一種純電動SUV五合一體控制驅動系統的製作方法
2023-04-28 05:25:12
本發明涉及一種驅動裝置，尤其是涉及一種純電動SUV五合一體控制驅動系統。
背景技術：
隨著能源的日益匱乏，環境汙染問題日益突出，傳統燃油汽車面臨著發動機扭矩操控性低、高效區窄等嚴重的問題，並且傳統燃油汽車的性能提升空間已經逐漸突兀，所以新能源汽車的發展勢在必行；
純電動汽車是由車載蓄電池提供能源，通過驅動電機為電動汽車提供動力；純電動汽車具有能耗低、零排放、噪聲小等優點，越來越多的目光聚焦於純電動汽車；目前純電動汽車還存在一些技術瓶頸。例如，純電動汽車行駛裡程問題，純電動汽車快速充電問題等等。眾所周知，為了提高電動汽車行駛裡程問題，汽車生產時會盡力減少部件，減輕整車整備質量；有時增加電池模塊，這使得電動汽車的行駛裡程更難以提升；並且這不利於懸架機構和整車的布置；而過度的增加或減輕整車整備質量，會嚴重影響汽車的安全性和舒適性。
因此，如何合理布局純電動汽車驅動系統結構，均勻的分布軸荷，提高整車的安全性及舒適性，從而增加行駛裡程，是本領域相關技術人員目前急需解決的技術問題。
技術實現要素：
本發明的目的是為解決現有技術中驅動系統各個部件分布不合理的問題而且驅動模塊直接連線複雜的問題，提供一種純電動SUV五合一體控制驅動系統。
本發明為解決上述技術問題的不足，所採用的技術方案是：
一種純電動SUV五合一體控制驅動系統，包括驅動電機、五合一體控制器、電池管理系統BMS、減速器、差速器、車載動力蓄電池組、車載低壓電源和保險盒，驅動電機、減速器和差速器依次連接，差速器與驅動軸連接以驅動汽車行走，電池管理系統BMS通過線路與車載動力蓄電池組連接以監控車載動力蓄電池組的狀態，車載動力蓄電池組、驅動電機和車載低壓電源與五合一體控制器的各個埠連接，五合一體控制器的一個埠與車載低壓電源連接以便於為車載低壓電源充電，車載低壓電源通過線路與汽車的弱電電路供電，保險盒安裝在弱電線路中以保護弱電電路，五合一體控制器上設有為高壓電路供電的埠，
所述驅動系統還包括汽車底盤和設置在汽車底盤靠前車頭一端上的安裝艙，安裝艙內的空間自上到下依次劃分為上層空間、中層空間和下層空間，車載動力蓄電池組包括若干個安裝在汽車底盤上的蓄電池模塊和若干個安裝在安裝艙的中層空間內的蓄電池模塊，各個蓄電池模塊相互配合連接構成車載動力蓄電池組，五合一體控制器、電池管理系統BMS、車載低壓電源和保險盒安裝在安裝艙的上層空間內，驅動電機、減速器和差速器安裝在安裝艙的下層空間內。
所述的安裝艙的上層空間包括靠近底盤一端的後排空間和遠離底盤一端的前排空間，五合一體控制器和電池管理系統BMS依次分布在前排空間內，車載低壓電源和保險盒依次分布在後排空間內。
所述的中層空間內的蓄電池模塊與上層空間底部設置有空隙。
所述的驅動電機、減速器和差速器三者一體化固定在與汽車前軸平行的支架上。
所述的五合一體控制器包括整車控制器、電機控制器、高壓配電箱、DC-DC轉換器、充電設備、控制器箱體和控制電路，控制器箱體的一個側壁上設置有多個用於將控制器箱體內部部件與控制器箱體外部部件連接的埠，整車控制器、電機控制器、高壓配電箱、DC-DC轉換器和充電設備置於控制器箱體內並通過控制電路與各個埠連接，整車控制器與電機控制器的控制模塊布置在一個PCB電路板上構成主控模塊，整車控制器與電機控制器的控制模塊集成於一個DSP晶片中，PCB電路板固定在控制器箱體內側壁上且PCB電路板所在平面與控制器箱體底部所在平面平行，DC-DC轉換器、電機控制器的IGBT模塊和充電設備安裝在PCB電路板下方的控制器箱體底部上，DC-DC轉換器和電機控制器的IGBT模塊與PCB電路板之間設置有隔離層，控制器箱體底部安裝有冷卻裝置。
