CN108282013A - 功率板、主控板及电动汽车 - Google Patents

功率板、主控板及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种功率板、主控板及电动汽车，涉及电动汽车的技术领域，该功率板包括：开关模块，开关模块包括铜丝和场效应管，其中，场效应管的通断用于调控充电电路的通断和放电电路的通断；铜丝和场效应管串联，以对开关模块进行充放电保护。本发明缓解了传统功率板散热性能较差的技术问题。

Description

功率板、主控板及电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车的技术领域，尤其是涉及一种功率板、主控板及电动汽车。
背景技术
电动汽车以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶。与传统汽车相比，电动汽车的一个重要特点是需要大电量的电池组来供电。电动汽车的电池组需要先被充电以存储电能，然后才能放电以向电动汽车的电机供电。
电动汽车的电池组包括多个电池串，电动汽车的电池组在充电或放电过程中，通过功率板来控制多个电池串的启停。具体地，功率板上设置多个开关模块，一个开关模块控制一个电池串的启停。其中，电池组在充电过程中，开关模块的通断控制着所连接电池串的充电启停；放电过程中，开关模块的通断控制着所连接电池串的放电启停。
目前，功率板上焊接着多个市面上所售卖的电阻器来对各个开关模块进行充放电保护。具体地，该种电阻器多由封装在塑料外壳中的碳膜构成，碳膜所产生的热较难从塑料外壳中散发出来，功率板在紧密排列多个这样的电阻器的情况下，功率板存在散热性能较差的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功率板、主控板及电动汽车，以缓解传统功率板散热性能较差的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种功率板，包括：开关模块，所述开关模块包括铜丝和场效应管，其中，
所述场效应管的通断用于调控充电电路的通断和放电电路的通断；
所述铜丝和所述场效应管串联，以对所述开关模块进行充放电保护。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述场效应管为绝缘栅型场效应管。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述铜丝的一端与所述场效应管的漏极/源极连接；
所述场效应管的栅极用于获取控制信号，其中，所述控制信号用于调控所述场效应管的通断。
第二方面，本发明实施例还提供了一种主控板，所述主控板和第一方面所述功率板连接，所述主控板用于向所述功率板发送控制信号，以通过所述控制信号控制所述场效应管的通断。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述主控板包括数据线，其中，
所述数据线还与所述功率板连接，且所述数据线用于使所述主控板向所述功率板发送所述控制信号。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述主控板包括信号收发器，其中，
所述信号收发器用于接收所述控制信号；
且，所述信号收发器和所述数据线连接，以通过所述数据线向所述功率板发送所述控制信号。
结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述主控板还包括信息输入设备，其中，
所述信息输入设备包括触摸屏或键盘，以供用户通过所述触摸屏或所述键盘输入操控信息；
所述信息输入设备和所述信号收发器连接，所述信息输入设备还用于根据所述操控信息生成所述控制信号，并将所述控制信号发送给所述信号收发器。
结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述主控板还包括监测设备，其中，
所述监测设备用于监测被控电池组的工作参数；
所述监测设备和所述信号收发器连接，所述监测设备还用于根据所述工作参数生成所述控制信号，并将所述控制信号发送给所述信号收发器。
结合第二方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第五种可能的实施方式，其中，所述监测设备至少包括以下一个检测模块：第一检测模块、第二检测模块，其中，
