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技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，更具体地，涉及一种用于电动汽车高压配 电与DC/DC的集成箱。

背景技术

近年来，我国空气污染形势不容忽视，能源和环境问题日益严重，美国洛 杉矶光化学烟雾、世界石油危机、中东局势动乱、北京阴霾天气等一些事件对 注重环境保护，保证国家石油安全提出了迫切要求，推动了世界范围内的汽车 技术进步，加速电动汽车社会建设。纯电动汽车的发展推广越来越引起重视， 新能源大巴或送货卡车有明显发展优势，且目前也得到政府大力引导和支持， 也促进电动汽车技术发展。电动汽车动力源是高压电，高压箱是对高压电进行 安全分配、保护主驱与辅驱安全。高压箱是集成所有电气开关，通过电气开关 来实现对器件的保护功能。

目前电动汽车存在充电时间长、安全性能有待提高、续航里程低等问题。 高压配电箱作为电动汽车高压安全的重要保护屏障，其主要功能是：按照整车 上、下电控制要求，接通或断开高压回路；提供电流及绝缘检测；当电池包外 部电流过大时，能实现可控的带负载切断；当电池包外部线路发生短路时，配 电箱内熔断器断开动力电池组高压回路，防止电池组因短路造成起火爆炸；配 电箱箱体能为内部高压元器件提供绝缘方面的保护，对电池组使用人员提供触 电防护。

但现有高压配电箱功能单一，仅具有配电功能；箱体内的高压元器件之间 采用线缆连接，安全性差；箱体内强电、弱电和控制信号线布局混乱，EMC性 能差，抗干扰能力差；配电箱的密封性能和防护等级也不符合国家电气安全标 准。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于电动汽车高压配电 与DC/DC的集成箱，旨在解决现有的高压配电箱功能单一、安全性差、EMC 性能差和抗干扰能力差的问题。

本发明提供了一种用于电动汽车高压配电与DC/DC的集成箱，包括箱体和 箱盖，所述箱体内设置有与动力电池输出端连接的总正继电器，以及与总负继 电器连接的高压连接器；所述高压连接器包括空调连接器、车载充电机连接器、 立充连接器、通信连接器、油泵控制器连接器、电机控制器连接器和空调连接 器；主机上连接有用于与CAN信号输出端包括与整车、充电、电池箱中从机 CAN输出，ON档信号输入端、暖风输入信号、充电唤醒信号输入端，所述继 电器包括与油泵控制器、空调压缩机、车载充电机、暖风连接的附件继电器、 与主机连接器连接的总正继电器和与快充连接器连接的充电继电器，油泵控制 器、空调连接器、车载充电机连接器、立充连接器、主机内部集成一个或几个 互锁保护设计。电池总正、总负输入，通过继电器和保险丝，对系统高压进行 配电管理；DC/DC高压输入，通过BMS主机控制信号给DC/DC，使能DC/DC 正常输出；高压盒检测系统电流和绝缘。其中BMS使能DC/DC，DC/DC输出 低压输出给铅酸蓄电池，铅酸蓄电池给BMS供电，确保BMS正常工作。反过 来BMS控制DC/DC使能输出，当遇到故障的情况下，BMS判断后切断DC/DC 使能，从而保护DC/DC。

