本實用新型涉及功率集成控制器，尤其涉及一種電動汽車功率集成控制器。

背景技術：

純電動汽車是新能源車輛領域的一個重要分支，目前，普通電動汽車的配電箱、車載蓄電池充電機、油泵輔助電機控制器和氣泵輔助電機控制器呈分散式布置，這種集成度很低的結構布局帶來的技術缺陷是：不僅增加了總體結構的復雜性，且不便于日常維護保養。顯然現有的這種將所述配電箱、車載蓄電池充電機、油泵輔助電機控制器和氣泵輔助電機控制器進行分散式布置的技術方案已經不能滿足用戶和市場對新能源車輛的整車性能所提出的越來越高的使用要求，亟待改進。

專利號為ZL201520437810.3的中國實用新型專利公開了一種安裝在電池箱內部的高壓配電裝置，所述的高壓配電裝置包括高壓部分和低壓部分，在電池箱內部從左到右依次設置有電池組、高壓部分和低壓部分，所述的電池組與高壓部分以及高壓部分與低壓部分之間均設有隔板，所述的高壓部分包括總正保險絲、放電繼電器、霍爾傳感器、總負繼電器，所述的低壓部分包括保險絲、加熱繼電器、慢充繼電器、DCDC/PTC繼電器、預充繼電器、預充電阻、主機。該實用新型提供的將高壓配電裝置安裝在電池箱內部，使得安裝方便，使箱體內部結構緊湊，高壓與低壓分開，保障了安全距離。但該實用新型并未將高壓配電裝置與車載蓄電池充電機、油泵輔助電機控制器和氣泵輔助電機控制器進行集成式結構改進，因此所述高壓配電裝置的集成度低，功能單一，既增加了總體結構的復雜性，又不便于日常維修保養，遠遠不能滿足新能源車輛對整車合理用電和安全用電提出的越來越高的要求，同時該實用新型也未有效提高整車的空間利用率。

專利號為ZL201610122686.0的中國發明專利公開了一種車載新能源電動車高壓盒，包括上部開口的盒體和盒蓋，在盒體底部內表面設有若干螺柱，安裝板通過螺柱固定在盒體上；第一加熱繼電器、第二加熱繼電器、加熱熔斷器、冷卻繼電器、冷卻熔斷器、單刀雙擲繼電器、充電繼電器、電流傳感器通過絕緣柱設置在安裝板上，手動維修開關安裝在盒體的側壁上；電池管理系統中的中央控制單元通過安裝支架固定在盒體的側壁上；盒體側面設有多個系統輸入及輸出端口。該發明對新能源電動汽車能源部分進行采集信息處理、加熱控制、制冷控制、充電控制和放電控制，并與整車、充電機進行對接、信息交換等相關處理，保證新能源電動汽車續航能力、安全性和可靠性。該發明中的電動車高壓盒雖然可以與充電機進行對接，但所述電動車高壓盒并未與車載蓄電池充電機、油泵輔助電機控制器和氣泵輔助電機控制器進行集成結構改進，因此所述電動車高壓盒的功能單一，集成度低，遠遠不能滿足新能源車輛對整車合理用電和安全用電提出的越來越高的要求，同時該發明也未有效提高整車的空間利用率。

技術實現要素：

為了解決上述現有普通電動汽車的配電箱存在的技術缺陷，本實用新型提供一種適用性好、功能集成度高、可靠性強、安全性高的電動汽車功率集成控制裝置，采用的具體技術方案如下：

一種電動汽車功率集成控制器，包括高壓配電組件、車載蓄電池充電機、油泵輔助電機控制器和氣泵輔助電機控制器，所述功率集成控制器采用雙層一體式結構，所述雙層一體式結構包括用于安裝所述高壓配電組件的高壓配電層和用于集成安裝所述車載蓄電池充電機、油泵輔助電機控制器和氣泵輔助電機控制器的三合一集成控制器層，所述高壓配電層與所述三合一集成控制器層之間通過高壓插件相連接。

