CN220518200U - 一种电动汽车用高压电路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车用高压电路系统，具体包括：动力电池模块和高压配电模块，动力电池模块的连接端口通过线缆连接高压配电模块的第一连接端口；动力电池模块内，动力电池的正极通过主正继电器与动力电池模块连接端口的正极连接，动力电池的负极通过主负继电器与动力电池模块连接端口的负极连接，预充继电器和预充电阻串联后并联连接在主正继电器的两端；高压配电模块包括连接主线和至少一个第二连接端口，连接主线与高压配电模块的第一连接端口连接，至少一个用电件通过至少一个第二连接端口并联连接在连接主线上。本实用新型实施例提供的方案，减少了硬件成本，简化了系统节点。

Description

一种电动汽车用高压电路系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车高压配电技术领域，特别涉及一种电动汽车用高压电路系统。

背景技术

目前高压配电系统采用的是各用电件单独控制的高压继电器配电方案，每一路用电件需要分别使用一个高压继电器。然而在整车上高压后，只有MCU及DC处于上高压状态，其余用电件如EAC、PTC、OBC等均处于高压下电状态，需闭合EAC、PTC、OBC等的相应继电器，由于继电器无预充回路，高压用电件需自带软起动，否则将导致继电器粘连。这种每一路用电件均使用一个高压继电器的方案，成本较高，且控制节点增加，故障风险增加。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种电动汽车用高压电路系统，技术方案如下所述：

一种电动汽车用高压电路系统，包括动力电池模块和高压配电模块，所述动力电池模块的连接端口通过线缆连接所述高压配电模块的第一连接端口；

所述动力电池模块包括动力电池、主正继电器、主负继电器、预充继电器和预充电阻，所述动力电池的正极通过所述主正继电器与所述动力电池模块连接端口的正极连接，所述动力电池的负极通过所述主负继电器与所述动力电池模块连接端口的负极连接，预充继电器和预充电阻串联后并联连接在所述主正继电器的两端；

所述高压配电模块包括连接主线和至少一个第二连接端口，所述连接主线与所述高压配电模块的第一连接端口连接，至少一个用电件通过所述至少一个第二连接端口并联连接在所述连接主线上。

上述的系统，可选的，所述用电件包括驱动电机，所述高压配电模块还包括微控制单元，所述微控制单元接在所述连接主线和与所述驱动电机连接的第二连接端口之间。

上述的系统，可选的，所述用电件还包括蓄电池，所述高压配电模块还包括直流变换器，所述直流变换器接在所述连接主线和与所述蓄电池连接的第二连接端口之间。

上述的系统，可选的，所述高压配电模块还包括快充连接端口、慢充连接端口、快充继电器和车载充电机，所述快充继电器接在所述连接主线和所述快充连接端口之间，所述车载充电机接在所述连接主线和所述快充连接端口之间。

上述的系统，可选的，所述用电件还包括空调压缩机和PTC加热器；所述高压配电模块中，第一连接端口和与所述空调压缩机连接的第二连接端口之间、第一连接端口和与所述PTC加热器连接的第二连接端口之间、第一连接端口和与所述蓄电池连接的第二连接端口之间、以及第一连接端口和慢充连接端口之间均设置有熔断器。

上述的系统，可选的，所述与空调压缩机连接的第二连接端口通过第一熔断器后连接到所述连接主线上；所述与PTC加热器连接的第二连接端口通过第二熔断器后连接到所述连接主线上；所述车载充电机和所述直流变换器的一个连接端分别连接所述慢充连接端口和所述与蓄电池连接的第二连接端口，另一个连接端接在一起后通过第三熔断器连接到所述连接主线上。

