CN115771427A - 一种换电动力电池电气系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种换电动力电池电气系统，其包括：BDU总成，与动力电池、快换连接器分别高压连接，包括依次电连接的主接触器、预充接触器、预充电阻、熔断器；快换电连接器，用于实现动力电池与车辆之间的高压连接，同时与车辆上的低压线束低压连接；BMS，与VCU通讯连接，用于检测动力电池的电压、电流、快换电连接器的高压端子的温度，同时检测快换电连接器是否配合到位，并做故障诊断；锁止机构监测传感器，用于检测动力电池锁止机构的锁钩是否锁止到位；VCU，用于根据BMS提供的故障信息、锁止机构监测传感器提供的未锁止到位信号进行故障处理；本发明能够较好地保证行车安全，有利于实现车辆的换电和安全可靠运行。

Description

一种换电动力电池电气系统

技术领域

本发明属于动力电池电气系统技术领域，具体涉及一种换电动力电池电气系统。

背景技术

随着新能源技术的不断发展，换电车辆逐渐得到人们的青睐，尤其对于运营类车辆，换电快速便捷，且节约运营成本。目前制约新能源汽车发展的关键因素是充电速度，充电时间相对于传统汽车的加油时间是遥不可及的，目前解决的主要方案是换电方案，换电安全快捷。因此，如何设计一种换电动力电池电气系统，以便于实现车辆的换电，保证车辆的安全可靠运行，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种换电动力电池电气系统，以解决现有技术中的上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种换电动力电池电气系统，其包括：

BDU总成，用于动力电池的高压输出控制，与动力电池、快换连接器分别高压连接，包括依次电连接的主接触器、预充接触器、预充电阻、熔断器；

快换电连接器，与BDU总成高压连接，用于实现动力电池与车辆之间的高压连接；同时与车辆上的低压线束通过低压连接，实现动力电池与车辆之间的低压连接；

BMS，与VCU通讯连接，用于检测动力电池的电压、电流、快换电连接器的高压端子的温度，同时检测快换电连接器是否配合到位，并做故障诊断；

锁止机构监测传感器，与VCU通讯连接，用于检测动力电池锁止机构的锁钩是否锁止到位；

VCU，用于根据BMS提供的故障信息、锁止机构监测传感器提供的未锁止到位信号进行故障处理。

优选地，当BMS检测到快换电连接器的高压端子的温度大于设定温度时，上报故障信息一给VCU，VCU在接收到故障信息一后的故障处理方法为：进行整车限功率处理，使车速限制在设定速度以内；同时仪表获得故障信息一后，将提供报警信息给驾驶员，以便及时进行维修。

优选地，该设定温度为80℃至90℃。

优选地，该设定速度为35km/h至45km/h。

优选地，在车辆行驶过程中，当BMS检测到快换电连接器连接互锁故障，即连接器未配合到位，BMS将上报故障信息二给VCU，VCU在接收到故障信息二后的故障处理方法为：进行整车限功率处理，在车速降低到设定限速以内后控制BDU总成中的主接触器断开，使整车下电；同时仪表获得故障信息二后，将提供报警信息给驾驶员。

优选地，该设定限速为4km/h至6km/h。

优选地，车辆上电过程中，当BMS检测到快换电连接器连接互锁故障，即连接器未配合到位时，BMS上报故障信息三给VCU，VCU接收到故障信息三后的处理方法为：控制预充接触器断开，不允许车辆上电；同时仪表提供报警信息，以提醒驾驶员及时进行维修。

优选地，当锁止机构监测传感器监测到锁钩未锁止到位或脱落后，将上传高电平信号给VCU，VCU接收到该信号后的故障处理方法为：上报“锁止机构异常故障”信息至CAN总线，同时进行整车限功率处理，使车速限制在40km/h以内；仪表从CAN总线获得“锁止机构异常故障”信息后，在仪表的显示屏上提示“锁止机构异常”给驾驶员，以便及时进行维修。

优选地，BDU总成中设置有与BMS电连接的电流传感器。

优选地，锁止机构监测传感器为距离传感器。

本发明的有益效果在于：

本发明的换电动力电池电气系统，其能够实时检测动力电池的电压、电流、快换电连接器的高压端子的温度、快换电连接器是否配合到位、动力电池锁止机构的锁钩是否锁止到位，并进行故障诊断和故障处理，从而能够较好地保证行车安全，进而有利于实现车辆的换电和安全可靠运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，并将结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细说明，其中

