CN215343882U - 一种集成式高边开关以及包含其的电气高压装置、汽车 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种集成式高边开关以及包含其的电气高压装置、汽车，属于汽车技术领域。包括：信息采集模块、逻辑驱动模块和开关模块；信息采集模块的输出端连接到逻辑驱动模块的输入端，逻辑驱动模块的输出端与开关模块连接；信息采集模块用于将得到表征电信号强弱的数据输入到逻辑驱动模块；逻辑驱动模块用于在确定输入的数据超出预设的阈值时，向开关模块发送断开信号；以断开集成式高边开关的电信号流通通路；使用本申请提供的集成式高边开关，通过集成式高边开关取代了传统的传统继电器、熔断器、霍尔电流传感器，解决了高压架构中元器件太多，占用布置空间多，同时智能化、集成化程度低的问题。

Description

一种集成式高边开关以及包含其的电气高压装置、汽车

技术领域

本申请实施例涉及汽车技术领域，具体而言，涉及一种集成式高边开关以及包含其的电气高压装置、汽车。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，新能源汽车的智能化和集成化开始越发受到人们关注。

目前新能源电车的高压架构中元器件太多，大多元器件只具有单一的功能，例如：继电器的开关功能、熔断器的保护功能、霍尔传感器的采集电流功能，在占用了较多布置空间和车身重量的同时，智能化和集成化的程度低，因此，如何提高智能化和集成化的程度成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例在于提供一种集成式高边开关以及包含其的电气高压装置、汽车，旨在解决如何提高新能源电车高压架构的智能化和集成化程度的问题。

