CN108284744A - 一种较大功率车载蓄电池充电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种较大功率车载蓄电池充电机，其包括ICS控制板（2）、ICS支撑板（3）、单机模块（4）和箱体壳体（5），该壳体上部设有开口，所述开口上装有箱盖（1），所述箱体壳体（5）内部空腔装有小功率单机车载蓄电池充电机，具有额定输出功率为10kw，峰值输出功率为11kw基本功能；具有过温自动降额、过流、短路保护,输出反接保护等多重保护功能，还具备对输入输出状态等各项参数的监测及自诊断功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种较大功率车载蓄电池充电机。
背景技术
车载蓄电池充电机是新能源汽车整车控制系统中的一个重要组成部分，它是新能源汽车动力电池向低压蓄电池供电核心和枢纽，对整车低压蓄电平台有关键性作用。目前市场上多数车载蓄电池充电机主要都是较小功率的车载蓄电池充电机，随着近几年新能源汽车的不断发展，内部低压用电设备不断增加，尤其是燃料电池车在工作过程中会产生大量的热量,需要低压风扇进行散热来保证正常的工作环境。目前市场上绝大多数车载蓄电池充电机无法满足燃料电池车等新能源汽车的使用需求，对大功率车载蓄电池充电机的需求程度不断加深。
例如公开号为CN 101640433 A的中国发明专利，其公开了一种蓄电池充电装置，桥电路的上边以及下边至少一方由多个晶闸管组成的控制整流电路，对磁式交流发电机的输出进行整流并将整流输出提供给蓄电池；以及晶闸管控制电路，控制对上述晶闸管的触发信号的供给，使得将上述蓄电池两端的电压保持在设定值。该蓄电池充电装置具备：检测安装有控制整流电路的电路衬底的温度的温度传感器；以及在用该温度传感器检测到的温度大于等于设定值时禁止对控制整流电路的晶闸管提供触发信号的保护电路。当安装有控制整流电路的电路衬底的温度成为大于等于设定值时，控制整流电路的晶闸管设置成截止状态，停止从控制整流电路向蓄电池提供充电电流，这样虽然起到了保护作用，但充电效率明显降低。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种较大功率车载蓄电池充电机，具有额定输出功率为10kw，峰值输出功率为11kw基本功能。具有过温自动降额、过流、短路保护,输出反接保护等多重保护功能，还具备对输入输出状态等各项参数的监测及自诊断功能。
为了实现上述设计目的，本发明采用的方案如下：
一种较大功率车载蓄电池充电机，其包括ICS控制板、ICS支撑板、单机模块和箱体壳体，单机模块位于箱体壳体内；ICS支撑板位于单机模块的上方；ICS控制板位于ICS支撑板的顶部；箱体壳体上部设有开口，所述开口上装有箱盖，所述箱体壳体内部空腔装有小功率单机车载蓄电池充电机，具有额定输出功率为10kw，峰值输出功率为11kw基本功能；具有过温自动降额、过流、短路保护,输出反接保护等多重保护功能，还具备对输入输出状态等各项参数的监测及自诊断功能。此较大功率车载蓄电池充电机采用铸铝结构设计，防护等级高安全性能好；采用液冷散热方式，在高温工作环境下可不降额连续工作，适应环境能力强；水道采用搅拌摩擦焊接方式，可靠性高、结构紧凑、体积小节省整车布置空间，模块化的设计维护方便。
优选的是，所述箱体壳体选用铸铝壳体，防护等级高安全性能好。
在上述任一方案中优选的是，所述ICS支撑板上装有PCB板。
在上述任一方案中优选的是，所述箱体壳体的右端外侧面板上装有较大功率车载蓄电池充电机的低压控制插件。
在上述任一方案中优选的是，所述箱体壳体的前端外侧面板上设有高压接线端口。
在上述任一方案中优选的是，所述箱体壳体的两端均设有两个箱体支脚。
在上述任一方案中优选的是，所述箱体壳体包括底板，所述底板采用水冷式底板。
在上述任一方案中优选的是，所述水冷式底板的内部空腔设有冷却水路。
在上述任一方案中优选的是，所述冷却水路采用U型管道，U型管道的两端部接口设置在箱体壳体的前端外侧面板上。
