CN111942229A - 一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置 - Google Patents

一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置，包括控制板和功率板；控制板上集成有转向电机控制器、电堆空气压缩电机控制器和制动空气压缩电机控制器；转向电机控制器的低压输出端和制动空气压缩电机控制器的低压输出端分别与第一CAN通讯网络连接；第二CAN通讯网络为整车燃料电池网络，电堆空气压缩电机控制器的低压输出端与第二CAN通讯网络连接；转向电机控制器的高压输入端、电堆空气压缩电机控制器的高压输入端和制动空气压缩电机控制器的高压输入端均与功率板连接；功率板上设置有IGBT功率元件和继电器，分别与转向电机、电堆空气压缩电机和制动空气压缩电机电性连接。本发明的有益效果是：有效的减小控制器的大小和降低产品成本。

Description

一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置。
背景技术
随着氢燃料电池物流车逐渐开始规模化应用和生产，如何设计适合于氢燃料电池物流车的系统集成方案成为所有主机厂和零部件厂的主要研究方向。
由于采用高压转向电机和气压制动的氢燃料电池物流车的氢燃料电池系统自身需要携带空气压缩机，这样氢燃料电池物流车便携带有三个控制器，它们分别是电堆空气压缩电机控制器、制动空气压缩电机控制器和转向电机控制器，若分别布置这些控制器，则不仅体积较大，占用整车布置空间，且安装工艺多，不便重复操作。并且由于电堆空气压缩电机控制器不同于氢燃料电池系统的冷却需求，电堆空气压缩电机控制器需要接到同制动空气压缩电机控制器和转向电机控制器一样的冷却回路。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置，包括：控制板和功率板；所述控制板和所述功率板电性连接；
所述控制板上集成有：转向电机控制器、电堆空气压缩电机控制器、制动空气压缩电机控制器、第一CAN通讯网络和第二CAN通讯网络；
所述第一CAN通讯网络为整车驱动网络，所述转向电机控制器的低压输出端和所述制动空气压缩电机控制器的低压输出端分别与所述第一CAN通讯网络连接；所述第二CAN通讯网络为整车燃料电池网络，所述电堆空气压缩电机控制器的低压输出端与所述第二CAN通讯网络连接；
所述转向电机控制器的高压输入端、所述电堆空气压缩电机控制器的高压输入端和所述制动空气压缩电机控制器的高压输入端均与所述功率板连接；
所述功率板上设置有IGBT功率元件、继电器、第一输出、第二输出和第三输出；所述第一输出与转向电机电性连接，所述第二输出与电堆空气压缩电机电性连接，所述第三输出与制动空气压缩电机电性连接。
进一步地，所述控制板上还设置有高压插件、第一插件和第二插件；所述控制板的输入包括高压输入和低压输入；所述高压输入位于所述高压插件上，为高压电源的直流高压输入；低压输入有两路，分别为第一低压输入和第二低压输入，分别位于第一插件和第二插件上；由于三合一系统涉及功能包括车辆转向控制，车辆气压制动和电堆供养，均涉及到整车安全和性能，分两个插件设计目的是防止由于插件松动导致的控制功能异常从而导致车辆安全问题，当其中一个插件松动时，系统还能正常工作，提高整车稳定性和安全性。
进一步地，第一输出为转向电机三相线，第二输出为电堆空气压缩电机三相线，第三输出为制动空气压缩电机三相线；第一输出、第二输出和第三输出的高压线束均为系统外部高压线束，以便于布置转向电机、电堆空气压缩电机和制动空气压缩电机于各自合适的位置。
进一步地，还包括壳体，所述控制板和所述功率板板均集成设置在所述壳体内部，起到保护作用；
所述壳体上设置有高压电源接口、第一低压电源接口、第二低压电源接口、第一输出接口、第二输出接口和第三输出接口；所述高压输入通过所述高压电源接口与所述高压插件电性连接；所述第一低压输入和所述第二低压输入分别通过所述第一低压电源接口和所述第二低压电源接口与所述第一插件和所述第二插件电性连接；
