CN107672460B - 一种多轴驱动汽车智能功率单元组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多轴驱动汽车智能功率单元组，智能功率控制单元包括：动力系统，供电模块，配电模块，用于给汽车内部元件进行冷却的冷却模块，ECU控制模块，辅助模块以及固定机构；单元组协调控制模块安装在汽车底盘上，通过信号线直接连接每个智能功率控制单元的ECU控制模块；单元组协调控制模块用于对智能功率控制单元中的各模块进行协调控制，监控智能功率控制单元中各模块的实时状态；根据汽车的整车状态及故障模式，协调控制分配智能功率控制单元的供电启停，根据用户选定的正常输出功率或最大满负荷功率控制智能功率控制单元进行切换供电。对整个系统的工作进行了有效的控制，以及一体化控制。

Description

一种多轴驱动汽车智能功率单元组
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种多轴驱动汽车智能功率单元组。
背景技术
随着能源短缺和环境问题的日渐突出，电动汽车以其高效、节能、零排放、加注燃料快捷等优势被认为是未来汽车工业可持续发展的重要方向。国家在一系列科技支撑计划、国家重点领域技术路线及国家财政补贴中均涉及到电动汽车及配套产业的规划与财政支持，电动汽车在国家战略新兴产业中占据重要地位。
目前，增程式混合动力形式的电动汽车在各领域的应用越来越高。先是在一些大型的客车和重型卡车上，后来扩展到大型港口平板运输车、重型装甲车、重型矿车以及特殊用途超重型运载车辆。由于集成度不高，各冷却系统等分散的布置在车架各处，没有彻底解决系列化、高效化、智能化的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种多轴驱动汽车智能功率单元组，包括：单元组协调控制模块以及多个分别与单元组协调控制模块连接的智能功率控制单元；
智能功率控制单元包括：动力系统，用于给汽车动力系统提供电能的供电模块，用于使供电模块连接汽车动力系统的配电模块，用于给汽车内部元件进行冷却的冷却模块，ECU控制模块，辅助模块以及固定机构；
单元组协调控制模块安装在汽车底盘上，通过信号线直接连接每个智能功率控制单元的ECU控制模块；单元组协调控制模块用于对智能功率控制单元中的各模块进行协调控制，监控智能功率控制单元中各模块的实时状态；根据汽车的整车状态及故障模式，协调控制分配智能功率控制单元的供电启停，根据用户选定的正常输出功率或最大满负荷功率控制智能功率控制单元进行切换供电；
优选地，供电模块包括：一个或多个燃料电池堆以及变压模块；
变压模块将一个或多个燃料电池堆输出的电压值转换为汽车动力工作的电压范围。
优选地，动力系统包括：发动机，发动机控制器ECU，发电机和发电机控制器；
发动机通过发电机轴连接至发电机，发电机轴与发动机之间装有扭转弹簧或离合器减震机构；发电机与发电机轴之间装有扭转弹簧或离合器减震机构。
优选地，发动机通过变速器与发电机连接；
变速器采用固定速比减速器或可变速比变速箱，发电机采用高速永磁同步电机。
优选地，配电模块用于对供电模块输出的功率进行分配以及对供电模块输出的电能进行过流保护，将供电模块输出的电能通过高压线分配至汽车储能装置，汽车储能装置给整车用电单元供电；配电模块设有断电保护电路。
优选地，冷却模块包括：循环水泵、冷却管路、冷却液温度传感器、一体式冷却液箱，风扇及风扇控制器；冷却管路与一体式冷却液箱连接，冷却管路设置在汽车冷却区域；循环水泵与供电模块连接，供电模块给循环水泵提供电能；循环水泵驱动冷却管路内部的冷却液循环，对冷却区域进行冷却；冷却液温度传感器与ECU控制模块连接，冷却液温度传感器将感应的冷却液温度传输至ECU控制模块，当冷却液温度传感器感应的冷却液温度值超过预设值时，ECU控制模块通过风扇控制器驱动风扇旋转，使风扇对一体式冷却液箱进行降温；当冷却液温度传感器感应的冷却液温度值低于预设值时，ECU控制模块通过风扇控制器控制风扇停止。
优选地，ECU控制模块用于获取汽车内各个检测模块的检测数据以及工作状态，并根据各个检测模块的检测数据以及工作状态对汽车各项性能进行动态调整，当汽车内某个检测模块检测的数据超出阈值时，发出报警提示；当汽车内某个检测模块异常时，发出故障提示。
优选地，辅助模块包括为避免发动机本体温度过高影响其它模块单元运行的发动机隔热仓，为循环水泵运转提供动力源从发动机的取力的传动机构，为避免水、尘、撞击影响智能功率控制单元性能的减振保护装置，防尘罩。
