CN221476809U - 一种电池能量分配单元及新能源叉车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池能量分配单元及新能源叉车，所述电池能量分配单元包括：高压控制回路，包括输入接口以及一个或多个输出接口，所述输入接口与所述一个或多个输出接口之间设置有一个或多个高压接触器；内置控制器，所述内置控制器与所述高压控制回路连接，所述内置控制器用于基于整车控制器的控制指令控制所述一个或多个高压接触器的通断。实现了新能源叉车动力电池和控制部分的分离，减少了维修过程中拆卸动力电池的次数，提高了叉车动力电池系统维修的方便性，并且实现了高低压分开，使用低压部分控制各个高压回路通断，解决整车动力集成的技术难题。

Description

一种电池能量分配单元及新能源叉车

技术领域

本实用新型涉及电源分配技术领域，具体而言涉及一种电池能量分配单元及新能源叉车。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，新能源叉车的电压平台也向着高电压和大电流方向发展，目前新能源叉车配备300V以上的高压系统，工作电流达100A以上，这可能危及人身安全和高压零部件的使用安全性。动力电池作为新能源叉车的能量存储和供应装置，因受叉车整车尺寸，以及液压部分和驱动桥电机等布置的影响，导致动力电池可使用的空间很狭小。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本实用新型提供了一种电池能量分配单元，包括：

高压控制回路，包括输入接口以及一个或多个输出接口，所述输入接口与所述一个或多个输出接口之间设置有一个或多个高压接触器；

内置控制器，所述内置控制器与所述高压控制回路连接，所述内置控制器用于基于整车控制器的控制指令控制所述一个或多个高压接触器的通断。

示例性地，所述内置控制器还用于获取所述一个或多高压接触器、所述输入接口和/或所述一个或多个输出接口的互锁信号，以监控所述高压控制回路。

示例性地，所述输入接口包括动力电池接口、交流充电口和/或直流充电口，所述动力电池接口用于连接动力电池，所述交流充电口经由车载充电机连接至交流电源，所述直流充电口用于连接直流电源。

示例性地，所述输出接口包括左驱电机控制器接口、右驱电机控制器接口和/或起升电机控制器接口，所述左驱电机控制器接口经由左驱电机控制器连接至左驱动电机，所述右驱电机控制器接口经由右驱电机控制器连接至右驱动电机，所述起升电机控制器接口经由起升电机控制器连接至起升电机。

示例性地，所述一个或多个高压接触器包括电机控制器接触器和/或预充接触器，所述电机控制器接触器和/或预充接触器设置在所述动力电池接口的正极与所述一个或多个输出接口的正极之间，所述电机控制器接触器和/或预充接触器并联设置。

示例性地，所述一个或多个高压接触器还包括慢充正接触器和/或快充正接触器，所述慢充正接触器设置在所述动力电池接口的正极与所述交流充电口的正极之间，所述快充正接触器设置在所述动力电池接口的正极与所述直流充电口的正极之间。

示例性地，所述一个或多个高压接触器还包括主负接触器，所述主负接触器设置在负极主线上，所述负极主线的一端连接至所述动力电池接口的负极，所述负极主线的另一端连接至所述一个或多个输出接口的负极、所述交流充电口的负极和/或所述直流充电口的负极。

示例性地，所述内置控制器包括单片机、微处理器、数字信号处理器或嵌入式处理器。

示例性地，所述电池能量分配单元还包括：壳体，所述壳体用于容纳所述高压控制回路和所述内置控制器，所述壳体包括多个侧壁，所述输入接口和所述一个或多个输出接口设置于一个或多个所述侧壁上。

本实用新型还提供了一种新能源叉车，包括以上任一项所述的电池能量分配单元。

根据本实用新型提供的电池能量分配单元及新能源叉车，通过在电池能量分配单元中内置控制器，实现了新能源叉车动力电池和控制部分的分离，减少了维修过程中拆卸动力电池的次数，提高了叉车动力电池系统维修的方便性，并且实现了高低压分开，使用低压部分控制各个高压回路通断，解决整车动力集成的技术难题。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

