CN106627418A - 一种纯电动suv五合一体控制驱动*** - Google Patents
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Abstract
一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，包括驱动电机、五合一体控制器、电池管理***BMS、减速器、差速器、车载动力蓄电池组、车载低压电源和保险盒，驱动***还包括汽车底盘和设置在汽车底盘靠前车头一端上的安装舱，安装舱内的空间自上到下依次划分为上层空间、中层空间和下层空间，车载动力蓄电池组的各个蓄电池模块分别安装在汽车底盘上和安装舱的中层空间内，五合一体控制器、电池管理***BMS、车载低压电源和保险盒安装在安装舱的上层空间内，驱动电机、减速器和差速器安装在安装舱的下层空间内。本发明的体积小，驱动***紧凑合理的布置结构，有利于前后轴荷的合理分配，从而提高了整车的安全性和舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱动装置，尤其是涉及一种纯电动SUV五合一体控制驱动***。
背景技术
随着能源的日益匮乏，环境污染问题日益突出，传统燃油汽车面临着发动机扭矩操控性低、高效区窄等严重的问题，并且传统燃油汽车的性能提升空间已经逐渐突兀，所以新能源汽车的发展势在必行；
纯电动汽车是由车载蓄电池提供能源，通过驱动电机为电动汽车提供动力；纯电动汽车具有能耗低、零排放、噪声小等优点，越来越多的目光聚焦于纯电动汽车；目前纯电动汽车还存在一些技术瓶颈。例如，纯电动汽车行驶里程问题，纯电动汽车快速充电问题等等。众所周知，为了提高电动汽车行驶里程问题，汽车生产时会尽力减少部件，减轻整车整备质量；有时增加电池模块，这使得电动汽车的行驶里程更难以提升；并且这不利于悬架机构和整车的布置；而过度的增加或减轻整车整备质量，会严重影响汽车的安全性和舒适性。
因此，如何合理布局纯电动汽车驱动***结构，均匀的分布轴荷，提高整车的安全性及舒适性，从而增加行驶里程，是本领域相关技术人员目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术中驱动***各个部件分布不合理的问题而且驱动模块直接连线复杂的问题，提供一种纯电动SUV五合一体控制驱动***。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：
一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，包括驱动电机、五合一体控制器、电池管理***BMS、减速器、差速器、车载动力蓄电池组、车载低压电源和保险盒，驱动电机、减速器和差速器依次连接，差速器与驱动轴连接以驱动汽车行走，电池管理***BMS通过线路与车载动力蓄电池组连接以监控车载动力蓄电池组的状态，车载动力蓄电池组、驱动电机和车载低压电源与五合一体控制器的各个端口连接，五合一体控制器的一个端口与车载低压电源连接以便于为车载低压电源充电，车载低压电源通过线路与汽车的弱电电路供电，保险盒安装在弱电线路中以保护弱电电路，五合一体控制器上设有为高压电路供电的端口，
所述驱动***还包括汽车底盘和设置在汽车底盘靠前车头一端上的安装舱，安装舱内的空间自上到下依次划分为上层空间、中层空间和下层空间，车载动力蓄电池组包括若干个安装在汽车底盘上的蓄电池模块和若干个安装在安装舱的中层空间内的蓄电池模块，各个蓄电池模块相互配合连接构成车载动力蓄电池组，五合一体控制器、电池管理***BMS、车载低压电源和保险盒安装在安装舱的上层空间内，驱动电机、减速器和差速器安装在安装舱的下层空间内。
所述的安装舱的上层空间包括靠近底盘一端的后排空间和远离底盘一端的前排空间，五合一体控制器和电池管理***BMS依次分布在前排空间内，车载低压电源和保险盒依次分布在后排空间内。
所述的中层空间内的蓄电池模块与上层空间底部设置有空隙。
所述的驱动电机、减速器和差速器三者一体化固定在与汽车前轴平行的支架上。
