一種車載控制器的製作方法
2023-10-04 19:09:39 1
專利名稱：一種車載控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車領域，特別涉及一種車載控制器。
背景技術：
隨著全球石油資源日趨緊張及環境汙染日趨嚴重，各種節能環保的新能源汽車不斷湧現，特別是增程式純電動汽車越來越受到人們的關注和青昧，這主要是高效高功率密度發電機技術的突破，使得電動汽車的行駛裡程可以和傳動汽車相媲美。在增程式電動汽車中，需要通過驅動電機控制器將動力電池的直流電與驅動電機的交流電進行變換，同時需要通過發電機控制器將發電機的交流電與動力電池直流電進行變換，從而實現驅動電機的驅動運行和發電機發電整流，其中，發電機用於發電，動力電池用於為汽車提供電力，驅動電機用於驅動汽車運轉，目前，驅動電機控制器及其配套連接的各種元器件、發電機控制器及其配套連接的各種元器件分別安裝在汽車內部，以保證汽車能夠持續可靠的運行。在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:驅動電機控制器、發電機控制器及其各自配套連接的各種元器件分別安裝在汽車內部，佔據了很大的安裝空間，而且線路連接結構非常複雜，性能較差，同時也造成安裝不便，維護困難，成本較高的問題。
發明內容
為了解決現有技術驅動電機控制器和發電機控制器線路複雜、佔據較大空間、成本較高的問題，本發明實施例提供了一種車載控制器。所述技術方案如下:一種車載控制器，用於控制發電機、驅動電機和動力電池之間的交直流電相互轉換，其特徵在於，所述車載控制器包括:整流功率模塊、逆變功率模塊和控制電路，所述整流功率模塊、所述逆變功率模塊和所述動力電池均並聯，所述整流功率模塊、所述逆變功率模塊和所述動力電池之間通過母線連接，所述整流功率模塊與所述發電機連接，所述逆變功率模塊與所述驅動電機連接，所述控制電路分別單獨與所述整流功率模塊、所述逆變功率模塊連接，工作時，所述發電機輸出交流電，所述交流電經所述整流功率模塊轉換輸出直流電；所述逆變功率模塊用於將所述直流電轉化為交流電並輸送給所述驅動電機，使所述驅動電機工作，所述控制電路用於控制所述整流功率模塊和所述逆變功率模塊工作。具體地，作為優選，所述車載控制器還包括母線支撐電容，所述母線支撐電容並聯在所述整流功率模塊和所述逆變功率模塊之間，所述母線支撐電容用於平衡所述母線上的電壓。作為優選，所述車載控制器還包括預充電繼電器，所述預充電繼電器設置在所述動力電池的並聯分支上，所述預充電繼電器用於控制並保護所述母線支撐電容接受所述動力電池的充電。作為優選，所述車載控制器還包括洩放電路，所述洩放電路與所述母線支撐電容並聯，所述洩放電路用於洩放所述母線支撐電容上的電能。作為優選，所述車載控制器還包括電源電路，所述電源電路與所述控制電路連接，所述電源電路用於為所述控制電路提供電能。作為優選，所述車載控制器還包括電流傳感器，所述電流傳感器分別與所述母線、所述控制電路連接，所述母線的電流信號通過所述電流傳感器傳遞至所述控制電路。作為優選，所述車載控制器還包括電壓傳感器，所述電壓傳感器分別與所述母線、所述控制電路連接，所述母線的電壓信號通過所述電壓傳感器傳遞至所述控制電路。作為優選，所述車載控制器還包括通訊控制信號線，所述通訊控制信號線與所述控制電路連接，所述控制電路通過所述通訊控制信號線與整車網絡連接。作為優選，所述車載控制器還包括冷卻底板，所述整流功率模塊、所述逆變功率模塊和所述控制電路均安裝在所述冷卻底板上，所述整流功率模塊和所述逆變功率模塊產生的熱量均通過所述冷卻底板散失。進一步地，所述整流功率模塊與所述逆變功率模塊分別安裝在所述冷卻底板相對的兩側。本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:本發明是將發電機控制器和驅動電機控制器設計成整流功率模塊和逆變功率模塊，將這兩個模塊有機的集成連接為一體，並通過共同的控制電路進行控制，控制器系統部件非常精簡，優化集成後本發明可以作為一個部件直接裝車，大大提高了系統的集成度，結構合理，性能優越，提高了系統的可靠性，功率大，散熱好，且降低了系統的重量和成本，更好的滿足增程式純電動車的需要。
