CN219007607U - 一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统，主要解决现有新能源汽车三电系统中接触器在整车工作过程中可靠性较低，需要持续监测三电系统各个回路中接触器的状态及电机工作状态，来保证高压安全，增加了后续上下电策略、故障保护策略及上下电流程设计的复杂程度的技术问题。包括快充上电控制回路、主驱预充回路、辅驱预充回路、空调上电回路和辅件上电回路；快充上电控制回路包括单向可控硅SCR1，空调上电回路包括单向可控硅SCR2，辅件上电回路包括多个可关断的单向可控硅SCR3，主驱预充回路包括可关断的双向可控硅BCR1，辅驱预充回路包括可关断的双向可控硅BCR2。

Description

一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统

技术领域

本实用新型涉及一种配电系统，具体涉及一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统。

背景技术

现有新能源汽车电池系统、配电系统和电机控制器系统的高压回路中通常使用接触器KM进行上下电控制(如图1所示)。在上电过程中，为消除新能源电机类负载中的逆变回路产生的纹波电流，必须在母线正负之间并联支撑电容进行滤波及储能，上电时若直接闭合接触器，电容充电会产生大电流，接触器两端压差过大，闭合瞬间则会导致触电粘连，因此需在主接触器两端并联预充接触器和预充电阻组成预充电路，进行预充电操作，当电容两端电压接近电池供电电压时，再进行闭合主接触器动作，延时数百毫秒后再断开预充回路。而在下电过程中，需要检测电机工作状态，确保负载停机后，再断开接触器，否则在断开瞬间，由于自感反电势和电机反电动势的存在，会导致接触器触点拉弧粘连。

综上所述，现有新能源汽车三电系统中接触器在整车工作过程中可靠性较低，需要持续监测三电系统各个回路中接触器的状态及电机工作状态，来保证高压安全，增加了后续上下电策略、故障保护策略及上下电流程设计的复杂程度。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有新能源汽车三电系统中接触器在整车工作过程中可靠性较低，需要持续监测三电系统各个回路中接触器的状态及电机工作状态，来保证高压安全，增加了后续上下电策略、故障保护策略及上下电流程设计的复杂程度的技术问题，而提供一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统，包括快充上电控制回路、主驱预充回路、辅驱预充回路、空调上电回路和辅件上电回路；

其特殊之处在于：

所述快充上电控制回路包括单向可控硅SCR1，所述空调上电回路包括单向可控硅SCR2，所述辅件上电回路包括多个可关断的单向可控硅SCR3，所述主驱预充回路包括可关断的双向可控硅BCR1，所述辅驱预充回路包括可关断的双向可控硅BCR2；

所述快充上电控制回路中单向可控硅SCR1的阳极用于与快充插口连接，其阴极用于与电池以及单向可控硅SCR2的阳极、多个单向可控硅SCR3的阳极、双向可控硅BCR1的T1极和双向可控硅BCR2的T1极连接；

所述单向可控硅SCR2的阴极用于与电空调连接；

所述辅件上电回路中多个单向可控硅SCR3的阴极分别用于与各待配电辅件连接；

所述双向可控硅BCR1的T2极分别与多个单向可控硅SCR3的阳极连接，且用于通过第一逆变器与主驱电机连接；

所述双向可控硅BCR2的T2极用于与各待配电辅驱器件连接；

所述主驱预充回路中双向可控硅BCR1和辅驱预充回路中双向可控硅BCR2的控制极G分别用于连接外部PWM驱动电路，以控制双向可控硅的导通时间。

进一步地，所述单向可控硅SCR1的阴极通过熔断器F1与电池以及单向可控硅SCR2的阳极、多个单向可控硅SCR3的阳极、双向可控硅BCR1的T1极和双向可控硅BCR2的T1极连接；