所述的五合一体控制器包括整车控制器、电机控制器、高压配电箱、DC-DC转换器、充电设备、控制器箱体和控制电路，控制器箱体的一个侧壁上设置有多个用于将控制器箱体内部部件与控制器箱体外部部件连接的端口，整车控制器、电机控制器、高压配电箱、DC-DC转换器和充电设备置于控制器箱体内并通过控制电路与各个端口连接，整车控制器与电机控制器的控制模块布置在一个PCB电路板上构成主控模块，整车控制器与电机控制器的控制模块集成于一个DSP芯片中，PCB电路板固定在控制器箱体内侧壁上且PCB电路板所在平面与控制器箱体底部所在平面平行，DC-DC转换器、电机控制器的IGBT模块和充电设备安装在PCB电路板下方的控制器箱体底部上，DC-DC转换器和电机控制器的IGBT模块与PCB电路板之间设置有隔离层，控制器箱体底部安装有冷却装置。
所述的端口包括控制信号端口、V相端口、W相端口 、U相端口、DCDC插接件端口、第一高压配电插接件端口、第二高压配电插接件端口、电源端口、充电端口和冷却***端口，控制信号端口直接与主控模块连接，冷却***端口直接与冷却装置连接，所述的控制电路包括主继电器、预充继电器、预充电阻、第一熔断器、电容、三相半控桥、第二继电器、第二熔断器、第三继电器和第三熔断器，主继电器的与电源端口的其中一个极连接，第一熔断器串联在主继电器上，预充继电器和预充电阻串联后并联在主继电器的两端上，第一熔断器与电容串联后回到电源端口的另一个极上，电容与IGBT模块连接，IGBT模块与V相端口、W相端口 和U相端口连接，第一熔断器直接与DC-DC转换器连接后回到电源端口的另一个极上，DC-DC转换器与DCDC插接件端口连接，第一熔断器依次与第二继电器和第二熔断器串联后回到电源端口的另一个极上，第二熔断器与第一高压配电插接件端口连接，第一熔断器依次与第三继电器和第三熔断器串联后回到电源端口的另一个极上，第三熔断器与第二高压配电插接件端口连接，充电端口与三相半控桥连接，三相半控桥直接与主继电器串联后连接在电源端口的两个极上。
所述的冷却装置为开设在控制器箱体底部的水冷槽。
所述的隔离层由铝板和绝缘层贴合而成。
所述的控制器箱体采用铝合金材料铸造而成，控制器箱体长40-50cm、宽30-35cm、高15-20cm。
所述的控制器箱体长45cm、宽33cm、高17cm。
本发明的有益效果是：本发明驱动控制***集成为五合一体的方式，体积更小；驱动***集中布置与纯电动SUV汽车的前舱，方便线束连接与管理；分层设计便于驱动***的安装与维护，节省了纯电动SUV汽车的宝贵空间，提高驱动机舱的美观性；采用了CAN总线通信***，简化车身的接线，提高了汽车通信的安全可靠性；车载动力蓄电池组为495VDC电源，使汽车有更强的动力和更长的行驶里程；驱动***紧凑合理的布置结构，有利于前后轴荷的合理分配，从而提高了整车的安全性和舒适性。
附图说明
图1为本发明布置结构的正视图。
图2为本发明布置结构的立体结构示意图。
图3为本发明布置结构的俯视图。
图4是本发明中五合一体控制器的电路原理图。
图5是本发明中五合一体控制器的正视图。
图6是本发明中五合一体控制器的45°侧视图。
图7是本发明中五合一体控制器的上层俯视图。
图8是本发明中五合一体控制器的下层俯视图。
图示标记：1、驱动电机，2、五合一体控制器，201、控制信号端口；202、V相端口；203、W相端口；204、U相端口；205、DCDC插接件端口；206、第一高压配电插接件端口；207、第二高压配电插接件端口；208、电源端口；209、充电端口；2010、冷却***端口； 2011、PCB电路板；202、电容；2013、继电器；2014、熔断器；2015、电流传感器；2016、三相半控桥、2017、稳压器；2018、预充电阻；2019、DC-DC转换器；2020、IGBT模块；3、电池管理***BMS，4、车载低压电源，5、保险盒，6、动力蓄电池组，7、减速器，8、差速器。
具体实施方式
图中所示，具体实施方式如下：
一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，包括驱动电机1、五合一体控制器2、电池管理***BMS3、减速器7、差速器8、车载动力蓄电池组6、车载低压电源4和保险盒5，驱动电机1、减速器7和差速器8依次连接，差速器8与驱动轴连接以驱动汽车行走，电池管理***BMS3通过线路与车载动力蓄电池组6连接以监控车载动力蓄电池组6的状态，车载动力蓄电池组6、驱动电机1和车载低压电源4与五合一体控制器2的各个端口连接，五合一体控制器2的一个端口与车载低压电源4连接以便于为车载低压电源4充电，车载低压电源4通过线路与汽车的弱电电路供电，保险盒5安装在弱电线路中以保护弱电电路，五合一体控制器2上设有为高压电路供电的端口，
