CN215097406U - 一种车辆高压装置与汽车 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种车辆高压装置与汽车，属于汽车技术领域。包括：动力电池包、双向DC/DC变换器、低压模块、BMS电池管理模块、VCU控制模块与整车低压用电器，所述动力电池包内具有多个电芯；所述双向DC/DC变换器的正极输入端与所述动力电池包的正极耦接，所述双向DC/DC变换器的负极输入端与所述动力电池包的负极耦接；所述低压模块耦接至所述双向DC/DC变换器与所述多个电芯中的一个电芯之间，用于导通所述双向DC/DC变换器与所述一个电芯之间的回路。使用本申请提供的一种车辆高压装置与汽车，可以减少能量损耗。

Description

一种车辆高压装置与汽车

技术领域

本申请实施例涉及汽车技术领域，具体而言，涉及一种车辆高压装置以及包含该装置的汽车。

背景技术

随着新能源汽车行业的快速发展，新能源与无人驾驶的高度融合已经成为市场趋势，并且在家用、物流与公共交通等方面逐步展开应用。

现有的纯电车型中普遍采用动力电池包配备低压蓄电池的工作模式，在处于这种工作模式下，动力电池包需要通过双向DC/DC变换器，将动力电池包的高压电转化为低压电后，才能为低压蓄电池充电，低压蓄电池再为BMS电池管理系统(Battery ManagementSystem)、VCU控制模块(Vehicle Control Unit)与其它的整车低压用电器供电。

然而，在将动力电池包的能量传递给低压蓄电池的过程中，会产生能量损耗。

实用新型内容

本申请实施例在于提供一种车辆高压装置与汽车，旨在解决动力电池包将能量传递给低压蓄电池所带来的能量损耗的问题。

本申请实施例第一方面提供一种车辆高压装置，包括：动力电池包、双向DC/DC变换器、低压模块、BMS电池管理模块、VCU控制模块与整车低压用电器，所述动力电池包内具有多个电芯；

所述双向DC/DC变换器具有正极输入端、负极输入端、正极输出端与负极输出端；所述双向DC/DC变换器的正极输入端与所述动力电池包的正极耦接，所述双向DC/DC变换器的负极输入端与所述动力电池包的负极耦接；

所述低压模块耦接至所述双向DC/DC变换器与所述多个电芯中的一个电芯之间，所述低压模块用于导通所述双向DC/DC变换器与所述一个电芯之间的回路；

所述BMS电池管理模块、VCU控制模块与所述整车低压用电器的输入端均耦接至所述双向DC/DC变换器的正极输出端，所述BMS电池管理模块、 VCU控制模块与所述整车低压用电器的输出端均耦接至所述双向DC/DC变换器的负极输出端。

可选地，所述车辆高压装置还包括：

电机控制器，用于控制电机的运转；所述电机控制器的一端耦接所述动力电池包的正极与所述双向DC/DC变换器的正极输入端之间的连接点，另一端耦接至所述动力电池包的负极与双向DC/DC变换器的负极输入端之间的连接点；

所述低压模块包括：

延时开关，所述延时开关的一端耦接至所述双向DC/DC变换器的正极输出端，所述延时开关的另一端耦接至所述一个电芯的正极；

在所述延时开关闭合时，以导通所述双向DC/DC变换器与所述一个电芯之间的回路。

可选地，所述车辆高压装置还包括：

继电器，与所述BMS管理模块通信连接；所述继电器串联至所述动力电池包的正极与所述双向DC/DC变换器的正极输入端之间，和/或所述动力电池包的负极与所述双向DC/DC变换器的负极输入端之间。

可选地，所述车辆高压装置还包括：气囊传感器，所述气囊传感器用于检测车辆是否发生碰撞；

所述低压模块还包括：

电子开关与报警器，所述电子开关的一端耦接所述延时开关与所述双向 DC/DC变换器的正极输出端之间的连接点，所述电子开关的另一端通过所述报警器，耦接所述延时开关与所述一个电芯的正极的连接点；

