CN210391013U - 一种新能源汽车集成控制器及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了新能源汽车集成控制器及车辆，涉及车辆技术领域。本实用新型的新能源汽车集成控制器，通过CAN总线与整车控制器连接，可以包括相互连接的驱动电机控制器、转向电机控制器、制动气泵电机控制器、电源转换器、高压配电箱和高压控制模块。本实用新型的集成控制器集成了驱动电机控制器、转向电机控制器、制动气泵电机控制器、电源转换器、高压配电箱和高压控制模块，节省了转车空间，减少了高压、低压线束，节约物料和人力成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆技术领域，特别是涉一种新能源汽车集成控制器及车辆。
背景技术
随着新能源汽车的不断发展，特别是商用车的快速发展，高压系统的应用需求越来越多，因此对所有控制器的集成度要求越来越高，如果集成度不高，则会增加整车结构布局的复杂性，增加高低压线束，增加成本，并且不利于后期的维护保养。由于电动客车的复杂性，客户点单产品较多，则造成对高压配电功能的需求变化比较频繁，因此对高压配电功能要求比较多。目前市场上的集成控制器集成度不高，不但增加高低压线束，增加成本，并且不利于后期的维护保养；新能源客车的多变性造成对高压配电功能的需求变化比较频繁；处于对人身安全的考虑，电动客车目前要求必须实现断高压后助力转向功能必须持续30s以上，目前多是采用双源电机或是双绕组电机的方式来实现，该方式增加成本，并且增加整车的安装空间。整车的高压配电多使用配电盒，仅是通过简单的接触器控制来实现配电，不能做到状态检测、保护等功能。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是要提供一种集成控制器，解决现有技术中控制器集成度不高的问题；
本实用新型的另一个目的是解决现有技术中高压断电后助力转向掉电的问题。
本实用新型的另一个目的是提供一种具有该集成控制器的车辆。
特别地，本实用新型提供一种新能源汽车集成控制器，通过CAN总线与整车控制器连接，包括相互连接的：
驱动电机控制器，与车辆内的电机连接，用于控制所述电机驱动所述车辆；
转向电机控制器，与所述车辆内的转向油泵连接，用于控制所述转向油泵；
制动气泵电机控制器，与所述车辆内的制动气泵和蓄电池分别连接，用于控制所述制动气泵，以及通过所述蓄电池给自身供电；
电源转换器，与所述蓄电池及动力电池分别连接；
高压配电箱，与所述车辆内的多种电气设备连接，为每一所述电气设备提供高压电，其中，高压配电箱包括多个接触器；和
高压控制模块，用于检测所述集成控制器的高压电压、接触器的状态，并且控制每一所述接触器的闭合或断开。
可选地，所述电源转换器为双向逆变电源转换器，正常工作时，所述电源转换器将高压直流电转换为低压直流电，为整车低压系统供电，并为所述蓄电池充电；当发生突然掉高压时，所述电源转换器立即启动反向逆变功能，将所述蓄电池的电转换为高压直流电，为所述转向电机控制器继续供电，由所述转向电机控制器继续输出控制电压，维持车辆的转向系统继续工作的时间大于预设时间，以确保车辆在突然掉高压时的安全性。
可选地，所述预设时间为30s。
可选地，所述驱动电机控制器包括控制板、功率驱动板和IGBT模块，所述控制板通过CAN总线与所述整车控制器连接，接收所述整车控制器的指令并将所述电机的状态反馈给所述整车控制器。
可选地，所述驱动电机控制器包括单驱动电机控制器或双驱动电机控制器。
可选地，所述双驱动电机控制器包括两个功率驱动板和两个IGBT模块。
可选地，所述高压配电箱还包括熔断器，每一所述电气设备与其中一个熔断器和一个接触器连接，通过所述高压控制模块对所述接触器的控制来为对应的所述电气设备提供高压电。
特别地，本实用新型还提供一种车辆，包括上面所述的新能源汽车集成控制器和整车控制器，所述整车控制器与所述集成控制器通过CAN总线连接。
本实用新型的集成控制器集成了驱动电机控制器、转向电机控制器、制动气泵电机控制器、电源转换器、高压配电箱和高压控制模块，节省了转车空间，减少了高压、低压线束，节约物料和人力成本。
