CN115589690A - 一种新能源商用车多合一控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源商用车多合一控制器，包括控制器壳体，控制器壳体内部平行设置有上层底面和下层底面，所述控制器壳体外部前侧设置有电池/电机高压接口模块，控制器壳体外部右侧设置有高压小电流输出接口、低压通信接口和24V电压接口，控制器壳体外部后侧设置有大电流高压接口，所述上层底面布置有MCU功能区、PDU功能区和滤波模块，MCU功能区经过滤波模块电连接电池/电机高压接口模块，MCU功能区与PDU功能区电连接，PDU功能区分别与高压小电流输出接口和大电流高压接口电连接，所述MCU功能区布置于上层底面前侧，PDU功能区布置于上层底面后方，滤波模块布置于MCU功能区右侧。

Description

一种新能源商用车多合一控制器

技术领域

本发明属于控制设备技术领域，具体涉及一种新能源商用车多合一控制器。

背景技术

随着新能源汽车的发展，高压部件的集成化因可以降低成本、大幅减少体积以及提高可靠性等优势，逐渐成为新能源汽车设计的主流趋势。新能源商用车，如新能源重卡，也逐步向高压部件集成化发展，由于目前大多能源商用车匹配的电机功率大、电流大，常规的电机控制器每相电流逆变由一个IGBT驱动不能满足要求，需要由两个IGBT并联驱动（或采用两个电机，每个电机每相一个IGBT），加之为了降低成本，IGBT普遍采用平铺方案，由此导致新能源重卡电机控制器个头普遍较大，如果再与辅驱、配电等模块集成设计的多合一控制器，则其体积更大。目前常见的新能源商用车，以新能源重卡为例，重卡多合一控制器由于其结构较宽大，对于卡车只能布置在卡车两根纵梁之上，无法布置在两根纵梁内部或纵梁一侧，导致整车总布置设计受限。

现有常见的控制器布置方案如下，控制器分为上下两层，上层布置MCU、PDU以及母线滤波模块，其中MCU共6个IGBT平铺，与母线电容共同组成MCU核心部件，布置在多合一控制器上层左侧，由于IGBT散热大，需要水冷，因此多合一控制器水口布置在左侧以便水道占用空间最小。PDU布置在上层的右侧，与右侧的高压小电流接口最近，方便内部接线。多合一下层一般布置DCDC和DCAC，由于其也需要散热，可与MCU的水道共用，以便最大化减少控制器体积。

上述控制器布置方案对于控制器本身而言，内部结构布置合理，但考虑放在整车上后，其宽度方向一般较宽，加上两侧的水管、低压接口、高压小电流输出接口，其宽度更宽，再考虑到人员操作空间，导致基本只能放置在纵梁上方，不能布置在纵梁内侧；因为会超整车宽度限值，无法布置在纵梁一侧。而对于卡车而言，纵梁上方空间大部分要放置货箱、驾驶室等。因此该设计易导致整车设计时布置受限，对于提高整车空间利用率、提高产量布置灵活性等非常不利。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种新能源商用车多合一控制器。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种新能源商用车多合一控制器，包括控制器壳体，控制器壳体内部平行设置有上层底面和下层底面，所述控制器壳体外部前侧设置有电池/电机高压接口模块，控制器壳体外部右侧设置有高压小电流输出接口、低压通信接口和24V电压接口，控制器壳体外部后侧设置有大电流高压接口，所述上层底面布置有MCU功能区、PDU功能区和滤波模块，MCU功能区经过滤波模块电连接电池/电机高压接口模块，MCU功能区与PDU功能区电连接，PDU功能区分别与高压小电流输出接口和大电流高压接口电连接，所述MCU功能区布置于上层底面前侧，PDU功能区布置于上层底面后方，滤波模块布置于MCU功能区右侧；

所述下层底面布置有DCDC转换模块和DCAC转换模块，DCDC转换模块一端与PDU功能区电连接，DCDC转换模块另一端电连接24V电压接口，DCAC转换模块一端与PDU功能区电连接，DCAC转换模块另一端电连接高压小电流输出接口；

所述MCU功能区上方设置有主控制板，主控制板分别与MCU功能区、PDU功能区、滤波模块、DCDC转换模块和DCAC转换模块电连接。

优选的，所述MCU功能区包括IGBT模块、支撑电容、放电电阻、第一正极铜排、第二正极铜排、第三正极铜排、第四正极铜排、第一负极铜排、第二负极铜排、主继电器、主熔断、主预充电阻、主预充继电器、U输出铜排、V输出铜排、W输出铜排、电流传感器和绝缘柱；

所述IGBT模块为6组，6组IGBT模块平铺安装于上层底面前侧，支撑电容紧挨IGBT模块安装于IGBT模块后侧，IGBT模块的输入端与支撑电容的输出端通过螺钉连接；

所述第一正极铜排和第二正极铜排通过两个螺钉连接组成正极输入组件，正极输入组件通过螺钉固定于绝缘柱上，绝缘柱固定于上层底面，绝缘柱设置于支撑电容右侧，第一正极铜排与电池/电机高压接口模块的电池高压接口连接，第二正极铜排连接主继电器，主继电器经过第三正极铜排与主熔断连接，主熔断另一端与第四正极铜排一端连接，第四正极铜排另一端与支撑电容正极连接，完成MCU正极回路；

所述第一负极铜排和第二负极铜排通过两个螺钉连接组成负极输出组件，负极输出组件通过螺钉固定于绝缘柱上，绝缘柱固定于上层底面，第一负极铜排与电池/电机高压接口模块的电池高压接口连接，第二负极铜排与支撑电容负极连接，完成MCU负极回路；

