車輛的集成電子電力控制單元的制作方法
【專利摘要】一種車輛的集成電子電力控制單元。環境友好車輛的集成電子電力控制單元包括共用DC輸入端的逆變器和LDC（低壓DC-DC轉換器）。在所述集成電子電力控制單元中，所述逆變器為通過將DC電壓轉換成AC電壓而驅動電動機的電子電力控制單元，并且所述低壓DC-DC轉換器作用為通過將DC高壓轉換成低壓DC電壓而給低壓電池充電的另一個電子電力控制單元，此處所述逆變器包括由使輸入電壓變平坦的電容器和去除輸入電壓的噪聲的電容器組成的電容器模塊，并且集成了所述逆變器和所述低壓DC-DC轉換器，使得所述逆變器的電容器模塊的輸出變為所述低壓DC-DC轉換器的輸出。
【專利說明】車輛的集成電子電力控制單元
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年2月22日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請N0.10-2013-0019431在35U.S.C.§ 119(a)下的優先權和權益，并通過引用將其全部內容納入本文。
【技術領域】
[0003]本發明涉及共用環境友好車輛的DC輸入端的集成電子電力控制單元，其中在環境友好車輛中作為EPCU (電子電力控制單元)的逆變器和LDC (低壓DC-DC轉換器)共用DC輸入端。
【背景技術】
[0004]已知的是要提供環境友好的車輛，也即，所述車輛具有改進的燃料效率，滿足適用的政府法規(例如，關于排放氣體的OBD (車載診斷)的法規)，并且所述車輛最小化地利用化石燃料作為燃料源。
[0005]包括燃料電池車輛、電動車輛、插電式電動車輛以及混合動力車輛的這樣的環境友好車輛配備有一個或更多個電動機和發動機。
[0006]例如，環境友好車輛可以包括電池、逆變器、LDC (低壓DC-DC轉換器)、發動機離合器以及各個電子動力控制單元，其中，所述電池在高壓時充電，用于驅動電動機；所述逆變器為通過將電池的DC高壓轉換為AC電壓而驅動電動機的電子電力控制單元；所述LDC(低壓DC-DC轉換器)也是電子電力控制單元，其通過將DC高壓轉換為低的DC電壓(例如，12V)而給低壓電池充電；所述發動機離合器設置在發動機和電動機之間以將發動機的動力傳遞至驅動軸；所述各個電子電力控制單元用于控制環境友好車輛的操作。
[0007]通常地，根據由駕駛員操作加速器踏板和制動器踏板、負荷、車輛速度以及電池的SOC (充電狀態)確定的加速/減速意圖，通過接合或分離發動機離合器而使環境友好車輛能夠在HEV (混合電動車輛)模式和EV (電動車輛)模式下行駛。
[0008]當環境友好車輛的行駛模式從EV模式改變為HEV模式時，在發動機速度和電動機速度同步之后接合發動機離合器，以便在使用不同動力源的發動機和電動機之間傳遞動力的同時沒有改變轉矩，從而保證了駕駛性能。
[0009]如上所述，環境友好車輛通常包括逆變器和低壓DC-DC轉換器。逆變器和低壓DC-DC轉換器例如可以通過分開的單獨電路來實施(如圖1和圖2所示)，或者通過集成電路來實施(如圖3所示)。
[0010]圖1 (相關技術)顯示了逆變器的電路構造的實例，并且圖2 (相關技術)顯示了低壓DC-DC轉換器 的電路構造的實例。
[0011]圖3 (相關技術)顯示了通過簡單地集成在圖1中所示的逆變器和在圖2中所示的電壓DC-DC轉換器而獲得的電路構造。
[0012]在車輛行業中，逆變器可以被稱為MCU (電動機控制單元)，這是因為逆變器是通過將DC高壓轉換為AC電壓而驅動電動機的電子電力控制單元。
[0013]參照圖1，配置逆變器10，使得輸入至DC輸入端的DC高壓HV經過由多個電容器組成的電容器模塊12，并且已經經過電容器模塊12的DC高壓通過電力轉換模塊14轉換成AC,從而驅動電動機20。
[0014]對于本領域的技術人員顯然的是，在逆變器10的電容器模塊12中，作為使輸入電壓變平坦的電容器的DC電容器12a通常為大尺寸器件，并且作為降低在輸入電壓中的噪聲的電容器的Y電容器12b通常為小尺寸器件。因此，逆變器10的電容器模塊12由大尺寸的DC電容器12a和小尺寸的Y電容器12b組成。
