CN214164900U - 一种新能源汽车高压配电盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新能源汽车高压配电盒，包括：高压配电盒本体、高压供电模块以及低压控制主板；高压供电模块包括高铜排、继电器、预充电阻、熔断器和高压接口；第一预充继电器和第一预充电阻串联形成第一预充支路；第一预充支路和第一主继电器并联形成第一支路；第二预充继电器和第二预充电阻串联形成第二预充支路；第二预充支路和第二主继电器并联形成第二支路；第二支路与熔断器并联后形成第三支路；控制电路板通过低压控制线束与每一继电器连接，高压监测线束监测第一支路电压、第二支路电压、电池电压。本实用新型通过高压继电器直接连通高压回路，减少了接触器的使用，简化了高压回路结构设计，适用于单一负载用电需求。

Description

一种新能源汽车高压配电盒

技术领域

本实用新型属于新能源汽车高压配电盒技术领域，更具体地，涉及一种新能源汽车高压配电盒。

背景技术

新能源汽车高压配电盒的主要作用，是作为高压电气架构的控制和监测节点存在于整车电气系统中的。通过高压配电盒的连接，所有高压用电部件可以连接在一个完整的电气系统中，根据整车电源使用要求，其将高压电源合理的分配到各个高压用电器。目前新能源汽车中高压系统的电压远超人身安全电压范围，当高压系统的安全性能出现问题时，不仅会对车辆接触人员造成威胁，还会影响整车工况，甚至出现安全事故等严重后果。因此，在新能源汽车的高压电气系统中，安全监测至关重要。

因此，本领域技术人员急需研发出一种安全性高且兼具安全检测的高压配电盒。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种新能源汽车高压配电盒。

为了实现上述目的，所述新能源汽车高压配电盒包括：

高压配电盒本体、高压供电模块以及低压控制主板；

所述高压配电盒本体包括高压配电盒壳体和绝缘端子；所述高压供电模块包括高压连接器插座、铜排、继电器、预充电阻、熔断器和高压接口；所述低压控制主板包括控制电路板、低压控制线束、高压监测线束和低压通讯接口；所述控制电路板与所述低压通讯接口连接；

所述继电器包括第一预充继电器、第一主继电器、第二预充继电器、第二主继电器；所述预充电阻包括第一预充电阻和第二预充电阻；所述高压接口包括电池接口和电机接口；所述第一预充继电器和所述第一预充电阻通过所述铜排串联形成第一预充支路；所述第一预充支路和所述第一主继电器通过所述铜排并联形成第一支路，所述第一支路的一端与所述电池接口的正极通过所述铜排连接；所述第二预充继电器和所述第二预充电阻通过所述铜排串联形成第二预充支路；所述第二预充支路和所述第二主继电器通过所述铜排并联形成第二支路；所述第二支路与所述熔断器通过所述铜排并联后形成第三支路，所述第三支路的一端与所述第一支路的另一端通过所述铜排连接，所述第二支路远离所述第一支路的一端通过所述铜排与用电负载的负载接口的正极连接，所述熔断器远离所述第一支路的一端通过所述铜排与所述电机接口的正极连接；

所述电池接口的负极通过所述铜排分别与用电负载的负载接口的负极、所述电机接口的负极连接；所述控制电路板通过所述低压控制线束分别与每一所述继电器连接；所述控制电路板通过所述高压监测线束监测所述第一支路两端的电压、所述第二支路两端的电压、所述电池接口的正极和所述电池接口的负极之间的电压。

可选地，所述电池接口的正极和所述第一支路之间设有维修开关。

可选地，还包括用于减少高压输出中的纹波电压的滤波电路，所述滤波电路与所述用电负载通过所述铜排并联或串联设置。

可选地，所述滤波电路包括一个以上电容器，所述电容器与所述用电负载并联设置。

可选地，所述滤波电路包括一个以上电感器，所述电感器与所述用电负载串联设置。

可选地，每一所述高压接口为带互锁检测功能的连接器。

可选地，所述控制电路板通过所述高压监测线束与每一连接器连接。

可选地，所述低压通讯接口包括低压电源通讯接口、CAN通讯接口。

可选地，所述低压控制主板还包括绝缘检测模块，所述绝缘检测模块包括采样电阻、待测正极对地绝缘电阻、待测负极对地绝缘电阻、第一电阻串、第二电阻串、第一开关和第二开关；所述电池接口的正极、所述待测负极对地绝缘电阻、大地、所述采样电阻、所述第一开关、所述第一电阻串依次串联形成负极回路；所述电池接口的负极、所述待测正极对地绝缘电阻、大地、所述采样电阻、所述第二开关、所述第二电阻串依次串联形成正极回路；所述控制电路板与所述采样电阻连接。

