一种汽车控制器和汽车的制作方法

1.本发明属于控制器技术领域，具体涉及一种汽车控制器和汽车，尤其涉及一种高兼容度的多功能新能源车控制器、以及具有该高兼容度的多功能新能源车控制器的新能源车。


背景技术：

2.随着可持续发展观念和环保意识已经越来越深入人心，新能源汽车具有低噪声、无污染等特点，已成为国家发展的核心战略之一，新能源汽车不管是在当下还是在未来，都有很好的市场。汽车控制器作为汽车(如新能源汽车)的核心部件，正朝着高功率密度、高集成度的方向发展。然而，随着原材料价格的不断上涨，导致汽车控制器的成本不断增高，如何在保证性能不变的情况下，降低汽车控制器的成本也成为新能源汽车发展所面临的重要问题。面对控制器高昂的开模费用，汽车控制器的功能单一，不同功能的汽车控制器的壳体需要运用不同的模具，成本更高。
3.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种汽车控制器和汽车，以解决随着原材料价格上涨导致汽车控制器的成本不断提高，并且由于汽车控制器的功能单一所以针对不同功能的汽车控制器的壳体开模成本更高，使得汽车控制器的成本太高的问题，达到通过对汽车控制器的壳体和内部布局进行一体化和集成化的设计，能够大大降低汽车控制器的成本的效果。
5.本发明提供一种汽车控制器，包括：控制器壳体和控制器功能模块；所述控制器功能模块，包括：汽车主控模块、汽车辅控模块和汽车保险管模块；其中，所述控制器壳体的内部腔体，包括：第一腔体、第二腔体和第三腔体；所述第一腔体、所述第二腔体和所述第三腔体中，相邻两个腔体之间间隔第一设定距离设置；所述控制器壳体的内部腔体，被划分为两个区域，所述第一腔体和所述第二腔体分分布在一个区域中、且所述第一腔体和所述第二腔体上下分布，所述第三腔体分布在另一个区域中、且位于所述第一腔体和所述第二腔体共同的端部；所述第一腔体和所述第二腔体，能够同时作为所述汽车主控模块的集成区域；所述第二腔体中的至少部分空间，能够作为所述汽车辅控模块的集成区域、且设置有预留位置；所述第三腔体，能够作为所述汽车保险管模块的集成区域。
6.在一些实施方式中，所述第二腔体位于所述第一腔体的背面；在所述第一腔体中的器件朝上安装的情况下，所述第二腔体中的器件朝下安装。
7.在一些实施方式中，所述第三腔体，位于所述驱动器壳体的内部腔体的左侧，所述第一腔体和所述第二腔体位于所述驱动器壳体的内部腔体的右侧、且上下分布；所述汽车保险管模块，包括：pdu保险管；所述pdu保险管，通过导线，将所述第一腔体、所述第二腔体和所述第三腔体电连接在一起。
8.在一些实施方式中，所述汽车主控模块，包括：集成主控模块；其中，所述第一腔体自上向下分层设置，所述集成主控模块安装在所述第一腔体的顶层右下角的位置处；其中，所述集成主控模块，包括：主电机控制模块、充电管理检测模块、空调控制模块、ptc控制模块、配电控制模块、绝缘检测模块、主驱电流采样模块中的至少之一；在所述集成主控模块的下方，还设置有主控支撑钣金件；所述主控支撑钣金件，用于支撑所述集成主控模块。
9.在一些实施方式中，所述汽车主控模块，还包括：主驱驱动模块；所述主驱驱动模块，包括：直流母线电容、逆变单元、相电流传感器、以及配电输出端口；其中，所述直流母线电容，设置在所述第一腔体的右上方；所述逆变单元，设置在所述主控支撑钣金件的下方；所述相电流传感器，设置在所述逆变单元与所述配电输出端口中的主驱三相输出端子相连的铜排上。
10.在一些实施方式中，所述汽车主控模块，还包括：第一配电控制模块和第二配电控制模块；其中，所述第一配电控制模块集中安装在所述第一腔体的左侧，且自上向下依次安装有空调控制继电器、主驱预充控制继电器、辅驱预充控制继电器、主驱控制继电器、快充控制继电器、以及主负控制继电器；所述第二配电控制模块集中安装在所述第二腔体的右上角，且自上向下依次安装有ptc控制继电器、油泵控制继电器、气泵控制继电器、以及m个预留控制继电器，m为正整数；所述第二配电控制模块与所述集成主控模块电连接。
11.在一些实施方式中，所述汽车主控模块，还包括：所述汽车主控模块，还包括：dc/dc电源转换模块；其中，所述dc/dc电源转换模块，安装在所述第二腔体的左上方，且与所述集成主控模块以及所述汽车保险管模块连接。
