CN115675094A - 新能源车智能高压配电单元控制电路 - Google Patents
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Abstract
新能源车智能高压配电单元控制电路，包括；由MCU程序控制单元以及BMS电池管理系统集成的主控单元；还包括电池包，电池包连接有断路器线圈L1，断路器线圈L1并联有铜排，断路器线圈L1的另一端连接在继电器开关端上，继电器开关端的另一端串联电流传感器电阻R，或选择穿孔隔离电流传感器，电流传感器另一端共接有快充接口以及慢充接口；还包括第一IGBT以及第二IGBT，第一IGBT的导通端一端与断路器线圈L1连接，另一端与第二IGBT的导通端连接，第二IGBT的导通端亦共接在快充接口以及慢充接口上；主控单元连接有IGBT/MOSFET驱动电路，其与第一IGBT以及第二IGBT的控制端连接，主控单元与继电器的线圈端连接。
Description
技术领域
本发明涉及新能源车动力电池配电控制和电池安全管理领域，尤其涉及电池包内部智能断路单元控制电路，确保动力电池安全运行。
背景技术
iPDU(Intelligent Power Distribution Unit)，即智能高压配电单元
现有的高压配电单元PDU缺乏相应的控制保护电路，存在如下问题：开关产生电弧造成触点损伤，电气寿命短，电磁干扰严重；继电器开关冲击电流频繁，触点受损接触电阻变大而发热，温升明显；负载故障时电流较大、短路电流可达到3000A-15KA，过流或短路时继电器触点无法断开，电池包和电机驱动系统处于不安全状态，安全预警不及时，易酿成爆炸，起火等安全事故。成本高，体积大，可靠性和安全性差，无法适应快速发展的新能源车工况技术要求。
发明内容
为解决上述问题，本技术方案提供新能源车智能高压配电单元控制电路。
为实现上述目的，本技术方案如下：
新能源车智能高压配电单元控制电路，包括；
由MCU程序控制单元以及BMS电池管理系统集成的主控单元；
还包括电池包，所述电池包连接有断路器线圈L1，所述断路器线圈L1并联有铜排，所述断路器线圈L1的另一端连接在继电器开关端上，所述继电器开关端的另一端串联电流传感器电阻R，或选择穿孔隔离电流传感器，所述电流传感器另一端共接有快充接口以及慢充接口；
还包括第一IGBT以及第二IGBT，所述第一IGBT的导通端一端与所述断路器线圈L1连接，另一端与所述第二IGBT的导通端连接，所述第二IGBT的导通端亦共接在快充接口以及慢充接口上；
所述主控单元连接有IGBT/MOSFET驱动电路，其与所述第一IGBT以及第二IGBT的控制端连接，所述主控单元与所述继电器的线圈端连接。
在一些实施例中，所述主控单元与所述继电器之间还设有继电器开关逻辑控制电路。
在一些实施例中，所述主控单元还连接有电压/电流检测单元，其与所述电流传感器两端连接，还与所述断路器线圈L1两端连接。
在一些实施例中，所述主控单元还连接有温湿度传感器。
在一些实施例中，所述主控单元还连接有压力传感器。
在一些实施例中，所述断路器线圈L1为电磁线圈。
本申请有益效果为：
1.断路线圈及时断开短路电流，确保整车高压配电安全，使用寿命长，非一次性用品，可靠快速。
2.IGBT和断路线圈完美结合实现PWM预充电功能。
3.继电器开关时由半导体保护，触点无电弧不会损伤触点，电气寿命接近机械寿命，无电磁干扰。
4.继电器触点不受损不会异常发热，确保继电器开关安全可靠。
5.继电器具备过流或短路断路器功能，且半导体协助触点断开灭弧功能，提供负载在异常状态下的安全保障。
6.能判断负载类型（阻性、感性、容性），根据特性决定触点保护方案。
7.能精确检测通过继电器的电流值，电压值。
8.通过触点动作时间和释放时间判断继电器受损情况，提供工作安全保障信息。
9.电压电流、温湿度、电池包压力精准测量，实现动力电池系统管理，替代现有BMS降低成本，实现直接由整车VCU控制，提高效率，数据采集不受干扰、更高德精准度，确保配电更安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1所示，新能源车智能高压配电单元控制电路，包括；
由MCU程序控制单元以及BMS电池管理系统集成的主控单元；
还包括电池包，所述电池包连接有断路器线圈L1，所述断路器线圈L1并联有铜排，所述断路器线圈L1的另一端连接在继电器开关端上，所述继电器开关端的另一端串联电流传感器电阻R，或选择穿孔隔离电流传感器，所述电流传感器另一端共接有快充接口以及慢充接口；
还包括第一IGBT以及第二IGBT，所述第一IGBT的导通端一端与所述断路器线圈L1连接，另一端与所述第二IGBT的导通端连接，所述第二IGBT的导通端亦共接在快充接口以及慢充接口上；
所述主控单元连接有IGBT/MOSFET驱动电路，其与所述第一IGBT以及第二IGBT的控制端连接，所述主控单元与所述继电器的线圈端连接。
还包括第一MOS管以及第二MOS管，所述第一MOS管的导通端一端与所述快充接口以及慢充接口共接，另一端与所述第二MOS管的导通端连接，所述第二MOS管的另一端共接有HV-PTC接口、HV-ACP接口、HV-EDU接口以及DC-DC12V接口，还包括继电器Relay1、继电器Relay2以及继电器Relay3，所述继电器Relay1、继电器Relay2以及继电器Relay3的导通端一端共接在所述快充接口以及慢充接口上，另一端共接在HV-PTC接口、HV-ACP接口、HV-EDU接口以及DC-DC12V接口上，上述接口继电器导通和关闭时都会被Mosfet保护。
进一步的说，电磁断路线圈L1，用于动力电池过充电、过放电造成电池内部高温隔膜损坏短路；电动车驱动系统短路；或其他高压用电单元短路等情况，线圈直接快速产生电磁推力推动弹跳机构断开继电器；电磁线圈并联铜排，可由铜排粗细即DC电阻值决定断路线圈短路电流值，电路时间快2-10mS,分断能力强6000-15000A，电流越大分断越快，可恢复绝非一次性产品，快速切断短路电流确保整车用电安全至关重要；解决了继电器在短路大电流时触点熔接无法断开的问题；