可选地，所述采样电阻和大地之间设有电感器。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型的高压配电盒通过低压控制主板可以自行实时监测高压回路的用电安全，提高高压系统的保护反应速度，具有绝缘监测、过流保护、继电器吸合反馈、高压连接器连接反馈、维修开关等功能，若各监测信息出现异常，可以立即断开高压回路，有效的保障车辆和人体的安全，保证高压系统正常使用。通过高压继电器直接连通高压回路，减少了接触器的使用，简化了高压回路结构设计，适用于单一负载用电需求。整个高压回路通过一个熔断器进行电流过压保护，除本身回路设计优化外，还节省了箱体内部结构空间。

(2)本实用新型的高压配电盒，通过低压信号来控制高压回路的连通和断开，避免对高压电路的直接控制，确保高压系统的用电安全。

(3)本实用新型的高压配电盒，对高压回路的连通设计有主回路(分别由第一主继电器、第二主继电器构成)和预充回路(分别由第一预充继电器和第一预充电阻、第二预充继电器和第二预充电阻构成)，在上电时通过预充电阻进行限流，避免因为高压回路连通瞬间电流过大，将电机控制器或用电负载烧坏。

(4)本实用新型的高压配电盒，设计有专有的低压控制主板，具有实时监测功能，对高压系统回路的绝缘电阻进行计算检测，当整个高压系统的绝缘阻值低于设定阈值时，自动断开高压回路上的继电器，高压系统下电，确保高压系统的用电安全，防止对车辆和人员安全造成危害。

(5)本实用新型的高压配电盒中，所有的高压大电流回路在本高压配电盒内部都会通过铜排，能够承受非常大的电流，且铜排导热性能良好，避免了导线因为发热使外皮脱落露出导线引发的安全问题。

(6)本实用新型的高压配电盒，在电池接口的正极的铜排上串联一个维修开关，当电池出现故障时维修开关会熔断，另外对本高压配电盒进行维修时，也可拔下维修开关断开本高压配电盒内部的高压，便于之后对本高压配电盒的检查与维护，保障维护人员的安全。

(7)本实用新型的高压配电盒，由于具备独立的低压控制主板，在常用电压范围内，可以很方便的与电机及电池组成完整的高压系统，具有快速匹配高压系统的能力。且低压控制主板除接收汽车的主控制器控制信号外，还可以自行实时监测高压回路的用电安全，包括出现异常可以自行断开高压回路，提高控制系统的反应时间，确保用电安全。

(8)本实用新型的高压配电盒针对用电负载设有专有的滤波电路，对输出至用电负载的高压电力中的纹波电压进行专门优化处理，可以满足特殊的用电负载的用电需求，有效地提高了用电品质。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施例结构示意图；

图2为本实用新型的另一种实施例结构示意图；

图3为本实用新型的另一种实施例结构示意图；

图4为本实用新型的绝缘检测模块的一种实施例结构示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-维修开关、2-第一预充继电器、3-第一预充电阻、4-第一主继电器、5-低压控制主板、6-熔断器、7-第二预充继电器、8-第二预充电阻、9-第二主继电器、10-滤波电路、11-1-电池接口的正极、11-2-电池接口的负极、12-1-电机接口的正极、12-2-电机接口的负极、13-低压通讯接口、14-用电负载、15-铜排、16-高压监测线束、17-低压控制线束、Rs-采样电阻、Riso--待测负极对地绝缘电阻、Riso+-待测正极对地绝缘电阻、E-大地、K1-第一开关、K2-第二开关、R1-第一电阻串、R2-第二电阻串、L-电感器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的一种实施例中，如图1-4所示，一种新能源汽车高压配电盒，包括：高压配电盒本体、高压供电模块以及低压控制主板5；高压配电盒本体包括高压配电盒壳体和绝缘端子；高压供电模块包括高压连接器插座、铜排15、继电器、预充电阻、熔断器6和高压接口；低压控制主板5包括控制电路板、低压控制线束17、高压监测线束16和低压通讯接口13；控制电路板与低压通讯接口13连接；继电器包括第一预充继电器2、第一主继电器4、第二预充继电器7、第二主继电器9；预充电阻包括第一预充电阻3和第二预充电阻8；高压接口包括电池接口和电机接口；第一预充继电器2和第一预充电阻3通过铜排15串联形成第一预充支路；第一预充支路和第一主继电器4通过铜排15并联形成第一支路，第一支路的一端与电池接口的正极11-1通过铜排15连接；第二预充继电器7和第二预充电阻8通过铜排15串联形成第二预充支路；第二预充支路和第二主继电器9通过铜排15并联形成第二支路；第二支路与熔断器6通过铜排15并联后形成第三支路，第三支路的一端与第一支路的另一端通过铜排15连接，第二支路远离第一支路的一端通过铜排15与用电负载14的负载接口的正极连接，熔断器6远离第一支路的一端通过铜排15与电机接口的正极12-1连接；电池接口的负极11-2通过铜排15分别与用电负载14的负载接口的负极、电机接口的负极12-2连接；控制电路板通过低压控制线束17分别与每一继电器连接；控制电路板通过高压监测线束16监测第一支路两端的电压、第二支路两端的电压、电池接口的正极11-1和电池接口的负极11-2之间的电压。