所述主预充电阻和主预充继电器组成预充保护功能模块，主预充电阻一端通过线束与主预充继电器一端连接，主预充电阻另一端通过线束与第二正极铜排连接，主预充继电器另一端通过线束与第三正极铜排连接，与主继电器形成并联连接；

所述放电电阻一端通过线束与支撑电容正极连接，放电电阻另外一端通过线束与支撑电容负极连接，放电电阻安装于上层底面上；

所述IGBT模块分别与U输出铜排、V输出铜排和W输出铜排连接，U输出铜排、V输出铜排和W输出铜排分别与电池/电机高压接口模块的电机高压接口连接，所述电流传感器为两个，两个电流传感器分别套在U输出铜排和V输出铜排上。

优选的，所述电池/电机高压接口模块包括高压接线座、高压接口安装座、高压接线盒和高压接线盖板，高压接线座、高压接口安装座设置于高压接线盒内，高压接线盖板安装于高压接线盒前侧，所述高压接线座上固定有直流转接铜排和交流转接铜排，高压接口安装座上固定有电池高压接口和电机高压接口，所述第一正极铜排和第一负极铜排与直流转接铜排连接，直流转接铜排通过电池高压接口与外部高压线束接头连接，向控制器输入直流电，所述U输出铜排、V输出铜排和W输出铜排分别与交流转接铜排连接，交流转接铜排通过电机高压接口与外部高压线束接头连接，向电机输出三相交流电。

优选的，所述PDU功能区包括次回路继电器、熔断铜排、熔断盒、小熔断、次回路预充继电器、次回路预充电阻、上装继电器、上装熔断、上装熔断铜排、上装正铜排、上装负铜排、上装端子座、上装预充电阻和上装预充继电器；

次回路继电器一端与第二正极铜排连接，另一端与熔断铜排连接，熔断铜排穿过熔断盒固定连接，在熔断盒中安装有小熔断，小熔断通过正极线束连接高压小电流输出接口，高压小电流输出接口上的负极线束连接上装负铜排，上装负铜排连接第二负极铜排；

所述次回路预充继电器一端与次回路预充电阻一端用线束串联，次回路预充电阻另一端与第二正极铜排用线束连接，次回路预充继电器另一端与熔断铜排用线束连接，与次回路继电器并联，构成次回路预充回路；

所述上装继电器一端与第二正极铜排连接，上装继电器另一端与上装熔断通过上装熔断铜排连接，上装熔断正极连接上装正铜排，上装正铜排连接大电流高压接口，上装正铜排与上装负铜排共同固定于上装端子座，上装端子座固定于上层底面后侧；

所述上装预充电阻与上装预充继电器用线束串联组成预充保护功能，上装预充电阻一端与第二正极铜排用线束连接，上装预充继电器与上装熔断铜排用线束连接，与上装继电器并联，组成上装预充回路。

优选的，所述高压小电流输出接口包括膜加热接口、热管理接口、气泵接口、油泵接口、空调接口、PTC接口、FAN+接口和FAN-接口，小熔断分别通过正极线束连接膜加热接口、热管理接口、空调接口、PTC接口、FAN+接口和FAN-接口。

优选的，所述滤波模块为磁环，第一正极铜排和第一负极铜排穿过磁环设置。

优选的，所述主控制板安装于主控板支架上，主控板支架安装于支撑电容和IGBT模块上方，主预充电阻、上装预充电阻、次回路预充电阻、熔断盒共同固定于主控板支架上，主控板支架一侧与控制器壳体侧壁安装点和支撑电容上侧安装点用螺钉固定连接；

所述上层底面上还设置有绝缘检测仪，绝缘检测仪也安装于主控板支架上，绝缘检测仪分别通过线束连接第一正极铜排和第一负极铜排，用于检测第一正极铜排和第一负极铜排的绝缘状况。

优选的，所述DCDC转换模块安装于下层底面，DCDC转换模块通过线束连接熔断盒中的小熔断，线束穿过控制器壳体中间隔层，与DCDC转换模块的高压输入接口连接，输入高电压；24V电压接口包括24V+接口和24V-接口，DCDC转换模块输出接口连接24V+接口和24V-接口，向外部输出24V电压。

优选的，所述DCAC转换模块为两个，两个DCAC转换模块并排安装于下层底面，DCAC转换模块通过线束连接熔断盒中的小熔断，线束穿过控制器壳体中间隔层，与DCAC转换模块的高压输入接口连接，输入高电压，通过线束分别连接控制器壳体外部右侧的气泵接口和油泵接口，向外部输出三相电流。

所述控制器壳体顶部设置有上盖板，控制器壳体底部设置有下盖板，上盖板和下盖板分别与控制器壳体通过螺钉紧固密封。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明公开了一种新能源商用车多合一控制器，通过优化多合一控制器的内、外部布局，从而实现多合一控制器宽度缩小，以便可以将多合一控制器布置在纵梁内部或一侧，并确保预留足够的操作空间，方便整车灵活布置；

（2）本发明在外形结构及尺寸大小方面充分考虑整车布局，设计开发了可覆盖目前主流的纯电、燃料电池、油电混动的绝大部分新能源车型的多合一集成性控制器，在实际装车过程中，可任意安装于车架内侧、外侧、上侧，灵活布置，节约整车空间；

