CN204323097U - 纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成和动力系统 - Google Patents

纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成和动力系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成和用于纯电动汽车的高压动力系统，所述集成总成包括：三电平交流逆变式电机控制器；与三电平交流逆变式电机控制器相连的双向车载充电器；与双向车载充电器相连的DC-DC变换器；与DC-DC变换器相连的漏电传感器；分别与三电平交流逆变式电机控制器、双向车载充电器、DC-DC变换器和漏电传感器相连的高压配电箱；三电平交流逆变式电机控制器、双向车载充电器、DC-DC变换器、和高压配电箱集成在一个带有散热器的箱体内。该集成总成，降低了整车安全设计难度、整车布置难度和整车EMC通过难度，缩短了新车开发周期，减少了新车开发成本和整车材料成本。

Description

纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成和动力系统
技术领域
本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成和用于纯电动汽车的高压动力系统。
背景技术
纯电动汽车的高压动力控制系统的分立总成，是将三电平交流逆变式电机控制器、DC-DC变换器、双向车载充电器、漏电传感器和高压配电箱作为分立的纯电动汽车高压零部件，处于分立的箱体内，之间通过高压屏蔽接插件和高压屏蔽线束连接，来实现纯电动汽车高压动力控制系统的驱动电机控制、大功率交流充电、小功率交流充电、大功率直流充电、低压蓄电池充电、高压配电、漏电保护、CAN通信等功能。
但是，纯电动汽车的高压动力控制系统的分立总成的缺点有：(1)整车安全设计难度大。高压零部件分立在汽车的发动机舱、乘员舱和行李舱，高压线束穿过乘员舱与各零部件连接。考虑到整车发生功能故障和交通意外情况，发生线束断开、漏电等涉及人身安全的可能性增加，所以导致整车安全设计难度大；(2)整车布置难度大。分立总成，通过高压线束连接，考虑到安全和尽可能短的走线，整车零部件布置和线束走线难度大；(3)整车EMC通过难度大。分立总成，所有信号均通过低压接插件、低压线束、高压接插件、高压线束连接。接口多使得分立总成的屏蔽难度大，线束长使得整车的传导骚扰和辐射骚扰更加难以通过EMC标准；(4)新车开发周期长。分立总成，使得新的车型规划时，整车尺寸的差别，导致布置的差别，从而导致除车身、底盘重新开发外，各分立总成也需要协同整车重新开发和长时间的性能验证，不利于纯电动汽车新车型的快速开发、快速适应市场的需求；(5)新车开发成本高。分立总成，使得新的车型规划时，导致高压零部件也需要协同整车不同布置需求，而筹备资金重新开发，从而导致新车开发成本高。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，将三电平交流逆变式电机控制器、DC-DC变换器、双向车载充电器、漏电传感器和高压配电箱等纯电 动汽车高压动力控制系统关键零部件，通过合理布置，集成在一个带有散热器的箱体内，降低了整车安全设计难度，减小了整车布置难度，降低了整车EMC通过难度，缩短了新车开发周期，减少了新车开发成本并降低了整车材料成本。
本实用新型的第二个目的在于提出一种用于纯电动汽车的高压动力系统。
为了实现上述目的，本实用新型第一方面实施例的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，包括：三电平交流逆变式电机控制器；与所述三电平交流逆变式电机控制器相连的双向车载充电器；与所述双向车载充电器相连的DC-DC变换器；与所述DC-DC变换器相连的漏电传感器；分别与所述三电平交流逆变式电机控制器、所述双向车载充电器、所述DC-DC变换器和所述漏电传感器相连的高压配电箱；其中，所述三电平交流逆变式电机控制器、所述双向车载充电器、所述DC-DC变换器、所述漏电传感器和所述高压配电箱集成在一个带有散热器的箱体内。
根据本实用新型实施例的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，将三电平交流逆变式电机控制器、DC-DC变换器、双向车载充电器、漏电传感器和高压配电箱等纯电动汽车高压动力控制系统关键零部件，通过合理布置，集成在一个带有散热器的箱体内，具有以下有益效果：(1)整车安全设计难度减小：本集成总成，使得整车高压线束仅剩高压电池包到集成总成的高压线束、集成总成到电机的三相线、充电口到集成总成的三相线，此三条高压线束可全部布置在发动机舱，集中进行整车安全防护设计，发生故障时，远离车上乘员；(2)整车布置难度减小：本集成总成，使得整车高压动力系统仅剩两个零部件——高压集成控制器总成和电机动力总成，在发动机舱即可完成整个纯电动汽车动力系统的布置，整车布置得以简洁、明了；(3)整车EMC通过难度降低：纯电动汽车的高压动力系统是整车电磁干扰的主要干扰源，本集成总成，集成了高压动力系统中的控制部分，在进行整车EMC测试时，集中整改高压动力控制系统集成总成，即可在很大程度上改善整车EMC超标情况。