CN220374342U - 电池包高压架构电路、电池能量分配单元及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池包高压架构电路、电池能量分配单元及车辆，属于电池技术领域，其中，第一切换模块分别与电池包PACK的正极和电池包PACK的负极相连，第一切换模块和第二切换模块均分别与第一接触器和第二接触器相连，第二切换模块分别与正极输出端和负极输出端相连；第一切换模块用于切换第一接触器、第二接触器与电池包PACK的正极和电池包PACK的负极的连接；第二切换模块用于切换第一接触器、第二接触器与正极输出端和负极输出端的连接、第二接触器与正极输出端和负极输出端的连接，通过第一切换开关和第二切换开关的配合实现对第一接触器和第二接触器的连接状态切换，保证了第一接触器和第二接触器的累加工作寿命的同步性。

Description

电池包高压架构电路、电池能量分配单元及车辆

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池包高压架构电路、电池能量分配单元及车辆。

背景技术

在电池包高压架构电路中，接触器控制起着至关重要的作用，它是能量传递的纽带，同时还可以在发生故障或者某些极端情况下，切断高压连接，起到保护行车安全的作用。在接触器断开时，先断开主正接触器，后断开主负接触器，在存在高压电流时(例如整车紧急下电、泄流未完成等)，电池管理系统控制主正接触器和主负接触器断开，主正接触器因为是带电流下电，接触器寿命累加n次(n与电流大小正相关)，因为主正接触器断开后，高压回路中不再存在高压电流，主负接触器依然是没有电流下电，计数器寿命累加1次。

因此，总是主正接触器累加工作寿命大于主负接触器累加工作寿命，总是主正接触器累加工作寿命先达到接触器寿命阈值，导致主正接触器和主负接触器的累加工作寿命不同步。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池包高压架构电路、电池能量分配单元及车辆，用以解决现有技术中主正接触器与主负接触器的累加工作寿命不同步的缺陷。

本实用新型提供一种电池包高压架构电路，包括：电池包PACK、第一接触器、第二接触器、第一切换模块和第二切换模块；

所述第一切换模块的输入端分别与所述电池包PACK的正极和所述电池包PACK的负极相连，所述第一切换模块的输出端分别与所述第一接触器和所述第二接触器相连；

所述第二切换模块的输入端分别与所述第一接触器和所述第二接触器的相连，所述第二切换模块的输出端分别与正极输出端和负极输出端相连；

所述第一切换模块用于切换所述第一接触器与所述电池包PACK的正极和所述电池包PACK的负极的连接、所述第二接触器与所述电池包PACK的正极和所述电池包PACK的负极的连接；

所述第二切换模块用于切换所述第一接触器与所述正极输出端和所述负极输出端的连接、所述第二接触器与所述正极输出端和所述负极输出端的连接。

根据本实用新型提供的一种电池包高压架构电路，所述第一切换模块包括第一双刀双掷开关，所述第一双刀双掷开关包括第一端子、第二端子、第三端子、第四端子、第五端子和第六端子；

所述第一端子与所述第六端子连接后与所述第一接触器相连，所述第三端子与所述第四端子连接后与所述第二接触器相连；

所述第二端子与所述电池包PACK的正极相连，所述第五端子与所述电池包PACK的负极相连。

根据本实用新型提供的一种电池包高压架构电路，所述第二切换模块包括第二双刀双掷开关，所述第二双刀双掷开关包括第七端子、第八端子、第九端子、第十端子、第十一端子和第十二端子；

