CN214797624U - 电池包bdu结构和装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，提供一种电池包BDU结构和包括该电池包BDU结构的装置。本实用新型所述的电池包BDU结构，包括安装在电池包上的BDU壳体和位于BDU壳体内的电气件总成，电气件总成包括主正继电器、快充正继电器和用于在电池包的载体受到撞击时受控断开的安全开关，主正继电器与快充正继电器并联，且主正继电器的一端和快充正继电器的一端均与安全开关的同一端串联。本实用新型所述的装置设置有装置控制系统、电池包和上述的电池包BDU结构，BDU壳体安装在电池包上，安全开关与装置控制系统电连接，电气件总成与电池包电连接。本实用新型中电池包BDU结构，能够在发生碰撞时主动断开电气回路，提高使用和操作过程中的安全性。

Description

电池包BDU结构和装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别地，涉及一种电池包BDU结构。进一步地，本实用新型还涉及一种包括该电池包BDU结构的装置。

背景技术

锂电池电池包作为一种反应效率高、安全性强、体积小的能源电池，应用越来越广泛。电池配电单元(Battery Distribution Unit，简称BDU)作为新能源汽车动力电池断开与接通高压电的装置，对电池包的安全有着至关重要的作用，是新能源汽车上一个较为关键的部件。电池配电单元的主要功能作用是对电池包上下电进行控制，保护电气功能安全。目前，对于绝大多数电池配电单元来说，主要的设计要求为在装配完成时能够满足IPXXB等级，在发生短路时，熔断器能在继电器起火爆炸前切断回路。

但是，现有的电池配电单元设计方案仍存在以下的不足，IPXXB等级基本只能够在装配完成时满足，而在装配的过程中无法满足，存在人员操作过程触电的风险；由于铜排与电池配电单元进行电连接，拆卸过程由于铜排露出会导致人员的防护不足；在整车发生碰撞时熔断器无法第一时间对回路进行切断，易因电池包回路短路引起起火风险，存在一定的安全风险。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电池包BDU结构，以能够在发生碰撞时主动断开电气回路，提高使用和操作过程中的安全性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电池包BDU结构，包括安装在电池包上的BDU壳体和位于所述BDU壳体内的电气件总成，所述电气件总成包括主正继电器、快充正继电器和用于在所述电池包的载体受到撞击时受控断开的安全开关，所述主正继电器与所述快充正继电器并联，且所述主正继电器的一端和所述快充正继电器的一端均与所述安全开关的同一端串联。

进一步的，所述主正继电器的另一端与输出正连接器电连接，所述快充正继电器的另一端与快充正连接器电连接，所述安全开关的另一端依次与主熔断器和电池正连接器电连接；所述电气件总成还包括主负继电器、快充负继电器和电流传感器，所述主负继电器与所述快充负继电器并联，且所述主负继电器的一端和所述快充负继电器的一端均与所述电流传感器的同一端串联，所述主负继电器的另一端与输出负连接器电连接，所述快充负继电器的另一端与快充负连接器电连接，所述电流传感器的另一端与电池负连接器电连接。

进一步的，所述输出正连接器、所述快充正连接器、所述电池正连接器、所述输出负连接器、所述快充负连接器和所述电池负连接器中的至少一者采用IPXXB级连接器。

进一步的，所述电气件总成还包括ODP正接口、ODP负接口和ODP熔断器，所述ODP正接口与所述ODP熔断器串联，所述输出正连接器与串联后的所述ODP正接口和所述ODP熔断器并联，所述ODP负接口与所述输出负连接器并联。

进一步的，所述电气件总成上设置有用于防护所述ODP正接口和所述ODP负接口的防护盖，所述ODP正接口的安装座端子与所述ODP负接口的安装座端子形状不同。

进一步的，所述防护盖上设置有能够被所述电池正连接器限位的防护把手。

进一步的，所述BDU壳体包括主壳体、盖板和底板，所述主壳体与所述盖板连接以形成电气件容纳腔，所述电气件总成位于所述电气件容纳腔内，所述主壳体背向所述盖板的一侧与所述底板连接。

