一种新能源汽车及其高压电控总成的制作方法

1.本实用新型涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种高压电控总成和新能源汽车。


背景技术：

2.新能源汽车主要包括三大核心，即：电池、电机、电控。电控部分主要包括高压直流配电部件、车载充电机(on board changer,obc)、直流-直流转换器(dc-to-dc converter,dcdc)、车载加热器(on-board heater,obh)，以及无线充电器(wireless power transmission,wpt)。目前无线充电器wpt一般是独立设置在高压电控总成内的，不利于节省汽车空间。


技术实现要素：

3.鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种高压电控总成和新能源汽车，对新能源汽车的多个部件进行集成，节省电力电子元件，从而降低成本和设备尺寸，节省汽车空间。
4.第一方面，本实用新型实施例公开了一种新能源汽车的高压电控总成，包括车载充电机、直流变换器、车载加热器和无线充电器共用的集成控制回路和集成变换回路；所述无线充电器还包括独立设置的接收线圈；
5.所述集成变换回路在所述集成控制回路的控制下，将输入所述车载充电机的交流电转换为高压直流电，或者将所述接收线圈输出的交流电转换为高压直流电；所述集成变换回路在所述集成控制回路的控制下，将输入所述直流变换器的高压直流电转换为低压直流电；所述集成变换回路在所述集成控制回路的控制下，将输入所述车载加热器的电能转化为热能。
6.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述集成控制回路包括n个控制信号输出端，所述集成变换回路包括开关模块，所述开关模块中的多个开关器件分别与所述n个控制信号输出端连接。
7.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述新能源汽车包括高压电池，所述集成变换回路包括第一输入端和第一输出端，所述第一输入端用于与外界电网连接，并接收所述外界电网的交流电；所述第一输出端用于与所述高压电池连接，并向所述高压电池输出高压直流电。
8.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述新能源汽车还包括低压电池，所述集成变换回路还包括第二输入端和第二输出端，所述第二输入端用于与所述高压电池连接，并接收所述高压电池的高压直流电；所述第二输出端用于与所述低压电池连接，并向所述低压电池输入低压直流电。
9.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述集成变换回路还包括第三输出端，所述第三输出端用于输出热能至所述新能源汽车的车内。
10.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述集成变换回路还包括第四输入端和第四输出端，所述第四输入端用于与所述接收线圈连接，并接收所述接收线圈输出的交流电；所述第四输出端用于与所述高压电池连接，并向所述高压电池输出高压直流电。
11.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述集成变换回路还包括功率因数校正电路、直流转换电路和滤波电路，所述第一输入端设于所述功率因数校正电路，所述第一输出端设于所述开关模块，所述外界电网的交流电自所述第一输入端输入，依次通过所述功率因数校正电路、所述直流转换电路、所述滤波电路和所述开关模块，转换成所述高压直流电，所述高压直流电从所述第一输出端输出至所述高压电池。
12.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述直流转换电路还包括逆变单元、谐振单元、变压器和整流单元，所述第四输入端设于所述谐振单元，所述第四输出端设于所述开关模块，所述接收线圈输出的交流电自所述第四输入端输入，依次通过所述谐振单元、所述变压器、所述整流单元、所述滤波电路和所述开关模块，转换成所述高压直流电，所述高压直流电从所述第四输出端输出至所述高压电池。
13.在第一方面的一种可能的实施方式中，所述新能源汽车还包括直流充电接口，所述集成变换回路还包括第五输入端和第五输出端，所述第五输入端用于与所述直流充电接口连接，并接收外界输入的直流电；所述第五输出端用于与所述高压电池连接，并向所述高压电池输出高压直流电。
14.第二方面，本实用新型还提供一种新能源汽车，包括电池总成、电机总成和如上述第一方面中任意一种实施方式所述的高压电控总成，所述电机总成和所述电池总成均与所述高压电控总成连接。
15.本实用新型实施例中，将新能源汽车的高压电控总成中的车载充电机、直流变换器、车载加热器和无线充电器进行集成，使以上部件通过共用的集成控制回路和集成变换回路来实现其各自功能，在不影响各部件功能的同时，能节省电力电子元件，从而降低成本和设备尺寸，节省汽车空间，便于管理和售后。
附图说明
16.图1为一种新能源汽车的系统结构示意图；
17.图2为一种无线充电器的充电原理示意图；
18.图3为本实用新型提供的一种新能源汽车的高压电控总成的结构示意图；
19.图4为本实用新型提供的又一种新能源汽车的高压电控总成的结构示意图；
