CN206781546U - 多功能电动汽车高压电气盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能电动汽车高压电气盒，包括：用于连接电动汽车的电池正负极两端，电池正负极之间并联有电机控制器保护器支路、直流充电桩保护器支路、车载充电机保护器支路、直流电压转换器保护器支路、热空调保护器支路、压缩机保护器支路。本实用新型提供的一种多功能电动汽车高压电气盒，具有较高的电气安全性和防水性能，同时在寿命、功耗、体积及其重量也具有较大优势，符合新能源汽车发展的需求。

Description

多功能电动汽车高压电气盒

技术领域

本实用新型属于新能源汽车电气盒领域，具体涉及一种多功能电动汽车高压电气盒。

背景技术

近年来，我国空气污染日趋严重，人类的生存环境正在进一步恶化，为了改善人类赖以生存的环境，具有油耗低、对大气污染小的新能源汽车受到了人们的青睐。在人口比较集中的大中型城市，纯电动汽车的发展推广越来越受到重视，而且目前也得到政府大力的引导和支持。

新能源汽车通常需要在大功率的整车电力下运行，运行电压高达700V以上，电流则高达400A，因此，新能源汽车对高压配电系统的设计及高压零部件的选用具有较高的要求。从整车空间、整车架构的复杂度及成本考虑，业界广泛采用集成式高压电器系统架构配电。现有的高压动力电源和高压电器产品对如何保证整个高压系统及其各个电器设备的安全性，可靠性和耐久性都满足不了汽车的要求，例如：对于大功率的电机控制器和高压转换电器，都需要进行预充电处理及状态监控。传统的电气线路很难做到有效的监控，极易造成高压开发零部件的损坏。业界往往采用电气参数相对较高的产品解决这个问题，但在体积及其成本上又不能满足整车和客户的实际需求。因此，为了顺应新能源汽车发展的需求，亟需开发一种适用于电动汽车的高压电气盒。

发明内容

本实用新型旨在一定程度上解决上述技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种多功能电动汽车高压电气盒设置的多个并联的保护器支路使得其具有较高的电气安全性，同时具有使用寿命长、功耗低、占用体积小以及重量轻等优势。

根据本实用新型实施例的一种多功能电动汽车高压电气盒，用于连接电动汽车的电池正负极两端，包括：所述电池正负极之间并联有电线路过载时短路保护的机控制器保护器支路、直流充电桩保护器支路、车载充电机保护器支路、直流电压转换器(DCDC)保护器支路、热空调保护器支路以及压缩机保护器支路。

优选的，所述车载充电机保护器支路具有串联的保险丝、所述直流电压转换器保护器支路具有串联的保险丝，所述压缩机保护器支路具有串联的保险丝。

优选的，所述电机控制器保护器支路具有串联的电机控制器继电器和保险丝、所述直流充电桩保护器支路具有串联的快充继电器和保险丝、所述热空调保护器支路具有串联的热空调模块(PTC)继电器和保险丝。

优选的，所述电机控制器保护器支路还并联有预充电继电器支路，所述预充电继电器支路具有串联的预充电电阻、预充电继电器，

优选的，所述电机控制器继电器、所述快充继电器、所述热空调模块继电器、所述预充电继电器均设有正负极和与正负极对应的触点且均包含有线圈，所述预充电电阻设有正负极和与正负极对应的触点。

优选的，还包括电动汽车电池管理系统主控盒，所述电机控制器继电器的线圈、所述快充继电器的线圈和所述预充电继电器的线圈一端均连接电动汽车电池管理系统主控盒，另一端均与充电唤醒模块连接。