所述驱动***还包括汽车底盘和设置在汽车底盘靠前车头一端上的安装舱，安装舱内的空间自上到下依次划分为上层空间、中层空间和下层空间，车载动力蓄电池组6包括若干个安装在汽车底盘上的蓄电池模块和若干个安装在安装舱的中层空间内的蓄电池模块，各个蓄电池模块相互配合连接构成车载动力蓄电池组6，五合一体控制器2、电池管理***BMS3、车载低压电源4和保险盒5安装在安装舱的上层空间内，驱动电机1、减速器7和差速器8安装在安装舱的下层空间内。
所述的安装舱的上层空间包括靠近底盘一端的后排空间和远离底盘一端的前排空间，五合一体控制器2和电池管理***BMS3依次分布在前排空间内，车载低压电源4和保险盒5依次分布在后排空间内。
所述的中层空间内的蓄电池模块与上层空间底部设置有空隙。
所述的驱动电机1、减速器7和差速器8三者一体化固定在与汽车前轴平行的支架上。
所述的五合一体控制器2包括整车控制器、电机控制器、高压配电箱、DC-DC转换器2019、充电设备、控制器箱体和控制电路，控制器箱体的一个侧壁上设置有多个用于将控制器箱体内部部件与控制器箱体外部部件连接的端口，整车控制器、电机控制器、高压配电箱、DC-DC转换器2019和充电设备置于控制器箱体内并通过控制电路与各个端口连接，整车控制器与电机控制器的控制模块布置在一个PCB电路板2011上构成主控模块，整车控制器与电机控制器的控制模块集成于一个DSP芯片中，PCB电路板2011固定在控制器箱体内侧壁上且PCB电路板2011所在平面与控制器箱体底部所在平面平行，DC-DC转换器2019、电机控制器的IGBT模块2020和充电设备安装在PCB电路板2011下方的控制器箱体底部上，DC-DC转换器2019和电机控制器的IGBT模块2020与PCB电路板2011之间设置有隔离层，控制器箱体底部安装有冷却装置。
所述的端口包括控制信号端口201、V相端口202、W相端口203 、U相端口204、DCDC插接件端口205、第一高压配电插接件端口206、第二高压配电插接件端口207、电源端口208、充电端口209和冷却***端口2010，控制信号端口201直接与主控模块连接，冷却***端口2010直接与冷却装置连接，所述的控制电路包括主继电器、预充继电器、预充电阻2018、第一熔断器、电容202、三相半控桥2016、第二继电器、第二熔断器、第三继电器和第三熔断器，主继电器的与电源端口208的其中一个极连接，第一熔断器串联在主继电器上，预充继电器和预充电阻2018串联后并联在主继电器的两端上，第一熔断器与电容202串联后回到电源端口208的另一个极上，电容202与IGBT模块2020连接，IGBT模块2020与V相端口202、W相端口203 和U相端口204连接，第一熔断器直接与DC-DC转换器2019连接后回到电源端口208的另一个极上，DC-DC转换器2019与DCDC插接件端口205连接，第一熔断器依次与第二继电器和第二熔断器串联后回到电源端口208的另一个极上，第二熔断器与第一高压配电插接件端口206连接，第一熔断器依次与第三继电器和第三熔断器串联后回到电源端口208的另一个极上，第三熔断器与第二高压配电插接件端口207连接，充电端口209与三相半控桥2016连接，三相半控桥2016直接与主继电器串联后连接在电源端口208的两个极上。
所述的冷却装置为开设在控制器箱体底部的水冷槽。
所述的隔离层由铝板和绝缘层贴合而成。
所述的控制器箱体采用铝合金材料铸造而成，控制器箱体长40-50cm、宽30-35cm、高15-20cm。
所述的控制器箱体长45cm、宽33cm、高17cm。
如图4纯电动汽车五合一体新型通用控制器的电路原理图所示，它包括了整车控制器、电机控制器、高压配电、DCDC和充电设备。将电动汽车的控制***集成到一起，同时又优化布线和控制机构，实现电动汽车的新型控制***。