20.图5为本实用新型提供的一种的直流转换电路的结构示意图。
具体实施方式
21.为了便于理解本实用新型，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
22.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于
区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
23.在本实用新型中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本实用新型所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
24.请参阅图1，图1为新能源汽车的系统结构示意图，如图1所示，新能源汽车主要包括三大核心部分，即：电池、电机、电控。其中，电池部分包括高压电池(也称为动力电池)，其作用是为新能源汽车提供动力。而电控部分主要包括车载充电机obc、直流变换器(也称为直流-直流转换器，简称dcdc)、高压直流配电部件、车载加热器obh，以及无线充电器wpt。车载充电机的作用是将外界输入的电能转换为高压直流电，给高压电池充电；直流变换器的作用是将直流电转换为不同电压的直流电；高压直流配电部件与高压电池连接，其作用是对电能进行合理分配等；车载加热器的作用是将电能转换为热能；而无线充电器的作用是将外界通过无线方式传递过来的电能转换为高压直流电，给高压电池充电。
25.具体的，无线充电器的充电原理示意图如图2所示，外界的电能通过地面端的无线能量发送单元(简称发送单元)传递至车载端的无线能量接收线圈(简称接收线圈)，此能量传递的过程可以称为无线耦合，接收线圈将接收到的交流电输出，经过整流、滤波后转换为高压直流电，输入给高压电池。可理解的，上述接收线圈属于汽车中的无线充电器的一部分，而无线能量发送单元和无线能量接收线圈之间传递能量的方式包括电磁感应式、电磁共振式和电池辐射等方式。
26.一般的，可以通过将新能源汽车中的电控部分包括的车载充电机、直流变换器以及车载加热器等进行集成，以简化电路结构，减少电力电子元件的数量，节省汽车空间，但无线充电器独立设置，仍需占用一定空间。因此，本实用新型提供一种新能源汽车的高压电控总成，将车载充电机、直流变换器、车载加热器和无线充电器集成，可以进一步节省汽车空间，降低成本和设备尺寸。
27.请参阅图3，图3为本实用新型提供的一种新能源汽车的高压电控总成的结构示意图，如图3所示，高压电控总成包括车载充电机、直流变换器、车载加热器和无线充电器共用的集成控制回路100和集成变换回路200；上述无线充电器还包括独立设置的接收线圈300；
28.上述集成变换回路200在上述集成控制回路100的控制下，将输入上述车载充电机的交流电转换为高压直流电，或者将上述接收线圈300输出的交流电转换为高压直流电；上述集成变换回路200在上述集成控制回路100的控制下，将输入上述直流变换器的高压直流电转换为低压直流电；上述集成变换回路200在上述集成控制回路100的控制下，将输入上述车载加热器的电能转化为热能。
29.可理解的，高压电控总成中多个部件(指车载充电机、直流变换器、车载加热器和无线充电器)通过共用的集成控制回路100对集成变换回路200进行控制，实现相应部件的功能，如车载充电机将接收到的交流电转换为高压直流电，或者无线充电器将接收线圈300输出的交流电转换为高压直流电，而直流变换器将接收到的高压直流电转换为低压直流
factor correction,pfc)电路220、直流转换电路230和滤波电路240，上述第一输入端设于上述功率因数校正电路220，上述第一输出端设于上述开关模块210，上述外界电网的交流电自上述第一输入端输入，依次通过上述功率因数校正电路220、上述直流转换电路230、上述滤波电路240和上述开关模块210，转换成上述高压直流电，上述高压直流电从上述第一输出端输出至上述高压电池400。具体的，功率因数校正电路220用于对输入的交流进行功率因数校正，并输出功率因数校正后的直流电信号，以实现将交流电转换为直流电。而直流转换电路230用于将直流电转换为直流电。具体的，该直流转换电路230可以为llc电路，llc电路的l表示电感inductance，c表示电容capacitance，即电路中包括电感和电容。当然，该直流转换电路也可以为其他结构，本实用新型对此不作限制。滤波电路240用于对直流转换电路230输出的直流电进行滤波，得到平滑的直流电。这样，集成控制回路100在接收到利用车载充电机进行充电(也即选择交流充电模式)的指令之后，对集成变换回路200中的开关模块210包括的多个开关器件进行控制，使得车载充电机将第一输入端输入的交流电经过上述功率因数校正电路220、直流转换电路230、滤波电路240和开关模块210，转换成高压直流电，从第一输出端输出以给高压电池400充电。
