CN220306990U - 一种带有换电的高压配电总成和电池箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有换电的高压配电总成和电池箱，所述高压配电总成包括箱体(10)及装设在所述箱体(10)内的集成电气单元；所述集成电气单元包括控制单元、正极单元、负极单元和换电连接器(70)；所述控制单元分别与所述正极单元、负极单元和换电连接器(70)连接，用于控制电池与汽车的换电和配电；所述换电连接器(70)用于与汽车端换电连接器连接。通过将高压配电箱的高压配电功能和换电盒的换电功能集成在同一个带有换电的高压配电总成内，减少了高压配电箱和换电盒的占用空间，且高压配电箱和换电盒之间不需要通过高压线束连接，降低了电气连接的风险，大大提升了高压配电箱和换电盒的装配和维修便利性，还减少了电气接插件的成本。

Description

一种带有换电的高压配电总成和电池箱

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其是涉及一种带有换电的高压配电总成和电池箱。

背景技术

现有商用电动汽车分为充电型和换电型两种，其中，换电型汽车是指直接更换电动汽车的电池，将已经亏电的动力电池从车身取出并更换容量饱和的动力电池，亏电电池重新存储到换电站中进行充电，是相较于充电模式更加高效的一种电能供给模式。

电动汽车内的电池箱通过安装在电池框架上的换电盒与电动汽车连接，来实现电动汽车的充电和放电。然而，电池端的换电盒的电压比较高，因此换电盒无法直接连接汽车端的用电系统，而是和汽车端的高压配电箱连接，再经由高压配电箱连接汽车上的其他用电设备。高压配电箱(Power Distribution Unit，PDU)是电动汽车中的高压电源分配单元，其主要功能为电池电流分配，电路保护，动态检测电池工作状态，以及实现对车辆充放电及行驶时的车辆电池异常情况保护。

在现有技术中，高压配电箱和换电盒需分别独立的安装空间，占用空间大；而且高压配电箱和换电盒之间需要采用高压线束连接，电气接插件数量多，电气连接失效风险高，同时还导致成本较高。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本实用新型提供一种带有换电的高压配电总成，并进一步提供设有所述高压配电总成的电池箱，用以解决相关技术中的不足。

根据本实用新型的第一方面，提供一种带有换电的高压配电总成，包括箱体及装设在所述箱体内的集成电气单元；所述集成电气单元包括控制单元、正极单元、负极单元和换电连接器；所述控制单元分别与所述正极单元、负极单元和换电连接器连接，用于控制电池与汽车的换电和配电；所述换电连接器用于与汽车端换电连接器连接。

优选地，所述箱体包括有箱体侧壁围板、上盖和底板，所述上盖及所述底板分别装设在所述箱体侧壁围板的顶部及和底部，且所述上盖及所述底板与所述箱体侧壁围板的接触面分别装设有密封垫。

优选地，所述上盖及所述底板与所述箱体侧壁围板可拆卸连接。

优选地，所述正极单元包括多路正极输入电路、正极汇流电路和多路正极输出电路。

优选地，所述负极单元包括多路负极输入电路、负极汇流电路和多路负极输出电路。

优选地，所述控制单元包括设于所述正极单元和所述负极单元上的继电器和/或熔断器。

优选地，所述高压配电总成还包括维修开关，所述维修开关设于所述箱体上，并与所述集成电气单元连接。

优选地，所述集成电气单元还包括电池管理单元。

优选地，所述高压配电总成还包括泄压阀。所述泄压阀可设于所述箱体的侧面。

根据本实用新型的第二方面，提供一种电池箱，所述电池箱包括本实用新型任意实施例所述的高压配电总成。

本实用新型公开了一种带有换电的高压配电总成，通过将高压配电箱的高压配电功能和换电盒的换电功能集成在同一个带有换电的高压配电总成内，减少了高压配电箱和换电盒的占用空间，同时高压配电箱和换电盒之间不再需要通过高压线束连接，降低了电气连接的风险，大大提升了电动汽车高压配电箱和换电盒的装配和维修便利性，还减少了电气接插件的成本。