其次本申请设计有 Mosfet/IGBT驱动电路，用于继电器开关时保护电路，保护继电器无触点开关无电弧产生，没电磁干扰产生；第一IGBT和第二IGBT与继电器并联，当需要开通继电器时，先开通两个IBGT，电流从IGBT流过，无电弧无电磁干扰；在IGBT导通后驱动吸合继电器，电流流过继电器，然后在关闭IGBT，此过程小70mS；IGBT完美保护继电器触点不受损坏，反之关闭继电器也是在IGBT保护下进行；Mosfet保护其他用电单元原理相同。IGBT驱动配合断路线可用于PWM预充电慢充电路，省去了慢充充电限流电阻和解决了发热问题。
主控单元为MCU控制单元，基于微计算机技术、检测技术和自动控制技术对电池组运行状态的动态监控、精确测量、控制配电安全运行，安全保护并使电池工作在最佳装态，用以提高电池组的可靠性，达到延长使用寿命，降低运行成本的目的。关于电池管理系统实物模样，电池数据采集、电量计算、温湿度采集、安全预警和控制、信息处理交互、电池寿命估算等。
在本实施例中，所述主控单元与所述继电器之间还设有继电器开关逻辑控制电路，继电器逻辑控制电路，用于整车各个用电单元供电开关；可在IBGT的保护下无触点开关无电弧，无电磁干扰。根据触点的动作时间和释放时间可判断继电器触点受损情况。可根据负载特性选择开关模式，当负载为容性或阻性时，所述继电器在电压零点时触点吸合，以无电弧产生；当负载为感性时，所述继电器在电流零点时触点吸合，以无电弧产生。
在本实施例中，所述主控单元还连接有电压/电流检测单元，其与所述电流传感器两端连接，还与所述断路器线圈L1两端连接，用于测量电池充放电电流电压、过流保护、作为电池电量管理计算的重要依据；当电流非正常过流可迅速断开确保用电安全，电压过高对电池造成损害也及时预警处理。
在本实施例中，所述主控单元还连接有温湿度传感器，用于监测动力电池过充过放电和短路及破损问题的异常温湿度变化。
在本实施例中，所述主控单元还连接有压力传感器，用于电池包肿胀变形等不安全问题监测。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请实施的范围，其他凡其原理和基本结构与本申请相同或近似的，均在本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.新能源车智能高压配电单元控制电路，其特征在于，包括；
由MCU程序控制单元以及BMS电池管理系统集成的主控单元；
还包括电池包，所述电池包连接有断路器线圈L1，所述断路器线圈L1并联有铜排，所述断路器线圈L1的另一端连接在继电器开关端上，所述继电器开关端的另一端串联电流传感器电阻R，或选择穿孔隔离电流传感器，所述电流传感器另一端共接有快充接口以及慢充接口；
还包括第一IGBT以及第二IGBT，所述第一IGBT的导通端一端与所述断路器线圈L1连接，另一端与所述第二IGBT的导通端连接，所述第二IGBT的导通端亦共接在快充接口以及慢充接口上；
所述主控单元连接有IGBT/MOSFET驱动电路，其与所述第一IGBT以及第二IGBT的控制端连接，所述主控单元通过继电器开关逻辑控制电路与所述继电器的线圈端连接；
还包括第一MOS管以及第二MOS管，所述第一MOS管的导通端一端与所述快充接口以及慢充接口共接，另一端与所述第二MOS管的导通端连接，所述第二MOS管的另一端共接有HV-PTC接口、HV-ACP接口、HV-EDU接口以及DC-DC12V接口，还包括继电器Relay1、继电器Relay2以及继电器Relay3，所述继电器Relay1、继电器Relay2以及继电器Relay3的导通端一端共接在所述快充接口以及慢充接口上，另一端共接在HV-PTC接口、HV-ACP接口、HV-EDU接口以及DC-DC12V接口上。
2.根据权利要求1所述的新能源车智能高压配电单元控制电路，其特征在于：所述主控单元还连接有电压/电流检测单元，其与所述电流传感器两端连接，还与所述断路器线圈L1两端连接。
3.根据权利要求2所述的新能源车智能高压配电单元控制电路，其特征在于：所述主控单元还连接有温湿度传感器。
4.根据权利要求3所述的新能源车智能高压配电单元控制电路，其特征在于：所述主控单元还连接有压力传感器。
5.根据权利要求1所述的新能源车智能高压配电单元控制电路，其特征在于：所述断路器线圈L1为电磁线圈。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202211448600.5A CN115675094A (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 新能源车智能高压配电单元控制电路 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202211448600.5A CN115675094A (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 新能源车智能高压配电单元控制电路 |
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| CN202211448600.5A Pending CN115675094A (zh) | 2022-11-18 | 2022-11-18 | 新能源车智能高压配电单元控制电路 |
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| CN (1) | CN115675094A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116373715A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-07-04 | 湘电重型装备有限公司 | 一种大吨位纯电电动轮自卸车 |
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2022
- 2022-11-18 CN CN202211448600.5A patent/CN115675094A/zh active Pending
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