所述电子开关用于在所述气囊传感器检测到车发生碰撞时闭合，以导通所述双向DC/DC变换器与所述一个电芯之间的回路。

可选地，所述VCU控制模块与所述气囊传感器电连接，用于在所述气囊传感器检测到车辆发生碰撞时，向所述电子开关输出导通信号；

所述电子开关与所述VCU控制模块通信连接，在接收到所述导通信号时闭合，导通所述双向DC/DC变换器与所述一个电芯之间的回路。

可选地，所述电子开关与所述气囊传感器通信连接，用于在所述气囊传感器检测到车辆发生碰撞时闭合，导通所述双向DC/DC变换器与所述一个电芯之间的回路。

可选地，所述报警器包括报警灯和/或扬声器。

可选地，所述车辆高压装置还包括：

熔断器，所述熔断器的一端与所述电芯的负极耦接，所述熔断器的另一端与所述所述双向DC/DC变换器的负极输出端耦接。

可选地，所述车辆高压装置还包括：

电流传感器，所述电流传感器串联至所述熔断器的另一端与所述双向 DC/DC变换器的负极输出端之间。

本申请实施例第二方面在于提供一种汽车，包括如本申请实施例第一方面提供的一种车辆高压装置。

有益效果：

本申请提供一种车辆高压装置，取消了12V的低压蓄电池，将动力电池包中的若干电芯中的一个电芯作为低压回路中的供电来源，在车辆处于不同的状态时(高压上电前与高压上电后)，基于低压模块的设置，来实现对BMS 电池管理模块、VCU控制模块与整车低压用电器等电子器件的供电。由于取消了12V低压蓄电池的设计，所以动力电池包不会再通过双向DC/DC变换器来对低压蓄电池进行充电，减少了充电过程所带来的能量损耗问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提出的车辆高压装置的电路图。

附图标记说明：1、继电器；2、动力电池包；3、熔断器；4、电流传感器；5、报警器；6、VCU控制模块；7、BMS电池管理模块；8、整车低压用电器；9、电子开关；10、延时开关；11、气囊传感器；12、双向DC/DC 变换器；13、电机控制器；14、电机。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

一种车辆高压装置，包括：动力电池包2、双向DC/DC变换器12、低压模块、BMS电池管理模块7、VCU控制模块6与整车低压用电器8，所述动力电池包2内具有多个电芯；所述双向DC/DC变换器12具有正极输入端、负极输入端、正极输出端与负极输出端；所述双向DC/DC变换器12的正极输入端与所述动力电池包2的正极耦接，所述双向DC/DC变换器12的负极输入端与所述动力电池包2的负极耦接；所述低压模块耦接至所述双向 DC/DC变换器12与所述多个电芯中的一个电芯之间，所述低压模块用于导通所述双向DC/DC变换器12与所述一个电芯之间的回路；所述BMS电池管理模块7、VCU控制模块6与所述整车低压用电器8的输入端均耦接至所述双向DC/DC变换器12的正极输出端，所述BMS电池管理模块7、VCU 控制模块6与所述整车低压用电器8的输出端均耦接至所述双向DC/DC变换器12的负极输出端。

本实施例中，车辆高压装置主要包括低压回路与高压回路，双向DC/DC 变换器12为直流转换直流的转换器。其作为低压回路与高压回路之间的中转点，可以将低压回路中的一个电芯的低电压转换成高电压，以对高压回路进行预充；也可以将高压回路中的动力电池包2的高电压转换成低电压，以对低压回路中的BMS电池管理模块7、VCU控制模块6与整车低压用电器 8等进行低压供电。

其中，动力电池包2可以为48V，包括4个12V的电芯，本申请将4 个12V电芯，即动力电池包2作为高压回路的供电来源，将4个12V电芯中的1个12V电芯作为低压回路的供电来源。

并且，双向DC/DC变换器12的正极输出端通过低压模块与一个电芯的正极耦接，双向DC/DC变换器12的负极输出端与一个电芯的负极耦接，以此可以利用低压模块，来导通双向DC/DC变换器12与一个电芯之间的低压回路。

本申请中的车辆高压装置的具体工作过程如下：首先，在车辆进行高压上电前，利用低压模块导通双向DC/DC变换器12与一个电芯之间的低压回路，此时一个电芯为低压回路中的BMS电池管理模块7、VCU控制模块6 与整车低压用电器8等进行供电；其次，在车辆进行高压上电后，利用低压模块断开双向DC/DC变换器12与一个电芯之间的低压回路，此时双向 DC/DC变换器12将动力电池包2输出的48V电压转换成12V电压，为低压回路中的BMS电池管理模块7、VCU控制模块6与整车低压用电器8等进行供电。