上述的系统，可选的，所述动力电池模块还包括与所述动力电池串联的第四熔断器。

上述的系统，可选的，所述动力电池模块还包括与所述动力电池串联的霍尔传感器。

上述的系统，可选的，所述动力电池模块还包括串联连接在所述动力电池正极和负极之间的加热继电器和电池加热膜。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型实施例提供的方案中，动力电池模块内设置高压预充回路连接高压配电模块内的连接主线，高压配电模块内各路用电件均连接到连接主线上共用高压预充回路，使得整车上电时，每一路高压用电回路均能够通过高压预充回路进行上电，避免高压用电回路中的容性负载导致继电器粘连，简化了高压配电模块内的继电器数量，避免重复使用预充回路增加系统成本，减少了硬件成本，简化了系统节点。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种电动汽车用高压电路系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电动汽车用高压电路系统的具体连接实现图；

图3为应用本实用新型实施例提供的一种电动汽车用高压电路系统进行整车控制的流程示意图；

图4为应用本实用新型实施例提供的一种电动汽车用高压电路系统进行充电控制的流程示意图；

其中，1-第四熔断器；2-主正继电器；3-预充继电器；4-预充电阻；5-加热继电器；6-电池加热膜；7-动力电池；8-BMS电池管理系统；9-霍尔传感器；10-主负继电器；11-快充插座；12-空调压缩机；13-PTC加热器；14-慢充插座；15-蓄电池；16-快充继电器；17-第一熔断器；18-第二熔断器；19-车载充电机；20-直流变换器；21-第三熔断器；22-微控制单元；23-驱动电机；24-动力电池模块的连接端口；25-高压配电模块的第一连接端口；26-高压配电模块的第二连接端口；27-快充连接端口；28-慢充连接端口。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参考图1示出了，本实用新型实施例提供的一种电动汽车用高压电路系统的一种实现结构框图，参考图2示出了，本实用新型实施例提供的一种电动汽车用高压电路系统的一种实现电路连接图，图1和图2示出的结构为本实用新型实施例提供的电动汽车用高压电路系统的一种可行性实现方案，所述的电动汽车用高压电路系统具体包括：动力电池模块和高压配电模块，所述动力电池模块包括一个连接端口，用于与高压配电模块进行连接；所述高压配电模块包括与所述动力电池模块的连接端口对应连接的第一连接端口，所述高压配电模块还包括与用电件对应连接的第二连接端口，高压配电模块接收动力电池模块提供的电能输入，并转换成适合用电件的电能输出；进一步的，所述高压配电模块还包括与充电设备连接的慢充连接端口和/或快充连接端口，充电设备的输出通过高压配电模块调整后为动力电池提供充电输入。可选的，各个连接端口之间可通过线缆进行连接。

本实用新型实施例提供的系统中，所述动力电池模块包括动力电池7、主正继电器2、主负继电器10、预充继电器3和预充电阻4，所述动力电池7的正极通过所述主正继电器2与所述动力电池模块连接端口24的正极连接，所述动力电池7的负极通过所述主负继电器10与所述动力电池模块连接端口24的负极连接，预充继电器3和预充电阻4串联后并联连接在所述主正继电器2的两端。所述高压配电模块包括连接主线和至少一个第二连接端口26，所述连接主线与所述高压配电模块的第一连接端口25连接，至少一个用电件通过所述至少一个第二连接端口26并联连接在所述连接主线上。

用电件均并联连接在连接主线上，连接主线通过高压配电模块的第一连接端口25和动力电池模块连接端口2连接预充继电器3和预充电阻4构成的高压预充回路，使得整车上电时，每一路高压用电回路均能够通过高压预充回路进行上电。

本实用新型实施例提供的系统中，可选的，所述用电件包括驱动电机23，所述高压配电模块还包括微控制单元22(Mi crocontro l l er Un it，MCU)，所述微控制单元22接在所述连接主线和与所述驱动电机23连接的第二连接端口26之间。本实用新型实施例提供的系统将微控制单元22直接连接到连接主线上，连接主线可通过使用CAN网络方式对各个部件进行协同工作，增加系统的可靠性和可维护性。

