模块化智能高压配电箱的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种模块化智能高压配电箱，包括箱体，箱体内设置包括300A模块、150A模块、50A模块、20A模块和预充模块在内的高压模块；箱体内还设有用于低压控制的主控模块，各高压模块设有电池高压采集电路，采用精密电阻分压方式，并通过光耦隔离转换成高低电平给主控模块处理；母排电流采集采用霍尔电流传感器进行采集并给主控模块处理；主控模块通过CAN总线与外部单片机通信。本模块化智能高压配电柜具有以下优点：自行控制内部继电器，避免外部错误操作；能够对各器件进行状态监测；能够对螺丝松动问题进行监视，并反馈；对高压配电柜进行阻燃设计；所有信号都通过CAN总线进行通信，低压线束只要电源线和CAN线。
【专利说明】
模块化智能高压配电箱
技术领域
[0001]本实用新型涉及到新能源汽车领域，具体是指一种模块化智能高压配电箱。
【背景技术】
[0002]纯电动汽车以车载电池为动力，高压电需要分配给车上各用电设备，高压配电箱为纯电动汽车的重要组成部分。当前的高压配电箱存在以下问题:
[0003]1、配电箱内部的继电器依靠外部电控单元进行控制，无法保证正确控制。
[0004]2、无法对继电器和熔断器等器件的状态进行实时监测。器件出问题时，需要较长时间排查故障。
[0005]3、内部高低压线束较多，且分布无规律，内部较凌乱，且无法实现高低压分离。
[0006]4、无法监测铜排的连接状态，当出现螺栓松动时，无法及时报警。
[0007]5、高压箱起火后，没有灭火功能。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于提供一种模块化智能高压配电箱，通过把各支路进行模块化，使高压线路清晰明了，器件损坏时，只需更换相应模块，缩短维保时间。
[0009]本实用新型的技术方案是:
[0010]一种模块化智能高压配电箱，包括箱体，箱体内设置包括300A模块、150A模块、50A模块、20A模块和预充模块在内的高压模块，所述300A模块、150A模块、50A模块和20A模块包括继电器、熔断器和电池高压采集电路，预充模块包括继电器和预充电阻;箱体内还设有用于低压控制的主控模块，各高压模块通过母排连接电源;300A模块主要用于电机，150A模块主要用于快充，50A模块主要用于慢充，20A主要用于DC/DC、DC/AC、PTC和空调，预充模块主要用于过大电流继电器保护;各高压模块设有电池高压采集电路，采用精密电阻分压方式，并通过光耦隔离转换成高低电平给主控模块处理;母排电流采集采用霍尔电流传感器进行采集并给主控模块处理;主控模块通过CAN总线与外部单片机通信。
[0011]所述电池高压采集电路使用串联精密电阻，进行电阻分压，在高压成分中分出5V电压并通过线性光耦进行高压部分和低压部分隔离，再经过跟随器和滤波电路传输到单片机AD输入端口进行电压信号采集，实时的监测模块化智能高压配电箱输入端电压变化，当采集的电压信号低于设定值时，单片机将通过CAN对电池管理系统通信，使电池管理系统对总继电器或其他相关器件进行控制。
[0012]电路中的温度传感器为热敏电阻，为防止螺丝松动造成事故，本实用新型的配电箱的电路中的铜排螺丝连接处设置温度传感器，当温度达到设定的温度值时，单片机将报警，并将信号传递给BMS(电池管理系统)，电池管理系统将把主继电器端口断开，保护模块化智能高压配电箱。
[0013]以上是各种功能单一工作原理，在正常装车时，高压采集电路采集模块化智能高压配电箱的电池输入电压以及继电器和熔断器两端的电压情况;温度传感器采集各关键点的温度情况;霍尔电流传感器采集母排上的电流大小；主控模块单片机将上述的信号进行采集，处理然后通过CAN线与模块化智能高压配电箱外部的单片机进行通信，使外部单片机根据控制策略对整车电气进行控制。
[0014]本实用新型的模块化智能高压配电柜具有以下优点:
[0015]1、高压配电柜自行控制内部的继电器，避免外部控制单元对高压配电柜进行错误操作。
[0016]2、能够对各器件进行状态监测。
[0017]3、能够对螺丝松动问题进行监视，并反馈。
[0018]4、对高压配电柜进行阻燃设计。
[0019]5、所有信号都通过CAN总线进行通信，低压线束只要电源线和CAN线。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的模块化智能高压配电箱整体结构示意图。
[0021]图2为本实用新型的模块化智能高压配电箱中300A模块的结构示意图。
[0022]图3为本实用新型的模块化智能高压配电箱中150A模块的结构示意图。
[0023]图4为本实用新型的模块化智能高压配电箱中50A模块的结构示意图。
[0024]图5为本实用新型的模块化智能高压配电箱中20A模块的结构示意图。
[0025]图6为本实用新型的模块化智能高压配电箱中预充模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。
[0027]实施例:
[0028]如图1-6所示，本实用新型的模块化智能高压配电箱，包括箱体7，箱体内设置包括300A模块1、150A模块2、50A模块3、20A模块4和预充模块5在内的高压模块，箱体内还设有用于低压控制的主控模块6，各高压模块通过母排连接电源；