優選的是，所述高壓配電層包括配電柜殼體。

在上述任一方案中優選的是，所述配電柜殼體上部設有第一開口，其內部空腔裝有配電柜襯套。

在上述任一方案中優選的是，所述配電柜襯套上裝有配電柜元器件。

在上述任一方案中優選的是，所述第一開口上裝有第一箱蓋。

在上述任一方案中優選的是，所述配電柜元器件包括接觸器、保險、銅排、預充電阻和絕緣監控儀。

在上述任一方案中優選的是，所述配電柜殼體的右端外側面板上裝有配電柜高壓插件和配電柜低壓控制插件。

在上述任一方案中優選的是，所述配電柜殼體的前端外側面板上設有配電柜前側高壓接線端口。

在上述任一方案中優選的是，所述配電柜前側高壓接線端口的出線方向垂直向下。

在上述任一方案中優選的是，所述配電柜前側高壓接線端口采用防水格蘭進行鎖緊密封。

在上述任一方案中優選的是，所述配電柜前側高壓接線端口的外側設有第二開口。

在上述任一方案中優選的是，所述第二開口上裝有配電柜接線蓋板。

在上述任一方案中優選的是，所述三合一集成控制器層包括三合一殼體。

在上述任一方案中優選的是，所述三合一殼體上部開有第三開口。

在上述任一方案中優選的是，所述第三開口上裝有第二箱蓋。

在上述任一方案中優選的是，所述三合一殼體的內部空腔裝有三合一集成控制器模塊。

在上述任一方案中優選的是，所述三合一殼體的右端外側面板上裝有三合一輸出插件和三合一低壓控制插件。

在上述任一方案中優選的是，所述三合一殼體的底部外側平面上設有冷卻水路。

在上述任一方案中優選的是，所述冷卻水路的外側裝有密封板。

在上述任一方案中優選的是，所述冷卻水路設有進水接口和回水接口，所述進水接口和回水接口設置在所述三合一殼體的右端外側面板上，所述兩接口處裝有兩個水嘴。

在上述任一方案中優選的是，所述三合一殼體的底部外側平面與所述密封板之間采用摩擦焊相連接。

在上述任一方案中優選的是，所述高壓配電層的接口包括兩路空調接口。

在上述任一方案中優選的是，所述高壓配電層的接口包括除霜接口。

在上述任一方案中優選的是，所述高壓配電層的接口包括電池加熱接口。

在上述任一方案中優選的是，所述高壓配電層的接口包括電表采樣接口。

在上述任一方案中優選的是，所述高壓配電層的接口包括兩路電機接口，所述電機接口包括正極和負極。

在上述任一方案中優選的是，所述高壓配電層的接口包括兩路電池接口，所述電池接口包括正極和負極。

在上述任一方案中優選的是，所述高壓配電層的接口包括兩路充電接口，所述充電接口包括正極和負極。

在上述任一方案中優選的是，所述高壓配電層的接口包括車載蓄電池充電機接口。

在上述任一方案中優選的是，所述高壓配電層的接口包括油泵輔助電機控制器接口和氣泵輔助電機控制器接口。

在上述任一方案中優選的是，所述油泵輔助電機控制器接口與異步電機相匹配。

在上述任一方案中優選的是，所述油泵輔助電機控制器接口與同步電機相匹配。

在上述任一方案中優選的是，所述氣泵輔助電機控制器接口與異步電機相匹配。

在上述任一方案中優選的是，所述氣泵輔助電機控制器接口與同步電機相匹配。

在上述任一方案中優選的是，所述高壓配電層的接口包括絕緣檢測接口。

在上述任一方案中優選的是，所述雙層一體式結構采用鑄鋁件加工制造。

在上述任一方案中優選的是，所述雙層一體式結構采用鋁合金件加工制造。

在上述任一方案中優選的是，所述配電柜襯套采用一體化注塑成型工藝制成。

在上述任一方案中優選的是，所述冷卻水路通過壓鑄成型工藝制成。

本實用新型與現有技術相比的有益效果是：本實用新型接口豐富、適用范圍廣、功能集成度高、可靠性強、安全性高，且涉及的各項功能可自由組合。本實用新型采用雙層一體式鑄鋁結構設計以及集成模塊化設計，整體結構緊湊，防護等級高，維護方便；同時，所述雙層一體式鑄鋁結構中的上層或者下層又能夠單獨分開設置和獨立使用，因此有效增加了本實用新型設置和使用的靈活多樣性。當所述下層即三合一集成控制器層單獨設置和使用時，所述第一箱蓋和第二箱蓋能夠通用。由于所述上層即高壓配電層的襯套采用一體化注塑成型工藝制成，因而使所述高壓配電層實現了模塊化安裝，大幅降低了總裝難度，具有裝配簡便、安全性高的技術效果。本實用新型中的高壓配電層采用銅排連接，既大幅節約了有限資源，也大幅降低了生產成本；由于本實用新型的集成式結構方案大幅減少了整車外部線束的布置，因而有效提高了整車空間的利用率；所述下層設置有水冷結構，有效減少了所述集成控制器的整體體積。本實用新型能夠滿足大部分電動汽車對整車配電的要求，整體結構布置合理，所述配電柜襯套的韌性、絕緣性和耐壓性均滿足電動汽車在正常行駛過程中的工況環境；本實用新型的配電柜前側高壓接線端口采用防水格蘭鎖緊，并朝下方出線，從而節省了整車線束空間。所述上、下層的高壓插件之間采用導線連接，方便安裝和維護。所述高壓配電柜層與三合一集成控制器層采用高壓插件連接，操作方便，實現了上下兩層之間的快速裝卸；本實用新型采用所述三個控制器共用一套水冷卻系統的技術方案，解決了現有分散式布置所述三個控制器時冷卻管路以及管路接口數量多的技術問題；所述三合一殼體的底部外側平面與所述密封板之間采用摩擦焊相連接，所述冷卻水路直接在所述三合一殼體底部外側平面上通過壓鑄成型工藝制成，不僅簡化了裝配工藝，還增加了工作可靠性；本實用新型采用通用電氣接口，最大限度地減少了電氣接口、高壓線以及接插件的數量。本實用新型在大幅減少整車零部件數量、簡化整車生產工藝、減少內部線束數量的同時，也有效提高了整車空間的利用率；本實用新型還具有結構簡單合理、生產成本低、工作壽命長以及配置靈活的有益效果。

附圖說明

圖1為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的優選實施例的立體圖；

圖2為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖1所示實施例的主視圖；

圖3為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖1所示實施例的左視圖；