本申请实施例第一方面提供集成式高边开关，包括：信息采集模块、逻辑驱动模块和开关模块；

信息采集模块的输出端连接到逻辑驱动模块的输入端，逻辑驱动模块的输出端与开关模块连接；

其中，信息采集模块用于对输入到集成式高边开关的电信号进行采集，并将得到表征电信号强弱的数据输入到逻辑驱动模块；

逻辑驱动模块用于在确定表征电信号强弱的数据超出预设的阈值时，向开关模块发送断开信号；

开关模块用于根据断开信号，断开集成式高边开关的电信号流通通路。

可选地，信息采集模块包括电压检测单元和电流检测单元；电压检测单元和电流检测单元的输出端均连接到逻辑驱动模块的输入端；

电压检测单元用于对输入到集成式高边开关的电压进行采集，并将得到的电压数据输入到逻辑驱动模块；

电流检测单元用于对输入到集成式高边开关的电流进行采集，并将得到的电流数据输入到逻辑驱动模块；

逻辑驱动模块，具体用于在电压数据超过预设电压阈值时，和/或在电流数据超过预设电流阈值时，向开关模块发送断开信号。

可选地，信息采集模块还包括温度检测单元，温度检测单元的输出端连接到逻辑驱动模块的输入端；

温度检测单元用于对输入到集成式高边开关的温度进行采集，并将得到的温度数据输入到逻辑驱动模块；

逻辑驱动模块，具体用于在温度数据超过预设温度阈值时，向开关模块发送断开信号。

可选地，还包括静电防护膜，静电防护膜覆盖于逻辑驱动模块表面，用于对逻辑驱动模块进行静电防护。

可选地，温度采集检测单元为温度传感器；电压检测单元为电压传感器；电流检测单元为电流传感器。

可选地，开关模块为晶体管开关。

本申请实施例第二方面提供一种电气高压装置，包括蓄电池、DC/DC 转换器、电池模组、电机控制器和控制开关；

DC/DC转换器的一端与蓄电池的正极电连接，DC/DC转换器的另一端与蓄电池的负极电连接；

蓄电池和电池模组并联后，经由控制开关连接在电机控制器的两端；

其中，控制开关为本申请实施例第一方面提供的一种集成式高边开关。

可选的，还包括电池管理系统，电池管理系统与集成式高边开关通信连接；电池管理系统连接在电池模组和电池模组并联后的两端；

其中，集成式高边开关用于将获得的表征电信号强弱的数据输入到电池管理系统；

电池管理系统用于在确定表征电信号强弱的数据超出预设的阈值时，向集成式高边开关发送断开信号；

集成式高边开关还用于根据断开信号，断开集成式高边开关的电信号流通通路。

本申请实施例第三方面提供一种汽车，包括如本申请实施例第二方面提供的一种电气高压装置，或者，包括如本申请实施例第一方面提供的一种集成式高边开关。

有益效果：

本申请提供的集成式高边开关以及包含其的电气高压装置、汽车，集成式高边开关的信息采集模块用于对输入到集成式高边开关的电信号进行采集，取代了传统的霍尔电流传感器；逻辑驱动模块根据信息采集模块采集的数据对电路是否故障进行判定，在电路发生故障时，控制开关模块断开电回路，取代了传统的熔断器；开关模块根据逻辑驱动模块发送的指令，控制电路的开闭，取代了传统的继电器；多个功能模块集成为一个元器件，不仅节省了布置空间，降低了成本，同时也减轻了车身重量。同时，采用逻辑驱动模块这种通过软件刷写，进行逻辑判断、驱动控制的模块，增加了整车的智能化和集成化性能，即通过集成式高边开关取代了传统的传统继电器、熔断器、霍尔电流传感器，在保证原有性能不受影响的情况下，节省了布置空间，降低了成本，减轻了车身重量，同时也提高了整车的智能化和集成化性能，解决了新能源电车的高压架构中元器件太多，占用布置空间多，同时智能化、集成化程度低的问题。

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集成式高边开关的结构框图；

图2是本申请一实施例提出的电气高压装置的架构图。

附图标记说明：1、蓄电池；2、DC/DC转换器；3、电池模组；4、集成式高边开关；5、电池管理系统；6、电机控制器；7、电机；8、静电防护膜；9、信息采集模块；10、逻辑驱动模块；11、开关模块。

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。

相关技术中，目前新能源电车的高压架构中元器件太多，大多元器件只具有单一的功能，例如：继电器的开关功能、熔断器的保护功能、霍尔传感器的采集电流功能，在占用了较多布置空间和车身重量的同时，智能化和集成化的程度不高，因此，新能源电车的高压架构中元器件太多，在占用了较多布置空间和车身重量的同时，智能化和集成化的程度低是亟待解决的问题。

有鉴于此，本申请通过集成式高边开关取代了传统的传统继电器、熔断器、霍尔电流传感器，在保证原有性能不受影响的情况下，节省了布置空间，降低了成本，减轻了车身重量，同时也提高了整车的智能化和集成化性能，解决了新能源电车的高压架构中元器件太多，占用布置空间多，同时智能化、集成化程度低的问题。

实施例一

参照图1，示出了本申请一种集成式高边开关4的结构框图，如图1所示，集成式高边开关4，包括：信息采集模块9、逻辑驱动模块10和开关模块11；

信息采集模块9的输出端连接到逻辑驱动模块10的输入端，逻辑驱动模块10的输出端与开关模块11连接。

其中，信息采集模块9用于对输入到集成式高边开关4的电信号进行采集，电信号可以是电流，也可以是电压，或者其它可以表征集成式高边开关 4所在电回路状态的信号，并将得到表征电信号强弱的数据输入到逻辑驱动模块10。

逻辑驱动模块10用于在确定表征电信号强弱的数据超出预设的阈值时，逻辑驱动模块10预先设置有表征电信号强弱的数据阈值，当信息采集模块9 输入的数据超出预设阈值，即判定为故障状态，随即向开关模块11发送断开信号，以断开电回路；逻辑驱动模块10是通过软件刷写，进行逻辑判断、驱动控制的模块，可以是芯片，也可以是其它通过软件刷写，进行逻辑判断、驱动控制的模块，在此不做限定。

