CN207790341U - 一种重载电动牵引车电力控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种重载电动牵引车电力控制系统，其特征在于：包括高压系统和低压系统；所述低压系统通过直流转换器连接在高压系统上电池包组中心位置设置一个手动维修开关，便于用于动力电池系统或整车高压系统维护和故障排查，同时该手动维修开关做高压环路互锁，在高压零件断开连接和高压部件外壳被打开时能发出警告并应用于高压触电保护动作实施；高压系统中设置有换挡的功能取代了一般的电动车没有换挡功能方式；在整车控制器与低压电池之间设置低压电池驱动模块，由低压电池提供动力源，实现各低压电池驱动模块在整车控制器上的运作；同时整车控制器由中央控制器与电机控制器集成，功能集中，节约成本。

Description

一种重载电动牵引车电力控制系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车领域，尤其涉及一种重载电动车电力控制系统。

背景技术

电动车通常使用电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能运动。第一辆电动车于 1834 年制造出来，时至今日，电动车已发生了巨大变化，类型也多种多样，广泛地运用到电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、电动小汽车、大型电动车等。

电动车以其环保、便利的特点，已经具有大规模普及，随着市场规模扩大，电动车市场也在日益细分，用户对电动车的需求日益个性化。其中，续航里程长、承载能力强更是很多用户，尤其是商业用户，的关注点，为了力求电动车强度大、续航里程长，航行稳定，重载电动牵引车的电池管理系统成为重中之重。

如中国专利201510374790.4所公布的一种 BMS 的充放电控制电路，所述 BMS 包括电池组和控制器，其特征在于 ：包括电流采样模块、充电控制模块、放电控制模块和充放电隔离模块，所述电流采样模块分别与所述电池组、充电控制模块和放电控制模块连接，用于分别采集充电电流信号和放电电流信号 ； 所述电流采样模块还与所述控制器连接并将所述充电电流信号和放电电流信号传至所述 控制器 ；所述充电控制模块包括第一 IGBT、第二 IGBT、第三 IGBT、第四 IGBT、第一充电电感 和第二充电电感，所述第一充电电感的一端与所述电流采样模块连接，另外一端与所述第 一 IGBT 的发射极连接，所述第二IGBT 的集电极接入所述第一充电电感和第一 IGBT 的发射 极之间，所述第二 IGBT 的栅极和发射极与所述电池组的负极连接，所述第二充电电感的一 端与所述电流采样模块连接，另外一端与所述第三 IGBT 的集电极连接，所述第四 IGBT 的发 射极和栅极接入所述第二充电电感和第三 IGBT 的集电极之间，所述第四 IGBT 的集电极与 所述电池组的正极连接 ；所述放电控制模块包括与所述电流采样模块连接的第一磁保持直 流接触器和第二磁保持直流接触器 ；所述第一 IGBT 的栅极和第三 IGBT 的栅极均与所述控 制器连接，所述控制器用于根据所述充电电流信号控制所述第一 IGBT 和第二 IGBT 的开关 ；所述第一磁保持直流接触器和第二磁保持直流接触器均与所述控制器连接，所述控制器用于根据所述放电电流信号控制所述第一磁保持直流接触器和第二磁保持直流接触器的通断。

上述专利虽然在一定程度上满足了的整个BMS高压配电系统的基本动力需求，但是整个系统没有关于整个牵引车的高压系统有关其它的连接电路以及预充电系统以及预充电的相关连接系统。

又如中国专利201110055633.9所述的一种电动车电气系统总成，其包括能源系统、动力系统及仪表系统，所述能源系统包括电池模块及用以管理电池模块的管理模块，所述动力系统包括电机及控制器，所述电池 模块包括相互串联的若干蓄电池及给蓄电池充电的太阳能电池板，其特征在于 ：所述蓄电 池用以向控制器提供能量并通过控制器控制电机，所述管理模块、控制器及仪表系统三者 之间具有通讯，所述管理模块通过控制器对电机进行控制。

上述专利仅仅适用于普通的轻型电动车型的电气系统，针对重载电动牵引车这样的电气系统无法满足重载电动牵引车的电气控制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种重载电动牵引车电力控制系统，能够解决一般的重载电动牵引车的高压控制和低压控制的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种重载电动牵引车电力控制系统，其创新点在于：包括高压系统和低压系统；所述低压系统通过直流转换器连接在高压系统上；

