本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車高壓電氣集成技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種電動(dòng)汽車的集成式電力電子裝置。

背景技術(shù)：

在電動(dòng)汽車上高壓電氣部件有許多，如高壓電池包，高壓分線盒，電機(jī)控制器，壓縮機(jī)，PTC，DC/DC，車載充電器等。隨著電動(dòng)汽車零部件技術(shù)的快速發(fā)展，主要核心零部件如電機(jī)控制器、DC/DC、整車控制器、電池管理、高壓分線盒、車載充電器這些部件都由不同的生產(chǎn)廠家來設(shè)計(jì)制作，再由主機(jī)廠進(jìn)行系統(tǒng)的集成。這樣做的優(yōu)勢(shì)很明顯，當(dāng)不同的部件需要售后支持時(shí)，負(fù)責(zé)不同部件的廠家可以直接對(duì)自己損壞的產(chǎn)品進(jìn)行分析研究。然而缺點(diǎn)也有，列舉了一些：

第一、在整車前艙部分做部件布置的時(shí)候，要涉及到各個(gè)零部件的擺放，這樣需要的支架很多，需要在整車上布置許多卡扣來固定線束，而且各個(gè)部件的高壓電氣連線也很多、很繁雜，使得整車前艙的布置顯得過于凌亂。

第二、每個(gè)部件的開發(fā)和驗(yàn)證的過程會(huì)比較長(zhǎng)，花費(fèi)的費(fèi)用較多，而且也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。

因此出現(xiàn)了許多種集成的方式，如電機(jī)控制器、DC/DC、整車控制器、電池管理、高壓分線盒、車載充電器整體在一個(gè)集成箱內(nèi)。這種集成的方式很好的解決了前艙的布置問題。同樣也帶來了另外一些問題，當(dāng)集成的某個(gè)小部件出現(xiàn)故障時(shí)，需要更換整個(gè)集成箱，造成過多的資源浪費(fèi)。

傳統(tǒng)的高壓分線盒原理圖如圖1所示：從動(dòng)力電池出來的正負(fù)母線通過連接器連接到高壓分線盒。經(jīng)過主熔斷器15，到主接觸器25和各個(gè)高壓零部件的支路繼電器17。其余的連接線均為銅排，形成的各個(gè)支路連接的是高壓的各個(gè)部件：電機(jī)控制器18、PTC加熱器(類似于傳統(tǒng)車乘員艙內(nèi)暖風(fēng)功能)19、壓縮機(jī)20、快充車載接口21、車載充電器26、DC-DC變換器27、其他高壓用電設(shè)備28等等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種電動(dòng)汽車的集成式電力電子裝置，減少部分的線束繁雜的問題，集成方案可靠性高，同時(shí)集成有主接觸器檢測(cè)、開蓋檢測(cè)、絕緣檢測(cè)、基板溫度檢測(cè)的綜合檢測(cè)功能。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種電動(dòng)汽車的集成式電力電子裝置，包括集成箱以及設(shè)于集成箱內(nèi)的高壓分線模塊和智能監(jiān)控模塊，所述集成箱上設(shè)有電源正極接口、電源負(fù)極接口、高壓部件總負(fù)接口和多個(gè)高壓部件子接口，所述電源負(fù)極接口連接高壓部件總負(fù)接口，所述高壓分線模塊包括基板以及設(shè)于基板上的多路的高壓部件連接支路，每路的高壓部件連接支路的一端均連接電源正極接口，另一端分別連接一高壓部件子接口，其中一路的高壓部件連接支路為設(shè)有主接觸器的電機(jī)供電支路，所述智能監(jiān)控模塊包括設(shè)于基板上的CAN通訊電路、用于檢測(cè)主接觸器工作狀態(tài)的輔助觸點(diǎn)檢測(cè)電路、用于檢測(cè)集成箱密封狀態(tài)的開蓋檢測(cè)電路和用于檢測(cè)電動(dòng)汽車絕緣性的絕緣檢測(cè)電路，所述CAN通訊電路通過檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器分別連接輔助觸點(diǎn)檢測(cè)電路、開蓋檢測(cè)電路、絕緣檢測(cè)電路和汽車總線。