附图中：

图1为根据本实用新型实施例的电池能量分配单元的结构框图；

图2为根据本实用新型实施例的新能源叉车动力分配系统的结构框图；

图3A-3B为根据本实用新型实施例的电池能量分配单元的结构示意图。

附图标记

100、高压控制回路 110、输入接口

111、动力电池接口 112、交流充电口

113、直流充电口 120、输出接口

121、左驱电机控制器接口 122、右驱电机控制器接口

123、起升电机控制器接口 130、高压接触器

131、慢充正接触器 132、快充正接触器

133、电机控制器接触器 134、预充接触器

135、主负接触器 200、内置控制器

210、低压信号接口 300、整车控制器

400、动力电池 500、交流电源

600、直流电源 710、左驱电机控制器

720、右驱电机控制器 730、起升电机控制器

800、壳体 810、主体部分

820、盖体部分 830、防水条

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本实用新型的电池能量分配单元及新能源叉车。显然，本实用新型的施行并不限于电源分配领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本实用新型的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。

本实用新型提供了一种电池能量分配单元(PDU)，如图1所示，包括：

高压控制回路100，包括输入接口110以及一个或多个输出接口120，所述输入接口110与所述一个或多个输出接口120之间设置有一个或多个高压接触器130；

内置控制器200，所述内置控制器200与所述高压控制回路100连接，所述内置控制器200用于基于整车控制器的控制指令控制所述一个或多个高压接触器130的通断。

在一个实施例中，内置控制器200为单片机。需要说明的是，所述内置控制器200包括但不限于单片机、微处理器、数字信号处理器或嵌入式处理器中的一种或多种，本申请对此不作限制。

在一个实施例中，如图2所示，内置控制器200与整车控制器(VCU)300通信连接，例如有线通信连接或无线通信连接，具体地，内置控制器200设置有低压信号接口210，低压信号接口经由CAN总线连接至整车控制器300。通过将内置控制器200与高压控制回路100和整车控制器300分别连接，整车控制器300可以将高压控制回路100中高压接触器130的控制信号发送至内置控制器200，然后由内置控制器200将该控制信号发送至一个或多个高压接触器130，避免了在整车控制器300与一个或多个高压接触器130之间设置多条连接线，优化了新能源叉车动力分配系统的布局，实现了动力电池和控制部分的分离，减少了维修过程中拆卸动力电池的次数，提高了叉车动力电池系统维修的方便性，并且实现了高低压分开，使用低压部分控制各个高压回路通断，解决了整车动力集成的技术难题。

示例性地，所述内置控制器200还用于获取所述一个或多个高压接触器130、所述输入接口110和/或所述一个或多个输出接口120的互锁信号，以监控所述高压控制回路100。

在一个实施例中，内置控制器200还可以用于获取高压控制回路100内部的一个或多个高压接触器130的互锁信号，具体地，当高压接触器130发生触电粘结或线圈损坏时，互锁信号异常，内置控制器200获取异常的互锁信号并将该异常信号传输至整车控制器300，从而实现了对一个或多个高压接触器130的监控。内置控制器还可以用于获取高压控制回路100的对外接口，即输入接口110和/或输出接口120的互锁信号，具体地，当对外接口发生松脱等导致断开连接时，互锁信号异常，内置控制器200获取异常的互锁信号并将该异常信号传输至整车控制器300，从而实现了对输入接口110和/或输出接口120的监控。整车控制器300获取异常信号后可以发出警报或异常提示，从而提高了对电池能量分配单元的智能化管理和安全性。

示例性地，所述输入接口110包括动力电池接口111、交流充电口112和/或直流充电口113，所述动力电池接口111用于连接动力电池，所述交流充电口112经由车载充电机连接至交流电源，所述直流充电口113用于连接直流电源。

在一个实施例中，如图1和图2所示，输入接口110至少包括动力电池接口111，所述动力电池接口111用于连接动力电池400。在一个实施例中，动力电池采用310V动力电池，从而为高压控制回路100提供300V以上的电压以及100A以上的工作电流。

在一个实施例中，如图1和图2所示，输入接口110还包括交流充电口112和直流充电口113，所述交流充电口112经由车载充电机(OBC)连接至交流电源500，例如三相交流电源或单相交流电源。所述直流充电口113用于连接直流电源600。所述交流充电口112和直流充电口113均可通过连接至电源以给所述动力电池充电。

示例性地，所述一个或多个高压接触器130还包括慢充正接触器131和/或快充正接触器132，所述慢充正接触器131设置在所述动力电池接口111的正极与所述交流充电口112的正极之间，所述快充正接触器132设置在所述动力电池接口111的正极与所述直流充电口113的正极之间。

在一个实施例中，如图1所示，动力电池接口111的正极与交流充电口112的正极之间设置有慢充正接触器131和高压保险，动力电池接口111的正极与直流充电口113的正极之间设置有快充正接触器132。内置控制器200用于控制慢充正接触器131和快充正接触器132的吸合和断开。