优选地，固定机构包括：用于将发动机安装到车体上的发动机安装悬置，用于将发电机安装到车体上的发电机安装机构及发电机控制器，用于将燃料电池堆安装到车体上的燃料电池堆，用于将供电模块安装到车体上的供电模块安装机构，用于将冷却模块安装到车体上的冷却模块子组安装结构。
优选地，单元组协调控制模块与每个智能功率控制单元分别采用CAN总线连接。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
多轴驱动汽车智能功率单元组不仅能解决了增程式混合动力超大功率单元的安装布置和功率拓展问题，还通过智能功率控制单元集成化一体化设计，形成系列化通用化，降低产品研发和生产成本，大大缩减产品设计周期，减小超重载增程式混合动力电动车的开发难度。
多轴驱动汽车智能功率单元组对各智能功率单元智能控制模块协调控制，监控各智能功率单元子系统的实时状态；根据汽车的整车状态及故障模式协调控制分配智能功率控制单元的供电启停，根据用户选定的正常输出功率或最大满负荷功率控制智能功率控制单元进行切换供电，对整个系统的工作进行了有效的控制，以及一体化控制。
在实际应用中，可以根据电动汽车吨位的实际情况，设置智能功率控制单元的数量，通过增减智能功率控制单元的数量可以满足电动汽车的使用。实现了整车模块化、集成化和轻量化设计，提高了各零部件及总成机构的通用性。单元组协调控制模块对智能功率控制单元进行整体控制与协调。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为多轴驱动汽车智能功率单元组整体示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
本实施例提供一种多轴驱动汽车智能功率单元组，如图1所示，包括：单元组协调控制模块1以及多个分别与单元组协调控制模块1连接的智能功率控制单元2；
智能功率控制单元2包括：动力系统11，用于给汽车动力系统提供电能的供电模块12，用于使供电模块12连接汽车动力系统的配电模块13，用于给汽车内部元件进行冷却的冷却模块14，ECU控制模块15，辅助模块16以及固定机构17；
单元组协调控制模块安装在汽车底盘上，通过信号线直接连接每个智能功率控制单元的ECU控制模块；单元组协调控制模块用于对智能功率控制单元中的各模块进行协调控制，监控智能功率控制单元中各模块的实时状态；根据汽车的整车状态及故障模式，协调控制分配智能功率控制单元的供电启停，根据用户选定的正常输出功率或最大满负荷功率控制智能功率控制单元进行切换供电。
单元组协调控制模块1对智能功率控制单元中的各模块进行协调控制，监控智能功率控制单元中各模块的实时状态；根据汽车的整车状态及故障模式，协调控制分配智能功率单元智能供电模块的启停，控制智能功率控制单元2的供电模块。当用户需要将汽车输出功率设置为经济输出功率时，也就是正常工作状态时，单元组协调控制模块1控制智能功率控制单元2的供电模块输出为正常工作。当用户需要将汽车输出功率设置为最大满负荷功率时，也就是汽车当前是最大输出功率时，单元组协调控制模块1控制各个智能功率控制单元2的供电模块输出最大输出功率，使汽车进入满负荷工作。
多轴驱动汽车智能功率单元组中的单元组协调控制模块1将各个智能功率控制单元2进行有效的控制，使智能功率控制单元2为一个整体，根据实际需要进行输出工作。单元组协调控制模块与每个智能功率控制单元分别采用CAN总线连接。
本实施例中，供电模块12包括：一个或多个燃料电池堆以及变压模块；变压模块将一个或多个燃料电池堆输出的电压值转换为汽车动力工作的电压范围。
动力系统11包括：发动机，发动机控制器ECU，发电机和发电机控制器；发动机通过发电机轴连接至发电机，发电机轴与发动机之间装有扭转弹簧或离合器减震机构；发电机与发电机轴之间装有扭转弹簧或离合器减震机构。
动力系统11可以是多台发动机对一台发电机，也可以是一台发动机对多台发电机的匹配。
发动机通过变速器与发电机连接；变速器采用固定速比减速器或可变速比变速箱，发电机采用高速永磁同步电机。
配电模块13用于对供电模块12输出的功率进行分配以及对供电模块输出的电能进行过流保护，将供电模块输出的电能通过高压线分配至汽车储能装置，汽车储能装置给整车用电单元供电；配电模块设有断电保护电路。
配电模块13还具有断电保护功能，避免出现过压过流或欠压欠流时对用电器造成损害。