所述輔助觸點(diǎn)檢測(cè)電路包括輔助接觸點(diǎn)開關(guān)、第一電阻和第一電壓傳感器，所述輔助接觸點(diǎn)開關(guān)設(shè)于主接觸器上，輔助接觸點(diǎn)開關(guān)的一端連接基板的地端，輔助接觸點(diǎn)開關(guān)的另一端連接第一電阻的一端，第一電阻的另一端連接基板的電源端，所述第一電壓傳感器設(shè)于輔助接觸點(diǎn)開關(guān)與第一電阻的連接處，并連接檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器。

所述開蓋檢測(cè)電路包括開蓋檢測(cè)開關(guān)、第二電阻和第二電壓傳感器，所述開蓋檢測(cè)開關(guān)的一端連接基板的地端，開蓋檢測(cè)開關(guān)的另一端連接第二電阻的一端，所述第二電阻的另一端連接基板的電源端，所述第二電壓傳感器設(shè)于開蓋檢測(cè)開關(guān)與第二電阻的連接處，并連接檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器。

所述絕緣檢測(cè)電路包括開關(guān)管、第三電阻、第一絕緣電阻、第二絕緣電阻和第三電壓傳感器，所述開關(guān)管的一端分別連接電源負(fù)極接口和第二絕緣電阻的一端，開關(guān)管的另一端連接第三電阻的另一端、第四電阻的一端和車身搭鐵地端，所述第四電阻的另一端連接電源正極接口，所述第三電壓傳感器設(shè)于電源負(fù)極接口處，并連接檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器。

還包括設(shè)于基板上的基板溫度檢測(cè)電路，所述基板溫度檢測(cè)電路包括第四電阻、濾波電容、熱敏電阻和第四電壓傳感器，所述第一電阻的一端連接分別連接基板的地端和濾波電容的一端，第一電阻的另一端分別連接濾波電容的另一端和熱敏電阻的一端，所述熱敏電阻的另一端連接基板的電源端，熱敏電阻緊貼基板設(shè)置，所述第四電壓傳感器設(shè)于第四電阻和熱敏電阻的連接處，并連接檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器。

多路的高壓部件連接支路還包括設(shè)有車載充電器的市電充電支路和設(shè)有DC-DC變換器的低壓蓄電池充電支路。

多路的高壓部件連接支路還包括PTC供電支路、壓縮機(jī)供電支路和快充供電支路。

所述電源正極接口通過一主熔斷器連接多路的高壓部件連接支路，所述電源負(fù)極接口通過一主熔斷器連接高壓部件總負(fù)接口。

每路的高壓部件連接支路上設(shè)有支路熔斷器。

所述檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器采用單片機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)對(duì)比現(xiàn)有的分散式電動(dòng)汽車電力電子裝置，在集成的功能模塊上，高壓分線盒、DC-DC變換器、車載充電器都不屬于易損件可以長(zhǎng)久使用，而且各個(gè)部件功能的定義，也與整車的動(dòng)力功能、安全保護(hù)功能無關(guān)。失效的概率非常小，就算失效也不會(huì)造成人生安全故障。

2)增加了智能控制部分的智能監(jiān)控模塊：如高壓互鎖、絕緣檢測(cè)、主接觸器開通閉合診斷功能、CAN通訊等，其中，輔助觸點(diǎn)檢測(cè)電路可以判斷主接觸器的開通閉合狀態(tài)，開蓋檢測(cè)電路可以判斷集成箱的頂蓋是否密封嚴(yán)實(shí)，絕緣檢測(cè)電路可以通過高壓部分的連接來檢測(cè)整個(gè)集成箱內(nèi)的高壓絕緣是否符合要求，基板溫度檢測(cè)電路用于檢測(cè)整個(gè)箱子的內(nèi)部溫度，若在一定時(shí)間內(nèi)的溫度持續(xù)高溫且不降，則可以發(fā)出工作異常的預(yù)警。

3)對(duì)前艙零部件的布置起到優(yōu)化的作用，減少了固定支架，解決整車前艙的布置問題，以及縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)驗(yàn)證過程，節(jié)省成本，減少過多的資源浪費(fèi)。

4)CAN通訊電路可以將集成箱內(nèi)的各種信號(hào)狀態(tài)通過CAN網(wǎng)絡(luò)傳輸給汽車總線上的外部控制器，傳輸?shù)男畔⒂校簻囟?、電壓、電流、絕緣電阻等等，實(shí)現(xiàn)電力電子裝置內(nèi)部工作狀態(tài)的檢測(cè)，便于用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題。

