CN213292007U - 一种动力控制模块及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的动力控制模块及车辆，应用于新能源汽车技术领域，本模块包括升压DC/DC变换器、燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器、制动空压机控制器、预充电模块，以及模块箱体，预充电模块和各控制器均设置于模块箱体内，预充电模块分别与各控制器的充电端相连，升压DC/DC变换器的输出端分别与模块箱体内的其他控制器的输入端相连，各控制器共用一个预充电模块，显著减少预充电模块的使用数量，将各控制器和预充电模块都集中在一个模块箱体内，各控制器之间的连接在箱体内部完成，不需采用现有技术中使用的高压连接件，模块集成度更高，而且减少了预充电模块、高压连接件的使用数量，有利于整车的成本控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种动力控制模块及车辆。
背景技术
燃料电池汽车是一种基于电化学反应产生的电力作为动力源的汽车，属于目前使用较为广泛的一种新能源车辆。参见图1，图1是现有技术中燃料电池汽车动力控制系统的连接关系示意图，现有燃料电池汽车的动力控制系统主要由升压DC/DC变换器、燃料电池空压机控制器、散热系统DC/DC变换器、主驱动电机控制器、转向电机控制器，以及制动空压机控制器等构成，这些控制器分别与各自对应的控制对象相连，实现预设的控制功能。
发明人研究发现，上述动力控制系统中的各控制器在整车上都是分散布置、独立安装的，整车集成度不高，在实际应用中需要设计较大的空间才能容纳这些控制器，不利于整车的成本控制。
实用新型内容
本实用新型提供一种动力控制模块及车辆，将多个控制器集成在同一模块箱体内，且各控制器共用预充电模块，有效提高整车集成度，有助于整车的成本控制。
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
第一方面，本实用新型提供一种动力控制模块，包括：升压DC/DC变换器、燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器、制动空压机控制器、预充电模块，以及模块箱体，其中，
所述升压DC/DC变换器的输出端分别与所述燃料电池空压机控制器、所述主驱动电机控制器、所述转向电机控制器，以及所述制动空压机控制器的输入端相连；
所述预充电模块分别与所述升压DC/DC变换器、所述燃料电池空压机控制器、所述主驱动电机控制器、所述转向电机控制器，以及所述制动空压机控制器的充电端相连；
所述升压DC/DC变换器、所述燃料电池空压机控制器、所述主驱动电机控制器、所述转向电机控制器、所述制动空压机控制器，以及所述预充电模块均设置于所述模块箱体内。
可选的，本实用新型第一方面提供的动力控制模块，还包括：设置于所述模块箱体内的低压DC/DC变换器，其中，
所述低压DC/DC变换器的输入端与所述升压DC/DC变换器的输出端相连。
可选的，本实用新型第一方面提供的动力控制模块，还包括：设置于所述模块箱体内的高压配电端口，其中，
所述高压配电端口的输入端与所述升压DC/DC变换器的输出端相连。
可选的，所述低压DC/DC变换器的输出端分别于燃料电池散热系统以及指定低压负载的输入端相连。
可选的，所述高压配电端口的输出端分别与燃料电池空压机、高压水泵、PTC加热单元相连。
可选的，所述指定低压负载包括车载散热系统、车载照明系统。
可选的，所述升压DC/DC变换器的输出端与动力电池相连。
可选的，所述预充电模块包括充电电容和充电电路，其中，
所述充电电容用于存储预充电电能；
所述充电电路经所述充电电容分别与所述升压DC/DC变换器、所述燃料电池空压机控制器、所述主驱动电机控制器、所述转向电机控制器，以及所述制动空压机控制器的充电端相连。
第二方面，本实用新型提供一种车辆，包括：燃料电池系统、动力电池，以及本实用新型第一方面任一项所述的动力控制模块，其中，
所述燃料电池系统的输出端与所述动力控制模块中升压DC/DC变换器的输入端相连；
所述升压DC/DC变换器的输出端与动力电池相连。