在上述任一方案中优选的是，所述U型管道的两端部接口处装有两个进出水嘴，U型管道与箱体壳体之间采用摩擦焊相连接。
在上述任一方案中优选的是，所述单机模块集成放置于带有液冷散热系统的箱体壳体5中，该模块分为硬件控制与软件控制部分。
在上述任一方案中优选的是，所述单机模块与ICS控制板通信以及与整车的CAN通信功能,通过高压接线端口并联输入。
在上述任一方案中优选的是，所述单机模块4的各个模块通过ICS支撑板支撑的ICS控制板进行控制及信息功能检测。
在上述任一方案中优选的是，所述箱盖和箱体壳体之间配合采用密封圈结构。
在上述任一方案中优选的是，所述高压接线端口与输出铜排配合。
在上述任一方案中优选的是，所述高压接线端口的高压配电层的接口包括一路电池输入接口、两路低压正极输出接口和两路低压负极输出接口。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明可靠性强、安全性高。本发明采用铸铝结构设计，防护等级高，维护方便；由于本发明的集成式结构方案减少了整车外部线束的布置，提高了整车空间的利用率；所述下层设置有水冷结构，有效减少了所述集成控制器的整体体积。
本发明能够满足大部分燃料电池车对整车配电的要求，整体结构布置合理，所述较大功率车载蓄电池充电机绝缘性和耐压性均满足电动汽车在正常行驶过程中的工况环境；所述较大功率车载蓄电池充电机高压输入及低压输出均采用直插插件连接，操作方便，实现了整车线束的快速装卸。
本发明采用所述三个单机较大功率车载蓄电池充电机共用一套水冷却系统的技术方案，解决了现有分散式布置所述三个控制器时冷却管路以及管路接口数量多的技术问题；所述水冷却管道与水冷式底板之间采用摩擦焊连接，水冷式底板与较大功率车载蓄电池充电机的箱体壳体采用一体式结构，不仅简化了装配工艺，还增加了工作可靠性，也有效提高了整车空间的利用率；本发明还具有结构简单合理、生产成本低、工作寿命长的有益效果。
附图说明
图1为按照本发明的较大功率车载电池充电机的优选实施例的立体图。
图2为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图1所示实施例的主视图。
图3为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图1所示实施例的左视图。
图4为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图1所示实施例的右视图。
图5为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图1所示实施例的后视图。
图6为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图1所示实施例的俯视图。
图7为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图1所示实施例的仰视图。
图8为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图1所示实施例的整体结构爆炸示意图。
图9为按照本发明的较大功率车载电池充电机的较大功率车载蓄电池充电机箱体的立体图；
图10为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图9所示实施例的箱体壳体的主视图；
图11为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图9所示实施例的箱体壳体的左视图；
图12为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图9所示实施例的箱体壳体的右视图；
图13为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图9所示实施例的箱体壳体的后视图；
图14为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图9所示实施例的箱体壳体的俯视图；