冷却模块14包括：循环水泵、冷却管路、冷却液温度传感器、一体式冷却液箱，风扇及风扇控制器；冷却管路与一体式冷却液箱连接，冷却管路设置在汽车冷却区域；循环水泵与供电模块连接，供电模块给循环水泵提供电能；循环水泵驱动冷却管路内部的冷却液循环，对冷却区域进行冷却；冷却液温度传感器与ECU控制模块连接，冷却液温度传感器将感应的冷却液温度传输至ECU控制模块，当冷却液温度传感器感应的冷却液温度值超过预设值时，ECU控制模块通过风扇控制器驱动风扇旋转，使风扇对一体式冷却液箱进行降温；当冷却液温度传感器感应的冷却液温度值低于预设值时，ECU控制模块通过风扇控制器控制风扇停止。具体系统冷却液的循环顺序是：冷却风扇水箱→冷却管路→循环水泵→发电机控制器(或燃料电池)→发电机电机(或燃料电池堆)→冷却风扇水箱；
ECU控制模块15用于获取汽车内各个检测模块的检测数据以及工作状态，并根据各个检测模块的检测数据以及工作状态对汽车各项性能进行动态调整，当汽车内某个检测模块检测的数据超出阈值时，发出报警提示；当汽车内某个检测模块异常时，发出故障提示。
辅助模块16包括为避免发动机本体温度过高影响其它模块单元运行的发动机隔热仓，为循环水泵运转提供动力源从发动机的取力的传动机构，为避免水、尘、撞击影响智能功率控制单元性能的减振保护装置，防尘罩。
固定机构17包括：用于将发动机安装到车体上的发动机安装悬置，用于将发电机安装到车体上的发电机安装机构及发电机控制器，用于将燃料电池堆安装到车体上的燃料电池堆，用于将供电模块安装到车体上的供电模块安装机构，用于将冷却模块安装到车体上的冷却模块子组安装结构。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种多轴驱动汽车智能功率单元组，其特征在于，包括：单元组协调控制模块以及多个分别与单元组协调控制模块连接的智能功率控制单元；
智能功率控制单元包括：动力系统，用于给汽车动力系统提供电能的供电模块，用于使供电模块连接汽车动力系统的配电模块，用于给汽车内部元件进行冷却的冷却模块，ECU控制模块，辅助模块以及固定机构；
单元组协调控制模块安装在汽车底盘上，通过信号线直接连接每个智能功率控制单元的ECU控制模块；单元组协调控制模块用于对智能功率控制单元中的各模块进行协调控制，监控智能功率控制单元中各模块的实时状态；根据汽车的整车状态及故障模式，协调控制分配智能功率控制单元的供电启停，根据用户选定的正常输出功率或最大满负荷功率控制智能功率控制单元进行切换供电；
供电模块包括：一个或多个燃料电池堆以及变压模块；
变压模块将一个或多个燃料电池堆输出的电压值转换为汽车动力工作的电压范围；
动力系统包括：发动机，发动机控制器ECU，发电机和发电机控制器；
发动机通过发电机轴连接至发电机，发电机轴与发动机之间装有扭转弹簧或离合器减震机构；发电机与发电机轴之间装有扭转弹簧或离合器减震机构；
发动机通过变速器与发电机连接；
变速器采用固定速比减速器或可变速比变速箱，发电机采用高速永磁同步电机；
配电模块用于对供电模块输出的功率进行分配以及对供电模块输出的电能进行过流保护，将供电模块输出的电能通过高压线分配至汽车储能装置，汽车储能装置给整车用电单元供电；配电模块设有断电保护电路；
冷却模块包括：循环水泵、冷却管路、冷却液温度传感器、一体式冷却液箱，风扇及风扇控制器；冷却管路与一体式冷却液箱连接，冷却管路设置在汽车冷却区域；循环水泵与供电模块连接，供电模块给循环水泵提供电能；循环水泵驱动冷却管路内部的冷却液循环，对冷却区域进行冷却；冷却液温度传感器与ECU控制模块连接，冷却液温度传感器将感应的冷却液温度传输至ECU控制模块，当冷却液温度传感器感应的冷却液温度值超过预设值时，ECU控制模块通过风扇控制器驱动风扇旋转，使风扇对一体式冷却液箱进行降温；当冷却液温度传感器感应的冷却液温度值低于预设值时，ECU控制模块通过风扇控制器控制风扇停止；
ECU控制模块用于获取汽车内各个检测模块的检测数据以及工作状态，并根据各个检测模块的检测数据以及工作状态对汽车各项性能进行动态调整，当汽车内某个检测模块检测的数据超出阈值时，发出报警提示；当汽车内某个检测模块异常时，发出故障提示；
辅助模块包括为避免发动机本体温度过高影响其它模块单元运行的发动机隔热仓，为循环水泵运转提供动力源从发动机的取力的传动机构，为避免水、尘、撞击影响智能功率控制单元性能的减振保护装置，防尘罩；
固定机构包括：用于将发动机安装到车体上的发动机安装悬置，用于将发电机安装到车体上的发电机安装机构及发电机控制器，用于将燃料电池堆安装到车体上的燃料电池堆，用于将供电模块安装到车体上的供电模块安装机构，用于将冷却模块安装到车体上的冷却模块子组安装结构；
单元组协调控制模块与每个智能功率控制单元分别采用CAN总线连接。
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