新能源商用车用高压电气装置的制作方法

本实用新型涉及一种车用高压电气架构，尤其涉及一种新能源商用车用高压电气装置。

背景技术：

请参见附图1，目前，运用在新能源电动车上的高压电气架构主要包括储能系统1、高压配电系统200、控制系统300、高压负载4、高压连接线束5、第一交直流电源600、第二交直流电源700及直流电源800；储能系统1、高压配电系统200、控制系统300通过高压连接线束5依次连接；控制系统300的主电机熔断器F1、辅电机熔断器F2通过高压连接线束5分别与高压负载4的主电机41和辅电机42连接，控制系统300的空调熔断器F3通过空调接触器KM8与高压负载4的电空调43连接，控制系统300的油泵熔断器F4通过油泵接触器KM9经第一交直流电源600与高压负载4的转向机44连接，控制系统300的气泵熔断器F5通过交直流接触器KM10经第二交直流电源700与高压负载4的空压机45连接，控制系统300的除霜熔断器F6通过除霜接触器KM11与高压负载400的除霜器46连接，控制系统300的高压负载熔断器F7通过直流电源接触器KM12经直流电源800与高压负载4的蓄电池连接。高压配电系统200的手动维修开关总正端与控制系统300的主正接触器KM6、预充接触器KM7和高压负载熔断器F7连接，高压配电系统200的手动维修开关总负端与控制系统300的主负接触器KM5连接。

现有技术的车用高压电气架构有如下不足之处：

1、安全性不够高：每个支路负载都有独立的继电器和熔断器保证其工作的独立性，或者电池系统又缺少独立的继电器来做保护。带来的问题是：在各个支路加一个熔断器和一个接触器，导致如果有五六个高压负载，这部分有多达五六个接触器，虽然各个负载之间保持了启停独立，电气架构复杂，高压盒使用的接触器太多，成本偏高，故障点也多，如果互相协调不好，在有些特殊情况下常出现接触器粘连情况，无法对高压部件起到保护作用，安全隐患颇大或者整车无法行驶。

前端电压由电池给出，后端电压由电机给出，两部份的电压采样精度不同，导致判断预充前后端的压差较大，从而主正接触器KM6闭合瞬间还可能压差过大，导致接触器闭合瞬间电流的冲击会影响主正接触器KM6的电气寿命。

高压配电系统200不设有主正、主负接触器，而只在控制系统300里设有主负接触器KM5和主正接触器KM6，在一般情况下也可以实现整车上下电通断功能，但无法实现分级上下电，在高压配电系统200判断电池或整车有较高风险，且主正接触器KM6又无法响应断开或粘连情况下，缺失了对整车的保护功能。

2、集成化程度低：各个功能零部件独立，造成整车零部件非常多，对整车空间使用是一种浪费，给总布置带来很多难度。各部件都要用高压线束敷设连接起来，整车采购成本偏高，不利于行业的可持续发展。

第一交直流电源600、第二交直流电源700及直流电源800的正负极需要通过六根高压线束来实现和其他高压部件的连接，线束的使用根数较多。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种新能源商用车用高压电气装置，不仅大大减少了高压接触器、连接器和高压导线的使用量，降低整车成本，而且使高压接触器低负载断开和闭合，降低高压接触器的故障率，提高了整车安全性。

本实用新型是这样实现的：

一种新能源商用车用高压电气装置，包括通过高压连接线束依次连接的储能系统、高压配电系统、集成辅助控制系统及高压负载；高压配电系统内设有主正接触器及主负接触器；集成辅助控制系统内设有整车主接触器KM1及电源控制器，电源控制器集成了第一交直流电源、第二交直流电源及直流电源；高压配电系统的手动维修开关总正端通过主正接触器与集成辅助控制系统的整车主接触器、预充接触器、高压负载熔断器的一端、电源控制器的正端及高压负载的正端连接，高压配电系统的手动维修开关总负端通过主负接触器与集成辅助控制系统的负端、高压负载的主电机、辅电机、电空调的负端连接；集成辅助控制系统的主电机熔断器、油泵熔断器、气泵熔断器、除霜熔断器、高压负载熔断器分别通过电源控制器与高压负载的主电机、转向机、空压机、蓄电池及除霜器连接。

所述的高压配电系统的手动维修开关内设有高压熔断器。

所述的第一交直流电源、第二交直流电源及直流电源在集成辅助控制系统内通过铜排连接，并通过一个网关与整车进行CAN通讯。

所述的高压配电系统的左侧充电接触器的一端与右侧充电接触器的一端并联后与手动维修开关总正端连接，左侧充电接触器的另一端与第一充电插座的一端连接，右侧充电接触器的另一端与第二充电插座的一端连接，第一充电插座及第二充电插座的另一端并联后与高压配电系统的充电负接触器的一端连接，充电负接触器的另一端与手动维修开关总负端连接，构成两路电池外充电电路。