本实用新型在此基础上进一步提供设有所述高压配电总成的电池箱，在电池箱的更换过程中，由于设有的高压配电总成集成了高压配电箱的高压配电功能和换电盒的换电功能，因此，整体连接关系更加简单系统，减少了整体占用空间，大大提升电池箱的更换维修的便利性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

图1是本实用新型根据一实施例示出的一种带有换电的高压配电总成的示意图。

图2是本实用新型根据一实施例示出的一种带有换电的高压配电总成的正视图。

图3是本实用新型根据一实施例示出的一种带有换电的高压配电总成的箱体内部的俯视图。

图4是本实用新型根据一实施例示出的一种带有换电的高压配电总成的爆炸图。

图中：10、箱体；101、箱体侧壁围板；102、上盖；103、底板；20、维修开关；30、泄压阀；40、密封垫；50、加热接口；60、低压通讯接插件；70、换电连接器；80、电池正极接口；90、电池负极接口；100、霍尔传感器；110、支撑板；120、BMS主控模块；130、主正铜排；1301/1302/1303、多路正极输入电路；140、放电正铜排；150、充电正铜排；160、辅助正铜排；170、主负铜排；1701/1702/1703、多路负极输入电路；180、放电负铜排；190、充电负铜排；200、辅助负铜排；210、加热正继电器；2101、加热正铜排；220、加热负继电器；230、第一主负继电器；240、第二主负继电器；250、第一充电继电器；2501、第一充电继电器铜排；260、第二充电继电器；2601、第二充电继电器铜排；270、加热熔断器。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做详细描述。

如图1-图4所示，本实用新型提供一种带有换电的高压配电总成，该高压配电总成包括箱体10及装设在箱体10内的集成电气单元；其中，集成电气单元包括控制单元、正极单元、负极单元和换电连接器70；其中，控制单元分别与正极单元、负极单元和换电连接器70连接，用于控制电池与汽车的换电和配电；而换电连接器70用于与汽车端换电连接器连接。

具体地，箱体10内部形成中空腔体，用于封装和保护本实用新型所述高压配电总成的内部的集成电气单元，以避免该集成电气单元使用过程中形成的高电压环境影响外部环境，造成危险。

具体地，箱体10可以选用呈长方体的箱体10，箱体10的大小和形状也可以根据实际需求进行设置，本实用新型对此不作限定。

具体地，箱体10可以有箱体侧壁围板101、上盖102和底板103，上盖102及底板103分别装设在箱体侧壁围板101的顶部及和底部，且上盖102及底板103与箱体侧壁围板101的接触面分别装设有密封垫40，箱体侧壁围板101分别与上盖102和底板103之间可以通过密封垫40形成密闭空间。具体地，箱体侧壁围板101分别与上盖102和底板103之间通过密封垫40形成的密闭空间可以是IP67(Ingress Protectio，进入防护)密封空间，IP67表示防护等级达到完全防止粉尘进入以及可于短时间内乃浸水。

具体地，上盖102及底板103与箱体侧壁围板101还可以实现可拆卸连接，以便于内部铜排连接、装配和维修。

具体地，控制单元可以包括设于正极单元和负极单元上的继电器和/或熔断器。具体地，控制单元可以包括加热继电器，用于控制电路的加热；具体地，加热继电器可以包括分别设于正极单元上的加热正继电器210和设于负极上的加热负继电器220，实现对正极单元和负极单元电路的加热控制；具体地，控制单元还可以包括设于负极单元上的主负继电器，用于控制负极单元的电路；具体地，控制单元还可以包括充电继电器，用于控制对汽车的充电，具体地，充电继电器可以设于正极单元上；具体地，控制单元还可以包括霍尔传感器100，用于获取电路上的电流和电压等信息，具体地，霍尔传感器100可以设于负极单元上；具体地，控制单元还可以包括设加热熔断器270，用于保护电路，具体地，加热熔断器270可以设于正极单元上。

