CN115498717A - 电力供应单元和车辆 - Google Patents

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Abstract

电力供应单元包括电流路径，并且能够从外部电源接收外部电力并将所接收的外部电力供应至蓄电装置(10)，以及从蓄电装置(10)接收电力并将所接收的电力供应至搭载在车辆中的装置。电力供应单元包括一个或多个电力转换器、切换电流路径的继电器(23)以及将一个或多个电力转换器和继电器(23)容纳在其中的壳体(21)。一个或多个电力转换器在重量上比继电器(23)更重且在继电器(23)下方地布置在壳体(21)中。

Description

电力供应单元和车辆
技术领域
本公开涉及电力供应单元和包括该电力供应单元的车辆。
背景技术
传统地，第2011-020553号在日本专利公开公开了一种电力设备，该电力设备搭载在车辆中，并且包括：充电器，其通过低压端口接收低压电力，并将所接收的低压电力转换为高压；以及电路盒，其具有多个继电器和结合在其中的DC/DC转换器。充电器位于车辆的后部并且电路盒位于车辆的前部。
发明内容
然而，在第2011-020553号日本专利公开中所公开的电力设备具有分别布置在车辆的后部和前部的充电器和电路盒，二者之间具有相当大的距离，因此该电力设备的构成零件的搭载效率低。
为了更有效地搭载零件，诸如充电器和DC/DC转换器的多个电力转换器可布置为彼此靠近。另一方面，电力转换装置在重量上相对较重，并且当不考虑任何因素而布置电力转换装置时，通过振动而输入了大的力矩，这可能降低耐用性或影响车辆的行为。
本公开正是鉴于以上问题而做出的，并且本公开的目的是提供能够在提高在车辆中搭载零件的效率的同时减小通过振动而作用的力矩的电力供应单元和车辆。
根据本公开的电力供应单元包括电流路径，并且能够从外部电源接收外部电力并将所接收的外部电力供应至蓄电装置，以及从蓄电装置接收电力并将所接收的电力供应至搭载在车辆中的装置。电力供应单元包括一个或多个电力转换器、切换电流路径的继电器以及将一个或多个电力转换器和继电器容纳在其中的壳体。一个或多个电力转换器在重量上比继电器更重且在继电器下方地布置壳体中。
根据以上配置，一个或多个电力转换器和继电器容纳在电力供应单元的壳体中并且因此布置为彼此靠近，因而可以更有效地搭载在车辆中。此外，将一个或多个重的电力转换器布置在轻量的继电器的下方允许电力供应单元具有处于低水平的重心。这可以减小通过振动作用在电力供应单元上的力矩。
在根据本公开的电力供应单元中，优选地，继电器设置在蓄电装置与连接外部电源所的入口之间的电流路径上，并且将入口与蓄电装置彼此电连接的状态切换为入口与蓄电装置彼此电断开的状态，反之亦然。
根据以上配置，设置在蓄电装置与连接外部电源的入口之间的电流路径上的继电器和一个或多个电力转换器可以使得继电器和一个或多个电力转换器彼此接近地布置在壳体中。
根据本公开的电力供应单元可以进一步包括控制装置，该控制装置容纳在壳体中并且控制继电器的运行和一个或多个电力转换器的运行。在这种情况下，优选的是，该控制装置在重量上比一个或多个电力转换器更轻且在一个或多个电力转换器上方地布置在壳体中。
根据以上配置，控制装置进一步容纳在壳体中，并且能够提高搭载在车辆中的效率。此外，将一个或多个重的电力转换器布置在较低水平并且将轻量的控制装置布置在较高水平允许电力供应单元具有处于低水平的重心。这可以减小通过振动作用在电力供应单元上的力矩。
在根据本公开的电力供应单元中，一个或多个电力转换器可以包括多个电力转换器。在这种情况下，优选的是，多个电力转换器中最重的一个电力转换器以与其他电力转换器相同的水平或者以比其他电力转换器更低的水平布置在壳体中。
根据以上配置，通过将多个电力转换器容纳在壳体中，可以进一步提高搭载在车辆中的效率。此外，将多个电力转换器中最重的一个电力转换器以与其他电力转换器相同的水平或者以比其他电力转换器更低的水平布置在壳体中，允许电力供应单元具有处于低水平的重心。这可以减小通过振动作用在电力供应单元上的力矩。
在根据本公开的电力供应单元中，一个或多个电力转换器可以包括第一电力转换器和第二电力转换器，该第一电力转换器从车辆外部的AC电源接收AC电力并且将所接收的AC电力转换为能够充电至蓄电装置的电力，该第二电力转换器从蓄电装置接收电力并且将所接收的电力转换为供应至搭载在车辆中的辅助装置的电力。在这种情况下，优选的是，第一电力转换器在重量上比第二电力转换器更重且在第二电力转换器下方地布置在壳体中。