本实用新型实施例提供的系统中，可选的，所述用电件还包括蓄电池15，所述高压配电模块还包括直流变换器20，即DC/DC直流变换，所述直流变换器20接在所述连接主线和与所述蓄电池15连接的第二连接端口26之间。进一步的，蓄电池15可选为12V蓄电池。

本实用新型实施例提供的系统中，可选的，用电件还包括空调压缩机12和PTC加热器13，PTC加热器13可选为风暖PTC，空调压缩机12和PTC加热器13通过对应的第二连接端口26接入高压配电模块并连接到连接主线上。除空调压缩机12和PTC加热器13外，本实用新型实施例提供的高压配电模块还可设置与其他用电件连接的第二连接端口26。通常空调压缩机12和PTC加热器13由各自单独控制的高压继电器配电，需各自连接一个对应的高压继电器接入；在整车上高压后，只有微控制单元22和直流变换器20处于上高压状态，空调压缩机12和PTC加热器13处于高压下电状态，需闭合相应的高压继电器，而继电器无预充回路。本实用新型实施例提供的系统在动力电池模块内接入预充继电器3和预充电阻4，可取消空调压缩机12和PTC加热器13连接的继电器，空调压缩机12和PTC加热器13不需要通过继电器接入，可选的，空调压缩机12和PTC加热器13可仅通过熔断器接入连接主线，通过熔断器实现电流保护。

本实用新型实施例提供的系统中，可选的，所述高压配电模块还包括快充连接端口27、慢充连接端口28、快充继电器16和车载充电机19(on board charger，OBC)，所述快充继电器16接在所述连接主线和所述快充连接端口27之间，所述车载充电机19接在所述连接主线和所述快充连接端口28之间。快充插座11连接快充连接端口27，通过快充继电器16接入连接主线；慢充插座14连接慢充连接端口28，通过车载充电机19接入连接主线。在整车上高压后，车载充电机19通常也处于高压下电状态，需闭合相应的高压继电器；DNA本实用新型实施例提供的系统中车载充电机19也通过连接主线与预充继电器3和预充电阻4连接，车载充电机19支路上的继电器也可取消。

本实用新型实施例提供的系统中，可选的，高压配电模块接入各用电件的回路上可设置熔断器，参见图2，所述高压配电模块中，第一连接端口25和与所述空调压缩机12连接的第二连接端口26之间、第一连接端口25和与所述PTC加热器13连接的第二连接端口26之间、第一连接端口25和与所述蓄电池15连接的第二连接端口26之间、以及第一连接端口25和慢充连接端口28之间均设置有熔断器。进一步的，各回路熔断器设置方式可选为，所述与空调压缩机12连接的第二连接端口26通过第一熔断器17后连接到所述连接主线上；所述与PTC加热器13连接的第二连接端口26通过第二熔断器18后连接到所述连接主线上；所述车载充电机19和所述直流变换器20的一个连接端分别连接所述慢充连接端口28和所述与蓄电池15连接的第二连接端口26，另一个连接端接在一起后通过第三熔断器21连接到所述连接主线上，车载充电机19和直流变换器20共用第三熔断器21。

本实用新型实施例提供的系统中，可选的，参见图2，所述动力电池模块还包括与所述动力电池7串联的第四熔断器1，第四熔断器1可串联在动力电池7的正极端。可选的，所述动力电池模块还包括与所述动力电池7串联的霍尔传感器9，霍尔传感器9可串联在动力电池7的负极端。