所述第七端子和所述第十二端子连接后与所述第一接触器相连，所述第九端子与所述第十端子连接后与所述第二接触器相连；

所述第八端子与所述正极输出端相连，所述第十一端子与所述负极输出端相连。

根据本实用新型提供的一种电池包高压架构电路，还包括预充模块；

所述预充模块的一端与所述电池包PACK的正极相连，所述预充模块的另一端与所述正极输出端相连；

所述预充模块用于对与所述电池包PACK的正极相连的所述第一接触器或所述第二接触器进行过流保护。

根据本实用新型提供的一种电池包高压架构电路，所述预充模块包括预充接触器；

所述预充接触器的一端与所述电池包PACK的正极相连，所述预充接触器的另一端与所述正极输出端相连；

所述预充接触器用于对与所述电池包PACK的正极相连的所述第一接触器或所述第二接触器进行过流保护。

根据本实用新型提供的一种电池包高压架构电路，所述预充模块还包括预充电阻；

所述预充电阻的一端与所述电池包PACK的正极相连，所述预充电阻的另一端与所述预充接触器的一端相连；

所述预充电阻用于对所述预充接触器进行过流保护。

根据本实用新型提供的一种电池包高压架构电路，还包括电流传感器；

所述电流传感器串联于所述电池包PACK与所述第一切换模块之间；

所述电流传感器用于检测所述电池包PACK的输出电流。

根据本实用新型提供的一种电池包高压架构电路，还包括熔断器；

所述熔断器串联于所述电池包PACK与所述第一切换模块之间；

所述熔断器用于在所述电池包高压架构电路的电流异常时发生熔断。

本实用新型还提供一种电池能量分配单元，所述电池能量分配单元包括如上述任一项所述的电池包高压架构电路。

本实用新型还保护一种车辆，所述车辆包括如上述所述的电池能量分配单元。

本实用新型提供的一种电池包高压架构电路、电池能量分配单元及车辆，电池包高压架构电路包括：电池包PACK、第一接触器、第二接触器、第一切换模块和第二切换模块；第一切换模块的输入端分别与电池包PACK的正极和电池包PACK的负极相连，第一切换模块的输出端分别与第一接触器和第二接触器相连；第二切换模块的输入端分别与第一接触器和第二接触器的相连，第二切换模块的输出端分别与正极输出端和负极输出端相连；第一切换模块用于切换第一接触器与电池包PACK的正极和电池包PACK的负极的连接、第二接触器与电池包PACK的正极和电池包PACK的负极的连接；第二切换模块用于切换第一接触器与正极输出端和负极输出端的连接、第二接触器与正极输出端和负极输出端的连接，通过第一切换开关和第二切换开关的配合，能够有效地实现对第一接触器和第二接触器的连接状态切换，从而对第一接触器和第二接触器的累加工作寿命进行调节，保证了第一接触器和第二接触器的累加工作寿命的同步性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的电池包高压架构电路的结构示意图之一；

图2是本实用新型实施例提供的电池包高压架构电路的结构示意图之二；

图3是本实用新型实施例提供的第一切换模块的电路原理图；

图4是本实用新型实施例提供的第二切换模块的电路原理图；

图5是本实用新型实施例提供的电池包高压架构电路的第一状态结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的电池包高压架构电路的第二状态结构示意图。

附图标记：

1、电池包PACK；2、第一接触器；3、第二接触器；4、第一切换模块；41、第一端子；42、第二端子；43、第三端子；44、第四端子；45、第五端子；46、第六端子；5、第二切换模块；51、第七端子；52、第八端子；53、第九端子；54、第十端子；55、第十一端子；56、第十二端子；6、预充模块；61、预充接触器；62、预充电阻；7、电流传感器；8、熔断器；A+、正极输出端；A-、负极输出端。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1-图6描述本实用新型的一种电池包高压架构电路、电池能量分配单元及车辆。

图1是本实用新型实施例提供的电池包高压架构电路的结构示意图之一。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种电池包高压架构电路，包括：电池包PACK1、第一接触器2、第二接触器3、第一切换模块4和第二切换模块5；第一切换模块4的输入端分别与电池包PACK1的正极和电池包PACK1的负极相连，第一切换模块4的输出端分别与第一接触器2和第二接触器3相连；第二切换模块5的输入端分别与第一接触器2和第二接触器3的相连，第二切换模块5的输出端分别与正极输出端A+和负极输出端A-相连；第一切换模块4用于切换第一接触器2与电池包PACK1的正极和电池包PACK1的负极的连接、第二接触器3与电池包PACK1的正极和电池包PACK1的负极的连接；第二切换模块5用于切换第一接触器2与正极输出端A+和负极输出端A-的连接、第二接触器3与正极输出端A+和负极输出端A-的连接。其中，电池包PACK1指的是指由多个电池单体组成的电池组。

