一种支持双向直流电压转换的配电盒的制作方法

1.本实用新型涉及电动汽车安全领域，尤其涉及一种支持双向直流电压转换的配电盒。


背景技术：

2.随着电动化新能源汽车日益普及，电动车辆的种类也越来越多，其中包括插电混合动力、纯电动、混合动力以及48v混合动力系统等等，各个动力系统除了电池电压平台、系统形式不同，其主体结构基本相同，都是由电机、电控、电池、直流电压转换等部分组成。经过粗放型设计到精细化设计再到成本优化设计，在成本优化过程中，发现直流电压转换如果做成双向功能，可以对电池包主回路的预充电路及继电器进行删除，这样通过直流电压转换优化，实现直流电压转换双向，可以实现几百元的降本，这对整车设计来说，是一个很大的贡献。因整车的每个零部件设计开发费用非常高，这其中电机、电控、电池的开发成本更高，为了在不同的整车架构里使用同一套硬件平台，避免二次开发成本太高，所以对配电产品进行独立设计，提供一种支持双向直流电压转换的配电盒，将直流电压转换与配电产品进行集成，对开发成本进行平摊。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题在于为了在不同的整车架构里使用同一套硬件平台，避免二次开发成本太高，所以对配电产品进行独立设计，所以提供一种支持双向直流电压转换的配电盒，所述支持双向直流电压转换的配电盒包括：
4.双向直流电压转换装置、高压装置和低压装置，所述双向直流电压转换的输入端与所述高压输出装置电连接，所述双向直流电压转换的输出端与所述低压装置电连接；
5.所述双向直流电压转换装置包括第一整流装置，变压装置、第二整流装置和控制装置，所述第一整流装置的输入端与所述高压装置电连接，所述第一整流装置的输出端与所述低压装置电连接，所述控制装置分别与所述第一整流装置、所述第二整流装置电连接和变压装置电连接。
6.进一步地，所述高压装置包括高压输入连接装置和安全装置和高压输出连接装置，所述安全装置的输入端与所述高压输入连接装置，所述安全装置的输出端与所述高压输出连接装置电连接。
7.进一步地，所述高压输出连接装置包括第一高压输出连接器、第二高压输出连接器和第三高压输出连接器，所述安全装置包括第一熔断器、第二熔断器、第三熔断器和第四熔断器，所述高压输入连接装置的输出端分别与所述第一熔断器、所述第二熔断器、所述第三熔断器和所述第四熔断器电连接，所述第一熔断器和所述第一高压输出连接器电连接，所述第二熔断器和所述第二高压输出连接器电连接，所述第三熔断器和所述第三高压输出连接器电连接，所述第四熔断器和所述双向直流电压转换装置电连接。
8.进一步地，所述低压装置包括低压12v连接端子、低压12v接地端子、低压连接线和
低压连接线束，所述低压12v连接端子和低压12v接地端子与所述第二整流装置电连接，所述低压连接线和低压连接线束都与所述第一整流装置电连接。
9.进一步地，所述第一整流装置包括直流电源、第一滤波电容、第一mos管、第二mos管、第三mos管和第四mos管，所述第一滤波电容与所述直流电源并联，所述第一mos管和所述第二mos管串联后与所述第一滤波电容并联，所述第三mos管和所述第四mos管串联后与所述第一滤波电容并联，所述直流电源的正极与所述第四熔断器电连接，所述直流电源负极与所述高压输入连接装置电连接，所述变压装置与所述第一mos管和第二mos管之间线路电连接，所述变压装置还与所述第三mos管和第四mos管之间线路电连接。
10.进一步地，所述第二整流装置包括第二滤波电容、第五mos管、第六mos 管、第七mos管、第八mos管、第九mos管和第十mos管，所述第二滤波电容、第九mos管和第十mos管串联，所述第十mos管的输入端与所述低压12v连接端子电连接，所述第二滤波电容的输出端与所述低压12v接地端子电连接，所述第五mos管和所述第六mos管串联后与所述第二滤波电容并联，所述第七mos管和所述第八mos管串联后与所述第二滤波电容并联，所述变压装置与所述第五mos管和第六mos管之间线路电连接，所述变压装置还与所述第七mos管和第八mos管之间线路电连接。
11.进一步地，所述变压装置包括第三滤波电容和第四滤波电容和变压器，所述第三滤波电容的一端与所述第一mos管和第二mos管之间线路电连接，所述第三滤波电容的另一端与所述变压器电连接，所述第四滤波电容的一端与所述第七mos管和第八mos管之间线路电连接，所述第四滤波电容的一端另一端与所述变压器电连接，所述变压器与所述第三mos管和第四mos管之间线路电连接，所述变压器与所述第五mos管和第六mos管之间线路电连接。
12.进一步地，所述控制装置包括总控制装置、第一原边驱动控制装置、第二原边驱动装置和电压采样反向检测装置，所述总控制装置分别与所述第一原边驱动控制装置、第二原边驱动装置和电压采样反向检测装置电连接，所述第一原边驱动控制装置与所述第一整流装置电连接，所述第二原边驱动装置和所述电压采样反向检测装置都与所述第二整流装置电连接。