本申请通过取消了12V的低压蓄电池，将动力电池包2中的若干电芯中的一个电芯作为低压回路中的供电来源，在车辆处于不同的状态时(高压上电前与高压上电后)，基于低压模块的设置，来实现对BMS电池管理模块7、 VCU控制模块6与整车低压用电器8等电子元器件的供电。在这个过程中，由于取消了12V低压蓄电池的设计，所以动力电池包2不会再通过双向 DC/DC变换器12来对低压蓄电池进行充电，减少了充电过程所带来的能量损耗问题。并且，在取消了12V低压蓄电池后，可以降低车辆的整体重量，对车辆的行驶里程有较大的提升。

基于上述车辆高压装置，本申请提供以下一些具体可实施方式的示例，在互不抵触的前提下，各个示例之间可任意组合，以形成一种新的车辆高压装置，应当理解的，对于由任意示例所组合形成的新一种车辆高压装置，均应落入本申请的保护范围。

在一种可行的实施方式中，所述车辆高压装置还包括：电机控制器13，用于控制电机14的运转；所述电机控制器13的一端耦接所述动力电池包2 的正极与所述双向DC/DC变换器12的正极输入端之间的连接点，另一端耦接至所述动力电池包2的负极与双向DC/DC变换器12的负极输入端之间的连接点；

所述低压模块包括：延时开关10，所述延时开关10的一端耦接至所述双向DC/DC变换器12的正极输出端，所述延时开关10的另一端耦接至所述一个电芯的正极；在所述延时开关10闭合时，以导通所述双向DC/DC变换器12与所述一个电芯之间的回路。

本实施方式中，延时开关10为闭合一段时间后可延时若干时间断开的开关元器件，电机控制器13用于控制电机14的运转，电机14用于驱动车辆的车轮转动。

闭合延时开关10后，一个电芯与双向DC/DC变换器12之间形成导通的回路，此时，一个电芯通过双向DC/DC变换器12对高压回路中的元器件进行预充，例如对电机控制器13进行预充，与此同时，给BMS电池管理模块7、VCU控制模块6与整车低压用电器8等电子器件供电；BMS电池管理模块7与VCU控制模块6在低压回路中进行自检；在BMS电池管理模块 7与VCU控制模块6自检完毕且对电机控制器13预充完毕后，延时开关10 断开。

通过延时开关10的设置，可以在闭合延时开关10后，导通低压回路，以通过双向DC/DC变换器12对高压回路中的电机控制器13进行预充。例如，电机控制器13包括电容与电阻，在对电机控制器13进行预充时，电容内存储的电量逐渐增加，不会在高压上电时突然增加，从而避免了突然增加的高压对电机控制器13产生冲击伤害，进而保证高压上电的安全。

在上述过程中，主要阐述低压回路导通后，对高压回路中的元器件进行预充的过程；而在车辆中的BMS电池管理模块7与VCU控制模块6自检完毕与电机控制器13预充完毕后，则不需要一个电芯进行低压供电，此时需要通过动力电池包2进行高压供电。相应地，断开低压回路，而导通高压回路基于以下装置来实现：

所述车辆高压装置还包括：继电器1，与所述BMS管理模块通信连接；所述继电器1串联至所述动力电池包2的正极与所述双向DC/DC变换器12 的正极输入端之间，和/或所述动力电池包2的负极与所述双向DC/DC变换器12的负极输入端之间。其中，继电器1可以为线圈类磁吸闭合开关，也可以是可控过流开关。

断开低压回路，且导通高压回路的过程如下：在BMS电池管理模块7 与VCU控制模块6自检完毕与电机控制器13预充完毕后，BMS电池管理模块7控制继电器1闭合以导通高压电路，且延时开关10基于自身延时断开的特性断开，以断开低压电路的回路；此时高压电路通过双向DC/DC变换器12将高压电转化为低压电，为BMS电池管理模块7、VCU控制模块6 与整车低压用电器8进行供电。

导通高压回路后执行下电的过程如下：在电机控制器13内停止工作，且电机控制器13内电容的电量完成泄放后，BMS电池管理模块7控制继电器1断开，以此断开高压回路，完成车辆下电过程。

其中，可以在延时开关10中设置延时断开的时长，例如1min、2min等等，具体时间可以根据车辆自检与预充总共需耗费的时间进行设置，只需保证延时开关10的断开时刻在继电器1的闭合时刻之前，或位于同一时刻即可。

另外，在断开低压回路且导通高压回路的期间，即高压上电期间，12V 电芯的临时供电与动力电池包248V的高压供电之间，可能会导致动力电池包2内的电压有偏差。在这个情况下，若动力电池包2内的电压偏差较小，动力电池包2则可以主动平衡自身的电压偏差；若动力电池包2内的电压偏差过大，则可以利用BMS电池管理模块7，来向动力电池包2内充电，来平衡动力电池包2内的电压偏差。