本实用新型的双向逆变电源转换器在高压断电后由低压24VDC逆变为高压500VDC，即从蓄电池取电，转换成高压，供助力转向维持30s以上，满足新能源客车掉高压后助力转向必须持续30s以上的要求，从而可以将转向电机换为单源电机，降低成本。
根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本实用新型一个实施例的新能源汽车集成控制器的示意性框图；
图2是根据本实用新型一个实施例的双向逆变电源转换器的工作原理图；
图3是根据本实用新型一个实施例的新能源汽车集成控制器的电气原理图；
图4是根据本实用新型一个实施例的双驱动电机控制器的示意性框图。
具体实施方式
图1是根据本实用新型一个实施例的新能源汽车集成控制器100的示意性结构图；本实用新型的新能源汽车集成控制器100可以通过CAN(Controller Area Network)总线与整车控制器200(Vehicle Control Unit，VCU)连接，该集成控制器100可以包括相互连接的驱动电机控制器10、转向电机控制器20、制动气泵电机控制器30、电源转换器40、高压配电箱50和高压控制模块60。其中相互连接的意思是，驱动电机控制器10与其它的各部件都连接，转向电机控制器20与其它个部件也都连接，依此类推，高压控制模块60与其它个部件都连接。其中，驱动电机控制器10与车辆内的电机11连接，用于控制电机11驱动车辆。转向电机控制器20与车辆内的转向油泵21连接，用于控制转向油泵21。制动气泵电机控制器30与车辆内的制动气泵31和蓄电池41分别连接，用于控制制动气泵31。以及通过蓄电池41用于给自身供电。电源转换器40与蓄电池41及动力电池42分别连接。高压配电箱50与车辆内的多种电气设备连接，为每一电气设备提供高压电，其中，高压配电箱50包括多个接触器。高压控制模块60用于检测所述集成控制器的高压电压、接触器的状态，并且控制每一所述接触器的闭合或断开。
本实施例的集成控制器100集成了驱动电机控制器10、转向电机控制器20、制动气泵电机控制器30、电源转换器40、高压配电箱50和高压控制模块60，节省了转车空间，减少了高压、低压线束，节约物料和人力成本。
另外，本集成控制器100配电功能集成度高，包括电除霜、电加热、电空调、快充、慢充、增程、上装功能，由于新能源客车的特殊性，满足对高压配电的需求的多样化，可以满足现有客车的需求，可以依据整车需求而进行选配。
作为一个具体地实施例，电源转换器40为双向逆变电源转换器40，正常工作时，电源转换器40将高压直流电转换为低压直流电，为整车低压系统供电，并为蓄电池41充电，如图2中回路1。当发生突然掉高压时，电源转换器40立即启动反向逆变功能，将蓄电池41的电转换为高压直流电，为转向电机控制器20继续供电，由转向电机控制器20继续输出控制电压，维持车辆的转向系统继续工作的时间大于预设时间，以确保车辆在突然掉高压时的安全性，如图2中的回路2。预设时间为30s。具体地，双向逆变电源转换器40在正常工作时将高压540VDC转为低压27.5VDC，为整车低压系统供电，并为蓄电池41充电。发生突然掉高压时，双向逆变电源转换器40则立即启动逆变功能，即由低压24VDC逆变为高压500VDC，即从蓄电池41取电，转换成高压，供助力转向维持30s以上，满足新能源客车掉高压后助力转向必须持续30s以上的要求，从而可以将转向电机换为单源电机，降低成本。