所述第一输出接口与所述第一输出电性连接；所述第二输出接口与所述第二输出电性连接；所述第三输出接口与所述第三输出电性连接；所述转向电机通过三相线连接至所述第一输出接口，所述电堆空气压缩电机通过三相线连接至所述第二输出接口，所述制动空气压缩电机通过三相线连接至所述第三输出接口。
进一步地，所述控制板和所述功率板采用插针的方式连接。
进一步地，所述转向电机还与所述转向电机控制器电性连接，所述电堆空气压缩电机还与所述电堆空气压缩电机控制器电性连接，所述制动空气压缩电机还与所述制动空气压缩电机控制器电性连接；以通过所述控制板对所述转向电机、所述电堆空气压缩电机和所述制动空气压缩电机分别进行控制。
进一步地，所述转向电机控制器和所述制动空气压缩电机控制器分别采集转向电机和制动空气压缩电机的运转信号，将信号解析之后，以CAN报文的形式将解析之后的信息通过第一CAN通讯网络发送至整车驱动网络，不需经过网关转发，避免了信息转发的延迟，提高了系统的稳定性。
进一步地，所述电堆空气压缩电机控制器采集电堆空气压缩电机的运转信号，并将信号解析之后以CAN报文的形式通过第二CAN通讯网络发送至燃料电池网络，不需经过网关转发，避免了信息转发的延迟，提高了系统的稳定性。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所提出的技术方案将转向电机控制器、电堆空气压缩机控制器和制动空气压缩电机控制器集成至同一个控制板和功率板，有效的减小控制器的大小和降低产品成本；转向电机控制器、制动空气压缩电机控制器和电堆空气压缩电机控制器分别采集各自转向电机、空调压缩电机和电堆空气压缩电机的信息，将信号解析之后，以CAN报文的形式将信息发送至整车驱动网和燃料电池网上，可直接实现将燃料电池系统的必要信息直接转发至整车驱动网，省去网关转发环节，降低系统成本，简化整车网络架构。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置的装置图；
图2是本发明实施例中一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置的电气连接示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明的实施例提供了一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置；
请参阅图1，图1是本发明实施例中一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置的装置图；包括：控制板1和功率板2；所述控制板1和所述功率板2电性连接；
请参阅图2，图2是本发明实施例中一种氢燃料物流车用集成控制装置的电气连接示意图；所述控制板1上集成有：转向电机控制器11、电堆空气压缩电机控制器12、制动空气压缩电机控制器13、第一CAN通讯网络14和第二CAN通讯网络15；
所述第一CAN通讯网络14为整车驱动网络，所述转向电机控制器11的低压输出端和所述制动空气压缩电机控制器12的低压输出端分别与所述第一CAN通讯网络15连接，用于转向电机控制器11和制动空气压缩电机控制器12接收整车控制信息和发送自身运转状态信息，同时从整车燃料电池网络转发必要的燃料电池系统信息至整车驱动网络；
所述第二CAN通讯网络15为整车燃料电池网络，所述电堆空气压缩电机控制器13的低压输出端与所述第二CAN通讯网络15连接，用于电堆空气压缩电机控制器13接收控制信息和发送自身运转状态信息(温度、湿度等)。
所述转向电机控制器11的高压输入端、所述电堆空气压缩电机控制器12的高压输入端和所述制动空气压缩电机控制器13的高压输入端均与所述功率板2连接；
所述功率板2上设置有IGBT功率元件、继电器、第一输出、第二输出和第三输出；
所述第一输出与转向电机4电性连接，所述第二输出与电堆空气压缩电机5电性连接，所述第三输出与制动空气压缩电机6电性连接；