[0015]參照圖2，配置低壓DC-DC轉換器30，使得DC高壓HV經過扼流線線圈31、Y電容器32b以及X電容器32c，并且穿過包括多個M0SFET33、線圈、變壓器、電感器、二極管和電容器的多個各種器件而被轉換，然后輸出。
[0016]包括在低壓DC-DC轉換器30中的Y電容器32b和X電容器32c，其作為用于去除在輸入電壓中的噪聲的電容器，通常為小尺寸器件。
[0017]參考圖1至圖3，可以看出，根據相關技術的逆變器和低壓DC-DC轉換器為分開的單獨電子電力控制單元或者被簡單地集成在一個封裝內，使得它們不共用DC電壓輸入端。
[0018]因此，根據相關技術的實施方案的逆變器和低壓DC-DC轉換器的問題在于，它們降低了在環境友好車輛中的空間可用性，并且增加了制造成本。
[0019]對相關技術進行的描述旨在幫助理解本發明的背景，并且可以包括在對本領域的技術人員已知的相關技術之外的內容。
[0020]公開于該發明【背景技術】部分的上述信息僅僅旨在加深對發明背景的理解，因此其可以包含的信息并不構成在本國已為本領域技術人員所公知的現有技術。

【發明內容】

[0021]已作出的本發明致力于提供一種共用環境友好車輛的DC輸入部件的集成電子電力控制單元，其優點為通過允許在環境友好車輛中作為EPCU (電子電力控制單元)的逆變器和LDC (低壓DC-DC轉換器)共用DC輸入端，而能夠減小電子電力控制單元的尺寸，改進性能并降低成本。
[0022]本發明的一個示例性實施方案提供了一種環境友好車輛的集成電子電力控制單元，其包括逆變器和低壓DC-DC轉換器，所述逆變器為通過將DC電壓轉換成AC電壓而驅動電動機的電子電力控制單元，所述低壓DC-DC轉換器為通過將DC高壓轉換成低壓DC電壓而給低壓電池充電的電子電力控制單元，其中所述逆變器可以包括由使輸入電壓變平坦的電容器和去除輸入電壓的噪聲的電容器組成的電容器模塊，并且可以集成所述逆變器和所述低壓DC-DC轉換器，使得所述逆變器的電容器模塊的輸出變為所述低壓DC-DC轉換器的輸出。
[0023]所述逆變器的電容器模塊可以負責在所述低壓DC-DC轉換器中的電容器的功能。
[0024]所述逆變器和所述低壓DC-DC轉換器可以共用冷卻通道。
[0025]所述電容器模塊可以設置成靠近所述冷卻通道，或者在所述冷卻通道之間。
[0026]如上所述，根據本發明的示例性實施方案，可以通過與低壓DC-DC轉換器共用作用為逆變器的DC輸入端的電容器模塊，并且通過允許所述逆變器和所述低壓DC-DC轉換器共用冷卻通道而實現如下的效果。
[0027]首先，可以通過集成所述逆變器和所述低壓DC-DC轉換器來減小封裝的尺寸，使得可以容易地利用環境友好車輛的發動機室的布局。
[0028]第二，由于所述逆變器的電容器模塊既作用為在所述逆變器中的濾波器，又作用為所述低壓DC-DC轉換器的附加濾波器，因此與相關技術相比可以更加顯著地降低噪聲，因此可以改進并優化環境友好車輛的電磁波性能。
[0029]第三，通過共用所述冷卻通道的方式，可以降低外殼的制造成本，并且利用所述冷卻通道的簡化來降低成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1 (相關技術)為根據相關技術的在環境友好車輛中的逆變器的電路示意圖。
[0031]圖2 (相關技術)為根據相關技術的在環境友好車輛中的低壓DC-DC轉換器的電路不意圖。
[0032]圖3 (相關技術)為根據相關技術的逆變器和低壓DC-DC轉換器被簡單地集成的電路不意圖。
[0033]圖4為根據本發明的示例性實施方案的在其中集成了逆變器和低壓DC-DC轉換器以共用輸入端的環境友好車輛的集成電子電力控制單元的電路示意圖。
[0034]圖5為根據本發明的示例性實施方案的包括在環境友好車輛的集成電子電力控制單元中的低壓DC-DC轉換器的另一個電路示意圖。
[0035]圖6為根據本發明的示例性實施方案的環境友好車輛的集成電子電力控制單元的布局示意圖。