根据以上配置，通过将第一电力转换器和第二电力转换器容纳在壳体中，可以提高搭载在车辆中的效率。此外，将在重量上比第二电力转换器更重的第一电力转换器布置在第二电力转换器的下方，允许电力供应单元具有处于低水平的重心。这可以减小通过振动作用在电力供应单元上的力矩。
在根据本公开的电力供应单元中，一个或多个电力转换器还可以包括第三电力转换器，该第三电力转换器将第一电力转换器的输出转换为供应至搭载在车辆中的辅助装置的电力。在这种情况下，优选的是，第一电力转换器在重量上比第二电力转换器和第三电力转换器更重，且在第二电力转换器和第三电力转换器下方地布置在壳体中。
根据以上配置，通过将第一电力转换器、第二电力转换器和第三电力转换器容纳在壳体中，可以提高搭载在车辆中的效率。此外，将在重量上比第二电力转换器和第三电力转换器更重的第一电力转换器布置在第二电力转换器及第三电力转换器的下方，允许电力供应单元具有处于低水平的重心。这可以减小通过振动作用在电力供应单元上的力矩。
根据本公开的第一方面的车辆包括电力供应单元和辅助装置。在该情况下，第二电力转换器和第三电力转换器可以连接至辅助装置。
根据以上配置，设置有辅助装置的车辆能够实现提高的搭载效率并且减小通过振动作用在电力供应单元上的力矩。
根据本公开的第二方面的车辆包括电力供应单元和驱动桥。电力供应单元布置在驱动桥的上方。
驱动桥容易受到振动，而根据以上配置，电力供应单元布置在驱动桥的上方，通过振动作用在电力供应单元上的力矩可有效地减小。
根据本公开的第三方面的车辆包括电力供应单元、蓄电装置以及允许搭载蓄电装置的底板。蓄电装置在车辆的在电力供应单元后方的位置处布置在底板的下方。
根据以上配置，能够稳定车辆的纵向上的重量平衡。
当结合附图时，本公开的前述和其他目的、特征、方面和优点将从本公开的以下详细描述中变得更加明显。
附图说明
图1是根据第一实施例的电力设备的配置的图。
图2是示出构成根据第一实施例的电力供应单元的部件之间的位置关系的示意图。
图3是示出根据第一实施例的搭载在车辆中的电力供应单元的位置的示意图。
图4是根据第二实施例的电力设备的配置的图。
图5是示出构成根据第二实施例的电力供应单元的部件之间的位置关系的示意图。
图6是根据第三实施例的电力设备的配置的图。
图7是示出构成根据第三实施例的电力供应单元的部件之间的位置关系的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。在以下实施例中，任何相同或共同的部件被相同地指示并且将不再冗余地描述。
(第一实施例)
图1是根据第一实施例的电力设备的配置的图。将参考图1描述根据第一实施例的电力设备100。
电力设备100搭载在车辆1中(见图3)。车辆1是能够使用马达和发动机中的至少一者的动力来行驶的混合动力车辆、或者使用通过电能获得的驱动力来行驶的电动车辆。
如图1所示，电力设备100包括蓄电装置10、电力供应单元20、作为第一入口的AC(Alternating Current，交流)入口31、作为第二入口的DC(Direct Current，直流)入口32、低压辅助装置40、高压辅助装置41、前动力控制单元(Fr_PCU)61、后动力控制单元(Rr_PCU)62和太阳能充电器70。
蓄电装置10搭载在车辆1中作为车辆1的驱动力源。蓄电装置10包括电池组11、系统主继电器(SMR1、SMR2)15、充电继电器16(CHR1、CHR2)。
电池组11由按层堆叠的多个单元电池构成。单元电池是例如，诸如镍金属氢化物电池或锂离子电池的二次电池。单元电池C1可以使用液体电解质或固体电解质。可以使用电容器来代替单元电池。
蓄电装置10通过电力线53连接至将在后面描述的DC继电器23。电力线53分支为电力线53a，并且电力线53a连接至前动力控制单元61。作为噪声应对构件的铁氧体磁芯91和92附接至电力线53a。类似地，作为噪声应对构件的铁氧体磁芯93也附接至将在后面描述的电力线53a5。
蓄电装置10通过电力线52连接至用作第一电力转换器的AC充电器22。太阳能充电器70可以连接至电力线52。
系统主继电器15设置在电池组11与DC继电器23之间的电力线53上。系统主继电器15由充电综合ECU 26接通/断开，该充电综合ECU 26用作将在后面描述的电子控制单元。
