CN207190809U - 新能源汽车用放电装置及新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新能源汽车用放电装置及新能源汽车，该放电装置包括放电模块，电压检测模块以及控制模块，在对待放电超级电容进行放电时，电压检测模块检测待放电超级电容的实际电压，控制模块根据电容的实际电压确定需要投入的放电电阻的个数，然后控制相应的控制开关导通，由于电容电压与放电电阻的投入个数存在着一定的对应关系，所以，控制模块根据电容电压自动确定放电电阻的投入个数，然后通过对控制开关进行导通控制实现自动控制投入放电电阻，避免各放电电阻超出最大功率运行，进而避免烧坏放电电阻。

Description

新能源汽车用放电装置及新能源汽车

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车用放电装置及新能源汽车。

背景技术

随着新能源客车低碳环保技术推广普及，新能源客车日渐成为人们生活日常中出行必不可少的交通工具。随之普及程度的数量增加，维护维修需求增加，由于新能源混合动力客车电气高压部分所需要能源电量供给分别都有：高压配电系统，高压驱动控制系统，高压升降压逆变电源系统，以及高压电附件系统等等这些高压电气部分种类繁多，所用到电能电量均为高压直流电能，但多数为复合能源型。而高压直流复合能源系统中多数应用到高压锂电池与高压超级电容。其中大功率混动客车低速时驱动整车的主要储能元件是高压超级电容。在现有客车技术应用中，维护维修操作超级电容时电气高压安全问题是决不容忽略重中之重的任务。

在新能源客车的安全事故中，复合能源混动客车后高压仓中高压安全事故主要故障原因包括：动力电池短路、高压线缆破皮漏电、超级电容漏液放电、超级电容或动力电池连接端子松动、超级电容或动力电池过充电等。所造成的安全事故有：动力电池着火、超级电容着火或者放电。从新能源客车研发制造、运输存储、维保及事故处理各环节着手看，客车后高压仓重点在防水、防火、防触电。

对于人身安全与维保维护复合能源混动客车安全问题，要求高压储能器件超级电容这里引用REESS标准中B级电压系统防护要求来进行诠释；在专业电工操作维护客车后高压仓时，高压母线总正和总负的绝缘电阻值应大于3MΩ。B级电压的范围：30V＜交流电压≤1000V，60V＜直流电压≤1500V。B级电压电路出现问题时，必须断电后，需要对超级电容进行放电卸电荷，才能安全操作，要求交流电路电压降低到30Va.c.(rms)，直流电路电压降低到60Vd.c以下。当拆解超级电容，以及处理超级电容模块故障问题时，操作人员必须按电气要求执行，以防止对操作人员造成电气危害，从根本上提高操作人员防火触电概率。那么放电装置将成为新能源客车维护维保安全操作防触电的一种安全保护设备。目前，我们常见的放电装置大致有两种，一种结构较为简单，原理只是一条放电线路，该放电线路的两端用于连接超级电容，线路上串设有放电电阻和放电开关，当需要放电时，手动按下放电开关，放电线路导通，放电电阻以热能的形式消耗超级电容上的电能；另一种结构相对复杂，包括多条放电线路，可以根据需要投入部分或者全部放电线路。但是，上述第二种放电装置是人工控制投入放电电阻，根据待放电超级电容的电压纯粹依靠经验判断投入放电电阻的个数，但是，依靠经验人工投入放电电阻很容易造成放电电阻投入个数不准确，与待放电超级电容的电压对应的实际所需的放电电阻的个数不相符，那么，就会出现以下情况：如果待放电超级电容的电压较大而投入的放电电阻的个数较少，放电电阻的运行功率就可能会超过最大功率，那么，就会烧坏投入的放电电阻。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新能源汽车用放电装置，用以解决人工投入放电电阻的方式易烧坏投入的放电电阻的问题。本实用新型同时提供一种新能源汽车。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括一种新能源汽车用放电装置，包括放电模块，用于检测待放电超级电容的电压信息的电压检测模块以及控制模块，所述放电模块包括用于连接待放电超级电容的端口以及与所述端口连接、且并联设置的至少两条放电支路，所述放电支路上串设有放电电阻和控制开关，所述控制模块采样连接所述电压检测模块，控制连接各放电支路中的控制开关，控制模块根据待放电超级电容的电压控制相应的控制开关，以实现投入与待放电超级电容的电压对应个数的放电电阻。

在对待放电超级电容进行放电时，电压检测模块检测待放电超级电容的实际电压，控制模块根据电容的实际电压确定需要投入的放电电阻的个数，然后控制相应的控制开关导通，当放电电阻以某一设定的功率运行时，比如最大功率运行时，电容电压与放电电阻的投入个数存在着一定的对应关系，所以，控制模块根据电容电压自动确定放电电阻的投入个数，然后通过对控制开关进行导通控制实现自动控制投入放电电阻，使放电电阻的投入个数满足要求，避免投入过少的放电电阻，进而避免各放电电阻超出最大功率运行，最终避免烧坏放电电阻。