所述控制板上还设置有高压插件16、第一插件17和第二插件18；所述控制板1的输入包括高压输入和低压输入；所述高压输入位于所述高压插件16上，为高压电源的直流高压输入；低压输入有两路，分别为第一低压输入和第二低压输入，分别位于第一插件17和第二插件18上；由于三合一系统涉及功能包括车辆转向控制，车辆气压制动和电堆供养，均涉及到整车安全和性能，分两个插件设计目的是防止由于插件松动导致的控制功能异常从而导致车辆安全问题，当其中一个插件松动时，系统还能正常工作，提高整车稳定性和安全性。
功率板2和电机器件之间的高压连接采用外部高压线束连接，方便各电机安装在相应合适的位置。
第一输出为转向电机三相线，第二输出为电堆空气压缩电机三相线，第三输出为制动空气压缩电机三相线；第一输出、第二输出和第三输出的高压线束均为系统外部高压线束，以便于布置转向电机4、电堆空气压缩电机5和制动空气压缩电机6于各自合适的位置。
一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置还包括壳体3，所述控制板1和所述功率板板2均集成设置在所述壳体3内部，起到保护作用；
所述壳体3上设置有高压电源接口、第一低压电源接口、第二低压电源接口、第一输出接口、第二输出接口和第三输出接口；所述高压输入7通过所述高压电源接口与所述高压插件16电性连接；所述第一低压输入8和所述第二低压输入9分别通过所述第一低压电源接口和所述第二低压电源接口与所述第一插件17和所述第二插件18电性连接；
所述第一输出接口与所述第一输出电性连接；所述第二输出接口与所述第二输出电性连接；所述第三输出接口与所述第三输出电性连接；所述转向电机4通过三相线连接至所述第一输出接口，所述电堆空气压缩电机5通过三相线连接至所述第二输出接口，所述制动空气压缩电机6通过三相线连接至所述第三输出接口。
所述控制板1和所述功率板2采用插针的方式连接。
所述转向电机4还与所述转向电机控制器11电性连接，所述电堆空气压缩电机5还与所述电堆空气压缩电机控制器12电性连接，所述制动空气压缩电机6还与所述制动空气压缩电机控制器13电性连接；以通过所述控制板1对所述转向电机4、所述电堆空气压缩电机5和所述制动空气压缩电机6分别进行控制。
所述转向电机控制器11和所述制动空气压缩电机控制器12分别采集转向电机4和制动空气压缩电机5的运转信号，将信号解析之后，以CAN报文的形式将解析之后的信息通过第一CAN通讯网络14发送至整车驱动网络，不需经过网关转发，避免了信息转发的延迟，提高了系统的稳定性。
所述电堆空气压缩电机控制器12采集电堆空气压缩电机5的运转信号，并将信号解析之后以CAN报文的形式通过第二CAN通讯网络15发送至燃料电池网络，不需经过网关转发，避免了信息转发的延迟，提高了系统的稳定性。
本发明的有益效果是：本发明所提出的技术方案具备以下优点：
(1)将原分离式零部件电堆空气压缩电机控制器、制动空气压缩电机控制器和转向电机控制器集成为一个零部件，相比与三个单一控制器的重量和体积之和，集成后的三合一系统重量上很大程度减轻，体积也很大程度上减小，不仅节省了氢燃料电池物流车的宝贵布置空间，而且实现了氢燃料电池物流车轻量化，提高能量利用效率；
(2)高度集成的三合一，有效的减少了低压线束回路，同时较三个单一控制器集成后的三合一控制器成本更低；
(3)对于安装工艺上，减少了安装控制器的数量，节省了安装时间，提高了装配效率；
(4)集成后的三合一减小了底盘冷却系统管道的长度，节省了管道布置的成本，降低的冷却管道布置的复杂性，同时也节省了部分可布置空间布置其他物件；
(5)通过三合一集成，三合一控制器可同时拥有两路CAN通讯分别是整车驱动网和整车燃料电池网，集成后的三合一不仅可直接发送电堆空压系统信息至整车燃料电池网，而且能直接发送转向系统和空气制动系统信息至整车驱动网络，同时可作为整车驱动网和整车燃料电池网的路由器转发必要的燃料电池系统信息至整车驱动网络，省去开发网关的成本，降低整车系统复杂度，提高可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置，其特征在于：包括：控制板和功率板；所述控制板和所述功率板电性连接；
所述控制板上集成有：转向电机控制器、电堆空气压缩电机控制器、制动空气压缩电机控制器、第一CAN通讯网络和第二CAN通讯网络；
