CN113928100A - 一种动力电子单元、动力总成系统及电动汽车 - Google Patents

一种动力电子单元、动力总成系统及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种动力电子单元、动力总成系统及电动汽车，涉及汽车结构技术领域，动力电子单元包括：壳体；设置于所述壳体的第一腔室的配电模块；设置于所述壳体的第二腔室的电机控制模块；设置于所述壳体的第三腔室的电源集成单元；其中，所述配电模块分别与所述电机控制模块和所述电源集成单元电连接，所述电机控制模块与所述电机连接。本发明的方案实现了动力电子单元的高度集成布置，节约了布置空间，且使动力电子单元所在的动力总成系统满足轻量化需求。

Description

一种动力电子单元、动力总成系统及电动汽车
技术领域
本发明涉及汽车结构技术领域，尤其是涉及一种动力电子单元、动力总成系统及电动汽车。
背景技术
目前电动汽车的高压单元的布置分为分体式和部分集成式两种；其中，分体式为高压单元的各部件，如：电机控制器、车载充电机、直流变换器、高压配电盒等，均以独立产品存在，且分别不至于车前舱位置，并通过导线连接；部分集成式为：将直流变换器、车载充电机和高压配电盒集成电源分配单元，电机控制器通过铜排或导线与电源分配单元相连接。分体式布置存在要求空间体积大、各部件之间连接复杂、整车布线困难、整车电磁环境差，且难以改善等问题；部分集成式布置存在电机控制器与电源分配单元与电机控制器之间，以及，电机控制器与电机之间存在多层连接，尺寸公差等控制都存在问题；且部分集成式布置还存在机械强度、模态难以满足要求，且不利于轻量化的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力电子单元、动力总成系统及电动汽车，从而解决现有技术中动力总成系统不利于实现轻量化的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种动力电子单元，包括：
壳体；
设置于所述壳体的第一腔室的配电模块；
设置于所述壳体的第二腔室的电机控制模块；
设置于所述壳体的第三腔室的电源集成单元；
其中，所述配电模块分别与所述电机控制模块和所述电源集成单元电连接。
可选的，所述第三腔室通过屏蔽隔板与所述第一腔室和所述第二腔室分隔。
可选的，所述配电模块包括：
滤波模块；
分别与所述滤波模块连接的支撑电容和高压配电模块；
所述电源集成单元与所述高压配电模块连接；
所述电机控制模块连接在所述支撑电容的两端。
可选的，所述滤波模块包括：
电连接部件，所述电连接部件包括相互平行的正极连接件和负极连接件；
第一共模干扰滤除电路，设置于所述电连接部件的第一端；
第二共模干扰滤除电路，设置于所述电连接部件的第二端；
其中，所述第一共模干扰滤除电路为π型滤波电路，所述第二共模干扰滤除电路为Γ型经典滤波电路。
可选的，所述支撑电容和所述高压配电模块分别与所述滤波模块的第二端连接。
可选的，所述第一共模干扰滤除电路包括：第一磁环和两个对称设置在所述第一磁环两端的第一电容电路；
其中，所述第一磁环套设在所述电连接部件上；
所述第一电容电路包括第一电容和第二电容，所述第一电容的第一端与所述正极连接件连接，所述第二电容的第一端与所述负极连接件连接，所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端均接地。
可选的，所述第二共模干扰滤除电路包括：第二电容电路和第二磁环；
其中，所述第二磁环套设在所述电连接部件上；
所述第二电容电路包括第三电容和第四电容，所述第三电容的第一端与所述正极连接件连接，所述第四电容的第一端与所述负极连接件连接，所述第三电容的第二端和所述第四电容的第二端均接地。
可选的，所述电源集成单元包括：
控制电路；
分别与所述控制电路连接的直流-直流转换电路和直流-交流转换电路。
可选的，所述壳体内还设置有至少一个第四腔室；
所述第四腔室与所述第二腔室和/或所述第三腔室相邻设置；
所述第四腔室内设置有冷却液。
本发明实施例还提供一种动力总成系统，包括：电机和设置于所述电机的输出轴上的电机减速器，还包括如上所述的动力电子单元；
所述动力电子单元设置于所述电机的壳体上，且所述电机控制模块与所述电机连接电连接；
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括：动力电池、车载用电设备和充/放电端口，还包括如上所述的动力总成系统；
其中，所述配电模块与所述动力电池连接；
