CN106696858A - 一种电动汽车高压功率电子装置布置结构 - Google Patents

一种电动汽车高压功率电子装置布置结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电动汽车高压功率电子装置布置结构，包括：第一高压功率电子装置，其金属外壳上设置有用于水冷的进水管、出水管、高压输入端口、输出端口、从与动力电池连接的端口上分出的端口；第二高压功率电子装置，其外壳上设置有用于水冷的进水管、出水管、高压输入端口、输出端口；所述第一高压功率电子装置与和第二高压功率电子装置紧固连接，形成组合总成，并固定于车身上的布置结构；水管连接组合总成同一侧但不属于同一装置的进出水管口；高压线束连接布置于组合总成同一侧面的端口和端口。应用本发明的实例能够实现较低的设计成本、制造成本和维修成本，有利于实现电动汽车电气部件平台化、模块化。

Description

一种电动汽车高压功率电子装置布置结构
技术领域
本发明属于电动汽车领域，涉及一种在电动汽车上布置高压功率电子装置的结构。
背景技术
电动汽车主要分为纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车三类，然而不论是哪种类型的电动汽车，一般均需安装逆变器、DC/DC、车载充电器等高压功率电子装置。逆变器是将动力电池输出的高压直流电转换成驱动动力电机的高压交流电的装置，在充电工况下时，还做为发电的变换装置；DC/DC是将动力电池输出的高压直流电转换成整车低压系统所需低压电的装置；车载充电器是安装在车上并能实现220V交流电对车辆进行充电的装置。
作为将高压功率电子装置在电动汽车上布置的技术，发明专利CN101927739B，提出了一种电动汽车电气部件安装布置方法，该方法是采取部分集成化处理的电气设备安装布置方式，车辆的电机控制器、24V低压充电机、辅助逆变电源、输入高压部分、输出高压部分、二极管组件和低压部分/控制部分等电气部件集中安装在一个电气箱体内，并将电气箱体安装在车尾；所有电气部件及零件都安装在箱体内和下盖板上面。
发明专利CN 101927739 B，可解决一些高压功率电子装置在电动汽车上布置问题，但是其需增加一种电气箱，并限制集成化处理的电气设备安装在车尾，且该集成化的电气设备也有其缺点，如单件有故障时，需将整个电气箱拆卸维修或更换。其更适用于小型电气部件的布置，而对于高压功率电子装置，其必然需设计较大的电气箱，受限于电气汽车紧张的布置空间，对于电气箱的布置将会比较困难。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种在电动汽车上布置高压功率电子装置的结构，该结构不限制高压功率电子装置种类以及其布置位置，结构紧凑，维修维护成本低，符合平台化、模块化思想。
本发明所述的电动汽车高压功率电子装置布置结构的包括：
一种电动汽车高压功率电子装置布置结构，包括：
第一高压功率电子装置(1)，其金属外壳(12)上设置有用于水冷的进水管(13)、出水管(14)、高压输入端口(17)、输出端口(15)、从与动力电池连接的输出端口(15)上分出的端口(16)，以及用于紧固上部部件而设置的金属支座(11)；
第二高压功率电子装置(2)，其具有金属外壳(22)，其外壳(22)上设置有用于水冷的进水管(24)、出水管(23)、高压输入端口(25)、输出端口，以及用于固定而设置的金属底座(21)；
所述第二高压功率电子装置(2)与第一高压功率电子装置(1)上下叠放布置，形成组合总成，所述组合总成具有长方体结构，从而具有四个侧面，所述组合总成固定于车身固定结构(5)；
水管(3)，连接不属于同一装置的进出水管口，即连接出水管(14)和进水管(24)；
高压线束(4)，连接所述从与动力电池连接的输出端口(15)上分出端口(16)和高压输入端口(25)。
所述第二高压功率电子装置(2)位于所述第一高压功率电子装置(1)上方，所述金属底座(21)与所述金属支座(11)的固定平面紧密贴合，同时用紧固件(6)将所述第二高压功率电子装置固定在所述第一高压功率电子装置上，并至少有一个紧固件使用良好接地特性的紧固件。
所述水管(3)连接的进出水管口分布于所述组合总成同一侧面。
所述高压线束(4)连接的所述从与动力电池连接的输出端口(15)上分出端口(16)和所述高压输入端口(25)分布于组合总成同一侧面。
本发明的技术效果如下：
该高压功率电子装置布置结构通过物理集成将车载充电机、DCDC形成组合总成，应用在PHEV车型上，有效解决了若将车载充电机1与DC/DC总成2集成在一个壳体内，PHEV、HEV、EV车型无法共用的难题，利于高功率电子装置实现平台化、模块化设计，进而降低设计成本。
附图说明
图1是应用本发明实例的高压功率电子装置布置结构及管线连接示意图；
图2是实例中两个高压功率装置组合成“组合总成”的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的一个实施方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一个实施例，而不是全部的实施例。在以下描述的附图中，相同或类似的构件被赋予相同的标号。