更进一步地，所述箱盖边缘设置有向下弯折的翻边，内部连接器均使用高 防水等级器件。

更进一步地，箱体底部通过螺栓与电动车固定连接。

更进一步地，箱体与高压连接器通过连接器固定在箱壁上，且所述连接器 固定孔为自攻牙。

更进一步地，所述动力电池输入端正极与总正继电器通过铜排连接，所述 总正继电器与主机连接器通过主机输出干接点控制。

更进一步地，所述空调连接器、车载充电机连接器、油泵控制器、总负端 设置有熔断器，所述熔断器固定在熔断座上。

更进一步地，ON档信号输入时，预充继电器与预充电阻对整个回路进行软 件和硬件的双重保护。

更进一步地，高压配电箱集成DC/DC，其中DC/DC给铅酸电池充电，以 补充铅酸电池在行车过程中低压耗电。

更进一步地，低压通信接口采用IP65防水等级连接器，分成3个部分，整 车通信接口、充电通信接口、从机通信接口，其中从机通信接口最多可以接15 个从机设备。

更进一步地，温度可自动调节或手动调节，暖风输入信号可以实时采集车 厢内温度。

更进一步地，高压盒可以检测绝缘性能，智能的漏电保护。

更进一步地，所述集成箱还包括用于对整个箱体进行散热的风扇，采用风 冷散热，在箱体上设置3个风扇，与其侧面设置通风口，通过空气对流的方式 使得箱体内部温度降低。由于DC/DC工作后发热量比较大，当峰值功率工作的 时候DC/DC表面温度可达到60度，此时散热尤为重要。本设计DC/DC放置在 箱体后半部，DC/DC本身防水等级可以达到IP55，开风扇孔对整个箱体防水等 级没有影响。在后半部箱体上放置3个风扇，侧边开通风孔，使得热风排出箱 体内，从而降低箱体内部温度。

更进一步地，本发明可以检测电池放电、充电过程中电流的变化，可以过 流进行保护。

本发明具有如下技术优点：(1)在箱体内部边缘用绝缘树脂板与箱壁隔离， 对于漏电防火做了绝缘保护；(2)弱电控制强电，因高压箱内部都是一些感性 负载闭合或断开，就会产生冲击电流，对主机产生电磁干扰。因此高压布线与 低压布线必须分层，且间距大于爬电距离，高压箱内主回路由铜牌连接；(3) 低压走线在箱壁上做了线槽，低压线由线槽过，调理清晰，整体结构分明；(4) DC/DC启动或停止时会产生高频干扰对EMC与BMS造成电磁干扰，从而提高 整个系统的抗干扰性，稳定性高。在通信线上加了磁环，EMC抗共模干扰能力 强；(5)高压箱内部线缆线鼻与铜片都需要镀锡处理，铜容易氧化，氧化后接 触电阻增大，发热量就大时间久了就容易着火；(6)箱体集成DC/DC发热量比 较大，采用风冷系统，从结构上DC/DC与箱体连接，DC/DC发热导热给整个箱 体，加上风扇吹风冷却；(7)箱盖与箱体之间用高温绝缘橡胶，提高整体密封 性和防漏电能力，提高防水防尘性能，防护等级高。(8)箱体采用304不锈钢 材料制作，304不锈钢硬度高，考虑安装环境和使用环境，普通的铁容易变形， 304硬度高，在汽车在行驶过程中颠簸的时候，不易造成变形。

附图说明

图1为纯电动汽车电气控制系统的原理结构框图；

图2为本发明实施例提供的用于电动汽车高压配电与DC/DC的集成箱的 电气原理图；

图3为本发明实施例提供的用于电动汽车高压配电与DC/DC的集成箱的外 形结构示意图；

图4为本发明实施例提供的用于电动汽车高压配电与DC/DC的集成箱的 内部结构示意图；

图5为本发明实施例提供的用于电动汽车高压配电与DC/DC的集成箱的箱 体外形示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了纯电动汽车电气控制系统的结构；电动汽车的总体布置较灵活， 从电气控制的角度讲，在汽车总体布置时，应使电源到控制器再到电机直接的 大电流回路的导线尽可能短，以减小回路的电压损失，保证汽车的动力性和行 驶里程的要求。高压配电箱是对整个系统的高压进行合理、安全的配送控制。 高压配电箱输入有电池总正与总负，输出有DC/DC，电机正与电机负，充电正 与充电负，空调，暖风，DC/DC输出正、负。DC/DC输出给铅酸电池，供电给 低压系统。

图2示出了本发明实施例提供的用于电动汽车高压配电与DC/DC的集成 箱的电气原理；电动汽车的高压配电与DC/DC集成箱。它包括箱体和箱盖、 DC/DC、BMS主机、高压盒。箱体内设置有与动力电池输出端连接的总正继电 器和与总负继电器、充电继电器、预充继电器、暖风继电器，通过主机自动对 电机控制器、充电控制、DC/DC、暖风、空调、油泵等器件实施控制与保护。 由于DC/DC散热比较大，增加风扇对整个箱体散热，为配电箱保驾护航。