13.进一步地，所述第一原边驱动控制装置分别与所述第一mos管、所述第二 mos管、所述第三mos管和所述第四mos管电连接，所述第二原边驱动装置分别与所述第五mos管、所述第六mos管、所述第七mos管和所述第八mos 管电连接。
14.进一步地，所述电压采样反向检测装置一端与所述第十mos管和所述低压 12v连接端子电连接，所述电压采样反向检测装置的另一端与所述低压12v接地端子电连接。
15.实施本实用新型，具有如下有益效果：
16.1.本实用新型采用第一整流器和第二整流器，使得整个配电单元支持双向直流电压转换功能，能够在保持变压器两端的直流电压极性不变的情况下，根据实际需要完成能量的双向传输，相较于单向直流电压转换功能更为全面。
17.2.本实用新型双向直流电压转换功能采用对称式结构，通过高频变压器变比调压方式进行调压，还采用对称式逆变整流结构，确保了双向功能；具有效率高体积小和成本低的优势。
18.3.本实用新型采用了安全装置，保证了整体电路的安全，使得过压功能设计达到
功能安全等级d，过流功能设计达到功能安全等级b，整个配电盒设计更为安全可靠。
附图说明
19.图1是本实用新型中电压转换的电路图；
20.图2是本实用新型中电压转换同步整流的电路图。
21.其中，图中附图标记对应应为1-双向直流电压转换装置、101-第一整流装置、 1011-直流电源、1012-第一滤波电容、1013-第一mos管、1014-第二mos管、 1015-第三mos管、1016-第四mos管、102-变压装置、1021-第三滤波电容、 1022-第四滤波电容、1023-变压器、103-第二整流装置、1031-第二滤波电容、1032
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第五mos管、1033-第六mos管、1034-第七mos管、1035-第八mos管、1036
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第九mos管、1037-第十mos管、104-控制装置、1041-总控制装置、1042-第一原边驱动控制装置、1043-第二原边驱动装置、1044-电压采样反向检测装置、 2-高压装置、201-高压输入连接装置、202-安全装置、2021-第一熔断器、2022
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第二熔断器、2023-第三熔断器、2024-第四熔断器、203-高压输出连接装置、2031
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第一高压输出连接器、2032-第二高压输出连接器、2033-第三高压输出连接器、 3-低压装置、301-低压12v连接端子、302-低压12v接地端子、303-低压连接线、 304-低压连接线束。
具体实施方式
22.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
23.实施例
24.本实施例中，为了在不同的整车架构里使用同一套硬件平台，避免二次开发成本太高，所以对配电产品进行独立设计，提供一种支持双向直流电压转换的配电盒，所述支持双向直流电压转换的配电盒包括：
25.双向直流电压转换装置、高压装置和低压装置，所述双向直流电压转换的输入端与所述高压输出装置电连接，所述双向直流电压转换的输出端与所述低压装置电连接；
26.所述双向直流电压转换装置包括第一整流装置101，变压装置102、第二整流装置103和控制装置104，所述第一整流装置的输入端与所述高压装置电连接，所述第一整流装置的输出端与所述低压装置电连接，所述控制装置104分别与所述第一整流装置101、所述第二整流装置电连接103和变压装置102电连接。
27.在一个具体的实施方式中，所述高压装置包括高压输入连接装置201和安全装置202和高压输出连接装置203，所述安全装置202的输入端与所述高压输入连接装置201，所述安全装置202的输出端与所述高压输出连接装置203电连接。
28.在一个具体的实施方式中，所述高压输出连接装置203包括第一高压输出连接器2031、第二高压输出连接器2032和第三高压输出连接器2033，所述安全装置202包括第一熔断器2021、第二熔断器2022、第三熔断器2023和第四熔断器2024，所述高压输入连接装置201的输出端分别与所述第一熔断器2021、所述第二熔断器2022、所述第三熔断器2023和所述第四熔断器2024电连接，所述第一熔断器2021和所述第一高压输出连接器2031电连接，所述第二熔断器2022和所述第二高压输出连接器电连接2032，所述第三熔断器2023和所述第三高压输出连接器电连接2033，所述第四熔断器2024和所述双向直流电压转换装置电连
接。
