一种用于汽车电动空调的集成电源
技术领域
本申请涉及汽车空调技术领域,特别是涉及一种用于汽车电动空调的集成电源。
背景技术
汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。汽车空调系统能够为乘车人员提供舒适的乘车环境,降低驾驶员的疲劳强度,提高行车安全。目前新能源汽车内较多使用的是电动空调。而在汽车电动空调系统的部件中,电源是保证汽车电动空调系统的正常运行的重要条件。因此,如何对汽车电动空调系统的电源进行设计,提高汽车电动空调系统的电源质量,是个重要问题。
目前的汽车电动空调系统中,电源为逆变电源总成,该逆变电源总成通常包括:逆变器、电源变换器和高压配电三个组成部分,且三部分在空间上独立设置。为实现整个逆变电源总成的功能,在逆变器、电源变换器以及高压配电之间需要大量的连接线。
然而,目前汽车电动空调系统中的逆变电源总成中,由于逆变器、电源变换器和高压配电独立设置,整个逆变电源总成在汽车电动空调中所占用的空间较大,不利于电动空调的体积优化,便携性较差。另外,由于逆变器、电源变换器以及高压配电之间设置有大量的连接线,接线工作和安装调试工作复杂,从而导致安装效率较低。而且大量的连接线使得走线乱,容易出现接线错误,从而导致逆变电源总成无法正常运行,影响电源的工作效率。
实用新型内容
本申请提供了一种用于汽车电动空调的集成电源,以解决现有技术中汽车电动空调的逆变电源总成安装效率低、占用空间较大以及工作效率低的问题。
为了解决上述技术问题,本申请实施例公开了如下技术方案:
一种用于汽车电动空调的集成电源,所述集成电源包括:一外壳以及设置于所述外壳内部的DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块,所述高压配电模块的输入端与汽车电源的空调用电输出端连接,所述高压配电模块的输出端分别与所述DC/AC逆变器的输入端、DC/DC电源变换器的输入端、汽车电动空调的第一热敏电阻以及第二热敏电阻连接,所述DC/AC逆变器的输出端与汽车电动空调的压缩机连接,所述DC/DC电源变换器的输出端与汽车电动空调的风机连接。
可选地,所述高压配电模块包括:输入滤波板、第一预充电路、第一接触器、第二接触器、第一熔断器和第二熔断器,所述高压配电模块依次通过所述输入滤波板、第一预充电路与所述DC/AC逆变器和DC/DC电源变换器连接,所述高压配电模块依次通过所述第一接触器、第一熔断器与所述第一热敏电阻连接,所述高压配电模块依次通过所述第二接触器、第二熔断器与所述第二热敏电阻连接。
可选地,所述第一预充电路中包括一预充继电器,所述预充继电器的输入回路中包括依次连接的第三接触器和第三熔断器,所述预充继电器的输出回路中包括依次连接的预充电阻和预充电容。
可选地,所述外壳为铸铝外壳。
可选地,所述DC/AC逆变器和DC/DC电源变换器设置于汽车电动空调的同一个风冷散热器总成上,且所述DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块设置于汽车电动空调的同一层高度上。
可选地,所述DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块分别由三个控制单元独立控制。
可选地,所述DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块的输入接口均为航空连接器,所述DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块的输出接口均为电缆防水接头,且所述DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块与低压控制信号线的接口均为防水连接器。
一种用于汽车电动空调的集成电源,所述集成电源包括:一外壳以及设置于所述外壳内部的DC/DC电源变换器和高压配电模块,所述高压配电模块的输入端与汽车电源的空调用电输出端连接,所述高压配电模块的输出端分别与所述DC/DC电源变换器的输入端、汽车电动空调的压缩机、汽车电动空调的第一热敏电阻以及第二热敏电阻连接,所述DC/DC电源变换器的输出端与汽车电动空调的风机连接。
