负端与所述维护开关(5)的开关负输入侧之间；
所述高压连接器组件，与待配电的蓄电池、所述BMS控制器(1)、所述维护开关(5)和所述DC/DC高压供电电路中的至少之一连接；
还包括：箱体；
当该高压配电装置还包括分流器(10)时，所述分流器(10)、所述BMS控制器(1)、所述维护开关(5)和所述DC/DC高压供电电路，配合布置在所述箱体的内部空间中；
当该高压配电装置还包括高压连接器组件时，所述高压连接器组件，设置在所述箱体的背面。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中，
所述维护开关(5)，包括：自动维护开关或手动维护开关；
和/或，
所述DC/DC高压供电电路，包括：充电电路、DC/DC高压输入电路和放电电路；其中，
所述充电电路、所述DC/DC高压输入电路和所述放电电路，分别连接至所述母线总正端和所述母线总负端；
所述DC/DC高压输入电路，在所述蓄电池充电时由充电机供电，在所述蓄电池放电时由所述车辆动力电池系统供电。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，其中，
所述手动维护开关，包括：断路器；
和/或，
所述DC/DC高压供电电路，还包括：预充电路；
所述预充电路，设置在所述放电电路中。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，其中，
所述充电电路，包括：充电正接触器(6)、充电回路熔断器(7)和充电负接触器(8)；其中，
所述充电正接触器(6)的第一输入端，分别连接至所述母线总正端和所述充放电控制端；所述充电正接触器(6)的第一输出端，经充电回路熔断器(7)后，作为充电机的充电机输入正端；
所述充电负接触器(8)的第二输入端，分别连接至所述母线总负端和所述充放电控制端；所述充电负接触器(8)的第二输出端，作为充电机的充电机输入负端；
和/或，
所述DC/DC高压输入电路，包括：DC/DC高压回路熔断器(2)和DC/DC电源；其中，
所述母线总正端，经所述DC/DC高压回路熔断器(2)后，连接至所述DC/DC电源的高压输入正端；所述母线总负端，连接至所述DC/DC电源的高压输入负端；
所述DC/DC电源的唤醒信号输入端，连接至所述充放电控制端；所述DC/DC电源的低压输出正端和低压输出负端，作为低压供电输入正端和低压供电输入负端；
和/或，
所述放电电路，包括：放电正接触器(3)和放电回路熔断器(13)；其中，
所述母线总正端，依次经所述放电正接触器(3)和所述放电回路熔断器(13)后，作为放电输出正端；所述母线总负端的引出端，作为放电输出负端；
其中，
当所述放电电路还包括预充电路时，所述预充电路，与所述放电正接触器(3)并联。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述预充电路，包括：预充电阻(4)、预充接触器(12)；其中，
所述母线总正端，依次经所述预充电阻(4)和所述预充接触器(12)后，连接至所述放电输出正端；
和/或，
当所述预充电路包括预充接触器(12)时，
所述放电正接触器(3)、所述预充接触器(12)中的至少之一，连接至所述充放电控制端。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，与所述充电正接触器(6)、所述充电负接触器(8)、所述放电正接触器(3)、所述预充接触器(12)中的至少之一相配合，还设有辅助触头；
所述辅助触头，用于反馈所述充电正接触器(6)、所述充电负接触器(8)、所述放电正接触器(3)、所述预充接触器(12)中相应接触器的工作状态；所述BMS控制器(1)，用于根据所述工作状态，对相应接触器的触头粘连情况进行检测；
和/或，
所述BMS控制器(1)，还用于控制充电接触器和放电接触器的触头状态，实现对所述充电接触器与所述放电接触器的互锁；其中，
所述充电接触器，由所述充电正接触器(6)和所述充电负接触器(8)形成；所述放电接触器，由所述放电正接触器(3)形成。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，当该高压配电装置还包括高压连接器组件时，所述高压连接器组件，包括：充电正连接器(14)、充电负连接器(15)、电池正连接器(16)、电池负连接器(17)、放电负连接器(18)、放电正连接器(19)、DC/DC高压连接器(20)和BMS控制器低压连接器(21)中的至少一种连接器；其中，
所述充电正连接器(14)，连接至所述充电机输入正端；
所述充电负连接器(15)，连接至所述充电机输入负端；
所述电池正连接器(16)，连接至所述电池总正端；
所述电池负连接器(17)，连接至所述电池总负端；
所述放电负连接器(18)，连接至所述放电输出负端；
所述放电正连接器(19)，连接至所述放电输出正端；
所述DC/DC高压连接器(20)，连接至所述高压输入正端；
所述BMS控制器低压连接器(21)，连接至所述BMS控制器(1)的低压控制端；
和/或，
所述至少一种连接器，采用防呆措施设置。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：硬铜排和电缆；所述电缆，包括：高压电缆和低压电缆；其中，
所述电池总负端，还经高压电缆连接至所述DC/DC高压连接器(20)；
和/或，
当该高压配电装置还包括分流器(10)时，所述DC/DC高压回路熔断器(2)和所述放电正接触器(3)之间，所述放电正接触器(3)和所述放电回路熔断器(13)之间，所述放电正接触器(3)和所述维护开关(5)之间，所述维护开关(5)和所述电池总正端之间，所述维护开关(5)和所述充电正接触器(6)之间，所述维护开关(5)和所述充电负接触器(8)之间，所述充电正接触器(6)和所述充电回路熔断器(7)之间，所述放电回路熔断器(13)和所述放电正连接器(19)之间，所述维护开关(5)和所述放电负连接器(18)之间，所述分流器(10)和所述电池负连接器(17)之间，所述电池总正端和所述电池正连接器(16)之间，所述充电负接触器(8)和所述充电负连接器(15)之间，所述充电回路熔断器(7)和所述充电正连接器(14)之间，均使用所述硬铜排连接；
和/或，
所述DC/DC高压回路熔断器(2)和所述DC/DC高压连接器(20)之间，所述放电正接触器(3)和所述预充电阻(4)之间，所述预充电阻(4)和所述预充接触器(12)之间，所述预充接触器(12)和所述放电正接触器(3)之间，所述BMS控制器(1)和所述BMS控制器低压连接器(21)之间，均使用所述低压电缆连接。
9.一种车辆动力电池系统，其特征在于，包括：如权利要求1-8中任一项所述的车辆动力电池系统用高压配电装置。
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