优选的，所述预充电电阻负极触点与电机控制器继电器负极触点电连接，所述预充电电阻正极触点与所述预充电继电器负极触点电连接。

优选的，所述热空调模块继电器的线圈一端与热空调模块控制连接，另一端与充电唤醒模块连接。

优选的，还包括上端开口的盒体，与盒体密封扣合的盒盖，所述盒体侧部上设有与所述电机控制器保护器支路、所述直流充电桩保护器支路、所述车载充电机保护器支路、所述直流电压转换器保护器支路、所述热空调保护器支路、所述压缩机保护器支路一一对应的端口。

本实用新型提供的一种多功能电动汽车高压电气盒，具有较高的电气安全性和防水性能，同时在寿命、功耗、体积及其重量也具有较大优势，符合新能源汽车发展的需求。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的多功能电动汽车高压电气盒主视视图。

图2是根据本实用新型实施例的多功能电动汽车高压电气盒左视图。

图3是根据本实用新型实施例的多功能电动汽车高压电气盒右视图。

图4是根据本实用新型实施例的多功能电动汽车高压电气盒仰视图。

图5是根据本实用新型实施例的多功能电动汽车高压电气盒俯视图。

其中，100、盒体，200、盒盖，1、电机高压正极连接端口，2、电机高压负极连接端口，3、电池高压正极连接端口，4、电池高压负极连接端口，5、快充高压正极连接端口，6、快车高压负极连接端口；7、车载充电机高压连接端口，8、直流电压转换器高压连接端口，9、压缩机高压连接端口，10、热空调模块高压连接端口，11、内网通讯接口，12、高压检测接口，13、整车通讯接口，14、固定部。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图具体描述本实用新型实施例的多功能电动汽车高压电气盒。

根据本实用新型实施例的一种多功能电动汽车高压电气盒，用于连接电动汽车的电池正负极两端，包括：电池正负极之间并联有电线路过载时短路保护的机控制器保护器支路、直流充电桩保护器支路、车载充电机保护器支路、直流电压转换器保护器支路、热空调保护器支路以及压缩机保护器支路。上述保护器支路起到了对主要线路过载时短路保护的功能，有效提高了电动汽车高压电器控制系统的可靠性和安全性。

车载充电机保护器支路具有串联的保险丝F4、直流电压转换器保护器支路具有串联的保险丝F5，压缩机保护器支路具有串联的保险丝F7。支路上串联的保险丝可以在电流过大时熔断而使得电路通路被打断，起到保护功能。

电机控制器保护器支路具有串联的电机控制器继电器K1和保险丝F1、直流充电桩保护器支路具有串联的快充继电器K3和保险丝F3、热空调保护器支路具有串联的热空调模块继电器K4和保险丝F6。支路上串联的保险丝和继电器可以对电路起到保护功能。

电机控制器保护器支路还并联有预充电继电器支路，预充电继电器支路具有串联的预充电电阻R1、预充电继电器K2。上述继电器的设置可以进一步起到对线路的保护功能，提高电动汽车高压电气盒的安全性。

电机控制器继电器K1、快充继电器K3、热空调模块继电器K4、预充电继电器K2均设有正负极和与正负极对应的触点，电机控制器继电器K1、快充继电器K3、热空调模块继电器K4以及预充电继电器K2均包含有线圈，预充电电阻R1设有正负极，预充电组R1的正极和负极上均设有触点。

根据本实用新型实施例的多功能电动汽车高压电气盒，还包括电动汽车电池管理系统主控盒(BCU)，电机控制器继电器K1的线圈、快充继电器K3的线圈和预充电继电器K2的线圈一端均连接至BCU，另一端均与充电唤醒模块连接。

预充电电阻R1负极触点与电机控制器继电器K1负极触点电连接，预充电电阻R1正极触点与预充电继电器K2负极触点电连接。

热空调模块继电器K4的线圈一端与热空调模块控制连接，另一端与充电唤醒模块连接。可以对热空调控制模块起到保护作用。

根据本实用新型实施例的多功能电动汽车高压电气盒，还包括上端开口的盒体，与盒体密封扣合的盒盖，盒体侧部上设有与电机控制器保护器支路、直流充电桩保护器支路、车载充电机保护器支路、直流电压转换器保护器支路、热空调保护器支路、压缩机保护器支路一一对应的端口,便于各支路通过上述端口与外部设备连接。盒体上还间隔设有内网通讯接口、高压检测接口和整车通讯接口，内网通讯接口、高压检测接口和整车通讯接口均为低压接口。

