CN112550082A - 一种氢燃料电池汽车的集成式五合一系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池汽车的集成式五合一系统，包括集成于一体的驱动电机、减速器、电堆空气压缩电机以及控制板，控制板上集成了驱动电机控制器和电堆空气压缩电机控制器。本发明将原分离式的零部件(电堆空气压缩机控制器、电机控制器、电堆空气压缩电机、驱动电机和减速器)集成为一个零部件，使得在有限的布置空间内布置这些功能器件成为可能，节省了氢燃料电池汽车的布置空间，高度集成的五合一，有效的减少了高低压线束回路，同时大幅度减小了整体的重量，也减少了整车的ECU零件和高压线束数量，降低了生产设计管理成本，提高了装配效率，减小了因重量导致的氢燃料电池汽车能量损耗。

Description

一种氢燃料电池汽车的集成式五合一系统

技术领域

本发明涉及氢燃料电池汽车集成系统技术领域，具体为一种氢燃料电池汽车的集成式五合一系统。

背景技术

随着氢燃料电池汽车逐渐开始规模化应用和生产，如何降低整车能耗、提高产品可布置性和提高整车NVH性能是氢燃料电池汽车面临的巨大挑战之一，其中轻量化、集成化是目前应用的主要解决方案。

为了提高氢燃料电池汽车的NVH性能，整车布置会将电堆空气压缩机与驱动电机系统放到一起布置，然而分开式布置需要更大的布置空间，并且重量更重，所以设计一种集成电堆空气压缩机控制器、电堆空气压缩电机、驱动电机控制器、驱动电机和减速器五合一的方案成为必然。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氢燃料电池汽车的集成式五合一系统，以解决上述背景技术中提出的为了提高氢燃料电池汽车的NVH性能，整车布置会将电堆空气压缩机与驱动电机系统放到一起布置，然而分开式布置需要更大的布置空间，并且重量更重，所以设计一种集成电堆空气压缩机控制器、电堆空气压缩电机、驱动电机控制器、驱动电机和减速器五合一的方案成为必然的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氢燃料电池汽车的集成式五合一系统，包括集成于一体的驱动电机、减速器、电堆空气压缩电机以及控制板，控制板上集成了驱动电机控制器和电堆空气压缩电机控制器；

控制板的输入端通过高压插件连接有高压输入1+和高压输入1-，且控制板的输入端通过插件1连接有低压输入电源1+和低压输入地1-，且控制板的输入端通过插件2连接有低压输入电源2+和低压输入地2-；

控制板的输入端通过通讯1连接有CAN_DRV_H和CAN_DRV_L，且控制板的输入端通过通讯2连接有CAN_Com_H和CAN_Com_L；

控制板的输出端连接有温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集电路，且温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集电路的输出端均连接有功率板；

所述功率板的输出端通过输出1与驱动电机连接，功率板的输出端通过输出2与电堆空气压缩电机连接；

驱动电机通过驱动电机信息采集回路与温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集电路的输入端均连接，电堆空气压缩电机通过电堆空气压缩电机信息采集回路与温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集电路的输入端均连接。

优选的，所述驱动电机与减速器之间为活动连接，且驱动电机与减速器呈水平状分布。

优选的，所述控制板与功率板采用插针方式连接。

优选的，所述输出1为驱动电机三相线，输出2为电堆空气压缩电机三相线。

本发明提供了一种氢燃料电池汽车的集成式五合一系统，具备以下有益效果：

1、本发明将原分离式的零部件(电堆空气压缩机控制器、电机控制器、电堆空气压缩电机、驱动电机和减速器)集成为一个零部件，使得在有限的布置空间内布置这些功能器件成为可能，节省了氢燃料电池汽车的布置空间，高度集成的五合一，有效的减少了高低压线束回路，同时大幅度减小了整体的重量，也减少了整车的ECU零件和高压线束数量，降低了生产设计管理成本，提高了装配效率，减小了因重量导致的氢燃料电池汽车能量损耗。

2、本发明通过五合一集成方案提高了氢燃料电池汽车的NVH性能，同时拥有两路CAN通讯分别是整车驱动网和整车舒适网，整车舒适网可用于五合一发送必要的驱动系统和电堆空压系统信息至整车舒适网络，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。

附图说明

图1为本发明集成式五合一系统的整体结构示意图；

图2为本发明集成式五合一系统的流程结构示意图；

图中：1、驱动电机；2、电堆空气压缩电机；3、减速器；4、控制板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种氢燃料电池汽车的集成式五合一系统，包括集成于一体的驱动电机1、减速器3、电堆空气压缩电机3以及控制板4。控制板4上集成了驱动电机控制器和电堆空气压缩电机控制器，将驱动电机控制器和电堆空气压缩机控制器集成至同一个控制板4，可以有效减小控制器4的大小并降低产品成本。电堆空气压缩电机2和驱动电机1在工作的时候均会产生一定的噪声和振动，通过集成化的方案，在电堆空气压缩电机2和驱动电机1同时工作的时候，可抵消部分振动区间，从而实现一定程度上的消振和降噪，提高整车NVH性能。

