CN216610886U - 电源分配模块、整车电源管理***和电动工程机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源分配模块，为解决现有电动工程机械中电池包电源管理器件位于电池包中而导致后期维修不方便的问题，本实用新型构造一种电源分配模块、整车电源管理***和电动工程机械，其中电源分配模块包括设置于***电源主路上用于控制***电源主路通断的主电源通断控制模块，各控制模块的各电路监测点通过检测电路与处理器电连接，断路控制输入端与低压接口电连接；处理器与低压接口的CAN通讯接线端电连接；主电源通断控制模块与其他控制模块串联。在本实用新型中，将电池包电源管理器件设置于电源分配模块中，后期对相应电池包电源管理器件进行维修时无需拆解电池包，降低维修难度和电池包中器件安装空间需求，电池包设计更为紧凑。

Description

电源分配模块、整车电源管理***和电动工程机械

技术领域

本实用新型涉及一种于电源分配技术领域，更具体地说，涉及一种电源分配模块、整车电源管理***和电动工程机械。

背景技术

电动工程机械都会配备电源分配模块(PDU)和电池***配电盒(BDU)。

电池***配电盒是电池包断路单元，专为电池包内部设计。BDU总成一般包含：用于打开/切断电池包主路直流电流的主电源模块、用于测量和检测主电路总电流大小的电流传感器、用来对电池加热膜进行断路控制的电池加热断路控制模块、用于打开/切断电池包充电的直流电流的充电断路控制模块。

电源分配模块是通过母排及线束将电气元器件电连接，为电动工程机械整机电气***提供高压部件上电控制、电路过载短路保护、高压采样、低压控制等功能等，保护和监控高压***的运行。

现有技术方案中，PDU和BDU分开，PDU负责整车电气元件的电源管理，BDU负责电池包的电源管理，BDU一般会集成在电池包内部。当BDU出现问题时，若BDU集成在了锂电池内部，需拆卸锂电池才可进行故障排除和问题分析，拆卸锂电池需专业的锂电池厂家人员进行拆卸，且拆卸工序繁琐，造成后期维修保养困难。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有电动工程机械中电池包的电源管理器件设置于电池包而导致后期维修不方便的问题，而提供一种电源分配模块、整车电源管理***和电动工程机械，集成部分动力电池***的电源管理器件，降低整车电源管理***的后期维修保养难度。

本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种电源分配模块，包括处理器、整车电器电源断路控制模块、低压接口；处理器与低压接口的CAN通讯接线端电连接；

其特征在于电源分配模块还包括设置于***电源主路上用于控制***电源主路通断的主电源通断控制模块；主电源通断控制模块和整车电器电源断路控制模块的各电路监测点各自通过检测电路与处理器电连接，断路控制输入端与低压接口电连接；所述整车电器电源断路控制模块均与主电源通断控制模块串联。在本实用新型中，通常用于对整车电气元件的电源管理的PDU内集成了现有技术中负责电池包的电源管理的主电源通断控制模块，使得在安装有该电源分配模块的电动设备对主电源通断控制模块进行维修时，无需对电池包进行进行拆解，从而降低维修难度；同时将原本位于电池包中的主电源通断控制模块设置于电源分配模块中，从而降低电池包中器件安装布置空间的需求，使得电池包设计更为紧凑。

上述电源分配模块中，电源分配模块还包括与主电源通断控制模块串联的快充断路控制模块，所述快充断路控制模块的各电路监测点各自通过检测电路与处理器电连接，断路控制输入端与低压接口电连接。上述电源分配模块中，电源分配模块还包括与主电源通断控制模块串联的慢充断路控制模块，所述慢充断路控制模块的各电路监测点各自通过检测电路与处理器电连接，断路控制输入端与低压接口电连接。

上述电源分配模块中，电源分配模块还包括与主电源通断控制模块串联的电池加热断路控制模块，所述电池加热断路控制模块的各电路监测点各自通过检测电路与处理器电连接，断路控制输入端与低压接口电连接。