在一种可行的实施方式中，所述车辆高压装置还包括：气囊传感器11，所述气囊传感器11用于检测车辆是否发生碰撞；

所述低压模块还包括：电子开关9与报警器5，所述电子开关9的一端耦接所述延时开关10与所述双向DC/DC变换器12的正极输出端之间的连接点，所述电子开关9的另一端通过所述报警器5，耦接所述延时开关10 与所述一个电芯的正极的连接点；所述电子开关9用于在所述气囊传感器11 检测到车辆发生碰撞时闭合，以导通所述双向DC/DC变换器12与所述一个电芯之间的回路。

本实施方式中，气囊传感器11在检测到车辆发生碰撞时，会发出碰撞信号至电子开关9，电子开关9接收到碰撞信号后闭合，以导通一个电芯与双向DC/DC变换器12之间的低压回路，报警器5工作，且一个电芯给BMS 电池管理模块7、VCU控制模块6与整车低压用电器8进行供电；VCU控制模块6发送信号给BMS电池管理模块7，BMS电池管理模块7控制继电器1断开，从而断开动力电池包2与双向DC/DC变换器12之间的高压回路。

其中，报警器5包括报警灯和/或扬声器。

通过电子开关9与报警器5的设置，可以在车辆发生碰撞时，基于气囊传感器11输出的碰撞信号闭合电子开关9，来使得报警器5导通，在取消了 12V低压蓄电池后，能够基于本申请设计的电路，仍然可以实现报警功能。

其中，BMS电池管理模块7还用于监测动力电池包2的电量，当监测到动力电池包2的电量低于阈值时，例如低于40％的剩余电量时，BMS电池管理模块7发送低电量信号给VCU控制模块6，VCU控制模块6控制电子开关9断开，以断开低压回路。

通过在BMS电池管理模块7在监测到动力电池包2的电量低于阈值，来促使VCU控制模块6控制电子开关9断开的设置，可以车辆发生碰撞后，避免一个电芯长时间给低压回路中的各个电子元器件进行供电，以延长电芯与动力电池包2的使用寿命。

在本实施方式中，由于气囊传感器11可以将碰撞信号通过VCU控制模块6发送给电子开关9，也可以直接将碰撞信号发送给电子开关9，因此会产生以下两种连接方式：

方式1：在将碰撞信号发送给VCU控制模块6时，所述VCU控制模块 6与所述气囊传感器11电连接，用于在所述气囊传感器11检测到车辆发生碰撞时，向所述电子开关9输出导通信号；所述电子开关9与所述VCU控制模块6通信连接，在接收到所述导通信号时闭合，导通所述双向DC/DC 变换器12与所述一个电芯之间的回路。

本方式中，在车辆发生碰撞时，气囊传感器11输出碰撞信号至VCU控制模块6，VCU控制模块6接收到碰撞信号后，向电子开关9输出导通信号，电子开关9接收到导通信号后闭合，以导通双向DC/DC变换器12与所述一个电芯之间的回路。

方式2：所述电子开关9与所述气囊传感器11通信连接，用于在所述气囊传感器11检测到车辆发生碰撞时闭合，导通所述双向DC/DC变换器12 与所述一个电芯之间的回路。

本方式中，在车辆发生碰撞时，电子开关9直接与气囊传感器11通信连接，气囊传感器11将碰撞信号输出至电子开关9，电子开关9接收到碰撞信号后闭合，以导通双向DC/DC变换器12与所述一个电芯之间的回路。

在一种可行的实施方式中，所述车辆高压装置还包括：熔断器3，所述熔断器3的一端与所述电芯的负极耦接，所述熔断器3的另一端与所述双向DC/DC变换器12的负极输出端耦接。

本实施方式中，熔断器3在回路中电子元器件发生长时间过载或短路等情况时，断开高压回路，以保护这些电子元器件。

在一种可行的实施方式中，所述车辆高压装置还包括：电流传感器4，所述电流传感器4串联至所述熔断器3的另一端与所述双向DC/DC变换器 12的负极输出端之间。

本实施方式中，电流传感器4为动力电池包2与双向DC/DC变换器12 之间的高压回路上的过流的元器件进行检测。

实施例二

本申请实施例二提供一种汽车，包括如本申请实施例一提供的一种车辆高压装置。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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。此外，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种车辆高压装置，其特征在于，包括：动力电池包(2)、双向DC/DC变换器(12)、低压模块、BMS电池管理模块(7)、VCU控制模块(6)与整车低压用电器(8)，所述动力电池包(2)内具有多个电芯；