进一步的，所述电气件总成还包括预充继电器和预充电阻，所述预充继电器与所述预充电阻串联，所述主正继电器与串联后的所述预充继电器和所述预充电阻并联以形成预充回路。

进一步的，所述主正继电器与所述主负继电器的安装朝向不同。

相对于现有技术，本实用新型所述的电池包BDU结构具有以下优势：

(1)本实用新型所述的电池包BDU结构，主正继电器与快充正继电器并联且均与安全开关串联，在应用于以电池包作为电源的装置时，安全开关可以设置为与该装置的控制系统电连接，以能够在该装置受到外界碰撞时，受控进行主动切断，以在电池包载体发生碰撞的第一时间主动断开电气件总成内的回路，避免因电池包回路短路导致起火，保证该装置在使用和操作过程中的安全性。

(2)本实用新型所述的电池包BDU结构，将输出正连接器、快充正连接器、电池正连接器、输出负连接器、快充负连接器和电池负连接器设置为IPXXB级连接器，能够保证在装配过程中对人员的防护；主正继电器与主负继电器的安装朝向不同，能够在电池包的载体突然受到机械冲击时，有效避免各继电器出现同时瞬断或者瞬通的情况，防止继电器之间发生异常粘连；ODP正接口和ODP负接口上设置有防护盖和防护把手，结合不同形状的安装座端子，以能够有效防止在装配时出现正负极误装的情况，并提高装配的安全性。

本实用新型的另一目的在于提出一种装置，以能够在该装置发生碰撞时主动断开电气回路，提高该装置的使用安全性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种装置，设置有装置控制系统、电池包和上述任意一项技术方案所述的电池包BDU结构，所述BDU壳体安装在所述电池包上，所述安全开关与所述装置控制系统电连接，所述电气件总成与所述电池包电连接。

所述装置与上述电池包BDU结构相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的一种具体实施方式所述的电池包BDU结构的电气原理图；

图2为本实用新型的一种具体实施方式所述的电池包BDU结构安装前的结构示意图；

图3为图2所示的电池包BDU结构中电气件总成的结构示意图之一；

图4为图2所示的电池包BDU结构中电气件总成的结构示意图之二；

图5为图2所示的电池包BDU结构安装后的结构示意图；

图6为图2所示的电池包BDU结构中正防护盖打开时的结构示意图；

图7为图2所示的电池包BDU结构中正防护盖打开时的俯视图；

图8为图7中A部位的局部放大图；

图9为图2所示的电池包BDU结构中正防护盖关闭时的俯视图；

图10为图9中B部位的局部放大图；

图11为图2所示的电池包BDU结构中电池正连接器对正防护盖进行限位的结构示意图。

附图标记说明：

1 BDU壳体 11 主壳体

12 盖板 13 底板

2 电气件总成 21 主正继电器

22 快充正继电器 23 主负继电器

24 快充负继电器 25 安全开关

26 主熔断器 27 电流传感器

28 预充继电器 29 预充电阻

3 ODP正接口 4 ODP负接口

5 ODP熔断器 6 防护盖

61 防护把手 001 输出正连接器

002 快充正连接器 003 电池正连接器

004 输出负连接器 005 快充负连接器

006 电池负连接器

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

另外，在本实用新型的实施方式中所提到的术语“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，基于电池包BDU结构的BDU壳体1，“顶”指的是BDU壳体1的顶部，相应地，“底”指的是BDU壳体1的底部，“内”指的是BDU壳体1的内部，“外”指的是BDU壳体1的外部。术语为基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“安装”、“接触”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，或者是两个零部件内部的连通或两个零部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

本实用新型第一方面提供的电池包BDU结构，参见图1至图11，包括安装在电池包上的BDU壳体1和位于BDU壳体1内的电气件总成2，电气件总成2包括主正继电器21、快充正继电器22和用于在电池包的载体受到撞击时受控断开的安全开关25，主正继电器21与快充正继电器22并联，且主正继电器21的一端和快充正继电器22的一端均与安全开关25的同一端串联。