集成总成，也因为其集成在一个全屏蔽的箱体(例如，铝铸箱体)内，外围接插件又较少，使得整改难度降低；(4)新车开发周期变短：本集成总成，开发时，可以使纯电动汽车高压动力控制系统，类似于传统燃油车的发动机一样，平台化开发，应用时，可以使纯电动汽车高压动力控制系统，类似于传统燃油车的发动机一样，一个产品，适配不同车型，这样，纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，在新车开发时，不需重复开发、验证，从而减少了整车的开发和对动力系统的验证周期，从而使得纯电动汽车能够更快速的适应市场需求；(5)新车开发成本减少：平台化的纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，不需重复开发和验证，直接匹配，节省整车开发成本；(6)整车材料成本降低：本集成总成，相对分立总成而言，在箱体(例如，铝铸箱体)的重量、高压屏蔽接插件数量、高压屏蔽线束长度等方面减少很多，从而整车的材料成本会降低。
在本实用新型的一个实施例中，其中，所述散热器为水冷散热器。
在本实用新型的一个实施例中，其中，所述箱体为铝铸箱体。
在本实用新型的一个实施例中，所述三电平交流逆变式电机控制器通过传感器信号线与多个传感器相连，所述三电平交流逆变式电机控制器通过三相交流动力线束与高压驱动电机相连，所述三电平交流逆变式电机控制器通过三相四线交流线束与交流充电桩相连。
在本实用新型的一个实施例中，其中，所述多个传感器包括刹车传感器和油门传感器。
在本实用新型的一个实施例中，所述双向车载充电器通过三相四线交流线束与交流充电桩相连，所述双向车载充电器通过单相交流线束与车内220V插座相连。
在本实用新型的一个实施例中，所述DC-DC变换器通过低压输出线束与低压蓄电池相连。
在本实用新型的一个实施例中，所述漏电传感器通过控制器局域网总线与电池管理系统BMS相连。
在本实用新型的一个实施例中，所述高压配电箱通过接触器控制信号线与电池管理系统BMS相连，所述高压配电箱通过高压直流线束与高压动力电池相连，所述高压配电箱通过高压直流线束与直流充电柜相连。
为了实现上述目的，本实用新型第二方面实施例的用于纯电动汽车的高压动力系统，包括：本实用新型第一方面实施例的纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，以及分别与所述用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成相连的多个传感器、高压驱动电机、车载220V插座、低压蓄电池、电池管理系统BMS和高压动力电池。
根据本实用新型实施例的用于纯电动汽车的高压动力系统，由于具有了用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，具有以下有益效果：(1)整车安全设计难度减小；(2)整车布置难度减小；(3)整车EMC通过难度降低；(4)新车开发周期变短；(5)新车开发成本减少；(6)整车材料成本降低。
附图说明
图1是根据本实用新型一个实施例的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成的结构示意图；
图2是根据本实用新型一个实施例的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成与外部器件的连接关系示意图；
图3是根据本实用新型一个实施例的用于纯电动汽车的高压动力系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
图1是根据本实用新型一个实施例的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成的结构示意图。如图1所示，用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成1000，包括：三电平交流逆变式电机控制器10、与三电平交流逆变式电机控制器10相连的双向车载充电器20、与双向车载充电器20相连的DC-DC变换器30、与DC-DC变换器30相连的漏电传感器40、分别与三电平交流逆变式电机控制器10、双向车载充电器20和DC-DC变换器30相连的高压配电箱50，其中，三电平交流逆变式电机控制器10、双向车载充电器20、DC-DC变换器30、漏电传感器40和高压配电箱50集成在一个带有散热器的箱体内。
在本实用新型的一个实施例中，散热器为水冷散热器。
在本实用新型的一个实施例中，箱体为铝铸箱体。
图2是根据本实用新型一个实施例的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成与外部器件的连接关系示意图。
在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，三电平交流逆变式电机控制器10通过传感器信号线与多个传感器60相连，三电平交流逆变式电机控制器10通过三相交流动力线束与高压驱动电机70相连，三电平交流逆变式电机控制器10通过三相四线交流线束与交流充电桩80相连。
在本实用新型的一个实施例中，多个传感器60包括刹车传感器和油门传感器。