所述的埠包括控制信號埠、V相埠、W相埠 、U相埠、DCDC插接件埠、第一高壓配電插接件埠、第二高壓配電插接件埠、電源埠、充電埠和冷卻系統埠，控制信號埠直接與主控模塊連接，冷卻系統埠直接與冷卻裝置連接，所述的控制電路包括主繼電器、預充繼電器、預充電阻、第一熔斷器、電容、三相半控橋、第二繼電器、第二熔斷器、第三繼電器和第三熔斷器，主繼電器的與電源埠的其中一個極連接，第一熔斷器串聯在主繼電器上，預充繼電器和預充電阻串聯後並聯在主繼電器的兩端上，第一熔斷器與電容串聯後回到電源埠的另一個極上，電容與IGBT模塊連接，IGBT模塊與V相埠、W相埠 和U相埠連接，第一熔斷器直接與DC-DC轉換器連接後回到電源埠的另一個極上，DC-DC轉換器與DCDC插接件埠連接，第一熔斷器依次與第二繼電器和第二熔斷器串聯後回到電源埠的另一個極上，第二熔斷器與第一高壓配電插接件埠連接，第一熔斷器依次與第三繼電器和第三熔斷器串聯後回到電源埠的另一個極上，第三熔斷器與第二高壓配電插接件埠連接，充電埠與三相半控橋連接，三相半控橋直接與主繼電器串聯後連接在電源埠的兩個極上。
所述的冷卻裝置為開設在控制器箱體底部的水冷槽。
所述的隔離層由鋁板和絕緣層貼合而成。
所述的控制器箱體採用鋁合金材料鑄造而成，控制器箱體長40-50cm、寬30-35cm、高15-20cm。
所述的控制器箱體長45cm、寬33cm、高17cm。
本發明的有益效果是：本發明驅動控制系統集成為五合一體的方式，體積更小；驅動系統集中布置與純電動SUV汽車的前艙，方便線束連接與管理；分層設計便於驅動系統的安裝與維護，節省了純電動SUV汽車的寶貴空間，提高驅動機艙的美觀性；採用了CAN總線通信系統，簡化車身的接線，提高了汽車通信的安全可靠性；車載動力蓄電池組為495VDC電源，使汽車有更強的動力和更長的行駛裡程；驅動系統緊湊合理的布置結構，有利於前後軸荷的合理分配，從而提高了整車的安全性和舒適性。
附圖說明
圖1為本發明布置結構的正視圖。
圖2為本發明布置結構的立體結構示意圖。
圖3為本發明布置結構的俯視圖。
圖4是本發明中五合一體控制器的電路原理圖。
圖5是本發明中五合一體控制器的正視圖。
圖6是本發明中五合一體控制器的45°側視圖。
圖7是本發明中五合一體控制器的上層俯視圖。
圖8是本發明中五合一體控制器的下層俯視圖。
圖示標記：1、驅動電機，2、五合一體控制器，201、控制信號埠；202、V相埠；203、W相埠；204、U相埠；205、DCDC插接件埠；206、第一高壓配電插接件埠；207、第二高壓配電插接件埠；208、電源埠；209、充電埠；2010、冷卻系統埠； 2011、PCB電路板；202、電容；2013、繼電器；2014、熔斷器；2015、電流傳感器；2016、三相半控橋、2017、穩壓器；2018、預充電阻；2019、DC-DC轉換器；2020、IGBT模塊；3、電池管理系統BMS，4、車載低壓電源，5、保險盒，6、動力蓄電池組，7、減速器，8、差速器。
具體實施方式
圖中所示，具體實施方式如下：
一種純電動SUV五合一體控制驅動系統，包括驅動電機1、五合一體控制器2、電池管理系統BMS3、減速器7、差速器8、車載動力蓄電池組6、車載低壓電源4和保險盒5，驅動電機1、減速器7和差速器8依次連接，差速器8與驅動軸連接以驅動汽車行走，電池管理系統BMS3通過線路與車載動力蓄電池組6連接以監控車載動力蓄電池組6的狀態，車載動力蓄電池組6、驅動電機1和車載低壓電源4與五合一體控制器2的各個埠連接，五合一體控制器2的一個埠與車載低壓電源4連接以便於為車載低壓電源4充電，車載低壓電源4通過線路與汽車的弱電電路供電，保險盒5安裝在弱電線路中以保護弱電電路，五合一體控制器2上設有為高壓電路供電的埠，