12.在一些实施方式中，所述汽车辅控模块，包括：油泵主驱模块和气泵主驱模块；所述油泵主驱模块和所述气泵主驱模块，安装在所述第二腔体的下方、且间隔第二设定距离。
13.在一些实施方式中，在所述第二腔体与所述第三腔体之间，设置有散热板；在所述散热板上，设置有一个以上散热流道；所述一个以上散热流道，用于同时对所述第一腔体中的第一集成功能模块、以及所述第二腔体中的第二集成功能模块进行散热。
14.与上述汽车控制器相匹配，本发明再一方面提供一种汽车，包括：以上所述的汽车控制器。
15.由此，本发明的方案，通过针对汽车的整车控制器壳体，采用上腔体、下腔体、侧腔体的分离式结构设计，上下腔体之间设置有并联式散热流道；上下腔体可同时作为主控模块集成区域，下腔体也可以单独作为辅驱集成模块，侧腔体为保险管集成区，通过三个腔体的不同功能区设置，能灵活组成多种形式如微面三合一控制器、物流车四合一控制器、物流车域控制器、中巴五合一控制器等的汽车控制器，从而，通过对汽车控制器的壳体和内部布局进行一体化和集成化的设计，能够大大降低汽车控制器的成本。
16.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
17.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
18.图1为本发明的汽车控制器的一实施例的结构示意图；
19.图2为汽车控制器的集成功能区的结构示意图；
20.图3为汽车控制器的内部腔体划分截面示意图图；
21.图4为五合一功能驱动器上腔体顶层的布局安装示意图一；
22.图5为五合一功能驱动器上腔体顶层的布局安装示意图二；
23.图6为五合一功能驱动器侧腔体的布局安装示意图；
24.图7为五合一功能驱动器下腔体的布局安装示意图；
25.图8为五合一功能驱动器内部流道的布局示意图；
26.图9为五合一功能驱动器配电输入输出端口的布局示意图；
27.图10为五合一功能驱动器侧部接线端子的布局示意图；
28.图11为五合一功能驱动器的等轴侧视结构示意图。
29.结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
30.1-驱动器壳体，2-pdu保险管，3-第一配电控制模块；4-直流母线电容，5-集成主控模块，6-主控支撑钣金件，7-逆变单元(igbt模块)，8-u相、w相电流传感器，9-油泵主驱模块(即油泵主控及驱动模块)；10-配电控制模块；11-dc/dc电源转换模块；12-气泵主驱模块(即气泵主控及驱动模块)；13-散热流道；14、15-配电输入输出端口；a-上腔体；b-下腔体；c-侧腔体。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
32.考虑到，一方面随着原材料价格上涨导致汽车控制器的成本不断提高，另一方面由于汽车控制器的功能单一所以针对不同功能的汽车控制器的壳体开模成本更高，使得汽车控制器的成本太高。所以，结构更加简单，集成度、兼容度更高的汽车控制器，无疑将更受欢迎。所以，本发明的方案，提供了一种汽车控制器，尤其是一种高兼容度的多功能新能源车控制器，以降低汽车控制器的成本。
33.根据本发明的实施例，提供了一种汽车控制器。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该汽车控制器可以包括：控制器壳体和控制器功能模块，控制器壳体如驱动器壳体1。所述控制器功能模块，包括：汽车主控模块、汽车辅控模块和汽车保险管模块。
34.其中，所述控制器壳体的内部腔体，包括：第一腔体、第二腔体和第三腔体，第一腔体如上腔体a，第二腔体如下腔体b，第三腔体如侧腔体c。所述第一腔体、所述第二腔体和所述第三腔体中，相邻两个腔体之间间隔第一设定距离设置，这里的分离式设置是指间隔一定距离设置。所述控制器壳体的内部腔体，被划分为两个区域，所述第一腔体和所述第二腔体分分布在一个区域中、且所述第一腔体和所述第二腔体上下分布，所述第三腔体分布在另一个区域中、且位于所述第一腔体和所述第二腔体共同的端部。
35.所述第一腔体和所述第二腔体，能够同时作为所述汽车主控模块的集成区域。
36.所述第二腔体中的至少部分空间，能够作为所述汽车辅控模块的集成区域、且设置有预留位置。
37.所述第三腔体，能够作为所述汽车保险管模块的集成区域。