本高压配电盒通过低压通讯接口13与汽车的高压控制系统进行通讯，在实际应用中，汽车的整个高压系统由混动控制器(HCM)控制，HCM低压上电，延时接收各控制模块自检状态，HCM向电池的电池管理系统(BMS)发送上高压指令，BMS反馈电池内部继电器闭合状态后，HCM控制高压配电盒(PDU)的数据管理系统(PDM，即低压控制主板5)闭合第一预充继电器2(此时第一主继电器4处于断开状态)预充后，闭合第一主继电器4，同时断开第一预充继电器2，完成电机控制器(在实际应用中，由于电机产生的是三相交流电，因此需要通过电机控制器(PE)将其转换成直流电，因此，本高压配电盒在实际应用中是与电机的电机控制器进行连接)预充；当发动机启动成功后，HCM接收使能信号，使能PE，PE发电，如果此时荷电状态(SOC)高于设定值，HCM控制PDM闭合第二预充继电器7(此时第二主继电器9处于断开状态)预充后，闭合第二主继电器9，同时断开第二预充继电器7，完成用电负载14预充。否则等待电机给电池充电直到SOC达到100％，再控制第二预充继电器7预充，预充完成后闭合第二主继电器9，断开第二预充继电器7，完成用电负载14预充。当然，在实际应用中，电池和电机可共同完成用电负载14的供能。

可选地，电池接口的正极11-1和第一支路之间设有维修开关1。

可选地，还包括用于减少高压输出中的纹波电压的滤波电路10，滤波电路10与用电负载14通过铜排15并联设置。

可选地，滤波电路10包括一个以上电容器，电容器与用电负载14并联设置。

可选地，每一高压接口为带互锁检测功能的连接器。

可选地，控制电路板通过高压监测线束16与每一连接器连接。

可选地，低压通讯接口13包括低压电源通讯接口、CAN通讯接口。值得说明的是，在实际应用中，本高压配电盒通过CAN通讯接口接收或反馈相关的控制指令。

可选地，低压控制主板5还包括绝缘检测模块，绝缘检测模块包括采样电阻Rs、待测正极对地绝缘电阻Riso+、待测负极对地绝缘电阻Riso-、第一电阻串R1、第二电阻串R2、第一开关K1和第二开关K2；电池接口的正极11-1、待测负极对地绝缘电阻Riso-、大地E、采样电阻Rs、第一开关K1、第一电阻串R1依次串联形成负极回路；电池接口的负极11-2、待测正极对地绝缘电阻Riso+、大地E、采样电阻Rs、第二开关K2、第二电阻串R2依次串联形成正极回路；控制电路板与采样电阻Rs连接。

可选地，采样电阻Rs和大地E之间设有电感器L。在实际应用中，低压控制主板5根据需求或指令，将于低压控制主板5内部产生一个正负极对称的低频方波脉冲信号。加载在汽车的电池的直流母线(即电池接口的正极11-1、电池接口的负极11-2)与大地E(汽车的汽车底盘)之间注入脉冲信号，脉冲信号通过限流电阻串(即第一电阻串R1、第二电阻串R2)、采样电阻Rs、待测正极对地绝缘电阻Riso+、待测负极对地绝缘电阻Riso-构成回路。利用采样电阻Rs上的实时采样信号(通过控制电路板实现)，并经过控制电路板的信号处理以及MCU算法即可得到汽车的高压系统回路对大地E(汽车底盘)的绝缘电阻值Riso：Riso＝(Riso^--Riso⁺)/(Riso^-+Riso⁺)，其中，Riso^-为待测高压回路负极对地的绝缘电阻值，Riso⁺为待测高压回路正极对地的绝缘电阻值。即待测系统的高压回路绝缘电阻值Riso由正负极对地绝缘电阻的并联结果算出。通过绝缘电阻值Riso是与相关国家标准或国际标准的大小关系以判断汽车的高压系统是否有短路风险(绝缘电阻值Riso小于标准，则说明高压系统有短路风险)，从而保证汽车高压系统的使用安全。