[0029]300A模块主要用于电机，150A模块主要用于快充，50A模块主要用于慢充，20A主要用于DC/DC、DC/AC、PTC和空调，预充模块主要用于过大电流继电器保护；
[0030]300A模块、150A模块、50A模块和20A模块包括继电器11、201、301和401，熔断器102、202、302、402和电池高压采集电路，通过在高压之间并入一串电阻，将电压进行分压，采集O?5V以内的电压值，各模块电压信号是瞬间信号，电阻上不能承受持续的强高压，由单片机控制，继电器动作，采集到信号就断开，为了将高低电压进行隔离，使用光耦TLP521-1进行电压隔离，并转换成开关量输入到单片机的I/O 口，进行电平采集，在继电器闭合状态下，如果采集到高电平，则为继电器或熔断器损坏，如果为低电平，则线路正常。
[0031]预充模块包括继电器501和预充电阻502，主要用于过大电流继电器保护。由于存在容性负载，当等效电容并联在电源两端的时候，电源接通瞬间，电容两端的电压不会突变，而电容两端的电流会突变，刚接通电源瞬间，电容器两端相当于短路。
[0032]螺丝松动监测应用原理是:连接铜排螺丝松动使两铜排间产生间隔，相当于两铜排间的阻值加大，根据P= I2R可知，铜排间的发热功率增加很多，在相同时间内产生的热量也增加很大，使铜排温度上升到铜排的熔点而化掉。热敏电阻是一种阻值随着温度线性变化的传感器器件，通过热敏电阻这种特性可以得到电压和温度之间的关系。当温度达到设定的温度值时，单片机将报警，并将信号传递给BMS(电池管理系统)，电池管理系统将把主继电器端口断开，保护模块化智能高压配电箱。
[0033]与传统高压配电柜相比较，模块化智能高压配电柜具有以下优点和积极效果:
[0034]1、传统高压配电柜把控制模块整合到了外部控制单元，使传统高压配电柜必须和外部控制单元进行组合才能使用;而本实用新型把继电器控制，高压信号采集，电流信号采集等整合在一起，成为了独立的整体。模块化智能高压配电柜只需要通过CAN总线和整车控制器进行通信即可完成控制，避免了不同供应商对其进行错误控制操作，烧毁器件。
[0035]2、传统高压配电柜只能对继电器进行控制，而模块化智能高压配电柜能够实时监测熔断器，继电器的实时工作状态。对运行过程中出现的问题(如继电器粘合，熔断器烧毁)进行实时反馈。
[0036]3、由于传统高压配电柜中存在氧气，在出现明火故障时，会把柜内器件，线束烧毁，而模块化智能高压配电柜检测到高于150度的高温或者明火后，高压柜内部的灭火装置会自动喷射气体，降低高压柜内部的氧气含量，起到灭火的目的，使继电器出现拉弧时，不会出现火花，引起火灾。
[0037]在传统高压柜中，随着继电器的增加，低压线束也会增加，使线束复杂，而本实用新型通过引入智能模块，使线束长度尽可能的缩短，线的数量尽可能减少。引入CAN总线，使与外界连接的低压线只有5根。
[0038]5、传统高压配电柜高压线，铜排走线混乱，不易布线，且不美观，本实用新型将各分路(电机线路、DC/DC、空调回路、前后除霜等等)进行模块化设计，针对不同应用客户要求选用不同模块进行设计，进线和出线分开，避免进出线交叉。
[0039]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
【主权项】
1.模块化智能高压配电箱，其特征在于，包括箱体，箱体内设置包括300A模块、150A模块、50A模块、20A模块和预充模块在内的高压模块，所述300A模块、150A模块、50A模块和20A模块包括继电器、熔断器和电池高压采集电路，预充模块包括继电器和预充电阻;箱体内还设有用于低压控制的主控模块，各高压模块通过母排连接电源；300A模块主要用于电机，150A模块主要用于快充，50A模块主要用于慢充，20A主要用于DC/DC、DC/AC、PTC和空调，预充模块主要用于过大电流继电器保护;各高压模块设有电池高压采集电路，采用精密电阻分压方式，并通过光耦隔离转换成高低电平给主控模块处理;母排电流采集采用霍尔电流传感器进行采集并给主控模块处理;主控模块通过CAN总线与外部单片机通信。2.根据权利要求1所述的模块化智能高压配电箱，其特征在于，所述电池高压采集电路使用串联精密电阻，进行电阻分压，在高压成分中分出5V电压并通过线性光耦进行高压部分和低压部分隔离，再经过跟随器和滤波电路传输到单片机AD输入端口进行电压信号采集，实时的监测模块化智能高压配电箱输入端电压变化，当采集的电压信号低于设定值时，单片机将通过CAN对电池管理系统通信，使电池管理系统对总继电器或其他相关器件进行控制。3.根据权利要求1所述的模块化智能高压配电箱，其特征在于，所述配电箱的电路中的铜排螺丝连接处设置温度传感器，当温度达到设定的温度值时，主控模块单片机将报警，并将信号传递给电池管理系统，电池管理系统将把主继电器端口断开，保护模块化智能高压配电箱。
【文档编号】H02B1/46GK205417224SQ201620176318
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月8日
【发明人】邱俊鹏, 董树武, 田辉辉
【申请人】上海埃而生电气有限公司