具体地，正极单元可以包括电池正极接口80和正极电路，电池正极接口80用于和电池连接，实现电池和正极电路的连接。电池正极接口80的其数量和接口类型可以根据需求确定，本实用新型对此不作限制。例如，正极单元可以只有一个电池正极接口80，也可以有三个电池正极接口80，或者更多数量的电池正极接口80。电池正极接口80设置在箱体10正表面上，方便与电池连接，具体地，电池正极接口80可以设置在箱体侧壁围板101的正表面上。对应的，箱体10表面设有对应电池正极接口80数量和大小的插孔，用于固定电池正极接口80。

具体地，正极单元的正极电路可以包括多个正极铜排，用于实现正极电路的连接和电流流通。具体地，正极单元的正极铜排可以包括主正铜牌、放电正铜排140、充电正铜排150和辅助正铜排160。其中，主正铜排130用于与电池正极接口80电连接，放电正铜排140用于与用于放电的换电连接器70电连接，充电正铜排150用于与用于充电的换电连接器70电连接，辅组正铜排分别与主正铜排130、放电正铜排140和充电正铜排150电连接，用于实现各个正极铜排之间的连通。

具体地，正极单元的正极电路还可以包括多路正极输入电路1301/1302/1303、正极汇流电路和多路正极输出电路。其中，多路正极输入电路1301/1302/1303用于接收电池输入的电流，正极汇流电路用于对电路中的多路电流进行汇流，多路正极输出电路则用于将电流输出到汽车端。具体地，多路正极输入电路可以包括1301、1302和1303三个支路，也可以包括更多数量的支路，本申请对此不作限制。

具体地，负极单元可以包括电池负极接口90和负极电路，电池负极接口90用于和电池连接，实现电池和负极电路的连接。电池负极接口90的其数量和接口类型可以根据需求确定，本实用新型对此不作限制。例如，负极单元可以只有一个电池负极接口90，也可以有三个电池负极接口90，或者更多数量的电池负极接口90。电池负极接口90设置在箱体10正表面上，方便与电池连接，具体地，电池负极接口90可以设置在箱体侧壁围板101的正表面上。对应的，箱体10表面设有对应电池负极接口90数量和大小的插孔，用于固定电池负极接口90。

具体地，负极单元的负极电路可以包括多个负极铜排，用于实现负极电路的连接和电流流通。具体地，负极单元的负极铜排可以包括主负铜牌、放电负铜排180、充电负铜排190和辅助负铜排200。其中，主负铜排170用于与电池负极接口90电连接，放电负铜排180用于与用于放电的换电连接器70电连接，充电负铜排190用于与用于充电的换电连接器70电连接，辅组负铜排分别与主负铜排170、放电负铜排180和充电负铜排190电连接，用于实现各个负极铜排之间的连通。

具体地，负极单元的负极电路还可以包括多路负极输入电路1701/1702/1703、负极汇流电路和多路负极输出电路。其中，多路负极输入电路1701/1702/1703用于接收电池输入的电流，负极汇流电路用于对电路中的多路电流进行汇流，多路负极输出电路则用于将电流输出到汽车端。具体地，多路负极输入电路可以包括1701、1702和1703三个支路，也可以包括更多数量的支路，本申请对此不作限制。

具体地，换电连接器70设于本实用新型所述高压配电总成的底部，用于与汽车端的换电连接器电连接，实现对电池与汽车的换电。具体地，换电连接器70可以包括用于放电的换电连接器70和用于充电的换电连接器70，分别用于实现对汽车的放电和充电。具体地，换电连接器70的数量可以根据需求确定，可以只分别设有一个用于放电的换电连接器70和一个用于充电的换电连接器70，也可以设有两个用于放电和换电连接器70和两个用于充电的换电连接器70，或者更多数量的换电连接器70，本实用新型对此不作限定。对应的，箱体10底部设有对应换电连接器70数量和大小的插孔，用于固定换电连接器70的位置，具体地，对应换电连接器70的插孔可以设置在底板103上，具体地，换电连接器70可以通过螺钉固定在箱体10底部，即底板103上。

