一种电动汽车功率集成控制器的制作方法

本实用新型涉及功率集成控制器，尤其涉及一种电动汽车功率集成控制器。

背景技术：

纯电动汽车是新能源车辆领域的一个重要分支，目前，普通电动汽车的配电箱、车载蓄电池充电机、油泵辅助电机控制器和气泵辅助电机控制器呈分散式布置，这种集成度很低的结构布局带来的技术缺陷是：不仅增加了总体结构的复杂性，且不便于日常维护保养。显然现有的这种将所述配电箱、车载蓄电池充电机、油泵辅助电机控制器和气泵辅助电机控制器进行分散式布置的技术方案已经不能满足用户和市场对新能源车辆的整车性能所提出的越来越高的使用要求，亟待改进。

专利号为ZL201520437810.3的中国实用新型专利公开了一种安装在电池箱内部的高压配电装置，所述的高压配电装置包括高压部分和低压部分，在电池箱内部从左到右依次设置有电池组、高压部分和低压部分，所述的电池组与高压部分以及高压部分与低压部分之间均设有隔板，所述的高压部分包括总正保险丝、放电继电器、霍尔传感器、总负继电器，所述的低压部分包括保险丝、加热继电器、慢充继电器、DCDC/PTC继电器、预充继电器、预充电阻、主机。该实用新型提供的将高压配电装置安装在电池箱内部，使得安装方便，使箱体内部结构紧凑，高压与低压分开，保障了安全距离。但该实用新型并未将高压配电装置与车载蓄电池充电机、油泵辅助电机控制器和气泵辅助电机控制器进行集成式结构改进，因此所述高压配电装置的集成度低，功能单一，既增加了总体结构的复杂性，又不便于日常维修保养，远远不能满足新能源车辆对整车合理用电和安全用电提出的越来越高的要求，同时该实用新型也未有效提高整车的空间利用率。

专利号为ZL201610122686.0的中国发明专利公开了一种车载新能源电动车高压盒，包括上部开口的盒体和盒盖，在盒体底部内表面设有若干螺柱，安装板通过螺柱固定在盒体上；第一加热继电器、第二加热继电器、加热熔断器、冷却继电器、冷却熔断器、单刀双掷继电器、充电继电器、电流传感器通过绝缘柱设置在安装板上，手动维修开关安装在盒体的侧壁上；电池管理系统中的中央控制单元通过安装支架固定在盒体的侧壁上；盒体侧面设有多个系统输入及输出端口。该发明对新能源电动汽车能源部分进行采集信息处理、加热控制、制冷控制、充电控制和放电控制，并与整车、充电机进行对接、信息交换等相关处理，保证新能源电动汽车续航能力、安全性和可靠性。该发明中的电动车高压盒虽然可以与充电机进行对接，但所述电动车高压盒并未与车载蓄电池充电机、油泵辅助电机控制器和气泵辅助电机控制器进行集成结构改进，因此所述电动车高压盒的功能单一，集成度低，远远不能满足新能源车辆对整车合理用电和安全用电提出的越来越高的要求，同时该发明也未有效提高整车的空间利用率。

技术实现要素：

为了解决上述现有普通电动汽车的配电箱存在的技术缺陷，本实用新型提供一种适用性好、功能集成度高、可靠性强、安全性高的电动汽车功率集成控制装置，采用的具体技术方案如下：

一种电动汽车功率集成控制器，包括高压配电组件、车载蓄电池充电机、油泵辅助电机控制器和气泵辅助电机控制器，所述功率集成控制器采用双层一体式结构，所述双层一体式结构包括用于安装所述高压配电组件的高压配电层和用于集成安装所述车载蓄电池充电机、油泵辅助电机控制器和气泵辅助电机控制器的三合一集成控制器层，所述高压配电层与所述三合一集成控制器层之间通过高压插件相连接。