如图4、5所示，根据本实用新型实施例的一种多功能电动汽车高压电气盒，包括：盒盖200；盒体100。

具体而言，如图1、图2、图3所示，盒体100与盒盖200密封扣合，盒体上设置的端口具体为：盒体100前端设有依次间隔开的电机高压正极连接端口1、电机高压负极连接端口2、电池高压正极连接端口3、电池高压负极连接端口4、快充高压正极连接端口5、快充高压负极连接端口6，电机控制器保护器支路通过电机高压正极连接端口1与电机的电机控制器的正极连接，电机的电机控制器的负极连接至电机高压负极连接端口2，直流充电桩保护器支路上串联的快充继电器K3的负极通过快充高压正极连接端口与直流充电机正极连接，盒体100后端设有依次间隔开的内网通讯接口11、高压检测接口12 和整车通讯接口13，内网通讯接口11、高压检测接口12和整车通讯接口13 均为低压接口，盒体100左侧设有依次间隔开的车载慢充电机高压连接端口7、直流电压转换器高压连接端口8、压缩机高压连接端口9、热空调模块高压连接端口10，车载充电机保护器支路串联的保险丝F4负极通过车载慢充电机高压连接端口7与车载充电机连接；上述的端口均为高压连接端口，盒体100 内部设有分别与上述端口对应的高压配电模块。整个高压电气盒采用钣金合体，表面需要电泳和喷粉处理，保证具有很高的电气安全性能需求及其IP67 密封防水等级，在寿命、功耗、体积及其重量也有较大的优势。

高压配电模块包括动力电池管理控制单元、预充电单元和电源分配单元，其中电池管理控制单元包括电机控制器继电器、预充电继电器、快充继电器、热空调模块继电器、电流传感器，预充电单元包括预充电继电器、预充电电阻，电源分配单元包括大电流保险丝、若干个回路母排和小电流保险丝；电池正极通过电池高压连接端口与回路母排连接，回路母排的负极与电机控制器继电器正极触点、预充电继电器、支路保险丝的正极电连接，回路母排的负极通过车载充电机连接端口、压缩机高压连接端口分别与充电机正极和压缩机正极等连接；电机控制器端口保险丝的负极通过连接端口与电机控制器继电器连接，压缩机保护器支路上串联的保险丝的负极通过压缩机高压输出端口9与空调正极电连接，热空调保护器支路上串联的保险丝的负极通过热空调模块高压输出端口10与热空调模块正极电连接；预充电继电器正极触点与回路母排电连接，预充电继电器负极触点与预充电电阻中正极触点电连接，预充电阻负极触点与电机控制器继电器负极触点电连接；电池负极通过电池高压负极连接端口电连接至回路母排，分流后分别通过电机高压连接端口和压缩机高压连接端口9、车载充电机高压连接端口7、直流电压转换器高压连接端口8、热空调模块高压连接端口10；盒体100端面设置有低压信号控制器连接端口，电机控制器继电器导通确认信号、预充电继电器导通确认信号以及公共端信号通过连接端口与电池管理系统电连接。