本实用新型提供的动力控制模块，包括升压DC/DC变换器的输出端分别与燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器，以及制动空压机控制器的输入端相连，向各控制器提供升高后的、满足使用要求的电压，预充电模块、升压DC/DC变换器、燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器，以及制动空压机控制器均设置于模块箱体内，由预充电模块为模块箱体内的其他控制器进行预充电操作。本实用新型提供的动力控制模块，模块内的各控制器共用一个预充电模块，与现有技术中每一个控制器都单独设置一个预充电模块的设置方式相比，可以显著减少预充电模块的使用数量，将各控制器和预充电模块都集中在一个模块箱体内，各控制器之间的连接在箱体内部完成，不需采用现有技术中使用的高压连接件，而且，在模块箱体内进行各构成部件的布置，能够灵活调整各构成部件的位置，使得模块箱体内的空间利用更加合理，与现有技术相比，本实用新型提供的动力控制模块集成度更高，各控制器的整体体积减少，而且减少了预充电模块、高压连接件的使用数量，有利于整车的成本控制。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是现有技术中一种燃料电池汽车动力控制系统的连接关系示意图；
图2是本申请实施例提供的一种动力控制模块的结构框图；
图3是现有技术中另一种燃料电池汽车动力控制系统的连接关系示意图；
图4是本申请实施例提供的另一种动力控制模块的结构框图；
图5是本申请实施例提供的再一种动力控制模块的结构框图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，现有技术中的燃料电池汽车动力控制系统，燃料电池电堆利用燃料的电化学反应原理产生电能后，经升压DC/DC变换器对输出电能进行升压处理，已满足下游耗电设备的用电需求。升压DC/DC变换器的输出端分别与主驱动电机控制器、转向电机控制器、制动空压机控制器、燃料电磁空压机控制器，以及散热系统DC/DC变换器相连，各控制器分别与各自对应的负载相连，控制相应负载的运行过程。具体的，主驱动电机控制器控制主驱动电机的运转，转向电机控制器控制转向辅助系统中转向电机的运转，制动空压机控制器控制制动系统中制动空压机的运转，燃料电池空压机控制器控制燃料电池系统中燃料电池空压机的运转，进而实现对燃料池电堆进气空气压力的控制，而散热系统DC/DC变换器则主要用于控制散热系统，特别是燃料电池电堆散热系统的工作过程，确保燃料电池电堆工作在额定的工作温度范围内。当然，升压DC/DC变换器的输出端还与动力电池的输入端相连。
根据图1所示内容可以看出，现有技术中各个控制器都是分散布置、独立安装的，各个控制器之间的连接都是通过高压连接件完成，这使得车辆整体的集成度低下，需要提供较大的空间来容纳这些控制器，这样不可避免的会导致两种情况，其一是为了提供预设的车内空间，将车辆整体的外形加大，可以想到的是，这种处理方式将直接导致车辆整体成本的上涨；其二是在确定的整车外形的情况下，压缩车内空间，这样处理虽然可以在一定程度上控制整车的成本，但由于车内空间被压缩，驾乘感受不好，不被消费者所认可，进而直接降低车辆的时长竞争优势。
鉴于上述情况，本实用新型实施例提供一种动力控制模块，参见图2，图2是本实用新型实施例提供的一种动力控制模块的结构框图，该动力控制模块包括：升压DC/DC变换器、燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器、制动空压机控制器、预充电模块，以及模块箱体，其中，
升压DC/DC变换器的输入端与燃料电池系统中燃料电池电堆的输出端相连，接收燃料电池电堆通过电化学反应产生的电能，进一步的，升压DC/DC变换器的输出端分别与燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器，以及制动空压机控制器的输入端相连，将经过升压处理的电能输出至上述各控制器。