示例性地，所述输出接口120包括左驱电机控制器接口121、右驱电机控制器接口122和/或起升电机控制器接口123，所述左驱电机控制器接口121经由左驱电机控制器710连接至左驱动电机，所述右驱电机控制器接口122经由右驱电机控制器720连接至右驱动电机，所述起升电机控制器接口123经由起升电机控制器730连接至起升电机。

在一个实施例中，如图1和图2所示，输出接口120用于连接用电设备，具体地，输出接口120包括左驱电机控制器接口121、右驱电机控制器接口122和/或起升电机控制器接口123，所述左驱电机控制器接口121经由左驱电机控制器710连接至左驱动电机，所述右驱电机控制器接口122经由右驱电机控制器720连接至右驱动电机，所述起升电机控制器接口123经由起升电机控制器730连接至起升电机。

示例性地，所述一个或多个高压接触器130包括电机控制器接触器133和/或预充接触器134，所述电机控制器接触器133和所述预充接触器134设置在所述动力电池接口111的正极与所述一个或多个输出接口120的正极之间，所述电机控制器接触器133和所述预充接触器134并联设置。内置控制器200用于控制电机控制器接触器133和所述预充接触器134的吸合和断开。

在一个实施例中，如图1所示，动力电池接口111的正极与输出接口120的正极(即，左驱电机控制器接口121的正极、右驱电机控制器接口122的正极和起升电机控制器接口123的正极的汇流端)之间设置有电机控制器接触器133；动力电池接口111的正极与输出接口120的正极(即，左驱电机控制器接口121的正极、右驱电机控制器接口122的正极和起升电机控制器接口123的正极的汇流端)之间还设置有预充电路，所述预充电路包括串联的预充接触器134和预充电阻R，所述预充电路与电机控制器接触器133并联。

在一个实施例中，左驱电机控制器接口121的正极与所述正极汇流端之间、右驱电机控制器接口122的正极与所述正极汇流端之间、起升电机控制器接口123的正极与所述正极汇流端之间均设置有高压保险。

示例性地，所述一个或多个高压接触器130还包括主负接触器135，所述主负接触器135设置在负极主线上，所述负极主线的一端连接至所述动力电池接口111的负极，所述负极主线的另一端连接至所述一个或多个输出接口120的负极、所述交流充电口112的负极和/或所述直流充电口113的负极。

在一个实施例中，如图1所示，输入接口110的负极和输出接口120的负极均连接形成负极主线，其中，负极主线的一端连接至动力电池接口111的负极，负极主线的另一端连接至一个或多个输出接口120的负极、所述交流充电口112的负极和/或所述直流充电口113的负极，主负接触器135设置在负极主线的主路上，以使得主负接触器135位于动力电池接口111的负极与一个或多个输出接口120的负极之间，也位于动力电池接口111的负极与交流充电口112的负极之间，也位于动力电池接口111的负极与直流充电口113的负极之间。内置控制器200用于控制主负接触器135的吸合和断开。

在一个实施例中，如图1和图2所示，当新能源叉车点火开关打开，进入行驶模式后，新能源叉车动力电池400中的电池管理系统(BMS)被激活，动力电池400中的主正接触器(未示出)吸合，动力电池400即可向电池能量分配单元进行供电。电池能量分配单元内部通过内置控制器200进行高压接触器130故障检测(例如，高压接触器130粘结与否，接插件是否插接或松动)后，吸合主负接触器135，一段时间(例如，100ms)后，吸合预充接触器134，向左驱电机控制器710、右驱电机控制器720、起升电机控制器730内部的电容进行预充充电。电容电压达到电池母线电压的90％后，吸合电机控制器接触器133，同时断开预充接触器134。左驱电机控制器710、右驱电机控制器720、起升电机控制器730通过自检没有问题后，开始根据前进后退开关、加速器、液压操纵杆上的开关信号分别驱动左驱电机、右驱电机、起升电机进行工作。其中，左驱电机控制器710、右驱电机控制器720、起升电机控制器730通过通信线CAN线与电池能量分配单元内部的内置控制器200进行通信。内置控制器200通过通信线分别与整车控制器300、新能源叉车动力电池400内部的BMS(未示出)进行通信，同时向各个控制单元传送BMS发出的剩余电量(SOC)、电池故障等信息。