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明實施例一提供的車載控制器的原理示意圖；圖2是本發明實施例二提供的車載控制器結構示意圖。其中:C1母線支撐電容，Il逆變功率模塊，12整流功率模塊，Kl控制電路，Ml驅動電機，Gl發電機，Sffl洩放開關，Rl洩放電阻，Jl預充電繼電器，Hl母線電流傳感器，Vl母線電壓傳感器，Dl動力電池，D212V電池，SI驅動電機傳感器，S2發電機傳感器，Xl內部信號插件，X2外部信號插件，SCl電源電路，SIN通訊控制信號線，CU冷卻底板，CL2冷卻水入口管。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。實施例一如圖1所示，本發明實施例提供的一種車載控制器，用於控制發電機G1、驅動電機Ml和動力電池Dl之間的交直流電相互轉換，其特徵在於，所述車載控制器包括:整流功率模塊12、逆變功率模塊11和控制電路Kl，所述整流功率模塊12、所述逆變功率模塊11和所述動力電池Dl均並聯，所述整流功率模塊12、所述逆變功率模塊Il和所述動力電池Dl之間通過母線連接，所述整流功率模塊12與所述發電機Gl連接，所述逆變功率模塊Il與所述驅動電機Ml連接，所述控制電路Kl分別單獨與所述整流功率模塊12、所述逆變功率模塊Il連接，工作時，所述發電機Gl輸出交流電，所述交流電經所述整流功率模塊12轉換輸出直流電；所述逆變功率模塊Il用於將所述直流電轉化為交流電並輸送給所述驅動電機M1，使所述驅動電機Ml工作，所述控制電路Kl用於控制所述整流功率模塊12和所述逆變功率模塊Il工作。其中，本發明是將發電機控制器和驅動電機控制器設計成整流功率模塊12和逆變功率模塊II，將這兩個模塊有機的集成連接為一體，並通過共同的控制電路Kl進行控制，逆變功率模塊Il通過三相高壓插件與外部的驅動電機Ml三相連接，為驅動電機Ml提供頻率、幅值可變的交流電，滿足驅動電機Ml的轉速控制和扭矩控制，整流功率模塊12通過另外一組三相高壓插件與外部發電機Gl的三相連接，將發電機Gl三相輸出的高壓交流電整流成所請求功率的直流電輸出，控制器系統部件非常精簡，優化集成後本發明可以作為一個部件直接裝車，大大提高了系統的集成度，結構合理，性能優越，提高了系統的可靠性，功率大，散熱好，且降低了系統的重量和成本，更好的滿足增程式純電動車的需要。具體地，作為優選，如圖1所示，所述車載控制器還包括母線支撐電容Cl，所述母線支撐電容Cl並聯在所述整流功率模塊12和所述逆變功率模塊Il之間，所述母線支撐電容Cl用於平衡所述母線上的電壓。其中，母線支撐電容Cl直接並聯在逆變功率模塊Il和整流功率模塊12之間，起到吸收紋波電流，抑制浪湧電壓的作用。作為優選，如圖1所示，所述車載控制器還包括預充電繼電器J1，所述預充電繼電器Jl設置在所述動力電池Dl的並聯分支上，所述預充電繼電器Jl用於控制並保護所述母線支撐電容Cl接受所述動力電池Dl的充電。其中，本發明實施例中，動力電池Dl正負極經預充電繼電器JI連接到本發明中的直流母線上，預充電繼電器Jl先合上預充開關，動力電池Dl開始為母線支撐電容Cl充電，當母線支撐電容Cl的電壓接近動力電池Dl電壓時，再將預充電繼電器Jl直通開關合上，從而實現對母線支撐電容Cl的充電進行控制保護。作為優選，如圖1所示，所述車載控制器還包括洩放電路，所述洩放電路與所述母線支撐電容Cl並聯，所述洩放電路用於洩放所述母線支撐電容Cl上的電能。其中，當本發明完成控制需要斷開預充繼電器Jl時，按照國內外法規要求，本發明直流側電壓應快速降到安全電壓以下，本發明通過一路逆變功率模塊Il和整流功率模塊12共用的洩放電路與母線支撐電容Cl並聯，實現母線支撐電容Cl上電能的快速洩放，洩放電路一般由洩放開關SWl和洩放電阻Rl串聯組成。作為優選，如圖1所示，所述車載控制器還包括電源電路SCl，所述電源電路SCl與所述控制電路Kl連接，所述電源電路SCl用於為所述控制電路Kl提供電能。