所述双向DC/DC变换器(12)具有正极输入端、负极输入端、正极输出端与负极输出端；所述双向DC/DC变换器(12)的正极输入端与所述动力电池包(2)的正极耦接，所述双向DC/DC变换器(12)的负极输入端与所述动力电池包(2)的负极耦接；

所述低压模块耦接至所述双向DC/DC变换器(12)与所述多个电芯中的一个电芯之间，所述低压模块用于导通所述双向DC/DC变换器(12)与所述一个电芯之间的回路；

所述BMS电池管理模块(7)、VCU控制模块(6)与所述整车低压用电器(8)的输入端均耦接至所述双向DC/DC变换器(12)的正极输出端，所述BMS电池管理模块(7)、VCU控制模块(6)与所述整车低压用电器(8)的输出端均耦接至所述双向DC/DC变换器(12)的负极输出端。

2.根据权利要求1所述的车辆高压装置，其特征在于，所述车辆高压装置还包括：

电机控制器(13)，用于控制电机(14)的运转；所述电机控制器(13)的一端耦接所述动力电池包(2)的正极与所述双向DC/DC变换器(12)的正极输入端之间的连接点，另一端耦接至所述动力电池包(2)的负极与双向DC/DC变换器(12)的负极输入端之间的连接点；

所述低压模块包括：

延时开关(10)，所述延时开关(10)的一端耦接至所述双向DC/DC变换器(12)的正极输出端，所述延时开关(10)的另一端耦接至所述一个电芯的正极；

在所述延时开关(10)闭合时，以导通所述双向DC/DC变换器(12)与所述一个电芯之间的回路。

3.根据权利要求2所述的车辆高压装置，其特征在于，所述车辆高压装置还包括：

继电器(1)，与所述BMS管理模块通信连接；所述继电器(1)串联至所述动力电池包(2)的正极与所述双向DC/DC变换器(12)的正极输入端之间，和/或所述动力电池包(2)的负极与所述双向DC/DC变换器(12)的负极输入端之间。

4.根据权利要求2所述的车辆高压装置，其特征在于，所述车辆高压装置还包括：气囊传感器(11)，所述气囊传感器(11)用于检测车辆是否发生碰撞；

所述低压模块还包括：

电子开关(9)与报警器(5)，所述电子开关(9)的一端耦接所述延时开关(10)与所述双向DC/DC变换器(12)的正极输出端之间的连接点，所述电子开关(9)的另一端通过所述报警器(5)，耦接所述延时开关(10)与所述一个电芯的正极的连接点；

所述电子开关(9)用于在所述气囊传感器(11)检测到车发生碰撞时闭合，以导通所述双向DC/DC变换器(12)与所述一个电芯之间的回路。

5.根据权利要求4所述的车辆高压装置，其特征在于，所述VCU控制模块(6)与所述气囊传感器(11)电连接，用于在所述气囊传感器(11)检测到车辆发生碰撞时，向所述电子开关(9)输出导通信号；

所述电子开关(9)与所述VCU控制模块(6)通信连接，在接收到所述导通信号时闭合，导通所述双向DC/DC变换器(12)与所述一个电芯之间的回路。

6.根据权利要求4所述的车辆高压装置，其特征在于，所述电子开关(9)与所述气囊传感器(11)通信连接，用于在所述气囊传感器(11)检测到车辆发生碰撞时闭合，导通所述双向DC/DC变换器(12)与所述一个电芯之间的回路。

7.根据权利要求4或5所述的车辆高压装置，其特征在于，所述报警器(5)包括报警灯和/或扬声器。

8.根据权利要求1所述的车辆高压装置，其特征在于，所述车辆高压装置还包括：

熔断器(3)，所述熔断器(3)的一端与所述电芯的负极耦接，所述熔断器(3)的另一端与所述双向DC/DC变换器(12)的负极输出端耦接。

9.根据权利要求8所述的车辆高压装置，其特征在于，所述车辆高压装置还包括：

电流传感器(4)，所述电流传感器(4)串联至所述熔断器(3)的另一端与所述双向DC/DC变换器(12)的负极输出端之间。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的车辆高压装置。

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