本实用新型实施例提供的系统中，可选的，所述动力电池模块还包括加热装置,电动汽车行驶过程中，动力电池可能会因为环境温度较低而长时间工作在低温环境下，低温将导致动力电池的续航里程缩短、增加充电时间，过低的环境温度也会对动力电池的寿命产生影响，缩短动力电池的寿命，本实用新型实施例提供的系统在动力电池模块内设置加热装置，能够在低成本的条件下实现使动力电池在工作状态下保持在合适的温度内，增强动力电池的续航，延长使用寿命。进一步的，加热装置可选采用加热膜或者电阻丝及其他形式，参见图2，本实用新型实施例提供的系统中，加热装置包括串联连接在所述动力电池7正极和负极之间的加热继电器5和电池加热膜6。

本实用新型实施例提供的系统中，高压配电模块可选将微控制单元MCU、车载充电机OBC、DC/DC直流变换和PDU电源管理集成，均连接到连接主线上，通过CAN网络进行整车控制，利用CAN网络控制各用电件的工作，所有回路的电容统一进行主回路预充及放电，简化了高压配电模块内的高压继电器数量及熔断器数量。

本实用新型还提出一种应用上述电动汽车用高压电路系统进行整车上下电控制和充电控制的控制策略，参考图3示出了整车上下电控制的控制流程，包含整车控制器(VCU，Veh i c l e contro l un it)和电池管理系统(BMS，Battery Management System)的控制。上电时，VCU收到整车上电信号，VCU被唤醒开始低压上电，通过控制硬线使能各个高压节点，各高压节点自检无故障后，VCU发送预充指令，唤醒相应部件，包括唤醒BMS、MCU等。BMS接收到唤醒信号后被激活，BMS进行自检，自检无故障返回工作状态给VCU；VCU收到MCU、BMS等的工作状态准备完成信号，VCU发送高压上电指令，BMS闭合主负继电器和预充继电器，检测主正继电器前后端电压，若小于20V预充完成，开始闭合主正继电器，断开预充继电器，上报预充完成状态，VCU进行上高压流程。若VCU上高压失败，进行VCU上高压失败处理操作；若VCU上高压成功，检测是否收到充电连接信号，可选的，检测充电连接确认信号CC2是否有效，若是则发送充电连接信号，若VCU未收到充电连接信号且档位正常无故障，VCU发送可行驶信号，车辆处于可行驶状态，VCU收到充电连接信号则MCU功率降到0，驱动电机被禁用，车辆不可行驶，判断是否收到快充或慢充的低压唤醒信号，若是则按逻辑使能对应的高压用电件，并向BMS发送充电快充或慢充状态。BMS收到VCU发送的快充或慢充状态，进入对应的充电流程；BMS未收到VCU发送的快充或慢充状态，若车辆触发故障表中请求停车的故障，向VCU请求下高压，BMS发送下电请求或充电完成请求时，VCU收到下电指令，判断是否满足下高压条件，若是则通过CAN网络发送高压用电件关机指令，所有高压用电件不使能，VCU向BMS发送下高压指令，BMS收到下高压指令后断开主负继电器和主正继电器并反馈状态给VCU，VCU收到BMS反馈的状态后，通过MCU进行高压回路主动放电，母线电压小于60V完成放电，VCU进入低压下电准备，VCU向BMS发送低压下电请求，BMS收到低压下电请求后反馈做好低压下电准备的状态至VCU，并保存数据进行下电休眠，VCU收到允许下低压指令时切断唤醒源进行下电休眠，若VCU超时未收到允许下低压指令也切断唤醒源进行下电休眠；各节点无异常，正常完成低压下电，硬线不使能。

参考图4示出了充电控制的控制流程，包含电池管理系统(BMS，BatteryManagement System)和车载充电机(OBC，on board charger)的控制。BMS收到VCU发送的快充或慢充状态，进入对应的充电流程，判断BMS是否同时收到快充和慢充连接信号，若是则上报故障，否则判断快充是否连接，若快充连接进入直流快充模式，否则判断OBC状态是否正常，OBC状态正常时进入交流充电模式。直流快充模式下，按国际流程使能快充继电器，快充完成后BMS断开快充继电器，并发送充电完成给VCU等待下电指令。交流充电模式下，整车上高压完成后，BMS向OBC发送慢充使能信号，并向OBC发送请求充电电压和电流；OBC进行充电检测，收到慢充使能信号后，慢充回路控制闭合，根据BMS发送的请求充电电压和电流控制慢充输出；BMS判断是否满足退出慢充条件，若否则继续充电，若是则BMS向OBC发送慢充不使能信号，OBC控制慢充停止输出，BMS发送充电完成给VCU等待下电指令。