可选地,所述高压配电模块包括:第二预充电路、第一熔断器、第二熔断器、第三熔断器、第一接触器和第二接触器,所述高压配电模块依次通过所述第三熔断器、第二预充电路分别与汽车电动空调的压缩机以及所述DC/DC电源变换器连接,所述高压配电模块依次通过所述第一熔断器、第一接触器与所述第一热敏电阻连接,所述高压配电模块依次通过所述第二熔断器、第二接触器与所述第二热敏电阻连接。
可选地,所述第二预充电路包括:第三接触器、第四接触器、预充电阻以及预充电容,所述第四接触器的一端与所述第三接触器连接,所述第四接触器的另一端与所述预充电阻的一端连接,所述预充电阻的另一端与所述预充电容以及所述第三接触器连接。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
本申请提供一种用于汽车电动空调的集成电源,该集成电源包括一外壳以及设置于外壳内部的DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块。本实施例的集成电源为三合一集成电源,通过设置一外壳将DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块集成在一起,既能够保护集成电源,又有利于提高电源的集成化程度,节省整个电源在汽车电动空调中所占用的空间。且采用铸铝外壳,能够有效增加集成电源的抗干扰能力和EMC性能。本实施例中高压配电模块的输出端分别连接DC/AC逆变器的输入端、DC/DC电源变换器的输入端、汽车电动空调的第一热敏电阻以及第二热敏电阻,从而实现通过高压配电模块为DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器、第一热敏电阻以及第二热敏电阻供电。由于本实施例将DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块有效集成在一起,能够提高集成电源的电磁兼容性,并大大减少走线数量,每台汽车电动空调能够减少器件约20种,从而降低走线难度和安装调试的难度,有利于避免接线错误,提高电动空调的安装效率和工作效率。另外,本实施例中接口处采用航空连接器、电缆防水接头以及防水连接器,有利于提高集成电源的防护等级,从而提高集成电源的安全性和可靠性。
本申请还提供另外一种用于汽车电动空调的集成电源,该集成电源为二合一集成电源。本实施例中二合一集成电源包括:一外壳以及设置于外壳内部的DC/DC电源变换器和高压配电模块。通过设置一外壳将DC/DC电源变换器和高压配电模块集成在一起,既能够保护集成电源,又有利于减小电源体积和提高电源的集成化程度,从而节省整个电源在汽车电动空调中所占用的空间。且采用铸铝外壳,能够有效增加集成电源的抗干扰能力和EMC性能。由于将DC/DC电源变换器和高压配电模块有效集成在一起,能够提高集成电源的电磁兼容性,并大大减少走线数量,从而降低走线难度和安装调试的难度,有利于避免接线错误,提高电动空调到的安装效率和工作效率。高压配电模块的输出端分别与DC/DC电源变换器的输入端、汽车电动空调的压缩机、汽车电动空调的第一热敏电阻以及第二热敏电阻连接,从而将实现通过高压配电模块为DC/DC电源变换器、汽车电动空调的压缩机、第一热敏电阻以及第二热敏电阻供电。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种用于汽车电动空调的集成电源的结构示意图;
图2为本申请实施例中三合一集成电源的电路原理示意图;
图3为本申请实施例所提供的另一种用于汽车电动空调的集成电源的结构示意图;
图4为本申请实施例中二合一集成电源的电路原理示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都应当属于本申请保护的范围。
为了更好地理解本申请,下面结合附图来详细解释本申请的实施方式。
实施例一
参见图1,图1为本申请实施例所提供的一种用于汽车电动空调的集成电源的结构示意图。由图1可知,本实施例中用于汽车电动空调的集成电源主要包括:外壳以及设置于外壳内部的DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块。