本發明內的逆變功率模塊Il和整流功率模塊12共用一套電源電路SCl與控制電路K1，並共同設計在通一塊PCB (Printed circuit board印刷電路板)板上,控制電路Kl 一般包括主控晶片、模擬採集處理電路、數字採集處理電路、故障診斷電路、各種保護電路和安全監控電路等，主控晶片為 DSP (Digital Signal Processor 數位訊號處理器)或 MCU (MicroprogrammedControl Unit微程序控制器)。12V電池D2與電源電路SCl連接，12V電池D2為電源電路SCl提供12V電壓，電源電路SCl將該12V電壓轉化為控制電路Kl需要的各種不同的電壓，以供控制電路Kl使用。作為優選，如圖1所示，所述車載控制器還包括電流傳感器Hl，所述電流傳感器Hl分別與所述母線、所述控制電路Kl連接，所述母線的電流信號通過所述電流傳感器Hl傳遞至所述控制電路Kl。作為優選，如圖1所示，所述車載控制器還包括電壓傳感器Vl，所述電壓傳感器Vl分別與所述母線、所述控制電路Kl連接，所述母線的電壓信號通過所述電壓傳感器Vl傳遞至所述控制電路Kl。其中，逆變功率模塊Il和整流功率模塊12需要的母線的電壓和母線的電流，通過一組共用的母線電壓傳感器Vl和母線電流傳感器Hl將需要的物理量反饋傳輸給控制電路Kl中的主控晶片DSP或MCU，使控制電路Kl進行分析並作相應處理。作為優選，如圖1所示，所述車載控制器還包括通訊控制信號線SIN，所述通訊控制信號線SIN與所述控制電路Kl連接，所述控制電路Kl通過所述通訊控制信號線SIN與整車網絡連接。本發明實施例通過通訊控制信號線SIN連接整車網絡中，從而進行接收控制指令和反饋狀態信息。其中，本發明實施例中，在控制電路Kl上設置外部信號插件X2，設置驅動電機傳感器SI分別與驅動電機Ml、外部信號插件X2連接，驅動電機傳感器SI包括驅動電機Ml轉子位置傳感器和電機溫度傳感器，這些傳感器將驅動電機Ml相應信號通過外部信號插件X2傳輸至控制電路Kl，控制電路Kl根據實際情況做出反應處理；同理，在發電機Gl與外部信號插件X2之間設置發電機傳感器S2，發電機傳感器S2包括發電機Gl轉子位置傳感器和發電機溫度傳感器，將發電機Gl相應信號通過外部信號插件X2傳輸至控制電路K1，並進行處理；電源電路SCl和通訊控制信號線SIN均通過外部信號插件X2，實現與控制電路Kl連接；母線電壓傳感器Vl、母線電流傳感器Hl是在控制器內部，直接實現與控制電路Kl連接；設置一個內部信號插件Xl和線束，分別與逆變功率模塊I1、整流功率模塊12和控制電路Kl連接，逆變功率模塊Il和整流功率模塊12的控制信號和反饋信號都通過該內部信號插件Xl和線束傳遞至控制電路K1，例如:電流檢測信號、故障診斷信號等，控制電路Kl進行信號處理。實施例二作為優選，如圖2所示，所述車載控制器還包括冷卻底板CLl，所述整流功率模塊12、所述逆變功率模塊Il和所述控制電路Kl均安裝在所述冷卻底板CLl上，所述整流功率模塊12和所述逆變功率模塊Il產生的熱量均通過所述冷卻底板CLl散失。 進一步地，如圖2所示，所述整流功率模塊12與所述逆變功率模塊11分別安裝在所述冷卻底板CLl相對的兩側。如圖2所示，本發明實施例採用水冷的冷卻方式，充分利用一路冷卻系統，即所有元器件均安裝在一塊冷卻底板上，外部冷卻水通過冷卻水入口管CL2進入冷卻底板CLl，冷卻水將逆變功率模塊Il和整流功率模塊12的熱量帶走；結構上，將逆變功率模塊Il和整流功率模塊12分別安裝在冷卻底板CLl的兩個散熱面，冷卻底板CLl處於兩個功率模塊中間，這樣的結構設計，充分利用了一個冷卻底板CL1，結構簡單，大大提高了本發明的空間利用率，也增加本發明的功率密度，可以將發電機控制器和驅動電機控制器的功能結合為一體。綜上，本發明中的車載控制器內部兩個功率模塊共用母線支撐電容Cl、母線電壓傳感器Vl、母線電流傳感器Hl、母線洩放電路、信號插件和信號排線、控制電路Kl等電子元器件，這樣減少了很多器件，提高了系統可靠性，增加了成本優勢，大大降低本發明的體積，從而為增程式電動車節約了大量的寶貴空間；兩個功率模塊還共用母排、外殼、母線高壓插件、冷卻底板CLl等金屬結構件，這樣即減少了很多結構件也省掉了大量的固定螺栓和固定螺栓所需的人力、物力，節約了成本，提高控制器集成度和可靠性；本發明的外部信號共用一個插件，即外部信號插件X2，這樣信號線束集中在一起，便於整車線束的布置，提高了系統可靠性；本發明的低壓電源電路SCl、母線電壓模擬採集處理電路、母線電流模擬採集處理電路、控制電路Kl都是共用的，這樣大量電子元器件的減少使得PCB的面積大大減小，進一步減小了本發明的體積，增加了電路的可靠性；由於本發明大量電子元器件都是共用的，這樣本發明只需要三塊PCB板，分別為控制電路Kl板、逆變功率模塊Il驅動板、整流功率模塊12驅動板，跟傳統的相比減少了一塊控制電路Kl板，降低了製造成本，提高了系統可靠性。