图3是根据本实用新型一个实施例的新能源汽车集成控制器100的电气原理图；作为一个具体地实施例，由控制器结构布局图和内部电气原理图可以看出，本实施例的集成控制的动力电池42高压电通过输入口接入集成控制器100内部高压母线，再通过内部铜排分别连接至驱动电机控制器10(Moter Control Unit，MCU)、制动气泵电机控制器30(BrakeDirect Current to Alternating Current,BDCAC)、转向电机控制器20(Steering DirectCurrent to Alternating Current,SDCAC)、双向逆变电源(Direct Current to DirectCurrent,DCDC)和高压配电(power distribution unit，PDU)五大块，每条通路均通过高压接触器和熔断器连接。高压控制模块60(High voltage Control Module，HCM)采集高压母线不同点的电压值，并依据控制策略分别控制器每个接触器，以此实现对各功能模块的高压控制。
驱动电机控制器10包括控制板12、功率驱动板13和IGBT模块14，控制板12通过CAN总线与整车控制器200VCU连接，接收整车控制器200的指令并将电机的状态反馈给所述整车控制器。
具体地，驱动电机控制器可以包括单驱动电机控制器10或双驱动电机控制器10。本实施例中为双驱动电机控制器10。
图4是根据本实用新型一个实施例的双驱动电机控制器的示意性框图。具体地，双驱动电机控制器10的示意性结构图如图4所示，双驱动电机控制器10包括两个功率驱动板13和两个IGBT模块14。具体地，控制板12通过CAN总线与VCU等进行通讯，接收指令和反馈状态，并依据VCU下发的扭矩和转速等指令，将母线直流电转换为交流电，实现对驱动电机的控制。单驱动时采用单IGBT管或双IGBT管并联实现，双驱动时则采用单IGBT管实现。
具体地，制动气泵电机控制器30BDCAC是将动力高压直流电转换为380V交流电，控制制动气泵31的工作，当VCU检测到气泵气压值低于一定值(可标定)时，发送使能命令，BDCAC收到命令后全功率工作，当气压值达到一定值时，VCU发送停止工作命令，则BDCAC停止工作，充气完成。
转向电机控制器20SDCAC将动力高压直流电转换为380V交流电，依据VCU发送的频率控制信号，进行输出电压的控制，从而控制转向电机的工作。
高压控制器模块60HCM的主要功能包括与VCU等控制器进行CAN总线通讯、高压电压监测、接触器状态判断和接触器控制。HCM实时检测高压母线电压(T1)值，并将电压值反馈给VCU。上电前及下电前分别检测各接触器后端电压(T3-T9)，以此来判断接触器的状态，正常还是黏连等。接收VCU或BMS的控制指令，以此来实现对接触器的控制，从而配置整车的高压配电。具备CAN总线唤醒功能，对DCDC、SDCAC和BDCAC模块进行电源管理，减少整机功耗。
高压配电箱50还包括熔断器，每一设备与其中一个熔断器和一个接触器连接，通过高压控制模块对接触器的控制来为对应的设备提供高压电。其中本实施例中的接触其为附图3中的K1-K9，熔断器则为附图3中的F1-F11。高压配电箱50PDU主要是通过接触器的控制，为整车每个需要高压供电的电气设备提供高压电通道，如电除霜、电加热等，以此来替代独立的高压配电盒，每路高压配电均是由“接触器+熔断器+接插件”组成，其功率均是依据整车配置需求而定。
具体地，本实施例的集成控制器100的工作流程包括：
集成控制器100正常工作时，主要是依据ON信号进行开始工作和停止工作的判断依据，工作流程如下所示：
正常工作：ON信号高有效，工作如下：
1、集成控制器100进行内部自检，包括接触器的状态检测，并反馈状态给VCU；
2、VCU接收到反馈信息后，如果正常则发送主负接触器K9闭合指令；
3、VCU发送主正接触器K2和辅正接触器K8闭合指令，此时，控制器先闭合预充接触器K1和K7，待电压上升到母线电压的90％(可调整)时，闭合主正接触器K2和辅正接触器K8，然后再断开预充接触器K1和K7，完成主控回路和辅控回路的上电；
4、此时，集成控制器100已完成所有上电，MCU可以响应VCU的指令进行动力输出；
5、其余高压配电，如电加热、电空调等功能，HCM响应VCU的控制指令，通过对各支路接触器的控制来实现高压配电的上电。
当停车时，ON信号低有效，工作如下：
①VCU依据整车速度和电流来进行发送指令，当满足条件时，VCU发送SDCAC、BDCAC、DCDC和MCU关闭命令，控制关闭SDCAC、BDCAC、DCDC和MCU输出，停止模块的工作；
