CN110718867A - 一种混动车辆动力电池与高压配电箱的集成装置 - Google Patents

Abstract

一种混动车辆动力电池与高压配电箱的集成装置，包括外部箱体、动力电池、高压配电箱PDU以及电气接插件；动力电池与高压配电箱PDU安装在外部箱体内，内部用线束连接；动力电池由电池箱体、三元锂电池组、电池管理系统BMS构成，在外部箱体上安装内部动力电池与高压配电箱连接其他用电设备的电气接插件。本发明解决了目前混动车辆面对的总系统质量过大、整体空间难布置、安装困难的问题。

Description

一种混动车辆动力电池与高压配电箱的集成装置

技术领域

本发明涉及混动车辆动力系统和配电系统领域，尤其涉及混动车辆动力电池与高压配电箱的集成装置。

背景技术

随着新能源汽车行业的日益发展，越来越多的新能源车辆技术得到了快速的发展，不同于传动燃油汽车的全部构造也激起了一大批新兴的新能源汽车技术。相比于传统燃油汽车的发动机核心地位，新能源汽车的技术重点是以动力电池我中心代表的三电系统。

目前为提高车辆性能，所有混动车辆，特别是特种车辆都面对总系统质量过大、整体空间难布置、安装困难的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决目前混动车辆面对的总系统质量过大、整体空间难布置、安装困难的问题，提供一种混动车辆动力电池与高压配电箱的集成装置。

本发明所涉及的一种混动车辆动力电池与高压配电箱的集成装置，包括外部箱体、动力电池、高压配电箱PDU以及电气接插件；动力电池与高压配电箱PDU安装在外部箱体内，内部用线束连接；动力电池由电池箱体、三元锂电池组、电池管理系统BMS构成，电池箱体采用钛合金材质，并用钣金加工方式加工，电池箱防水防尘等级能达到IP65；三元锂电池组成组方式为150串13并，规格540V/45.5Ah，24.57kWh；电池管理系统BMS由控制模块和数据检测模块组成，数据检测模块可监测电芯的电压和温度；通过CAN总线与控制模块通信，上传每串电压和温度监测点的数据；充电时对串联电池进行均衡；控制模块对接收的电池组的电流、对地电阻、电池电压和温度数据进行分析处理，对电池组进行过充、过放、过温、过流保护，控制电池组对外继电器的切投，并对电池组的剩余容量进行估算；为解决电机启动干扰问题，将输入24V电源通过EMI滤波模块进行滤波后，再通过隔离DC-DC模块给采集模块与主控模块进行供电，CAN的通信采用高速隔离光耦代替原先外购隔离模块；高压配电箱PDU根据不同功率用电设备的使用需求，对电能进行合理分配、动态管理和实时监测，确保全车供电平衡以及安全可靠；高压供电系统由APU和动力电池提供能量，通过高压配电保护控制器对大功率用电设备提供能量；高压供电系统具有过压、过流、欠压等多种故障监测和保护告警功能，为高压动力电池进行充电控制；当动力电池处于亏电状态时，充电模块可提供快充和慢充充电模式；高压配电箱用于完成时序配电控制及配电保护功能，各配电支路均提供通断控制功能和熔断器保护功能，并根据需要提供预充功能；电压检测精度不大于最大采样值0.5％，电流检测精度不大于最大采样值1％；高压配电控制单元采用CAN总线控制方式；设置高压紧急断电接口，通过外接信号可直接进行紧急断电。

本发明的技术效果如下：

1)、缩小系统体积，提升空间利用率；减轻了系统重量，达到了轻量化的目的。

2)、降低制造成本，提升制造效率；提高了系统的集成度，推动整车设计优化。

3)、缩短动力系统回路，降低系统线损，提高电效率；缩短通信线路，降低信号干扰，提高系统的可靠性；减少外露的高压线路，提高系统的安全性；减少线束和接插件的数量，便于使用。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的右视图；

图4是图1的俯视图；

图5是本发明三维视图；

图6是箱体内部布置视图；

图6中：1.外部箱体 2.电池包 3.继电器 4.箱体内部加强筋 5.高压配电系统 6.电气接插件 7.BMS管理系统；

图7是系统控制简图；

图8充放电控制简图；

图9 PDU原理框图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例

本实施例所涉及的一种混动车辆动力电池与高压配电箱的集成装置，如图1至图6所示，该装置包括外部箱体、动力电池、高压配电箱(PDU)、电气接插件以及各类传感器，整个装置设计采用模块化设计，维修时可直接更换电池模块，减少了项目维修环节，对电池模块无维修。合理安排组成部分的位置，减少连接件、固定件，使检测、更换模块等维修操作简单方便，并做到在更换电池模块和其他部分时少拆卸、少移动，降低对维修人员技术水平的要求和工作量。单体电池和所有器件均选择满足在规定环境内的温度变化下的正常储存和工作要求。电池组的机械结构设计满足使用和储存条件下的振动、冲击等力学要求。电池组壳体全密封设计，上下壳中间加橡胶防水垫，可满足IP67防护等级要求。