所述高压系统包括高压电池包组和高压配电控制箱；所述高压电池包组与高压配电控制箱相连；所述配电控制箱内设置有BMS系统、直流充电口、驱动电机控制器和直流转换器；

所述高压电池包组包括若干依次串联的高压电池包，所述高压电池包上设置有手动维修开关，所述高压电池包组的正负极均连接有电磁阀；

所述配电控制箱内还设置有与高压电池包组相连的正极高压线路、负极高压线路和高压元件；

所述高压元件包括正极高压接触器、负极高压接触器、正极电阻、负极电阻、预充电阻和充电电阻；所述正极高压接触器设置在该高压系统的正极高压线路上；所述负极高压接触器设置在该高压系统的负极高压线路上；

所述BMS系统包括BMS主板，BMS主板的正极通过线路连接有并联的正极电阻和正极BMS接触器；所述正极BMS接触器与正极高压接触器相连形成正极双刀接触器；所述BMS主板的负极通过线路连接有并联的负极电阻和负极BMS接触器；所述负极BMS接触器与负极高压接触器相连形成负极双刀接触器；所述充电电阻连接在BMS主板的负极上；所述预充电阻连接在BMS主板的正极上；

所述配电控制箱内的正极高压线路与负极高压线路上分别连接有直流充电口的负极和直流充电口的正极；所述直流充电口的正极线路上设置有充电接触器，该充电接触器与连接在BMS主板负极上的充电电阻互感；所述直流充电口的正极线路上还并联有一预充继电器，该预充继电器上连接有一预充接触器，所述预充接触器与连接在BMS主板正极上的预充电阻互感；

所述直流转换器上连接有低压系统；所述低压系统包括低压电池、整车控制器以及与整车控制器相连的控制模块；

所述低压电池上连接有低压正极线路和低压负极线路；

所述整车控制器包括电机控制器和中央控制器；所述中央控制器与电机控制器集合成一个整车控制器；该整车控制器上设置有若干插接件端子；

所述控制模块包括低压电池驱动模块和传感控制模块；所述低压电池驱动模块的一端连接在低压电池的低压正极线路和低压负极线路上，低压电池驱动模块的另一端与整车控制器上一侧边设置的插接件端子相连；所述传感控制模块与整车控制器上另一侧边设置的插接件端子相连；

所述低压电池驱动模块包括直流转换器、主继电器、冷却水泵、制动踏板、散热风扇、转向电机控制器、制动电机控制器和电动空调压缩机；

所述直流转换器的一端设置有两个插接件端子且分别连接在低压电池的低压正极线路上和接地；直流转换器的另一端设置有两个插接件端子分别连接在整车控制器上且这两个插接件端子与整车控制器之间分别形成直流转换器高有效输入线路和直流转换器高有效输出线路；

所述主继电器的两端分别设置有两个插接件端子，主继电器一端的两个插接件端子君练级在低压电池的低压正极线路上；主继电器的另一端两个插接件端子连接器中的一个插接件端子连接在整车控制器上，另一个插接件端子连接有电线形成主继电器控制线路；

所述冷却水泵的一端设置有一个插接件端子且连接在低压电池的低压负极线路上，冷却水泵的另一端有一个插接件端子且连接有第一继电器，所述第一继电器的一端连接在主继电器控制线路上，第一继电器的另一端连接在整车控制器上；

所述制动踏板的两端分别设置有两个插接件端子，制动踏板一端的两个插接线端子分别连接在低压电池的低压正极线路和主继电器控制线路上；制动踏板的另一端的两个插接线端子连接在整车控制器上且其中一插接线端子并联有一制动信号灯，该制动信号灯连接在低压电池的低压负极线路上；

所述散热风扇上的一端设置有一个插接件端子且连接在低压电池的低压负极线路上；散热风扇的另一端有两个插接件端子且连接在整车控制器上且该两个插接件端子上分别并联有第二继电器和第三继电器；所述第二继电器和第三继电器的一端均连接在主继电器控制线路上；

所述转向电机控制器、制动电机控制器和电动空调控制器上均设置有四个插接件端子，其中一侧的两个插接件端子分别连接在低压电池的低压负极线路和主继电器控制电路上；另外一侧的两个插接件端子连接在整车控制器上；

所述传感控制模块包括档位信号模块、冷却水温度传感模块和加速踏板位置传感模块；所述档位信号模块、冷却水温度传感模块和加速踏板位置传感模块均连接在整车控制器的另一端。

