CN115968172A - 一种高压控制盒、高压控制系统及储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压电池控制领域，特别涉及一种高压控制盒、高压控制系统及储能系统、所述高压控制盒包括控制箱、控制回路及电池管理系统，所述控制箱设置用于支撑所述电池管理系统的隔断板，所述隔断板用于分层设置所述电池管理系统与所述控制回路，所述控制箱设置风冷散热模块，通过将控制盒和电池分离设置及设置风冷散热模块，防止电池管理系统积热，保证了电池管理系统的安全运行；所述高压控制系统通过将簇级电池与所述高压控制盒连接，使簇级电池与高压控制盒模块化，易于对电池/高压控制盒进行更换，维护容易；所述储能系统通过将CAN通信的终端电阻模块外置，提高了高压控制系统和储能系统的通用性。

Description

一种高压控制盒、高压控制系统及储能系统

技术领域

本发明涉及高压电池控制领域，特别涉及一种高压控制盒、高压控制系统及储能系统。

背景技术

高压电池系统即俗称的电池包，一般来讲都是把电池模组经过串/并联方式连接并用满足各项要求的壳体封样成整体安装在汽车上。但实际上高压电池系统除了电池包以外，还需要配备电池管理系统（BMS）、冷却系统以及部分低压/高压线束等附件，只不过为了保证安全性和密封性，通常是作为一个整体装在汽车上，普通用户从外观上通常都认为是一整个电池包。

目前，集成电池管理系统（BMS）、冷却系统以及部分低压/高压线束等附件的电池包，其电池管理系统与电池共用一套散热系统，电池管理系统散热效果差，容易在电池管理系统处产生热量堆积，具有安全隐患；与电池一体集成的电池管理系统（BMS）不可拆卸，电池难以更换。

因此，目前亟需要一种技术方案，以解决现有的电池管理系统散热差及电池难以更换的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有的电池管理系统散热差及电池难以更换的技术问题，提供了一种高压控制盒、高压控制系统及储能系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高压控制盒，包括控制箱、控制回路及电池管理系统，所述控制箱设置用于支撑所述电池管理系统的隔断板，所述隔断板用于分层设置所述电池管理系统与所述控制回路，所述控制箱设置风冷散热模块。

本发明的一种高压控制盒，通过将控制盒和电池分离设置，防止电池管理系统积热，通过设置隔断板分隔设置电池管理系统和控制回路，使电池管理系统在避免积热的同时减小受到的电磁干扰，通过在控制箱内设置风冷散热模块，使控制箱能够快速散热，保证控制箱的运行安全。

作为本发明的优选方案，所述控制箱包括背板和侧板，所述风冷散热模块包括所述侧板上设置的排风孔和所述背板上设置的通风孔，所述风冷散热模块还包括所述控制箱内对应所述通风孔设置的散热风扇。通过侧板开设通风孔，且背板设置散热风扇的技术手段，使背部的散热风扇向控制箱内送风，气流朝两侧的侧板流动，起到不错的散热效果。

作为本发明的优选方案，所述控制回路包括正极回路和负极回路，所述正极回路包括采用第一铜排依次串联的正极输入端、正熔断器、正继电器、主回路开关和正极输出端，所述负极回路包括采用第二铜排依次串联的负极输入端、负熔断器、负继电器、主回路开关和负极输出端，所述正继电器和/或所述负继电器并联均衡模块。控制回路通过铜排进行连接，铜排的截面积为3*25mm²，特别是与熔断器连接的铜排截面积为5*25mm²，增大铜排散热面积，设置均衡模块解决电池簇之间的环流问题。

作为本发明的优选方案，所述控制箱包括前面板，所述前面板嵌接所述正极输入端、所述正极输出端、所述负极输入端与所述负极输出端。使正极输入端、所述正极输出端、所述负极输入端和所述负极输出端均设置于前面板，更易于接线操作。

