模塊化智能高壓配電箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到新能源汽車領(lǐng)域，具體是指一種模塊化智能高壓配電箱。
【背景技術(shù)】
[0002]純電動(dòng)汽車以車載電池為動(dòng)力，高壓電需要分配給車上各用電設(shè)備，高壓配電箱為純電動(dòng)汽車的重要組成部分。當(dāng)前的高壓配電箱存在以下問(wèn)題:
[0003]1、配電箱內(nèi)部的繼電器依靠外部電控單元進(jìn)行控制，無(wú)法保證正確控制。
[0004]2、無(wú)法對(duì)繼電器和熔斷器等器件的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。器件出問(wèn)題時(shí)，需要較長(zhǎng)時(shí)間排查故障。
[0005]3、內(nèi)部高低壓線束較多，且分布無(wú)規(guī)律，內(nèi)部較凌亂，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)高低壓分離。
[0006]4、無(wú)法監(jiān)測(cè)銅排的連接狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)螺栓松動(dòng)時(shí)，無(wú)法及時(shí)報(bào)警。
[0007]5、高壓箱起火后，沒(méi)有滅火功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種模塊化智能高壓配電箱，通過(guò)把各支路進(jìn)行模塊化，使高壓線路清晰明了，器件損壞時(shí)，只需更換相應(yīng)模塊，縮短維保時(shí)間。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0010]一種模塊化智能高壓配電箱，包括箱體，箱體內(nèi)設(shè)置包括300A模塊、150A模塊、50A模塊、20A模塊和預(yù)充模塊在內(nèi)的高壓模塊，所述300A模塊、150A模塊、50A模塊和20A模塊包括繼電器、熔斷器和電池高壓采集電路，預(yù)充模塊包括繼電器和預(yù)充電阻;箱體內(nèi)還設(shè)有用于低壓控制的主控模塊，各高壓模塊通過(guò)母排連接電源;300A模塊主要用于電機(jī)，150A模塊主要用于快充，50A模塊主要用于慢充，20A主要用于DC/DC、DC/AC、PTC和空調(diào)，預(yù)充模塊主要用于過(guò)大電流繼電器保護(hù);各高壓模塊設(shè)有電池高壓采集電路，采用精密電阻分壓方式，并通過(guò)光耦隔離轉(zhuǎn)換成高低電平給主控模塊處理;母排電流采集采用霍爾電流傳感器進(jìn)行采集并給主控模塊處理;主控模塊通過(guò)CAN總線與外部單片機(jī)通信。
[0011]所述電池高壓采集電路使用串聯(lián)精密電阻，進(jìn)行電阻分壓，在高壓成分中分出5V電壓并通過(guò)線性光耦進(jìn)行高壓部分和低壓部分隔離，再經(jīng)過(guò)跟隨器和濾波電路傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)AD輸入端口進(jìn)行電壓信號(hào)采集，實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)模塊化智能高壓配電箱輸入端電壓變化，當(dāng)采集的電壓信號(hào)低于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)將通過(guò)CAN對(duì)電池管理系統(tǒng)通信，使電池管理系統(tǒng)對(duì)總繼電器或其他相關(guān)器件進(jìn)行控制。
[0012]電路中的溫度傳感器為熱敏電阻，為防止螺絲松動(dòng)造成事故，本發(fā)明的配電箱的電路中的銅排螺絲連接處設(shè)置溫度傳感器，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度值時(shí)，單片機(jī)將報(bào)警，并將信號(hào)傳遞給BMS(電池管理系統(tǒng))，電池管理系統(tǒng)將把主繼電器端口斷開(kāi)，保護(hù)模塊化智能高壓配電箱。
[0013]以上是各種功能單一工作原理，在正常裝車時(shí)，高壓采集電路采集模塊化智能高壓配電箱的電池輸入電壓以及繼電器和熔斷器兩端的電壓情況;溫度傳感器采集各關(guān)鍵點(diǎn)的溫度情況;霍爾電流傳感器采集母排上的電流大小；主控模塊單片機(jī)將上述的信號(hào)進(jìn)行采集，處理然后通過(guò)CAN線與模塊化智能高壓配電箱外部的單片機(jī)進(jìn)行通信，使外部單片機(jī)根據(jù)控制策略對(duì)整車電氣進(jìn)行控制。
[0014]本發(fā)明的模塊化智能高壓配電柜具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、高壓配電柜自行控制內(nèi)部的繼電器，避免外部控制單元對(duì)高壓配電柜進(jìn)行錯(cuò)誤操作。
[0016]2、能夠?qū)Ω髌骷M(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
[0017]3、能夠?qū)β萁z松動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)視，并反饋。
[0018]4、對(duì)高壓配電柜進(jìn)行阻燃設(shè)計(jì)。