上述电源分配模块中，所述整车电器电源断路控制模块是用于对整车电气元件的电源管理模块，其至少包括MCU断路控制模块、PTC断路控制模块和DCDC断路控制模块中的一种断路控制模块。

上述电源分配模块中，电源分配模块还包括用于测量***电源主路上总电流大小的电流传感器，所述电流传感器与低压接口电连接。

上述电源分配模块中，所述主电源通断控制模块包括触点与***电源主路电连接的***主路接触器，各断路控制模块均包括串联连接的继电器和保险丝；***主路接触器和各继电器的电磁线圈接线端对应为各自的断路控制输入端。

上述电源分配模块中，所述***主路接触器与各断路控制模块之间的连接线路上、各断路控制模块中继电器的两触点连接线路上、***主路接触器和各继电器的电磁线圈的控制接线端均设置有与相应检测电路连接的电路监测点。

本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种整车电源管理***，用于电动工程机械，包括由动力电芯和电池管理***构成的动力电池***、整机控制器，其特征在于还包括前述的电源分配模块，电源分配模块的***电源主路与动力电池***正负极对应电连接，整机控制器、电池管理***和低压接口之间电连接。

本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种电动工程机械，其特征在于包括前述的整车电源管理***，电源分配模块中的各断路控制模块与对应的电器接口或电器电连接。

本实用新型与现有技术相比，在本实用新型中，将原本位于电池包中的电池包电源管理器件设置于电源分配模块中，使得安装有该电源分配模块的电动设备在后期对相应电池包电源管理器件进行维修时，无需对电池包进行进行拆解，从而降低维修难度；同时降低电池包中器件安装布置空间的需求，使得电池包设计更为紧凑。

附图说明

图1是本实用新型中电源分配模块的电气原理图。

图2是本实用新型中电源分配模块中第一检测电路的原理图。

图3是本实用新型中电源分配模块中第二检测电路的原理图。

图4是本实用新型中电源分配模块中第三检测电路的原理图。

图5是本实用新型中电源分配模块中第四检测电路的原理图。

图6是本实用新型中整车电源管理***的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

图6示出了一种电动挖掘机的整车电源管理***，在该***中包括由动力电芯201和电池管理***(BMS)202构成的动力电池***200、整机控制器(VCU)300、电源分配模块(PDU) 100。

如图1所示，电源分配模块100包括处理器(CPU)102、MCU断路控制模块108、主电源通断控制模块103、快充断路控制模块106、慢充断路控制模块107、电池加热断路控制模块111、DCDC断路控制模块109、PTC断路控制模块110、电流传感器104。

主电源通断控制模块103包括***主路接触器K10，***主路接触器K10的触点与***电源负极主路118电连接，***主路接触器K10的电磁线圈接线端作为主电源通断控制模块103的断路控制输入端与低压接口105电连接。

电流传感器104通常为霍尔传感器器，设置于***电源负极主路118上，用于测量***电源主路上总电流大小，电流传感器104与低压接口105电连接。

MCU断路控制模块108用于控制电动挖掘机的电机控制器的电源通断，MCU断路控制模块包括继电器K3和保险丝，继电器K3和保险丝串联后与***电源正极主路101电连接，MCU 断路控制模块108的负极接入端与***主路接触器的触点接线端连接，实现与***主路接触器串联。MCU断路控制模块108的电磁线圈接线端作为MCU断路控制模块的断路控制输入端与低压接口105电连接。

快充断路控制模块106用于控制动力电池***200的快充通断功能，快充断路控制模块 106包括继电器K1和保险丝，继电器K1和保险丝串联后与***电源正极主路101电连接，快充断路控制模块106的负极接入端与***主路接触器的触点接线端连接，实现与***主路接触器串联。快充断路控制模块106的电磁线圈接线端作为快充断路控制模块的断路控制输入端与低压接口105电连接。