作为本发明的优选方案，所述前面板还嵌接有旋钮开关，所述旋钮开关与所述主回路开关控制连接，所述正极输出端与所述负极输入端位于所述旋钮开关的同一侧，所述正极输入端与所述负极输出端位于所述旋钮开关的另一侧。通过设置与主回路开关连接的旋钮开关，使高压控制盒可通过手动进行操作；正极输入端、正极输出端、负极输入端和负极输出端分布于旋钮开关两侧，减少接错线的几率。

作为本发明的优选方案，所述前面板嵌接与所述电池管理系统通信连接的指示灯、低压通讯接口和诊断接口，所述前面板还嵌接有第一微型断路器、第二微型断路器和电源接口，所述旋钮开关的一侧设置所述第一微型断路器、另一侧设置所述第二微型断路器，所述第一微型断路器串接于所述散热风扇与所述电源接口之间，所述第二微型断路器串接于所述电源接口与所述电池管理系统之间。可操作的模块均集成在前面板，增加了易用性，更便于操作；通过设置电源口独立连接电池管理系统和散热风扇进行单独供电，提高了高压控制盒的稳定性。

作为本发明的优选方案，所述控制箱包括上层箱体和下层箱体，所述电池管理系统包括BMS主控，所述BMS主控设置于所述控制箱靠近所述背板的一端，所述电池管理系统还包括沿所述控制箱长度方向走线的采集线束和通讯线束，所述采集线束和所述通讯线束均与所述BMS主控连接，所述控制箱的一侧设置所述采集线束、另一侧设置所述通讯线束，所述采集线束和所述通讯线束均设置于所述下层箱体，与所述电源接口连通的电源线束设置于所述上层箱体。通讯线束采集线束和电源线束分离设置，避免了线束之间的相互干扰。

作为本发明的优选方案，所述电池管理系统包括设置于所述控制箱内的温度传感器，还包括串接于所述正极回路或所述负极回路的分流器，所述温度传感器和所述分流器均与所述通讯线束连接。增加控制箱内的温度采集和电流采集模块，对电流和温度信号进行采集。

作为本发明的优选方案，所述BMS主控设置于所述上层箱体，所述均衡模块设置于所述BMS主控对应所述下层箱体的投影内，所述均衡模块包括串联连接的环流继电器和预充电阻。设置均衡模块，使均衡模块受继电器控制，增加了高压控制盒的通用性，减缓电池簇之间的环流问题。

作为本发明的优选方案，所述正熔断器和/或所述负熔断器设置微动开关，所述微动开关、所述正继电器和所述负继电器与所述电池管理系统通信连接，所述主回路开关与所述电池管理系统控制连接。设置微动开关监测熔断器状态，正继电器、负继电器和主回路开关均受电池管理系统控制。

作为本发明的优选方案，所述正熔断器、所述正继电器和所述主回路开关的底部设置所述第一铜排，所述负熔断器、所述负继电器和所述主回路开关（15）的底部设置所述第二铜排，所述第一铜排和/或所述第二铜排包括软铜排。铜排布置于元器件下方，使用软铜排使铜排具有良好的可加工性，且保证了铜排和元器件接触良好，减少发热。

作为本发明的优选方案，所述前面板嵌接有显示模块，所述显示模块与所述电池管理系统通信连接。设置显示模块，用于显示电池箱内采集的各种参数。

作为本发明的优选方案，所述前面板嵌接设置搭铁点，和/或，所述前面板设置延伸部，所述延伸部设置通孔。搭铁点设置于前面板，可直接看见搭铁点的连接状态；通孔用于与机柜固定连接，固定控制箱。

一种高压控制系统，包括上述的一种高压控制盒，还包括簇级电池，所述簇级电池与所述高压控制盒连接。

本发明的一种高压控制系统，通过簇级电池与高压控制盒连接，高压控制盒作为单独的原件与簇级电池可拆卸连接，使簇级电池与高压控制盒模块化，易于对电池/高压控制盒进行更换，维护容易。