上述技术方案，优选的，所述驱动电机1与减速器3之间为活动连接，且驱动电机1与减速器3呈水平状分布。

控制板4的输入端通过高压插件连接有高压输入1+和高压输入1-，且控制板4的输入端通过插件1连接有低压输入电源1+和低压输入地1-，且控制板4的输入端通过插件2连接有低压输入电源2+和低压输入地2-。高压输入1为整个集成式五合一系统的高压电源的直流高压输入，低压输入1和低压输入2为整个集成式五合一系统的低压电源的低压输入。

如图2，该集成式五合一系统的功能框架，其中输入分别是高压电源，低压电源1，低压电源2；低压电源输入有两路且分别位于不同的插件上，即插件1和插件2，上述设计的目的是防止由于插件松动导致的控制异常，当其中一个插件松动时，系统还能正常工作，提高系统稳定性和抗干扰性。

控制板4的输入端通过通讯1连接有CAN_DRV_H和CAN_DRV_L，且控制板4的输入端通过通讯2连接有CAN_Com_H和CAN_Com_L。通讯1为整车驱动网络，主要用于电堆空气压缩机控制器、电机控制器接受整车控制信息和发送自身状态信息；通讯2为整车舒适网络，主要用于驱动电机系统和电堆空压系统发送必要信息至整车舒适网络。

控制板4的输出端连接有温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集电路，且温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集电路的输出端均连接有功率板。

所述功率板的输出端通过输出1与驱动电机1连接，功率板的输出端通过输出2与电堆空气压缩电机2连接。所述输出1为驱动电机三相线，输出2为电堆空气压缩电机三相线。输出1为驱动电机三相线，输出2为电堆空气压缩电机三相线，这些高压线束均为系统内部高压回路，不仅减少了高压线束成本，而且节省了高压线束布置空间。

驱动电机1通过驱动电机信息采集回路与温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集电路的输入端均连接，电堆空气压缩电机2通过电堆空气压缩电机信息采集回路与温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集电路的输入端均连接。驱动电机1和电堆空气压缩电机2通过各自的信息采集回路分别将信号反馈给电堆空气压缩机控制器、电机控制器，各控制器将信号解析之后，以CAN报文的形式将信息发送至整车驱动网和舒适网上。

五合一集成方案拥有两路CAN通讯分别是整车驱动网和整车舒适网，整车舒适网可用于五合一发送必要的驱动系统和电堆空压系统信息至整车舒适网络，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。

综上，该集成式五合一系统在结构上分为控制板4、功率板和电机器件，功率板上布置继电器和IGBT等功率器件，控制板4和功率板直接采用插针的方式连接，功率板和电机器件之间的高压连接采用内部连接。

本发明将原分离式的零部件(电堆空气压缩机控制器、电机控制器、电堆空气压缩电机2、驱动电机1和减速器3)集成为一个零部件，使得在有限的布置空间内布置这些功能器件成为可能，节省了氢燃料电池汽车的布置空间，高度集成的五合一，有效的减少了高低压线束回路，同时大幅度减小了整体的重量，也减少了整车的ECU零件和高压线束数量，降低了生产设计管理成本，提高了装配效率，减小了因重量导致的氢燃料电池汽车能量损耗。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种氢燃料电池汽车的集成式五合一系统，其特征在于：包括集成于一体的驱动电机、减速器、电堆空气压缩电机以及控制板，控制板上集成了驱动电机控制器和电堆空气压缩电机控制器；

控制板的输入端通过高压插件连接有高压输入1+和高压输入1-，且控制板的输入端通过插件1连接有低压输入电源1+和低压输入地1-，且控制板的输入端通过插件2连接有低压输入电源2+和低压输入地2-；

控制板的输入端通过通讯1连接有CAN_DRV_H和CAN_DRV_L，且控制板的输入端通过通讯2连接有CAN_Com_H和CAN_Com_L；

控制板的输出端连接有温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集电路，且温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集电路的输出端均连接有功率板；

所述功率板的输出端通过输出1与驱动电机连接，功率板的输出端通过输出2与电堆空气压缩电机连接；

驱动电机通过驱动电机信息采集回路与温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集电路的输入端均连接，电堆空气压缩电机通过电堆空气压缩电机信息采集回路与温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集电路的输入端均连接。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的集成式五合一系统，其特征在于：所述驱动电机与减速器之间为活动连接，且驱动电机与减速器呈水平状分布。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的集成式五合一系统，其特征在于：所述控制板与功率板采用插针方式连接。

4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的集成式五合一系统，其特征在于：所述输出1为驱动电机三相线，输出2为电堆空气压缩电机三相线。

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