需要说明的是，BDU壳体1上设置有转接铜排与电气件总成2电连接，电气件总成2内的主正继电器21和快充正继电器22为常规的连接方式，主正继电器21和快充正继电器22并联形成的总电路，与电池包的电芯极组正极之间设置有安全开关25；安全开关25采用现有技术中已有的安全开关标准件，安全开关25在电池包的载体受到撞击时进行受控断开，可以通过将安全开关25设置为与电池包载体的控制系统电连接来实现，以利用电池包载体的控制系统在监测到电池包的载体受到碰撞时产生的信号控制安全开关25断开；也可以通过设置与安全开关25单独对应的控制器来实现，该控制器在电池包的载体受到碰撞时，能够产生相应的信号控制安全开关25断开。

本实用新型中电池包的载体可以是车辆或者其他任意一种需要使用电池包作为电源的装置或者设备。

本实用新型上述基本技术方案的电池包BDU结构，其应用于车辆(即电池包的载体为车辆)时，安全开关25可以与车辆的控制系统连接，具体的工作过程为：安全开关25与车辆的控制系统电连接并接收控制系统监测到的车辆是否受到碰撞的信号，在车辆未受到碰撞时，安全开关25处于电连通状态，使得电气件总成2能够正常工作，在车辆受到碰撞时，控制系统将监测到的受力信号(例如波形变化、安全气囊打开等信号)传递至安全开关25，安全开关25接收信号后触发主动切断，以在车辆发生碰撞的第一时间主动断开电气件总成2内的回路，避免因电池包回路短路导致起火，保证车辆在使用和操作过程中驾乘人员的安全性。

作为本实用新型中电气件总成2的一种优选的实施方式，参见图1，主正继电器21的另一端与输出正连接器001电连接，快充正继电器22的另一端与快充正连接器002电连接，安全开关25的另一端依次与主熔断器26和电池正连接器003电连接；电气件总成2还包括主负继电器23、快充负继电器24和电流传感器27，主负继电器23与快充负继电器24并联，且主负继电器23的一端和快充负继电器24的一端均与电流传感器27的同一端串联，主负继电器23的另一端与输出负连接器004电连接，快充负继电器24的另一端与快充负连接器005电连接，电流传感器27的另一端与电池负连接器006电连接。在电气件总成2发生短路时，主熔断器26能够在继电器起火爆炸前切断电气件总成2的回路，进一步提高电气件总成2使用过程中的安全性。

作为本实用新型中连接器的一种优选的实施方式，输出正连接器001、快充正连接器002、电池正连接器003、输出负连接器004、快充负连接器005和电池负连接器006中的至少一者采用IPXXB级连接器。优选情况下，输出正连接器001、快充正连接器002、电池正连接器003、输出负连接器004、快充负连接器005和电池负连接器006均采用IPXXB级连接器，以使得在电池包BDU结构安装至电池包的过程中和安装后的使用过程中，均满足IPXXB防护等级。本实用新型中，IPXXB级指的是借助外壳防护的电气设备的防护等级为IPXXB等级，其具体是指对接近危险部件的防护等级为B级，对防止固体异物进入和水进入的防护等级无特殊等级要求。

作为本实用新型中电气件总成2的第二种优选的实施方式，参见图5至图10，电气件总成2还包括ODP正接口3、ODP负接口4和ODP熔断器5，ODP正接口3与ODP熔断器5串联，输出正连接器001与串联后的ODP正接口3和ODP熔断器5并联，ODP负接口4与输出负连接器并联。本实用新型中，ODP具体指的是车载动力电池充电的电力电子装置(OBC)、低压电池的供电充电装置(DCDC)与高压配电盒(PDU)的集合，ODP设置有ODP正接口3和ODP负接口4。其中，ODP正接口3与ODP熔断器5串联后形成为输出正连接器001与主正继电器21之间的支路，ODP负接口4形成为输出负连接器004与主负继电器23之间的支路。