充电继电器16设置在电池组11与AC充电器22之间的电力线52上。充电继电器16由充电综合ECU 26接通/断开。
电力供应单元20包括电流路径、壳体21、AC充电器22、DC继电器23、作为第二电力转换器的主DC/DC转换器24、作为第三电力转换器的子DC/DC转换器25、充电综合ECU 26、连接器82、83和84。
该电流路径由上述的电力线52、53和53a以及后述的电力线51、53a1、53a2、53a3、53a4、54、55、56和57的在壳体21中布线的一部分构成。
充电综合ECU 26控制AC充电器22、DC继电器23、主DC/DC转换器24、子DC/DC转换器25的运行。充电综合ECU 26连接至未图示的更高级别的ECU，并且能够与该ECU通信。充电综合ECU 26能够感测电力线54的温度。
AC充电器22、DC继电器23、主DC/DC转换器24、子DC/DC转换器25、充电综合ECU 26布置在壳体21内。连接器82、83和84设置在壳体的侧表面上。连接器82、83和84具有保险丝。保险丝配置为当超过保险丝的额定电流的电流经过保险丝时中断电流路径。
如上所述，AC充电器22通过电力线52连接至电池组11。AC充电器22也通过电力线51连接至AC入口31。
AC入口31允许作为AC电源的第一外部电源71连接至AC入口。AC充电器22经由电力线51从第一外部电源71接收AC电力，并将所接收的AC电力转换为能够充电至蓄电装置10的DC电力。
当充电继电器16处于接通状态时，电池组11利用通过AC充电器22将电力转换为DC电力来充电。当如上所述设置了太阳能充电器70时，电池组11也可以利用通过从太阳能充电器70接收的电力来充电。
AC充电器22具有保险丝，并且保险丝配置为在超过保险丝的额定电流的电流经过保险丝时中断电流路径。
如上所述，DC继电器23通过电力线53连接至电池组11。DC继电器23还通过电力线54连接至DC入口32。即，DC继电器23设置在DC入口32与蓄电装置10之间的电流路径上。DC入口32允许作为DC电源的第二外部电源72与其连接。
DC继电器23连接至充电综合ECU 26，并通过充电综合ECU 26被接通/断开。即，DC继电器23将DC入口32与蓄电装置10彼此电连接的状态切换为DC入口32与蓄电装置10彼此电断开的状态，反之亦然。
当DC继电器23和系统主继电器15处于接通状态时，从第二外部电源经由电力线54供应的DC电力通过电力线53向电池组11充电。在这种情况下，可以快速地对电池组11充电。
主DC/DC转换器24经由电力线53a1连接至上述的电力线53a。主DC/DC转换器24经由电力线57连接至低压辅助装置40。
主DC/DC转换器24从蓄电装置10接收电力，并将所接收的电力转换为要供应至搭载在车辆中的辅助装置的电力。具体地，主DC/DC转换器24从电池组11接收电力，在电压上降低所接收的电力，并利用在电压上降低了的电力来供应低压辅助装置40。低压辅助装置40例如是照明装置、音频装置、动力转向装置等。与AC充电器22同样地，主DC/DC转换器24也具有保险丝。
子DC/DC转换器25通过电力线55连接至AC充电器22。子DC/DC转换器25通过电力线56连接至低压辅助装置40。子DC/DC转换器25具有小于主DC/DC转换器24的电力容量的电力容量。
子DC/DC转换器25将AC充电器22的输出转换为要供应至搭载在车辆中的辅助装置的电力。具体地，子DC/DC转换器25接收由AC充电器22转换为DC电流的电力，在电压上降低所接收的电力，并利用在电压上降低了的电力来供应低压辅助装置40。与AC充电器22同样地，子DC/DC转换器25也具有保险丝。
连接器82通过电力线53、53a和53a2连接至电池组11。连接器83通过电力线53、53a和53a3连接至电池组11。连接器84通过电力线53、53a和53a4连接至电池组11。
连接器82、83、84通过外部布线连接至高电压辅助装置41。高压辅助装置41包括热水器42、空调43、AC 100V逆变器44。
热水器42连接至连接器82。热水器42是对车辆的车厢内部进行加热的加热器。热水器42例如具有管，并通过对在该管内循环的水进行加热来间接地对空气进行加热。
空调43连接至连接器83。空调43包括压缩机，并响应于从ECU接收的控制信号来运行压缩机以执行车辆的车厢的空气调节。
作为第四电力转换器，AC 100V逆变器44连接至连接器84。AC 100V逆变器44搭载在车辆1中作为主DC/DC转换器24的备用装置。AC 100V逆变器44例如是车载插座。可以省去AC 100V逆变器44。