所述第一检测模块包括温度检测器和第一比较器，所述温度检测器用于检测被控电池组的工作温度，所述第一比较器用于将所述工作温度和预设温度进行比较而生成第一子信号；
所述第二检测模块包括电压检测器和第二比较器，所述电压检测器用于检测所述被控电池组的工作电压，所述第二比较器用于将所述工作电压与预设电压进行比较而生成第二子信号，其中，
所述被控电池组为使用所述充电电路充电且使用所述放电电路放电的电池组，所述工作温度和所述工作电压所属于所述工作参数，所述第一子信号和所述第二子信号所属于所述控制信号。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电动汽车，所述电动汽车的电池组连接控制装置，控制装置包括第一方面所述的功率板，所述功率板用于控制所述电池组充放电过程的启停。
本发明实施例带来了以下有益效果：该功率板包括包括开关模块，开关模块包括铜丝和场效应管，其中，场效应管的通断用于调控充电电路的通断和放电电路的通断；铜丝和场效应管串联，以对开关模块进行充放电保护。本发明采用铜丝对开关模块进行充放电保护，铜的散热性能良好，且铜丝产生的热直接向外散发，缓解了传统功率板散热性能较差的技术问题。
本发明的其他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。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为功率板的电路图；
图2为本发明实施例一提供的一种功率板的电路示意图；
图3为本发明实施例一提供的一种功率板的侧视图；
图4为本发明实施例二提供的一种电动汽车的结构框图。
图标：101-第一开关模块；102-第二开关模块；103-第三开关模块；104-第四开关模块；105-第五开关模块；106-第六开关模块；107-第七开关模块；108-第八开关模块；201-第一开关元件组；202-第二开关元件组；203-电阻组；1-主控板；2-功率板；3-电池组；4-控制装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
电动汽车的电池组包括多个电池串，电动汽车的电池组在充电或放电过程中，通过功率板来控制多个电池串的启停。图1所示为功率板的电路图，参照图1，功率板上设置多个开关模块，具体包括：第一开关模块101、第二开关模块102、第三开关模块103、第四开关模块104、第五开关模块105、第六开关模块106、第七开关模块107、第八开关模块108。需要说明的是，图1仅是功率板的一种电路示意图，功率板上开关模块的数量可以设为其他数量，本发明不作具体限定。
一个开关模块控制一个电池串的启停。其中，电池组在充电过程中，开关模块的通断控制着所连接电池串的充电启停；放电过程中，开关模块的通断控制着所连接电池串的放电启停。图1所示的功率板上设置有第一开关元件组201、第二开关元件组202和电阻组203，其中，第一开关元件组201包括多个第一子开关元件，第二开关元件组202包括多个第二子开关元件，电阻组203包括多个电阻，且第一子开关元件和第二子开关元件均采用绝缘栅型场效应管(即，MOS管)。一个开关模块包括开关元件和一个电阻，开关元件包括一个第一子开关元件和一个第二子开关元件，具体地，第一子开关元件导通时，第一子开关元件相连接电池串可放电不可充电；第二子开关元件导通时，第二子开关元件相连接电池串可充电不可放电；电阻的一端和第二开关元件的漏极连接来对各个开关模块进行充放电保护。
目前，电阻组203中的电阻为市面上所售卖的电阻器，该种电阻器多由封装在塑料外壳中的碳膜构成，碳膜所产生的热较难从塑料外壳中散发出来，功率板在紧密排列多个这样的电阻器的情况下，功率板存在散热性能差的技术问题。基于此，本发明实施例提供的一种功率板及电动汽车，可以缓解传统功率板散热性能较差的技术问题。
实施例一
本发明实施例提供的一种功率板，如图2所示，包括：开关模块，开关模块包括铜丝和场效应管，其中，
场效应管的通断用于调控充电电路的通断和放电电路的通断；
铜丝和场效应管串联，以对开关模块进行充放电保护。
具体地，铜丝和场效应管串联，使得铜丝起到限流的作用，从而对开关模块进行了充放电保护。
在本发明实施例中，铜丝替代市面上所售卖的电阻器，来充当功率板中的充放电保护电阻，由于铜的散热性能良好，且铜丝充电电阻无需额外的结构，铜丝产生的热直接向外快速散发，从而缓解了传统功率板散热性能较差的技术问题。
本发明实施例的一个可选实施方式中，场效应管为绝缘栅型场效应管。