（3）本发明控制器壳体外部右侧设置有高压小电流输出接口、低压通信接口和24V电压接口，控制器壳体外部后侧设置有大电流高压接口，本发明充分考虑整车装配过程中线束的装配，将线束都收拢至控制器右侧和后侧，极大的方便了线束的布局与固定；

（4）本发明在内部布局上采用MCU功能区、PDU功能区分区布局，并使强弱电分离，MCU功能区位于控制器壳体内部上层底面前侧，与电池/电机高压接口模块靠近，使控制器内部强电输出尽量短，PDU功能区布置于MCU功能区后侧，采用多安装孔位，柔性设计，灵活更换配电器件，可匹配多种配电需求；

（5）本发明通过各功能区域的分区布局，在有限的空间内，在正极铜排、负极铜排处留出宽敞的空间，用于放置磁环等电磁屏蔽零件，对于后续EMC提升提供了有力保障；

（6）本发明重新利用上层底面上的上层空间，将主控板支架安装于支撑电容和IGBT模块上方，并充分考虑到线束连接需求，将主预充电阻、上装预充电阻、次回路预充电阻、熔断盒、绝缘检测仪与主控制板放置在主控板支架上，并用金属的主控板支架来做支撑与电磁屏蔽，更有利于提升产品性能。

附图说明

图1、本发明一种新能源商用车多合一控制器的立体结构示意图；

图2、本发明一种新能源商用车多合一控制器的立体结构示意图；

图3、本发明一种新能源商用车多合一控制器的爆炸图；

图4、本发明一种新能源商用车多合一控制器的爆炸图；

图5、本发明一种新能源商用车多合一控制器的上层布局图；

图6、本发明一种新能源商用车多合一控制器的下层布局图。

附图标记说明：

1、控制器壳体，2、上层底面，3、下层底面，4、MCU功能区，5、PDU功能区，6、滤波模块，7、电池/电机高压接口模块，8、高压小电流输出接口，9、低压通信接口，10、24V电压接口，11、DCDC转换模块，12、DCAC转换模块，13、绝缘检测仪，14、大电流高压接口，15、主控制板，16、主控板支架，17、上盖板，18、下盖板；

4-1、IGBT模块，4-2、支撑电容，4-3、放电电阻，4-4、第一正极铜排，4-5、第二正极铜排，4-6、第三正极铜排，4-7、第四正极铜排，4-8、第一负极铜排，4-9、第二负极铜排，4-10、主继电器，4-11、主熔断，4-12、主预充电阻，4-13、主预充继电器，4-14、U输出铜排，4-15、V输出铜排，4-16、W输出铜排，4-17、电流传感器，4-18、绝缘柱；

5-1、次回路继电器，5-2、熔断铜排，5-3、熔断盒，5-4、小熔断，5-5、次回路预充继电器，5-6、次回路预充电阻，5-7、上装继电器，5-8、上装熔断，5-9、上装熔断铜排，5-10、上装正铜排，5-11、上装负铜排，5-12、上装端子座，5-13、上装预充电阻，5-14、上装预充继电器；

7-1、高压接线座，7-2、高压接口安装座，7-3、高压接线盒，7-4、高压接线盖板；

7-1-1、直流转接铜排，7-1-2、交流转接铜排，7-2-1、电池高压接口，7-2-2、电机高压接口；

8-1、膜加热接口，8-2、热管理接口，8-3、气泵接口，8-4、油泵接口，8-5、空调接口，8-6、PTC接口，8-7、FAN+接口，8-8、FAN-接口；

10-1、24V+接口，10-2、24V-接口。

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

实施例1

如图1~6所示，本发明公开了一种新能源商用车多合一控制器，包括控制器壳体1，控制器壳体1内部平行设置有上层底面2和下层底面3，所述控制器壳体1外部前侧设置有电池/电机高压接口模块7，控制器壳体1外部右侧设置有高压小电流输出接口8、低压通信接口9和24V电压接口10，控制器壳体1外部后侧设置有大电流高压接口14，所述上层底面2布置有MCU功能区4、PDU功能区5和滤波模块6，MCU功能区4经过滤波模块6电连接电池/电机高压接口模块7，MCU功能区4与PDU功能区5电连接，PDU功能区5分别与高压小电流输出接口8和大电流高压接口14电连接，所述MCU功能区4布置于上层底面2前侧，PDU功能区5布置于上层底面2后方，滤波模块布置于MCU功能区4右侧；

所述下层底面3布置有DCDC转换模块11和DCAC转换模块12，DCDC转换模块11一端与PDU功能区5电连接，DCDC转换模块11另一端电连接24V电压接口10，DCAC转换模块12一端与PDU功能区5电连接，DCAC转换模块12另一端电连接高压小电流输出接口8；

所述MCU功能区4上方设置有主控制板15，主控制板15分别与MCU功能区4、PDU功能区5、滤波模块6、DCDC转换模块11和DCAC转换模块12电连接。

本发明控制器外部布置充分考虑实际装车需求，宽度方向进行缩减，只在一侧布置高压小电流输出接口8、低压通信接口9，这样在实际装车中，高压线束可只在整车一侧进行布线，因此装车位置更加灵活；本发明只在控制器前方、右方、后方设置了外部接口，极大节约了整车装配空间，在考虑到人员装配操作空间的情况下，控制器可装配在纵梁之间；当然也可布置在纵梁上方；因为控制器整体宽度较窄，同时线束只在控制器一侧，因此亦可布置在纵梁一侧且不超过整车宽度。