其中，主驱动电机控制器用于控制车辆的主驱动电机，进而实现对车辆的正常行驶提供必要的动力供给；转向电机控制器用于控制助力转向电机，在驾驶员控制车辆转向时，提供必要的转向助力；制动空压机控制器用于控制制动系统中的制动空压机，在车辆需要进行制动操作时，提供必要的制动力；燃料电池空压机控制器用于控制燃料电池空压机的工作过程，保证为燃料电池提供预设的空气压力，保证燃料电池电堆的高效、稳定运行。需要说明的是，在实际应用中，上述各控制器与各自对应控制对象之间的连接关系，以及具体的控制过程，均可以参照现有技术实现，本实用新型对此不做具体限定，现有技术中实现方式都是可选的。
进一步的，升压DC/DC变换器的输出端还与动力电池相连，根据整车控制过程，在动力电池需要充电时，为动力电池充电。
预充电模块(图中未示出)分别与升压DC/DC变换器、燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器，以及制动空压机控制器的充电端相连，在整车上电时，预充电模块需要为各与其相连的控制器进行预充电操作。
可选的，预充电模块包括充电电容和充电电路，其中，充电电容用于存储预充电电能，在实际应用中，充电电容的容量，以及充电时长的控制，需要结合整车系统的具体情况选定。
充电电路经充电电容分别与升压DC/DC变换器、燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器，以及制动空压机控制器的充电端相连。在实际应用中，充电支路中具体包括预充电阻、预充接触器，以及主接触器等构成部件。对于充电支路的具体构成，以及充电支路与充电电容之间的具体连接关系，可以参照现有技术实现。
这里需要强调说明的是，在现有技术中，燃料电池汽车动力控制系统，为上述每一个控制器都设置有相应的预充电模块，各个预充电模块分别为相应的控制器进行预充电操作。而在本实用新型的各个实施例所提供的动力控制模块中，仅设置一个预充电模块，各个控制器共用该预充电模块，从而减少预充电模块的使用数量。
进一步的，升压DC/DC变换器、燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器、制动空压机控制器，以及预充电模块均设置于模块箱体(图中未示出)内。
如前所述，现有技术中燃料电池汽车的动力控制系统内各个控制器都是分散布置、独立安装的，本实用性型实施例提供的动力控制模块，将上述升压DC/DC变换器、燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器、制动空压机控制器，以及预充电模块都集中设置在一个模块箱体内，并在模块箱体内建立各控制器之间的连接关系。
可以想到的是，现有技术中各个控制器分散布置，在进行连接时，各个控制器之间的连接是通过高压连接件完成的，而通过将上述各个控制器集中在一个模块箱体内，则不再需要设置相应的高压连接件，不必增加额外的连接点，可以减少高压连接件的使用，降低动力控制模块的成本。
进一步的，将各控制器以及预充电模块共同设置在一个模块箱体内，可以根据各控制器的外形，在模块箱体内灵活的布置各控制器以及预充电模块所处的位置，不必考虑控制器以预充电模块对车辆内部其他部件的干扰和影响，在合理利用模块箱体内部空间的情况下，降低对车辆内部其他部件的影响。
综上所述，本实用新型提供的动力控制模块，包括升压DC/DC变换器的输出端分别与燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器，以及制动空压机控制器的输入端相连，向各控制器提供升高后的、满足使用要求的电压，预充电模块、升压DC/DC变换器、燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器，以及制动空压机控制器均设置于模块箱体内，由预充电模块为模块箱体内的其他控制器进行预充电操作。
本实用新型提供的动力控制模块，模块内的各控制器共用一个预充电模块，与现有技术中每一个控制器都单独设置一个预充电模块的设置方式相比，可以显著减少预充电模块的使用数量，将各控制器和预充电模块都集中在一个模块箱体内，各控制器之间的连接在箱体内部完成，不需采用现有技术中使用的高压连接件，而且，在模块箱体内进行各构成部件的布置，能够灵活调整各构成部件的位置，使得模块箱体内的空间利用更加合理，与现有技术相比，本实用新型提供的动力控制模块集成度更高，各控制器的整体体积减少，而且减少了预充电模块、高压连接件的使用数量，有利于整车的成本控制。