优选的是，所述高压配电层包括配电柜壳体。

在上述任一方案中优选的是，所述配电柜壳体上部设有第一开口，其内部空腔装有配电柜衬套。

在上述任一方案中优选的是，所述配电柜衬套上装有配电柜元器件。

在上述任一方案中优选的是，所述第一开口上装有第一箱盖。

在上述任一方案中优选的是，所述配电柜元器件包括接触器、保险、铜排、预充电阻和绝缘监控仪。

在上述任一方案中优选的是，所述配电柜壳体的右端外侧面板上装有配电柜高压插件和配电柜低压控制插件。

在上述任一方案中优选的是，所述配电柜壳体的前端外侧面板上设有配电柜前侧高压接线端口。

在上述任一方案中优选的是，所述配电柜前侧高压接线端口的出线方向垂直向下。

在上述任一方案中优选的是，所述配电柜前侧高压接线端口采用防水格兰进行锁紧密封。

在上述任一方案中优选的是，所述配电柜前侧高压接线端口的外侧设有第二开口。

在上述任一方案中优选的是，所述第二开口上装有配电柜接线盖板。

在上述任一方案中优选的是，所述三合一集成控制器层包括三合一壳体。

在上述任一方案中优选的是，所述三合一壳体上部开有第三开口。

在上述任一方案中优选的是，所述第三开口上装有第二箱盖。

在上述任一方案中优选的是，所述三合一壳体的内部空腔装有三合一集成控制器模块。

在上述任一方案中优选的是，所述三合一壳体的右端外侧面板上装有三合一输出插件和三合一低压控制插件。

在上述任一方案中优选的是，所述三合一壳体的底部外侧平面上设有冷却水路。

在上述任一方案中优选的是，所述冷却水路的外侧装有密封板。

在上述任一方案中优选的是，所述冷却水路设有进水接口和回水接口，所述进水接口和回水接口设置在所述三合一壳体的右端外侧面板上，所述两接口处装有两个水嘴。

在上述任一方案中优选的是，所述三合一壳体的底部外侧平面与所述密封板之间采用摩擦焊相连接。

在上述任一方案中优选的是，所述高压配电层的接口包括两路空调接口。

在上述任一方案中优选的是，所述高压配电层的接口包括除霜接口。

在上述任一方案中优选的是，所述高压配电层的接口包括电池加热接口。

在上述任一方案中优选的是，所述高压配电层的接口包括电表采样接口。

在上述任一方案中优选的是，所述高压配电层的接口包括两路电机接口，所述电机接口包括正极和负极。

在上述任一方案中优选的是，所述高压配电层的接口包括两路电池接口，所述电池接口包括正极和负极。

在上述任一方案中优选的是，所述高压配电层的接口包括两路充电接口，所述充电接口包括正极和负极。

在上述任一方案中优选的是，所述高压配电层的接口包括车载蓄电池充电机接口。

在上述任一方案中优选的是，所述高压配电层的接口包括油泵辅助电机控制器接口和气泵辅助电机控制器接口。

在上述任一方案中优选的是，所述油泵辅助电机控制器接口与异步电机相匹配。

在上述任一方案中优选的是，所述油泵辅助电机控制器接口与同步电机相匹配。

在上述任一方案中优选的是，所述气泵辅助电机控制器接口与异步电机相匹配。

在上述任一方案中优选的是，所述气泵辅助电机控制器接口与同步电机相匹配。

在上述任一方案中优选的是，所述高压配电层的接口包括绝缘检测接口。

在上述任一方案中优选的是，所述双层一体式结构采用铸铝件加工制造。

在上述任一方案中优选的是，所述双层一体式结构采用铝合金件加工制造。

在上述任一方案中优选的是，所述配电柜衬套采用一体化注塑成型工艺制成。

在上述任一方案中优选的是，所述冷却水路通过压铸成型工艺制成。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型接口丰富、适用范围广、功能集成度高、可靠性强、安全性高，且涉及的各项功能可自由组合。本实用新型采用双层一体式铸铝结构设计以及集成模块化设计，整体结构紧凑，防护等级高，维护方便；同时，所述双层一体式铸铝结构中的上层或者下层又能够单独分开设置和独立使用，因此有效增加了本实用新型设置和使用的灵活多样性。当所述下层即三合一集成控制器层单独设置和使用时，所述第一箱盖和第二箱盖能够通用。由于所述上层即高压配电层的衬套采用一体化注塑成型工艺制成，因而使所述高压配电层实现了模块化安装，大幅降低了总装难度，具有装配简便、安全性高的技术效果。本实用新型中的高压配电层采用铜排连接，既大幅节约了有限资源，也大幅降低了生产成本；由于本实用新型的集成式结构方案大幅减少了整车外部线束的布置，因而有效提高了整车空间的利用率；所述下层设置有水冷结构，有效减少了所述集成控制器的整体体积。本实用新型能够满足大部分电动汽车对整车配电的要求，整体结构布置合理，所述配电柜衬套的韧性、绝缘性和耐压性均满足电动汽车在正常行驶过程中的工况环境；本实用新型的配电柜前侧高压接线端口采用防水格兰锁紧，并朝下方出线，从而节省了整车线束空间。所述上、下层的高压插件之间采用导线连接，方便安装和维护。所述高压配电柜层与三合一集成控制器层采用高压插件连接，操作方便，实现了上下两层之间的快速装卸；本实用新型采用所述三个控制器共用一套水冷却系统的技术方案，解决了现有分散式布置所述三个控制器时冷却管路以及管路接口数量多的技术问题；所述三合一壳体的底部外侧平面与所述密封板之间采用摩擦焊相连接，所述冷却水路直接在所述三合一壳体底部外侧平面上通过压铸成型工艺制成，不仅简化了装配工艺，还增加了工作可靠性；本实用新型采用通用电气接口，最大限度地减少了电气接口、高压线以及接插件的数量。本实用新型在大幅减少整车零部件数量、简化整车生产工艺、减少内部线束数量的同时，也有效提高了整车空间的利用率；本实用新型还具有结构简单合理、生产成本低、工作寿命长以及配置灵活的有益效果。

附图说明

图1为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的优选实施例的立体图；

图2为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图1所示实施例的主视图；

图3为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图1所示实施例的左视图；