具体地，绝缘栅型场效应管和铜丝可以通过焊接的方式设置在电路板上。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，铜丝的一端与场效应管的漏极/源极连接；
场效应管的栅极用于获取控制信号，其中，控制信号用于调控场效应管的通断。
本发明实施例中，铜丝的一端与场效应管的漏极/源极连接，实现了铜丝和场效应管的串联；场效应管的栅极控制着场效应管的通断，在场效应管的栅极获取控制信号后，控制信号通过场效应管的栅极即控制着场效应管的通断。
实施例二
本发明实施例提供的一种主控板，如图3所示，主控板1和实施例一的功率板2连接，主控板1用于向功率板2发送控制信号，以通过控制信号控制功率板2中场效应管的通断。
具体地，功率板2包括开关模块，开关模块包括铜丝和场效应管，其中，场效应管的通断用于调控充电电路的通断和放电电路的通断；铜丝和场效应管串联，以对开关模块进行充放电保护。
在本发明实施例中，铜丝替代市面上所售卖的电阻器，起到限流的作用，来充当功率板中的充放电保护电阻，由于铜的散热性能良好，且铜丝充电电阻无需额外的结构，铜丝产生的热直接向外快速散发，从而缓解了传统功率板散热性能较差的技术问题。
本发明实施例的一个可选实施方式中，主控板包括数据线，其中，
数据线还与功率板连接，且数据线用于使主控板向功率板发送控制信号。
具体地，控制信号为高电平信号或低电平信号，数据线通过传输一个高电平信号或一个低电平信号给功率板中的场效应管的栅极，即实现了主控板对功率板中场效应管通断的控制，主控板和功率板之间不需要变压器进行隔离，无需隔离光耦，具有节省成本的优点。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，主控板包括信号收发器，其中，
信号收发器用于接收控制信号；
且，信号收发器和数据线连接，以通过数据线向功率板发送控制信号。
具体地，数据线的一端和主控板中的信号收发器连接，数据线的另一端和功率板中的场效应管的栅极连接，信号收发器通过数据线向场效应管的栅极发送控制信号，实现对场效应管通断的控制。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，主控板还包括信息输入设备，其中，
信息输入设备包括触摸屏或键盘，以供用户通过触摸屏或键盘输入操控信息；
信息输入设备和信号收发器连接，信息输入设备还用于根据操控信息生成控制信号，并将控制信号发送给信号收发器。
具体地，信息输入设备上可以包括一些功能按钮，例如表示充电开始的按钮、充电结束的按钮、放电开始的按钮、放电结束的按钮，用户通过点击上述按钮即可操控充电开始或结束、放电开始或结束，充电开始或结束、放电开始或结束都属于上述操控信息。信息输入设备将用户的操控信息转化为相应的控制信号，控制信号控制场效应管的通断。
本发明实施例中，主控板直接根据用户的操控来生成控制信号，功率板中场效应管的通断受用户的控制。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，主控板还包括监测设备，其中，
监测设备用于监测被控电池组的工作参数；
监测设备和信号收发器连接，监测设备还用于根据工作参数生成控制信号，并将控制信号发送给信号收发器。
本发明实施例中，主控板通过监测设备所监测到的工作参数来生成控制信号，监测设备具有自动监测功能，主控板对功率板的控制更加智能化。
本发明实施例的另一个可选实施方式中，监测设备至少包括以下一个检测模块：第一检测模块、第二检测模块，其中，
第一检测模块包括温度检测器和第一比较器，温度检测器用于检测被控电池组的工作温度，第一比较器用于将工作温度和预设温度进行比较而生成第一子信号；
第二检测模块包括电压检测器和第二比较器，电压检测器用于检测被控电池组的工作电压，第二比较器用于将工作电压与预设电压进行比较而生成第二子信号，其中，
被控电池组为使用充电电路充电且使用放电电路放电的电池组，工作温度和工作电压所属于工作参数，第一子信号和第二子信号所属于控制信号。
需要说明的是，电池组的工作温度，即，电池组在充电或放电过程中的温度；电池组的工作电压，指电池组在工作状态下即电路中有电流流过时电池正负极之间的电势差，电池组在充电过程中工作电压升高，电池组在放电过程中工作电压降低。