所述电源集成单元分别与所述车载用电设备和充/放电端口连接。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：
本发明实施例的动力电子单元，通过在壳体内设置第一腔室、第二腔室和第三腔室，并在第一腔室内设置配电模块，在第二腔室内设置电机控制模块，在第三腔室内设置电源集成单元，并将配电模块分别与电机控制模块和电源集成单元电连接，从而实现为电机控制单元和电源集成单元供电，实现了动力电子单元的高度集成化，从而提升动力总成系统的集成度，便于实现整车紧凑配置。
附图说明
图1为本发明实施例的动力总成系统的示意图；
图2为本发明实施例的动力总成系统与外部部件连接的示意图；
图3为本发明实施例的滤波模块的示意图；
图4为本发明实施例的动力电子单元的示意图之一；
图5为本发明实施例的动力电子单元的示意图之二；
图6为本发明实施例的动力电子单元的局部示意图。
附图标记说明：
1-电机，2-电机减速器，3-动力电子单元，31-配电模块，311-滤波模块，3111-正极连接件，3112-负极连接件，3113-第一磁环，3114-第二磁环，C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C4-第四电容，312-支撑电容，313-高压配电模块，32-电机控制模块，321-主控模块，322-驱动模块，323-电流传感器，324-三相输出模块，33-电源集成单元，34-第一腔室，35-第二腔室，36-第三腔室，37-第四腔室，38-屏蔽隔板，4-动力电池，5-车载用电设备，6-充/放电端口。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有技术中的动力总成系统集成度不高导致无法实现轻量化且占用空间大的问题，提供了一种动力电子单元、动力总成系统及电动汽车，实现了动力电子单元的高度集成化，节约了安装空间，实现了整车的紧凑配置。
如图4、图5和图6所示，为本发明实施例的动力电子单元的示意图，动力电子单元包括：
壳体30；
设置于壳体30的第一腔室34的配电模块31；
设置于壳体30的第二腔室35的电机控制模块32；
设置于壳体30的第三腔室36的电源集成单元33；
其中，配电模块31分别与电机控制模块32和电源集成单元33电连接。
本发明实施例的动力电子单元，通过将配电模块31、电机控制模块32和电源集成单元33集成在动力电子单元3中，实现了动力电子单元的高度集成布置，减少了配电模块31、电机控制模块32、电源集成单元33之间的多层连接，且减少了对安装的机械强度的需求；另外，还满足了动力总成系统的轻量化需求。
需要说明的是，本发明实施例将动力电子单元3划分为三个相对独立的腔室，在第一腔室中设置配电模块31，实现了将动力电池4的电能的滤波，从而得到“干净”电源，然后，将电源分配给电机控制模块32、电源集成单元33，同时给车载空调供电；在第二腔室设置电机控制模块33，实现了对电机1的控制，其中，电机控制模块33包括：电机控制器功率模块、主控板及驱动板、电流传感器和三相交流输出部分等，其主要功能是将电池提供的直流电转化成交流电，从而驱动电机1。具体的，上述各个模块或单元之间通过铜排或叠层母排进行能量传输，减小了电路中的杂波电感，降低了电流、电压震荡带来的电磁干扰问题。
作为一个可选实施例，如图4和图5所示，第三腔室36通过屏蔽隔板38与第一腔室34和第二腔室35分隔。
本实施例中，通过采用屏蔽隔板38将第三腔室36与第一腔室34和第二腔室35分隔，提高了动力总成系统的抗电磁干扰的性能，使各个模块之间不存在相互干扰的问题。可选的，该屏蔽隔板38为铁隔板。
另外,电机控制模块32中的主控板与驱动板同样可采用屏蔽板38进行隔离，使得三相输出设置成独立的腔室，避免电机控制模块32产生的电磁干扰对电机1造成影响，导致其无法正常工作。
作为一个可选实施例，如图2所示，配电模块31包括：
滤波模块311；
分别与滤波模块311连接的支撑电容312和高压配电模块313；
电源集成单元33述高压配电模块313连接；
电机控制模块32连接在支撑电容312的两端。
本实施例中，通过在配电模块31中设置滤波模块311，实现了对输入至动力总成系统的电源的滤波，使得输入至动力总成系统中的电源为“干净”电源。通过设置支撑电容312，实现了对输入至动力总成系统中的电压的进一步平滑滤波，使得输入至动力总成系统中的电压保持在允许范围。高压配电模块313用于实现对输入至动力总成系统中的电压进行分配，并将分配后的电压经电源集成单元33为电动汽车的不同部件供电。