圖4為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖1所示實施例的右視圖；

圖5為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖1所示實施例的后視圖；

圖6為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖1所示實施例的俯視圖；

圖7為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖1所示實施例未裝密封板的仰視圖；

圖8為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖1所示實施例的整體結構爆炸示意圖；

圖9為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的配電柜的一實施例的立體圖；

圖10為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖9所示配電柜實施例的主視圖；

圖11為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖9所示配電柜實施例的左視圖；

圖12為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖9所示配電柜實施例的右視圖；

圖13為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖9所示配電柜實施例的后視圖；

圖14為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖9所示配電柜實施例的俯視圖；

圖15為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖9所示配電柜實施例的仰視圖；

圖16為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的襯套的一實施例的立體圖；

圖17為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖16所示襯套實施例的主視圖；

圖18為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖16所示襯套實施例的左視圖；

圖19為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖16所示襯套實施例的右視圖；

圖20為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖16所示襯套實施例的后視圖；

圖21為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖16所示襯套實施例的俯視圖；

圖22為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖16所示襯套實施例的仰視圖；

圖23為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的三合一集成控制器模塊的一實施例的立體圖；

圖24為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖23所示三合一集成控制器模塊實施例的主視圖；

圖25為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖23所示三合一集成控制器模塊實施例的左視圖；

圖26為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖23所示三合一集成控制器模塊實施例的右視圖；

圖27為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖23所示三合一集成控制器模塊實施例的后視圖；

圖28為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖23所示三合一集成控制器模塊實施例的俯視圖；

圖29為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖23所示三合一集成控制器模塊實施例未裝密封板的仰視圖；

圖30為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的圖23所示三合一集成控制器模塊實施例裝有密封板的仰視圖；

圖31為本實用新型的電動汽車功率集成控制器的工作原理示意圖。

附圖標記說明：

1第一箱蓋；2配電柜元器件；3配電柜襯套；4配電柜高壓插件；5配電柜低壓控制插件；6配電柜殼體；7配電柜前側高壓接線端口；8配電柜接線蓋板；9三合一集成控制器模塊；10三合一殼體；11三合一輸出插件；12水嘴；13三合一低壓控制插件；14密封板；15第二箱蓋，16冷卻水路。

具體實施方式

實施例1：

一種電動汽車功率集成控制器，如圖1-8、30所示，包括高壓配電組件、車載蓄電池充電機、油泵輔助電機控制器和氣泵輔助電機控制器，所述功率集成控制器采用雙層一體式結構，所述雙層一體式結構包括用于安裝所述高壓配電組件的高壓配電層和用于集成安裝所述車載蓄電池充電機、油泵輔助電機控制器和氣泵輔助電機控制器的三合一集成控制器層，所述高壓配電層與所述三合一集成控制器層之間通過高壓插件相連接。所述高壓配電層的接口包括兩路空調接口、除霜接口、電池加熱接口、電表采樣接口、兩路電機接口、兩路電池接口、兩路充電接口、車載蓄電池充電機接口、油泵輔助電機控制器接口、氣泵輔助電機控制器接口和絕緣檢測接口，其中，所述充電接口、電機接口和電池接口均包括正極和負極。所述油泵輔助電機控制器接口與異步電機相匹配，所述氣泵輔助電機控制器接口與異步電機相匹配。所述雙層一體式結構采用鑄鋁件加工制造。