在一个具体的实现过程中，电池包PACK1用于进行电力输出，第一接触器2和第二接触器3，一个作为主正接触器，另一个则作为主负接触器。当第一接触器2的一端通过第一切换模块4与电池包PACK1的正极相连，第一接触器2的另一端通过第二切换模块5与正极输出端A+相连时，则此时的第一接触器2便为主正接触器，而第二接触器3的一端通过第一切换模块4与电池包PACK1的负极相连，第二接触器3的另一端通过第二切换模块5与负极输出端A-相连，此时的第二接触器3便作为主负接触器。同理，若是第二接触器3的一端通过第一切换模块4与电池包PACK1的正极相连，第二接触器3的另一端通过第二切换模块5与正极输出端A+相连，则此时第二接触器3便为主正接触器，第一接触器2的一端通过第一切换模块4与电池包PACK1的负极相连，第一接触器2的另一端通过第二切换模块5与负极输出端A-相连，第一接触器2便作为主负接触器。从而便可以实现对第一接触器2和第二接触器3在主正接触器和主负接触器之间的来回切换，根据实际需求进行主正接触器和主负接触器的调整。使得第一接触器2和第二接触器3的累加工作寿命趋于相同，进而有效地提升了电池能量分配单元(Battery energy Distribution Unit，BDU)的使用寿命。

整体主正接触器和主负接触器的切换流程可以为，首先通过电池管理系统(Battery Management System，BMS)统计第一接触器2的使用寿命记为A，统计第二接触器3的使用寿命记为B，然后计算A与B的差值的绝对值|A-B|。当|A-B|<预设阈值n时，此时电池管理系统正常进行上下电过程，并正常进行第一接触器2和第二接触器3的寿命累加。若差值的绝对值大于预设阈值|A-B|>n，则表明此时的第一接触器2与第二接触器3的累加工作寿命差异较大，此时便需要控制对第一接触器2和第二接触器3进行切换。其中，n值的设定应综合考虑第一接触器2和第二接触器3寿命最大值X，以及第一切换模块4和第二切换模块5的寿命最大值Y，使得n值满足n>X/Y的条件。

判断A与B的大小之后，当A大于B时，表明需要将第二接触器3调整为主正接触器，此时判定第二接触器3是否为主正接触器，若是则保持第二接触器3为主正接触器，第一接触器2为主负接触器。若判定第二接触器3为主负接触器，则需要通过第一切换模块4和第二切换模块5将第二接触器3切换位主正接触器，同时，将第一接触器2切换为主负接触器。

当A小于B时，表明需要将第一接触器2调整为主正接触器，此时判定第一接触器2是否为主正接触器，若是则保持第一接触器2为主正接触器，第二接触器3为主负接触器。若判定第一接触器2为主负接触器，则需要通过第一切换模块4和第二切换模块5将第一接触器2切换位主正接触器，同时，将第二接触器3切换为主负接触器。

由于主正接触器的累加工作寿命增加速度大于主负接触器的累加工作寿命增加速度，因此，通过将第一接触器2和第二接触器3在主正接触器与主负接触器之间切换，便能够将第一接触器2和第二接触器3的累加工作寿命调整至相同状态。

本实施例提供的一种电池包高压架构电路，包括：电池包PACK1、第一接触器2、第二接触器3、第一切换模块4和第二切换模块5；第一切换模块4的输入端分别与电池包PACK1的正极和电池包PACK1的负极相连，第一切换模块4的输出端分别与第一接触器2和第二接触器3相连；第二切换模块5的输入端分别与第一接触器2和第二接触器3的相连，第二切换模块5的输出端分别与正极输出端A+和负极输出端A-相连；第一切换模块4用于切换第一接触器2与电池包PACK1的正极和电池包PACK1的负极的连接、第二接触器3与电池包PACK1的正极和电池包PACK1的负极的连接；第二切换模块5用于切换第一接触器2与正极输出端A+和负极输出端A-的连接、第二接触器3与正极输出端A+和负极输出端A-的连接，通过第一切换开关和第二切换开关的配合，能够有效地实现对第一接触器2和第二接触器3的连接状态切换，从而对第一接触器2和第二接触器3的累加工作寿命进行调节，保证了第一接触器2和第二接触器3的累加工作寿命的同步性。

图2是本实用新型实施例提供的电池包高压架构电路的结构示意图之二，图3是本实用新型实施例提供的第一切换模块的电路原理图，图4是本实用新型实施例提供的第二切换模块的电路原理图。