其中,高压配电模块的输入端与汽车电源的空调用电输出端连接。本实施例中整车的供电由高压电池提供,高压电池作为整车的电源。整车电源有多个输出口,分别用于提供电动空调、电机、电除霜、绝缘监测等不同部件的用电,其中,整车电源的一个输出口连接汽车电动空调,该输出口即为汽车电源的空调用电输出端。本实施例中集成电源通过高压配电模块的输入端,与汽车电源的空调用电输出端连接。
继续参见图1可知,高压配电模块的输出端分别与DC/AC逆变器的输入端、DC/DC电源变换器的输入端、汽车电动空调的第一热敏电阻以及第二热敏电阻连接。其中,第一热敏电阻即PTC1,第二热敏电阻即PTC2。高压配电模块用于给DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器、PTC1和PTC2分配高压电;还用于完成预充。DC/AC逆变器的输出端与汽车电动空调的压缩机连接,用于将直流电逆变为三相交流电,从而给压缩机供电,并可以调节压缩机的频率,以达到压缩机调速的目的。DC/DC电源变换器的输出端与汽车电动空调的风机连接,用于将直流逆变后变压,然后整流,给风机提供27V低压。
本实施例中DC/AC逆变器和DC/DC电源变换器采用现有的产品,其工作原理和详细结构组成在此不再赘述。
高压配电模块又包括:输入滤波板、第一预充电路、第一接触器、第二接触器、第一熔断器和第二熔断器。其中,高压配电模块依次通过输入滤波板、第一预充电路与DC/AC逆变器和DC/DC电源变换器连接,高压配电模块依次通过第一接触器、第一熔断器与第一热敏电阻连接,高压配电模块依次通过第二接触器、第二熔断器与第二热敏电阻连接。输入滤波板可以采用一输入电感。
本实施例中第一熔断器和第一接触器的位置可以互换,第二熔断器和第二接触器的位置也可以互换。即:高压配电模块也可以依次通过第一熔断器、第一接触器与第一热敏电阻连接,高压配电模块也可以依次通过第二熔断器、第二接触器与第二热敏电阻连接。
进一步地,第一预充电路中包括一预充继电器,预充继电器的输入回路中包括依次连接的第三接触器和第三熔断器,预充继电器的输出回路中包括依次连接的预充电阻和预充电容。第一预充电路的设置,有利于抑制上电电流对集成电源的冲击,有利于提高集成电源的稳定性和可靠性。
由以上结构组成可知,本实施例中的集成电源为三合一电源,主要包括:一路DC/AC逆变器、一路DC/DC电源变换器和一路高压配电。高压输入后,一路通过高压配电模块输出高压直流电,一路通过DC/AC逆变器逆变为交流电,一路通过DC/DC电源变换器逆变整流为低压直流电。本实施例中三合一集成电源的电路原理示意图可以参见图2。
由图2可知,预充继电器KA、第三接触器KM3、第三熔断器FU3、预充电阻R以及预充电容C构成第一预充电路。第三接触器KM3和第三熔断器FU3构成预充继电器的输入回路,预充电阻R和预充电容C构成预充继电器的输出回路。预充电路中,空调控制器控制第三接触器KM3吸合后,开始给预充电容C充电,当DC/AC判定预充完成后,直接控制预充继电器KA吸合,完成预充。
继续参见图2可知,输入滤波板、第一预充电路、第一接触器KM1、第二接触器KM2、第一熔断器FU1和第二熔断器FU2构成高压配电模块。且高压配电模块通过第一接触器KM1、第一熔断器FU1连接PCT1的正输出,高压配电模块通过第二接触器KM2、第二熔断器FU2连接PCT2的正输出,高压配电模块还通过第一预充电路分别与DC/AC逆变器和DC/DC电源变换器连接。高压配电模块中的输入滤波板,能够滤除输入电源的干扰,提高集成电源在恶劣电源质量环境下的抗干扰能力;还能够抑制集成电源对整车电源的干扰,从而避免集成电源运行影响其他电器工作。
进一步地,本实施例中集成电源的外壳为铸铝外壳。铸铝外壳有利于提高整个集成电源的抗干扰能力和EMC性能,并有利于减小集成电源对其他设备的干扰。外壳的设置,还有利于保护内部的DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块,从而提高整个集成电源的可靠性。该集成电源通过一外壳,将原本分散的DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块集成于一体,这种集成化设计,有利于节省汽车电动空调电源的空间。