图15为按照本发明的较大功率车载电池充电机的图9所示实施例的箱体壳体的仰视图；
图16为按照本发明的较大功率车载电池充电机在电动汽车上工作原理简化图。
附图中标号：
箱盖1，ICS控制板2，ICS支撑板3，单机模块4，箱体壳体5，低压控制插件6，箱体支脚7，水冷式底板8，进出水嘴9，高压接线端口10，输出铜排11。
具体实施方式
以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。下面结合说明书附图对本发明较大功率车载蓄电池充电机的具体实施方式作进一步的说明。
如图1-图8所示，按照本发明的较大功率车载蓄电池充电机的一优选实施例的结构示意图。本发明的较大功率车载蓄电池充电机，其包括ICS控制板2、ICS支撑板3、单机模块4和箱体壳体5，单机模块4位于箱体壳体5内；ICS支撑板位于单机模块4的上方；ICS控制板2位于ICS支撑板3的顶部；箱体壳体5上部设有开口，所述开口上装有箱盖1，所述箱体壳体5内部空腔装有小功率单机车载蓄电池充电机，具有额定输出功率为10kw，峰值输出功率为11kw基本功能；具有过温自动降额、过流、短路保护,输出反接保护等多重保护功能，还具备对输入输出状态等各项参数的监测及自诊断功能。此较大功率车载蓄电池充电机采用铸铝结构设计，防护等级高安全性能好；采用液冷散热方式，在高温工作环境下可不降额连续工作，适应环境能力强；水道采用搅拌摩擦焊接方式，可靠性高、结构紧凑、体积小节省整车布置空间，模块化的设计维护方便。
在本实施例中，所述单机模块4集成放置于带有液冷散热系统的箱体壳体5中，该模块分为硬件控制与软件控制部分。
在本实施例中，所述单机模块4与ICS控制板通信以及与整车的CAN通信功能,通过高压接线端口10并联输入。
在本实施例中，所述单机模块4的各个模块通过ICS支撑板3支撑的ICS控制板2进行控制及信息功能检测。
在本实施例中，所述箱盖1和箱体壳体5之间配合采用密封圈结构。
在本实施例中，所述高压接线端口10与输出铜排11配合。
在本实施例中，所述高压接线端口10的高压配电层的接口包括一路电池输入接口、两路低压正极输出接口和两路低压负极输出接口。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明可靠性强、安全性高。本发明采用铸铝结构设计，防护等级高，维护方便；由于本发明的集成式结构方案减少了整车外部线束的布置，提高了整车空间的利用率；所述下层设置有水冷结构，有效减少了所述集成控制器的整体体积。
本发明能够满足大部分燃料电池车对整车配电的要求，整体结构布置合理，所述较大功率车载蓄电池充电机绝缘性和耐压性均满足电动汽车在正常行驶过程中的工况环境；所述较大功率车载蓄电池充电机高压输入及低压输出均采用直插插件连接，操作方便，实现了整车线束的快速装卸。
接下来参阅图9-图15所示，按照本发明的较大功率车载电池充电机中箱体壳体的结构示意图。
在本实施例中，所述箱体壳体5选用铸铝壳体，防护等级高安全性能好。
在本实施例中，所述ICS支撑板3上装有PCB板。
在本实施例中，所述箱体壳体5的右端外侧面板上装有较大功率车载蓄电池充电机的低压控制插件6。
在本实施例中，所述箱体壳体5的前端外侧面板上设有高压接线端口10。
在本实施例中，所述箱体壳体5的两端均设有两个箱体支脚7。
在本实施例中，所述箱体壳体5包括底板，所述底板采用水冷式底板8。
在本实施例中，所述水冷式底板8的内部空腔设有冷却水路。
在本实施例中，所述冷却水路采用U型管道，U型管道的两端部接口设置在箱体壳体5的前端外侧面板上。
在本实施例中，所述U型管道的两端部接口处装有两个进出水嘴9，U型管道与箱体壳体5之间采用摩擦焊相连接。