当车辆1具有前轮和后轮二者作为驱动轮时，如上所述，提供了前动力控制单元61和后动力控制单元62。前动力控制单元61通过电力线53和53a连接至电池组11。后动力控制单元62通过电力线53、53a和53a5连接至电池组11。
前动力控制单元61和后动力控制单元62从蓄电装置10接收电力以驱动马达发电机。前动力控制单元61和后动力控制单元62例如包括用于驱动马达发电机的逆变器、用于接收从蓄电装置10输出的电力、在电压上增大所接收的电力并且利用在电压上增大了的电力来供应逆变器的转换器等。
当车辆1具有前轮作为驱动轮时，可以省去后动力控制单元62。
图2是示出构成根据第一实施例的电力供应单元的部件之间的位置关系的示意图。参考图2，将描述构成电力供应单元的部件之间的位置关系。
如图2所示，充电综合ECU 26和DC继电器23布置在壳体21上部。充电综合ECU 26和DC继电器23布置在同一层级。
主DC/DC转换器24和子DC/DC转换器25布置在壳体21中部。主DC/DC转换器24和子DC/DC转换器25布置在同一层级。AC充电器22布置在壳体21下部。
更具体地，充电综合ECU 26和DC继电器23在AC充电器22上方并且在主DC/DC转换器24和子DC/DC转换器25上方地布置在壳体21中。
主DC/DC转换器24和子DC/DC转换器25在充电综合ECU 26和DC继电器23下方并且在AC充电器22上方地布置在壳体21中。
在此，AC充电器22在重量上比主DC/DC转换器24和子DC/DC转换器25更重，并且在AC充电器22、主DC/DC转换器24和子DC/DC转换器25这些电力转换器中是最重的。
此外，充电综合ECU 26和DC继电器23在重量上比AC充电器22更轻，并且更进一步地，在重量上比主DC/DC转换器24和子DC/DC转换器25更轻。
因此，在第一实施例中，如上所述地将充电综合ECU 26、DC继电器23、AC充电器22、主DC/DC转换器24以及子DC/DC转换器25布置在壳体21中，允许电力供应单元20具有处于低水平的重心。
图3是示出根据第一实施例的搭载在车辆中的电力供应单元的位置的示意图。将参考图3描述安装在车辆1中的电力供应单元20的位置。
如图3所示，车辆1包括底板2、前围板3、驱动桥5、支撑构件6、蓄电装置10和电力供应单元20。
蓄电装置10在电力供应单元20后方地布置在底板2的下方。这能够稳定车辆1的纵向上的重量平衡。
驱动桥5、支撑构件6和电力供应单元20安装在位于前围板3前方的前室4中。支撑构件6可以固定至前围板3，或者可以通过构件(未图示)固定至车辆的框架，诸如横构件或侧构件。
电力供应单元20布置在驱动桥5的上方并由支撑构件6支撑。
当电力供应单元20布置在驱动桥5的上方时，电力供应单元20容易受到从车辆1接收的振动(包括驱动桥5的振动)的影响。当如上所述地将AC充电器22、主DC/DC转换器24以及子DC/DC转换器25布置在壳体21中并从而在水平上降低电力供应单元20的重心，与如图3中由虚线箭头AR1所指示的具有处于高水平的重心相比，如图3中由实线箭头AR2所指示的，前者能够减小通过振动而作用在电力供应单元20上的力矩。
尽管在第一实施例中，已经描述了AC充电器22、主DC/DC转换器24、子DC/DC转换器25中最重的电力转换器布置在其他电力转换器的下方的示例，但这不是排他性的，并且前者可以布置在与后者相同的水平。
(第二实施例)
图4是根据第二实施例的电力设备的配置的图。将参考图4描述根据第二实施例的电力设备100A。
如图4所示，根据第二实施例的电力设备100A与根据第一实施例的电力设备100的不同之处在于，电力供应单元20A省去了子DC/DC转换器25。其他在配置上大致相同。
图5是示出构成根据第二实施例的电力供应单元的部件之间的位置关系的示意图。参考图5，将描述构成电力供应单元20A的部件之间的位置关系。
如图5所示，电力供应单元20A具有在AC充电器22上方和主DC/DC转换器24上方地布置在壳体21中的充电综合ECU 26和DC继电器23。
主DC/DC转换器24在充电综合ECU 26和DC继电器23下方和AC充电器22上方地布置在壳体21中。