具体地，本实用新型所述高压配电总成可以单独放置于电池箱底部，其正极单元和负极单元分别与电池的正极和负极连接，而换电连接器70则与汽车端上对应的换电连接器对插连接，实现电池端与汽车端的联通，进而实现对电池与汽车的换电和配电的控制。当汽车需要更换电池箱时，只需要将换电连接器70与汽车端上对应的换电连接器分离，即可断开电池箱与汽车端的联通，移去旧的电池箱后，再将新的电池箱底部的上述带有换电的高压配电总成的换电连接器70与汽车端上对应的换电连接器对插连接，从而实现电池箱的更换。在电池箱的更换过程中，由于电池箱底部的上述高压配电总成集成了高压配电箱的高压配电功能和换电盒的换电功能，因此，电池箱无需再与汽车端上的高压配电箱通过高压线束连接，降低了电气连接的风险，大大提升了电动汽车高压配电箱和换电盒的装配和维修便利性，还减少了电气接插件的成本。进一步地，汽车端上还可以不需要额外配置与换电盒连接的高压配电箱，减少了电池箱中的换电盒和高压配电箱的整体占用空间。

另外，当设置有本实用新型所述高压配电总成的电池箱从汽车上卸下后，该电池箱还可以通过高压配电总成上的换电连接器70与换电站端的换电连接器对插连接，实现对电池箱的充电放电。

具体地，本实用新型所述高压配电总成还可以包括维修开关20，维修开关20设于箱体10上，并与集成电气单元连接，用于保护在高压环境下维修电动汽车的技术人员安全或应变某些突发的事件，可以快速分离高压电路的连接，使维修等工作处于一种较为安全的状态。具体地，该维修开关20可以是MSD(Manual Service Disconnect，手动维修开关)。MSD是可以快速拆卸的高压连接器，当把MSD分离开来，高压就会断开。具体地，维修开关20可以与集成电气单元中的正极单元电连接。具体地，维修开关20的数量可以根据需求进行设置，可以只有一个维修开关20，也可以有三个维修开关20，或者更多数量的维修开关20。维修开关20设置在箱体10的侧面上，方便维修操作。对应的，箱体10侧面设有对应维修开关20数量和大小的插孔，用于固定维修开关20，具体地，对应维修开关20的插孔可以设置在箱体侧壁围板101的侧面上。

具体地，集成电气单元还可以包括电池管理单元。具体地，电池管理单元可以包括BMS(Battery Management System，电池管理系统)主控模块120，该BMS主控模块120可以固定于箱体10侧面上，分别与控制单元、正极单元、负极单元和换电连接器70电连接，电池通过正极单元和负极单元将信息上传至BMS主控模块120，控制单元将信息上传至BMS主控模块120，而BMS主控模块120通过换电连接器70将信息上传至汽车端，实现电池端和汽车端对电池的信息管控和电路控制。具体地，BMS主控模块120可以设置在箱体侧壁围板101的内侧侧面上。

具体地，在一些实施例中，本申请实施例所述的高压配电总成还可以是由与其连接的汽车上的多合一控制器或VCU(Vehicle ControlUnit，整车控制器)进行控制。

具体地，集成电气单元内的各个电气元件的组成和连接方式可以是，正极单元的主正铜排130与电池正极接口80以及辅助正铜排160连接，辅助正铜排160还分别与放电正铜排140以及充电正铜排150连接；负极单元的主负铜排170则与电池负极接口90以及辅助负铜排200连接，辅助负铜排200还分别与放电负铜排180以及充电负铜排190连接；放电正铜排140和放电负铜排180均与用于放电的换电连接器70连接，实现放电正铜排140和放电负铜排180连通；充电正铜排150和充电负铜排190均与用于充电的换电连接器70连接，实现充电正铜排150和充电负铜排190连通。

具体地，集成电气单元内还可以包括主负继电器，主负继电器包括第一主负继电器230和第二主负继电器240，其中第一主负继电器230设于主负铜排170和辅助负铜排200之间，第二主负继电器240则设于辅助负铜排200和充电负铜排190之间；集成电气单元内还可以包括与辅助正铜排160连接的加热正继电器210，以及与辅助负铜排200连接的加热负继电器220，具体地，加热正继电器210和辅助正铜排160之间可以通过加热正铜排2101连接；集成电气单元内还可以包括充电继电器，充电继电器包括第一充电继电器250和第二充电继电器260，其中第一充电继电器250和第二充电继电器260分别设于两个用于充电的换电连接器70与充电正铜排150之间，具体地，第一充电继电器250和第二充电继电器260还可以分别通过第一充电继电器铜排2501和第二充电继电器铜排2601与充电正铜排150连接。