图4为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图1所示实施例的右视图；

图5为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图1所示实施例的后视图；

图6为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图1所示实施例的俯视图；

图7为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图1所示实施例未装密封板的仰视图；

图8为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图1所示实施例的整体结构爆炸示意图；

图9为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的配电柜的一实施例的立体图；

图10为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图9所示配电柜实施例的主视图；

图11为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图9所示配电柜实施例的左视图；

图12为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图9所示配电柜实施例的右视图；

图13为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图9所示配电柜实施例的后视图；

图14为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图9所示配电柜实施例的俯视图；

图15为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图9所示配电柜实施例的仰视图；

图16为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的衬套的一实施例的立体图；

图17为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图16所示衬套实施例的主视图；

图18为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图16所示衬套实施例的左视图；

图19为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图16所示衬套实施例的右视图；

图20为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图16所示衬套实施例的后视图；

图21为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图16所示衬套实施例的俯视图；

图22为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图16所示衬套实施例的仰视图；

图23为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的三合一集成控制器模块的一实施例的立体图；

图24为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图23所示三合一集成控制器模块实施例的主视图；

图25为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图23所示三合一集成控制器模块实施例的左视图；

图26为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图23所示三合一集成控制器模块实施例的右视图；

图27为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图23所示三合一集成控制器模块实施例的后视图；

图28为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图23所示三合一集成控制器模块实施例的俯视图；

图29为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图23所示三合一集成控制器模块实施例未装密封板的仰视图；

图30为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的图23所示三合一集成控制器模块实施例装有密封板的仰视图；

图31为本实用新型的电动汽车功率集成控制器的工作原理示意图。

附图标记说明：

1第一箱盖；2配电柜元器件；3配电柜衬套；4配电柜高压插件；5配电柜低压控制插件；6配电柜壳体；7配电柜前侧高压接线端口；8配电柜接线盖板；9三合一集成控制器模块；10三合一壳体；11三合一输出插件；12水嘴；13三合一低压控制插件；14密封板；15第二箱盖，16冷却水路。

具体实施方式

实施例1：

一种电动汽车功率集成控制器，如图1-8、30所示，包括高压配电组件、车载蓄电池充电机、油泵辅助电机控制器和气泵辅助电机控制器，所述功率集成控制器采用双层一体式结构，所述双层一体式结构包括用于安装所述高压配电组件的高压配电层和用于集成安装所述车载蓄电池充电机、油泵辅助电机控制器和气泵辅助电机控制器的三合一集成控制器层，所述高压配电层与所述三合一集成控制器层之间通过高压插件相连接。所述高压配电层的接口包括两路空调接口、除霜接口、电池加热接口、电表采样接口、两路电机接口、两路电池接口、两路充电接口、车载蓄电池充电机接口、油泵辅助电机控制器接口、气泵辅助电机控制器接口和绝缘检测接口，其中，所述充电接口、电机接口和电池接口均包括正极和负极。所述油泵辅助电机控制器接口与异步电机相匹配，所述气泵辅助电机控制器接口与异步电机相匹配。所述双层一体式结构采用铸铝件加工制造。