可选的，参见图3，图3是现有技术中另一种燃料电池汽车动力控制系统的连接关系示意图，在图1所示内容的基础上，动力控制器系统内还独立设置有纯电动低压DC/DC变换器和高压配电端口。其中，升压DC/DC变换器的输出端分别与高压配电端口和纯电动低压DC/DC变换器的输入端相连。同时，升压DC/DC变换器的输出端还与动力电池相连。结合图3所示内容可以看出，在图3所示场景下，燃料电池汽车的动力控制系统更为复杂，所占用的空间自然也就更大。
发明人研究发现，现有技术中，纯电动低压DC/DC变换器的输出电压，与散热系统DC/DC变换器的输出电压是一致的，而且二者的工作原理也基本一致，二者之间存在合并为一个整体的基础条件，基于此，本实用新型实施例提供另一种动力控制模块，可选的，参见图4，图4是本实用新型实施例提供的另一种动力控制模块的结构示意图，在图2所示实施例的基础上，本实用新型实施例提供的动力控制模块还包括低压DC/DC变换器。
具体的，本实施例提供的低压DC/DC变换器的输入端与升压DC/DC变换器的输出端相连，低压DC/DC变换器的输出端分别与燃料电池散热系统以及整车内的指定低压负载的输入端相连，可选的，本实用新型实施例中述及的指定低压负载可以是车载散热系统、车载照明系统等，其中，车载散热系统具体指车内空调系统的散热风扇等低压负载。
与现有技术相比，本实用新型实施例提供的低压DC/DC变换器的输出功率不低于现有技术中散热系统DC/DC变换器以及纯电动DC/DC变换器的输出功率之和，即可通过本实用新型实施例提供的低压DC/DC变换器替代现有技术中的散热系统DC/DC变换器以及纯电动DC/DC变换器，从而减少DC/DC变换器的设置数量。
更为重要的是，低压DC/DC变换器也集成设置于模块箱体内，进一步提高车辆的集成度。
综上所述，本实用新型实施例提供的动力控制模块，在图2所示实施例的基础上，进一步对现有技术中的散热系统DC/DC变换器以及纯电动DC/DC变换器进行整合，由一个低压DC/DC变换器替代现有技术中的散热系统DC/DC变换器以及纯电动DC/DC变换器，在满足燃料电池车辆既定功能的前提下，减少DC/DC变换器的设置数量，进一步的，将新提供的低压DC/DC变换器同样集成设置于模块箱体内，有助于进一步提供车辆的集成度，有助于进一步降低整车的制造成本。
进一步的，由于减少了一个DC/DC变换器的设置，还可以相应的减少预充电模块的设置数量，有助于进一步降低整车成本。
需要说明的是，本实用新型实施例提供的动力控制模块，由低压DC/DC变换器替代现有技术中的散热系统DC/DC变换器以及纯电动DC/DC变换器，因此，现有技术中与散热系统DC/DC变换器以及纯电动DC/DC变换器连接的用电负载，直接与本实用新型实施例提供的低压DC/DC变换器的输出端连接即可，具体的连接关系，可以参照现有技术实现，此处不再赘述。
可选的，为了进一步提高燃料电池汽车的整体集成度，在图4所示实施例的基础上，本实用新型还进一步提供再一种动力控制模块，该动力控制模块还包括高压配电端口，其中，
高压配电端口同样集成设置于模块箱体内，高压配电端口的输入端与升压DC/DC变换器的输出端相连，高压配电模块的输出端分别与燃料电池空压机、高压水泵、PTC加热单元等高压用电负载相连。
需要说明的是，对于高压配电端口的具体结构，以及高压配电端口所连接的用电负载，在具体实现时，可以参照现有技术实现，本实用新型对此不做具体限定。
作为本实用新型中最为优选的实施例，图5所示实施例集成上述各个实施例的技术优势，有效减少预充电模块的使用数量、减少高压连接件的使用数量，通过将功能相近的DC/DC变换器合并，减少DC/DC变换器的设置数量，不仅可以有效提高车辆的集成度，有助于降低车辆的整体成本，进一步的，还可以实现整车驱动与燃料电池功率输出的统一管理，进而有助于提高燃料电池的使用率。
可选的，本实用新型还提供一种车辆，包括燃料电池系统、动力电池，以及本实用新型上述任一实施例提供的动力控制模块，其中，
燃料电池系统的输出端与动力控制模块中升压DC/DC变换器的输入端相连；
升压DC/DC变换器的输出端与动力电池相连。
本实用新型提供的车辆，因为采用了本实用新型上述实施例提供的动力控制模块，因而具有相对于现有技术更高的集成度，与现有技术相比，在同样的车辆外形的情况下，动力控制模块所占空间更小，因而可以获得更大的驾乘空间，有效提高消费者的驾乘感受，提高车辆的市场竞争力。