[0019]5、所有信號(hào)都通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信，低壓線束只要電源線和CAN線。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明的模塊化智能高壓配電箱整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明的模塊化智能高壓配電箱中300A模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明的模塊化智能高壓配電箱中150A模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明的模塊化智能高壓配電箱中50A模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5為本發(fā)明的模塊化智能高壓配電箱中20A模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6為本發(fā)明的模塊化智能高壓配電箱中預(yù)充模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0027]實(shí)施例:
[0028]如圖1-6所示，本發(fā)明的模塊化智能高壓配電箱，包括箱體7，箱體內(nèi)設(shè)置包括300A模塊1、150A模塊2、50A模塊3、20A模塊4和預(yù)充模塊5在內(nèi)的高壓模塊，箱體內(nèi)還設(shè)有用于低壓控制的主控模塊6，各高壓模塊通過(guò)母排連接電源；
[0029]300A模塊主要用于電機(jī)，150A模塊主要用于快充，50A模塊主要用于慢充，20A主要用于DC/DC、DC/AC、PTC和空調(diào)，預(yù)充模塊主要用于過(guò)大電流繼電器保護(hù)；
[0030]300A模塊、150A模塊、50A模塊和20A模塊包括繼電器11、201、301和401，熔斷器102、202、302、402和電池高壓采集電路，通過(guò)在高壓之間并入一串電阻，將電壓進(jìn)行分壓，采集O?5V以內(nèi)的電壓值，各模塊電壓信號(hào)是瞬間信號(hào)，電阻上不能承受持續(xù)的強(qiáng)高壓，由單片機(jī)控制，繼電器動(dòng)作，采集到信號(hào)就斷開(kāi)，為了將高低電壓進(jìn)行隔離，使用光耦TLP521-1進(jìn)行電壓隔離，并轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量輸入到單片機(jī)的I/O 口，進(jìn)行電平采集，在繼電器閉合狀態(tài)下，如果采集到高電平，則為繼電器或熔斷器損壞，如果為低電平，則線路正常。
[0031]預(yù)充模塊包括繼電器501和預(yù)充電阻502，主要用于過(guò)大電流繼電器保護(hù)。由于存在容性負(fù)載，當(dāng)?shù)刃щ娙莶⒙?lián)在電源兩端的時(shí)候，電源接通瞬間，電容兩端的電壓不會(huì)突變，而電容兩端的電流會(huì)突變，剛接通電源瞬間，電容器兩端相當(dāng)于短路。
[0032]螺絲松動(dòng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用原理是:連接銅排螺絲松動(dòng)使兩銅排間產(chǎn)生間隔，相當(dāng)于兩銅排間的阻值加大，根據(jù)P= I2R可知，銅排間的發(fā)熱功率增加很多，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量也增加很大，使銅排溫度上升到銅排的熔點(diǎn)而化掉。熱敏電阻是一種阻值隨著溫度線性變化的傳感器器件，通過(guò)熱敏電阻這種特性可以得到電壓和溫度之間的關(guān)系。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度值時(shí)，單片機(jī)將報(bào)警，并將信號(hào)傳遞給BMS(電池管理系統(tǒng))，電池管理系統(tǒng)將把主繼電器端口斷開(kāi)，保護(hù)模塊化智能高壓配電箱。
[0033]與傳統(tǒng)高壓配電柜相比較，模塊化智能高壓配電柜具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0034]1、傳統(tǒng)高壓配電柜把控制模塊整合到了外部控制單元，使傳統(tǒng)高壓配電柜必須和外部控制單元進(jìn)行組合才能使用;而本發(fā)明把繼電器控制，高壓信號(hào)采集，電流信號(hào)采集等整合在一起，成為了獨(dú)立的整體。模塊化智能高壓配電柜只需要通過(guò)CAN總線和整車控制器進(jìn)行通信即可完成控制，避免了不同供應(yīng)商對(duì)其進(jìn)行錯(cuò)誤控制操作，燒毀器件。
[0035]2、傳統(tǒng)高壓配電柜只能對(duì)繼電器進(jìn)行控制，而模塊化智能高壓配電柜能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)熔斷器，繼電器的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。對(duì)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題(如繼電器粘合，熔斷器燒毀)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋。
[0036]3、由于傳統(tǒng)高壓配電柜中存在氧氣，在出現(xiàn)明火故障時(shí)，會(huì)把柜內(nèi)器件，線束燒毀，而模塊化智能高壓配電柜檢測(cè)到高于150度的高溫或者明火后，高壓柜內(nèi)部的滅火裝置會(huì)自動(dòng)噴射氣體，降低高壓柜內(nèi)部的氧氣含量，起到滅火的目的，使繼電器出現(xiàn)拉弧時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)火花，引起火災(zāi)。