具体地，预设电压可以包括第一预设电压和第二预设电压，第一预设电压小于第二预设电压，第一预设电压为被控电池组能够放电的工作电压下限值，第二预设电压为被控电池组被充电后的工作电压上限值。第二比较器将工作电压分别与第一预设电压和第二预设电压做比较，在工作电压增大到第二预设电压的情况下，则生成第一断开信号，以通过第一断开信号控制充电电路断开；在工作电压减小到第一预设电压的情况下，则生成第二断开信号，以通过第二断开信号控制放电电路断开。上述第一断开信号和第二断开信号所属于所述第二子信号。
本发明实施例中，监测设备包括第一监测模块的情况下，主控板通过被控电池组的工作温度控制功率板中场效应管的通断；监测设备包括第二监测模块的情况下，主控板通过被控电池组的工作电压控制功率板中场效应管的通断。
实施例三
本发明实施例提供的一种电动汽车，如图4所示，电动汽车的电池组3连接控制装置4，控制装置4包括实施例一的功率板，功率板用于控制电池组3充放电过程的启停。
具体地，功率板包括开关模块，开关模块包括铜丝和场效应管，其中，场效应管的通断用于调控充电电路的通断和放电电路的通断；铜丝和场效应管串联，以对开关模块进行充放电保护。
在本发明实施例中，铜丝替代市面上所售卖的电阻器，起到限流的作用，来充当功率板中的充放电保护电阻，由于铜的散热性能良好，且铜丝充电电阻无需额外的结构，铜丝产生的热直接向外快速散发，从而缓解了传统功率板散热性能较差的技术问题，进而电动汽车在散热方面的性能也得到了良好改善。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的，此处不作限定。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种功率板，其特征在于，包括：开关模块，所述开关模块包括铜丝和场效应管，其中，
所述场效应管的通断用于调控充电电路的通断和放电电路的通断；
所述铜丝和所述场效应管串联，以对所述开关模块进行充放电保护。
2.根据权利要求1所述的功率板，其特征在于，所述场效应管为绝缘栅型场效应管。
3.根据权利要求2所述的功率板，其特征在于，
所述铜丝的一端与所述场效应管的漏极/源极连接；
所述场效应管的栅极用于获取控制信号，其中，所述控制信号用于调控所述场效应管的通断。
4.一种主控板，其特征在于，所述主控板和权利要求1-3中任一项所述功率板连接，所述主控板用于向所述功率板发送控制信号，以通过所述控制信号控制所述功率板中场效应管的通断。
5.根据权利要求4所述的主控板，其特征在于，所述主控板包括数据线，其中，
所述数据线还与所述功率板连接，且所述数据线用于使所述主控板向所述功率板发送所述控制信号。
6.根据权利要求5所述的主控板，其特征在于，所述主控板包括信号收发器，其中，
所述信号收发器用于接收所述控制信号；
且，所述信号收发器和所述数据线连接，以通过所述数据线向所述功率板发送所述控制信号。
7.根据权利要求6所述的主控板，其特征在于，所述主控板还包括信息输入设备，其中，
所述信息输入设备包括触摸屏或键盘，以供用户通过所述触摸屏或所述键盘输入操控信息；
所述信息输入设备和所述信号收发器连接，所述信息输入设备还用于根据所述操控信息生成所述控制信号，并将所述控制信号发送给所述信号收发器。
8.根据权利要求6所述的主控板，其特征在于，所述主控板还包括监测设备，其中，
所述监测设备用于监测被控电池组的工作参数；
所述监测设备和所述信号收发器连接，所述监测设备还用于根据所述工作参数生成所述控制信号，并将所述控制信号发送给所述信号收发器。
9.根据权利要求8所述的主控板，其特征在于，所述监测设备至少包括以下一个检测模块：第一检测模块、第二检测模块，其中，
所述第一检测模块包括温度检测器和第一比较器，所述温度检测器用于检测被控电池组的工作温度，所述第一比较器用于将所述工作温度和预设温度进行比较而生成第一子信号；
所述第二检测模块包括电压检测器和第二比较器，所述电压检测器用于检测所述被控电池组的工作电压，所述第二比较器用于将所述工作电压与预设电压进行比较而生成第二子信号，其中，
所述被控电池组为使用所述充电电路充电且使用所述放电电路放电的电池组，所述工作温度和所述工作电压所属于所述工作参数，所述第一子信号和所述第二子信号所属于所述控制信号。
10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车的电池组连接控制装置，控制装置包括权利要求1-3中任一项所述的功率板，所述功率板用于控制所述电池组充放电过程的启停。
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