开关模块11用于根据断开信号，断开集成式高边开关4的电信号流通通路。

本实施方式中，集成式高边开关4的信息采集模块9用于对输入到集成式高边开关4的电信号进行采集，取代了传统的霍尔电流传感器；逻辑驱动模块10根据信息采集模块9采集的数据对电路是否故障进行判定，在电路发生故障时，控制开关模块11断开电回路，取代了传统的熔断器；开关模块11根据逻辑驱动模块10发送的指令，控制电路的开闭，取代了传统的继电器；多个功能模块集成为一个元器件，不仅节省了布置空间，降低了成本，同时也减轻了车身重量，同时，采用逻辑驱动模块10这种通过软件刷写，进行逻辑判断、驱动控制的模块，提高了整车的智能化和集成化性能，即通过集成式高边开关4取代了传统的传统继电器、熔断器、霍尔电流传感器，在保证原有性能不受影响的情况下，节省了布置空间，降低了成本，减轻了车身重量，同时也增加了整车的智能化和集成化性能，解决了新能源电车的高压架构中元器件太多，占用布置空间多，同时智能化、集成化程度低的问题。

基于上述集成式高边开关4，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，以形成一种新的集成式高边开关4，应当理解的，对于由任意示例所组合形成的新的一种集成式高边开关4，均应落入本申请的保护范围。

在一种可行的实施方式中，信息采集模块9包括电压检测单元和电流检测单元；电压检测单元和电流检测单元的输出端均连接到逻辑驱动模块10 的输入端；电压检测单元用于对输入到集成式高边开关4的电压进行采集，并将得到的电压数据输入到逻辑驱动模块10；电流检测单元用于对输入到集成式高边开关4的电流进行采集，并将得到的电流数据输入到逻辑驱动模块 10；逻辑驱动模块10，具体用于在电压数据超过预设电压阈值时，和/或在电流数据超过预设电流阈值时，向开关模块11发送断开信号。

逻辑驱动模块10预先设置有电压阈值，当电压检测单元输入的电压数据超出该电压阈值时，即判定集成式高边开关4所在的电回路出现过压的情况，逻辑驱动模块10随即向开关模块11发送断开信号，以断开电回路，起到了过压保护的作用；逻辑驱动模块10预先设置有电流阈值，当电流检测单元输入的电流数据超出该电压阈值时，即判定集成式高边开关4所在的电回路出现过流的情况，逻辑驱动模块10随即向开关模块11发送断开信号，以断开电回路，起到了过流保护的作用；传统的霍尔电流传感器只能对电流数据进行采集，通过与其它元器件配合，也只能起到过流保护的作用，但本申请的集成式高边开关4在起到过流保护作用的同时，还能进行过压保护，提升了安全性能。

在一种可行的实施方式中，信息采集模块9还包括温度检测单元，温度检测单元的输出端连接到逻辑驱动模块10的输入端；温度检测单元用于对输入到集成式高边开关4的温度进行采集，并将得到的温度数据输入到逻辑驱动模块10；逻辑驱动模块10，具体用于在温度数据超过预设温度阈值时，向开关模块11发送断开信号。

逻辑驱动模块10预先设置有温度阈值，当电压检测单元输入的温度数据超出该温度阈值时，即判定集成式高边开关4所在的电回路出现过温的情况，逻辑驱动模块10随即向开关模块11发送断开信号，以断开电回路，起到了过温保护的作用，提升了安全性能。

本另一种可行的实施方式中，还包括静电防护膜8，如图1所示，图中的ESD防护就是静电防护膜8，静电防护膜8具有静电防护的功能，静电防护膜8覆盖于逻辑驱动模块10表面，用于对逻辑驱动模块10进行静电防护，避免静电击穿逻辑驱动模块10，导致逻辑驱动模块10失效而带来的安全隐患。

在一种可行的实施方式中，温度采集检测单元为温度传感器；电压检测单元为电压传感器；电流检测单元为电流传感器。

在一种可行的实施方式中，开关模块11为晶体管开关，传统的继电器易损、使用寿命短，且开关声音较大；而晶体管开关具有寿命长、静音的优点；提升了集成式高边开关4的使用寿命。

实施例二

基于相同的发明构思，提出了一种电气高压装置，该电气高压装置可以应用上述实施例所提出的集成式高边开关。参照图2，示出了本申请一种电气高压装置的架构图，如图2所示，一种电气高压装置，包括蓄电池1、DC/DC 转换器2、电池模组3、电机控制器6和控制开关；图中的12V蓄电池就是蓄电池1，图中的DC/DC就是DC/DC转换器2。