所述驅動系統還包括汽車底盤和設置在汽車底盤靠前車頭一端上的安裝艙，安裝艙內的空間自上到下依次劃分為上層空間、中層空間和下層空間，車載動力蓄電池組6包括若干個安裝在汽車底盤上的蓄電池模塊和若干個安裝在安裝艙的中層空間內的蓄電池模塊，各個蓄電池模塊相互配合連接構成車載動力蓄電池組6，五合一體控制器2、電池管理系統BMS3、車載低壓電源4和保險盒5安裝在安裝艙的上層空間內，驅動電機1、減速器7和差速器8安裝在安裝艙的下層空間內。
所述的安裝艙的上層空間包括靠近底盤一端的後排空間和遠離底盤一端的前排空間，五合一體控制器2和電池管理系統BMS3依次分布在前排空間內，車載低壓電源4和保險盒5依次分布在後排空間內。
所述的中層空間內的蓄電池模塊與上層空間底部設置有空隙。
所述的驅動電機1、減速器7和差速器8三者一體化固定在與汽車前軸平行的支架上。
所述的五合一體控制器2包括整車控制器、電機控制器、高壓配電箱、DC-DC轉換器2019、充電設備、控制器箱體和控制電路，控制器箱體的一個側壁上設置有多個用於將控制器箱體內部部件與控制器箱體外部部件連接的埠，整車控制器、電機控制器、高壓配電箱、DC-DC轉換器2019和充電設備置於控制器箱體內並通過控制電路與各個埠連接，整車控制器與電機控制器的控制模塊布置在一個PCB電路板2011上構成主控模塊，整車控制器與電機控制器的控制模塊集成於一個DSP晶片中，PCB電路板2011固定在控制器箱體內側壁上且PCB電路板2011所在平面與控制器箱體底部所在平面平行，DC-DC轉換器2019、電機控制器的IGBT模塊2020和充電設備安裝在PCB電路板2011下方的控制器箱體底部上，DC-DC轉換器2019和電機控制器的IGBT模塊2020與PCB電路板2011之間設置有隔離層，控制器箱體底部安裝有冷卻裝置。
所述的埠包括控制信號埠201、V相埠202、W相埠203 、U相埠204、DCDC插接件埠205、第一高壓配電插接件埠206、第二高壓配電插接件埠207、電源埠208、充電埠209和冷卻系統埠2010，控制信號埠201直接與主控模塊連接，冷卻系統埠2010直接與冷卻裝置連接，所述的控制電路包括主繼電器、預充繼電器、預充電阻2018、第一熔斷器、電容202、三相半控橋2016、第二繼電器、第二熔斷器、第三繼電器和第三熔斷器，主繼電器的與電源埠208的其中一個極連接，第一熔斷器串聯在主繼電器上，預充繼電器和預充電阻2018串聯後並聯在主繼電器的兩端上，第一熔斷器與電容202串聯後回到電源埠208的另一個極上，電容202與IGBT模塊2020連接，IGBT模塊2020與V相埠202、W相埠203 和U相埠204連接，第一熔斷器直接與DC-DC轉換器2019連接後回到電源埠208的另一個極上，DC-DC轉換器2019與DCDC插接件埠205連接，第一熔斷器依次與第二繼電器和第二熔斷器串聯後回到電源埠208的另一個極上，第二熔斷器與第一高壓配電插接件埠206連接，第一熔斷器依次與第三繼電器和第三熔斷器串聯後回到電源埠208的另一個極上，第三熔斷器與第二高壓配電插接件埠207連接，充電埠209與三相半控橋2016連接，三相半控橋2016直接與主繼電器串聯後連接在電源埠208的兩個極上。
所述的冷卻裝置為開設在控制器箱體底部的水冷槽。
所述的隔離層由鋁板和絕緣層貼合而成。
所述的控制器箱體採用鋁合金材料鑄造而成，控制器箱體長40-50cm、寬30-35cm、高15-20cm。
所述的控制器箱體長45cm、寬33cm、高17cm。
如圖4純電動汽車五合一體新型通用控制器的電路原理圖所示，它包括了整車控制器、電機控制器、高壓配電、DCDC和充電設備。將電動汽車的控制系統集成到一起，同時又優化布線和控制機構，實現電動汽車的新型控制系統。