进一步地，所述端口与放电支路之间的连接线路上设置有急停开关，用于在放电装置出现故障时或者放电完成时按下。

进一步地，所述放电装置还包括与放电电阻配套使用、用于为放电电阻散热的散热风机系统，所述散热风机系统的供电端连接所述端口。散热风机系统也能消耗待放电超级电容的电量，同时为放电电阻散热，保证放电电阻的正常运行。

进一步地，所述放电装置还包括与所述端口连接的电压表和电源指示灯。电源指示灯用于提示警示注意有电，而电压表能够直观显示超级电容的电压，供操作人员目测判断电压电位是否放电至最低限度。

本实用新型还提供一种新能源汽车，包括一种放电装置，所述放电装置包括放电模块，用于检测待放电超级电容的电压信息的电压检测模块以及控制模块，所述放电模块包括用于连接待放电超级电容的端口以及与所述端口连接、且并联设置的至少两条放电支路，所述放电支路上串设有放电电阻和控制开关，所述控制模块采样连接所述电压检测模块，控制连接各放电支路中的控制开关，控制模块根据待放电超级电容的电压控制相应的控制开关，以实现投入与待放电超级电容的电压对应个数的放电电阻。

进一步地，所述端口与放电支路之间的连接线路上设置有急停开关，用于在放电装置出现故障时或者放电完成时按下。

进一步地，所述放电装置还包括与放电电阻配套使用、用于为放电电阻散热的散热风机系统，所述散热风机系统的供电端连接所述端口。

进一步地，所述放电装置还包括与所述端口连接的电压表和电源指示灯。

附图说明

图1是新能源汽车用放电装置原理框图；

图2是新能源汽车用放电装置的一种电路结构图。

具体实施方式

新能源汽车实施例

本实施例提供一种新能源汽车，可以是混合动力新能源汽车，也可以是纯电动汽车，本实施例以新能源客车为例。新能源客车中设置有用于对车载超级电容放电的放电装置，当然，还设置有其他的组成部分，但是，这些其他的组成部分不是本申请的实用新型点，本实施例就不再具体描述，以下对放电装置进行详细说明。

放电装置整体上包括三部分，分别是放电模块、电压检测模块和控制模块，其中，为了便于连接待放电超级电容，放电模块包括用于连接待放电超级电容的端口，并且，放电模块还包括与该端口连接的、且并联设置的至少两条放电支路，放电支路的设置个数根据实际需要，比如根据超级电容的电压等级决定。对于任意一条放电支路，如图1所示，该放电支路上串设有放电电阻和控制开关，放电电阻的电阻值根据实际要求进行设定，控制开关为电控型控制开关。

电压检测模块用于检测待放电超级电容的电压信息，可以从放电模块的两个端口引出电压采样线路，并引入到电压检测模块中，以进行电压检测。因此，放电模块的两个端口就可以当作放电装置的两个端口，在对待放电超级电容进行放电时，将这两个端口接在待放电超级电容的正负两端。电压检测模块将电压信息传输给控制模块，控制模块控制连接各放电支路中的控制开关，并且，控制模块输出多条控制信号输出线路，每条控制信号输出线路分别一一对应控制一个控制开关，那么，各控制开关是独立控制。

放电电阻以一定的功率运行，并且，各放电电阻的阻值通常情况下是相同的，但是，也有阻值不同这一特殊情况。本实施例中，各放电电阻的阻值相同，并且，为了提升放电电阻的放电效率，各放电电阻以最大功率运行，那么，各放电电阻的最大功率相同。因此，本实施例中，在放电电阻以最大功率运行的基础上确定待放电超级电容的电压对应的放电电阻的投入个数。

待放电超级电容的电压越高，各放电电阻以最大功率运行时，就需要投入越多的放电电阻才能够进行有效的放电卸电荷，那么，待放电超级电容的电压就与放电电阻的个数之间存在着一定的对应关系。因此，控制模块中加载有待放电超级电容的电压与放电电阻的个数的对应关系，当控制模块接收到电容的电压信息之后，根据对应关系能够得到该电压下需要投入的放电电阻的个数，然后，控制相应的控制开关，投入与待放电超级电容的电压对应个数的放电电阻。另外，放电电阻之间可以设定投入优先级关系，在投入部分放电电阻时，确定优先投入哪些放电电阻。