所述車載蓄電池充電機即DC/DC，是指將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓，也稱為直流斬波器；所述油泵輔助電機控制器和氣泵輔助電機控制器都為DC/AC，是把直流電能轉變成交流電，也稱為逆變器。

所述高壓配電組件也稱為電動汽車高壓配電盒，是所有純電動汽車、插電式混合動力汽車的高壓電大電流分配單元PDU。通常采用集中配電方案，以確保結構設計緊湊、接線布局方便和檢修方便快捷。根據不同客戶的系統架構需求，高壓配電盒還要集成部分電池管理系統智能控制管理單元，從而更進一步簡化整車系統架構配電的復雜度。本實用新型采用散熱及耐振動優良的鋁合金殼體，具有較高的安全及密封防水等級，在工作壽命、功耗、體積及重量方面具有較大的技術優勢。

實施例2：

本實施例可以單獨形成完整的技術方案，也可以與實施例1相結合形成完整的技術方案，還可以與本實用新型的其他任一實施例進行排列組合形成完整的技術方案。

一種電動汽車功率集成控制器，如圖9-15所示，所述高壓配電層包括配電柜殼體6，配電柜殼體6上部設有第一開口，所述第一開口上裝有第一箱蓋1。配電柜元器件2包括接觸器、保險、銅排、預充電阻和絕緣監控儀。配電柜殼體6的右端外側面板上裝有配電柜高壓插件4和配電柜低壓控制插件5，配電柜殼體6的前端外側面板上設有配電柜前側高壓接線端口7，配電柜前側高壓接線端口7的出線方向垂直向下，配電柜前側高壓接線端口7采用防水格蘭進行鎖緊密封，配電柜前側高壓接線端口7的外側設有第二開口，所述第二開口上裝有配電柜接線蓋板8。

所述防水格蘭，也稱格蘭頭（Cable gland），又名電纜防水接頭、電纜固定頭(Cable fixed head）和電纜接頭（Cablejoint），其廣泛應用于機械設備電氣、船舶電氣、防蝕設備的電線電纜的固定和保護。主要作用是電纜的緊固與密封。緊固是指通過格蘭鎖緊電纜，使電纜不產生軸向位移與徑向的旋轉，這樣保證電纜的連接正常。密封是指常說的IP防護，即防塵防水，至于格蘭的防護等級要看各廠家格蘭的結構。最高可達IP68。還有一些特殊場所使用的格蘭，如屏蔽的電纜防水接頭，適用帶有屏蔽層的電纜；適用于鎧裝電纜的鎧裝電纜防水接頭；適用于礦井等危險區域的防爆電纜防水接頭等。分類：主要分為普通型與重型：重工型區分于普通，主要是重工型，應用于防爆場所。也可以根據材質分為塑料產品和金屬產品：塑料產品，現在業內主要使用尼龍材料（PA6、PA66）也有使用PVDF等材質；金屬產品，業內絕大部分使用黃銅，為了防腐多會鍍鎳。同時也有使用不銹鋼材料，如不銹鋼304、不銹鋼316、不銹鋼316L等。

實施例3：

本實施例可以單獨形成完整的技術方案，也可以與實施例1或2中任一項相結合形成完整的技術方案，還可以與本實用新型的其他任一實施例進行排列組合形成完整的技術方案。

一種電動汽車功率集成控制器，如圖16-22所示，配電柜殼體6內部空腔裝有配電柜襯套3，配電柜襯套3上裝有配電柜元器件2。配電柜襯套3采用一體化注塑成型工藝制造。

實施例4：

本實施例可以單獨形成完整的技術方案，也可以與實施例1至3中任一項相結合形成完整的技術方案，還可以與本實用新型的其他任一實施例進行排列組合形成完整的技術方案。

一種電動汽車功率集成控制器，如圖23-29所示，所述三合一集成控制器層包括三合一殼體10，三合一殼體10上部開有第三開口，所述第三開口上裝有第二箱蓋15，三合一殼體10的內部空腔裝有三合一集成控制器模塊9，三合一殼體10的右端外側面板上裝有三合一輸出插件11和三合一低壓控制插件13，三合一殼體10的底部外側平面上設有冷卻水路16，冷卻水路16的外側裝有密封板14，冷卻水路16設有進水接口和回水接口，所述進水接口和回水接口設置在三合一殼體10的右端外側面板上，所述兩接口處裝有兩個水嘴12，三合一殼體10的底部外側平面與密封板14之間采用摩擦焊相連接，冷卻水路16通過壓鑄成型工藝制成。

