CN202593301U

CN202593301U - 一种通用化的电动汽车高压安全控制装置

Info

Publication number: CN202593301U
Application number: CN 201220139430
Authority: CN
Inventors: 秦兆东; 周雪松; 董伟超; 路丹花; 邱鹏
Original assignee: Zhengzhou Yutong Bus Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Yutong Bus Co Ltd
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-04-05

Abstract

本实用新型涉及一种通用化的电动汽车高压安全控制装置，包括壳体和电路，所述电路设置在电路板上，电路板设在壳体内，所述电路设有电池总正进端、电池总正出端和充电总正端三个高压节点，所述电路板包括BMS主板、熔断器、分流器、预充电继电器、预充电电阻、正极继电器、充电继电器。该装置应用在电动汽车上，根据24V低压电、钥匙档位开关、动力电池及整车控制器状态信息，BMS实时控制整车高压电路的接通与断开，保证整车高压电路及驾乘人员的人身安全。根据整车控制器需求和动力电池的电压、电流、温度、绝缘电阻等状态信息，BMS实时接收和发送命令控制正极继电器、预充继电器、充电继电器的闭合与断开，及时接通与切断整车高压电路。

Description

一种通用化的电动汽车高压安全控制装置

技术领域

本实用新型属于电动汽车高压电安全技术领域，特别是涉及一种通用化的电动汽车高压安全控制装置。

背景技术

进入21世纪以来，世界汽车工业高速发展，汽车保有量也不断增加，随之而来的却是日益严重的环境污染和气候变暖问题；同时，随着石油能源的短缺，发展新能源汽车已经成为未来汽车工业的发展方向，世界各国对新能源汽车的发展越来越重视，纷纷出台一系列鼓励政策支持新能源汽车的发展，而纯电动汽车以其技术相对较成熟、经济、节能减排等优势成为最具发展前途的新能源汽车之一。

目前，影响纯电动汽车大规模推广的三个最关键的因素为：安全、寿命和成本，尤其是高压安全问题已经成为人们关注的焦点所在。由于目前电动汽车特别是电动客车的动力系统一般为大于380V的高压系统，动力电池储能系统就有很多单体电池通过并联与串联组成，系统就已经很复杂，且整车又有很多电附件组成，如空压机、电动助力转向、DC/DC,所以高压系统非常复杂。高压系统的安全包括驾乘人员的安全、车内用电器件的安全、电池本身的安全，因此，需要设计电气安全电路对各高压动力部件进行管理、控制和安全保护。现有的安全控制系统虽然可以实现高压电的接通和断开等功能，但大多数的系统存在成本高、体积和重量大、结构复杂、通用化和标准化不高等缺点，不能有效的实现安全保护，同时给整车匹配安装带来不便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种通用化的电动汽车高压安全控制装置，以解决现有高压安全控制装置体积大、结构复杂、通用化和标准化不高等缺点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种通用化的电动汽车高压安全控制装置，包括壳体和电路，所述电路设置在电路板上，电路板设在壳体内，所述电路设有电池总正进端、电池总正出端和充电总正端三个高压节点，所述电路板包括BMS主板、熔断器、分流器、预充电继电器、预充电电阻、正极继电器、充电继电器；所述熔断器和分流器串联连接在电池总正进端与电池总正出端之间，所述预充继电器与预充电组串联构成的支路和正极继电器构成的支路并联于分流器和电池总正出端之间，所述充电继电器连接于分流器与充电总正高压端之间，所述BMS主板上设有用于实现在线BMS主程序的更新及子网电池信息的在线监测的诊断端口、用于与信息采集单元通讯的子网通讯端口、用于与整车控制器通讯端连接的整车通讯端口和用于采集电池总负出电压的电池总负出端口；所述BMS主板上设有用于与分流器连接的电流采样端口、用于与电池总正进端连接的电池总正进端电压采样端口、用于与电池总正出端连接的电池总正出端电压采样端口以及用于与电池总负出端连接的电池总负电压采样端口；所述电池总正进端、电池总正出端和充电总正端三个高压节点对应在壳体上相应设置有对应的高压连接端口；所述子网通讯端口、诊断端口、整车通讯端口、电池总负采样端口通过硬件电路连接于BMS主板上，并采用接插件固定于壳体上。