进一步地，为了更加方便准确地确定某一电压对应的放电电阻的个数，上述对应关系具体为：根据通常情况下的超级电容的电压范围，将电压范围分为至少两个电压等级，即电压从高到低设定至少两个电压区间，各电压区间一一对应需投入的放电电阻的个数，当然，电压区间的电压等级越高，对应的放电电阻的投入个数越多，比如区间[300V，350V]对应四个放电电阻，[350V，400V]对应五个放电电阻。控制模块接收到电容的实际电压之后，确定该实际电压所处的电压区间，接着确定该电压区间对应的放电电阻的投入个数，然后控制相应的控制开关，投入与待放电超级电容的电压对应个数的放电电阻。

如图2所示，给出放电装置的一个具体的实现电路，其中，待放电超级电容由多个电容器构成。放电模块中的放电支路以5条为例，各放电支路上的控制开关为继电器(JD1、JD2、JD3、JD4、JD5)，而放电电阻以最大功率为1.2kW的铝壳发热电阻为例，控制模块和电压检测模块集成在一起构成智能模拟量电压比较模块。各继电器的触点为对应线路上的触头开关，具体为：如图2所示，继电器JD1的触点为触头开关K1，继电器JD2的触点为触头开关K2，继电器JD3的触点为触头开关K3，继电器JD4的触点为触头开关K4，继电器JD5的触点为触头开关K5。智能模拟量电压比较模块控制连接各继电器的控制线圈，那么，继电器JD1、JD2、JD3、JD4和JD5的投切是依靠智能模拟量电压比较模块的Out put端口Y1、Y2、Y3、Y4、Y5开关量信号输出控制，从而达到选择性控制投切目的。待放电超级电容的电压采样线路输入给智能模拟量电压比较模块，比较模块对电容电压进行分析，之后得到需要投入的放电电阻的个数，然后，通过Out put端口Y1、Y2、Y3、Y4、Y5中的全部或者部分端口输出相应的控制信号，控制相应的继电器的控制线圈得电，那么，对应的触头开关就会闭合，投入相应的放电电阻。

当车辆需要维护保养操作时，放电装置由电气操作人员双手带上绝缘手套与操作头灯进行有序规章操作，准备过程如下：

1、在操作放电装置前应在客车上检查高压仓周边是否放置了备用干粉灭火器，防止火灾意外发生。

2、对整车有故障的高压超级电容放电前，首先应关闭整车低压控制总电源以保证整车不会以任何理由二次启动系统低压控制电路(因为高压系统上电逻辑完全由低压控制系统上电之后才会受控得电)，然后拔出高压系统的手动快断器，以防止意外电压窜入危及人身安全。

然后，把放电装置的受电夹具(即放电装置的两个端口)分别夹在客车高压总正与客车高压总负，并用绝缘棒把漏电部分与高压电路的分离做临时绝缘处理。另外，放电装置在整个放电过程中，操作人员应尽量远离电气设备观测。

将放电装置的受电夹具分别夹在客车高压总正与客车高压总负从而将放电装置接在超级电容的正负两端，智能模拟量电压比较模块的高压采样﹢与高压采样﹣的In put电压收集端口采集超级电容的高压采样信号，并对电压信号进行分析判断，根据电压高低确定需要投入的放电电阻的个数，即根据电压高低确定放电电阻继电器(JD1、JD2、JD3、JD4、JD5)是全部投切还是部分投切。如果全部投切，即触头开关K1～K5全部闭合，所有的放电电阻以最大功率运行发热，比如：当超级电容的电压为600V时，投入所有的放电电阻，超级电容的电压的电位变化可为：600V电位～450V电位～300V电位～150V电位～0电位。如果部分投切，则投入的这部分放电电阻以最大功率运行发热，比如：当超级电容的电压为300V时，智能模拟量电压比较模块控制继电器JD3、JD4、JD5动作，触头开关K3～K5闭合，对应的三个放电电阻投入，超级电容的电压电位变化为：300V电位～150V电位～0电位。

另外，放电装置的受电夹具与放电支路之间还设置有急停开关K6，当放电装置突然出现故障时，按下该急停开关，以断开有源高压回路，避免火灾和触电。放电装置中还设置有散热风机系统，主要用于为放电电阻耗能时所产生的热能利用24V电压平台风机进行快速风冷降温，该风机系统所用的风机电源为宽压DC/DC电源，该DC/DC电源为DC750V～DC50V转DC24V，输入电压范围DC750V～DC50V，输出为24V，因此，车载600V电压平台能够轻轻松松为风机系统持续供电，如图2所示，利用待放电超级电容为散热风机系统供电，待放电超级电容同时为放电电阻和散热风机系统供电，能够进一步加快电容电压的消耗，提升放电效率。风机电压为客车电压标准32V～18V，风机品类易选易匹配，可直接使用传统客车发动机散热直流风机，如图2所示，DC/DC电源输出连接两个散热直流风机。另外，放电装置中还设置有电源指示灯和电压表，电源指示灯用于提示警示注意有电，而电压表能够直观显示超级电容的电压，供操作人员目测判断电压电位是否放电至最低限度。