两路电池外充电电路分别与整车通过CAN总线交互，且两路电池外充电电路分别与主正接触器及主负接触器分开设置。

所述的预充接触器与预充电阻串联后与主接触器并联，构成预充电路，主接触器的前后端分别设有电压采样电路。

所述的高压负载熔断器与预充电路并联。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、高压配电系统和集成辅助控制系统将多个功能的零部件集成在一起，不但节省了很多空间，还省去了多个高压连接器和高压线束，降低成本，对生产装配过程来说也能减少很多安装工时，提高生产效率。

2、主负接触器、主正接触器可以实现和集成辅助控制器的整车主接触器的分级上电，并能在极端情况，如整车主接触器无法响应分断或粘连的情况下，主负接触器、主正接触器还能及时断开下高压，保护人员、以及车内高压零部件包括电池的安全。

3、通过集成辅助控制器判断主电机预充两端的电压，提高了电压采样的精度，缩小了主接触器闭合时两端的压差，在很大程度上提高了接触器的使用寿命，提高整车的可靠性。

4、通过集成辅助控制器降低了接触器的使用数量，接触器减少使故障点更少，可靠性更高。

5、电源控制器通过内部网关板与整车总线进行通讯，拓扑结构合理，网络通讯质量较高，节点间响应速度快，并且容易扩充，网络通讯质量较高，不会因为其中一路而造成整个网络瘫痪。

本实用新型不仅大大减少了高压接触器、连接器和高压导线的使用量，降低整车成本，而且使高压接触器低负载断开和闭合，降低高压接触器的故障率，提高了整车安全性和维修时的安全性；本实用新型可以适用于纯电动和混合动力客车，具有很好的通用性。

附图说明

图1是现有技术车用高压电气装置的电路图；

图2是本实用新型新能源商用车用高压电气装置的电路图。

图中，1储能系统，2高压配电系统，21电池管理系统（BMS），22手动维修开关总正端，23手动维修开关总负端，3集成辅助控制系统，31第一交直流电源控制器，32第二交直流电源控制器，33直流电源控制器，4高压负载，41主电机，42辅电机，43电空调，44转向机，45空压机，46除霜器，47蓄电池，5高压连接线束，6第一充电插座，7第二充电插座，F1主电机熔断器，F2辅电机熔断器，F3空调熔断器，F4油泵熔断器，F5气泵熔断器，F6除霜熔断器，F7高压负载熔断器，KM1整车主接触器，KM2左侧充电接触器，KM3右侧充电接触器，KM4充电负接触器，KM5主负接触器，KM6主正接触器，KM7预充接触器，KM8空调熔断器，KM9油泵接触器，KM10交直流接触器，KM11除霜接触器，KM12直流电源接触器，R预充电阻。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

请参见附图2，一种新能源商用车用高压电气装置，包括通过高压连接线束5依次连接的储能系统1、高压配电系统2、集成辅助控制系统3及高压负载4，实现能量的传递；高压配电系统2内设有主正接触器KM6及主负接触器KM5；集成辅助控制系统3内设有整车主接触器KM1及电源控制器，电源控制器集成了第一交直流电源控制器31、第二交直流电源控制器32及直流电源控制器33，由电源控制器控制第一交直流电源31、第二交直流电源32及直流电源33；高压配电系统2的手动维修开关总正端22通过主正接触器KM6与集成辅助控制系统3的整车主接触器KM1、预充接触器KM7、高压负载熔断器F7的一端、电源控制器的正端及高压负载4的正端连接，高压配电系统2的手动维修开关总负端23通过主负接触器KM5与集成辅助控制系统3的负端、高压负载4的主电机41、辅电机42、电空调43的负端连接；集成辅助控制系统3的主电机熔断器F1、油泵熔断器F4、气泵熔断器F5、除霜熔断器F6、高压负载熔断器F7分别通过电源控制器与高压负载4的主电机41、转向机44、空压机45、蓄电池47及除霜器46连接。

所述的高压配电系统2的手动维修开关内设有高压熔断器，用于将储能系统1与后端高压负载4在维修时候实现电气隔离。当需要维修时，可以将这个高压熔断器拔出，实现手动维修开关断路，从而使后端的高压负载4不带高压电，达到维修安全的目的。

所述的第一交直流电源控制器31、第二交直流电源控制器32及直流电源控制器33在集成辅助控制系统3内通过铜排连接，并通过一个网关与整车进行CAN通讯，实现启停和保护功能。