②VCU发送断高压指令，此时集成控制器100的HCM模块首先断开主正接触器K2和辅正接触器K8，判断接触器已完全断开后再断开主负接触器K9，并判断断开状态，反馈给VCU；
③接触器正常断开后，VCU发送指令，对电容模块进行主动放电，MCU进行主动放电，并将放电状态反馈给VCU；
集成控制器100完成高压下电后，保存各种存储数据后，响应VCU的下低压电请求，进入休眠状态。
作为一个具体地实施例，本实施例还提供一种车辆，该车辆可以包括新能源汽车集成控制器100和整车控制器200，整车控制器200与集成控制器100通过CAN总线连接。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (8)
1.一种新能源汽车集成控制器，通过CAN总线与整车控制器连接，其特征在于，包括相互连接的：
驱动电机控制器，与车辆内的电机连接，用于控制所述电机驱动所述车辆；
转向电机控制器，与所述车辆内的转向油泵连接，用于控制所述转向油泵；
制动气泵电机控制器，与所述车辆内的制动气泵和蓄电池分别连接，用于控制所述制动气泵，以及通过所述蓄电池给自身供电；
电源转换器，与所述蓄电池及动力电池分别连接；
高压配电箱，与所述车辆内的多种电气设备连接，为每一所述电气设备提供高压电，其中，高压配电箱包括多个接触器；和
高压控制模块，用于检测所述集成控制器的高压电压、接触器的状态，并且控制每一所述接触器的闭合或断开。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车集成控制器，其特征在于，
所述电源转换器为双向逆变电源转换器，正常工作时，所述电源转换器将高压直流电转换为低压直流电，为整车低压系统供电，并为所述蓄电池充电；当发生突然掉高压时，所述电源转换器立即启动反向逆变功能，将所述蓄电池的电转换为高压直流电，为所述转向电机控制器继续供电，由所述转向电机控制器继续输出控制电压，维持车辆的转向系统继续工作的时间大于预设时间，以确保车辆在突然掉高压时的安全性。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车集成控制器，其特征在于，
所述预设时间为30s。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的新能源汽车集成控制器，其特征在于，
所述驱动电机控制器包括控制板、功率驱动板和IGBT模块，所述控制板通过CAN总线与所述整车控制器连接，接收所述整车控制器的指令并将所述电机的状态反馈给所述整车控制器。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车集成控制器，其特征在于，
所述驱动电机控制器包括单驱动电机控制器或双驱动电机控制器。
6.根据权利要求5所述的新能源汽车集成控制器，其特征在于，
所述双驱动电机控制器包括两个功率驱动板和两个IGBT模块。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的新能源汽车集成控制器，其特征在于，
所述高压配电箱还包括熔断器，每一所述电气设备与其中一个熔断器和一个接触器连接，通过所述高压控制模块对所述接触器的控制来为对应的所述电气设备提供高压电。
8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的新能源汽车集成控制器和整车控制器，所述整车控制器与所述集成控制器通过CAN总线连接。
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| CN201921122563.2U CN210391013U (zh) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | 一种新能源汽车集成控制器及车辆 |
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