盒体100和盒盖200之间设有密封条，盒体100与盒盖200扣合时挤压密封条，密封条受到挤压，可以起到防水和防尘的作用。

盒盖200与盒体100连接处设有锁紧件，设有的锁紧件为汽车标准件，起到了将盒盖200与盒体100完全锁紧的功能，满足了车辆要求的高密封性能结构。

盒体100的左右两侧靠近盒体100下端面均设有固定部14，固定部14的设置便于将本实用新型的多功能电动汽车高压电气盒进行固定。

盒体100的左侧和右侧的固定部14均为两个，且间隔开设置，使得本实用新型的多功能电动汽车高压电气盒固定时受力均衡，不易发生偏移。

固定部14上设有适于穿过螺栓的定位孔，适于螺栓穿过定位孔对本实用新型的多功能电动汽车高压电气盒进行固定。

根据本实用新型的实施例的多功能电动汽车高压电气盒主要涉及电池管理、电气架构和机械结构开发，其关键技术在于动力电池系统开发和软硬件开发。

1.电池管理系统应具有如下功能：

1)参数检测：实时采集电池充放电状态。采集的数据有电池总电压、电池总电流、每包电池测点温度以及单体模块电池电压等；2)剩余电量(SOC)估计：电池剩余能量相当于传统车的油量。为了让司机及时了解SOC，系统应即时采集充放电电流、电压等参数，通过相应的算法进行SOC的估计；3)充放电控制：根据电池的荷电状态控制对电池的充放电。若某个参数超标，如单体电池电压过高或过低，为保证电池组的正常使用及性能的发挥。系统将切断继电器，停止电池的能量供给；4)热管理：实时采集每包电池测点温度，通过对散热风扇的控制防止电池温度过高；5)均衡控制：由于每块电池个体的差异以及使用状态的不同等原因，因此电池在使用过程中不一致性会越来越严重。系统应能判断并自动进行均衡处理；6)故障诊断：通过对电池参数的采集，系统具有预测电池性能、故障诊断和提前报警等功能；7)信息监控：电池的主要信息在车载显示终端进行实时显示；8)参数标定：由于不同的车型使用的电池类型、数量、电池包大小和数量不同，因此系统应具有对车型、车辆编号、电池类型和电池模式等信息标定的功能。电池管理系统通过RS232接口与上位机标定软件进行通信来实现；9)控制器局域网(CAN)总线接口：根据整车CAN通信协议，与整车其他系统进行信息共享。

2电池管理系统硬件设计

根据动力电池管理系统功能和实际参与控制的对象，设计出电池管理系统中央控制器及电池测控模块。采用功能划分和模块化设计思想，系统分离成不同的功能模块。电池管理系统中央控制器是整个系统的核心，微控制器选用集成了CAN控制器模块的DSP56F807芯片，CAN收发器选用PCA82C250。通过CAN 总线与其他控制系统进行通信I通过RS485与电池测控模块进行通信与管理f 通过RS232，实现与人机接口的通信，以及系统的标定等。电池测控模块微控制器选用集成了2路12Bit精度A/D的Aduc812芯片，选用数字温度传感器DS18B20采集电池包内测试点温度。通过Rs485与中央控制器进行通信。由于电动汽车用电环境非常复杂，驱动电机、转换器和充电机都会产生强的电磁干扰，从而影响信号在线检测与控制系统的正常工作。为了减小电磁干扰，采取如下措施：1)在微控制器和CAN收发器之间加入高速光耦隔离器；2)单片机工作电源与车辆电源地线分离，消除地线窜扰的可能；3)数字温度传感器使用屏蔽电缆封装，屏蔽地搭铁；4)CAN总线选用屏蔽双绞线，RS485总线也选用双绞线；5)PCB制作尽量加大线间距以降低导向间的分布电容，使导向垂直以减小磁场耦合，减小电源线走线有效面积；6)选用性价比高的器件等。

3系统软件设计

系统软件均采用模块化程序设计，中央控制器程序采用c语言编写，根据系统具有的功能分为若干子程序，其中包括：标定子程序、SOC估计子程序、故障分析子程序、信号监控与报警子程序等电池测控程序采用汇编语言编写。考虑到电动汽车的运行环境，在系统硬件采用抗干扰措施的基础上，进行了软件抗干扰设计。在软件设计中使用了滤波、冗余、软件陷阱等技术，防止程序失效，保证系统正常运行。系统标定程序采用VB6.0进行开发，采用模块化程序设计，软件的主要功能有：系统参数标定、数据实时采集与保存、数据和曲线显示(包括实时动态曲线，历史曲线)、继电器输出等。