当然，本实施例中的滤波模块311还可以替换为两个穿心电容，其中一个穿心电容串联在正极线束上，另一个穿心电容串联在负极线束上。具体的，穿心电容是一种三端电容，穿心电容的第三端用于接地。
作为一个可选实施例，如图3所示，滤波模块311包括：
电连接部件，电连接部件包括相互平行的正极连接件3111和负极连接件3112；
第一共模干扰滤除电路，设置于电连接部件的第一端；
第二共模干扰滤除电路，设置于电连接部件的第二端；
其中，第一共模干扰滤除电路为π型滤波电路，第二共模干扰滤除电路为Γ型经典滤波电路。
本实施例中，通过电连接部件实现了外部供电部件与动力总成系统的电连接，从而避免外部供电部件与动力总成系统之间在进行信号传输时的电磁干扰的传导；通过在电连接部件上设置第一共模干扰滤除电路和第二共模干扰滤除电路，实现了对电连接部件传导的电磁干扰的抑制，通过将第一共模干扰滤除电路设置为π型滤波电路并将第二共模干扰滤除电路设置为Γ型经典滤波电路，实现了对电磁干扰的抑制的同时，对电连接部件传输的信号进行滤波，提升信号传输质量。
另外，需要说明的是，整个滤波模块311可设置在一个屏蔽壳体中，使得滤波模块311与并行的支撑电容312隔离。
作为一个具体实施例，再如图2所示，支撑电容312和高压配电模块313分别与滤波模块311的第二端连接。具体的，支撑电容312连接在正极连接件3111的第二端和负极连接件3112的第二端之间。另外，动力总成系统外部的供电部件(如动力电池)与电连接部件的第一端连接。
作为一个具体实施例，如图3所示，第一共模干扰滤除电路包括：第一磁环3113和两个对称设置在第一磁环3113两端的第一电容电路；
其中，第一磁环3113套设在电连接部件上；
第一电容电路包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1的第一端与正极连接件3111连接，第二电容C2的第一端与负极连接件3112连接，第一电容C1的第二端和第二电容C2的第二端均接地。通过这种连接方式，该第一电容电路形成Y电容电路，用于重点解决高压回路中的低频段的共模干扰。具体的，通过实际测试，该第一电容C1和该第二电容C2的容值可选为180nF。
需要说明的是，该第一磁环11与第一电容电路中靠近该电连接部件5的第一端的第一电容C1和第二电容C2进行了阻抗匹配，减少了干扰电流的震荡。
更具体的，第一磁环11包括纳米晶磁环，纳米晶磁环的磁导率约为20K，便于实现对低频段的共模电磁干扰的抑制。
作为一个可选实施例，如图3所示，第二共模干扰滤除电路包括：第二电容电路和第二磁环3114；
其中，第二磁环3114套设在电连接部件上；
第二电容电路包括第三电容C3和第四电容C4，第三电容C3的第一端与正极连接件3111连接，第四电容C4的第一端与负极连接件3112连接，第三电容C3的第二端和第四电容C4的第二端均接地。通过这种连接方式，该第二电容电路形成Y电容电路，用于重点解决高压回路中的高频段的共模电磁干扰。具体的，通过实际测试，该第三电容C3和该第四电容C4的容值可选为10nF。
更具体的，第二磁环3114包括镍锌磁环，镍锌磁环的磁导率约为800，便于实现对高频段的共模电磁干扰的抑制。
作为一个可选实施例，所述电源集成单元33包括：
控制电路；
分别与所述控制电路连接的直流-直流转换电路和直流-交流转换电路。
本实施例中，电源集成单元33实现了直流-直流转换器和车载充电机的功能，换句话说，电源集成单元33将直流-直流转换器和车载充电机集成为了一个部件，实现了通过一个控制电路对直流-直流转换电路和直流-交流转换电路的共同控制，减小了动力总成的安装空间。
作为一个可选实施例，壳体30内还设置有至少一个第四腔室37；
第四腔室37与第二腔室35和/或第三腔室36相邻设置；
第四腔室37内设置有冷却液。
本实施例中，通过设置第四腔室37，并在第四腔室37内设置冷却液，实现了对电机控制模块32和电源集成单元33的冷却，避免由于电机控制模块32和电源集成单元33温度过高导致功能异常。
如图1和图2所示，本发明实施例还提供一种动力总成系统，包括：电机和设置于所述电机的输出轴上的电机减速器，还包括：如上所述的动力电子单元3；
所述动力电子单元3设置于所述电机1的壳体30上，且所述电机控制模块32与所述电机1电连接。
本发明实施例的动力总成系统，通过将如上所述的动力电子单元3设置在电机1上，实现了动力总成系统的高度集成及轻量化的需求，节约了安装空间且减少了能源消耗。