如圖4至8所示：附圖中2013繼電器包括主繼電器、第二繼電器和第三繼電器，因為均為繼電器，因此只用標號2013表示，2014熔斷器包括第一熔斷器、第二熔斷器和第三熔斷器，因為均為熔斷器因此標號只用2014表示，控制器從動力電池組獲得高壓電源，經過208電源接口輸入汽車控制器中，高壓電壓經過預充繼電器和預充電阻形成通路，由控制程序控制主繼電器吸合將高壓傳送至主熔斷器，主熔斷器防止電路過載而損壞控制器；主熔斷器傳送到繼電器，由 PCB電路板上的控制模塊控制繼電器吸合，再傳送至電容，然後到IGBT模塊；電機控制器控制電路接收到電源信號，然後控制IGBT模塊，將高壓電源轉化成U、V、W三相電源輸出至驅動電機。
主控電路板PCB在控制電機的同時，控制器接收到高壓配電和DCDC轉換器的控制信號，將電流傳送至DCDC轉換器控制電路板，接收到控制信號控制兩個繼電器吸合，形成高壓配電迴路由第一高壓配電插接件埠206和第二高壓配電插接件埠207連接在暖風和空調航空插頭輸出。同時DCDC轉換器經過穩壓器降壓成24V和12V後輸出至二極體然後到DC-DC插頭埠輸出，為車載24V和12V低壓電池充電，保證低壓電路的正常供電。
如圖所述的純電動汽車五合一體新型通用控制器的充電系統：包括充電模塊和充電機管理系統；首先充電管理系統接收到CC信號，檢測充電電壓為380V或220V，經過分析判斷，發送充電命令，調整參數接通充電模塊開始充電。在充電的過程中，充電機管理系統分析電池管理系統BMS中的反饋的實時參數信息和電路中的實時電壓電流，在充電過程中對充電控制策略進行修正。
根據本發明，所述的純電動汽車五合一體新型通用控制器箱體使用鋁合金一次性壓鑄而成，散熱系統一體結構。驅動器內部採用底層水冷散熱，上層與下層安裝隔離絕緣屏蔽層，保證電路控制的可靠性。
根據以上所述的技術方案，本發明所述的純電動汽車五合一體新型通用控制器與現有電動汽車使用的技術相比，具有以下優點：本控制器相當於整車控制器、電機控制器、DCDC轉換器、充電機、高壓配電箱五個控制系統，極大的節約了空間和成本，提高整個控制器的工作效率，提高整車的電磁兼容性和可靠性，減小重量和體積。
本申請中把純電動汽車驅動系統中重量較重、體積較大的動力蓄電池組布置於純電動汽車的底盤及前艙內；把驅動電機、減速器、差速器布置於前艙底部，實現了三者的一體化，從而使驅動系統的重量均勻分布在整個車體，實現汽車軸荷的最佳分配，提高電動汽車空間的舒適性，行駛安全可靠性及適應性。
本發明驅動系統的布置方案，整個驅動系統控制和動力系統布置於前艙並使用分層布置的方案，使得裝配部件層次清晰，有利於整車的裝配及後續的維修。
本發明布置於上層的五合一體控制器、電池管理系統BMS，大大減少了線路的布置，有利於整車控制器通過CAN通信網絡控制；同時五合一體控制器布置於上層有利於對整車的調試、檢測及維修。
布置於中層的電池靠近電池管理系統BMS，有利於BMS對電池的管理及其維修，減少線束的布置；
布置於中層的電池靠近上層的高壓配電箱及五合一體控制器，有利於整車在制動時對產生的能量通過五合一體控制器轉化後進行回收，然後存儲到動力蓄電池組，便於能量利用。
本發明所述的布置結構，充分考慮了整車的空間利用，利用了五合一體控制器，同時將驅動系統集中布置與前艙內，是整車布置結構更加緊湊，安裝與維修更方便、有利於線束的布置。動力蓄電池組布置於底盤，充分利用汽車的底盤空間，便於電池組的安裝與維護，更有利於前後軸荷的分配。
本發明所列舉的技術方案和實施方式並非是限制，與本發明所列舉的技術方案和實施方式等同或者效果相同方案都在本發明所保護的範圍內。