所述壳体采用金属盒结构。

本实用新型的通用化的电动汽车高压安全控制装置具有通用化、标准化、集成度高、结构紧凑、体积小、并可快速安装、拆卸和维护的功能，该装置应用在电动汽车上，可根据电动汽车的结构空间，任意摆放和安装，同时根据24V低压电、钥匙档位开关、动力电池及整车控制器状态信息，BMS实时控制整车高压电路的接通与断开，保证整车高压电路及驾乘人员的人身安全。根据整车控制器需求和动力电池的电压、电流、温度、绝缘电阻等状态信息，BMS实时接收和发送命令控制正极继电器、预充继电器、充电继电器的闭合与断开，及时接通与切断整车高压电路；严重故障条件下，BMS可自行断开正极继电器、预充电继电器和充电继电器，实现高压电路的安全管理。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是本实用新型的其中一端面视图；

图3是本实用新型的另一端面视图；

图4是本实用新型的外形图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型通用化的电动汽车高压安全控制装置的电路原理图，由图可知，该装置包括壳体和电路，电路设置在电路板上，电路板设在壳体内，电路设有电池总正进端、电池总正出端和充电总正端三个高压节点，电路板包括BMS主板、熔断器、分流器、预充电继电器、预充电电阻、正极继电器、充电继电器；熔断器和分流器串联连接在电池总正进端与电池总正出端之间，预充继电器与预充电组串联构成的支路和正极继电器构成的支路并联于分流器和电池总正出端之间，充电继电器连接于分流器与充电总正高压端之间，每个继电器的状态都受BMS监测控制；BMS主板上设有用于实现在线BMS主程序的更新及子网电池信息的在线监测的诊断端口，该诊断端口通过硬件电路与BMS主板连接、用于与信息采集单元通讯的子网通讯端口、用于与整车控制器通讯端连接的整车通讯端口和用于采集电池总负出电压的电池总负出端口；BMS主板上设有用于与分流器连接的电流采样端口、用于与电池总正进端连接的电池总正进端电压采样端口、用于与电池总正出端连接的电池总正出端电压采样端口以及用于与电池总负出端连接的电池总负电压采样端口；电池总正进端3、电池总正出端6和充电总正端7三个高压节点对应在壳体上相应设置有对应的高压连接端口；子网通讯端口2、诊断端口1、整车通讯端口5、电池总负出端口4通过硬件电路连接于BMS主板上，并采用接插件固定于壳体上，便于与外界信息互换，如图2和图3所示。

本实用新型的壳体采用方形金属盒，将熔断器、分流器、预充电继电器、预充电电阻、正极继电器、充电继电器、电池管理系统主板(简称BMS主板)等七个零部件固定在金属盒内，并按照图1的接线方法进行接线：熔断器串联在电池总正进端与电池总正出端之间，一旦高压回路发生短路，熔断器迅速熔断，断开高压回路；分流器串联在电池总正进端与电池总正出端之间，采集高压电路母线电流。

将电池总正进端、电池总正出端、充电总正端3个端口采用的高压连接件固定在方形金属盒上，该3个端口的接插件具有快速插拔和锁死功能；电池总正进端接高压动力电池正极，电池总正出端接整车控制器的高压总正，充电总正接整车控制器的高压充电总正，动力电池的负极直接连接到整车控制器的高压总负。

将诊断端口、子网通讯端口、整车通讯端口、电池总负出端口4个低压接插件固定在金属盒上。诊断端口，其功能是通过此端口可快快速实现在线BMS主程序的更新及子网电池信息的在线监测；子网通讯端口与电池信息采集单元通讯端相连，其功能是通过此端口将电池信息采集单元1至电池信息采集单元n的信息以并行通讯的方式实时上传给BMS；整车通讯端口与整车控制器通讯端相连，其功能是通过此端口实现BMS与整车控制器的实时通讯；电池总负出端口，其功能是采集电池总负的电压。这些端口的接插件也具有快速插拔和锁死功能。