实施例2

如图3、4所示，所述MCU功能区4包括IGBT模块4-1、支撑电容4-2、放电电阻4-3、第一正极铜排4-4、第二正极铜排4-5、第三正极铜排4-6、第四正极铜排4-7、第一负极铜排4-8、第二负极铜排4-9、主继电器4-10、主熔断4-11、主预充电阻4-12、主预充继电器4-13、U输出铜排4-14、V输出铜排4-15、W输出铜排4-16、电流传感器4-17和绝缘柱4-18；

所述IGBT模块4-1为6组，6组IGBT模块4-1平铺安装于上层底面2前侧，支撑电容4-2紧挨IGBT模块4-1安装于IGBT模块4-1后侧，IGBT模块4-1的输入端与支撑电容4-2的输出端通过螺钉连接；

本发明中在适用单管驱动时，只需要三个IGBT模块，剩余部分可以增加过渡安装板以扩充其他电子元器件的安装，设计柔性大，布局灵活，其变化布局方案仍属于本发明的设计范围内。

所述第一正极铜排4-4和第二正极铜排4-5通过两个螺钉连接组成正极输入组件，正极输入组件通过螺钉固定于绝缘柱4-18上，绝缘柱4-18固定于上层底面2，绝缘柱4-18设置于支撑电容4-2右侧，作为直流母线输入通道，第一正极铜排4-4与电池/电机高压接口模块7的电池高压接口连接，第二正极铜排4-5连接主继电器4-10，主继电器4-10经过第三正极铜排4-6与主熔断4-11连接，主熔断4-11另一端与第四正极铜排4-7一端连接，第四正极铜排4-7另一端与支撑电容4-2正极连接，完成MCU正极回路。

所述第一负极铜排4-8和第二负极铜排4-9通过两个螺钉连接组成负极输出组件，负极输出组件通过螺钉固定于绝缘柱4-18上，绝缘柱4-18固定于上层底面2，作为直流母线输出通道，第一负极铜排4-8与电池/电机高压接口模块7的电池高压接口连接，第二负极铜排4-9与支撑电容4-2负极连接，完成MCU负极回路；

与MCU相关的两个绝缘柱设置在支撑电容4-2右侧，一共有7相同的绝缘柱，其余相同的五个绝缘柱应包含在PDU功能区中。

所述主预充电阻4-12和主预充继电器4-13组成预充保护功能模块，主预充电阻4-12一端通过线束与主预充继电器4-13一端连接，主预充电阻4-12另一端通过线束与第二正极铜排4-5连接，主预充继电器4-13另一端通过线束与第三正极铜排4-6连接，与主继电器4-10形成并联连接；

所述放电电阻4-3一端通过线束与支撑电容4-2正极连接，放电电阻4-3另外一端通过线束与支撑电容4-2负极连接，放电电阻4-3安装于上层底面2上；

所述IGBT模块4-1分别与U输出铜排4-14、V输出铜排4-15和W输出铜排4-16连接，U输出铜排4-14、V输出铜排4-15和W输出铜排4-16分别与电池/电机高压接口模块7的电机高压接口连接，作为交流电流输出承载器件，所述电流传感器4-17为两个，两个电流传感器4-17分别套在U输出铜排4-14和V输出铜排4-15上。

实施例3

如图1、3所示，所述电池/电机高压接口模块7包括高压接线座7-1、高压接口安装座7-2、高压接线盒7-3和高压接线盖板7-4，高压接线座7-1、高压接口安装座7-2设置于高压接线盒7-3内，高压接线盖板7-4安装于高压接线盒7-3前侧，所述高压接线座7-1上固定有直流转接铜排7-1-1和交流转接铜排7-1-2，高压接口安装座7-2上固定有电池高压接口7-2-1和电机高压接口7-2-2，所述第一正极铜排4-4和第一负极铜排4-8与直流转接铜排7-1-1连接，直流转接铜排7-1-1通过电池高压接口7-2-1与外部高压线束接头连接，向控制器输入直流电，所述U输出铜排4-14、V输出铜排4-15和W输出铜排4-16分别与交流转接铜排7-1-2连接，交流转接铜排7-1-2通过电机高压接口7-2-2与外部高压线束接头连接，向电机输出三相交流电。

所述高压接线盖板7-4可更换为格兰头或者快插结构的高压接线模式，同时调整内部高压接口安装座7-2即可。

本发明中所有的外部接口命名均可根据不同客户实际需求进行更改，并同时调整内部电子元器件，但是其控制器壳体结构不会发生更改，同时控制器功能分区也可兼容多种需求，进一步降低开发成本。

实施例4

如图4所示，所述PDU功能区5包括次回路继电器5-1、熔断铜排5-2、熔断盒5-3、小熔断5-4、次回路预充继电器5-5、次回路预充电阻5-6、上装继电器5-7、上装熔断5-8、上装熔断铜排5-9、上装正铜排5-10、上装负铜排5-11、上装端子座5-12、上装预充电阻5-13和上装预充继电器5-14；

次回路继电器5-1一端与第二正极铜排4-5连接，另一端与熔断铜排5-2连接，熔断铜排5-2穿过熔断盒5-3固定连接，在熔断盒5-3中安装有小熔断5-4，小熔断5-4通过正极线束连接高压小电流输出接口8，高压小电流输出接口8上的负极线束连接上装负铜排5-11，上装负铜排5-11连接第二负极铜排4-9；