蓄电池1为整车低压供电电源；DC/DC转换器2为直流转直流、升压或者降压的高压部件；电池模组3为动力电池动力源，也是整车供电源；电机控制器6为连接器动力电池以及电机7之间的控制器，控制电机7的运行 (转速，功率等)，可以是单电机控制器6，也可以是集成多模块的多合一控制器，在此不做限定；电机7是产生动力扭矩，为其他机械装置提供动力的装置。

DC/DC转换器2的一端与蓄电池1的正极电连接，DC/DC转换器2的另一端与蓄电池1的负极电连接；

蓄电池1和电池模组3并联后，经由控制开关连接在电机控制器6的两端；

其中，控制开关为本申请实施例第一方面提供的一种集成式高边开关4。

在本实施例中，在整车上电过程中，首先蓄电池1通过DC/DC转换器 2反向升压，给电机控制器6的电容进行预充充电，同时蓄电池1对低压用电器供电，当上电完成后，电池模组3通过DC/DC转换器2降压后，给蓄电池1充电，同时对低压用电器供电，集成式高边开关4可以实时进行电路检测和温度检测，为电气高压装置提供过流过压过温保护。

在一种可行的实施方式中，还包括电池管理系统5，如图2所示，图中的BMS就是电池管理系统5，图中的蓄电池1、DC/DC转换器2、电池模组3、集成式高边开关4和电池管理系统5就组成了整车的动力电池包，电池管理系统5为动力电池包管理系统，负责电池管理系统5的控制及充放电的管理；电池管理系统5与集成式高边开关4通信连接；电池管理系统5连接在电池模组3和电池模组3并联后的两端；其中，集成式高边开关4用于将获得的表征电信号强弱的数据输入到电池管理系统5；电池管理系统5用于在确定表征电信号强弱的数据超出预设的阈值时，向集成式高边开关4发送断开信号；集成式高边开关4还用于根据断开信号，断开集成式高边开关4 的电信号流通通路。

集成式高边开关4中的信息采集模块9用于对输入到集成式高边开关4 的电信号进行采集，信息采集模块9将采集到的表征电信号强弱的数据同时输入集成式高边开关4中的逻辑驱动模块10和电池管理系统5，电池管理系统5和集成式高边开关4中的逻辑驱动模块10均预先设置有表征电信号强弱的数据阈值，当信息采集模块9输入的数据超出预设阈值，即判定为故障状态，电池管理系统5和集成式高边开关4中的逻辑驱动模块10同时向开关模块11发送断开信号，集成式高边开关4中的开关模块11只要在接收到电池管理系统5和逻辑驱动模块10其中任一断开信号，均断开电回路；即电池管理系统5和集成式高边开关4中的逻辑驱动模块10均可以根据输入的数据对电回路是否故障进行判断，两个元器件同时进行故障判定，避免了因其中一个元器件失效而在电路故障状态下，不能及时断开电路而带来的安全隐患，提高了电气高压装置的安全性能。

实施例三

一种汽车，包括如本申请实施例第二方面提供的一种电气高压装置，或者，包括如本申请实施例第一方面提供的一种集成式高边开关4。

通过本申请提供的一种汽车，集成式高边开关4的信息采集模块9用于对输入到集成式高边开关4的电信号进行采集，取代了传统的霍尔电流传感器；逻辑驱动模块10根据信息采集模块9采集的数据对电路是否故障进行判定，在电路发生故障时，控制开关模块11断开电回路，取代了传统的熔断器；开关模块11根据逻辑驱动模块10发送的指令，控制电路的开闭，取代了传统的继电器；多个功能模块集成为一个元器件，不仅节省了布置空间，降低了成本，同时也减轻了车身重量，同时，采用逻辑驱动模块10这种通过软件刷写，进行逻辑判断、驱动控制的模块，增加了整车的智能化和集成化性能，即通过集成式高边开关4取代了传统的传统继电器、熔断器、霍尔电流传感器，在保证原有性能不受影响的情况下，节省了布置空间，降低了成本，减轻了车身重量，同时也增加了整车的智能化和集成化性能，解决了新能源电车的高压架构中元器件太多，占用布置空间多，同时智能化、集成化程度低的问题。