如图4至8所示：附图中2013继电器包括主继电器、第二继电器和第三继电器，因为均为继电器，因此只用标号2013表示，2014熔断器包括第一熔断器、第二熔断器和第三熔断器，因为均为熔断器因此标号只用2014表示，控制器从动力电池组获得高压电源，经过208电源接口输入汽车控制器中，高压电压经过预充继电器和预充电阻形成通路，由控制程序控制主继电器吸合将高压传送至主熔断器，主熔断器防止电路过载而损坏控制器；主熔断器传送到继电器，由 PCB电路板上的控制模块控制继电器吸合，再传送至电容，然后到IGBT模块；电机控制器控制电路接收到电源信号，然后控制IGBT模块，将高压电源转化成U、V、W三相电源输出至驱动电机。
主控电路板PCB在控制电机的同时，控制器接收到高压配电和DCDC转换器的控制信号，将电流传送至DCDC转换器控制电路板，接收到控制信号控制两个继电器吸合，形成高压配电回路由第一高压配电插接件端口206和第二高压配电插接件端口207连接在暖风和空调航空插头输出。同时DCDC转换器经过稳压器降压成24V和12V后输出至二极管然后到DC-DC插头端口输出，为车载24V和12V低压电池充电，保证低压电路的正常供电。
如图所述的纯电动汽车五合一体新型通用控制器的充电***：包括充电模块和充电机管理***；首先充电管理***接收到CC信号，检测充电电压为380V或220V，经过分析判断，发送充电命令，调整参数接通充电模块开始充电。在充电的过程中，充电机管理***分析电池管理***BMS中的反馈的实时参数信息和电路中的实时电压电流，在充电过程中对充电控制策略进行修正。
根据本发明，所述的纯电动汽车五合一体新型通用控制器箱体使用铝合金一次性压铸而成，散热***一体结构。驱动器内部采用底层水冷散热，上层与下层安装隔离绝缘屏蔽层，保证电路控制的可靠性。
根据以上所述的技术方案，本发明所述的纯电动汽车五合一体新型通用控制器与现有电动汽车使用的技术相比，具有以下优点：本控制器相当于整车控制器、电机控制器、DCDC转换器、充电机、高压配电箱五个控制***，极大的节约了空间和成本，提高整个控制器的工作效率，提高整车的电磁兼容性和可靠性，减小重量和体积。
本申请中把纯电动汽车驱动***中重量较重、体积较大的动力蓄电池组布置于纯电动汽车的底盘及前舱内；把驱动电机、减速器、差速器布置于前舱底部，实现了三者的一体化，从而使驱动***的重量均匀分布在整个车体，实现汽车轴荷的最佳分配，提高电动汽车空间的舒适性，行驶安全可靠性及适应性。
本发明驱动***的布置方案，整个驱动***控制和动力***布置于前舱并使用分层布置的方案，使得装配部件层次清晰，有利于整车的装配及后续的维修。
本发明布置于上层的五合一体控制器、电池管理***BMS，大大减少了线路的布置，有利于整车控制器通过CAN通信网络控制；同时五合一体控制器布置于上层有利于对整车的调试、检测及维修。
布置于中层的电池靠近电池管理***BMS，有利于BMS对电池的管理及其维修，减少线束的布置；
布置于中层的电池靠近上层的高压配电箱及五合一体控制器，有利于整车在制动时对产生的能量通过五合一体控制器转化后进行回收，然后存储到动力蓄电池组，便于能量利用。
本发明所述的布置结构，充分考虑了整车的空间利用，利用了五合一体控制器，同时将驱动***集中布置与前舱内，是整车布置结构更加紧凑，安装与维修更方便、有利于线束的布置。动力蓄电池组布置于底盘，充分利用汽车的底盘空间，便于电池组的安装与维护，更有利于前后轴荷的分配。
本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，包括驱动电机、五合一体控制器、电池管理***BMS、减速器、差速器、车载动力蓄电池组、车载低压电源和保险盒，驱动电机、减速器和差速器依次连接，差速器与驱动轴连接以驱动汽车行走，电池管理***BMS通过线路与车载动力蓄电池组连接以监控车载动力蓄电池组的状态，车载动力蓄电池组、驱动电机和车载低压电源与五合一体控制器的各个端口连接，五合一体控制器的一个端口与车载低压电源连接以便于为车载低压电源充电，车载低压电源通过线路与汽车的弱电电路供电，保险盒安装在弱电线路中以保护弱电电路，五合一体控制器上设有为高压电路供电的端口，