上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種車載控制器,用於控制發電機、驅動電機和動力電池之間的交直流電相互轉換，其特徵在於，所述車載控制器包括:整流功率模塊、逆變功率模塊和控制電路，所述整流功率模塊、所述逆變功率模塊和所述動力電池均並聯，所述整流功率模塊、所述逆變功率模塊和所述動力電池之間通過母線連接，所述整流功率模塊與所述發電機連接，所述逆變功率模塊與所述驅動電機連接，所述控制電路分別單獨與所述整流功率模塊、所述逆變功率模塊連接，工作時，所述發電機輸出交流電，所述交流電經所述整流功率模塊轉換輸出直流電；所述逆變功率模塊用於將所述直流電轉化為交流電並輸送給所述驅動電機，使所述驅動電機工作，所述控制電路用於控制所述整流功率模塊和所述逆變功率模塊工作。
2.根據權利要求1所述的車載控制器，其特徵在於，所述車載控制器還包括母線支撐電容，所述母線支撐電容並聯在所述整流功率模塊和所述逆變功率模塊之間，所述母線支撐電容用於平衡所述母線上的電壓。
3.根據權利要求2所述的車載控制器，其特徵在於，所述車載控制器還包括預充電繼電器，所述預充電繼電器設置在所述動力電池的並聯分支上，所述預充電繼電器用於控制並保護所述母線支撐電容接受所述動力電池的充電。
4.根據權利要求3所述的車載控制器，其特徵在於，所述車載控制器還包括洩放電路，所述洩放電路與所述母線支撐電容並聯，所述洩放電路用於洩放所述母線支撐電容上的電倉泛。
5.根據權利要求4所述的車載控制器，其特徵在於，所述車載控制器還包括電源電路，所述電源電路與所述控制電路連接，所述電源電路用於為所述控制電路提供電能。
6.根據權利要求5所述的車載控制器，其特徵在於，所述車載控制器還包括電流傳感器，所述電流傳感器分別與所述母線、所述控制電路連接，所述母線的電流信號通過所述電流傳感器傳遞至所述控制電路。
7.根據權利要求6所述的車載控制器，其特徵在於，所述車載控制器還包括電壓傳感器，所述電壓傳感器分別與所述母線、所述控制電路連接，所述母線的電壓信號通過所述電壓傳感器傳遞至所述控制電路。
8.根據權利要求7所述的車載控制器，其特徵在於，所述車載控制器還包括通訊控制信號線，所述通訊控制信號線與所述控制電路連接，所述控制電路通過所述通訊控制信號線與整車網絡連接。
9.根據權利要求1-8任一項所述的車載控制器，其特徵在於，所述車載控制器還包括冷卻底板，所述整流功率模塊、所述逆變功率模塊和所述控制電路均安裝在所述冷卻底板上，所述整流功率模塊和所述逆變功率模塊產生的熱量均通過所述冷卻底板散失。
10.根據權利要求9所述的車載控制器，其特徵在於，所述整流功率模塊與所述逆變功率模塊分別安裝在所述冷卻底板相對的兩側。
全文摘要
本發明公開了一種車載控制器，包括整流功率模塊、逆變功率模塊和控制電路，所述整流功率模塊、所述逆變功率模塊和所述動力電池均並聯，所述整流功率模塊、所述逆變功率模塊和所述動力電池之間通過母線連接，所述整流功率模塊與所述發電機連接，所述逆變功率模塊與所述驅動電機連接，所述控制電路分別單獨與所述整流功率模塊、所述逆變功率模塊連接。本發明是將發電機控制器和驅動電機控制器設計成整流功率模塊和逆變功率模塊，將這兩個模塊有機的集成連接為一體，並通過共同的控制電路進行控制，優化集成後本發明可以作為一個部件直接裝車，提高了系統集成度，結構合理，性能優越，提高了系統的可靠性，降低了系統的重量和成本。
文檔編號B60R16/02GK103204072SQ20131013380
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月17日 優先權日2013年4月17日
發明者杭孟荀, 林偉義, 吳瑞, 陳立衝, 凌歡 申請人:奇瑞汽車股份有限公司