一種電動汽車用電機控制器的製作方法
2023-06-10 09:11:16 3
專利名稱：一種電動汽車用電機控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電動汽車領域，尤其是電動汽車領域的一種包含散熱器的電機控 制器單元。
背景技術：
隨著世界工業化進程的不斷深入，能源消耗和環境保護之間的矛盾日益尖刻。在 不斷開發的新能源汽車中，電動汽車以其無汙染、低能耗、易產業化而得到大家的追捧。電 動汽車的動力由電機提供，對電機控制的性能直接影響汽車的性能指標和安全性。三相交 流感應電機經過上百年在工業領域的應用，結構安全可靠、價格低廉、生產技術比較成熟， 大部分研發人員直接將工業變頻器應用於電動汽車電機控制，由於技術要求和工作工況均 有較大差異，主要表現在散熱結構和方式、整體結構抗振動能力、電磁輻射幹擾汽車零部件 正常通訊、與現有汽車油門信號不兼容、故障代碼與傳統車輛儀表不匹配以及高壓電源正 負極易接錯，導致控制系統龐大複雜，安全性差。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種電動汽車用電機控制器，其能以簡單的 結構來實現較強的散熱功能，加強了電機控制器的防護，同時的防止高壓直流母線接反所 引發的安全問題。為解決上述問題，本實用新型採取了以下技術方案是一種電動汽車用電機控制 器，所述控制器頂部設置有環形熱管散熱器，所述環形熱管散熱器的散熱面朝上。作為本實用新型所述電動汽車用電機控制器的一種優選方案，所述控制器箱體的 頂板作為環形熱管散熱器底板，該板下部與控制器箱體內功率模塊連接，該板上部與至少 一個熱管連接。作為本實用新型所述電動汽車用電機控制器的一種優選方案，所述至少一個熱管 自成迴路，利用多個翅片與串接熱管，所述熱管內置冷媒。作為本實用新型所述電動汽車用電機控制器的一種優選方案，所述功率模塊為絕 緣柵雙節型電晶體，所述翅片以一定間隙寬度與熱管呈垂直角度連接。作為本實用新型所述電動汽車用電機控制器的一種優選方案，所述控制器迴路包 括電源極性校正系統，主電容預充電電路，中央處理器，行車參數採集模塊，車速給定器模 塊，電流採集模塊，溫度採集模塊，動力電池管理系統，各模塊均與中央處理器電氣連接，各 模塊工作時序由中央處理器控制，所述電源極性校正系統與充電電路設置在控制器與動力 電池相連接部分，所述從動力電池連接的直流電壓通過直流繼電器與充電電路相連，所述 充電電路與電機控制器開關電源部分相連。作為本實用新型所述電動汽車用電機控制器的一種優選方案，所述從動力電池連 接的直流電壓通過兩個直流繼電器與充電電路相連。在上述電動汽車用電機控制器中，由於採用了熱管換熱器，該結構散熱器省去了傳統控制器普遍使用的電子風扇，解決了由於風扇損壞導致控制器的損毀；由於採用母線 電壓極性校正系統，所述控制器在收到車輛準備運行信號時，通過充電電阻迴路使電機控 制器開關電源部分工作，所述充電迴路接收車輛準備運行信號，在充電電壓達到開關電源 正常工作後，電機控制器檢測主迴路母線電壓直至0. 7電池電壓，並切除充電迴路，系統進 入正常運行狀態。
以下結合附圖對本實用新型純電動汽車用電機控制器及其控制方法做進一步詳 細說明。
圖1為本實用新型所述電機控制器原理框圖。圖2本實用新型所述電機控制器中高壓母線接線及預充電原理圖。圖3為本實用新型所述電機控制器的軟體流程圖。圖4為本實用新型所述電機控制器的散熱器結構示意圖。
具體實施方式
圖1示出了本實用新型的電機控制器原理框圖，圖2本實用新型所述電機控制器 中高壓母線接線及預充電原理圖。根據圖1、2可知，在動力電池和控制器相聯接的位置增 加母線電壓極性校正系統和預充電電路。同時控制器內部電路包括MCU、電壓電流採集電路 模塊、行車參數採集模塊、車速給定模塊、電機及控制器溫度採集模塊、IGBT驅動模塊、通訊 模塊，MCU模塊電路與供電電源板各自獨立設計板卡，便於安裝和解決電磁幹擾問題，所有 模塊均與MCU實現電氣隔離連接，車速給定模塊採用0. 1 4. 7V模擬電壓加怠速開關。車 速給定模塊輸出小於0. IV且車速測速不為零時，控制器以15%額定力矩回收能量，剎車信 號採用開關量，剎車系統動作時控制器以大於35%額定力矩回收能量。故障診斷模塊在系 統上電工作後開始工作，檢查怠速開關與模擬電壓工作邏輯一致、檢查蓄電池電壓正常、檢 查主接觸器工作正常、檢查過流正常，否則報警並停止電機功率輸出。從動力電池連接的直 流電壓通過直流繼電器1和繼電器2與預充電電路相連，所述充電電路與電機控制器開關 電源部分相連，所述控制器在收到車輛準備運行信號時，通過充電電阻迴路使電機控制器 開關電源部分工作，所述充電迴路接收車輛準備運行信號，在充電電壓達到開關電源正常 工作後，電機控制器檢測主迴路母線電壓直至0.7電池電壓，並切除充電迴路，系統進入正 常運行狀態。