[0037]在傳統(tǒng)高壓柜中，隨著繼電器的增加，低壓線束也會(huì)增加，使線束復(fù)雜，而本發(fā)明通過(guò)引入智能模塊，使線束長(zhǎng)度盡可能的縮短，線的數(shù)量盡可能減少。引入CAN總線，使與外界連接的低壓線只有5根。
[0038]5、傳統(tǒng)高壓配電柜高壓線，銅排走線混亂，不易布線，且不美觀，本發(fā)明將各分路(電機(jī)線路、DC/DC、空調(diào)回路、前后除霜等等)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，針對(duì)不同應(yīng)用客戶要求選用不同模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)線和出線分開(kāi)，避免進(jìn)出線交叉。
[0039]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.模塊化智能高壓配電箱，其特征在于，包括箱體，箱體內(nèi)設(shè)置包括300A模塊、150A模塊、50A模塊、20A模塊和預(yù)充模塊在內(nèi)的高壓模塊，所述300A模塊、150A模塊、50A模塊和20A模塊包括繼電器、熔斷器和電池高壓采集電路，預(yù)充模塊包括繼電器和預(yù)充電阻;箱體內(nèi)還設(shè)有用于低壓控制的主控模塊，各高壓模塊通過(guò)母排連接電源；300A模塊主要用于電機(jī)，150A模塊主要用于快充，50A模塊主要用于慢充，20A主要用于DC/DC、DC/AC、PTC和空調(diào)，預(yù)充模塊主要用于過(guò)大電流繼電器保護(hù);各高壓模塊設(shè)有電池高壓采集電路，采用精密電阻分壓方式，并通過(guò)光耦隔離轉(zhuǎn)換成高低電平給主控模塊處理;母排電流采集采用霍爾電流傳感器進(jìn)行采集并給主控模塊處理;主控模塊通過(guò)CAN總線與外部單片機(jī)通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化智能高壓配電箱，其特征在于，所述電池高壓采集電路使用串聯(lián)精密電阻，進(jìn)行電阻分壓，在高壓成分中分出5V電壓并通過(guò)線性光耦進(jìn)行高壓部分和低壓部分隔離，再經(jīng)過(guò)跟隨器和濾波電路傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)AD輸入端口進(jìn)行電壓信號(hào)采集，實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)模塊化智能高壓配電箱輸入端電壓變化，當(dāng)采集的電壓信號(hào)低于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)將通過(guò)CAN對(duì)電池管理系統(tǒng)通信，使電池管理系統(tǒng)對(duì)總繼電器或其他相關(guān)器件進(jìn)行控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化智能高壓配電箱，其特征在于，所述配電箱的電路中的銅排螺絲連接處設(shè)置溫度傳感器，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度值時(shí)，主控模塊單片機(jī)將報(bào)警，并將信號(hào)傳遞給電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)將把主繼電器端口斷開(kāi)，保護(hù)模塊化智能高壓配電箱。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種模塊化智能高壓配電箱，包括箱體，箱體內(nèi)設(shè)置包括300A模塊、150A模塊、50A模塊、20A模塊和預(yù)充模塊在內(nèi)的高壓模塊；箱體內(nèi)還設(shè)有用于低壓控制的主控模塊，各高壓模塊設(shè)有電池高壓采集電路，采用精密電阻分壓方式，并通過(guò)光耦隔離轉(zhuǎn)換成高低電平給主控模塊處理；母排電流采集采用霍爾電流傳感器進(jìn)行采集并給主控模塊處理；主控模塊通過(guò)CAN總線與外部單片機(jī)通信。本發(fā)明的模塊化智能高壓配電柜具有以下優(yōu)點(diǎn)：自行控制內(nèi)部繼電器，避免外部錯(cuò)誤操作；能夠?qū)Ω髌骷M(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)；能夠?qū)β萁z松動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)視，并反饋；對(duì)高壓配電柜進(jìn)行阻燃設(shè)計(jì)；所有信號(hào)都通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信，低壓線束只要電源線和CAN線。
【IPC分類】B60R16/023, B60L11/18, H02B1/46
【公開(kāi)號(hào)】CN105667336
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610130689
【發(fā)明人】邱俊鵬, 董樹武, 田輝輝
【申請(qǐng)人】上海埃而生電氣有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年3月8日