可以理解的是，本申请所示的汽车可以是小型客车、中型客车、大型客车、载重汽车等各种类型的汽车，在这些各类型的汽车中均可以设置本申请的提出的集成式高边开关4，以优化用户的使用体验。

应当理解地，本申请说明书尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

以上对本申请所提供的一种集成式高边开关以及包含其的电气高压装置、汽车，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的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种集成式高边开关，其特征在于，包括：信息采集模块(9)、逻辑驱动模块(10)和开关模块(11)；

所述信息采集模块(9)的输出端连接到所述逻辑驱动模块(10)的输入端，所述逻辑驱动模块(10)的输出端与所述开关模块(11)连接；

其中，所述信息采集模块(9)用于对输入到所述集成式高边开关(4)的电信号进行采集，并将得到表征电信号强弱的数据输入到所述逻辑驱动模块(10)；

所述逻辑驱动模块(10)用于在确定所述表征电信号强弱的数据超出预设的阈值时，向所述开关模块(11)发送断开信号；

所述开关模块(11)用于根据所述断开信号，断开所述集成式高边开关(4)的电信号流通通路。

2.根据权利要求1所述的集成式高边开关，其特征在于，所述信息采集模块(9)包括电压检测单元和电流检测单元；所述电压检测单元和所述电流检测单元的输出端均连接到所述逻辑驱动模块(10)的输入端；

所述电压检测单元用于对输入到所述集成式高边开关(4)的电压进行采集，并将得到的电压数据输入到所述逻辑驱动模块(10)；

所述电流检测单元用于对输入到所述集成式高边开关(4)的电流进行采集，并将得到的电流数据输入到所述逻辑驱动模块(10)；

所述逻辑驱动模块(10)，具体用于在所述电压数据超过预设电压阈值时，和/或在所述电流数据超过预设电流阈值时，向所述开关模块(11)发送断开信号。

3.根据权利要求2所述的集成式高边开关，其特征在于，所述信息采集模块(9)还包括温度检测单元，所述温度检测单元的输出端连接到所述逻辑驱动模块(10)的输入端；

所述温度检测单元用于对输入到所述集成式高边开关(4)的温度进行采集，并将得到的温度数据输入到所述逻辑驱动模块(10)；

所述逻辑驱动模块(10)，具体用于在所述温度数据超过预设温度阈值时，向所述开关模块(11)发送断开信号。

4.根据权利要求1所述的集成式高边开关，其特征在于，还包括静电防护膜(8)，所述静电防护膜(8)覆盖于所述逻辑驱动模块(10)表面，用于对所述逻辑驱动模块(10)进行静电防护。

5.根据权利要求3所述的集成式高边开关，其特征在于，所述温度采集检测单元为温度传感器；所述电压检测单元为电压传感器；所述电流检测单元为电流传感器。

6.根据权利要求1所述的集成式高边开关，其特征在于，所述开关模块(11)为晶体管开关。

7.一种电气高压装置，其特征在于，包括蓄电池(1)、DC/DC转换器(2)、电池模组(3)、电机控制器(6)和控制开关；

所述DC/DC转换器(2)的一端与所述蓄电池(1)的正极电连接，所述DC/DC转换器(2)的另一端与所述蓄电池(1)的负极电连接；

所述蓄电池(1)和所述电池模组(3)并联后，经由所述控制开关连接在所述电机控制器(6)的两端；

其中，所述控制开关为如权利要求1至6所述的集成式高边开关(4)。

8.根据权利要求7所述的电气高压装置，其特征在于，还包括电池管理系统(5)，所述电池管理系统(5)与所述集成式高边开关(4)通信连接；所述电池管理系统(5)连接在所述电池模组(3)和所述电池模组(3)并联后的两端；

其中，所述集成式高边开关(4)用于将获得的表征电信号强弱的数据输入到所述电池管理系统(5)；

所述电池管理系统(5)用于在确定所述表征电信号强弱的数据超出预设的阈值时，向所述集成式高边开关(4)发送断开信号；

所述集成式高边开关(4)还用于根据所述断开信号，断开所述集成式高边开关(4)的电信号流通通路。

9.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求7至8所述的电气高压装置，或者，包括如权利要求1至6所述的集成式高边开关(4)。

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