29.在一个具体的实施方式中，所述低压装置包括低压12v连接端子301、低压 12v接地端子302、低压连接线303和低压连接线束304，所述低压12v连接端子301和低压12v接地端子302与所述第二整流装置103电连接，所述低压连接线303和低压连接线束304都与所述第一整流装置101电连接。
30.在一个具体的实施方式中，所述控制装置104包括总控制装置1041、第一原边驱动控制装置1042、第二原边驱动装置1043和电压采样反向检测装置 1044，所述总控制装置1041分别与所述第一原边驱动控制装置1042、第二原边驱动装置1043和电压采样反向检测装置1044电连接，所述第一原边驱动控制装置1042与所述第一整流装置电连接，所述第二原边驱动装置1043和所述电压采样反向检测装置1044都与所述第二整流装置电连接。
31.在一个具体的实施方式中，所述第一原边驱动控制装置1042分别与所述第一mos管1013、所述第二mos管1014、所述第三mos管1015和所述第四mos 管1016电连接，所述第二原边驱动装置1043分别与所述第五mos管1032、所述第六mos管1033、所述第七mos管1034和所述第八mos管1035电连接。
32.在一个具体的实施方式中，所述电压采样反向检测装置1044一端与所述第十mos管和所述低压12v连接端子301电连接，所述电压采样反向检测装置1044 的另一端与所述低压12v接地端子302电连接。
33.本实施例工作原理及流程：
34.传统的直流电压转换是单向的，大致结构为移相全桥+二极管整流/同步整流的结构，本实施例可实现可正可逆的双向结构，是buck/boost+llc全桥整流的方案，当高压输入连接器高压通电前，通过双向直流电压转换装置(1)进行 boost(升压工作模式)，将12v所连接的铅酸电池12v的电源逆变成hv，给第一高压输出连接器、第二高压输出连接器和第三高压输出连接器负载进行预充电工作；完成预充电后，通过低压连接线束低压通讯与整车通讯后，由整车控制高压输入连接器进行高压通电，此时，双向直流电压转换装置(1)也将boost(升压工作模式)切换为buck(降压工作模式)
35.实施本实用新型，具有如下有益效果：
36.1.本实用新型配电单元支持双向直流电压转换功能，能够在保持变压器两端的直流电压极性不变的情况下，根据实际需要完成能量的双向传输，相较于单向直流电压转换功能更为全面。
37.2.本实用新型双向直流电压转换功能采用对称式结构，通过高频变压器变比调压方式进行调压，还采用对称式逆变整流结构，确保了双向功能；具有效率高体积小和成本低的优势。
38.3.本实用新型采用了安全装置，保证了整体电路的安全，使得过压功能设计达到功能安全等级d，过流功能设计达到功能安全等级b，整个配电盒设计更为安全可靠。
39.实施例
40.本实施例中，为了在不同的整车架构里使用同一套硬件平台，避免二次开发成本太高，所以对配电产品进行独立设计，提供一种支持双向直流电压转换的配电盒，所述支持双向直流电压转换的配电盒包括：双向直流电压转换装置、高压装置和低压装置，所述双向直流电压转换的输入端与所述高压输出装置电连接，所述双向直流电压转换的输出端与所
述低压装置电连接；
41.所述双向直流电压转换装置包括第一整流装置101，变压装置102、第二整流装置103和控制装置104，所述第一整流装置的输入端与所述高压装置电连接，所述第一整流装置的输出端与所述低压装置电连接，所述控制装置104分别与所述第一整流装置101、所述第二整流装置电连接103和变压装置102电连接。
42.在一个具体的实施方式中，所述高压装置包括高压输入连接装置201和安全装置202和高压输出连接装置203，所述安全装置202的输入端与所述高压输入连接装置201，所述安全装置202的输出端与所述高压输出连接装置203电连接。
43.在一个具体的实施方式中，所述高压输出连接装置203包括第一高压输出连接器2031、第二高压输出连接器2032和第三高压输出连接器2033，所述安全装置202包括第一熔断器2021、第二熔断器2022、第三熔断器2023和第四熔断器2024，所述高压输入连接装置201的输出端分别与所述第一熔断器2021、所述第二熔断器2022、所述第三熔断器2023和所述第四熔断器2024电连接，所述第一熔断器2021和所述第一高压输出连接器2031电连接，所述第二熔断器2022和所述第二高压输出连接器电连接2032，所述第三熔断器2023和所述第三高压输出连接器电连接2033，所述第四熔断器2024和所述双向直流电压转换装置电连接。
44.在一个具体的实施方式中，所述低压装置包括低压12v连接端子301、低压 12v接地端子302、低压连接线303和低压连接线束304，所述低压12v连接端子301和低压12v接地端子302与所述第二整流装置103电连接，所述低压连接线303和低压连接线束304都与所述第一整流装置101电连接。