在一个实施例中，当通过交流充电口112进行小电流慢速充电时，整车进入充电模式，内置控制器200控制电机控制器接触器133的断开，同时吸合慢充正接触器131，按照充电机的最大输出功率和动力电池通过BMS发送出来的电池允许的最大功率进行充电，同时禁止快充正接触器132的吸合。当通过直流充电口113进行大电流快速充电时，整车进入充电模式，内置控制器200控制电机控制器接触器133的断开，同时吸合快充正接触器132，按照充电机的最大输出功率和电池通过BMS发送出来的电池允许的最大功率进行充电，同时禁止慢充正接触器131的吸合。

示例性地，所述电池能量分配单元还包括壳体800，所述壳体800用于容纳所述高压控制回路100和所述内置控制器200，所述壳体800包括多个侧壁，所述输入接口和所述一个或多个输出接口设置于一个或多个所述侧壁上。

在一个实施例中，如图3A和3B所示，高压控制回路100和内置控制器200均设置在壳体800的内部。低压信号接口210和动力电池接口111设置在壳体800的第一侧壁上，起升电机控制器接口123、交流充电口112和直流充电口113设置在壳体800的第二侧壁上，左驱电机控制器接口121和右驱电机控制器接口122设置在壳体800的第三侧壁上。

在一个实施例中，如图3A所示，壳体800包括主体部分810和盖体部分820，主体部分810和盖体部分820之间设置有防水条830，此外，外围螺钉的锁紧以及动力线插接件均选用防水型，以使电池能量分配单元的防水等级达到IP67，提高了新能源叉车的用电安全性，降低了维修频率。

本实用新型还提供了一种新能源叉车，包括如上所述的电池能量分配单元。

根据本实用新型提供的电池能量分配单元及新能源叉车，通过在电池能量分配单元中内置控制器，实现了新能源叉车动力电池和控制部分的分离，减少了维修过程中拆卸动力电池的次数，提高了叉车动力电池系统维修的方便性，并且实现了高低压分开，使用低压部分控制各个高压回路通断，解决整车动力集成的技术难题。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种电池能量分配单元，其特征在于，包括：

高压控制回路，包括输入接口以及一个或多个输出接口，所述输入接口与所述一个或多个输出接口之间设置有一个或多个高压接触器；

内置控制器，所述内置控制器与所述高压控制回路连接，所述内置控制器用于基于整车控制器的控制指令控制所述一个或多个高压接触器的通断。

2.如权利要求1所述的电池能量分配单元，其特征在于，所述内置控制器还用于获取所述一个或多个高压接触器、所述输入接口和/或所述一个或多个输出接口的互锁信号，以监控所述高压控制回路。

3.如权利要求1所述的电池能量分配单元，其特征在于，所述输入接口包括动力电池接口、交流充电口和/或直流充电口，所述动力电池接口用于连接动力电池，所述交流充电口经由车载充电机连接至交流电源，所述直流充电口用于连接直流电源。

4.如权利要求1所述的电池能量分配单元，其特征在于，所述输出接口包括左驱电机控制器接口、右驱电机控制器接口和/或起升电机控制器接口，所述左驱电机控制器接口经由左驱电机控制器连接至左驱动电机，所述右驱电机控制器接口经由右驱电机控制器连接至右驱动电机，所述起升电机控制器接口经由起升电机控制器连接至起升电机。

5.如权利要求3所述的电池能量分配单元，其特征在于，所述一个或多个高压接触器包括电机控制器接触器和/或预充接触器，所述电机控制器接触器和/或预充接触器设置在所述动力电池接口的正极与所述一个或多个输出接口的正极之间，所述电机控制器接触器和/或预充接触器并联设置。

6.如权利要求3所述的电池能量分配单元，其特征在于，所述一个或多个高压接触器还包括慢充正接触器和/或快充正接触器，所述慢充正接触器设置在所述动力电池接口的正极与所述交流充电口的正极之间，所述快充正接触器设置在所述动力电池接口的正极与所述直流充电口的正极之间。

7.如权利要求3所述的电池能量分配单元，其特征在于，所述一个或多个高压接触器还包括主负接触器，所述主负接触器设置在负极主线上，所述负极主线的一端连接至所述动力电池接口的负极，所述负极主线的另一端连接至所述一个或多个输出接口的负极、所述交流充电口的负极和/或所述直流充电口的负极。

8.如权利要求1所述的电池能量分配单元，其特征在于，所述内置控制器包括单片机、微处理器、数字信号处理器或嵌入式处理器。

9.如权利要求1所述的电池能量分配单元，其特征在于，还包括：壳体，所述壳体用于容纳所述高压控制回路和所述内置控制器，所述壳体包括多个侧壁，所述输入接口和所述一个或多个输出接口设置于一个或多个所述侧壁上。

10.一种新能源叉车，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项所述的电池能量分配单元。