在进行电流采样时，电流采样线一端接分流器，另一端接BMS；在进行电压采样时，电池总正电压采样线一端从金属盒内部电池总正进端连接处接线，另一端接到BMS，电池总负电压采样线一端从电池总负出端连接处接线，另一端通过引线与BMS连接，这样接线，非常便于绝缘电阻检测功能的实现。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：车辆在启动时，BMS接收到整车控制器发送的钥匙ON火信号，先闭合预充继电器，接通预充电回路，BMS监测动力电池两端的电压U₁及整车控制器高压总正和高压总负两端的电压U₂，如果在规定时间如2s内，U₂达到U₁值的95%，则认为预充电完成，此时闭合正极继电器，断开预充继电器，安全接通高压回路，车辆开始正常工作。

车辆正常工作时，BMS实时监测动力电池的电流、总电压、单体电压、单体温度、绝缘电阻等信息，一旦发现有过压、过流、过温、绝缘电阻过低等异常故障报警信息时，BMS根据报警信息的故障等级及整车控制器的命令，做出是否切断正极继电器的处理，严重故障条件下，在规定时间内，如果整车控制器未发送“断开正极继电器”的命令给BMS，那么BMS可自行断开正极继电器，切断整车的高压电路，保护动力电池的安全。

车辆停车时，当BMS接收到整车控制发送的钥匙Off信号，立即断开正极继电器，切断高压回路。

车辆在充电过程中，当BMS接收到整车控制器发送的充电信号，首先端开正极继电器，闭合充电继电器，接通充电回路。在充电过程中，BMS实时监测动力电池的电流、总电压、单体电压、单体温度、绝缘电阻等信息，一旦发现有过压、过流、过温、绝缘电阻过低等异常故障报警信息时，BMS根据报警信息的故障等级自行做出是否切断充电继电器的处理，严重故障条件下，立即断开充电继电器，保护动力电池和车辆的安全。

如图2～图4所示，当需要对该装置里的组成零部件进行维护时，只需将方形金属盒上面各端口接插件对外连接部分旋转拔下，卸掉盒子的四个固定螺栓，即可快速维护。

Claims

1.一种通用化的电动汽车高压安全控制装置，其特征在于：包括壳体和电路，所述电路设置在电路板上，电路板设在壳体内，所述电路设有电池总正进端、电池总正出端和充电总正端三个高压节点，所述电路板包括BMS主板、熔断器、分流器、预充电继电器、预充电电阻、正极继电器、充电继电器；所述熔断器和分流器串联连接在电池总正进端与电池总正出端之间，所述预充继电器与预充电组串联构成的支路和正极继电器构成的支路并联于分流器和电池总正出端之间，所述充电继电器连接于分流器与充电总正高压端之间，所述BMS主板上设有用于实现在线BMS主程序的更新及子网电池信息的在线监测的诊断端口、用于与信息采集单元通讯的子网通讯端口、用于与整车控制器通讯端连接的整车通讯端口和用于采集电池总负出电压的电池总负出端口；所述BMS主板上设有用于与分流器连接的电流采样端口、用于与电池总正进端连接的电池总正进端电压采样端口、用于与电池总正出端连接的电池总正出端电压采样端口以及用于与电池总负出端连接的电池总负电压采样端口；所述电池总正进端、电池总正出端和充电总正端三个高压节点对应在壳体上相应设置有对应的高压连接端口；所述子网通讯端口、诊断端口、整车通讯端口、电池总负采样端口通过硬件电路连接于BMS主板上，并采用接插件固定于壳体上。

2.根据权利要求1所述的通用化的电动汽车高压安全控制装置，其特征在于：所述壳体采用金属盒结构。