摩擦焊是实现焊接的固态焊接方法。在压力作用下，具体是在恒定或递增压力以及扭矩的作用下，利用焊接接触端面之间的相对运动在摩擦面及其附近区域产生摩擦热和塑形变形热，使及其附近区域温度上升到接近但一般低于熔点的温度区间，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，在顶锻压力的作用下，伴随材料产生塑性变形及流动，通过界面的分子扩散和再结晶而实现焊接的固态焊接方法。摩擦焊通常由如下四个步骤构成：（1）机械能转化为热能；（2）材料塑性变形；（3）热塑性下的锻压力；（4）分子间扩散再结晶。摩擦焊相较传统熔焊最大的不同点在于整个焊接过程中，待焊金属获得能量升高达到的温度并没有达到其熔点，即金属是在热塑性状态下实现的类锻态固相连接。相对传统熔焊，摩擦焊具有焊接接头质量高——能达到焊缝强度与基体材料等强度，焊接效率高、质量稳定、一致性好，可实现异种材料焊接等。摩擦焊接以其优质、高效、节能、无污染的技术特色，深受制造业的重视，特别是不断开发出摩擦焊接的新技术，如超塑性摩擦焊接、线性摩擦焊接、搅拌摩擦焊接等，使其在航空、航天、核能、海洋开发等高技术领域及电力、机械制造、石油钻探、汽车制造等产业部门得到了愈来愈广泛的应用。摩擦焊的技术原理是：焊前，待焊的一对工件中，一件夹持于旋转夹具，称为旋转工件，另一件夹持于移动夹具，称为移动工件。焊接时，旋转工件在电机驱动下开始高速旋转，移动工件在轴向力作用下逐步向旋转工件靠拢，两侧工件接触并压紧后，摩擦界面上一些微凸体首先发生粘接与剪切，并产生摩擦热。随着实际接触面积增大，摩擦扭矩迅速升高，摩擦界面处温度也随之上升，摩擦界面逐渐被一层高温粘塑性金属所覆盖。此时，两侧工件的相对运动实际上已发生在这层粘塑性金属内部，产热机制已由初期的摩擦产热转变为粘塑性金属层内的塑性变形产热。在热激活作用下，这层粘塑性金属发生动态再结晶，使变形抗力降低，故摩擦扭矩升高到一定程度(前峰值扭矩)后逐渐降低。随着摩擦热量向两侧工件的传导，焊接面两侧温度亦逐渐升高，在轴向压力作用下，焊合区金属发生径向塑性流动，从而形成飞边，轴向缩短量逐渐增大。随摩擦时间延长，摩擦界面温度与摩擦扭矩基本恒定，温度分布区逐渐变宽，飞边逐渐增大，此阶段称之为准稳定摩擦阶段。在此阶段，摩擦压力与转速保持恒定。当摩擦焊接区的温度分布、变形达到一定程度后，开始刹车制动并使轴向力迅速升高到所设定的顶锻压力此时轴向缩短量急骤增大，并随着界面温度降低，摩擦压力增大，摩擦扭矩出现第二个峰值，即后峰值扭矩。在顶锻过程中及顶锻后保压过程中，焊合区金属通过相互扩散与再结晶，使两侧金属牢固焊接在一起，从而完成整个焊接过程。在整个焊接过程中，摩擦界面温度一般不会超过熔点，故摩擦焊是固态焊接。
最后参阅图16所示，本发明的工作原理为：动力电池中固定的直流电压通过直流斩波器转换为可变的直流电压储存在低压蓄电池中以供给到整车低压平台中为车载蓄电池充电。
本发明通过将单机模块4集成放置于带有液冷散热系统的箱体5中，模块分为硬件控制与软件控制部分，采用1拖n方式（1台主机带n台从机），主从机仅程序不同，硬件相同，单机模块4与ICS控制板通信以及与整车的CAN通信功能,通过高压接线端口10并联输入,输出铜排11和高压接线端口10输出27.5VDC额定功率为10kw峰值功率可达到11kw；
各个模块通过ICS支撑板3支撑的ICS信息采集板2进行控制及信息功能检测，实现对输入输出状态等各项参数的监测及诊断功能；
模块输出防止电流倒灌功能：
3个单机模块4输出端并联，为了防止模块之间充电和电流倒灌现象，在每一个模块输出都有对顶mos管，类似二极管功能，确保电流只会外流，不会向内流。
模块之间的功率分配通过软、硬件配合实现；主要有两种工作模式：
．恒压模式下，每个模块的电流分配依靠硬件模拟阻抗均流法实现，即当一个模块电流大于其他模块的输出电流时，该模块的内阻会变大（此内阻不是真实内阻，硬件模拟），内阻变大就会反向阻止电流变大，从而降低电流输出。达到模块之间的电流均衡。
.恒流模式下，每个模块的电流输出通过软、硬件件控制最大输出电流，从而达到每个模块的均流；
箱盖1和箱体壳体5之间配合采用密封圈结构，保证较高的防护等级及安全性能；
输出采用输出铜排11和高压接线端口10配合，保证了箱体壳体5结构的紧凑与模块化设计的可能。