慢充断路控制模块107用于控制动力电池***200的慢充通断功能，慢充断路控制模块 107包括继电器K2和保险丝，继电器K2和保险丝串联后与***电源正极主路101电连接，慢充断路控制模块107的负极接入端与***主路接触器的触点接线端连接，实现与***主路接触器串联。慢充断路控制模块107的电磁线圈接线端作为慢充断路控制模块的断路控制输入端与低压接口105电连接。

电池加热断路控制模块111用于控制动力电池***中电池加热膜的电加热通断功能，电池加热断路控制模块111包括继电器K7和保险丝，继电器K7和保险丝串联后与***电源正极主路101电连接，电池加热断路控制模块111的负极接入端与***主路接触器的触点接线端连接，实现与***主路接触器串联。电池加热断路控制模块111的电磁线圈接线端作为电池加热断路控制模块的断路控制输入端与低压接口105电连接。

PTC断路控制模块110用于控制整机上的电加热设备例如暖风机、空调加热器等电器的通断，PTC断路控制模块110包括继电器K6和保险丝，继电器K6和保险丝串联后与***电源正极主路101电连接，PTC断路控制模块110的负极接入端与***主路接触器的触点接线端连接，实现与***主路接触器串联。PTC断路控制模块110的电磁线圈接线端作为PTC断路控制模块的断路控制输入端与低压接口105电连接。

DCDC断路控制模块109用于控制整机上将动力电芯201的高压直流电压(48伏)变压为 12伏直流电压的变压器的电源通断，DCDC断路控制模块109包括保险丝、继电器K4、K5继电器、电阻R1，继电器K5与电阻R1串联后再与继电器K4并联，并且在并联后再与保险丝串联，然后再与***电源正极主路电连接，DCDC断路控制模块109的负极接入端与***主路接触器的触点接线端连接，实现与***主路接触器串联。DCDC断路控制模块109的电磁线圈接线端作为DCDC断路控制模块的断路控制输入端与低压接口105电连接。

继电器K5为DCDC预充继电器，DCDC通电的逻辑为：整车上电后，继电器K5的电磁线圈的控制接线端由VCU输入一个高电平信号，继电器K5闭合，DCDC进行预充，预定时间后，预充完成，VCU的46号针脚变为低电平，继电器K5断开，此时VCU给继电器K4的电磁线圈的控制接线端45输出12V高电平信号，继电器K4工作，DCDC通电工作。

各控制模块均设置多个电路监测点，各电路监测点通过检测电路与处理器连接。

如图1所示，主电源通断控制模块103中，***主路接触器K10与各控制模块的负极接入端之间的连接线路上设置40号电路监测点，用于检测***主路接触器K10的通或断的状态；在***主路接触器K10的电磁线圈的控制接线端设置16号电路监测点，用于结合其他电路监测点的检测结果一起判断***主路接触器K10存在故障与否。

MCU断路控制模块108中，继电器K3与保险丝连接的触点连接线路上设置02号电路监测点，用于检测MCU断路控制模块108中保险丝的通断，在继电器K3的另一触点连接线路上设置30号电路监测点，用于检测继电器K3的通或断的状态；在继电器K3的电磁线圈的控制接线端设置13号电路监测点，用于结合其他电路监测点的检测结果一起判断继电器K3存在故障与否。

快充断路控制模块106中，继电器K1与保险丝连接的触点连接线路上设置20号电路监测点，用于检测快充断路控制模块106中保险丝的通断；在继电器K1的另一触点连接线路上设置21号电路监测点，用于检测继电器K1的通或断的状态；在继电器K1的电磁线圈的正极接线端设置11号电路监测点，用于结合其他电路监测点的检测结果一起判断继电器K1存在故障与否。