5)減少了產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用，只需要開一套模具即可，縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證周期。

6)電源正極接口通過一主熔斷器連接多路的高壓部件連接支路，電源負(fù)極接口通過一主熔斷器連接高壓部件總負(fù)接口，每路的高壓部件連接支路上設(shè)有支路熔斷器，通過設(shè)置多個(gè)熔斷器保證各個(gè)支路和電源接口處的分級(jí)熔斷保護(hù)功能。

7)通過設(shè)置各個(gè)功能接口，可以保證各線束接線明確，有效地避免電線布設(shè)混亂的問題，使得電動(dòng)汽車裝置的設(shè)計(jì)更加規(guī)范。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有高壓分線盒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置中高壓分線模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明裝置中智能監(jiān)控模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明裝置中輔助觸點(diǎn)檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明裝置中開蓋檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明裝置中絕緣檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明裝置中基板溫度檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、集成箱，2、電源正極接口，3、電源負(fù)極接口，4、高壓部件總負(fù)接口，5、高壓部件子接口，6、高壓部件連接支路，7、電機(jī)供電支路，8、CAN通訊電路，9、輔助觸點(diǎn)檢測(cè)電路，10、開蓋檢測(cè)電路，11、絕緣檢測(cè)電路，12、汽車總線，13、檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器，14、基板溫度檢測(cè)電路，15、主熔斷器，16、支路熔斷器，17、支路繼電器，18、電機(jī)控制器，19、PTC加熱器，20、壓縮機(jī)，21、快充車載接口，22、市電輸入接口，23、低壓蓄電池，24、其他高壓用電設(shè)備，25、主接觸器，26、車載充電器，27、DC-DC變換器，28、高壓部件總負(fù)端。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖2所示，一種電動(dòng)汽車的集成式電力電子裝置，包括集成箱1以及設(shè)于集成箱1內(nèi)的高壓分線模塊和智能監(jiān)控模塊，集成箱1上設(shè)有電源正極接口2、電源負(fù)極接口3、高壓部件總負(fù)接口4和多個(gè)高壓部件子接口5，電源負(fù)極接口3連接高壓部件總負(fù)接口4，高壓部件總負(fù)接口4連接高壓部件總負(fù)端28，通過設(shè)置各個(gè)功能接口，可以保證各線束接線明確，有效地避免電線布設(shè)混亂的問題，同時(shí)，集成箱1外殼設(shè)有加強(qiáng)筋，保證殼體的抗壓強(qiáng)度，有效地防止內(nèi)部模塊受損。

如圖2所示，高壓分線模塊包括基板以及設(shè)于基板上的多路的高壓部件連接支路6，每路的高壓部件連接支路6的一端均連接電源正極接口2，另一端分別連接一高壓部件子接口5，多路的高壓部件連接支路6包括設(shè)有主接觸器25的電機(jī)供電支路7、設(shè)有車載充電器26的市電充電支路、設(shè)有DC-DC變換器27的低壓蓄電池充電支路、PTC供電支路、壓縮機(jī)供電支路和快充供電支路，其中市電充電支路、低壓蓄電池充電支路、PTC供電支路、壓縮機(jī)供電支路和快充供電支路上設(shè)置有支路繼電器17，低壓蓄電池充電支路通過高壓部件子接口5連接低壓蓄電池23，低壓蓄電池23采用12V鉛酸電池，實(shí)現(xiàn)低壓電源充電的功能，市電充電支路通過高壓部件子接口5連接市電輸入接口22，同時(shí)實(shí)現(xiàn)市電輸入充電的功能，電機(jī)供電支路7、PTC供電支路、壓縮機(jī)供電支路和快充供電支路分別通過高壓部件子接口5對(duì)應(yīng)連接電機(jī)控制器18、PTC加熱器19、壓縮機(jī)20、快充車載接口21，其余的高壓部件連接支路6則根據(jù)不同的設(shè)計(jì)需求連接其他高壓用電設(shè)備24。電源正極接口2通過一主熔斷器15連接多路的高壓部件連接支路6，電源負(fù)極接口3通過一主熔斷器15連接高壓部件總負(fù)接口4，每路的高壓部件連接支路6上設(shè)有支路熔斷器16，通過設(shè)置多個(gè)熔斷器保證各個(gè)支路和電源接口處的分級(jí)熔斷保護(hù)功能。