进一步的，所述驱动电机控制器上连接有驱动电机，转向电机控制器上连接有油泵电机，制动电机控制器上设置有气泵电机。

进一步的，所述高压元件还包括高压熔断器，所述高压熔断器设置在每个电池包组内。

进一步的，所述手动维修开关设置有环路互锁功能。

进一步的，所述直流充电口的正极线路与高压配电系统的正极高压线路在充电线与车辆相连时，电动牵引车具有充电行车互锁功能不能通过电池包组动力行驶。

进一步的，所述该BMS的高压配电系统具备实时的主动绝缘电阻检测功能。

本实用新型的优点在于：

1）本实用新型中电池包组中心位置设置一个手动维修开关，便于用于动力电池系统或整车高压系统维护和故障排查，同时该手动维修开关做高压环路互锁，在高压零件断开连接和高压部件外壳被打开时能发出警告并应用于高压触电保护动作实施；该高压配电系统中采用的行车互锁功能避免了充电线与车辆相连时，电动牵引车依靠自身电池包组动力行驶的情况；本实用新型中还设置有与BMS系统相连的预充电系统，该预充电系统降低了高压接触器闭合时高压母线电流。

2）本实用新型中整个高压系统中还并联有驱动电机控制器、转向助力电机控制器、制动助力电机控制器和直流转换器；该高压系统中设置有换挡的功能取代了一般的电动车没有换挡功能方式，同时利用液压系统换向，使得牵引车的换向性能更好，更加快速；利用气动系统制动，使得牵引车的制动时间更加短，制动效果更强。

3）本实用新型中通过在整车控制器与低压电池之间设置低压电池驱动模块，由低压电池提供动力源，实现各低压电池驱动模块在整车控制器上的运作；同时整车控制器由中央控制器与电机控制器集成，功能集中，节约成本；传感控制模块与整车控制器之间通过插接件端子直接相连，且针对不同的传感控制模块采用不同的双绞线型号，使得信号传输稳定，抗干扰性能强。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的一种重载电动牵引车电力控制高压系统图。

图2为本实用新型的一种重载电动牵引车电力控制高压系统局部放大图。

图3为本实用新型的一种重载电动牵引车电力控制低压系统图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

如图1至图3所示的一种重载电动牵引车电力控制系统，其创新点在于：包括高压系统1和低压系统2；所述低压系统2通过直流转换器3连接在高压系统1上。

高压系统1包括高压电池包组11和高压配电控制箱12；所述高压电池包组11与高压配电控制箱12相连；所述配电控制箱12内设置有BMS系统13、直流充电口14、驱动电机控制器16和直流转换器15。

高压电池包组11包括若干依次串联的高压电池包111，所述高压电池包111上设置有手动维修开关112，所述高压电池包组的正负极均连接有电磁阀113。

配电控制箱12内还设置有与高压电池包组11相连的正极高压线路121、负极高压线路122和高压元件123。

高压元件123包括正极高压接触器124、负极高压接触器125、正极电阻126、负极电阻127、预充电阻128和充电电阻129；所述正极高压接触器124设置在该高压系统1的正极高压线路121上；所述负极高压接触器125设置在该高压系统1的负极高压线路122上。

BMS系统13包括BMS主板131，BMS主板131的正极通过线路连接有并联的正极电阻126和正极BMS接触器132；所述正极BMS接触器132与正极高压接触器124相连形成正极双刀接触器；所述BMS主板131的负极通过线路连接有并联的负极电阻127和负极BMS接触器133；所述负极BMS接触器133与负极高压接触器125相连形成负极双刀接触器；所述充电电阻128连接在BMS主板131的负极上；所述预充电阻127连接在BMS主板131的正极上。

配电控制箱12内的正极高压线路121与负极高压线路122上分别连接有直流充电口14的负极和直流充电口14的正极；所述直流充电口14的正极线路上设置有充电接触器141，该充电接触器141与连接在BMS主板131负极上的充电电阻129互感；所述直流充电口14的正极线路上还并联有一预充继电器142，该预充继电器142上连接有一预充接触器143，所述预充接触器143与连接在BMS主板131正极上的预充电阻128互感。