所述车载蓄电池充电机即DC/DC，是指将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，也称为直流斩波器；所述油泵辅助电机控制器和气泵辅助电机控制器都为DC/AC，是把直流电能转变成交流电，也称为逆变器。

所述高压配电组件也称为电动汽车高压配电盒，是所有纯电动汽车、插电式混合动力汽车的高压电大电流分配单元PDU。通常采用集中配电方案，以确保结构设计紧凑、接线布局方便和检修方便快捷。根据不同客户的系统架构需求，高压配电盒还要集成部分电池管理系统智能控制管理单元，从而更进一步简化整车系统架构配电的复杂度。本实用新型采用散热及耐振动优良的铝合金壳体，具有较高的安全及密封防水等级，在工作寿命、功耗、体积及重量方面具有较大的技术优势。

实施例2：

本实施例可以单独形成完整的技术方案，也可以与实施例1相结合形成完整的技术方案，还可以与本实用新型的其他任一实施例进行排列组合形成完整的技术方案。

一种电动汽车功率集成控制器，如图9-15所示，所述高压配电层包括配电柜壳体6，配电柜壳体6上部设有第一开口，所述第一开口上装有第一箱盖1。配电柜元器件2包括接触器、保险、铜排、预充电阻和绝缘监控仪。配电柜壳体6的右端外侧面板上装有配电柜高压插件4和配电柜低压控制插件5，配电柜壳体6的前端外侧面板上设有配电柜前侧高压接线端口7，配电柜前侧高压接线端口7的出线方向垂直向下，配电柜前侧高压接线端口7采用防水格兰进行锁紧密封，配电柜前侧高压接线端口7的外侧设有第二开口，所述第二开口上装有配电柜接线盖板8。

所述防水格兰，也称格兰头（Cable gland），又名电缆防水接头、电缆固定头(Cable fixed head）和电缆接头（Cablejoint），其广泛应用于机械设备电气、船舶电气、防蚀设备的电线电缆的固定和保护。主要作用是电缆的紧固与密封。紧固是指通过格兰锁紧电缆，使电缆不产生轴向位移与径向的旋转，这样保证电缆的连接正常。密封是指常说的IP防护，即防尘防水，至于格兰的防护等级要看各厂家格兰的结构。最高可达IP68。还有一些特殊场所使用的格兰，如屏蔽的电缆防水接头，适用带有屏蔽层的电缆；适用于铠装电缆的铠装电缆防水接头；适用于矿井等危险区域的防爆电缆防水接头等。分类：主要分为普通型与重型：重工型区分于普通，主要是重工型，应用于防爆场所。也可以根据材质分为塑料产品和金属产品：塑料产品，现在业内主要使用尼龙材料（PA6、PA66）也有使用PVDF等材质；金属产品，业内绝大部分使用黄铜，为了防腐多会镀镍。同时也有使用不锈钢材料，如不锈钢304、不锈钢316、不锈钢316L等。

实施例3：

本实施例可以单独形成完整的技术方案，也可以与实施例1或2中任一项相结合形成完整的技术方案，还可以与本实用新型的其他任一实施例进行排列组合形成完整的技术方案。

一种电动汽车功率集成控制器，如图16-22所示，配电柜壳体6内部空腔装有配电柜衬套3，配电柜衬套3上装有配电柜元器件2。配电柜衬套3采用一体化注塑成型工艺制造。

实施例4：

本实施例可以单独形成完整的技术方案，也可以与实施例1至3中任一项相结合形成完整的技术方案，还可以与本实用新型的其他任一实施例进行排列组合形成完整的技术方案。

一种电动汽车功率集成控制器，如图23-29所示，所述三合一集成控制器层包括三合一壳体10，三合一壳体10上部开有第三开口，所述第三开口上装有第二箱盖15，三合一壳体10的内部空腔装有三合一集成控制器模块9，三合一壳体10的右端外侧面板上装有三合一输出插件11和三合一低压控制插件13，三合一壳体10的底部外侧平面上设有冷却水路16，冷却水路16的外侧装有密封板14，冷却水路16设有进水接口和回水接口，所述进水接口和回水接口设置在三合一壳体10的右端外侧面板上，所述两接口处装有两个水嘴12，三合一壳体10的底部外侧平面与密封板14之间采用摩擦焊相连接，冷却水路16通过压铸成型工艺制成。