在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，双向车载充电器20通过三相四线交流线束与交流充电桩80相连，双向车载充电器20通过单相交流线束与车内220V插座90相连。
在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，DC-DC变换器30通过低压输出线束与低压蓄电池100相连。
在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，漏电传感器40通过控制器局域网总线与电池管理系统BMS(Battery Management System)110相连。
在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，高压配电箱50通过接触器控制信号线与电池管理系统BMS110相连，高压配电箱50通过高压直流线束与高压动力电池120相连，高压配电箱30通过高压直流线束与直流充电柜130相连。
下面对本实用新型实施例的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成中各部分的功能进行说明。
总的来说，本实用新型实施例的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成的主 要功能如下：电机驱动功能、整车油门、刹车等信号管理控制功能、三相交流充电功能、单相充电功能、单相交流充电功能、单相交流车外放电功能、单相交流车内放电功能、高压直流充电功能、整车的高压动力电池120和低压蓄电池100均馈电时的整车低压蓄电池100应急充电功能、整车低压蓄电池100的充电功能、高压漏电报警功能、整车高压配电功能、整车电流采样功能、整车过流保护功能、CAN通信功能。下面进行具体介绍。
具体地，(1)三电平交流逆变式电机控制器10的功能有：
A、通过ABC三相交流动力线束，连接高压驱动电机70，实现电机驱动功能；
B、通过低压信号线束，连接传感器60(刹车、油门等)，实现整车油门、刹车等信号管理控制功能；
C、通过ABCN三相四线交流高压线束，连接交流充电桩80，实现三相交流充电功能和单相充电功能；
D、通过CAN BUS(Controller Area Network-BUS，控制器局域网总线)，连接整车BMS(电池管理系统110)，实现与整车CAN通信功能。
(2)双向车载充电器20的功能有： 
A、通过ABCN三相四线交流高压接插件中的AN，连接到交流充电桩80，实现单相交流充电功能；
B、通过ABCN三相四线交流高压接插件，实现单相交流车外放电功能，也就是车辆可以支持对车外设备的220V交流供电，可通过带插排的充电枪连接；
C、通过AN单相交流高压接插件，连接到车内220V交流插座90，实现单相交流车内放电功能；
D、通过应急充电低压输出线束，连接到DC-DC变化器30低压输出接插件，实现在高压动力电池120和低压蓄电池100均馈电时的整车低压蓄电池100应急充电功能；
E、通过CAN BUS，连接整车BMS(电池管理系统110)，实现与整车CAN通信功能。 
(3)DC-DC变换器30的功能有： 
A、通过低压输出线束、连接整车低压蓄电池100，实现给整车低压蓄电池100的充电功能，支持整车低压12V系统的供电需求；
B、通过CAN BUS，连接整车BMS(电池管理系统110)，实现与整车CAN通信功能。 
(4)漏电传感器40的功能有： 
A、通过检测线，连接到高压直流正极接插件，实现高压漏电报警功能；
B、通过CAN BUS，连接整车BMS(电池管理系统110)，实现与整车CAN通信功能。 
(5)高压配电箱50的功能有： 
A、通过接触器控制信号线，连接整车BMS(电池管理系统110)，实现高压配电、电流 采样、过流保护功能；
B、通过高压直流线束，连接到直流充电柜130，实现整车直流充电功能。
本实用新型实施例的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，将三电平交流逆变式电机控制器、DC-DC变换器、双向车载充电器、漏电传感器和高压配电箱等纯电动汽车高压动力控制系统关键零部件，通过合理布置，集成在一个带有散热器的箱体内，具有以下有益效果：(1)整车安全设计难度减小：本集成总成，使得整车高压线束仅剩高压电池包到集成总成的高压线束、集成总成到电机的三相线、充电口到集成总成的三相线，此三条高压线束可全部布置在发动机舱，集中进行整车安全防护设计，发生故障时，远离车上乘员；(2)整车布置难度减小：本集成总成，使得整车高压动力系统仅剩两个零部件——高压集成控制器总成和电机动力总成，在发动机舱即可完成整个纯电动汽车动力系统的布置，整车布置得以简洁、明了；(3)整车EMC通过难度降低：纯电动汽车的高压动力系统是整车电磁干扰的主要干扰源，本集成总成，集成了高压动力系统中的控制部分，在进行整车EMC测试时，集中整改高压动力控制系统集成总成，即可在很大程度上改善整车EMC超标情况。