图3示出了本发明实施例提供的用于电动汽车高压配电与DC/DC的集成箱 的外形结构；高压配电箱由高压部分和低压部分组成。高压部分连接与低压线 束，高压连接主干路使用的是铜片的连接方式，且铜片需要镀锡防氧化处理， 并在外包裹一层绝缘层，支路使用的是电缆线，确保高压部分的稳定安全。低 压线束包括对外通信线与对内继电器控制线。

图4示出了本发明实施例提供的用于电动汽车高压配电与DC/DC的集成箱 的内部结构；先结合图4详述其工作原理如下：

放电时，主机控制总负继电器闭合，在闭合预充继电器，经过软件处理， 然后闭合总正继电器，再断开预充继电器，电机驱动器有高压；空调、DC/DC、 油泵都只要闭合总负、总正继电器就会配有高压，空调压缩机和油泵控制器就 可以工作，铅酸蓄电池给DC/DC低压供电，主机给DC/DC使能信号，DC/DC 正常工作，且给铅酸蓄电池进行充电。暖风温度开关给主机信号，闭合暖风继 电器，暖风就正常工作。由于是通过弱电控制强电。DC/DC是PWM调节输出， 在DC/DC启动与断开的时候会产生高频信号，对整车控制器和BMS会产生电 磁干扰，为了避免这个电磁干扰，高压线和低压线需要分层走，且保持在爬电 距离之外。在箱壁用环氧树脂板防止漏电导致箱体带点给人员造成安全隐患。

充电时，首先闭合总负继电器，然后闭合充电继电器，形成回路对电池组 进行充电。充电分为车载充电机和立充充电机，从结构上充电枪分布合理，方 便充电操作。

主机对外接口，有用于与整车通信的CAN信号输出，充电检测信号和充电 CAN信号输出、电池包内CAN信号输出端连接的信号连接器。暖风温度开关 控制暖风，暖风热敏电阻可以检测汽车内部温度。主机对外有三路CAN，一路 整车CAN和充电CAN还有内CAN；在箱体外有一个检测端，其中包含三路 CAN，方便对设备的维护，三路CAN都用包裹磁环，增加抗干扰性。低压线从 线槽上走远离高压线，高压线产生的干扰经过处理对于信号干扰很小。

本发明在箱体内增设了主机、DC/DC、高压盒，通过继电器实现各连接器 的电力分配，同时在主机上连接一系列信号连接器，通过主机进行信号的控制， 使动力电池的部分功能能在配电箱内完成，减轻了动力电池的压力，减少事故 发生的可能性，使配电箱多功能化且集成度较高，节约空间，安全可靠。

本发明所示的高压配电箱由箱体、箱盖组成。图5示出了本发明实施例提 供的用于电动汽车高压配电与DC/DC的集成箱的箱体外形。

在本发明实施例中，箱体内部通过继电器控制高压分配。如图2所示，继 电器包括总正继电器、预充继电器、充电继电器和总负继电器。高压连接器包 括电驱连接器、空调连接器、暖风连接器、车载充电机连接器、立充连接器、 信号连接器。如图2所示，其中继电器线圈均是两端与主机连接，主机控继电 器负端。电池正极与电池负极通过动力线输入连接在电池正、电池负连接器上。

行车时：首先闭合总负继电器，油泵就有高压，然后闭合预充继电器，MCU 检测预充电压，当达到设定预充电压，闭合总正继电器，此时电驱、空调有高 压，在断开预充继电器，车就正常行驶。暖风温度开关闭合后，暖风继电器闭 合，暖风高压通，正常工作。

充电时：首先插上充电枪，充电机检测CC2、CP信号，输出低压，主机工 作，主机与充电机握手成功后，闭合总负继电器，然后在闭合充电继电器，与 此同时充电机输出高压，开始对电池进行充电。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并 不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换 和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。