慢充断路控制模块107中，继电器K2与保险丝连接的触点连接线路上设置22号电路监测点，用于检测慢充断路控制模块107中保险丝的通断；在继电器K2的另一触点连接线路上设置23号电路监测点，用于检测继电器K2的通或断的状态；在继电器K2的电磁线圈的正极接线端设置12号电路监测点，用于结合其他电路监测点的检测结果一起判断继电器K2存在故障与否。

PTC断路控制模块110中，继电器K6与保险丝连接的触点连接线路上设置04号电路监测点，用于检测PTC断路控制模块110中保险丝的通断；在继电器K6的另一触点连接线路上设置31号电路监测点，用于检测继电器K6的通或断的状态；在继电器K6的电磁线圈的控制接线端设置14号电路监测点，用于结合其他电路监测点的检测结果一起判断继电器K6存在故障与否。

电池加热断路控制模块111中，继电器K7与保险丝连接的触点连接线路上设置05号电路监测点，用于检测电池加热断路控制模块111中保险丝的通断；在继电器K7的另一触点连接线路上设置32号电路监测点，用于检测继电器K7的通或断的状态；在继电器K7的电磁线圈的控制接线端设置15号电路监测点，用于结合其他电路监测点的检测结果一起判断继电器 K7存在故障与否。

***电源正极主路101上设置01号电路监测点，用于结合其他电路监测点的检测结果一起判断动力电芯201输出存在故障与否。

***主路接触器K10和各继电器的电磁线圈的一端为控制接线端，各自控制接线端与低压接口105中对应的控制接线端连接，各电磁线圈的另一端均与低压接口中的12V-GUD接线端连接。

各电路监测点各自通过检测电路500与处理器连接，处理器102通过相应的检测电路获取电路监测点的电位，从而判断相应器件的通断状态或者故障与否。

01号电路监测点、02号电路监测点、03号电路监测点、04号电路监测点、05号电路监测点、30号电路监测点、31号电路监测点、32号电路监测点各自通过第一检测电路501与处理器102连接，第一检测电路501的结构如图2所示。

20号电路监测点、21号电路监测点、22号电路监测点、23号电路监测点各自通过第二检测电路502与处理器连接，第二检测电路502的结构如图3所示。

11号电路监测点、12号电路监测点、13号电路监测点、14号电路监测点、15号电路监测点、16号电路监测点各自通过第三检测电路503与处理器连接，第三检测电路503的结构如图4所示。

40号电路监测点通过第四检测电路504与处理器连接，第四检测电路504的结构如图5 所示。

如图6所示，在整车电源管理***中，电源分配模块(PDU)100中的快充断路控制模块 106与快充接口112电连接，快充接口112用于与充电机401连接；慢充断路控制模块107与慢充接口113电连接，慢充接口113用于与车载充电机402连接；MCU断路控制模块108 与MCU接口114电连接，MCU接口114用于与电机控制器403连接；DCDC断路控制模块109 与DCDC接口115电连接，DCDC接口115用于与直流变压器405连接；PTC断路控制模块110 与PTC接口116电连接，PTC接口116用于与电加热器406连接；电池加热断路控制模块111 与电池加热接口117电连接，电池加热接口117用于与电池加热膜407连接；各断路控制模块也可以根据情况直接与相应的电器部件连接。

电源分配模块(PDU)中的各继电器的电磁线圈的控制接线端经低压接口105与整机控制器300的对应输出针脚电连接，实现整机控制器300对相应的断路控制模块的通断进行控制；

***主路接触器K10的电磁线圈的控制接线端和电流传感器经低压接口与动力电池***中200的电池管理***(BMS)对应的接线端子连接，电池管理***(BMS)与整机控制器CAN 通讯连接。电源分配模块(PDU)中的处理器102与整机控制器300和电池管理***(BMS) 202通过CAN总线通讯连接。