所述单向可控硅SCR2的阴极通过熔断器F6与电空调连接。

进一步地，还包括熔断器F7；

所述熔断器F7与熔断器F6并联设置。

进一步地，所述待配电辅驱器件包括并联设置的ACM、EPS、蓄电池和DCDC配电系统；

所述ACM依次通过第二逆变器、熔断器F2与双向可控硅BCR2的T2极连接；

所述EPS依次通过第三逆变器、熔断器F3与双向可控硅BCR2的T2极连接；

所述蓄电池依次通过高压转低压直流电源、熔断器F4与双向可控硅BCR2的T2极连接；

所述DCDC配电系统通过熔断器F5与与双向可控硅BCR2的T2极连接。

进一步地，所述待配电辅件包括并联设置的第一电除霜系统、第二电除霜系统和电加热系统；

所述第一电除霜系统、第二电除霜系统、电加热系统分别通过熔断器F8与对应单向可控硅SCR3的阴极连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过双向可控硅替换了主驱预充回路和辅驱预充回路中的主接触器、预充接触器、防反接二极管和预充电阻，通过设置的PWM驱动电路控制双向可控硅的导通时间，从而通过双向可控硅直接控制充电电流大小，实现安全上下电；通过单向可控硅替换了快充上电控制回路、空调上电回路和辅件上电回路中的接触器，提高了配电系统在上下电时的可靠性，无需持续监测三电系统各个回路中接触器的状态及电机工作状态，来保证高压安全，降低了后续上下电策略、故障保护策略及上下电流程设计的复杂程度。

2、本实用新型通过可控硅替换接触器，可以避免接触器因为线圈的异常控制(干扰、通讯中断)导致的异常动作；避免接触器线圈动作时EMC电磁干扰问题；避免接触器动作时噪音问题；避免使用接触器会消耗额外的电功率；避免高海拔空气稀薄温度低对接触器机械强度、灭弧效果以及电流容量的影响。

3、本实用新型通过设置的可控硅具有模块化、体积小，可以缩小配电回路体积，更有利于集成化设计。

附图说明

图1是现有配电系统的原理图；

图2是本实用新型一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统实施例的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统作进一步详细说明。根据下面具体实施方式，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是：附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的；其次，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。

如图2所示，本实用新型一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统，包括快充上电控制回路、主驱预充回路、辅驱预充回路、空调上电回路和辅件上电回路。

可控硅(SiliconControlledRectifier)简称SCR，可控硅是一种大功率电器元件，可控硅也称晶闸管，可控硅具有体积小、效率高、寿命长等特点，一般可控硅可以分单向可控硅和双向可控硅两种。对于电机类负载，因电机工作在驱动和制动状态，电流方向分别为放电和充电两个方向，因而使用双向可控硅进行控制，因此，在本实用新型中，主驱预充回路包括可关断的双向可控硅BCR1，辅驱预充回路包括可关断的双向可控硅BCR2；对于一般负载(电流单向)，可使用单向可控硅进行控制，开通状态只用到饱和区及截止区，不需要调节电流大小，因此，快充上电控制回路包括单向可控硅SCR1，空调上电回路包括单向可控硅SCR2，辅件上电回路包括多个可关断的单向可控硅SCR3。

快充上电控制回路中单向可控硅SCR1的阳极用于与快充插口连接，其阴极用于通过熔断器F1与电池以及单向可控硅SCR2的阳极、多个单向可控硅SCR3的阳极、双向可控硅BCR1的T1极和双向可控硅BCR2的T1极连接；单向可控硅SCR2的阴极用于与电空调连接；辅件上电回路中多个单向可控硅SCR3的阴极分别用于与各待配电辅件连接；双向可控硅BCR1的T2极分别与多个单向可控硅SCR3的阳极连接，且用于通过第一逆变器与主驱电机连接；双向可控硅BCR2的T2极用于与各待配电辅驱器件连接；主驱预充回路中双向可控硅BCR1和辅驱预充回路中双向可控硅BCR2的控制极G分别用于连接外部PWM驱动电路，以控制双向可控硅的导通时间。