所述第一CAN通讯网络为整车驱动网络，所述转向电机控制器的低压输出端和所述制动空气压缩电机控制器的低压输出端分别与所述第一CAN通讯网络连接；所述第二CAN通讯网络为整车燃料电池网络，所述电堆空气压缩电机控制器的低压输出端与所述第二CAN通讯网络连接；
所述转向电机控制器的高压输入端、所述电堆空气压缩电机控制器的高压输入端和所述制动空气压缩电机控制器的高压输入端均与所述功率板连接；
所述功率板上设置有IGBT功率元件、继电器、第一输出、第二输出和第三输出；所述第一输出与转向电机电性连接，所述第二输出与电堆空气压缩电机电性连接，所述第三输出与制动空气压缩电机电性连接。
2.如权利要求1所述的一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置，其特征在于：所述控制板上还设置有高压插件、第一插件和第二插件；所述控制板的输入包括高压输入和低压输入；所述高压输入位于所述高压插件上，为高压电源的直流高压输入；低压输入有两路，分别为第一低压输入和第二低压输入，分别位于第一插件和第二插件上。
3.如权利要求1所述的一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置，其特征在于：第一输出为转向电机三相线，第二输出为电堆空气压缩电机三相线，第三输出为制动空气压缩电机三相线；第一输出、第二输出和第三输出的高压线束均为系统外部高压线束，以便于布置转向电机、电堆空气压缩电机和制动空气压缩电机于各自合适的位置。
4.如权利要求1所述的一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置，其特征在于：还包括壳体，所述控制板和所述功率板板均集成设置在所述壳体内部，起到保护作用；
所述壳体上设置有高压电源接口、第一低压电源接口、第二低压电源接口、第一输出接口、第二输出接口和第三输出接口；所述高压输入通过所述高压电源接口与所述高压插件电性连接；所述第一低压输入和所述第二低压输入分别通过所述第一低压电源接口和所述第二低压电源接口与所述第一插件和所述第二插件电性连接；
所述第一输出接口与所述第一输出电性连接；所述第二输出接口与所述第二输出电性连接；所述第三输出接口与所述第三输出电性连接；所述转向电机通过三相线连接至所述第一输出接口，所述电堆空气压缩电机通过三相线连接至所述第二输出接口，所述制动空气压缩电机通过三相线连接至所述第三输出接口。
5.如权利要求1所述的一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置，其特征在于：所述控制板和所述功率板采用插针的方式连接。
6.如权利要求1所述的一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置，其特征在于：所述转向电机还与所述转向电机控制器电性连接，所述电堆空气压缩电机还与所述电堆空气压缩电机控制器电性连接，所述制动空气压缩电机还与所述制动空气压缩电机控制器电性连接；以通过所述控制板对所述转向电机、所述电堆空气压缩电机和所述制动空气压缩电机分别进行控制。
7.如权利要求1所述的一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置，其特征在于：所述转向电机控制器和所述制动空气压缩电机控制器分别采集转向电机和制动空气压缩电机的运转信号，将信号解析之后，以CAN报文的形式将解析之后的信息通过第一CAN通讯网络发送至整车驱动网络，不需经过网关转发，避免了信息转发的延迟，提高了系统的稳定性。
8.如权利要求1所述的一种氢燃料物流车用集成三合一控制装置，其特征在于：所述电堆空气压缩电机控制器采集电堆空气压缩电机的运转信号，并将信号解析之后以CAN报文的形式通过第二CAN通讯网络发送至燃料电池网络，不需经过网关转发，避免了信息转发的延迟，提高了系统的稳定性。
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