所述摩擦焊是實現焊接的固態焊接方法。在壓力作用下，具體是在恒定或遞增壓力以及扭矩的作用下，利用焊接接觸端面之間的相對運動在摩擦面及其附近區域產生摩擦熱和塑形變形熱，使及其附近區域溫度上升到接近但一般低于熔點的溫度區間，材料的變形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，在頂鍛壓力的作用下，伴隨材料產生塑性變形及流動，通過界面的分子擴散和再結晶而實現焊接的固態焊接方法。摩擦焊通常由如下四個步驟構成：（1）機械能轉化為熱能；（2）材料塑性變形；（3）熱塑性下的鍛壓力；（4）分子間擴散再結晶。摩擦焊相較傳統熔焊最大的不同點在于整個焊接過程中，待焊金屬獲得能量升高達到的溫度并沒有達到其熔點，即金屬是在熱塑性狀態下實現的類鍛態固相連接。相對傳統熔焊，摩擦焊具有焊接接頭質量高——能達到焊縫強度與基體材料等強度，焊接效率高、質量穩定、一致性好，可實現異種材料焊接等。摩擦焊接以其優質、高效、節能、無污染的技術特色，深受制造業的重視，特別是不斷開發出摩擦焊接的新技術，如超塑性摩擦焊接、線性摩擦焊接、攪拌摩擦焊接等，使其在航空、航天、核能、海洋開發等高技術領域及電力、機械制造、石油鉆探、汽車制造等產業部門得到了愈來愈廣泛的應用。摩擦焊的技術原理是：焊前，待焊的一對工件中，一件夾持于旋轉夾具，稱為旋轉工件，另一件夾持于移動夾具，稱為移動工件。焊接時，旋轉工件在電機驅動下開始高速旋轉，移動工件在軸向力作用下逐步向旋轉工件靠攏，兩側工件接觸并壓緊后，摩擦界面上一些微凸體首先發生粘接與剪切，并產生摩擦熱。隨著實際接觸面積增大，摩擦扭矩迅速升高，摩擦界面處溫度也隨之上升，摩擦界面逐漸被一層高溫粘塑性金屬所覆蓋。此時，兩側工件的相對運動實際上已發生在這層粘塑性金屬內部，產熱機制已由初期的摩擦產熱轉變為粘塑性金屬層內的塑性變形產熱。在熱激活作用下，這層粘塑性金屬發生動態再結晶，使變形抗力降低，故摩擦扭矩升高到一定程度(前峰值扭矩)后逐漸降低。隨著摩擦熱量向兩側工件的傳導，焊接面兩側溫度亦逐漸升高，在軸向壓力作用下，焊合區金屬發生徑向塑性流動，從而形成飛邊，軸向縮短量逐漸增大。隨摩擦時間延長，摩擦界面溫度與摩擦扭矩基本恒定，溫度分布區逐漸變寬，飛邊逐漸增大，此階段稱之為準穩定摩擦階段。在此階段，摩擦壓力與轉速保持恒定。當摩擦焊接區的溫度分布、變形達到一定程度后，開始剎車制動并使軸向力迅速升高到所設定的頂鍛壓力此時軸向縮短量急驟增大，并隨著界面溫度降低，摩擦壓力增大，摩擦扭矩出現第二個峰值，即后峰值扭矩。在頂鍛過程中及頂鍛后保壓過程中，焊合區金屬通過相互擴散與再結晶，使兩側金屬牢固焊接在一起，從而完成整個焊接過程。在整個焊接過程中，摩擦界面溫度一般不會超過熔點，故摩擦焊是固態焊接。

實施例5：

本實施例可以單獨形成完整的技術方案，也可以與實施例1至4中任一項相結合形成完整的技術方案，還可以與本實用新型的其他任一實施例進行排列組合形成完整的技術方案。

一種電動汽車功率集成控制器，所述油泵輔助電機控制器接口與同步電機相匹配，所述氣泵輔助電機控制器接口與同步電機相匹配。

實施例6：

本實施例可以單獨形成完整的技術方案，也可以與實施例1至5中任一項相結合形成完整的技術方案。

一種電動汽車功率集成控制器，所述雙層一體式結構采用鋁合金件加工制造。