集成总成，也因为其集成在一个全屏蔽的箱体(例如，铝铸箱体)内，外围接插件又较少，使得整改难度降低；(4)新车开发周期变短：本集成总成，开发时，可以使纯电动汽车高压动力控制系统，类似于传统燃油车的发动机一样，平台化开发，应用时，可以使纯电动汽车高压动力控制系统，类似于传统燃油车的发动机一样，一个产品，适配不同车型，这样，纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，在新车开发时，不需重复开发、验证，从而减少了整车的开发和对动力系统的验证周期，从而使得纯电动汽车能够更快速的适应市场需求；(5)新车开发成本减少：平台化的纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，不需重复开发和验证，直接匹配，节省整车开发成本；(6)整车材料成本降低：本集成总成，相对分立总成而言，在箱体(例如，铝铸箱体)的重量、高压屏蔽接插件数量、高压屏蔽线束长度等方面减少很多，从而整车的材料成本会降低。
为了实现上述实施例，本实用新型还提出了一种用于纯电动汽车的高压动力系统。
图3是根据本实用新型一个实施例的用于纯电动汽车的高压动力系统的结构示意图。如图3所示，用于纯电动汽车的高压动力系统，包括：用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成1000和分别与纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成1000相连的多个传感器60、高压驱动电机70、车载220V插座90、低压蓄电池100、电池管理系统BMS110和高压动力电池120。
本实用新型实施例的用于纯电动汽车的高压动力系统，由于具有了用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，具有以下有益效果：(1)整车安全设计难度减小；(2)整车布置难度减小；(3)整车EMC通过难度降低；(4)新车开发周期变短；(5)新车开发成 本减少；(6)整车材料成本降低。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，其特征在于，包括：
三电平交流逆变式电机控制器；
与所述三电平交流逆变式电机控制器相连的双向车载充电器；
与所述双向车载充电器相连的DC-DC变换器；
与所述DC-DC变换器相连的漏电传感器；
分别与所述三电平交流逆变式电机控制器、所述双向车载充电器、所述DC-DC变换器和所述漏电传感器相连的高压配电箱；
其中，所述三电平交流逆变式电机控制器、所述双向车载充电器、所述DC-DC变换器、所述漏电传感器和所述高压配电箱集成在一个带有散热器的箱体内。
2.如权利要求1所述的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，其特征在于，其中，所述散热器为水冷散热器。
3.如权利要求1所述的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，其特征在于，其中，所述箱体为铝铸箱体。
4.如权利要求1所述的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，其特征在于，
所述三电平交流逆变式电机控制器通过传感器信号线与多个传感器相连，所述三电平交流逆变式电机控制器通过三相交流动力线束与高压驱动电机相连，所述三电平交流逆变式电机控制器通过三相四线交流线束与交流充电桩相连。
5.如权利要求4所述的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，其特征在于，其中，所述多个传感器包括刹车传感器和油门传感器。
6.如权利要求1所述的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，其特征在于，
所述双向车载充电器通过三相四线交流线束与交流充电桩相连，所述双向车载充电器通过单相交流线束与车内220V插座相连。
7.如权利要求1所述的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，其特征在于，
所述DC-DC变换器通过低压输出线束与低压蓄电池相连。
8.如权利要求1所述的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，其特征在于，
所述漏电传感器通过控制器局域网总线与电池管理系统BMS相连。
9.如权利要求1所述的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成，其特征在于，
所述高压配电箱通过接触器控制信号线与电池管理系统BMS相连，所述高压配电箱通过高压直流线束与高压动力电池相连，所述高压配电箱通过高压直流线束与直流充电柜相连。
10.一种用于纯电动汽车的高压动力系统，其特征在于，包括：
如权利要求1-9任一项所述的用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成；以及
分别与所述用于纯电动汽车的高压动力控制系统的集成总成相连的多个传感器、高压驱动电机、车载220V插座、低压蓄电池、电池管理系统BMS和高压动力电池。
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