[0036]圖7為根據本發明的另一個不例性實施方案的環境友好車輛的集成電子電力控制單元的布局示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面，將參考所附附圖在下文中對本發明進行更為全面的描述，在這些附圖中顯示了本發明的示例性實施方案。然而，本發明并不限于本文中已描述的示例性實施方案，并且可以以其他方式來體現。
[0038]在整個說明書中，給同樣的元件以同樣的附圖標記。
[0039]應了解本文所用的術語“車輛”或“車輛的”或其他類似術語一般包括機動車輛，如包括運動型多用途車輛(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的客運汽車、包括各種小船和船艦的船只、飛機等，并包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛和其他選擇性的燃料車輛(例如衍生自除了石油之外的來源的燃料)。正如此處所提到的，混合動力車輛是具有兩種或更多動力源的車輛，例如汽油動力和電力動力兩者的車輛。
[0040]此外，如本文所提供的，包括燃料電池車輛、電動車輛、插電式電動車輛以及混合動力車輛等等的環境友好車輛優選地配備有一個或更多個電動機和發動機。
[0041]本文使用的術語僅為了描述特定實施方案，并不旨在限制本發明。如本文所使用的，單數形式“一”和“該”旨在也包括復數形式，除非文中明確地另有所指。還應理解，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，特指存在的狀態特征、整體、步驟、操作、元件和/或成分，但是并不排除存在或附加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、成分和/或其分組。如本文所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關聯的列出項目的任意或所有組合。
[0042]圖4為根據本發明的示例性實施方案的環境友好車輛的集成電子電力控制單元的電路不意圖。
[0043]參照圖4，根據本發明的示例性實施方案的集成電子電力控制單元包括逆變器110和低壓DC-DC轉換器130，其中，逆變器110通過將DC電壓轉換成AC電壓來驅動電動機20，低壓DC-DC轉換器130通過將DC高壓轉換成低壓DC電壓而給低壓電池150充電。
[0044]逆變器110可以包括由使輸入高壓HV變平坦的DC電容器112a以及去除輸入高壓的噪聲的Y電容器112b組成的電容器模塊112。
[0045]盡管根據本發明的示例性實施方案的電容器模塊112和根據相關技術的示例性實施方案的電容器模塊可以是相同的，但是應當理解，本發明的范圍并不限于此。本發明的精神可以應用到使輸入高壓變平坦并且去除輸入高壓的噪聲的構造，即使它是不同的構造。
[0046]如圖4所示，逆變器110和低壓DC-DC轉換器130通過電路而連接，使得逆變器的電容器模塊112的輸出變為低壓DC-DC轉換器130的輸入。
[0047]如圖4所示，當逆變器110和低壓DC-DC轉換器130連接時，逆變器110的電容器模塊112既能夠作用為逆變器110的濾波器，又能夠作用為低壓DC-DC轉換器130的附加
濾波器。
[0048]因此，根據本發明的示例性實施方案，與相關技術相比，可以更有效地去除在輸入電壓中的噪聲。
[0049]另一方面，如圖4所示，當逆變器110和低壓DC-DC轉換器130連接，使得逆變器110的電容器模塊112的輸出變為低壓DC-DC轉換器130的輸入時，逆變器110的電容器模塊112能夠作用為在低壓DC-DC轉換器130中的電容器，例如，如圖2所示的Y電容器32b以及X電容器32c。
[0050]因此，如圖5所示，在本發明的另一個示例性實施方案中，如在低壓DC-DC轉換器130’中，能夠移除Y電容器32b以及X電容器32c。因而，根據本發明的另一個示例性實施方案，可以降低部件的成本并實現更加緊湊的尺寸。
[0051]圖6為顯示根據本發明的示例性實施方案的集成電子電力控制單元的封裝布局的圖。
[0052]參考圖6，在根據本發明的示例性實施方案的集成電子電力控制單元100中的逆變器110和低壓DC-DC轉換器130能夠共用由輸入冷卻劑管道160a和輸出冷卻劑管道160b形成的冷卻通道。