这些部件的连接形成PDU功能区5的前端供电电路。

以上PDU功能区5前端供电电路配备了预充功能，通过次回路预充继电器5-5一端与次回路预充电阻5-6一端用线束串联，次回路预充电阻5-6另一端与第二正极铜排4-5用线束连接，次回路预充继电器5-5另一端与熔断铜排5-2用线束连接，与次回路继电器5-1并联，构成次回路预充回路；

所述上装继电器5-7一端与第二正极铜排4-5连接，上装继电器5-7另一端与上装熔断5-8通过上装熔断铜排5-9连接，上装熔断5-8正极连接上装正铜排5-10，上装正铜排5-10连接大电流高压接口14，上装正铜排5-10与上装负铜排5-11共同固定于上装端子座5-12，上装端子座5-12固定于上层底面2后侧；

所述上装预充电阻5-13与上装预充继电器5-14用线束串联组成预充保护功能，上装预充电阻5-13一端与第二正极铜排4-5用线束连接，上装预充继电器5-14与上装熔断铜排5-9用线束连接，与上装继电器5-7并联，组成上装预充回路。

所述熔断盒5-3中的小熔断5-4通过正极线束连接壳体外部的空调接口8-5，同时连接于空调接口8-5的负极线束连接上装负铜排5-11形成供电回路，构成PDU功能中的空调配电；膜加热、热管理配电同样是熔断盒5-3中的小熔断5-4，通过线束连接壳体外部的膜加热接口8-1和热管理接口8-2，同时连接于膜加热接口8-1和热管理接口8-2的负极线束连接上装负铜排5-11形成供电回路；PTC功能是通过熔断盒5-3中的小熔断5-4，用线束连接PTC继电器25一端，另一端连接控制器壳体外侧的PTC接口8-6，连接于接插件的负极线束连接上装负铜排5-11形成供电回路。

实施例5

如图2所示，所述高压小电流输出接口8包括膜加热接口8-1、热管理接口8-2、气泵接口8-3、油泵接口8-4、空调接口8-5、PTC接口8-6、FAN+接口8-7和FAN-接口8-8，小熔断5-4分别通过正极线束连接膜加热接口8-1、热管理接口8-2、空调接口8-5、PTC接口8-6、FAN+接口8-7和FAN-接口8-8。

所述控制器壳体1右侧上方提供有若干功能接口，依次为低压通信接口9，提供通讯功能；膜加热接口8-1，可为电池提供热管理；热管理接口8-2，为水循环系统热管理接口；气泵接口8-3，为空气压缩机驱动输出接口；油泵接口8-4，为转向电机驱动输出接口；空调接口8-5，为整车空调系统供电接口；PTC接口8-6，为整车电加热供电接口；FAN+接口8-7及FAN-接口8-8为整车高压散热风扇系统供电接口；所述控制器壳体1右侧下方设有24V+接口10-1及24V-接口10-2，为高电压转24V电源接口。功能接口旁边放置有铭牌，标明控制器各种参数。在控制器壳体1前方设有高压接线盒7-3，壳体下方有过线孔，可过高压线进行接线，因此集成控制器可提供整车上装功能，亦可以搭载于氢燃料电池车，该高压接口用上装接线盖板密封，在无上装需求，或不应用于燃料电池车时，可用高压堵头进行堵塞密封过线孔。此控制器在外形及功能兼顾了目前所有主流整车需求，客户可根据实际情况灵活搭配选用各个功能接口。另外为节省空间，将水嘴布置于控制器壳体分层处，有效节省散热管道安装空间。

本发明控制器同样可应用于油电混动车型，混动车型一般只需单电机驱动，因此可将控制器中的高压接线盒7-3更换为其他高压接线盒，高压接口端直流输入输出可更换为充放电高压接口，同时也有相应的高压接线盖板与高压接线盒装配，以方便对高压线束进行紧固。同时在高压直流路径上可添加MSD，以保护电路。在混动车型中，可能无需用到高压风扇等功能接口，该控制器同样提供了堵盖对各功能接口进行堵塞与密封，以满足所有客户定制化需求。

本发明的高压小电流输出接口8是灵活多变的，控制器适用于混动车型，高压接线盒7-3可替换为适合混动车型所需的高压接口类型，同样的，在其他特殊车型亦可制定与之相匹配的高压接线盒。

实施例6

如图5所示，所述滤波模块6为磁环，第一正极铜排4-4和第一负极铜排4-8穿过磁环设置。

所述第一正极铜排4-4和第一负极铜排4-8处留有充足区域，因此可在此处增加安装电磁滤波模块，以提供充足的EMC性能提升的可能性。

如图4所示，所述主控制板15安装于主控板支架16上，主控板支架16安装于支撑电容4-2和IGBT模块4-1上方，主预充电阻4-12、上装预充电阻5-13、次回路预充电阻5-6、熔断盒5-3共同固定于主控板支架16上，主控板支架16一侧与控制器壳体1侧壁安装点和支撑电容4-2上侧安装点用螺钉固定连接；

所述上层底面2上还设置有绝缘检测仪13，绝缘检测仪13也安装于主控板支架16上，绝缘检测仪13分别通过线束连接第一正极铜排4-4和第一负极铜排4-8，用于检测第一正极铜排4-4和第一负极铜排4-8的绝缘状况。

所述主控板支架16为金属材质，同时提供电磁屏蔽作用。

实施例7

如图4所示，所述DCDC转换模块11安装于下层底面3，DCDC转换模块11通过线束连接熔断盒5-3中的小熔断5-4，线束穿过控制器壳体1中间隔层，与DCDC转换模块11的高压输入接口连接，输入高电压；24V电压接口10包括24V+接口10-1和24V-接口10-2，DCDC转换模块11输出接口连接24V+接口10-1和24V-接口10-2，向外部输出24V电压。