38.本发明的方案提供的一种高兼容度的多功能新能源车控制器，是一种高集成度、高兼容式的新能源汽车控制器，采用新式的结构设计，既可以保证功能区的高度集成，又可以使控制器内部不同的功能区又彼此独立，可衍生出多种功能的汽车控制器，有利于形成标准化的模块式设计。在本发明的方案中，主要从两方面进行设计，即：控制器壳体设计、控制方案设计。图3为控制器的内部腔体划分截面示意图图。如图3所示，整个控制器壳体为全新结构，采用上腔体(如上腔体a)、下腔体(如下腔体b)、侧腔体(如侧腔体c)的分离式结构设计，上下腔体之间为并联式散热流道。
39.其中，三个腔体在空间上，能够为不同功能区预留位置，兼容度高。具体地，上下腔体可同时作为主控模块集成区域，下腔体也可以分离作为辅驱模块集成区域，侧腔体为保险管模块集成区域，通过三个腔体的不同功能区设置，能灵活组成微面三合一控制器、物流车四合一控制器、物流车域控制器、中巴五合一控制器等机型，可进一步降低汽车控制器材料成本及开发成本。例如：汽车控制器整体的主体尺寸可以做到308.5*387.5*189.5mm3，体积小，功率密度高，功能分区清晰，实现了多功能区的高度集成，并且各个功能模块布置灵活，易于安装。
40.在本发明的方案中，采用高兼容度复用式壳体，可兼容衍生出多种功能的控制器。图2为汽车控制器的集成功能区的结构示意图。如图2所示，汽车控制器的集成功能区，包括：bms(电池管理系统)功能区、pdu(电源分配单元)功能区、dc/dc(直流-直流变换单元)功能区、主驱功能区和辅驱功能区。其中，主驱功能区、pdu功能区、vcu(纯电动汽车整车控制器)功能区均集成在一块主控板上，节省了vcu壳体、线束的费用。而且针对新的功能需求，也无需再开新的模具，例如：而开一个模具的单价约为100万人民币，大大减少了生产成本。
41.相关方案中，汽车控制器(如新能源汽车控制器)在功能上只有单个电机控制功能，每个电机采用单独的电机控制器进行控制，例如主驱电机、油泵电机、气泵电机，所以这些电机控制器结构功能单一、且位置分散。由于每个电机控制器又需要与整车控制器(vcu)相连，导致长距离引线，增加了外部干扰以及线路上的能量损失。本发明的方案，可集成主驱功能区、辅驱功能区、pdu功能区、dc/dc功能区、vcu功能区，提高了汽车控制器的集成度，避免了长距离引线，同时也减低了控制器成本。这样，本发明的方案，解决了传统新能源汽车控制器结构功能单一的问题，提高了控制器的集成度、衍生性，可以有效减少控制器开模模具数量，从而降低成本。同时，本发明的方案，也有利于避免长距离引线连接，减少了外部干扰的引入，减少了线路上的能量损失。
42.图4为五合一功能驱动器上腔体顶层的布局安装示意图一，图5为五合一功能驱动器上腔体顶层的布局安装示意图二，图6为五合一功能驱动器侧腔体的布局安装示意图，图7为五合一功能驱动器下腔体的布局安装示意图，图8为五合一功能驱动器内部流道的布局示意图，图9为五合一功能驱动器配电输入输出端口的布局示意图，图10为五合一功能驱动器侧部接线端子的布局示意图，图11为五合一功能驱动器的等轴侧视结构示意图。下面结合图4至图11所示的例子，以五合一控制器(如五合一功能驱动器)为例，对本发明的方案提供的汽车控制器的具体构造进行示例性说明。
43.在一些实施方式中，所述第二腔体位于所述第一腔体的背面。在所述第一腔体中的器件朝上安装的情况下，所述第二腔体中的器件朝下安装。
44.参见图4至图11所示的例子，五合一功能驱动器还包括：驱动器壳体1。在本发明的方案中，五合一功能驱动器，主要包括的功能分别为主驱控制、pdu、dc/dc电源转换、油泵驱动、气泵驱动等，各功能对应的器件分离式安装在驱动器壳体1内。其中，驱动器壳体1，采用压铸铝合金(adc12)材料通过高压铸造制成。adc12材料的力学性能较好、性价比高。驱动器壳体1的整体结构分为三部分，分别为上腔体a、下腔体b、侧腔体c。下腔体b位于上腔体a背面，下腔体b中所有器件均朝下安装。