其他用电件控制策略包括，正常再完成上高压后，VCU根据需求通过CAN使能控制开启包括空调压缩机和PTC加热器等的用电件。

本实用新型实施例提供的系统减少了高压配电模块的高压继电器数量，取消了空调压缩机的继电器、PTC加热器的继电器和车载充电机OBC的继电器；进一步的，利用本实用新型实施例提供的系统，微控制单元能够对整个高压回路进行主动放电，提高了安全性；可通过使用CAN网络方式对各个部件进行协同工作，增加了系统可靠性和可维护性

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车用高压电路系统，其特征在于，包括动力电池模块和高压配电模块，所述动力电池模块的连接端口通过线缆连接所述高压配电模块的第一连接端口；

所述动力电池模块包括动力电池、主正继电器、主负继电器、预充继电器和预充电阻，所述动力电池的正极通过所述主正继电器与所述动力电池模块连接端口的正极连接，所述动力电池的负极通过所述主负继电器与所述动力电池模块连接端口的负极连接，预充继电器和预充电阻串联后并联连接在所述主正继电器的两端；

所述高压配电模块包括连接主线和至少一个第二连接端口，所述连接主线与所述高压配电模块的第一连接端口连接，至少一个用电件通过所述至少一个第二连接端口并联连接在所述连接主线上；

所述高压配电模块还包括快充连接端口、慢充连接端口、快充继电器和车载充电机，所述快充继电器接在所述连接主线和所述快充连接端口之间，所述车载充电机接在所述连接主线和所述快充连接端口之间。

2.根据权利要求1所述的电动汽车用高压电路系统，其特征在于，所述用电件包括驱动电机，所述高压配电模块还包括微控制单元，所述微控制单元接在所述连接主线和与所述驱动电机连接的第二连接端口之间。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车用高压电路系统，其特征在于，所述用电件还包括蓄电池，所述高压配电模块还包括直流变换器，所述直流变换器接在所述连接主线和与所述蓄电池连接的第二连接端口之间。

4.根据权利要求3所述的电动汽车用高压电路系统，其特征在于，所述用电件还包括空调压缩机和PTC加热器；所述高压配电模块中，第一连接端口和与所述空调压缩机连接的第二连接端口之间、第一连接端口和与所述PTC加热器连接的第二连接端口之间、第一连接端口和与所述蓄电池连接的第二连接端口之间、以及第一连接端口和慢充连接端口之间均设置有熔断器。

5.根据权利要求4所述的电动汽车用高压电路系统，其特征在于，所述与空调压缩机连接的第二连接端口通过第一熔断器后连接到所述连接主线上；所述与PTC加热器连接的第二连接端口通过第二熔断器后连接到所述连接主线上；所述车载充电机和所述直流变换器的一个连接端分别连接所述慢充连接端口和所述与蓄电池连接的第二连接端口，另一个连接端接在一起后通过第三熔断器连接到所述连接主线上。

6.根据权利要求1所述的电动汽车用高压电路系统，其特征在于，所述动力电池模块还包括与所述动力电池串联的第四熔断器。

7.根据权利要求1所述的电动汽车用高压电路系统，其特征在于，所述动力电池模块还包括与所述动力电池串联的霍尔传感器。

8.根据权利要求1所述的电动汽车用高压电路系统，其特征在于，所述动力电池模块还包括串联连接在所述动力电池正极和负极之间的加热继电器和电池加热膜。