可以想到的是，本实用新型实施例提供的车辆，还包括为实现车辆既定功能所必须的其他构成部分，比如驾驶系统、走行系统、整车框架、传动系统等部分，对于这些未进行详细展开的部分，均可以参照现有技术实现，本实用新型对此不做具体限定。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种动力控制模块，其特征在于，包括：升压DC/DC变换器、燃料电池空压机控制器、主驱动电机控制器、转向电机控制器、制动空压机控制器、预充电模块，以及模块箱体，其中，
所述升压DC/DC变换器的输出端分别与所述燃料电池空压机控制器、所述主驱动电机控制器、所述转向电机控制器，以及所述制动空压机控制器的输入端相连；
所述预充电模块分别与所述升压DC/DC变换器、所述燃料电池空压机控制器、所述主驱动电机控制器、所述转向电机控制器，以及所述制动空压机控制器的充电端相连；
所述升压DC/DC变换器、所述燃料电池空压机控制器、所述主驱动电机控制器、所述转向电机控制器、所述制动空压机控制器，以及所述预充电模块均设置于所述模块箱体内。
2.根据权利要求1所述的动力控制模块，其特征在于，还包括：设置于所述模块箱体内的低压DC/DC变换器，其中，
所述低压DC/DC变换器的输入端与所述升压DC/DC变换器的输出端相连。
3.根据权利要求2所述的动力控制模块，其特征在于，还包括：设置于所述模块箱体内的高压配电端口，其中，
所述高压配电端口的输入端与所述升压DC/DC变换器的输出端相连。
4.根据权利要求2所述的动力控制模块，其特征在于，所述低压DC/DC变换器的输出端分别与燃料电池散热系统以及指定低压负载的输入端相连。
5.根据权利要求3所述的动力控制模块，其特征在于，所述高压配电端口的输出端分别与燃料电池空压机、高压水泵、PTC加热单元相连。
6.根据权利要求4所述的动力控制模块，其特征在于，所述指定低压负载包括车载散热系统、车载照明系统。
7.根据权利要求1-6任一项所述的动力控制模块，其特征在于，所述升压DC/DC变换器的输出端与动力电池相连。
8.根据权利要求1-6任一项所述的动力控制模块，其特征在于，所述预充电模块包括充电电容和充电电路，其中，
所述充电电容用于存储预充电电能；
所述充电电路经所述充电电容分别与所述升压DC/DC变换器、所述燃料电池空压机控制器、所述主驱动电机控制器、所述转向电机控制器，以及所述制动空压机控制器的充电端相连。
9.一种车辆，其特征在于，包括：燃料电池系统、动力电池，以及权利要求1-8任一项所述的动力控制模块，其中，
所述燃料电池系统的输出端与所述动力控制模块中升压DC/DC变换器的输入端相连；
所述升压DC/DC变换器的输出端与动力电池相连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022373749.4U CN213292007U (zh) | 2020-10-22 | 2020-10-22 | 一种动力控制模块及车辆 |
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| CN (1) | CN213292007U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115226329A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种电机控制器及车辆 |
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2020
- 2020-10-22 CN CN202022373749.4U patent/CN213292007U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115226329A (zh) * | 2022-07-27 | 2022-10-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种电机控制器及车辆 |
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