一种储能系统，包括终端电阻模块和至少两个上述的一种高压控制系统，所述终端电阻模块与所述高压控制系统采用CAN通信连接。

本发明的一种储能系统，通过将终端电阻模块外置，且使终端电阻模块与高压控制盒可拆卸连接，使高压控制系统可随意更换到通信的任意位置，且通信起始段和结束端的高压控制系统不用在控制系统内置终端电阻模块，提高了高压控制系统和储能系统的通用性。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的一种高压控制盒，通过将控制盒和电池分离设置，防止电池管理系统积热，通过设置隔断板分隔设置电池管理系统和控制回路，使电池管理系统在避免积热的同时减小受到的电磁干扰，通过在控制箱内设置风冷散热模块，使控制箱能够快速散热，保证控制箱的运行安全。

2、本发明的一种高压控制盒，集成正极回路、负极回路和电池管理系统在控制箱内，使控制箱与电池可拆卸连接，解决了电池管理系统的散热问题的同时也对电池管理系统功能进行了完善，具有良好的经济价值。

3、本发明的一种高压控制系统，通过簇级电池与高压控制盒电路连接，高压控制盒作为单独的原件与簇级电池可拆卸连接，使簇级电池与高压控制盒模块化，易于对电池/高压控制盒进行更换，维护容易。

4、本发明的一种储能系统，通过将终端电阻模块外置，且使终端电阻模块与高压控制盒可拆卸连接，使高压控制系统可随意更换到通信的任意位置，且通信起始段和结束端的高压控制系统不用在控制系统内置终端电阻模块，提高了高压控制系统和储能系统的通用性。

附图说明

图1是一种高压控制盒的内部结构示意图；

图2是一种高压控制盒的下层箱体的结构示意图；

图3是一种高压控制盒的前面板的结构示意图；

图4是一种高压控制盒的侧板的结构示意图；

图5是一种高压控制盒的背板的结构示意图；

图6是一种高压控制盒的外观结构示意图；

图7是一种高压控制盒的高压控制电路示意图；

图8是本发明的BMS主控的接线端子示意图；

图9是本发明的电池管理系统供电的电路示意图；

图10是本发明的散热风扇供电的电路示意图；

图11是本发明的散热风扇的控制接线示意图。

图标：

1-控制箱，2-负极回路，3-正极回路，4-电池管理系统，5-隔断板，6-均衡模块，7-背板，8-侧板，9-排风孔，10-通风孔，11-散热风扇，12-正极输入端，13-正熔断器，14-正继电器，15-主回路开关，16-正极输出端，17-负极输入端，18-负熔断器，19-负继电器，20-负极输出端，21-前面板，22-旋钮开关，23-指示灯，24-低压通讯接口，25-诊断接口，26-电源接口，27-第一微型断路器，28-第二微型断路器，29-采集线束，30-通讯线束，31-电源线束，32-温度传感器，33-分流器，34-环流继电器，35-预充电阻，36-第一铜排，37-第二铜排，38-拉手，39-搭铁点，40-通孔，41-BMS主控。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1至图11所示的一种高压控制盒，包括控制箱1、控制回路及电池管理系统4，所述控制箱1设置用于支撑所述电池管理系统4的隔断板5，所述隔断板4用于分层设置所述电池管理系统4与所述控制回路，所述控制箱1设置风冷散热模块。

具体的，所述控制箱1包括背板7和侧板8，所述风冷散热模块包括所述侧板8上设置的排风孔9和所述背板7上设置的通风孔10，所述风冷散热模块还包括所述控制箱1内对应所述通风孔10设置的散热风扇11。

具体的，所述通风孔10设置为一个。

具体的，所述控制回路包括正极回路3和负极回路2，所述正极回路3包括采用第一铜排36依次串联的正极输入端12、正熔断器13、正继电器14、主回路开关15和正极输出端16，所述负极回路2包括采用第二铜排37依次串联的负极输入端17、负熔断器18、负继电器19、主回路开关15和负极输出端20，所述正继电器14和/或所述负继电器19并联均衡模块6。