可选地，低压控制主板5由主控芯片、电源转换芯片、CAN通讯芯片以及外围电路(电阻、电容等电子器件构成)构成，信号的采集可通过在各个采集点设置的传感器或采集电路获取，经外围电路传递至主控芯片，主控芯片根据采集信息进行相应的执行动作，主控芯片可以通过CAN通讯芯片将采集的信息以及依据采集信息不正常而判断产生的故障信息通过总线传递给其他控制器如整车控制器、仪表等等，也可以接收整车控制器或其他外部开关传递的信号，来进行相应的执行动作。

在本实用新型的另一种实施例中，与上述实施例不同的是，本实施例的滤波电路10包括一个以上电感器L，电感器L与用电负载14串联设置。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源汽车高压配电盒，其特征在于，包括：

高压配电盒本体、高压供电模块以及低压控制主板；

所述高压配电盒本体包括高压配电盒壳体和绝缘端子；所述高压供电模块包括高压连接器插座、铜排、继电器、预充电阻、熔断器和高压接口；所述低压控制主板包括控制电路板、低压控制线束、高压监测线束和低压通讯接口；所述控制电路板与所述低压通讯接口连接；

所述继电器包括第一预充继电器、第一主继电器、第二预充继电器、第二主继电器；所述预充电阻包括第一预充电阻和第二预充电阻；所述高压接口包括电池接口和电机接口；所述第一预充继电器和所述第一预充电阻通过所述铜排串联形成第一预充支路；所述第一预充支路和所述第一主继电器通过所述铜排并联形成第一支路，所述第一支路的一端与所述电池接口的正极通过所述铜排连接；所述第二预充继电器和所述第二预充电阻通过所述铜排串联形成第二预充支路；所述第二预充支路和所述第二主继电器通过所述铜排并联形成第二支路；所述第二支路与所述熔断器通过所述铜排并联后形成第三支路，所述第三支路的一端与所述第一支路的另一端通过所述铜排连接，所述第二支路远离所述第一支路的一端通过所述铜排与用电负载的负载接口的正极连接，所述熔断器远离所述第一支路的一端通过所述铜排与所述电机接口的正极连接；

所述电池接口的负极通过所述铜排分别与用电负载的负载接口的负极、所述电机接口的负极连接；所述控制电路板通过所述低压控制线束分别与每一所述继电器连接；所述控制电路板通过所述高压监测线束监测所述第一支路两端的电压、所述第二支路两端的电压、所述电池接口的正极和所述电池接口的负极之间的电压。

2.如权利要求1所述的新能源汽车高压配电盒，其特征在于：

所述电池接口的正极和所述第一支路之间设有维修开关。

3.如权利要求1所述的新能源汽车高压配电盒，其特征在于，还包括：

用于减少高压输出中的纹波电压的滤波电路，所述滤波电路与所述用电负载通过所述铜排并联或串联设置。

4.如权利要求3所述的新能源汽车高压配电盒，其特征在于：

所述滤波电路包括一个以上电容器，所述电容器与所述用电负载并联设置。

5.如权利要求3所述的新能源汽车高压配电盒，其特征在于：

所述滤波电路包括一个以上电感器，所述电感器与所述用电负载串联设置。

6.如权利要求1所述的新能源汽车高压配电盒，其特征在于：

每一所述高压接口为带互锁检测功能的连接器。

7.如权利要求6所述的新能源汽车高压配电盒，其特征在于：

所述控制电路板通过所述高压监测线束与每一连接器连接。

8.如权利要求1所述的新能源汽车高压配电盒，其特征在于：

所述低压通讯接口包括低压电源通讯接口、CAN通讯接口。

9.如权利要求1-8任意一项所述的新能源汽车高压配电盒，其特征在于：

所述低压控制主板还包括绝缘检测模块，所述绝缘检测模块包括采样电阻、待测正极对地绝缘电阻、待测负极对地绝缘电阻、第一电阻串、第二电阻串、第一开关和第二开关；

所述电池接口的正极、所述待测负极对地绝缘电阻、大地、所述采样电阻、所述第一开关、所述第一电阻串依次串联形成负极回路；

所述电池接口的负极、所述待测正极对地绝缘电阻、大地、所述采样电阻、所述第二开关、所述第二电阻串依次串联形成正极回路；

所述控制电路板与所述采样电阻连接。

10.如权利要求9所述的新能源汽车高压配电盒，其特征在于：

所述采样电阻和大地之间设有电感器。

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