所述DCDC转换模块11主要实现由高压到24V低压的转换。

如图4所示，所述DCAC转换模块12为两个，两个DCAC转换模块12并排安装于下层底面3，DCAC转换模块12通过线束连接熔断盒5-3中的小熔断5-4，线束穿过控制器壳体中间隔层，与DCAC转换模块12的高压输入接口连接，输入高电压，通过线束分别连接控制器壳体1外部右侧的气泵接口8-3和油泵接口8-4，向外部输出三相电流。

如图1所示，所述控制器壳体1顶部设置有上盖板17，控制器壳体1底部设置有下盖板18，上盖板17和下盖板18分别与控制器壳体1通过螺钉紧固密封。

上盖板17用螺钉紧固在控制器上方，起保护密封作用，同时警告标识粘贴于上盖板醒目位置，防止操作者违规操作。上盖板17上开检修口，用于快速更换检修小熔断，检修口由检修盖板用螺钉紧固连接，进行密封。控制器壳体1前方为高压接线盒7-3，作为电池/电机高压接口用螺钉固定于控制器壳体1，高压线束接头穿过高压接线盒7-3底部过线孔，在高压接线盒7-3内部固定，高压接线盒7-3内设有电池高压接口7-2-1和电机高压接口7-2-2，接线口处装配有高压接线盖板7-4，高压接线盖板7-4方便拆卸，方便对高压线束接头接线。本控制器可应用于纯电动重卡汽车，可提供单管单电机输出、双管单电机输出、双管双电机输出三种电机驱动方式，可根据实际驱动电机数量及功率进行匹配。控制器壳体1为多功能控制器壳体，分为上下两层，可同时承载MCU、PDU、DCDC、DCAC1、DCAC2、绝缘检测等功能的所有元器件，控制器壳体1上层主要承载MCU、PDU、绝缘检测等功能，控制器壳体1下层主要承载DCDC、DCAC1、DCAC2等功能，下盖板18由使用螺钉紧固密封，控制器壳体1前方支脚处安装接地螺钉。

实施例8

燃料电池全功能多合一集成控制器功能与纯电全功能多合一集成控制器功能类似，以下对新增功能及布局详作说明，相同部分不再赘述。

燃料电池车增加燃料电池的能源供给，通过燃料电池正极铜排与上装端子座连接，在上装端口处新增燃料电池输入正极接口，燃料电池负极接口与上装负极接口共用上装负极铜排。同时燃料电池正极铜排连接燃料电池熔断，并与第三正极铜排相连。

PDU功能增加高压风扇配电，通过增加风扇熔断、风扇正铜排2、次回路继电器依次连接，通过风扇铜排一端连接风扇熔断，一端连接控制器壳体上风扇接插件连接对外输出，其中次回路继电器更换为电流承载能力较大型号，以适应新增功能。

本发明的工作原理如下：

如图1~6所示，本发明公开了一种新能源商用车多合一控制器，控制器壳体1内部平行设置有上层底面2和下层底面3，将控制器分为上下两层，上层布置MCU功能区4、PDU功能区5和滤波模块6，其中IGBT模块4-1为6组，6组IGBT纵向平铺，与支撑电容4-2共同组成MCU功能区4的核心部件，直接通过铜排连接到电池/电机高压接口，滤波模块6放置在MCU功能区4右侧，靠近高压正负极高压母线，PDU功能区5布置在MCU功能区4后侧，右侧布置高压小电流输出接口8，多合一控制器下层布置DCDC转换模块11和DCAC转换模块12，本发明通过优化多合一控制器的内、外部布局，从而实现多合一控制器宽度缩小，以便可以将多合一控制器布置在纵梁内部或一侧，并确保预留足够的操作空间，方便整车灵活布置。

本发明在外形结构及尺寸大小方面充分考虑整车布局，设计开发了可覆盖目前主流的纯电、燃料电池、油电混动的绝大部分新能源车型的多合一集成性控制器，在实际装车过程中，可任意安装于车架内侧、外侧、上侧，灵活布置，节约整车空间。

本发明控制器壳体外部右侧设置有高压小电流输出接口、低压通信接口和24V电压接口，控制器壳体外部后侧设置有大电流高压接口，本发明充分考虑整车装配过程中线束的装配，将线束都收拢至控制器右侧和后侧，极大的方便了线束的布局与固定。

本发明在内部布局上采用MCU功能区、PDU功能区分区布局，并使强弱电分离，MCU功能区位于控制器壳体内部上层底面前侧，与电池/电机高压接口模块靠近，使控制器内部强电输出尽量短，PDU功能区布置于MCU功能区后侧，采用多安装孔位，柔性设计，灵活更换配电器件，可匹配多种配电需求。

本发明通过各功能区域的分区布局，在有限的空间内，在正极铜排、负极铜排处留出宽敞的空间，用于放置磁环等电磁屏蔽零件，对于后续EMC提升提供了有力保障。

本发明重新利用上层底面上的上层空间，将主控板支架安装于支撑电容和IGBT模块上方，并充分考虑到线束连接需求，将主预充电阻、上装预充电阻、次回路预充电阻、熔断盒、绝缘检测仪与主控制板放置在主控板支架上，并用金属的主控板支架来做支撑与电磁屏蔽，更有利于提升产品性能。