通過將傳統(tǒng)高壓分線盒、DC-DC變換器27、車載充電器26集成在一個(gè)集成箱1內(nèi)，相比傳統(tǒng)高壓分線盒，集成度更好，同時(shí)DC-DC變換器27、車載充電器26不易損壞，不會(huì)出現(xiàn)部件頻繁出現(xiàn)故障的問題，工作穩(wěn)定性更佳，實(shí)用性更強(qiáng)。

如圖3所示，智能監(jiān)控模塊包括設(shè)于基板上的CAN通訊電路8、用于檢測(cè)主接觸器25工作狀態(tài)的輔助觸點(diǎn)檢測(cè)電路9、用于檢測(cè)集成箱1密封狀態(tài)的開蓋檢測(cè)電路10、用于檢測(cè)電動(dòng)汽車絕緣性的絕緣檢測(cè)電路11和用于檢測(cè)基板上工作環(huán)境溫度的基板溫度檢測(cè)電路14，CAN通訊電路8通過檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器13分別連接輔助觸點(diǎn)檢測(cè)電路9、開蓋檢測(cè)電路10、絕緣檢測(cè)電路11、基板溫度檢測(cè)電路14和汽車總線12，CAN通訊電路8可以將集成箱1內(nèi)的各種信號(hào)狀態(tài)通過CAN網(wǎng)絡(luò)傳輸給汽車總線12上的外部控制器，如：溫度、電壓、電流、絕緣電阻等等，實(shí)現(xiàn)電力電子裝置內(nèi)部工作狀態(tài)的檢測(cè)，便于用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題。

如圖4所示，輔助觸點(diǎn)檢測(cè)電路9包括輔助接觸點(diǎn)開關(guān)K1、第一電阻R1和第一電壓傳感器，輔助接觸點(diǎn)開關(guān)K1設(shè)于主接觸器25上，輔助接觸點(diǎn)開關(guān)K1的一端連接基板的地端GND，輔助接觸點(diǎn)開關(guān)K1的另一端連接第一電阻R1的一端，第一電阻R1的另一端連接基板的電源端VCC，第一電壓傳感器設(shè)于輔助接觸點(diǎn)開關(guān)K1與第一電阻R1的連接處，并連接檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器13，圖4中V1為第一電壓傳感器的待檢測(cè)電壓點(diǎn)，當(dāng)主接觸器25線圈得電時(shí)，輔助接觸點(diǎn)開關(guān)K1吸合，此時(shí)V1的電平為0V；當(dāng)主接觸器25線圈斷電時(shí)，輔助接觸點(diǎn)開關(guān)K1斷開，此時(shí)V1的電平為高電平，因此可以通過V1的電平狀態(tài)來快速、簡(jiǎn)便地檢測(cè)主接觸器25的工作狀態(tài)。檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器13可采用單片機(jī)，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多路采集數(shù)據(jù)的AD轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)發(fā)。

如圖5所示，開蓋檢測(cè)電路10包括開蓋檢測(cè)開關(guān)K2、第二電阻R2和第二電壓傳感器，開蓋檢測(cè)開關(guān)K2的一端連接基板的地端GND，開蓋檢測(cè)開關(guān)K2的另一端連接第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端連接基板的電源端VCC，第二電壓傳感器設(shè)于開蓋檢測(cè)開關(guān)K2與第二電阻R2的連接處，并連接檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器13，圖5中V2為第二電壓傳感器的待檢測(cè)電壓點(diǎn)，當(dāng)開蓋檢測(cè)開關(guān)K2閉合時(shí)V2檢測(cè)值為低電平，開蓋檢測(cè)開關(guān)K2斷開后V2檢測(cè)值為高電平，而開蓋檢測(cè)開關(guān)K2的開通和斷開受開蓋的影響，因此可以通過開蓋檢測(cè)電路10來判斷集成箱1的頂蓋是否蓋好。開蓋檢測(cè)開關(guān)K2的結(jié)構(gòu)可以頂蓋導(dǎo)體和箱體導(dǎo)體，頂蓋導(dǎo)體設(shè)置在集成箱1的頂蓋上，箱體導(dǎo)體設(shè)置在集成箱1的箱體上，頂蓋與箱體密封連接好時(shí)，頂蓋導(dǎo)體和箱體導(dǎo)體接觸連接成一段導(dǎo)體回路，該導(dǎo)體回路接入基板的地端GND與第二電阻R2之間。開蓋檢測(cè)開關(guān)K2還可以采用壓力觸點(diǎn)開關(guān)，壓力觸點(diǎn)開關(guān)設(shè)于箱體上，頂蓋上設(shè)置可觸及壓力觸點(diǎn)開關(guān)的凸起，當(dāng)頂蓋與箱體密封連接好時(shí)，凸起按壓壓力觸點(diǎn)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)壓力觸點(diǎn)開關(guān)的閉合。