因此，将充电综合ECU 26、DC继电器23、AC充电器22和主DC/DC转换器24布置在壳体21中，能够允许电力供应单元20A具有处于低水平的重心。因此，根据第二实施例的电力供应单元20A大致与根据第一实施例的电力供应单元20同样有效。此外，由于省去了子DC/DC转换器25，因此电力供应单元20A可以是轻量的。
(第三实施例)
图6是根据第三实施例的电力设备的配置的图。参考图6，将给出根据第三实施例的电力设备100B的描述。
如图6所示，根据第三实施例的电力设备100B与根据第一实施例的电力设备100的不同之处在于，电力供应单元20B省去了主DC/DC转换器24和子DC/DC转换器25。其他在配置上大致相同。
图7是示出构成根据第三实施例的电力供应单元的部件之间的位置关系的示意图。参考图7，将描述构成电力供应单元20B的部件之间的位置关系。
如图7所示，电力供应单元20B具有在AC充电器22上方地布置在壳体21中的充电综合ECU 26和DC继电器23，因此，电力供应单元20B可以具有处于低水平的重心。因此，根据第三实施例的电力供应单元20B也大致与根据第一实施方式的电力供应单元20同样有效。此外，由于省去了主DC/DC转换器24和子DC/DC转换器25，因此电力供应单元20B可以是轻量的。
尽管已经描述了本发明的实施例，但是应当认为本文中公开的实施例在每个方面是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的术语限定，并且意图包括在与权利要求的术语等同的范围和含义内的任何修改。

Claims (9)

1.电力供应单元，包括电流路径并且能够从外部电源接收外部电力并将所接收的外部电力供应至蓄电装置，以及从所述蓄电装置接收电力并将所接收的电力供应至搭载在车辆中的装置，所述电力供应单元包括：
一个或多个电力转换器；
继电器，其切换所述电流路径；以及
壳体，其将所述一个或多个电力转换器和所述继电器容纳在其中，
所述一个或多个电力转换器在重量上比所述继电器更重且在所述继电器下方地布置在所述壳体中。
2.根据权利要求1所述的电力供应单元，其中，所述继电器设置在所述蓄电装置与连接所述外部电源的入口之间的所述电流路径上，并且将所述入口与所述蓄电装置彼此电连接的状态切换为所述入口与所述蓄电装置彼此电断开的状态，反之亦然。
3.根据权利要求1或2所述的电力供应单元，还包括控制装置，所述控制装置容纳在所述壳体中并且控制所述继电器的运行和所述一个或多个电力转换器的运行，其中，所述控制装置在重量上比所述一个或多个电力转换器更轻且在所述一个或多个电力转换器上方地布置在所述壳体中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力供应单元，其中，
所述一个或多个电力转换器包括多个电力转换器，并且
所述多个电力转换器中最重的一个电力转换器以与其他电力转换器相同的水平或者以比其他电力转换器更低的水平布置在所述壳体中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电力供应单元，其中，
所述一个或多个电力转换器包括：
第一电力转换器，其从所述车辆外部的交流电源接收交流电力并且将所接收的交流电力转换为能够充电至所述蓄电装置的电力，以及
第二电力转换器，其从所述蓄电装置接收电力并且将所接收的电力转换为供应至搭载在所述车辆中的辅助装置的电力，并且
所述第一电力转换器在重量上比所述第二电力转换器更重且在所述第二电力转换器下方地布置在所述壳体中。
6.根据权利要求5所述的电力供应单元，其中，
所述一个或多个电力转换器还包括第三电力转换器，所述第三电力转换器将所述第一电力转换器的输出转换为供应至搭载在所述车辆中的所述辅助装置的电力；并且
所述第一电力转换器在重量上比所述第二电力转换器和所述第三电力转换器更重，且在所述第二电力转换器和所述第三电力转换器下方地布置在所述壳体中。
7.车辆，包括：
根据权利要求6所述的电力供应单元；以及
辅助装置，
所述第二电力转换器和所述第三电力转换器电连接至所述辅助装置。
8.车辆，包括：
根据权利要求1至6中任一项所述的电力供应单元；以及
驱动桥，
所述电力供应单元布置在所述驱动桥的上方。
9.车辆，包括：
根据权利要求1至6中任一项所述的电力供应单元；
所述蓄电装置；以及
底板，其允许搭载所述蓄电装置，
所述蓄电装置在所述车辆的在所述电力供应单元后方的位置处布置在所述底板的下方。
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