如图1所示，本发明所述的电动汽车高压功率电子装置布置结构包括：
第一高压功率电子装置1(如逆变器、DC/DC、车载充电器之一)，其金属外壳12上设置有用于水冷的进水管13、出水管14、高压输入端口17、输出端口15、从与动力电池连接的端口15上分出的端口16，以及用于紧固上部部件而设置的金属支座11(11a、11b、11c、11d)；第二高压功率电子装置2(如逆变器、DC/DC、车载充电器之一，但不同于高压功率电子装置1)，其金属外壳22上设置有用于水冷的进水管24、出水管23、高压输入端口25、输出端口，以及用于固定而设置的金属底座21(21a、21b、21c、21d)；高压功率电子装置2与装置1上下叠放布置，形成组合总成，组合总成具有类似长方体结构，从而具有四个侧面，组合总成固定于车身固定结构5。水管3，连接不属于同一装置的进出水管口；高压线束4，连接端口16与端口25。
所述的电动汽车高压功率电子装置布置结构，第二高压功率电子装置2位于第一高压功率电子装置1上方，底座21与支座11的固定平面具有良好平面度，并紧密贴合，同时用四个紧固件6(6a、6b、6c、6d)进行紧固，并至少有一个紧固件使用良好接地特性的紧固件。如此，只需两个高压功率电子装置之一的外壳进行接地，即可保证电位均衡效果。
所述水管3连接的进出水管口分布于组合总成同一侧面。如下部高压功率电子装置进或出水管口未和上部高压功率电子装置出或进水管口对应设置在组合总成的同一侧面，则不利于两个高压功率电子装置冷却水管串联连接，所需管路将会变长，有可能需要增加管路固定点，进而引起成本增加。需要说明的是，应根据两个高压功率电子装置冷却需求来确定冷却优先级，即优先冷却对水温敏感的高压功率电子装置。
所述高压线束4连接的端口16和端口25分布于组合总成同一侧面。高压功率电子装置均需设置有连接动力电池的端口，如此，当两个高压功率电子装置组合到一起布置时，则可仅需其中一个高压功率电子装置设置连接动力电池的端口，另一个高压功率电子装置通过前者连接动力电池的端口分出一个端口，为其作为连接动力电池的端口即可。另外，与所述高压线束连接的两个端口(即分出一个端口与作为另一高压功率电子装置连接动力电池的端口)均设计在组合总成的同一侧面。由此，可减少高压线束长度，降低成本。同时，所述线束通过线下分装至组合总成后安装在车辆上，对其生产装配也有极大便利性。
车载充电机总成做为高压功率电子装置1，车载充电机总成是安装在车上并能实现220V交流电对车辆进行充电的装置；DC/DC总成做为高压功率电子装置2，将动力电池输出的高压直流电转换成整车低压系统所需低压电的装置。车载充电机总成和DC/DC总成是纯电动汽车、插电式混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车必不可少的高压功率电子装置。
在这种情况下，如将每一个高压功率电子装置分别安装在车身5上，则车身5上需为每一个高压功率电子装置设置一安装支架。而受高压功率电子装置内部结构、车身结构及布置空间限制，安装支架很难实现通用，且分别布置后会占用较多布置空间。因此，适合将多个高压功率电子装置集成在一起进行布置。
但是，如果采用将多个高压功率电子装置集成在一个壳体内，形成一个部件，固然可使部件结构紧凑，外形更小，有利于布置，但如果高压功率电子装置其中之一发生故障时，需将整个部件更换，增加用户维修成本，也不利于平台通用化设计。例如本实施例中，如将车载充电机1与DC/DC总成2集成在一个壳体内，则其只能布置在PHEV车型中，对于HEV车型则无法通用，因为HEV车型为非外接插电式混合动力，即无需使用车载充电机。但如分开左右摆放布置，势必会增加车身5安装面，且在两个高压功率电子装置之间无法形成有效的固定连接。因此，多个高压功率电子装置叠放进行布置，在整车中显示出上下状态，有利于平台化、模块化设计，从而降低成本。
此外，如将多于两个高压功率电子装置通过上下叠放进行布置时，整体高度相对过高，与车身的固定点处易发生疲劳损坏，从而增加固定成本，且在发生碰撞等状况时，易发生固定点处破坏，而使整个组合总成易位，增加碰撞安全隐患。因此，适宜两个高压功率电子装置通过上下叠放进行布置，形成高压功率电子装置组合总成(以下简称“组合总成”)。
如图2所示，DCDC总成2布置于车载充电机1上方，DCDC总成2下壳体伸出四个固定腿21(图2中21a、21b、21c、21d)的固定面与车载充电机1上壳体的四个固定支座11固定面分别对应贴合。底座21与支座11的固定平面具有良好平面度，在本实施例中，贴合面均采用铣销和打磨处理，以保证其贴合效果。此时，应说明的是贴合面(即固定点)的数量应根据实际紧固的需求进行设计，如果在某一实例中两个固定点就可满足DC/DC总成固定需求，则设计两个贴合面即可。1和2壳体均为金属可导电壳体，在本实施例中，采用铸铝合金壳体，两固定面紧密贴合后，即可保证良好导电性。根据电动汽车高压接触安全的要求，任何两个外露可导电部件应保证电位均衡，所述结构保证了车载充电机1和DCDC总成2外壳电位均衡。并且，DCDC总成2与车载充电机1通过紧固件进行固定。由此，DCDC总成2和车载充电机1的外壳仅需要一根搭铁线束与车身5连接，如与车载充电机1连接的车身支架是通过焊接方式连接在车身上时，则可采用与车身支架固定的螺栓至少其中之一使用电接地特性螺栓，该接地特性螺栓具有在安装过程中削去车身焊接螺母余漆和良好导电的特性，例如接地螺栓。