具体的，所述控制箱1包括前面板21，所述前面板21嵌接所述正极输入端12、所述正极输出端16、所述负极输入端17与所述负极输出端20。

具体的，所述前面板21还嵌接有旋钮开关22，所述旋钮开关22与所述主回路开关15控制连接，所述正极输出端16与所述负极输入端17位于所述旋钮开关22的同一侧，所述正极输入端12与所述负极输出端20位于所述旋钮开关22的另一侧。

具体的，所述旋钮开关22设置于所述前面板21的中部。

具体的，所述正极输出端16与所述负极输入端17位于所述旋钮开关22位于所述旋钮开关22的左侧，所述正极输入端12与所述负极输出端20位于所述旋钮开关22的右侧。

具体的，沿所述控制箱1的高度方向，所述正极输入端12设置位置高于所述负极输出端20设置位置，所述负极输入端17设置位置高于所述正极输出端16设置位置。

具体的，在所述控制箱1的宽度方向，所述负极输入端17与所述负极输出端20错位设置，所述负极输入端17与所述正极输出端16错位设置，相对的，所述负极输入端17/所述正极输入端12远离所述旋钮开关22，所述负极输出端20/所述正极输出端16靠近所述旋钮开关22。

具体的，所述前面板21嵌接与所述电池管理系统4通信连接的指示灯23、低压通讯接口24和诊断接口25，所述前面板21还嵌接有第一微型断路器27、第二微型断路器28和电源接口26，所述旋钮开关22的一侧设置所述第一微型断路器27、另一侧设置所述第二微型断路器28，所述第一微型断路器27串接于所述散热风扇11与所述电源接口26之间，所述第二微型断路器28串接于所述电源接口26与所述电池管理系统4之间。

具体的，所述控制箱1包括上层箱体和下层箱体，所述电池管理系统4包括BMS主控41，所述BMS主控41设置于所述控制箱1靠近所述背板7的一端，所述电池管理系统4还包括沿所述控制箱1长度方向走线的采集线束29和通讯线束30，所述采集线束29和所述通讯线束30均与所述BMS主控41连接，所述控制箱1的一侧设置所述采集线束29、另一侧设置所述通讯线束30，所述采集线束29和所述通讯线束30均设置于所述下层箱体，与所述电源接口26连通的电源线束31设置于所述上层箱体。

具体的，所述电池管理系统4包括设置于所述控制箱1内的温度传感器32，还包括串接于所述正极回路3或所述负极回路2的分流器33，所述温度传感器32和所述分流器33均与所述通讯线束30连接。

具体的，所述温度传感器32设置为两个，分别设置于所述下层箱体的铜排的底部投影处和BMS主控41在下层空间的投影位置。

具体的，所述BMS主控41设置于所述上层箱体，所述均衡模块6设置于所述BMS主控41对应所述下层箱体的投影内，所述均衡模块6包括串联连接的环流继电器34和预充电阻35。

具体的，所述均衡模块6设置于所述正极回路。

具体的，所述正熔断器13和/或所述负熔断器18设置微动开关，所述微动开关、所述正继电器14和所述负继电器19与所述电池管理系统4通信连接，所述主回路开关15与所述电池管理系统4控制连接。

具体的，所述正熔断器13、所述正继电器14和所述主回路开关15的底部设置所述第一铜排36，所述负熔断器18、所述负继电器19和所述主回路开关15的底部设置所述第二铜排37，所述第一铜排36和/或所述第二铜排37包括软铜排。

具体的，所述第一铜排36/第二铜排37的截面积为3*25mm²，特别的，与正熔断器13连接的铜排截面积为5*25mm²，与负熔断器18连接的铜排截面积为5*25mm²。