45.在一个具体的实施方式中，所述第一整流装置101包括直流电源1011、第一滤波电容1012、第一mos管1013、第二mos管1014、第三mos管1015和第四mos管1016，所述第一滤波电容1012与所述直流电源1011并联，所述第一 mos管1013和所述第二mos管1014串联后与所述第一滤波电容1012并联，所述第三mos管1015和所述第四mos管1016串联后与所述第一滤波电容1012并联，所述直流电源的正极与所述第四熔断器2024电连接，所述直流电源负极与所述高压输入连接装置201电连接，所述变压装置102与所述第一mos管1013 和第二mos管1014之间线路电连接，所述变压装置102还与所述第三mos管1015 和第四mos管1016之间线路电连接。
46.在一个具体的实施方式中，所述第二整流装置103包括第二滤波电容1031、第五mos管1032、第六mos管1033、第七mos管1034、第八mos管1035、第九mos管1036和第十mos管1037，所述第二滤波电容1031、第九mos管1036 和第十mos管1037串联，所述第十mos管1037的输入端与所述低压12v连接端子301电连接，所述第二滤波电容1031的输出端与所述低压12v接地端子302 电连接，所述第五mos管1032和所述第六mos管1033串联后与所述第二滤波电容1031并联，所述第七mos管1034和所述第八mos管1035串联后与所述第二滤波电容1031并联，所述变压装置102与所述第五mos管1032和第六mos 管1033之间线路电连接，所述变压装置102还与所述第七mos管1034和第八 mos管1035之间线路电连接。
47.在一个具体的实施方式中，所述变压装置102包括第三滤波电容1021和第四滤波电容1022和变压器1023，所述第三滤波电容1021的一端与所述第一mos 管1013和第二mos管1014之间线路电连接，所述第三滤波电容1021的另一端与所述变压器电连接，所述第四
滤波电容1022的一端与所述第七mos管1034 和第八mos管1035之间线路电连接，所述第四滤波电容1022的一端另一端与所述变压器电连接，所述变压器与所述第三mos管1015和第四mos管1016之间线路电连接，所述变压器与所述第五mos管1032和第六mos管1033之间线路电连接。
48.在一个具体的实施方式中，所述控制装置104包括总控制装置1041、第一原边驱动控制装置1042、第二原边驱动装置1043和电压采样反向检测装置 1044，所述总控制装置1041分别与所述第一原边驱动控制装置1042、第二原边驱动装置1043和电压采样反向检测装置1044电连接，所述第一原边驱动控制装置1042与所述第一整流装置电连接，所述第二原边驱动装置1043和所述电压采样反向检测装置1044都与所述第二整流装置电连接。
49.在一个具体的实施方式中，所述第一原边驱动控制装置1042分别与所述第一mos管1013、所述第二mos管1014、所述第三mos管1015和所述第四mos 管1016电连接，所述第二原边驱动装置1043分别与所述第五mos管1032、所述第六mos管1033、所述第七mos管1034和所述第八mos管1035电连接。
50.在一个具体的实施方式中，所述电压采样反向检测装置1044一端与所述第十mos管和所述低压12v连接端子301电连接，所述电压采样反向检测装置1044 的另一端与所述低压12v接地端子302电连接。
51.本实施例工作原理及流程：
52.传统的直流电压转换是单向的，大致结构为移相全桥+二极管整流/同步整流的结构，本实施例可实现可正可逆的双向结构，是buck/boost+llc全桥整流的方案；
53.当高压输入连接器高压通电前，通过双向直流电压转换装置(1)进行 boost(升压工作模式)，将12v所连接的铅酸电池12v的电源逆变成hv，给第一高压输出连接器、第二高压输出连接器和第三高压输出连接器负载进行预充电工作；
54.完成预充电后，通过低压连接线束低压通讯与整车通讯后，由整车控制高压输入连接器进行高压通电，此时，双向直流电压转换装置(1)也将boost(升压工作模式)切换为buck(降压工作模式)；在双向直流电压转换装置(1)内部在变压器两端分别采用了llc全桥整流使得电压更为稳定。
55.实施本实用新型，具有如下有益效果：
56.1.本实用新型配电单元支持双向直流电压转换功能，能够在保持变压器两端的直流电压极性不变的情况下，根据实际需要完成能量的双向传输，相较于单向直流电压转换功能更为全面。
57.2.本实用新型双向直流电压转换功能采用对称式结构，通过高频变压器变比调压方式进行调压，还采用对称式逆变整流结构，确保了双向功能；具有效率高体积小和成本低的优势。
58.3.本实用新型采用了安全装置，保证了整体电路的安全，使得过压功能设计达到功能安全等级d，过流功能设计达到功能安全等级b，整个配电盒设计更为安全可靠。
59.上所揭露的仅为本实用新型的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。