36.在一个实施例中，如图5所示，上述直流转换电路230还包括逆变单元231、谐振单元232、变压器233和整流单元234，上述第四输入端设于上述谐振单元232，上述第四输出端设于上述开关模块210，上述接收线圈300输出的交流电自上述第四输入端输入，依次通过上述谐振单元232、上述变压器233、上述整流单元234、上述滤波电路240和上述开关模块210，转换成上述高压直流电，上述高压直流电从上述第四输出端输出至上述高压电池400。其中，逆变单元231可以包括多个开关管，逆变单元231用于将输入的直流电变为交流电，示例性的，该逆变单元231可以为全桥结构、移相全桥结构或者推挽结构等，本技术对此不作限制。当逆变单元231为全桥结构时，上述直流转换电路230可以为llc电路。谐振单元232包括电感和电容，谐振单元232用于对交流电进行工作频率变换，变压器233用于对交流电进行变压，整流单元234用于对交流电进行整流得到直流电。这样，集成控制回路100在接收到利用无线充电器进行充电(也即选择无线充电模式)的指令之后，对集成变换回路200中的开关模块210包括的多个开关器件进行控制，使得无线充电器的接收线圈300输出的交流电从第四输入端输入，经过上述谐振单元232、变压器233、整流单元234、滤波电路240和开关模块210，转换成高压直流电，从第四输出端输出以给高压电池400充电。
37.在一个实施例中，上述新能源汽车还包括直流充电接口(如图1所示)，上述集成变换回路200还包括第五输入端和第五输出端，上述第五输入端用于与上述直流充电接口连接，并接收外界输入的直流电(如图3的dc输入)；上述第五输出端用于与上述高压电池400连接，并向上述高压电池400输出高压直流电。具体的，外界输入的直流电从第五输入端输入，经过开关模块210后，给高压电池400充电，即集成控制回路100在接收到利用直流充电(也即选择直流充电模式)的指令之后，对集成变换回路200中的开关模块210包括的多个开关器件进行控制，使得外界输入的直流电通过第五输入端后能给高压电池400充电。此外，由于第五输出端和第一输出端均与高压电池400连接，第一输出端可以为第五输出端，这样可以通过共用端口，进一步简化集成变换回路200的结构。
38.可理解的，上述交流充电模式、无线充电模式和直流充电模式均可以将外界输入的电能转换为高压直流电，给高压电池400充电，因此同一时刻只能选择这三种充电模式中
的一种，而相应的，集成控制回路100只能通过控制集成变换回路200中开关模块210包括的多个开关器件，使得车载充电机、无线充电器或直流充电模块中的任一种部件正常工作。而车载加热器可以将电能转换为热能，输入加热电路250的电能可以是来自高压电池400的高压直流电，也可以来自外界的经过转换后得到的高压直流电。换句话说，车载加热器既能在处于充电模式(交流充电模式、无线充电模式和直流充电模式中的任一种)的汽车内工作，为车辆提供热能；也能在处于行车模式的汽车内工作，利用高压电池输出的电能来实现加热功能。
39.即本实用新型实施例中，将新能源汽车的高压电控总成中的车载充电机、直流变换器、车载加热器和无线充电器进行集成，使以上部件通过共用的集成控制回路和集成变换回路来实现其各自功能，在不影响各部件功能的同时，能节省电力电子元件，从而降低成本和设备尺寸，节省汽车空间，便于管理和售后。
40.在一种可能的实施例中，本实用新型还提供了另一种集成方案，即车载充电机、直流变换器、无线充电器和车载加热器等通过板集成的方式进行集成。在板集成方式中，多个部件(指车载充电机、直流变换器、车载加热器和无线充电器)中的至少一个部件可以是独立的，但是通过和其他部件共用电源、输入端口和/或输出端口等方式，实现了部分集成。也就是说，在这种集成方案中，将上述多个部件的电路、元件等封装在集成模块中，获得一个功能相对完整、具有一定通用性的高压电控总成装置；而在上述集成模块内部，多个部件中的电路、元件等通过灵活的共用方式，形成具有部分或完整功能且相对独立的单元。与上述方法实施例提供的集成方案相比，这种板集成的方式更加独立灵活，从外在来看该高压电控装置是一个整体，但其内部的电路具有一定的独立性，这种集成方案实现了部分集成，集成方式更简单，在节省电路元件的同时可以保证集成方案的灵活性。示例性的，可以将车载充电机和无线充电器集成，将直流变换器与车载加热器集成，之后再进行总集成得到高压电控总成装置。不限于该集成方式，还可以通过不同组合得到其他集成方式，本实用新型对此不作限制。
41.下面具体介绍一种通过板集成方式进行集成的高压电控总成。在此实施例中，车载充电机、直流变换器、无线充电器和车载加热器通过共用的集成控制回路和集成变换回路来实现其各种功能。而车载充电机和直流变换器不再共用直流转换电路，具体的，外界电网输入的交流电，经过集成变换回路中的功率因数校正电路、直流转换电路、滤波电路和开关模块，转换为高压直流电输入高压电池中；而高压电池输出的高压直流电，经过开关模块、滤波电路和直流变换器独立电路，转换为低压直流电输入给低压电池。该直流变换器独立电路用于将直流电转换为另一个级别的直流电。而无线充电器的接收线圈输出的交流电，仍可经过直流转换电路中的谐振单元、变压器、整流单元，以及滤波电路和开关模块，转换为高压直流电输入给高压电池，车载加热器仍可将输入的电能经过开关模块、加热电路，转换为热能输出至汽车内。在此实施例中，通过共用部分电路实现了电路元件和汽车空间的节省，但是直流变换器相对独立，可以保证一定的灵活性，方便维修。
42.在一种可能的实施例中，本实用新型还提供了一种新能源汽车，包括电池总成、电机总成和以上任一种可能的实施例所描述的高压电控总成，上述电机总成和上述电池总成均与上述高压电控总成连接。
43.高压电控总成的具体描述请参照以上实施例，在此不再赘述。
44.应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。