在放电过程中，超级电容的电压逐渐降低，当超级电容放电完成后，应先按下急停开关K6，把高压主电路断开，否则带负载拆卸放电装置的受电夹具对人体容易产生放电电弧，所以应按顺序来操作。

采用智能模拟量电压比较模块实现了模块经受电夹具采样高压电压自动对超级电容进行放电，方便新能源复合能源客车电气操作人员操作，从根本上解决触电操作风险，按规章逻辑上下电顺序操作保证了人身安全。以往电气操作人员维修维护都是靠经验用将大功率线绕合金电阻(俗称刹车制动电阻)简单的串联起来加开关使用，接线和操作受电夹具时经常不经开关断路，直接带载拆除产生的电弧易起火和人身触电，极不安全。在日常维修维护高压仓高压主要大功率储能元件——超级电容零部件维修时，重点就是超级电容的放电工作，那么放电装置的智能自动放电自然成为新能源客车维护维保安全操作不可缺少的设备。因此本实用新型提供的放电装置能够降低新能源客车因高压系统产生安全事故的概率。

创造性地使用智能模拟量电压比较模块，用模拟量电压采样比较经模块计算输出开关量继电器控制，自动控制放电电阻功率的投切，把危险的客车B级电压操作风险降至最低，从根本上降低触电操作风险以及误操作引起的客车火灾。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型提供的放电装置包括放电模块，电压检测模块以及控制模块，放电模块包括并联设置的至少两条放电支路，各放电支路上串设有放电电阻和控制开关，控制模块采样连接电压检测模块，控制连接各放电支路中的控制开关，控制模块根据待放电超级电容的电压控制相应的控制开关，以实现投入与待放电超级电容的电压对应个数的放电电阻。而对于各模块的具体结构不做限定性要求，并且，可以在放电电阻运行在最大功率的基础上确定待放电超级电容的电压与放电电阻的个数的对应关系，也可以在放电电阻运行在其他功率下，比如额定功率下确定上述对应关系。另外，本实用新型也不局限于具体的投切策略。

放电装置实施例

上述汽车实施例中，放电装置属于汽车的一部分，当然，放电装置还可以分离于汽车而独立存在，因此，该放电装置还可以是一个独立的设备，当需要对车载超级电容放电时，在确保安全的情况下将放电装置接在超级电容的两端即可对超级电容进行放电。由于上述汽车实施例中已对放电装置进行了详细地说明，本实施例就不再具体描述。

Claims (8)

1.一种新能源汽车用放电装置，其特征在于，包括放电模块，用于检测待放电超级电容的电压信息的电压检测模块以及控制模块，所述放电模块包括用于连接待放电超级电容的端口以及与所述端口连接、且并联设置的至少两条放电支路，所述放电支路上串设有放电电阻和控制开关，所述控制模块采样连接所述电压检测模块，控制连接各放电支路中的控制开关，控制模块根据待放电超级电容的电压控制相应的控制开关，以实现投入与待放电超级电容的电压对应个数的放电电阻。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车用放电装置，其特征在于，所述端口与放电支路之间的连接线路上设置有急停开关，用于在放电装置出现故障时或者放电完成时按下。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车用放电装置，其特征在于，所述放电装置还包括与放电电阻配套使用、用于为放电电阻散热的散热风机系统，所述散热风机系统的供电端连接所述端口。

4.根据权利要求1所述的新能源汽车用放电装置，其特征在于，所述放电装置还包括与所述端口连接的电压表和电源指示灯。

5.一种新能源汽车，其特征在于，包括一种放电装置，所述放电装置包括放电模块，用于检测待放电超级电容的电压信息的电压检测模块以及控制模块，所述放电模块包括用于连接待放电超级电容的端口以及与所述端口连接、且并联设置的至少两条放电支路，所述放电支路上串设有放电电阻和控制开关，所述控制模块采样连接所述电压检测模块，控制连接各放电支路中的控制开关，控制模块根据待放电超级电容的电压控制相应的控制开关，以实现投入与待放电超级电容的电压对应个数的放电电阻。

6.根据权利要求5所述的新能源汽车，其特征在于，所述端口与放电支路之间的连接线路上设置有急停开关，用于在放电装置出现故障时或者放电完成时按下。

7.根据权利要求5所述的新能源汽车，其特征在于，所述放电装置还包括与放电电阻配套使用、用于为放电电阻散热的散热风机系统，所述散热风机系统的供电端连接所述端口。

8.根据权利要求5所述的新能源汽车，其特征在于，所述放电装置还包括与所述端口连接的电压表和电源指示灯。