直流转换器3上连接有低压系统2；所述低压系统2包括低压电池21、整车控制器22以及与整车控制器相连的控制模块23。

低压电池21上连接有低压正极线路211和低压负极线路212。

整车控制器22包括电机控制器和中央控制器；所述中央控制器与电机控制器集合成一个整车控制器22；该整车控制器上设置有若干插接件端子。

控制模块包括23低压电池驱动模块231和传感控制模块232；所述低压电池驱动模块的一端连接在低压电池的低压正极线路211和低压负极线路213上，低压电池驱动模块的另一端与整车控制器22上一侧边设置的插接件端子相连；所述传感控制模块232与整车控制器22上另一侧边设置的插接件端子相连。

低压电池驱动模块231包括直流转换器3、主继电器234、冷却水泵235、制动踏板236、散热风扇237、转向电机控制器238、制动电机控制器239和电动空调压缩机230。

直流转换器3的一端设置有两个插接件端子且分别连接在低压电池的低压正极线路11上和接地；直流转换器3的另一端设置有两个插接件端子分别连接在整车控制器22上且这两个插接件端子与整车控制器22之间分别形成直流转换器高有效输入线路和直流转换器高有效输出线路。

主继电器234的两端分别设置有两个插接件端子，主继电器一端的两个插接件端子君练级在低压电池的低压正极线路211上；主继电器234的另一端两个插接件端子连接器中的一个插接件端子连接在整车控制器22上，另一个插接件端子连接有电线形成主继电器控制线路24。

冷却水泵235的一端设置有一个插接件端子且连接在低压电池的低压负极线路212上，冷却水泵235的另一端有一个插接件端子且连接有第一继电器241，所述第一继电器241的一端连接在主继电器控制线路上，第一继电器241的另一端连接在整车控制器22上。

制动踏板236的两端分别设置有两个插接件端子，制动踏板236一端的两个插接线端子分别连接在低压电池21的低压正极线路211和主继电器控制线路24上；制动踏板236的另一端的两个插接线端子连接在整车控制器22上且其中一插接线端子并联有一制动信号灯242，该制动信号灯242连接在低压电池1的低压负极线路212上。

散热风扇237上的一端设置有一个插接件端子且连接在低压电池的低压负极线路212上；散热风扇237的另一端有两个插接件端子且连接在整车控制器22上且该两个插接件端子上分别并联有第二继电器243和第三继电器244；所述第二继电器243和第三继电器244的一端均连接在主继电器控制线路24上。

转向电机控制器238、制动电机控制器239和电动空调控制器230上均设置有四个插接件端子，其中一侧的两个插接件端子分别连接在低压电池21的低压负极线路212和主继电器控制电路22上；另外一侧的两个插接件端子连接在整车控制器22上。

传感控制模块232包括档位信号模块2321、冷却水温度传感模块2322和加速踏板位置传感模块2323；所述档位信号模块2321、冷却水温度传感模块2322和加速踏板位置传感模块2323均连接在整车控制器22的另一端。

驱动电机控制器16上连接有驱动电机161，转向电机控制器138上连接有油泵电机2381，制动电机控制器239上设置有气泵电机2391。

高压元件123还包括高压熔断器，所述高压熔断器设置在每个电池包组内。

手动维修112开关设置有环路互锁功能。

直流充电口14的正极线路与高压配电系统的正极高压线路在充电线与车辆相连时，电动牵引车具有充电行车互锁功能不能通过电池包组动力行驶。

该BMS的高压配电系统具备实时的主动绝缘电阻检测功能。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种重载电动牵引车电力控制系统，其特征在于：包括高压系统和低压系统；所述低压系统通过直流转换器连接在高压系统上；

所述高压系统包括高压电池包组和高压配电控制箱；所述高压电池包组与高压配电控制箱相连；所述配电控制箱内设置有BMS系统、直流充电口、驱动电机控制器和直流转换器；

所述高压电池包组包括若干依次串联的高压电池包，所述高压电池包上设置有手动维修开关，所述高压电池包组的正负极均连接有电磁阀；

所述配电控制箱内还设置有与高压电池包组相连的正极高压线路、负极高压线路和高压元件；

所述高压元件包括正极高压接触器、负极高压接触器、正极电阻、负极电阻、预充电阻和充电电阻；所述正极高压接触器设置在该高压系统的正极高压线路上；所述负极高压接触器设置在该高压系统的负极高压线路上；

所述BMS系统包括BMS主板，BMS主板的正极通过线路连接有并联的正极电阻和正极BMS接触器；所述正极BMS接触器与正极高压接触器相连形成正极双刀接触器；所述BMS主板的负极通过线路连接有并联的负极电阻和负极BMS接触器；所述负极BMS接触器与负极高压接触器相连形成负极双刀接触器；所述充电电阻连接在BMS主板的负极上；所述预充电阻连接在BMS主板的正极上；