图1为本发明实施例提供的换电动力电池电气系统原理图；

图2为本发明实施例提供的换电动力电池电气系统的示意图；

图3为本发明实施例提供的BDU总成的示意图；

图4为本发明实施例提供的快换电连接器的示意图；

图5为本发明实施例提供的温度传感器在快换电连接器上安装后的示意图；

图6为本发明实施例提供的锁止机构监测传感器为四个时的示意图；

图7为本发明实施例提供的锁止机构监测传感器在使用时的示意图。

附图中标记：

11、动力电池，21、BDU总成，22、主接触器，23、预充接触器，

24、预充电阻，25、主负接触器，26、熔断器，27、高压固定支座，28、电流传感器，31、快换电连接器，32、温度传感器，41、BMS，

51、VCU，61、锁止机构监测传感器，62、线束，63、锁钩。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体实施例对本方案作进一步地详细介绍。

如图1至图7所示，本发明实施例提供了一种换电动力电池电气系统，其包括：

BDU总成21，用于动力电池11的高压输出控制，与动力电池、快换连接器分别高压连接，包括依次电连接的主接触器22、预充接触器23、预充电阻24、主负接触器25、熔断器26；

快换电连接器31，与BDU总成高压连接，用于实现动力电池与车辆之间的高压连接；同时与车辆上的低压线束通过低压连接，实现动力电池与车辆之间的低压连接；

BMS 41，与VCU通讯连接，用于检测动力电池的电压、电流、快换电连接器的高压端子的温度，同时检测快换电连接器是否配合到位，并做故障诊断；

锁止机构监测传感器61，与VCU通讯连接，用于检测动力电池锁止机构的锁钩是否锁止到位；

VCU 51，用于根据BMS提供的故障信息、锁止机构监测传感器提供的未锁止到位信号进行故障处理。

本发明实施例提供的换电动力电池电气系统，其能够实时检测动力电池11的电压、电流、快换电连接器的高压端子的温度、快换电连接器是否配合到位、动力电池锁止机构的锁钩是否锁止到位，并进行故障诊断和故障处理，从而能够较好地保证行车安全，进而有利于实现车辆的换电和安全可靠运行。

可以理解的是，主接触器22，为动力电池切断单元，负责执行动力电池对外输出的通断；预充电阻的作用是在车辆上电初期降低回路电流，避免电容充电短路；电流传感器，为动力电池电流采集单元；熔断器，为短路保护单元，起到短路保护作用；BMS，中文全称为电池管理系统；VCU，中文全称为整车控制器；BDU总成的中文全称是电池切断单元总成；BMS通过CAN总线与VCU进行通讯；检测快换电连接器是否配合到位时，是检测图4中快换电连接器的两个部件是否配合到位。

进一步地，当BMS检测到快换电连接器31的高压端子的温度大于设定温度时，上报故障信息一给VCU，VCU在接收到故障信息一后的故障处理方法为：进行整车限功率处理，使车速限制在设定速度以内；同时仪表获得故障信息一后，将提供报警信息给驾驶员，以便及时进行维修，从而保证动力电池安全。可以理解的是，此时故障信息一可以是代表文字信息如“过温故障”的故障码，报警信息可以是文字信息如“请前往4S店维修”。具体地，可以通过限制电驱动系统电机的功率来实现整车限功率处理；为了获取快换电连接器的高压端子的温度，可以在快换电连接器的高压端子上设置温度传感器32，温度传感器32的具体设置位置如图5所示。

具体地，该设定温度为80℃至90℃，可以优选为85℃。

具体地，该设定速度为35km/h至45km/h，可以优选为40km/h。

进一步地，在车辆行驶过程中，当BMS检测到快换电连接器31连接互锁故障，即连接器未配合到位，BMS将上报故障信息二给VCU，VCU在接收到故障信息二后的故障处理方法为：进行整车限功率处理，在车速降低到设定限速以内后控制BDU总成中的主接触器断开，使整车下电；同时仪表获得故障信息二后，将提供报警信息给驾驶员。可以理解的是，此时故障信息二可以是代表文字信息如“行驶高压互锁故障”的故障码，报警信息可以是文字信息如“请前往4S店维修”。

具体地，该设定限速为4km/h至6km/h，可以优选为5km/h。

进一步地，车辆上电过程中，当BMS检测到快换电连接器连接互锁故障，即连接器未配合到位时，BMS上报故障信息三给VCU，VCU接收到故障信息三后的处理方法为：不允许车辆上电(具体地，可以通过控制主接触器断开来实现)；同时仪表提供报警信息，以提醒驾驶员及时进行维修，以便消除车辆故障，提高车辆行车安全性。可以理解的是，此时故障信息三可以是代表文字信息如“上电高压互锁故障”的故障码，报警信息可以是文字信息如“请前往4S店维修”。维修好后，故障码自动清除。

在一实施例中，当锁止机构监测传感器监测到锁钩63未锁止到位或脱落后，将上传高电平信号给VCU，VCU接收到该信号后的故障处理方法为：上报“锁止机构异常故障”信息至CAN总线，同时进行整车限功率处理，使车速限制在40km/h以内；仪表从CAN总线获得“锁止机构异常故障”信息后，在仪表显示屏上提示“锁止机构异常”给驾驶员，以便及时进行维修。