进一步优选地，参见图6，电气件总成2上设置有用于防护ODP正接口3和ODP负接口4的防护盖6，ODP正接口3的安装座端子与ODP负接口4的安装座端子形状不同。在对ODP正接口3和ODP负接口4的电连接进行安装时，需要旋转开启防护盖6，防护盖6在进行结构设计时尽可能地将ODP正接口3和ODP负接口4的位置进行覆盖，避免ODP正接口3和ODP负接口4在未打紧固定时脱出，导致生产人员在装配时出现正负极误装的情况；ODP正接口3的安装座端子与ODP负接口4的安装座端子采用不同的结构形式，以能够用于防错，进一步保证防反接。具体地，ODP正接口3的安装座端子可以设计为方形，ODP负接口4的安装座端子可以设计为圆形。

作为本实用新型中防护盖6的一种优选的实施方式，参见图11，防护盖6上设置有能够被电池正连接器003限位的防护把手61。参见图11，由于电池正连接器003设置为IPXXB连接器时，其尾部为固定长度，在电池正连接器003的尾部与铜排连接后，铜排会将防护把手61压在铜排之下，在返修时若需开启防护盖6，需先拆除电池正连接器003，即对BDU内部进行断电，此时拆卸ODP连接线束，处于非带电状态，避免带电操作，能够有效保证操作人员的安全，具备高电气安全性能。

作为本实用新型中电气件总成2的第三种优选的实施方式，电气件总成2还包括预充继电器28和预充电阻29，预充继电器28、预充电阻29串联，主正继电器21与串联后的预充继电器28和预充电阻29以形成预充回路。预充回路能够限制快充正继电器22接通瞬间对电芯极组充电电流的作用，以保护电池包的各元件不会因电容器瞬间的短路电流而损坏。

作为本实用新型中BDU壳体1的一种优选的实施方式，参见图2，BDU壳体1包括主壳体11、盖板12和底板13，主壳体11与盖板12连接以形成电气件容纳腔，电气件总成2位于电气件容纳腔内，主壳体11背向盖板12的一侧与底板13连接。主壳体11内形成有与电气件总成2所匹配的安装槽，便于电气件总成2的安装固定，安装时，可先将电气件总成2卡入主壳体11上相应的安装槽内，再将盖板12与主壳体11连接，以将电气件总成2固定在电气件容纳腔内，底板13有利于保持BDU壳体1底部的平稳性。

作为本实用新型中电池包BDU结构的一种优选的实施方式，主正继电器21与主负继电器23的安装朝向不同，能有效避免在电池包载体发生机械冲击时，主正继电器21与主负继电器23同时瞬断或者瞬通的情况，防止继电器异常粘连，对电池包造成损害。例如，主正继电器21与主负继电器23在安装时，可以设置为位于电气件总成2的不同安装侧面上，以使得主正继电器21与主负继电器23的立体方位不同，即在X、Y、Z轴上的安装朝向不同；在电池包BDU结构应用于车辆时，X轴指的是车辆行驶时的前后方向，Y轴指的是车辆行驶时的左右方向，Z轴指的是车辆行驶时的上下方向。

基于上述的电池包BDU结构，本实用新型第二方面提供一种装置，设置有装置控制系统、电池包和上述任意一项技术方案所述的电池包BDU结构，BDU壳体1安装在电池包上，安全开关25与装置控制系统电连接，所述电气件总成与所述电池包电连接。该装置可以为任意一种以电池包作为电源的装置，例如车辆。