上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种新能源商用车多合一控制器，包括控制器壳体（1），控制器壳体（1）内部平行设置有上层底面（2）和下层底面（3），其特征在于：所述控制器壳体（1）外部前侧设置有电池/电机高压接口模块（7），控制器壳体（1）外部右侧设置有高压小电流输出接口（8）、低压通信接口（9）和24V电压接口（10），控制器壳体（1）外部后侧设置有大电流高压接口（14），所述上层底面（2）布置有MCU功能区（4）、PDU功能区（5）和滤波模块（6），MCU功能区（4）经过滤波模块（6）电连接电池/电机高压接口模块（7），MCU功能区（4）与PDU功能区（5）电连接，PDU功能区（5）分别与高压小电流输出接口（8）和大电流高压接口（14）电连接，所述MCU功能区（4）布置于上层底面（2）前侧，PDU功能区（5）布置于上层底面（2）后方，滤波模块布置于MCU功能区（4）右侧；

所述下层底面（3）布置有DCDC转换模块（11）和DCAC转换模块（12），DCDC转换模块（11）一端与PDU功能区（5）电连接，DCDC转换模块（11）另一端电连接24V电压接口（10），DCAC转换模块（12）一端与PDU功能区（5）电连接，DCAC转换模块（12）另一端电连接高压小电流输出接口（8）；

所述MCU功能区（4）上方设置有主控制板（15），主控制板（15）分别与MCU功能区（4）、PDU功能区（5）、滤波模块（6）、DCDC转换模块（11）和DCAC转换模块（12）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种新能源商用车多合一控制器，其特征在于：所述MCU功能区（4）包括IGBT模块（4-1）、支撑电容（4-2）、放电电阻（4-3）、第一正极铜排（4-4）、第二正极铜排（4-5）、第三正极铜排（4-6）、第四正极铜排（4-7）、第一负极铜排（4-8）、第二负极铜排（4-9）、主继电器（4-10）、主熔断（4-11）、主预充电阻（4-12）、主预充继电器（4-13）、U输出铜排（4-14）、V输出铜排（4-15）、W输出铜排（4-16）、电流传感器（4-17）和绝缘柱（4-18）；

所述IGBT模块（4-1）为6组，6组IGBT模块（4-1）平铺安装于上层底面（2）前侧，支撑电容（4-2）紧挨IGBT模块（4-1）安装于IGBT模块（4-1）后侧，IGBT模块（4-1）的输入端与支撑电容（4-2）的输出端通过螺钉连接；

所述第一正极铜排（4-4）和第二正极铜排（4-5）通过两个螺钉连接组成正极输入组件，正极输入组件通过螺钉固定于绝缘柱（4-18）上，绝缘柱（4-18）固定于上层底面（2），绝缘柱（4-18）设置于支撑电容（4-2）右侧，第一正极铜排（4-4）与电池/电机高压接口模块（7）的电池高压接口连接，第二正极铜排（4-5）连接主继电器（4-10），主继电器（4-10）经过第三正极铜排（4-6）与主熔断（4-11）连接，主熔断（4-11）另一端与第四正极铜排（4-7）一端连接，第四正极铜排（4-7）另一端与支撑电容（4-2）正极连接，完成MCU正极回路；

所述第一负极铜排（4-8）和第二负极铜排（4-9）通过两个螺钉连接组成负极输出组件，负极输出组件通过螺钉固定于绝缘柱（4-18）上，绝缘柱（4-18）固定于上层底面（2），第一负极铜排（4-8）与电池/电机高压接口模块（7）的电池高压接口连接，第二负极铜排（4-9）与支撑电容（4-2）负极连接，完成MCU负极回路；

所述主预充电阻（4-12）和主预充继电器（4-13）组成预充保护功能模块，主预充电阻（4-12）一端通过线束与主预充继电器（4-13）一端连接，主预充电阻（4-12）另一端通过线束与第二正极铜排（4-5）连接，主预充继电器（4-13）另一端通过线束与第三正极铜排（4-6）连接，与主继电器（4-10）形成并联连接；

所述放电电阻（4-3）一端通过线束与支撑电容（4-2）正极连接，放电电阻（4-3）另外一端通过线束与支撑电容（4-2）负极连接，放电电阻（4-3）安装于上层底面（2）上；

所述IGBT模块（4-1）分别与U输出铜排（4-14）、V输出铜排（4-15）和W输出铜排（4-16）连接，U输出铜排（4-14）、V输出铜排（4-15）和W输出铜排（4-16）分别与电池/电机高压接口模块（7）的电机高压接口连接，所述电流传感器（4-17）为两个，两个电流传感器（4-17）分别套在U输出铜排（4-14）和V输出铜排（4-15）上。

3.根据权利要求2所述的一种新能源商用车多合一控制器，其特征在于：所述电池/电机高压接口模块（7）包括高压接线座（7-1）、高压接口安装座（7-2）、高压接线盒（7-3）和高压接线盖板（7-4），高压接线座（7-1）、高压接口安装座（7-2）设置于高压接线盒（7-3）内，高压接线盖板（7-4）安装于高压接线盒（7-3）前侧，所述高压接线座（7-1）上固定有直流转接铜排（7-1-1）和交流转接铜排（7-1-2），高压接口安装座（7-2）上固定有电池高压接口（7-2-1）和电机高压接口（7-2-2），所述第一正极铜排（4-4）和第一负极铜排（4-8）与直流转接铜排（7-1-1）连接，直流转接铜排（7-1-1）通过电池高压接口（7-2-1）与外部高压线束接头连接，向控制器输入直流电，所述U输出铜排（4-14）、V输出铜排（4-15）和W输出铜排（4-16）分别与交流转接铜排（7-1-2）连接，交流转接铜排（7-1-2）通过电机高压接口（7-2-2）与外部高压线束接头连接，向电机输出三相交流电。