其特征在于：所述驱动***还包括汽车底盘和设置在汽车底盘靠前车头一端上的安装舱，安装舱内的空间自上到下依次划分为上层空间、中层空间和下层空间，车载动力蓄电池组包括若干个安装在汽车底盘上的蓄电池模块和若干个安装在安装舱的中层空间内的蓄电池模块，各个蓄电池模块相互配合连接构成车载动力蓄电池组，五合一体控制器、电池管理***BMS、车载低压电源和保险盒安装在安装舱的上层空间内，驱动电机、减速器和差速器安装在安装舱的下层空间内。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，其特征在于：所述的安装舱的上层空间包括靠近底盘一端的后排空间和远离底盘一端的前排空间，五合一体控制器和电池管理***BMS依次分布在前排空间内，车载低压电源和保险盒依次分布在后排空间内。
3.根据权利要求1所述的一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，其特征在于：所述的中层空间内的蓄电池模块与上层空间底部设置有空隙。
4.根据权利要求1所述的一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，其特征在于：所述的驱动电机、减速器和差速器三者一体化固定在与汽车前轴平行的支架上。
5.根据权利要求1所述的一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，其特征在于：所述的五合一体控制器包括整车控制器、电机控制器、高压配电箱、DC-DC转换器、充电设备、控制器箱体和控制电路，控制器箱体的一个侧壁上设置有多个用于将控制器箱体内部部件与控制器箱体外部部件连接的端口，整车控制器、电机控制器、高压配电箱、DC-DC转换器和充电设备置于控制器箱体内并通过控制电路与各个端口连接，整车控制器与电机控制器的控制模块布置在一个PCB电路板上构成主控模块，整车控制器与电机控制器的控制模块集成于一个DSP芯片中，PCB电路板固定在控制器箱体内侧壁上且PCB电路板所在平面与控制器箱体底部所在平面平行，DC-DC转换器、电机控制器的IGBT模块和充电设备安装在PCB电路板下方的控制器箱体底部上，DC-DC转换器和电机控制器的IGBT模块与PCB电路板之间设置有隔离层，控制器箱体底部安装有冷却装置。
6.根据权利要求5所述的一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，其特征在于：所述的端口包括控制信号端口、V相端口、W相端口 、U相端口、DCDC插接件端口、第一高压配电插接件端口、第二高压配电插接件端口、电源端口、充电端口和冷却***端口，控制信号端口直接与主控模块连接，冷却***端口直接与冷却装置连接，所述的控制电路包括主继电器、预充继电器、预充电阻、第一熔断器、电容、三相半控桥、第二继电器、第二熔断器、第三继电器和第三熔断器，主继电器的与电源端口的其中一个极连接，第一熔断器串联在主继电器上，预充继电器和预充电阻串联后并联在主继电器的两端上，第一熔断器与电容串联后回到电源端口的另一个极上，电容与IGBT模块连接，IGBT模块与V相端口、W相端口 和U相端口连接，第一熔断器直接与DC-DC转换器连接后回到电源端口的另一个极上，DC-DC转换器与DCDC插接件端口连接，第一熔断器依次与第二继电器和第二熔断器串联后回到电源端口的另一个极上，第二熔断器与第一高压配电插接件端口连接，第一熔断器依次与第三继电器和第三熔断器串联后回到电源端口的另一个极上，第三熔断器与第二高压配电插接件端口连接，充电端口与三相半控桥连接，三相半控桥直接与主继电器串联后连接在电源端口的两个极上。
7.根据权利要求5所述的一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，其特征在于：所述的冷却装置为开设在控制器箱体底部的水冷槽。
8.根据权利要求5所述的一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，其特征在于：所述的隔离层由铝板和绝缘层贴合而成。
9.根据权利要求5所述的一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，其特征在于：所述的控制器箱体采用铝合金材料铸造而成，控制器箱体长40-50cm、宽30-35cm、高15-20cm。
10.根据权利要求9所述的一种纯电动SUV五合一体控制驱动***，其特征在于：所述的控制器箱体长45cm、宽33cm、高17cm。
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