所述摩擦焊是实现焊接的固态焊接方法。在压力作用下，具体是在恒定或递增压力以及扭矩的作用下，利用焊接接触端面之间的相对运动在摩擦面及其附近区域产生摩擦热和塑形变形热，使及其附近区域温度上升到接近但一般低于熔点的温度区间，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，在顶锻压力的作用下，伴随材料产生塑性变形及流动，通过界面的分子扩散和再结晶而实现焊接的固态焊接方法。摩擦焊通常由如下四个步骤构成：（1）机械能转化为热能；（2）材料塑性变形；（3）热塑性下的锻压力；（4）分子间扩散再结晶。摩擦焊相较传统熔焊最大的不同点在于整个焊接过程中，待焊金属获得能量升高达到的温度并没有达到其熔点，即金属是在热塑性状态下实现的类锻态固相连接。相对传统熔焊，摩擦焊具有焊接接头质量高——能达到焊缝强度与基体材料等强度，焊接效率高、质量稳定、一致性好，可实现异种材料焊接等。摩擦焊接以其优质、高效、节能、无污染的技术特色，深受制造业的重视，特别是不断开发出摩擦焊接的新技术，如超塑性摩擦焊接、线性摩擦焊接、搅拌摩擦焊接等，使其在航空、航天、核能、海洋开发等高技术领域及电力、机械制造、石油钻探、汽车制造等产业部门得到了愈来愈广泛的应用。摩擦焊的技术原理是：焊前，待焊的一对工件中，一件夹持于旋转夹具，称为旋转工件，另一件夹持于移动夹具，称为移动工件。焊接时，旋转工件在电机驱动下开始高速旋转，移动工件在轴向力作用下逐步向旋转工件靠拢，两侧工件接触并压紧后，摩擦界面上一些微凸体首先发生粘接与剪切，并产生摩擦热。随着实际接触面积增大，摩擦扭矩迅速升高，摩擦界面处温度也随之上升，摩擦界面逐渐被一层高温粘塑性金属所覆盖。此时，两侧工件的相对运动实际上已发生在这层粘塑性金属内部，产热机制已由初期的摩擦产热转变为粘塑性金属层内的塑性变形产热。在热激活作用下，这层粘塑性金属发生动态再结晶，使变形抗力降低，故摩擦扭矩升高到一定程度(前峰值扭矩)后逐渐降低。随着摩擦热量向两侧工件的传导，焊接面两侧温度亦逐渐升高，在轴向压力作用下，焊合区金属发生径向塑性流动，从而形成飞边，轴向缩短量逐渐增大。随摩擦时间延长，摩擦界面温度与摩擦扭矩基本恒定，温度分布区逐渐变宽，飞边逐渐增大，此阶段称之为准稳定摩擦阶段。在此阶段，摩擦压力与转速保持恒定。当摩擦焊接区的温度分布、变形达到一定程度后，开始刹车制动并使轴向力迅速升高到所设定的顶锻压力此时轴向缩短量急骤增大，并随着界面温度降低，摩擦压力增大，摩擦扭矩出现第二个峰值，即后峰值扭矩。在顶锻过程中及顶锻后保压过程中，焊合区金属通过相互扩散与再结晶，使两侧金属牢固焊接在一起，从而完成整个焊接过程。在整个焊接过程中，摩擦界面温度一般不会超过熔点，故摩擦焊是固态焊接。

实施例5：

本实施例可以单独形成完整的技术方案，也可以与实施例1至4中任一项相结合形成完整的技术方案，还可以与本实用新型的其他任一实施例进行排列组合形成完整的技术方案。

一种电动汽车功率集成控制器，所述油泵辅助电机控制器接口与同步电机相匹配，所述气泵辅助电机控制器接口与同步电机相匹配。

实施例6：

本实施例可以单独形成完整的技术方案，也可以与实施例1至5中任一项相结合形成完整的技术方案。

一种电动汽车功率集成控制器，所述双层一体式结构采用铝合金件加工制造。