本实施例中DC/AC逆变器和DC/DC电源变换器的位置,设置于汽车电动空调的同一个风冷散热器总成上。且DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块设置于汽车电动空调的同一层高度上。这种结构设计,有利于降低整个集成电源的高度,从而进一步提高集成电源的集成化程度。
本实施例中的汽车电动空调采用风冷散热器总成,使得电动空调中不需要另外加设水路、水泵等其他附件,避免水路堵塞及缺水对电动空调造成的风险,安装方便、操作简单,有利于提高安装效率。
另外,本实施例中DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块分别由三个控制单元独立控制。具体地,空调控制器通过集成电源对DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块进行使能控制,DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块中均设置有使能控制线。高压配电模块中设置有多个24V使能控制线,每个接触器均有24V使能控制线单独控制。DC/DC电源变换器中设置有一个24V使能控制线,获取到24V使能信号时,DC/DC电源变换器工作,否则DC/DC电源变换器不工作。DC/AC逆变器中也设置有多个24V使能控制线,其中,一个24V使能控制线用于控制DC/AC逆变器工作,4个24V使能控制线用于DC/AC逆变器调节频率。
进一步地,本实施例中DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块的输入接口均为航空连接器,DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块的输出接口均为电缆防水接头,且DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块与低压控制信号线的接口均为防水连接器。本实施例中,DC/AC逆变器和高压配电模块的输出接口为高压电缆防水接头,DC/DC电源变换器输出接口为低压电缆防水接头。DC/AC逆变器、DC/DC电源变换器和高压配电模块与低压控制信号线的接口为控制接口,用于接收低压控制信号线所输入的信号,控制接口采用的是防水连接器。
航空连接器、电缆防水接头和防水连接器的设置,能够避免电动空调长期使用后集成电源绝缘性能降低的问题,避免外露高压电器接头,有利于提高集成电源的防护等级和安全性,使集成电源的防护等级能够达到IP67。
实施例二
在图1所示实施例的基础之上参见图3,图3为本申请实施例所提供的另一种用于汽车电动空调的集成电源的结构示意图。由图3可知,本实施例中用于汽车电动空调的集成电源主要包括:一外壳以及设置于外壳内部的DC/DC电源变换器和高压配电模块。
其中,高压配电模块的输入端与汽车电源的空调用电输出端连接。本实施例中整车的供电由高压电池提供,高压电池作为整车的电源。整车电源有多个输出口,分别用于提供电动空调、电机、电除霜、绝缘监测等不同部件的用电,其中,整车电源的一个输出口连接汽车电动空调,该输出口即为汽车电源的空调用电输出端。本实施例中集成电源通过高压配电模块的输入端,与汽车电源的空调用电输出端连接。
继续参见图3可知,高压配电模块的输出端分别与DC/DC电源变换器的输入端、汽车电动空调的压缩机、汽车电动空调的第一热敏电阻以及第二热敏电阻连接。第一热敏电阻即PTC1,第二热敏电阻即PTC2。本实施例中高压配电模块用于给DC/DC电源变换器、PTC1和PTC2分配高压电;还用于完成预充,且本实施例中预充原理与图1和图2中所示的预充原理不同;高压配电模块还用于为压缩机提供高压直流电。DC/DC电源变换器的输出端与汽车电动空调的风机连接,用于将直流逆变后变压,然后整流,给风机提供27V低压。
对比图1和图3可知,本实施例与图1所示实施例中集成电源的主要区别在于,本实施例中没有DC/AC逆变器,为二合一电源,主要以电路板和配电铜排的形式进行集成。二合一电源与三合一电源的区别,主要在于用于适配压缩器的供电方式不同。