处理器102采集到各电路监测点的电压并通过CAN报文电路监测点状态广播至整车CAN 总线上，BMS或VCU接收到此报文，判定相应器件的状态。

在本实施例中，主电源通断控制模块103也可以设置在***电源正极主路101，或者在***电源正负极主路上均设置主电源通断控制模块。

在本实施例中电源分配模块(PDU)也可用于其他电动工程机械如电动装载机、电动压路机等电动设备上，并可根据需要增加或者减少相应的电气器件。

在本实施例中，MCU断路控制模块、PTC断路控制模块和DCDC断路控制模块均为整车电器电源断路控制模块，通常MCU断路控制模块和DCDC断路控制模块为必设的断路控制模块。整车电器电源断路控制模块可以根据整机上的电器配置进行相应的增减。

本实用新型与现有技术相比，在本实用新型中，将原本位于电池包中的电池包电源管理器件如主电源通断控制模块、快充断路控制模块、慢充断路控制模块、电池加热断路控制模块、电流传感器等设置于电源分配模块中，使得安装有该电源分配模块的电动设备在后期对相应电池包电源管理器件进行维修时，无需对电池包进行进行拆解，从而降低维修难度；同时降低电池包中器件安装布置空间的需求，使得电池包设计更为紧凑。

Claims (10)

1.一种电源分配模块，包括处理器、整车电器电源断路控制模块、低压接口；处理器与低压接口的CAN通讯接线端电连接；

其特征在于电源分配模块还包括设置于***电源主路上用于控制***电源主路通断的主电源通断控制模块；主电源通断控制模块和整车电器电源断路控制模块的各电路监测点各自通过检测电路与处理器电连接，断路控制输入端与低压接口电连接；所述整车电器电源断路控制模块均与主电源通断控制模块串联。

2.根据权利要求1所述的电源分配模块，其特征在于电源分配模块还包括与主电源通断控制模块串联的快充断路控制模块，所述快充断路控制模块的各电路监测点各自通过检测电路与处理器电连接，断路控制输入端与低压接口电连接。

3.根据权利要求2所述的电源分配模块，其特征在于电源分配模块还包括与主电源通断控制模块串联的慢充断路控制模块，所述慢充断路控制模块的各电路监测点各自通过检测电路与处理器电连接，断路控制输入端与低压接口电连接。

4.根据权利要求2所述的电源分配模块，其特征在于电源分配模块还包括与主电源通断控制模块串联的电池加热断路控制模块，所述电池加热断路控制模块的各电路监测点各自通过检测电路与处理器电连接，断路控制输入端与低压接口电连接。

5.根据权利要求1所述的电源分配模块，其特征在于所述整车电器电源断路控制模块至少包括MCU断路控制模块、PTC断路控制模块和DCDC断路控制模块中的一种断路控制模块。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电源分配模块，其特征在于电源分配模块还包括用于测量***电源主路上总电流大小的电流传感器，所述电流传感器与低压接口电连接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的电源分配模块，其特征在于所述主电源通断控制模块包括触点与***电源主路电连接的***主路接触器，各断路控制模块均包括串联连接继电器和保险丝；***主路接触器和各继电器的电磁线圈接线端对应为各自的断路控制输入端。

8.根据权利要求7所述的电源分配模块，其特征在于所述***主路接触器与各断路控制模块之间的连接线路上、各断路控制模块中继电器的两触点连接线路上、***主路接触器和各继电器的电磁线圈的控制接线端均设置有与相应检测电路连接的电路监测点。

9.一种整车电源管理***，用于电动工程机械，包括由动力电芯和电池管理***构成的动力电池***、整机控制器，其特征在于还包括权利要求1至8中任一项所述的电源分配模块，电源分配模块的***电源主路与动力电池***的正负极对应电连接，整机控制器、电池管理***和低压接口之间电连接。

10.一种电动工程机械，其特征在于包括权利要9所述的整车电源管理***，电源分配模块中的各断路控制模块与对应的电器接口或电器电连接。

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