[0053]具體地，如圖6所示，在根據本發明的示例性實施方案的集成電子電力控制單元100中，共用由輸入冷卻劑管道160a和輸出冷卻劑管道160b形成的冷卻通道，以冷卻平行布置的電容器模塊112、逆變器電力模塊114以及低壓DC-DC轉換器的封裝。
[0054]由于電容器模塊112由逆變器110和低壓DC-DC轉換器130共用，電容器模塊112可能生成過量的熱量。
[0055]因此，在本發明的另一個示例性實施方案中，如圖7所示，電容器模塊112可以設置成靠近由輸入冷卻劑管道160a和輸出冷卻劑管道160b實施的冷卻通道，或者在所述冷卻通道之間，以便更加有效地除去電容器模塊112的熱量。
[0056]具體地，如圖7所示，在本發明的另一個示例性實施方案中，電容器模塊112可以設置成靠近低壓DC-DC轉換器130和逆變器電力模塊114，或者在低壓DC-DC轉換器130和逆變器電力模塊114之間。
[0057]因此，根據本發明的示例性實施方案，由于逆變器和低壓DC-DC轉換器能夠共用同樣是逆變器和冷卻通道的DC輸入端的電容器模塊，因此可以減小集成有逆變器和低壓DC-DC轉換器的電子電力控制單元的尺寸，改進性能并降低成本。
[0058]盡管已經結合目前被認為是實用的示例性實施方案描述了本發明，但應該理解本發明不限于公開的實施方案，而相反地，其旨在涵蓋包括在所附權利要求的精神和范圍內的各種變化和等效布置。
【權利要求】
1.一種車輛的集成電子電力控制單元，包括: 逆變器和低壓DC-DC轉換器，所述逆變器為通過將DC電壓轉換成AC電壓而驅動電動機的電子電力控制單元，所述低壓DC-DC轉換器為通過將DC高壓轉換成低壓DC電壓而給低壓電池充電的另一個電子電力控制單元， 其中所述逆變器包括由使輸入電壓變平坦的電容器和去除輸入電壓的噪聲的電容器組成的電容器模塊，以及 集成了所述逆變器和所述低壓DC-DC轉換器，使得所述逆變器的電容器模塊的輸出變為所述低壓DC-DC轉換器的輸出。
2.根據權利要求1所述的車輛的集成電子電力控制單元，其中所述逆變器的電容器模塊負責在所述低壓DC-DC轉換器中的電容器的功能。
3.根據權利要求1所述的車輛的集成電子電力控制單元，其中所述逆變器和所述低壓DC-DC轉換器共用冷卻通道。
4.根據權利要求3所述的車輛的集成電子電力控制單元，其中所述電容器模塊設置成鄰近所述冷卻通道。
5.根據權利要求1所述的車輛的集成電子電力控制單元，其中所述集成電子電力控制單元配置成被安裝在車輛內，所述車輛從包括以下類型的組中選擇:燃料電池車輛、電動車輛、插電式電動車輛以及混合動力車輛。
6.根據權利要求1所述的車輛的集成電子電力控制單元，其中集成電子電力控制單元配置成被安裝在車輛內，所述車輛能夠在混合電動車輛模式下和電動車輛模式下操作。
7.—種車輛，其至少能夠在混合電動車輛模式下和電動車輛模式下操作，包括: 集成電子電力控制單元，包括: 逆變器和低壓DC-DC轉換器，所述逆變器為通過將DC電壓轉換成AC電壓而驅動電動機的電子電力控制單元，所述低壓DC-DC轉換器為通過將DC高壓轉換成低壓DC電壓而給低壓電池充電的另一個電子電力控制單元， 其中所述逆變器包括由使輸入電壓變平坦的電容器和去除輸入電壓的噪聲的電容器組成的電容器模塊，以及 集成了所述逆變器和所述低壓DC-DC轉換器，使得所述逆變器的電容器模塊的輸出變為所述低壓DC-DC轉換器的輸出。
8.根據權利要求7所述的車輛，其中所述逆變器的電容器模塊負責在所述低壓DC-DC轉換器中的電容器的功能。
9.根據權利要求7所述的車輛，其中所述逆變器和所述低壓DC-DC轉換器共用冷卻通道。
10.根據權利要求9所述的車輛，其中所述電容器模塊設置成鄰近所述冷卻通道。
【文檔編號】H05K7/20GK104002744SQ201310475793
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2013年2月22日
【發明者】尹在勛, 全禹勇, 朱正弘 申請人:現代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社