在本实用新型的一个优选实施例中，待配电辅驱器件包括并联设置的ACM(空压机控制系统)、EPS(电动转向系统)、蓄电池和DCDC(高压转低压直流电源)配电系统；ACM依次通过第二逆变器、熔断器F2与双向可控硅BCR2的T2极连接；EPS依次通过第三逆变器、熔断器F3与双向可控硅BCR2的T2极和电池、快充插口连接；蓄电池依次通过高压转低压直流电源、熔断器F4与双向可控硅BCR2的T2极连接；DCDC配电系统通过熔断器F5与与双向可控硅BCR2的T2极连接；需要说明的是，以上待配电辅驱器件仅为本实用新型的一个优选实施例，在本实用新型的其他实施例中，也可根据实际需要设计其他结构的待配电辅驱器件。

在本实用新型的一个优选实施例中，待配电辅件包括并联设置的第一电除霜系统、第二电除霜系统和电加热系统；第一电除霜系统、第二电除霜系统、电加热系统分别通过熔断器F8与对应单向可控硅SCR3的阴极连接，在本实用新型分其他实施例中，也可包含其他结构的待配电辅件。

在本实用新型的一个优选实施例中，还包括有熔断器F7，熔断器F7与熔断器F6并联设置。

Claims (5)

1.一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统，包括快充上电控制回路、主驱预充回路、辅驱预充回路、空调上电回路和辅件上电回路；

其特征在于：

所述快充上电控制回路包括单向可控硅SCR1，所述空调上电回路包括单向可控硅SCR2，所述辅件上电回路包括多个可关断的单向可控硅SCR3，所述主驱预充回路包括可关断的双向可控硅BCR1，所述辅驱预充回路包括可关断的双向可控硅BCR2；

所述快充上电控制回路中单向可控硅SCR1的阳极用于与快充插口连接，其阴极用于与电池以及单向可控硅SCR2的阳极、多个单向可控硅SCR3的阳极、双向可控硅BCR1的T1极和双向可控硅BCR2的T1极连接；

所述单向可控硅SCR2的阴极用于与电空调连接；

所述辅件上电回路中多个单向可控硅SCR3的阴极分别用于与各待配电辅件连接；

所述双向可控硅BCR1的T2极分别与多个单向可控硅SCR3的阳极连接，且用于通过第一逆变器与主驱电机连接；

所述双向可控硅BCR2的T2极用于与各待配电辅驱器件连接；

所述主驱预充回路中双向可控硅BCR1和辅驱预充回路中双向可控硅BCR2的控制极G分别用于连接外部PWM驱动电路，以控制双向可控硅的导通时间。

2.根据权利要求1所述的一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统，其特征在于：

所述单向可控硅SCR1的阴极通过熔断器F1与电池以及单向可控硅SCR2的阳极、多个单向可控硅SCR3的阳极、双向可控硅BCR1的T1极和双向可控硅BCR2的T1极连接；

所述单向可控硅SCR2的阴极通过熔断器F6与电空调连接。

3.根据权利要求2所述的一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统，其特征在于：

还包括熔断器F7；

所述熔断器F7与熔断器F6并联设置。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统，其特征在于：

所述待配电辅驱器件包括并联设置的ACM、EPS、蓄电池和DCDC配电系统；

所述ACM依次通过第二逆变器、熔断器F2与双向可控硅BCR2的T2极连接；

所述EPS依次通过第三逆变器、熔断器F3与双向可控硅BCR2的T2极连接；

所述蓄电池依次通过高压转低压直流电源、熔断器F4与双向可控硅BCR2的T2极连接；

所述DCDC配电系统通过熔断器F5与双向可控硅BCR2的T2极连接。

5.根据权利要求4所述的一种使用可控硅控制新能源汽车高压上下电的配电系统，其特征在于：

所述待配电辅件包括并联设置的第一电除霜系统、第二电除霜系统和电加热系统；

所述第一电除霜系统、第二电除霜系统、电加热系统分别通过熔断器F8与对应单向可控硅SCR3的阴极连接。

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