本发明采用所述三个单机较大功率车载蓄电池充电机共用一套水冷却系统的技术方案，解决了现有分散式布置所述三个控制器时冷却管路以及管路接口数量多的技术问题；所述水冷却管道与水冷式底板8之间采用摩擦焊连接，水冷式底板8与较大功率车载蓄电池充电机的箱体壳体5采用一体式结构，不仅简化了装配工艺，还增加了工作可靠性，也有效提高了整车空间的利用率；本发明还具有结构简单合理、生产成本低、工作寿命长的有益效果。
本领域技术人员不难理解，本发明的较大功率车载蓄电池充电机包括本说明书中各部分的任意组合。限于篇幅且为了使说明书简明，在此没有将这些组合一一详细介绍，但看过本说明书后，由本说明书构成的各部分的任意组合构成的本发明的范围已经不言自明。
Claims (10)
1.一种较大功率车载蓄电池充电机，其包括ICS控制板（2）、ICS支撑板（3）、单机模块（4）和箱体壳体（5），单机模块（4）位于箱体壳体（5）内；ICS支撑板位于单机模块（4）的上方；ICS控制板（2）位于ICS支撑板（3）的顶部；箱体壳体（5）上部设有开口，所述开口上装有箱盖（1），其特征在于：箱体壳体（5）内部空腔装有小功率单机车载蓄电池充电机。
2.如权利要求1所述的较大功率车载蓄电池充电机，其特征在于：箱体壳体（5）选用铸铝壳体。
3.如权利要求1所述的较大功率车载蓄电池充电机，其特征在于：ICS支撑板（3）上装有PCB板。
4.如权利要求1或2所述的较大功率车载蓄电池充电机，其特征在于：箱体壳体（5）的右端外侧面板上装有较大功率车载蓄电池充电机的低压控制插件（6）。
5.如权利要求1或2所述的较大功率车载蓄电池充电机，其特征在于：箱体壳体（5）的前端外侧面板上设有高压接线端口（10）。
6.如权利要求1或2所述的较大功率车载蓄电池充电机，其特征在于：箱体壳体（5）的两端均设有两个箱体支脚（7）。
7.如权利要求1或2所述的较大功率车载蓄电池充电机，其特征在于：箱体壳体（5）包括底板，所述底板采用水冷式底板（8）。
8.如权利要求7所述的较大功率车载蓄电池充电机，其特征在于：水冷式底板（8）的内部空腔设有冷却水路。
9.如权利要求8所述的较大功率车载蓄电池充电机，其特征在于：所述冷却水路采用U型管道，U型管道的两端部接口设置在箱体壳体（5）的前端外侧面板上。
10.如权利要求1或2所述的较大功率车载蓄电池充电机，其特征在于：所述U型管道的两端部接口处装有两个进出水嘴（9），U型管道与箱体壳体（5）之间采用摩擦焊相连接。
Priority Applications (1)
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| CN201810140516.4A CN108284744A (zh) | 2018-02-11 | 2018-02-11 | 一种较大功率车载蓄电池充电机 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109606157A (zh) * | 2019-02-14 | 2019-04-12 | 上海科世达-华阳汽车电器有限公司 | 一种新能源汽车及其车载充电机 |
-
2018
- 2018-02-11 CN CN201810140516.4A patent/CN108284744A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
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| CN109606157A (zh) * | 2019-02-14 | 2019-04-12 | 上海科世达-华阳汽车电器有限公司 | 一种新能源汽车及其车载充电机 |
| CN109606157B (zh) * | 2019-02-14 | 2024-04-05 | 上海科世达-华阳汽车电器有限公司 | 一种新能源汽车及其车载充电机 |
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