45.本发明的方案，还有利于抗振动、抗冲击。具体地，当汽车在运行中会产生振动，振动会给继电器一个动量，由动量定理可知(m*v＝f*t，质量m*速度v＝受力f*作用时间t)，要抵消掉这个动量需要一个持续时间的力。而本发明的方案，正向安装时这个力与重力的和可以被底面整体所承担结构设计保证了大型元件尽可能的放于正面，并且向上安装，这样安装可以保证器件所受的应力(受力/受力面积)大大减小，以继电器作说明，在静止状态，向上安装时继电器所受的重力可以由底部很大的面积来分担，所以底面上的应力是很小的这样的布局使元件的抗冲击，抗振动能力大大提高。背面放置了数量较少，体积较小的继电器以及抗振能力较强的dc/dc转换器，这样能使整个控制器抗振能力达到最佳。
46.在一些实施方式中，所述第三腔体，位于所述驱动器壳体的内部腔体的左侧，所述第一腔体和所述第二腔体位于所述驱动器壳体的内部腔体的右侧、且上下分布。
47.所述汽车保险管模块，包括：pdu保险管2。所述pdu保险管2，通过导线，将所述第一腔体、所述第二腔体和所述第三腔体电连接在一起。
48.参见图4至图11所示的例子，五合一功能驱动器还包括：pdu保险管2。侧腔体c位于整个驱动器的左侧，侧腔体c用于放置保险管2，通过使用导线，将上腔体a、侧腔体c和下腔体b电连接在一起，这样的设计方式使空间得到充分利用，整个五合一功能驱动器的体积得到缩小。这样的设计方式，为不同功能区预留位置、兼容度高，可集成主驱、辅驱、pdu、dc/dc、bms等功能区，并且使空间得到充分利用，在方便安装的基础上，提升空间利用率，减少制作成本。
49.在一些实施方式中，所述汽车主控模块，包括：集成主控模块5。
50.其中，所述第一腔体自上向下分层设置，所述集成主控模块5安装在所述第一腔体的顶层右下角的位置处。所述集成主控模块5，包括：主电机控制模块、充电管理检测模块、空调控制模块、ptc控制模块、配电控制模块、绝缘检测模块、主驱电流采样模块中的至少之一。
51.参见图4至图11所示的例子，五合一功能驱动器还包括：集成主控模块5。集成主控模块5安装在上腔体a的顶层右下角，集成主控模块5上包括有主电机控制模块、充电管理检测模块、空调控制模块、ptc控制模块、配电控制模块、绝缘检测模块、主驱电流采样模块。集成主控模块5为整个五合一功能驱动器的核心，主控芯片为mcu，通过电连接对以上所有功能区进行控制和检测。
52.在一些实施方式中，在所述集成主控模块5的下方，还设置有主控支撑钣金件6。所述主控支撑钣金件6，用于支撑所述集成主控模块5。
53.所述汽车主控模块，还包括：主驱驱动模块。所述主驱驱动模块，包括：直流母线电容4、逆变单元7、相电流传感器8、以及配电输出端口15。其中，
54.所述直流母线电容4，设置在所述第一腔体的右上方。所述逆变单元7，设置在所述
主控支撑钣金件6的下方。所述相电流传感器8，设置在所述逆变单元7与所述配电输出端口15中的主驱三相输出端子相连的铜排上。
55.参见图4至图11所示的例子，五合一功能驱动器还包括：直流母线电容4，主控支撑钣金件6，逆变单元(igbt模块)7，u相、w相电流传感器8。主控支撑钣金件6位于集成主控模块5下方作为支撑，主控支撑钣金件6下方为逆变单元7，逆变单元7和直流母线电容4共同组成主驱驱动模块。u相和w相的相电流传感器8，设置在逆变单元7与所述配电输出端口15中的主驱三相输出端子相连的铜排上。
56.在一些实施方式中，所述汽车主控模块，还包括：第一配电控制模块3和第二配电控制模块10。
57.其中，所述第一配电控制模块3集中安装在所述第一腔体的左侧，且自上向下依次安装有空调控制继电器、主驱预充控制继电器、辅驱预充控制继电器、主驱控制继电器、快充控制继电器、以及主负控制继电器。
58.所述第二配电控制模块10集中安装在所述第二腔体的右上角，且自上向下依次安装有ptc控制继电器、油泵控制继电器、气泵控制继电器、以及m个预留控制继电器，m为正整数。所述第二配电控制模块10与所述集成主控模块5电连接。
59.参见图4至图11所示的例子，五合一功能驱动器还包括：第一配电控制模块3、第二配电控制模块10。第一配电控制模块3集中位于上腔体a左侧，由上而下分别为空调控制继电器、主驱预充控制继电器、辅驱预充(如油泵、气泵)控制继电器、主驱控制继电器、快充控制继电器、主负控制继电器。第二配电控制模块10位于下腔体b右上角，由上而下分别为ptc控制继电器、油泵控制继电器、气泵控制继电器，共预留了9个控制继电器位置。第二配电控制模块10通过导体与高压电池正负极以及集成主控模块5电连接。
60.在一些实施方式中，所述汽车主控模块，还包括：所述汽车主控模块，还包括：dc/dc电源转换模块11。