如圖6所示，絕緣檢測(cè)電路11包括開關(guān)管K3、第三電阻R3、第一絕緣電阻R_正、第二絕緣電阻R_負(fù)和第三電壓傳感器，開關(guān)管K3的一端分別連接電源負(fù)極接口3和第二絕緣電阻R_負(fù)的一端，開關(guān)管K3的另一端連接第三電阻R3的另一端、第四電阻R4的一端和車身搭鐵地端G，第四電阻R4的另一端連接電源正極接口2，第三電壓傳感器設(shè)于電源負(fù)極接口3處，并連接檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器13。第一絕緣電阻R_正為電池正極對(duì)車身地絕緣電阻，第二絕緣電阻R_負(fù)為電池負(fù)極對(duì)車身地絕緣電阻，當(dāng)開關(guān)管K3閉合時(shí)，

V3＝Udc*(R3//R_負(fù))/(R_正+R3//R_負(fù))……“//”代表求兩個(gè)電阻的并聯(lián)阻值

當(dāng)開關(guān)管K3斷開時(shí)，

V3＝Udc*R_負(fù)/(R_正+R_負(fù))

Udc為電池電壓，第三電壓傳感器檢測(cè)V3的值，因此根據(jù)以上等式可以計(jì)算出R_正和R_負(fù)的值，這兩個(gè)值對(duì)應(yīng)的是電池對(duì)車身的絕緣電阻，反應(yīng)電動(dòng)汽車的絕緣狀態(tài)。

如圖7所示，基板溫度檢測(cè)電路14包括第四電阻R4、濾波電容C、熱敏電阻R_NTC和第四電壓傳感器，第一電阻R1的一端連接分別連接基板的地端GND和濾波電容C的一端，第一電阻R1的另一端分別連接濾波電容C的另一端和熱敏電阻R_NTC的一端，熱敏電阻R_NTC的另一端連接基板的電源端VCC，熱敏電阻R_NTC緊貼基板設(shè)置，第四電壓傳感器設(shè)于第四電阻R4和熱敏電阻R_NTC的連接處，并連接檢測(cè)數(shù)據(jù)采集器13。本實(shí)施例中熱敏電阻采用NTC熱敏電阻。Utemp為第四電壓傳感器采集的電壓值，可以通過以下公式：Utemp＝VCC*R4/(R4+R_NTC)計(jì)算NTC熱敏電阻的值，再去查NTC的阻值溫度對(duì)應(yīng)表，用于檢測(cè)整個(gè)箱子的內(nèi)部溫度，若在一定時(shí)間內(nèi)的溫度持續(xù)高溫且不降，則可以發(fā)出工作異常的預(yù)警。

在集成箱1內(nèi)包含了DC-DC變換器27、車載充電器26的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置智能監(jiān)控模塊，集成多種監(jiān)控功能：

1、輔助檢測(cè)，可以判斷主接觸器25的開通閉合狀態(tài)；

2、開蓋檢測(cè)，可以判斷集成箱1的頂蓋是否密封嚴(yán)實(shí)；

3、絕緣檢測(cè)，可以通過高壓部分的連接來檢測(cè)整個(gè)集成箱1內(nèi)的高壓絕緣是否符合要求；

4、溫度檢測(cè)，可以判斷檢測(cè)整個(gè)集成箱1的內(nèi)部溫度是否異常；

5、CAN通訊，可以將集成箱1內(nèi)的各種信號(hào)狀態(tài)通過CAN網(wǎng)絡(luò)傳輸給外部控制器，如：溫度、電壓、電流、絕緣電阻等等。