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括：动力电池4、车载用电设备5和充/放电端口6，还包括如上所述的动力总成系统；
其中，配电模块31与动力电池4连接；
电源集成单元33分别与车载用电设备5和充/放电端口6连接。
本发明实施例，通过将配电模块31与动力电池4连接，使得动力电池4能够通过动力线将能量输送至动力电子单元3，动力电子单元3内部通过滤波，再将能量通过配电模块31分配给电机控制模块32和电源集成单元33等哥哥部分，快速充电式，通过复用电源集成单元33和配电模块31，将能量反送给动力电池4，这样实现了功能复用且简化了模块之间的连接。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种动力电子单元，其特征在于，包括：
壳体(30)；
设置于所述壳体(30)的第一腔室(34)的配电模块(31)；
设置于所述壳体(30)的第二腔室(35)的电机控制模块(32)；
设置于所述壳体(30)的第三腔室(36)的电源集成单元(33)；
其中，所述配电模块(31)分别与所述电机控制模块(32)和所述电源集成单元(33)电连接。
2.根据权利要求1所述的动力电子单元，其特征在于，所述第三腔室(36)通过屏蔽隔板(38)与所述第一腔室(34)和所述第二腔室(35)分隔。
3.根据权利要求1所述的动力电子单元，其特征在于，所述配电模块(31)包括：
滤波模块(311)；
分别与所述滤波模块(311)连接的支撑电容(312)和高压配电模块(313)；
所述电源集成单元(33)与所述高压配电模块(313)连接；
所述电机控制模块(32)连接在所述支撑电容(312)的两端。
4.根据权利要求3所述的动力电子单元，其特征在于，所述滤波模块(311)包括：
电连接部件，所述电连接部件包括相互平行的正极连接件(3111)和负极连接件(3112)；
第一共模干扰滤除电路，设置于所述电连接部件的第一端；
第二共模干扰滤除电路，设置于所述电连接部件的第二端；
其中，所述第一共模干扰滤除电路为π型滤波电路，所述第二共模干扰滤除电路为Γ型经典滤波电路。
5.根据权利要求4所述的动力电子单元，其特征在于，所述支撑电容(312)和所述高压配电模块(313)分别与所述滤波模块(311)的第二端连接。
6.根据权利要求4所述的动力电子单元，其特征在于，所述第一共模干扰滤除电路包括：第一磁环(3113)和两个对称设置在所述第一磁环(3113)两端的第一电容电路；
其中，所述第一磁环(3113)套设在所述电连接部件上；
所述第一电容电路包括第一电容(C1)和第二电容(C2)，所述第一电容(C1)的第一端与所述正极连接件(3111)连接，所述第二电容(C2)的第一端与所述负极连接件(3112)连接，所述第一电容(C1)的第二端和所述第二电容(C2)的第二端均接地。
7.根据权利要求4或6所述的动力电子单元，其特征在于，所述第二共模干扰滤除电路包括：第二电容电路和第二磁环(3114)；
其中，所述第二磁环(3114)套设在所述电连接部件上；
所述第二电容电路包括第三电容(C3)和第四电容(C4)，所述第三电容(C3)的第一端与所述正极连接件(3111)连接，所述第四电容(C4)的第一端与所述负极连接件(3112)连接，所述第三电容(C3)的第二端和所述第四电容(C4)的第二端均接地。
8.根据权利要求1所述的动力电子单元，其特征在于，所述电源集成单元(33)包括：
控制电路；
分别与所述控制电路连接的直流-直流转换电路和直流-交流转换电路。
9.根据权利要求1所述的动力电子单元，其特征在于，所述壳体(30)内还设置有至少一个第四腔室(37)；
所述第四腔室(37)与所述第二腔室(35)和/或所述第三腔室(36)相邻设置；
所述第四腔室(37)内设置有冷却液。
10.一种动力总成系统，包括：电机(1)和设置于所述电机(1)的输出轴上的电机减速器(2)，其特征在于，还包括：如权利要求1至9任一项所述的动力电子单元(3)；
所述动力电子单元(3)设置于所述电机(1)的壳体(30)上，且所述电机控制模块(32)与所述电机(1)电连接。
11.一种电动汽车，包括：动力电池(4)、车载用电设备(5)和充/放电端口(6)，其特征在于，还包括如权利要求10所述的动力总成系统；
其中，所述配电模块(3)与所述动力电池(4)连接；
所述电源集成单元(33)分别与所述车载用电设备(5)和充/放电端口(6)连接。
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