传统电动汽车由于成本和技术等方面的制约，经常在高压电流传输时，采用螺栓紧固端子的方式，来实现各个高压系统的连接。该方式虽然结构简单，但是不具备防尘、防水功能，安全性能低，在使用过程中或者后期维护时，及容易导致触电或者漏电伤人的情况。随着电动汽车技术的发展，这种分散粗糙的式控制方式由于其安全性和维护性较低等不利因素逐渐受到市场淘汰。

因此，新能源电动汽车高压电源分配盒的设计正向着安全化、集成化的方向发展。

本实用新型的多功能电动汽车高压电气盒与现有技术相比，具有以下的有益效果：集成化程度高，减小高压配电盒的体积，通过所述控制单元、预充单元、短路保护和电源分配单元，在实现高压大电流能源传输控制的同时，还起到了对主要线路过载时短路保护的功能，有效提高了电动汽车高压电气控制系统的可靠性和安全性；有良好的防水和防尘效果；组配合理，生产成本低；电源分配合理，可降低电源损耗。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种多功能电动汽车高压电气盒，用于连接电动汽车的电池正负极两端，其特征在于，包括：所述电池正负极之间并联有电线路过载时短路保护的机控制器保护器支路、直流充电桩保护器支路、车载充电机保护器支路、直流电压转换器保护器支路、热空调保护器支路以及压缩机保护器支路。

2.根据权利要求1所述多功能电动汽车高压电气盒，其特征在于，所述车载充电机保护器支路具有串联的保险丝，所述直流电压转换器保护器支路具有串联的保险丝，所述压缩机保护器支路具有串联的保险丝。

3.根据权利要求1所述多功能电动汽车高压电气盒，其特征在于，所述电机控制器保护器支路具有串联的电机控制器继电器和保险丝、所述直流充电桩保护器支路具有串联的快充继电器和保险丝、所述热空调保护器支路具有串联的热空调模块继电器和保险丝。

4.根据权利要求3所述多功能电动汽车高压电气盒，其特征在于，所述电机控制器保护器支路并联有预充电继电器支路，所述预充电继电器支路具有串联的预充电电阻和预充电继电器。

5.根据权利要求 4所述多功能电动汽车高压电气盒，其特征在于，所述电机控制器继电器、所述快充继电器、所述热空调模块继电器、所述预充电继电器均设有正负极和与正负极对应的触点且均包含有线圈，所述预充电电阻设有正负极和与正负极对应的触点。

6.根据权利要求5所述多功能电动汽车高压电气盒，其特征在于，还包括电动汽车电池管理系统主控盒BCU，所述电机控制器继电器的线圈、所述快充继电器的线圈和所述预充电继电器的线圈一端均连接电动汽车电池管理系统主控盒，另一端均与充电唤醒模块连接。

7.根据权利要求5所述多功能电动汽车高压电气盒，其特征在于，所述预充电电阻负极触点与电机控制器继电器负极触点电连接，所述预充电电阻正极触点与所述预充电继电器负极触点电连接。

8.根据权利要求5所述多功能电动汽车高压电气盒，其特征在于，所述热空调模块继电器的线圈一端与热空调模块PTC控制连接，另一端与充电唤醒模块连接。

9.根据权利要求1所述多功能电动汽车高压电气盒，其特征在于，还包括上端开口的盒体，与盒体密封扣合的盒盖，所述盒体侧部上设有与所述电机控制器保护器支路、所述直流充电桩保护器支路、所述车载充电机保护器支路、所述直流电压转换器保护器支路、所述热空调保护器支路、所述压缩机保护器支路一一对应的端口。