如图2-图4所示，第一切换模块4包括第一双刀双掷开关，第一双刀双掷开关包括第一端子41、第二端子42、第三端子43、第四端子44、第五端子45和第六端子46；第一端子41与第六端子46连接后与第一接触器2相连，第三端子43与第四端子44连接后与第二接触器3相连；第二端子42与电池包PACK1的正极相连，第五端子45与电池包PACK1的负极相连。第二切换模块5包括第二双刀双掷开关，第二双刀双掷开关包括第七端子51、第八端子52、第九端子53、第十端子54、第十一端子55和第十二端子56；第七端子51和第十二端子56连接后与第一接触器2相连，第九端子53与第十端子54连接后与第二接触器3相连；第八端子52与正极输出端A+相连，第十一端子55与负极输出端A-相连。

图5是本实用新型实施例提供的电池包高压架构电路的第一状态结构示意图。具体的，第一双刀双掷开关和第二双刀双掷开关均包括有六个连接端子。如图5所示，当第一双刀双掷开关的第一端子41与第二端子42连接，第四端子44与第五端子45连接，且第二双刀双掷开关第七端子51与第八端子52连接，第十端子54与第十一端子55连接时，此时的第一接触器2串联于电池包PACK1的正极和正极输出端A+之间，第一接触器2便作为主正接触器，对应的第二接触器3串联于电池包PACK1的负极与负极输出端A-之间，第二接触器3便作为主负接触器。

图6是本实用新型实施例提供的电池包高压架构电路的第二状态结构示意图。同理，如图6所示，当第一双刀双掷开关的第二端子42与第三端子43连接，第五端子45与第六端子46连接，且第二双刀双掷开关第八端子52与第九端子53连接，第十一端子55与第十二端子56连接时，此时的第一接触器2串联于电池包PACK1的负极和负极输出端A-之间，第一接触器2便作为主负接触器，对应的第二接触器3串联于电池包PACK1的正极与正极输出端A+之间，第二接触器3便作为主正接触器。

其中，控制第一双刀双掷开关和第二双刀双掷开关的端子连接关系的方式便可以是通过电池管理系统9，电池管理系统9通过控制三极管的导通，实现对第一双刀双掷开关和第二双刀双掷开关的连接控制，三极管选用NPN型。电池管理系统9具体控制三极管中的基极，三极管中集电极连接蓄电池12V+，三极管中发射极连接蓄电池低压地。于是，便可以通过切换第一双刀双掷开关和第二双刀双掷开关的端子连接关系，实现第一接触器2、第二接触器3在主正接触器和主负接触器之间的切换，以满足对第一接触器2和第二接触器3累加工作寿命的调节。

需说明的是，在进行主正接触器与主负接触器的切换之前，需要判断第一接触器2和第二接触器3状态，当第一接触器2和第二接触器3处于断开状态时，才允许执行主正接触器和主负接触器的交换动作。同时，在主正接触器和主负接触器的交换动作执行中，需要先断开第一接触器2和第二接触器3与电池包PACK1端的开关，再断开第一接触器2和第二接触器3与输出端的开关，然后闭合第一接触器2和第二接触器3与输出端的开关，再闭合第一接触器2和第二接触器3与电池包PACK1端的开关。从而保证主正接触器和主负接触器的切换安全以及电路安全。

进一步的，在上述实施例的基础上，如图2所示，本实施例中的电池包高压架构电路，还包括预充模块6；预充模块6的一端与电池包PACK1的正极相连，预充模块6的另一端与正极输出端A+相连；预充模块6用于对与电池包PACK1的正极相连的第一接触器2或第二接触器3进行过流保护。

其中，预充模块6包括预充接触器61和预充电阻62；预充接触器61的一端与电池包PACK1的正极相连，预充接触器61的另一端与正极输出端A+相连，预充电阻62的一端与电池包PACK1的正极相连，预充电阻62的另一端与预充接触器61的一端相连；预充接触器61用于对与电池包PACK1的正极相连的第一接触器2或第二接触器3进行过流保护，预充电阻62用于对预充接触器61进行过流保护。

具体的，预充电阻62和预充接触器61串联后与第一接触器2或第二接触器3并联。当第一接触器2为主正接触器时，预充电阻62和预充接触器61串联后与第一接触器2并联，当第二接触器3为主正接触器时，预充电阻62和预充接触器61串联后与第二接触器3并联。预充电阻62和预充接触器61共同实现对主正接触器的过流保护，通过降低电流的方式，防止发生过流对元器件的损坏。

进一步的，在上述实施例的基础上，如图2所示，本实施例中还包括电流传感器7；电流传感器7串联于电池包PACK1与第一切换模块4之间；电流传感器7用于检测电池包PACK1的输出电流。