本實用新型電機控制器根據純電動汽車運行技術工況和異步電機的控制要求，中 央處理器MCU採用美國TI公司TMS320LF240X，該晶片採用靜態CMOS技術，指令周期33ns， 提供CAN2.0總線技術，多路AD轉換模塊和普通數字I/O 口。該晶片可以實現電機轉差頻 率矢量控制程序運算，電機三相電流採集，直流母線電壓、電流採集，12路PWM驅動信號產 生，控制器IGBT模塊溫度和電機溫度採集，外部加速器信號採集，行車制動信號採集，空檔 滑行信號採集，以及與儀表或其他設備示數據實時傳輸的通訊模塊。電機驅動器依據所採 集的車輛運行數據與當前駕駛員駕駛意圖決定主驅動電機的工作狀態。本實用新型的一種實施方式是一種異步電機控制器，其中央處理器MCU採用8路 10位AD轉換通道，其中3路用於電流採樣，2路用於電壓檢測，2路溫度採集，採集後的數據經過AD轉換模塊存儲於臨時變量寄存器中。所述異步電機控制器MCU採用10路數字I/O 口，OC門開路，上拉電阻輸入輸出，提高信號抗幹擾能力。所述異步電機控制器MCU採用6 路PWM(EVA)輸出控制口驅動IGBT模塊，MCU輸出的PWM開關信號，經信號放大電路和保護 電路後與IGBT驅動極電氣相連，實現驅動器動力輸入輸出功能。所述電機驅動器採用磁電 編碼器作為電機位置檢測傳感器，經QEP模塊解碼後傳輸至MCU作為電機控制的解算依據。 所述通訊模塊採用一路CAN數字通訊埠 CANH，CANL，一路串口通訊埠 SCIRXD，SCITXD， CAN通訊埠負責與車輛其他部件如DC/DC通訊，串口通訊提供儀表顯示數據。圖3示出了本實用新型一種電機驅動器的控制方法，其控制邏輯為電機控制器 上電啟動，動力電池對控制器主迴路充電，MCU進行系統資源初始化並檢測母線電壓，母線 電壓達到設定值Un時閉合主接觸器，切開充電電阻，同時採集車輛行駛狀態參數，Un值設 定為0.7倍額定母線電壓；進入中斷子程序，保護中斷現場，讀取電流、電壓、轉矩、碼盤信 號的轉換值；進入轉差解釋程序，計算轉差角度並查表求得轉差角對應的餘弦值，根據電機 的參數計算得到交直軸磁鏈分量。；對電機模型進行2/3，3/2坐標變換，求得A、B、C三相電 壓參考值，根據三相電流的給定值與實際值比較，修正電壓給定，該修正值用以計算PWM佔 空比；恢復現場，完成一次電機控制。圖4示出了電機控制器散熱器與控制器熱源IGBT接觸的底板3為銅板，所述銅板 即作為散熱板與散熱器相連，也作為控制器箱體4結構的一部分，所述散熱銅板在機箱內 與功率模塊相連，在箱外與環形熱管2相連，環形熱管內灌有一定量的冷媒如純水，鋁箔翅 片1以一定間隙寬度穿插在環形熱管2上，控制器在安裝時保持熱管散熱器面朝上即可。該 結構散熱器省去了傳統控制器普遍使用的電子風扇，解決了由於風扇損壞導致控制器的損 毀。本實用新型不局限於圖1至圖4所示的實施方式。本實用新型所述的純電動汽車 用電機控制器及其控制方法還可以有其他的變形或變化，但只要具備了權利要求所述的技 術特徵，即為本專利保護範圍。
權利要求一種電動汽車用電機控制器，其特徵在於所述控制器頂部設置有環形熱管散熱器，所述環形熱管散熱器的散熱面朝上。
2.根據權利要求1所述一種電動汽車用電機控制器，其特徵在於控制器箱體(4)的 頂板(3)作為環形熱管散熱器底板，該板下部與控制器箱體內功率模塊連接，該板上部與 至少一個熱管(2)連接。
3.根據權利要求2所述一種電動汽車用電機控制器，其特徵在於所述至少一個熱管 自成迴路，利用多個翅片(1)串接熱管，所述熱管(2)內置冷媒。
4.根據權利要求3所述一種電動汽車用電機控制器，其特徵在於所述功率模塊為絕 緣柵雙節型電晶體，所述翅片(1)以一定間隙寬度與熱管(2)呈垂直角度連接。
5.根據權利要求1所述一種電動汽車用電機控制器，其特徵在於所述控制器迴路包 括電源極性校正系統，主電容預充電電路，中央處理器，行車參數採集模塊，車速給定器模 塊，電流採集模塊，溫度採集模塊，動力電池管理系統，各模塊均與中央處理器電氣連接，各 模塊工作時序由中央處理器控制，所述電源極性校正系統與充電電路設置在控制器與動力 電池相連接部分，所述從動力電池連接的直流電壓通過直流繼電器與充電電路相連，所述 充電電路與電機控制器開關電源部分相連。
6.根據權利要求5所述一種電動汽車用電機控制器，其特徵在於所述從動力電池連 接的直流電壓通過兩個直流繼電器與充電電路相連。
專利摘要本實用新型公開了一種電動汽車用電機控制器，由於採用了熱管換熱器，該結構散熱器省去了傳統控制器普遍使用的電子風扇，解決了由於風扇損壞導致控制器的損毀；由於採用母線電壓極性校正系統，所述控制器在收到車輛準備運行信號時，通過充電電阻迴路使電機控制器開關電源部分工作，所述充電迴路接收車輛準備運行信號，在充電電壓達到開關電源正常工作後，電機控制器檢測主迴路母線電壓直至0.7電池電壓，並切除充電迴路，系統進入正常運行狀態。
文檔編號H02P27/06GK201656906SQ200920255748
公開日2010年11月24日 申請日期2009年11月26日 優先權日2009年11月26日
發明者丁元章, 韓丙乾 申請人:丁元章