具体的，所述前面板21设置拉手38，所述拉手38包括第一拉手部与第二拉手部，所述第一拉手部与所述前面板21固定连接，所述第一拉手部与所述第二拉手部铰接。

具体的，所述拉手38设置为两个，分布于所述前面板21的左右两端。

具体的，所述前面板21嵌接设置搭铁点39，和/或，所述前面板21设置延伸部，所述延伸部设置通孔40。

具体的，所述通孔40为四个，排列于所述前面板21的两侧。

本发明的一种高压控制盒，通过在控制箱1内集成正极回路3和负极回路2及电池管理系统4，使控制盒和电池分离设置，防止电池管理系统4积热，通过设置隔断板5将控制箱1分为上层箱体和下层箱体，使电池管理系统4设置于上层箱体，正极回路3和负极回路2设置于下层箱体，电池管理系统4在进一步避免积热的同时减小电磁干扰，通过设置均衡模块6，使电池簇之间的环流得到处理，保证了电池运行稳定，控制箱1内通过扩展温度检测/电流监测模块，完善高压控制盒功能。

实施例2

本实施例的一种高压控制盒，其结构与实施例1大致相同，与实施例1不同的是，所述前面板21还嵌接有显示模块，所述显示模块与所述电池管理系统4通信连接。

具体的，所述显示模块为液晶显示屏。

实施例3

本实施例的一种高压控制盒，其结构与实施例1大致相同，与实施例1不同的是，所述均衡模块6设置于所述负极回路。

实施例4

本实施例的一种高压控制盒，其结构与实施例1大致相同，与实施例1不同的是，所述上层箱体与所述下层箱体均设置有温度传感器32。

实施例5

本实施例的一种高压控制盒，其结构与实施例1大致相同，与实施例1不同的是，所述背板开设多个通风孔10，每一所述通风孔对应设置散热风扇11。

实施例6

一种高压控制系统，其特征在于，采用实施例1-5任意一项所述的一种高压控制盒，还包括簇级电池，所述簇级电池与所述高压控制盒连接。

本发明的一种高压控制系统，通过簇级电池与高压控制盒电路连接，高压控制盒作为单独的原件与簇级电池可拆卸连接，使簇级电池与高压控制盒模块化，易于对电池/高压控制盒进行更换，维护容易。

实施例7

本发明的一种储能系统，包括终端电阻模块和至少两个实施例6所述的一种高压控制系统，所述终端电阻模块与所述高压控制系统采用CAN通信连接。

具体的，基于CAN通信的特点，需在通信线路上连接终端电阻模块。

具体的，所述终端电阻模块能够与所述高压控制系统配合连接。

具体的，所述终端电阻模块为阻值120欧姆的电阻。

具体的，所述终端电阻模块可直接与所述高压控制系统的通信接口可拆卸连接。

本发明的一种储能系统，通过将终端电阻模块外置，且使终端电阻模块与高压控制盒可拆卸连接，使高压控制系统可随意更换到通信的任意位置，且通信起始段和结束端的高压控制系统不用在控制系统内置终端电阻模块，提高了高压控制系统和储能系统的通用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种高压控制盒，其特征在于，包括控制箱（1）、控制回路及电池管理系统（4），所述控制箱（1）设置用于支撑所述电池管理系统（4）的隔断板（5），所述隔断板（4）用于分层设置所述电池管理系统（4）与所述控制回路，所述控制箱（1）设置风冷散热模块。

2.如权利要求1所述的一种高压控制盒，其特征在于，所述控制箱（1）包括背板（7）和侧板（8），所述风冷散热模块包括所述侧板（8）上设置的排风孔（9）和所述背板（7）上设置的通风孔（10），所述风冷散热模块还包括所述控制箱（1）内对应所述通风孔（10）设置的散热风扇（11）。

3.如权利要求2所述的一种高压控制盒，其特征在于，所述控制回路包括正极回路（3）和负极回路（2），所述正极回路（3）包括采用第一铜排（36）依次串联的正极输入端（12）、正熔断器（13）、正继电器（14）、主回路开关（15）和正极输出端（16），所述负极回路（2）包括采用第二铜排（37）依次串联的负极输入端（17）、负熔断器（18）、负继电器（19）、主回路开关（15）和负极输出端（20），所述正继电器（14）和/或所述负继电器（19）并联均衡模块（6）。