具体地，集成电气单元内还可以包括霍尔传感器100，霍尔传感器100可以设于主负铜排170上，具体地，霍尔传感器100可以固定在一支撑板110上，而支撑板110则通过绝缘柱固定于底板103与正极电路上。

具体地，集成电气单元内还可以包括加热熔断器270，加热熔断器270可以与加热帧继电器连接。

可以理解的是，在其他的实施例中，本实用新型所述高压配电总成的集成电气单元的各个电气元件也可以是其他的组成和连接方式，该集成电气单元只要包括本实用新型所述的电池管理单元、控制单元、正极单元、负极单元和换电连接器70，并实现本实用新型实施例中各个电气元件对应的作用，即可视为本实用新型所要求保护的高压配电总成的集成电气单元。

具体地，本实用新型所述高压配电总成还可以包括泄压阀30等电气接插件，用于在压力大于设定值时阀内片被顶开及时释放压力，压力减小后恢复到原来的位置，以保护箱体10内部的电路。具体地，泄压阀30可以设于箱体10的侧面上。具体地，泄压阀30可以设置在箱体侧壁围板101的侧面上。

具体地，本实用新型所述高压配电总成还可以包括加热接口50和低压通讯接插件60。具体地，加热接口50和低压通讯接插件60可以设于箱体10的正表面上。具体地，加热接口50和低压通讯接插件60可以设置在箱体侧壁围板101的正表面上。

另外，本实用新型在上述基础上进一步提供设有上述实施例所述的高压配电总成的电池箱，在电池箱的更换过程中，由于设有的高压配电总成集成了高压配电箱的高压配电功能和换电盒的换电功能，因此，整体连接关系更加简单系统，减少了整体占用空间，大大提升电池箱的更换维修的便利性。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有换电的高压配电总成，其特征在于，包括箱体(10)及装设在所述箱体(10)内的集成电气单元；所述集成电气单元包括控制单元、正极单元、负极单元和换电连接器(70)；所述控制单元分别与所述正极单元、负极单元和换电连接器(70)连接，用于控制电池与汽车的换电和配电；所述换电连接器(70)用于与汽车端换电连接器连接。

2.根据权利要求1所述的高压配电总成，其特征在于，所述箱体(10)包括有箱体侧壁围板(101)、上盖(102)和底板(103)，所述上盖(102)及所述底板(103)分别装设在所述箱体侧壁围板(101)的顶部及和底部，且所述上盖(102)及所述底板(103)与所述箱体侧壁围板(101)的接触面分别装设有密封垫(40)。

3.根据权利要求2所述的高压配电总成，其特征在于，所述上盖(102)及所述底板(103)与所述箱体侧壁围板(101)可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的高压配电总成，其特征在于，所述正极单元包括多路正极输入电路(1301/1302/1303)、正极汇流电路和多路正极输出电路。

5.根据权利要求1所述的高压配电总成，其特征在于，所述负极单元包括多路负极输入电路(1701/1702/1703)、负极汇流电路和多路负极输出电路。

6.根据权利要求1所述的高压配电总成，其特征在于，所述控制单元包括设于所述正极单元和所述负极单元上的继电器和/或熔断器。

7.根据权利要求1所述的高压配电总成，其特征在于，所述高压配电总成还包括维修开关(20)，所述维修开关(20)设于所述箱体(10)上，并与所述集成电气单元连接。

8.根据权利要求1所述的高压配电总成，其特征在于，所述集成电气单元还包括电池管理单元。

9.根据权利要求1所述的高压配电总成，其特征在于，所述高压配电总成还包括设于所述箱体(10)上的泄压阀(30)。

10.一种电池箱，其特征在于，所述电池箱包括如权利要求1-9任一所述的高压配电总成。