所述的高压配电系统2的左侧充电接触器KM2的一端与右侧充电接触器KM3的一端并联后与手动维修开关总正端22连接，左侧充电接触器KM2的另一端与第一充电插座6的一端连接，右侧充电接触器KM3的另一端与第二充电插座7的一端连接，第一充电插座6及第二充电插座7的另一端并联后与高压配电系统2的充电负接触器KM4的一端连接，充电负接触器KM4的另一端与手动维修开关总负端23连接，构成两路电池外充电电路，两路电池外充电电路分别与整车通过CAN总线交互，且两路电池外充电电路分别与主正接触器KM6及主负接触器KM5分开设置。高压配电系统2实现对电池管理系统21的外充电功能，完全由电池管理系统21管理充电过程，与整车只进行一些充电信息的CAN总线交互。整车配备左右两个充电口——第一充电插座6及第二充电插座7，两路充电分别使用相互独立的左侧充电接触器KM2和右侧充电接触器KM3控制，当使用其中一个充电插座时，另外一个充电插座不带高压电，达到不充电的充电插座安全使用的目的。左侧充电接触器KM2、右侧充电接触器KM3、充电负接触器KM4与主负接触器KM5、主正接触器KM6分开使用，避免了接触器之间粘连的风险。

所述的预充接触器KM7与预充电阻R串联后与主接触器KM1并联，构成预充电路，主接触器KM1的前后端分别设有电压采样电路。电压采样由于采用了相同的电压采样电路，电路使用的电阻等元器件采样精度相同，因此采样误差可以缩小，提高了电压判断的精度。高压采样是实时监测高压主正接触器KM6和主负接触器KM5两端的电压，实时比较储能系统1端的电压和后端动力系统高压负载4的电压，如果压差很小（例如<5V），则说明主正接触器KM6和主负接触器KM5闭合正常；如果压差较大（例如>5V），则说明主正接触器KM6和主负接触器KM5接触电阻较大，有烧蚀风险，并通过电池管理系统BMS 21做出响应。

所述的高压负载熔断器F7与预充电路并联，电池充电时，在整车其他负载不用上高压、主接触器KM1不用闭合的情况下，高压负载熔断器F7可以独立工作，从而保证充电过程中低压蓄电池不溃电，也实现了电池充电过程中整车无法启动的互相锁止。

本实用新型用于实现新能源商用车从动力储能系统，比如动力电池、超级电容等，到不同高压负载间的能量分配、电源转换、能量逆变及管理功能，从而实现整车行驶需要的各项功能。

储能系统1是整车行驶的能量来源，优选的，可采用动力电池、超级电容、燃料电池等。

高压配电系统2是针对储能系统1的高压配电柜，它的功能包括电池管理系统BMS 21、高压配电接触器和熔断器、绝缘监测、高压采样等。电池管理系统BMS 21用来实时监测电池各单元的电压、温度等状态，以及实施对电池的各项保护策略。高压接触器包括主正接触器KM6和主负接触器KM5，则是用来实现从储能系统1到后端高压负载4的开通和关断；左侧充电接触器KM2、右侧充电接触器KM3、充电负接触器KM4则是用来实现充电的通断；高压熔断器是用来实现在高压正负极短路情况下的熔断，从而实现对储能系统1和高压负载4的保护功能，通过这些负载的正常运行，满足整车行驶和乘客的舒适性需求。绝缘监测的功能是实时上报高压正负极和车身的绝缘电阻，告知驾驶员整车的绝缘安全情况。

电源控制器3通过直流电源控制器33将储能系统1的高压电能转换为低压电能，为电动汽车低压用电设备供电，并为低压电池供电。第一交直流电源控制器31是气泵控制器，将整车高压动力源转化为380V交流，为交流空压机45提供电源。第二交直流电源控制器32是油泵控制器，同样将整车高压动力源转化为380V交流，为交流转向机44提供电源。

在经过主回路的电机总预充后，除了直流电源控制器33，其他各路负载都并列在各个支路上，各个支路只需配备独立熔断器，不增加接触器，而各路负载的启停使能则由高压负载4的CAN网络实现，在高压负载4与整车控制器VCU做好报文交互的准备工作后，整车控制器VCU给每个独立负载发出CAN使能信号，各个负载即开始进入工作状态，并反馈电压、电流等参数。如果有故障，高压负载4会通过CAN网络发出，如果是严重故障则停止工作；不仅实现了各路负载的独立工作，与整车控制器VCU的交互响应更具体及时，实现了闭环控制，无需由接触器实现启停，降低成本，减少故障点，提高可靠性和安全性。每一路熔断器需要保留，则是防止该路负载短路，即使短路后，只有该路熔断器熔断，不影响其他设备的正常工作，提高整车的安全系数。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定实用新型的保护范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本实用新型的保护范围之内。