本实施例中高压配电模块主要包括:第二预充电路、第一熔断器、第二熔断器、第三熔断器、第一接触器和第二接触器。且高压配电模块依次通过第三熔断器、第二预充电路分别与汽车电动空调的压缩机以及DC/DC电源变换器连接。也就是:高压配电模块依次通过第三熔断器、第二预充电路与汽车电动空调的压缩机连接,且高压配电模块依次通过第三熔断器、第二预充电路与DC/DC电源变换器连接。本实施例中高压配电模块还依次通过第一熔断器、第一接触器与第一热敏电阻连接,高压配电模块依次通过第二熔断器、第二接触器与第二热敏电阻连接。
其中,第二预充电路包括:第三散接触器、第四接触器、预充电阻以及预充电容。第四接触器的一端与第三接触器连接,第四接触器的另一端与预充电阻的一端连接,预充电阻的另一端与预充电容以及第三接触器连接。即:第二预充电路包括:第三接触器、第四接触器、预充电阻以及预充电容,且第四接触器与预充电阻串联之后与第三接触器并联,然后与预充电容串联。
由以上结构组成可知,本实施例中集成电源为二合一电源,该二合一电源包括:一路一路DC/DC电源变换器和一路高压配电。本实施例中二合一集成电源的电路原理示意图可以参见图4。
由图4可知,地三接触器KM3、第四接触器KM4、预充电阻R以及预充电容C构成第二预充电路。第二预充电路中,空调控制器控制第四接触器KM4吸合后,给预充电容C充电,当外部压缩机判定预充完成后,将预充完成的信号反馈给空调控制器,空调控制器再控制第三接触器KM3吸合,从而完成预充。
继续参见图4可知,第二预充电路、第一熔断器FU1、第二熔断器FU2、第三熔断器FU3、第一接触器KM1和第二接触器KM2构成高压配电模块。且高压配电模块通过第一熔断器FU1、第一接触器KM1连接PTC1;高压配电模块通过第二熔断器FU2、第二接触器KM2连接PTC2;高压配电模块通过第三熔断器FU3、第二预充电路连接DC/DC电源变换器;高压配电模块还通过第三熔断器FU3、第二预充电路连接压缩机。
本实施例中第一熔断器FU1和第一接触器KM1的位置可以互换,第二熔断器FU2和第二接触器KM2的位置也可以互换。即:高压配电模块也可以通过第一接触器KM1、第一熔断器FU1连接PTC1;高压配电模块也可以通过第二接触器KM2、第二熔断器FU2连接PTC2。
进一步地,本实施例中集成电源的外壳为铸铝外壳。铸铝外壳有利于提高整个集成电源的抗干扰能力和EMC性能,并有利于减小集成电源对其他设备的干扰。外壳的设置,还有利于保护内部的DC/DC电源变换器和高压配电模块,从而提高整个集成电源的可靠性。该集成电源通过一外壳,将原本分散的DC/DC电源变换器和高压配电模块集成于一体,这种集成化设计,有利于节省汽车电动空调电源的空间。
本实施例中DC/DC电源变换器和高压配电模块设置于汽车电动空调的同一层高度上。这种结构设计,有利于降低整个集成电源的高度,从而进一步提高集成电源的集成化程度。
本实施例中的汽车电动空调采用风冷散热器总成,使得电动空调中不需要另外加设水路、水泵等其他附件,避免水路堵塞及缺水对电动空调造成的风险,安装方便、操作简单,有利于提高安装效率。
另外,本实施例中DC/DC电源变换器和高压配电模块分别由两个控制单元独立控制。具体地,空调控制器通过集成电源对DC/DC电源变换器和高压配电模块进行使能控制,DC/DC电源变换器和高压配电模块每个部件均设置有使能控制线。高压配电模块中设置有多个24V使能控制线,每个接触器均有24V使能控制线单独控制。DC/DC电源变换器中设置有一个24V使能控制线,获取到24V使能信号时,DC/DC电源变换器工作,否则DC/DC电源变换器不工作。
进一步地,本实施例中DC/DC电源变换器和高压配电模块的输入接口均为航空连接器,DC/DC电源变换器和高压配电模块的输出接口均为电缆防水接头,DC/DC电源变换器和高压配电模块与低压控制信号线的接口均为防水连接器。航空连接器、电缆防水接头和防水连接器的设置,能够避免电动空调长期使用后集成电源绝缘性能降低的问题,避免外露高压电器接头,有利于提高集成电源的防护等级和安全性,使集成电源的防护等级能够达到IP67。
该实施例未详细描述的部分,可以参照图1和图2所示的实施例一,两个实施例之间可以互相参照,在此不再赘述。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。