具体地，主正继电器21与快充正继电器22并联的总电路与电池包的电芯极组正极连接，主负继电器23与快充负继电器24并联的总电路与电池包的电芯极组负极连接。

作为本实用新型中装置的一种优选的具体实施例，设置有装置控制系统、电池包BDU结构和电池包，电池包BDU结构包括安装在电池包上的BDU壳体1和位于BDU壳体1内的电气件总成2，BDU壳体1包括主壳体11、盖板12和底板13，主壳体11与盖板12连接以形成电气件容纳腔，电气件总成2位于电气件容纳腔内，主壳体11背向盖板12的一侧与底板13连接；电气件总成2包括主正继电器21、快充正继电器22、主负继电器23、快充负继电器24、安全开关25、主熔断器26、电流传感器27、预充继电器28、预充电阻29、ODP正接口3、ODP负接口4和ODP熔断器5，主正继电器21与快充正继电器22并联，主正继电器21的一端和快充正继电器22的一端均与安全开关25的同一端串联，主正继电器21的另一端与输出正连接器001电连接，快充正继电器22的另一端与快充正连接器002电连接，安全开关25的另一端依次与主熔断器26和电池正连接器003电连接，安全开关25与装置控制系统电连接，电池正连接器003用于与电池包的电芯极组正极电连接，主负继电器23与快充负继电器24并联，主负继电器23的一端和快充负继电器24的一端均与电流传感器27的同一端串联，主负继电器23的另一端与输出负连接器004电连接，快充负继电器24的另一端与快充负连接器005电连接，电流传感器27的另一端与电池负连接器006电连接，电池负连接器006用于与电池包的电芯极组负极电连接，主正继电器21与主负继电器23在电气件总成2上处于不同的安装面上，从而使得两者的安装朝向不同，预充继电器28、预充电阻29串联，主正继电器21与串联后的预充继电器28和预充电阻29以形成预充回路，输出正连接器001、快充正连接器002、电池正连接器003、输出负连接器004、快充负连接器005和电池负连接器006均采用IPXXB级连接器；ODP正接口3与ODP熔断器5串联，输出正连接器001与串联后的ODP正接口3和ODP熔断器5并联，ODP负接口4与输出负连接器并联，ODP正接口3和ODP负接口4上设置有防护盖6，ODP正接口3的安装座端子与ODP负接口4的安装座端子形状不同，防护盖6上设置有能够被电池正连接器003限位的防护把手61。

上述具体实施例所述的装置，电池包BDU结构的装配过程为：将电气件总成2内的各部件组装后，卡入主壳体11的安装槽内，将盖板12与主壳体11连接，以将电气件总成2固定在电气件容纳腔内，电气件总成2与BDU壳体1上的转接铜排连接，将主壳体11背向盖板12的一侧与底板13连接；将BDU壳体1安装在电池包上相应的位置，将安全开关25与装置控制系统电连接，将电池正连接器003与电池包的电芯极组正极电连接，电池负连接器006与电池包的电芯极组负极电连接，ODP正接口3和ODP负接口4装配后电池正连接器003的尾部将防护把手61压在铜排之下；在装配过程中，各个连接器均设置为IPXXB级连接器，能够保证在装配过程中对人员的防护，ODP正接口3和ODP负接口4上设置有防护盖和防护把手，结合不同形状的安装座端子，以能够有效防止在装配时出现正负极误装的情况，并提高装配的安全性。

上述具体实施例所述的装置，使用过程中，安全开关25从装置控制系统接收装置是否受到碰撞的信号，在装置未受到碰撞时，安全开关25处于电连通状态，使得电气件总成2能够正常工作，在装置受到碰撞时，控制系统将监测到的受力信号(例如波形变化等信号)传递至安全开关25，安全开关25接收信号后触发主动切断，以在装置发生碰撞的第一时间主动断开电气件总成2内的回路；主正继电器21与主负继电器23的安装朝向不同，能够在装置突然受到机械冲击时，有效避免各继电器出现同时瞬断或者瞬通的情况，防止继电器之间发生异常粘连。