所述配电控制箱内的正极高压线路与负极高压线路上分别连接有直流充电口的负极和直流充电口的正极；所述直流充电口的正极线路上设置有充电接触器，该充电接触器与连接在BMS主板负极上的充电电阻互感；所述直流充电口的正极线路上还并联有一预充继电器，该预充继电器上连接有一预充接触器，所述预充接触器与连接在BMS主板正极上的预充电阻互感；

所述直流转换器上连接有低压系统；所述低压系统包括低压电池、整车控制器以及与整车控制器相连的控制模块；

所述低压电池上连接有低压正极线路和低压负极线路；

所述整车控制器包括电机控制器和中央控制器；所述中央控制器与电机控制器集合成一个整车控制器；该整车控制器上设置有若干插接件端子；

所述控制模块包括低压电池驱动模块和传感控制模块；所述低压电池驱动模块的一端连接在低压电池的低压正极线路和低压负极线路上，低压电池驱动模块的另一端与整车控制器上一侧边设置的插接件端子相连；所述传感控制模块与整车控制器上另一侧边设置的插接件端子相连；

所述低压电池驱动模块包括直流转换器、主继电器、冷却水泵、制动踏板、散热风扇、转向电机控制器、制动电机控制器和电动空调压缩机；

所述直流转换器的一端设置有两个插接件端子且分别连接在低压电池的低压正极线路上和接地；直流转换器的另一端设置有两个插接件端子分别连接在整车控制器上且这两个插接件端子与整车控制器之间分别形成直流转换器高有效输入线路和直流转换器高有效输出线路；

所述主继电器的两端分别设置有两个插接件端子，主继电器一端的两个插接件端子君练级在低压电池的低压正极线路上；主继电器的另一端两个插接件端子连接器中的一个插接件端子连接在整车控制器上，另一个插接件端子连接有电线形成主继电器控制线路；

所述冷却水泵的一端设置有一个插接件端子且连接在低压电池的低压负极线路上，冷却水泵的另一端有一个插接件端子且连接有第一继电器，所述第一继电器的一端连接在主继电器控制线路上，第一继电器的另一端连接在整车控制器上；

所述制动踏板的两端分别设置有两个插接件端子，制动踏板一端的两个插接线端子分别连接在低压电池的低压正极线路和主继电器控制线路上；制动踏板的另一端的两个插接线端子连接在整车控制器上且其中一插接线端子并联有一制动信号灯，该制动信号灯连接在低压电池的低压负极线路上；

所述散热风扇上的一端设置有一个插接件端子且连接在低压电池的低压负极线路上；散热风扇的另一端有两个插接件端子且连接在整车控制器上且该两个插接件端子上分别并联有第二继电器和第三继电器；所述第二继电器和第三继电器的一端均连接在主继电器控制线路上；所述转向电机控制器、制动电机控制器和电动空调控制器上均设置有四个插接件端子，其中一侧的两个插接件端子分别连接在低压电池的低压负极线路和主继电器控制电路上；另外一侧的两个插接件端子连接在整车控制器上；

所述传感控制模块包括档位信号模块、冷却水温度传感模块和加速踏板位置传感模块；所述档位信号模块、冷却水温度传感模块和加速踏板位置传感模块均连接在整车控制器的另一端。

2.根据权利要求1所述的一种重载电动牵引车电力控制系统，其特征在于：所述驱动电机控制器上连接有驱动电机，转向电机控制器上连接有油泵电机，制动电机控制器上设置有气泵电机。

3.根据权利要求1所述的一种重载电动牵引车电力控制系统，其特征在于：所述高压元件还包括高压熔断器，所述高压熔断器设置在每个电池包组内。

4.根据权利要求1所述的一种重载电动牵引车电力控制系统，其特征在于：所述手动维修开关设置有环路互锁功能。

5.根据权利要求1所述的一种重载电动牵引车电力控制系统，其特征在于：所述直流充电口的正极线路与高压配电系统的正极高压线路在充电线与车辆相连时，电动牵引车具有充电行车互锁功能不能通过电池包组动力行驶。

6.根据权利要求1所述的一种重载电动牵引车电力控制系统，其特征在于：所述BMS的高压配电系统具备实时的主动绝缘电阻检测功能。