DCDC总成2和车载充电机1均需要有相应冷却结构，以保证高压功率电子装置在合理的温度区间下工作。通常冷却方式有两种，水冷和风冷，因水冷具有冷却均匀、噪声小、冷却效率高等优点，高压功率电子装置宜采用水冷方式。如图2所示，车载充电机1在外壳12上设置有进水管口13，出水管口14；DCDC总成2在外壳上设置有进水管口24，出水管口23。组合总成大致可看成是一个长方体结构，也就有上顶面、下底面和四个侧面。车载充电机1的出水管口14与DCDC总成2的进水管口24设置在组合总成的同一侧面，如图2中面向读者一侧，进而水管3连接两个管口，以使两个高压功率电子装置的冷却水套串联连接，此举有助于减少冷却管路，如DC/DC总成2进水管口24未和车载充电机1出水管口14对应设置在组合总成的同一侧面，则不利于两个高压功率电子装置冷却水管串联连接，所需管路将会变长，甚至可能需要增加管路固定点，从而增加成本。并且，水管3可线下分装至组合总成上，有助于其安装便利性。需要说明的是，应根据两个高压功率电子装置冷却需求来确定冷却优先级，即优先冷却对水温敏感的高压功率电子装置。
此外，如图2所示，DC/DC总成2外壳22上设置有高压输入端口25，车载充电机1除设置高压输入端口17、高压输出15外，还设置有高压分时输出端口16。DC/DC总成2是将动力电池(图中未示出)高压(大于300V)直流电转换为低压(约15V)直流电的装置，其高压输入端口与动力电池输出端口连接。但是，车载充电机1是将车外电源供给动力电池的装置，其需设置有连接动力电池的高压线束端口15，那么这种情况下则可使此端口15与端口16连接，端口16则通过高压线束4与DC/DC总成2的高压输入端口25连接。应说明的是此概念里的“输入”和“输出”，仅根据某一状态时电池的流向而定义。另外，与高压线束4连接的两个端口均设计在组合总成的同一侧面。由此，可减少高压线束长度，避免重复走线，降低成本。
需要说明的是，所述组合总成并不限制高压功率电子装置的种类，及布置方式。如DC/DC总成与逆变器总成进行组合布置，通过4个紧固螺栓将DC/DC总成固定在逆变器总成的上部，通过水管将其二者连接，形成冷却串联回路，具体实施方式可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
以上对本发明实施例所提供的一种电动汽车高压功率电子装置布置结构，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种电动汽车高压功率电子装置布置结构，其特征在于，包括：
第一高压功率电子装置(1)，其金属外壳(12)上设置有用于水冷的进水管(13)、出水管(14)、高压输入端口(17)、输出端口(15)、从与动力电池连接的输出端口(15)上分出的端口(16)，以及用于紧固上部部件而设置的金属支座(11)；
第二高压功率电子装置(2)，其具有金属外壳(22)，其外壳(22)上设置有用于水冷的进水管(24)、出水管(23)、高压输入端口(25)、输出端口，以及用于固定而设置的金属底座(21)；
所述第二高压功率电子装置(2)与第一高压功率电子装置(1)上下叠放布置，形成组合总成，所述组合总成具有长方体结构，从而具有四个侧面，所述组合总成固定于车身固定结构(5)；
水管(3)，连接不属于同一装置的进出水管口，即连接出水管(14)和进水管(24)；
高压线束(4)，连接所述从与动力电池连接的输出端口(15)上分出端口(16)和高压输入端口(25)。
2.根据权利要求1所述的电动汽车高压功率电子装置布置结构，其特征在于，
所述第二高压功率电子装置(2)位于所述第一高压功率电子装置(1)上方，所述金属底座(21)与所述金属支座(11)的固定平面紧密贴合，同时用紧固件(6)将所述第二高压功率电子装置固定在所述第一高压功率电子装置上，并至少有一个紧固件使用良好接地特性的紧固件。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车高压功率电子装置布置结构，其特征在于，
所述水管(3)连接的进出水管口分布于所述组合总成同一侧面。
4.根据权利要求1或2所述的电动汽车高压功率电子装置布置结构，其特征在于，
所述高压线束(4)连接的所述从与动力电池连接的输出端口(15)上分出端口(16)和所述高压输入端口(25)分布于组合总成同一侧面。
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