4.根据权利要求2所述的一种新能源商用车多合一控制器，其特征在于：所述PDU功能区（5）包括次回路继电器（5-1）、熔断铜排（5-2）、熔断盒（5-3）、小熔断（5-4）、次回路预充继电器（5-5）、次回路预充电阻（5-6）、上装继电器（5-7）、上装熔断（5-8）、上装熔断铜排（5-9）、上装正铜排（5-10）、上装负铜排（5-11）、上装端子座（5-12）、上装预充电阻（5-13）和上装预充继电器（5-14）；

次回路继电器（5-1）一端与第二正极铜排（4-5）连接，另一端与熔断铜排（5-2）连接，熔断铜排（5-2）穿过熔断盒（5-3）固定连接，在熔断盒（5-3）中安装有小熔断（5-4），小熔断（5-4）通过正极线束连接高压小电流输出接口（8），高压小电流输出接口（8）上的负极线束连接上装负铜排（5-11），上装负铜排（5-11）连接第二负极铜排（4-9）；

所述次回路预充继电器（5-5）一端与次回路预充电阻（5-6）一端用线束串联，次回路预充电阻（5-6）另一端与第二正极铜排（4-5）用线束连接，次回路预充继电器（5-5）另一端与熔断铜排（5-2）用线束连接，与次回路继电器（5-1）并联，构成次回路预充回路；

所述上装继电器（5-7）一端与第二正极铜排（4-5）连接，上装继电器（5-7）另一端与上装熔断（5-8）通过上装熔断铜排（5-9）连接，上装熔断（5-8）正极连接上装正铜排（5-10），上装正铜排（5-10）连接大电流高压接口（14），上装正铜排（5-10）与上装负铜排（5-11）共同固定于上装端子座（5-12），上装端子座（5-12）固定于上层底面（2）后侧；

所述上装预充电阻（5-13）与上装预充继电器（5-14）用线束串联组成预充保护功能，上装预充电阻（5-13）一端与第二正极铜排（4-5）用线束连接，上装预充继电器（5-14）与上装熔断铜排（5-9）用线束连接，与上装继电器（5-7）并联，组成上装预充回路。

5.根据权利要求4所述的一种新能源商用车多合一控制器，其特征在于：所述高压小电流输出接口（8）包括膜加热接口（8-1）、热管理接口（8-2）、气泵接口（8-3）、油泵接口（8-4）、空调接口（8-5）、PTC接口（8-6）、FAN+接口（8-7）和FAN-接口（8-8），小熔断（5-4）分别通过正极线束连接膜加热接口（8-1）、热管理接口（8-2）、空调接口（8-5）、PTC接口（8-6）、FAN+接口（8-7）和FAN-接口（8-8）。

6.根据权利要求2所述的一种新能源商用车多合一控制器，其特征在于：所述滤波模块（6）为磁环，第一正极铜排（4-4）和第一负极铜排（4-8）穿过磁环设置。

7.根据权利要求4所述的一种新能源商用车多合一控制器，其特征在于：所述主控制板（15）安装于主控板支架（16）上，主控板支架（16）安装于支撑电容（4-2）和IGBT模块（4-1）上方，主预充电阻（4-12）、上装预充电阻（5-13）、次回路预充电阻（5-6）、熔断盒（5-3）共同固定于主控板支架（16）上，主控板支架（16）一侧与控制器壳体（1）侧壁安装点和支撑电容（4-2）上侧安装点用螺钉固定连接；

所述上层底面（2）上还设置有绝缘检测仪（13），绝缘检测仪（13）也安装于主控板支架（16）上，绝缘检测仪（13）分别通过线束连接第一正极铜排（4-4）和第一负极铜排（4-8），用于检测第一正极铜排（4-4）和第一负极铜排（4-8）的绝缘状况。

8.根据权利要求4所述的一种新能源商用车多合一控制器，其特征在于：所述DCDC转换模块（11）安装于下层底面（3），DCDC转换模块（11）通过线束连接熔断盒（5-3）中的小熔断（5-4），线束穿过控制器壳体（1）中间隔层，与DCDC转换模块（11）的高压输入接口连接，输入高电压；24V电压接口（10）包括24V+接口（10-1）和24V-接口（10-2），DCDC转换模块（11）输出接口连接24V+接口（10-1）和24V-接口（10-2），向外部输出24V电压。

9.根据权利要求4所述的一种新能源商用车多合一控制器，其特征在于：所述DCAC转换模块（12）为两个，两个DCAC转换模块（12）并排安装于下层底面（3），DCAC转换模块（12）通过线束连接熔断盒（5-3）中的小熔断（5-4），线束穿过控制器壳体中间隔层，与DCAC转换模块（12）的高压输入接口连接，输入高电压，通过线束分别连接控制器壳体（1）外部右侧的气泵接口（8-3）和油泵接口（8-4），向外部输出三相电流。

10.根据权利要求1所述的一种新能源商用车多合一控制器，其特征在于：所述控制器壳体（1）顶部设置有上盖板（17），控制器壳体（1）底部设置有下盖板（18），上盖板（17）和下盖板（18）分别与控制器壳体（1）通过螺钉紧固密封。

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