4.如权利要求3所述的一种高压控制盒，其特征在于，所述控制箱（1）包括前面板（21），所述前面板（21）嵌接所述正极输入端（12）、所述正极输出端（16）、所述负极输入端（17）与所述负极输出端（20）。

5.如权利要求4所述的一种高压控制盒，其特征在于，所述前面板（21）还嵌接有旋钮开关（22），所述旋钮开关（22）与所述主回路开关（15）控制连接，所述正极输出端（16）与所述负极输入端（17）位于所述旋钮开关（22）的同一侧，所述正极输入端（12）与所述负极输出端（20）位于所述旋钮开关（22）的另一侧。

6.如权利要求5所述的一种高压控制盒，其特征在于，所述前面板（21）嵌接与所述电池管理系统（4）通信连接的指示灯（23）、低压通讯接口（24）和诊断接口（25），所述前面板（21）还嵌接有第一微型断路器（27）、第二微型断路器（28）和电源接口（26），所述旋钮开关（22）的一侧设置所述第一微型断路器（27）、另一侧设置所述第二微型断路器（28），所述第一微型断路器（27）串接于所述散热风扇（11）与所述电源接口（26）之间，所述第二微型断路器（28）串接于所述电源接口（26）与所述电池管理系统（4）之间。

7.如权利要求6所述的一种高压控制盒，其特征在于，所述控制箱（1）包括上层箱体和下层箱体，所述电池管理系统（4）包括BMS主控（41），所述BMS主控（41）设置于所述控制箱（1）靠近所述背板（7）的一端，所述电池管理系统（4）还包括沿所述控制箱（1）长度方向走线的采集线束（29）和通讯线束（30），所述采集线束（29）和所述通讯线束（30）均与所述BMS主控（41）连接，所述控制箱（1）的一侧设置所述采集线束（29）、另一侧设置所述通讯线束（30），所述采集线束（29）和所述通讯线束（30）均设置于所述下层箱体，与所述电源接口（26）连通的电源线束（31）设置于所述上层箱体。

8.如权利要求7所述的一种高压控制盒，其特征在于，所述电池管理系统（4）包括设置于所述控制箱（1）内的温度传感器（32），还包括串接于所述正极回路（3）或所述负极回路（2）的分流器（33），所述温度传感器（32）和所述分流器（33）均与所述通讯线束（30）连接。

9.如权利要求7所述的一种高压控制盒，其特征在于，所述BMS主控（41）设置于所述上层箱体，所述均衡模块（6）设置于所述BMS主控（41）对应所述下层箱体的投影内，所述均衡模块（6）包括串联连接的环流继电器（34）和预充电阻（35）。

10.如权利要求3至9任意一项所述的一种高压控制盒，其特征在于，所述正熔断器（13）和/或所述负熔断器（18）设置微动开关，所述微动开关、所述正继电器（14）和所述负继电器（19）与所述电池管理系统（4）通信连接，所述主回路开关（15）与所述电池管理系统（4）控制连接。

11.如权利要求3至9任意一项所述的一种高压控制盒，其特征在于，所述正熔断器（13）、所述正继电器（14）和所述主回路开关（15）的底部设置所述第一铜排（36），所述负熔断器（18）、所述负继电器（19）和所述主回路开关（15）的底部设置所述第二铜排（37），所述第一铜排（36）和/或所述第二铜排（37）包括软铜排。

12.如权利要求4至9任意一项所述的一种高压控制盒，其特征在于，所述前面板（21）嵌接设置搭铁点（39），和/或，所述前面板（21）设置延伸部，所述延伸部设置通孔（40）。

13.一种高压控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-12任意一项所述的一种高压控制盒，还包括簇级电池，所述簇级电池与所述高压控制盒连接。

14.一种储能系统，其特征在于，包括终端电阻模块和至少两个如权利要求13所述的一种高压控制系统，所述终端电阻模块与所述高压控制系统采用CAN通信连接。

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