进一步地，BDU总成中设置有与BMS电连接的电流传感器28。快换电连接器的作用是实现动力电池与车辆间的高低压连接，其可以采用端面接触式快换电连接器，具备行程短、连接可靠等优点。

具体地，锁止机构监测传感器为距离传感器。可以优选该距离传感器为高精度距离传感器，有效监测距离可以为3mm，当锁钩落入到传感器监测范围内时，则判断为锁止到位，反之则判断为锁钩未锁止到位。可以理解的是，通过锁止机构监测传感器来检测动力电池锁止机构的锁钩是否锁止到位，以便在未锁止到位时及时发现和处理，保证车辆安全运行；由于动力电池锁止机构中具有多个锁钩63，可以分别设置与各锁钩一一对应的多个锁止机构监测传感器61，通常动力电池锁止机构具有四个锁钩，如图6所示利用四个锁止机构监测传感器分别对四个锁钩进行监测，以便能够对四个锁钩是否锁止到位均进行监测。

本发明通过VCU控制主接触器连接或断开，即可方便地实现动力电池高低压与车辆之间的快速连接与断开，同时能够实时检测各项信息如动力电池的电压、电流、快换电连接器的高压端子的温度、快换电连接器是否配合到位、动力电池锁止机构的锁钩是否锁止到位，诊断电池是否安全运行，保证车辆安全运行。

以上仅是本发明的优选实施方式，需要指出的是，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，而且，在阅读了本发明的内容之后，本领域相关技术人员可以对本发明做出各种改动或修改，这些等价形式同样落入本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种换电动力电池电气系统，其特征在于，其包括：

BDU总成，用于动力电池的高压输出控制，与动力电池、快换连接器分别高压连接，包括依次电连接的主接触器、预充接触器、预充电阻、熔断器；

快换电连接器，与BDU总成高压连接，用于实现动力电池与车辆之间的高压连接；同时与车辆上的低压线束通过低压连接，实现动力电池与车辆之间的低压连接；

BMS，与VCU通讯连接，用于检测动力电池的电压、电流、快换电连接器的高压端子的温度，同时检测快换电连接器是否配合到位，并做故障诊断；

锁止机构监测传感器，与VCU通讯连接，用于检测动力电池锁止机构的锁钩是否锁止到位；

VCU，用于根据BMS提供的故障信息、锁止机构监测传感器提供的未锁止到位信号进行故障处理。

2.根据权利要求1所述的换电动力电池电气系统，其特征在于，当BMS检测到快换电连接器的高压端子的温度大于设定温度时，上报故障信息一给VCU，VCU在接收到故障信息一后的故障处理方法为：进行整车限功率处理，使车速限制在设定速度以内；同时仪表获得故障信息一后，将提供报警信息给驾驶员，以便及时进行维修。

3.根据权利要求2所述的换电动力电池电气系统，其特征在于，该设定温度为80℃至90℃。

4.根据权利要求2所述的换电动力电池电气系统，其特征在于，该设定速度为35km/h至45km/h。

5.根据权利要求1所述的换电动力电池电气系统，其特征在于，在车辆行驶过程中，当BMS检测到快换电连接器连接互锁故障，即连接器未配合到位，BMS将上报故障信息二给VCU，VCU在接收到故障信息二后的故障处理方法为：进行整车限功率处理，在车速降低到设定限速以内后控制BDU总成中的主接触器断开，使整车下电；同时仪表获得故障信息二后，将提供报警信息给驾驶员。

6.根据权利要求5所述的换电动力电池电气系统，其特征在于，该设定限速为4km/h至6km/h。

7.根据权利要求1所述的换电动力电池电气系统，其特征在于，车辆上电过程中，当BMS检测到快换电连接器连接互锁故障，即连接器未配合到位时，BMS上报故障信息三给VCU，VCU接收到故障信息三后的处理方法为：不允许车辆上电；同时仪表提供报警信息，以提醒驾驶员及时进行维修。

8.根据权利要求1所述的换电动力电池电气系统，其特征在于，当锁止机构监测传感器监测到锁钩未锁止到位或脱落后，将上传高电平信号给VCU，VCU接收到该信号后的故障处理方法为：上报“锁止机构异常故障”信息至CAN总线，同时进行整车限功率处理，使车速限制在40km/h以内；仪表从CAN总线获得“锁止机构异常故障”信息后，在仪表显示屏上提示“锁止机构异常”给驾驶员，以便及时进行维修。

9.根据权利要求1所述的换电动力电池电气系统，其特征在于，BDU总成中设置有与BMS电连接的电流传感器。

10.根据权利要求1所述的换电动力电池电气系统，其特征在于，锁止机构监测传感器为距离传感器。

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