具体的，通过设置有电流传感器7能够及时地了解到当前高压架构电路中的电流情况，当电流异常时，能够及时的进行对应的操作，对电路进行保护。

进一步的，在上述实施例的基础上，如图2所示，本实施例中还包括熔断器8；熔断器8串联于电池包PACK1与第一切换模块4之间；熔断器8用于在电池包高压架构电路的电流异常时发生熔断。

具体的，熔断器8的主要作用便是当通过熔断器8的电流过大时，熔断器8发生熔断，使电路处于短路状态，从而对电路进行保护，通过设置熔断器8，也能更好地防止发生过流的危险。

基于同一总的实用新型构思，本实用新型还保护一种电池能量分配单元，电池能量分配单元包括如上述任一实施例的电池包高压架构电路。

基于同一总的实用新型构思，本实施例还保护一种车辆，车辆包括如上述实施例电池能量分配单元，车辆可以是新能源电动汽车，新能源电动作业机械等等。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池包高压架构电路，其特征在于，包括：电池包PACK、第一接触器、第二接触器、第一切换模块和第二切换模块；

所述第一切换模块的输入端分别与所述电池包PACK的正极和所述电池包PACK的负极相连，所述第一切换模块的输出端分别与所述第一接触器和所述第二接触器相连；

所述第二切换模块的输入端分别与所述第一接触器和所述第二接触器的相连，所述第二切换模块的输出端分别与正极输出端和负极输出端相连；

所述第一切换模块用于切换所述第一接触器与所述电池包PACK的正极和所述电池包PACK的负极的连接、所述第二接触器与所述电池包PACK的正极和所述电池包PACK的负极的连接；

所述第二切换模块用于切换所述第一接触器与所述正极输出端和所述负极输出端的连接、所述第二接触器与所述正极输出端和所述负极输出端的连接。

2.根据权利要求1所述的电池包高压架构电路，其特征在于，所述第一切换模块包括第一双刀双掷开关，所述第一双刀双掷开关包括第一端子、第二端子、第三端子、第四端子、第五端子和第六端子；

所述第一端子与所述第六端子连接后与所述第一接触器相连，所述第三端子与所述第四端子连接后与所述第二接触器相连；

所述第二端子与所述电池包PACK的正极相连，所述第五端子与所述电池包PACK的负极相连。

3.根据权利要求1所述的电池包高压架构电路，其特征在于，所述第二切换模块包括第二双刀双掷开关，所述第二双刀双掷开关包括第七端子、第八端子、第九端子、第十端子、第十一端子和第十二端子；

所述第七端子和所述第十二端子连接后与所述第一接触器相连，所述第九端子与所述第十端子连接后与所述第二接触器相连；

所述第八端子与所述正极输出端相连，所述第十一端子与所述负极输出端相连。

4.根据权利要求1所述的电池包高压架构电路，其特征在于，还包括预充模块；

所述预充模块的一端与所述电池包PACK的正极相连，所述预充模块的另一端与所述正极输出端相连；

所述预充模块用于对与所述电池包PACK的正极相连的所述第一接触器或所述第二接触器进行过流保护。

5.根据权利要求4所述的电池包高压架构电路，其特征在于，所述预充模块包括预充接触器；

所述预充接触器的一端与所述电池包PACK的正极相连，所述预充接触器的另一端与所述正极输出端相连；

所述预充接触器用于对与所述电池包PACK的正极相连的所述第一接触器或所述第二接触器进行过流保护。

6.根据权利要求5所述的电池包高压架构电路，其特征在于，所述预充模块还包括预充电阻；

所述预充电阻的一端与所述电池包PACK的正极相连，所述预充电阻的另一端与所述预充接触器的一端相连；

所述预充电阻用于对所述预充接触器进行过流保护。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电池包高压架构电路，其特征在于，还包括电流传感器；

所述电流传感器串联于所述电池包PACK与所述第一切换模块之间；

所述电流传感器用于检测所述电池包PACK的输出电流。

8.根据权利要求1-6任一项所述的电池包高压架构电路，其特征在于，还包括熔断器；

所述熔断器串联于所述电池包PACK与所述第一切换模块之间；

所述熔断器用于在所述电池包高压架构电路的电流异常时发生熔断。

9.一种电池能量分配单元，其特征在于，所述电池能量分配单元包括如权利要求1-8任一项所述的电池包高压架构电路。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求9所述的电池能量分配单元。