61.其中，所述dc/dc电源转换模块11，安装在所述第二腔体的左上方，且与所述集成主控模块5以及汽车保险管模块中的pdu保险管2电连接。
62.参见图4至图11所示的例子，五合一功能驱动器还包括：dc/dc电源转换模块11，配电输入输出端口14、15。dc/dc电源转换模块11位于五合一功能驱动器下腔体b左上角，通过针座对插方式与集成主控模块5和辅驱主控模块电连接，给集成主控模块5和辅驱主控模块供电。
63.在一些实施方式中，所述汽车辅控模块，包括：油泵主驱模块9和气泵主驱模块12。所述油泵主驱模块9和所述气泵主驱模块12，安装在所述第二腔体的下方、且间隔第二设定距离。
64.参见图4至图11所示的例子，五合一功能驱动器还包括：油泵主驱模块9，气泵主驱模块12。油泵主控及驱动模块9和气泵主控及驱动模块12通过分离的方式单独安装于五合一功能驱动器下腔体b的下方，由油泵主控及驱动模块9和气泵主控及驱动模块12之间分别通过针座对插方式电连接。
65.其中，pdu保险管2，第一配电控制模块3、10，直流母线电容4，集成主控模块5，主控支撑钣金件6，逆变单元(igbt模块)7，u相、w相电流传感器8，油泵主驱模块9，气泵主驱模块12，dc/dc电源转换模块11，散热流道13，配电输入输出端口14、15等多个功能模块，通过分
离式结构，安装在驱动器壳体1内。
66.在一些实施方式中，在所述第二腔体与所述第三腔体之间，设置有散热板。在所述散热板上，设置有一个以上散热流道13。所述一个以上散热流道13，用于同时对所述第一腔体中的第一集成功能模块、以及所述第二腔体中的第二集成功能模块进行散热。
67.参见图4至图11所示的例子，参见图4至图11所示的例子，五合一功能驱动器还包括：散热流道13。上腔体a和下腔体b之间设有散热板，散热板上包括多个散热流道13。如图8所示，多个散热流道13在散热板上并联连接。本实施例中，设在散热板上的散热流道13为五个，五个散热流道13采用并联结构设计，安装在五合一功能驱动器中间，可同时为上腔体a和下腔体b上的元器件散热，如上腔体a内的主驱电机驱动igbt模块、下腔体b内dc-dc电源转换模块同步散热，散热更加高效，相较于相关方案中将散热流道13布置在驱动器壳体1底部的方式，本实施例的散热方式可使五合一功能驱动器的整机结构布置更加灵活合理，进一步提高五合一功能驱动器的功率密度。
68.图9为驱动器配电输入输出端口布局示意图，除了主驱电机驱动接口，共预留了5个输出端口，对于预留的控制继电器和配电输入输出端口(如配电输入输出端口14、15)，根据集成主控模块所设计的不同功能，可配置出不同功能驱动器，实现了驱动器的高兼容度和衍生性，减少了驱动器的开模数量，大大降低了驱动器的开发成本，并且集成主控模块，pdu保险管2、第一配电控制模块3、第二配电控制模块10、直流母线电容4、逆变单元7、油泵主控及驱动模块9、气泵主控及驱动模块12、dc/dc电源转换模块11为分离式单独安装，使整机布置更加灵活，方便生产组装和售后维护。
69.采用本发明的技术方案，通过针对汽车的整车控制器壳体，采用上腔体、下腔体、侧腔体的分离式结构设计，上下腔体之间设置有并联式散热流道；上下腔体可同时作为主控模块集成区域，下腔体也可以单独作为辅驱集成模块，侧腔体为保险管集成区，通过三个腔体的不同功能区设置，能灵活组成多种形式如微面三合一控制器、物流车四合一控制器、物流车域控制器、中巴五合一控制器等的汽车控制器，从而，通过对汽车控制器的壳体和内部布局进行一体化和集成化的设计，能够大大降低汽车控制器的成本。
70.根据本发明的实施例，还提供了对应于汽车控制器的一种汽车。该汽车可以包括：以上所述的汽车控制器。
71.由于本实施例的汽车所实现的处理及功能基本相应于装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
72.采用本发明的技术方案，通过采用上述汽车控制器，能够减小汽车中汽车控制器的占用空间，降低汽车成本。
73.综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
74.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。