系统管理系统由控制模块和数据检测模块组成。系统组系统框如图7所示。数据检测模块可监测串联电芯的电压和温度传感器的温度；通过CAN总线与控制模块通信，上传每串电压和温度监测点的数据.充电时对串联电池进行均衡.控制模块对接收的电池组的电流、对地(机壳)电阻、电池电压和温度数据进行分析处理，对电池组进行过充、过放、过温、过流保护，控制电池组对外继电器的切投，并对电池组的剩余容量进行估算(SOC)。

充放电控制如图8所示B-为电池组总负，P-为电池组输出。逻辑保护由充电继电器(K2)，放电继电器(K1)，充电二极管(D1)，放电二极管(D2)，电流传感器，熔断器组成。充放电逻辑分别控制。当电池组正常放电时，K1、K2闭合，放电回路由P-通过熔断器，电流传感器，K2，K1流向B-(D1，D2被旁路掉，不起作用)。当电池组正常充电时，K1，K2闭合，充电回路由B-通过K1，K2，电流传感器，熔断器流向P-(D1，D2被旁路掉，不起作用)。当电池组充电禁止，只允许放电时，K1闭合，K2断开，充电回路被K2和D2切断，不允许充电。当电池组放电禁止，只允许充电时，K2闭合，K1断开，放电回路被K1和D1切断，不允许放电。

BMS和高压配电箱PDU在低压上电后主动开始工作(按照整车需求)，不需要外界发送唤醒信号(唤醒功能预留，满足系统低压电池节电需求)。PDU及BMS主动发送各自的状态等信号。PDU原理框图如图9所示：

(1)PDU执行自检流程：电池从机BMS自检，高压绝缘自检，高压回路HVIL1～3检测。

(2)先由整车确定KP1开关状态需求，PDU执行开关指令。(禁止KP1在母线带电状态情况下闭合或者断开)

(3)DC/DC上电，闭合T5预充支路,100ms后闭合S5。然后整车给发送DC/DC硬线的使能信号。DC/DC四路输出正常给整车低压系统供电。

(4)接受来自整车的高压上电指令：高压上电预充电(K2N闭合，K2Y闭合)，然后高压上电(K2P闭合)；最后断开K2Y。

(5)周期性自检电池状态(SOC，SOH，电池单体等)和高压绝缘状态。

以上所述仅为本发明的一个典型应用案例，并不用于限定本发明的具体范围，所有在本发明设计思路范围之内的任何改动，均应属于本发明的保护范畴之内。

Claims (1)

1.一种混动车辆动力电池与高压配电箱的集成装置，包括外部箱体、动力电池、高压配电箱PDU以及电气接插件，其特征是:动力电池与高压配电箱PDU安装在外部箱体内，内部用线束连接；动力电池由电池箱体、三元锂电池组、电池管理系统BMS构成，电池箱体采用钛合金材质，并用钣金加工方式加工，电池箱防水防尘等级能达到IP65；三元锂电池组成组方式为150串13并，规格540V/45.5Ah，24.57kWh；电池管理系统BMS由控制模块和数据检测模块组成，数据检测模块可监测电芯的电压和温度；通过CAN总线与控制模块通信，上传每串电压和温度监测点的数据；充电时对串联电池进行均衡；控制模块对接收的电池组的电流、对地电阻、电池电压和温度数据进行分析处理，对电池组进行过充、过放、过温、过流保护，控制电池组对外继电器的切投，并对电池组的剩余容量进行估算；为解决电机启动干扰问题，将输入24V电源通过EMI滤波模块进行滤波后，再通过隔离DC-DC模块给采集模块与主控模块进行供电，CAN的通信采用高速隔离光耦代替原先外购隔离模块；高压配电箱PDU根据不同功率用电设备的使用需求，对电能进行合理分配、动态管理和实时监测，确保全车供电平衡以及安全可靠；高压供电系统由APU和动力电池提供能量，通过高压配电保护控制器对大功率用电设备提供能量；高压供电系统具有过压、过流、欠压等多种故障监测和保护告警功能，为高压动力电池进行充电控制；当动力电池处于亏电状态时，充电模块可提供快充和慢充充电模式；高压配电箱用于完成时序配电控制及配电保护功能，各配电支路均提供通断控制功能和熔断器保护功能，并根据需要提供预充功能；电压检测精度不大于最大采样值0.5％，电流检测精度不大于最大采样值1％；高压配电控制单元采用CAN总线控制方式；设置高压紧急断电接口，通过外接信号可直接进行紧急断电。

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