由以上描述可以看出，本实用新型提供的电池包BDU结构，主正继电器21与快充正继电器22并联且均与安全开关25串联，在应用于以电池包作为电源的装置时，安全开关25可以设置为与该装置的控制系统电连接，以能够在该装置受到外界碰撞时，受控进行主动切断，并触发安全开关25进行主动切断，以在该装置发生碰撞的第一时间主动断开电气件总成2内的回路，避免因电池包回路短路导致起火，保证该装置在使用和操作过程中的安全性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池包BDU结构，其特征在于，包括安装在电池包上的BDU壳体(1)和位于所述BDU壳体(1)内的电气件总成(2)，所述电气件总成(2)包括主正继电器(21)、快充正继电器(22)和用于在所述电池包的载体受到撞击时受控断开的安全开关(25)，所述主正继电器(21)与所述快充正继电器(22)并联，且所述主正继电器(21)的一端和所述快充正继电器(22)的一端均与所述安全开关(25)的同一端串联。

2.根据权利要求1所述的电池包BDU结构，其特征在于，所述主正继电器(21)的另一端与输出正连接器(001)电连接，所述快充正继电器(22)的另一端与快充正连接器(002)电连接，所述安全开关(25)的另一端依次与主熔断器(26)和电池正连接器(003)电连接；

所述电气件总成(2)还包括主负继电器(23)、快充负继电器(24)和电流传感器(27)，所述主负继电器(23)与所述快充负继电器(24)并联，且所述主负继电器(23)的一端和所述快充负继电器(24)的一端均与所述电流传感器(27)的同一端串联，所述主负继电器(23)的另一端与输出负连接器(004)电连接，所述快充负继电器(24)的另一端与快充负连接器(005)电连接，所述电流传感器(27)的另一端与电池负连接器(006)电连接。

3.根据权利要求2所述的电池包BDU结构，其特征在于，所述输出正连接器(001)、所述快充正连接器(002)、所述电池正连接器(003)、所述输出负连接器(004)、所述快充负连接器(005)和所述电池负连接器(006)中的至少一者采用IPXXB级连接器。

4.根据权利要求2所述的电池包BDU结构，其特征在于，所述电气件总成(2)还包括ODP正接口(3)、ODP负接口(4)和ODP熔断器(5)，所述ODP正接口(3)与所述ODP熔断器(5)串联，且所述输出正连接器(001)与串联后的所述ODP正接口(3)和所述ODP熔断器(5)并联，所述ODP负接口(4)与所述输出负连接器(004)并联。

5.根据权利要求4所述的电池包BDU结构，其特征在于，所述电气件总成(2)上设置有用于防护所述ODP正接口(3)和所述ODP负接口(4)的防护盖(6)，所述ODP正接口(3)的安装座端子与所述ODP负接口(4)的安装座端子形状不同。

6.根据权利要求5所述的电池包BDU结构，其特征在于，所述防护盖(6)上设置有能够被所述电池正连接器(003)限位的防护把手(61)。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的电池包BDU结构，其特征在于，所述BDU壳体(1)包括主壳体(11)、盖板(12)和底板(13)，所述主壳体(11)与所述盖板(12)连接以形成电气件容纳腔，所述电气件总成(2)位于所述电气件容纳腔内，所述主壳体(11)背向所述盖板(12)的一侧与所述底板(13)连接。

8.根据权利要求1至6中任意一项所述的电池包BDU结构，其特征在于，所述电气件总成(2)还包括预充继电器(28)和预充电阻(29)，所述预充继电器(28)与所述预充电阻(29)串联，所述主正继电器(21)与串联后的所述预充继电器(28)和所述预充电阻(29)并联以形成预充回路。

9.根据权利要求2至6中任意一项所述的电池包BDU结构，其特征在于，所述主正继电器(21)与所述主负继电器(23)的安装朝向不同。

10.一种装置，其特征在于，设置有装置控制系统、电池包和权利要求1至9中任意一项所述的电池包BDU结构，所述BDU壳体(1)安装在所述电池包上，所述安全开关(25)与所述装置控制系统电连接，所述电气件总成(2)与所述电池包电连接。

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