CN102267400A - 48kW电动汽车驱动系统 - Google Patents

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孙树林
王鹏
蒲长青
袁维容
郑曙光
陶浩
陈玉
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Abstract

本发明公开了一种48kW电动汽车驱动系统，它包括整车控制器（14）、电子控制器（1）、电动机（2）、主减速器（3）和动力蓄电池组（4），电子控制器（1）包括外部控制信号接口电路（5）、功率变换器（6）、控制电路（7）和驱动电路（8），电动机（2）转子轴的出力侧与主减速器（3）连接，电动机（2）转子轴的另一侧与转速编码器（9）连接，主减速器（3）直接与汽车的驱动轴（13）安装在一起。本发明有益效果在于：驱动系统的电动机效率高、振动小、使用可靠、维护方便，驱动系统的扭距操控性好、驱动力大、能量密度大、工作稳定，减轻了传动装置的重量，缩小了体积。

Description

48kW电动汽车驱动系统
技术领域
本发明涉及一种电动驱动系统，特别涉及一种用于纯电动汽车的48kW电动汽车驱动系统。
背景技术
当前，普通燃油汽车发动机扭矩操控性低、高效区窄，为提高使用效率，尽管使用了变速箱来调配扭矩与转速，使发动机尽量工作在高效区，然而效率依然很低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种使用扭距操控性好、效率高、能量密度高大、驱动力大、工作可靠的48kW电动汽车驱动系统。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：48kW电动汽车驱动系统，它包括整车控制器、电子控制器、电动机、主减速器和动力蓄电池组，其中，所述的电子控制器包括外部控制信号接口电路、功率变换器、控制电路和驱动电路，整车控制器、外部控制信号接口电路和驱动电路分别与控制电路连接，动力蓄电池组的输出与功率变换器的电源输入连接，驱动电路的输出与功率变换器的控制端连接，功率变换器的功率输出与电动机连接，电动机转子轴的出力侧与主减速器连接，电动机转子轴的另一侧与转速编码器连接，转速编码器的输出与外部控制信号接口电路连接，主减速器直接与汽车的驱动轴安装在一起。
所述的电子控制器还包括一个DC/DC变换器，控制电路与DC/DC变换器的控制端连接，DC/DC变换器的电源输入与动力蓄电池组连接，DC/DC变换器的输出与车载低压电器和车载蓄电池连接。
所述的电动机为异步变频电动机，电动机防护等级为IP54，电动机定转子铁心采用高导磁材料优质冷轧硅钢片涂漆后迭压而成，电动机的轴承采用P0级小游隙、全密封双防尘盖深沟球轴承，电动机转子铁心与转轴采用重型过盈配合热套装配而成，电动机转轴材料为高级优质合金钢，电动机转子达G2.5级精度。
所述的电子控制器采用正弦脉宽调制的方法驱动电动机和将制动能量变换成直流电回馈给动力蓄电池组。
所述的转速编码器把电动机的转速信号转换成占空比为50%、相位互错90°的两路脉冲信号。
所述的电子控制器包括CAN总线和端子两种控制模式。
本发明具有以下优点：驱动系统所采用的电动机效率高、振动小、使用可靠、维护方便；将电动机、主减速器进行一体化设计，直接与汽车的驱动轴安装在一起，可以减轻电动机和动力蓄电池组的负荷、提高工作效率；其传动结构也相对比较简单，从汽车的结构布局上看，减轻了传动装置的重量，缩小了其体积，使得其安装布置更为方便；取消了变速箱，依靠电动机宽转速范围内的高效运行，输出大扭矩，可满足加速和爬坡扭矩需求；取消了变速箱，驱动扭距与转速匹配由电子控制器控制，相当于自动变速箱，简化了驾驶员的操作，增加了驾驶乐趣；整机转动灵活无异响等现象，系统具有更高的可靠性、安全性；节省了车速传感器，车速直接用电动机转速与固定传动比计算；采用CAN协议传输，简化了车身接线；动力蓄电池组采用336VDC蓄电池，保证电子控制器可以输出较高交流电压，可以让电动机输出最大功率。
附图说明
图1 本发明结构示意图
图中，1-电子控制器，2-电动机，3-主减速器，4-动力蓄电池组，5-外部控制信号接口电路，6-功率变换器，7-控制电路，8-驱动电路，9-转速编码器，10-DC/DC变换器，11-车载低压电器，12-车载蓄电池，13-驱动轴，14-整车控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述：
如图1，48kW电动汽车驱动系统，它包括整车控制器14、电子控制器1、电动机2、主减速器3和动力蓄电池组4，其中，电子控制器1包括外部控制信号接口电路5、功率变换器6、控制电路7和驱动电路8，整车控制器14、外部控制信号接口电路5和驱动电路8分别与控制电路7连接，动力蓄电池组4的输出与功率变换器6的电源输入连接，驱动电路8的输出与功率变换器6的控制端连接，功率变换器6的功率输出与电动机2连接，电动机2转子轴的出力侧与主减速器3连接，电动机2转子轴的另一侧与转速编码器9连接，转速编码器9的输出与外部控制信号接口电路5连接，主减速器3直接与汽车的驱动轴13安装在一起。
电子控制器1还包括一个DC/DC变换器10，控制电路7与DC/DC变换器10的控制端连接，DC/DC变换器10的电源输入与4连接，DC/DC变换器10的输出与车载低压电器11和车载蓄电池12连接，它将动力蓄电池组4的高压电隔离变换成13.6V输出，给车载低压电器11供电，同时对车载12V蓄电池充电，只有在电子控制器1开始工作后才启动DC/DC变换器10，否则DC/DC变换器10关闭，这时，车载电器11靠车载蓄电池12来供电。
电动机2为异步变频电动机，电动机2以转矩和转速输出的方式将电能转换为机械能，电动机2防护等级为IP54，电动机2定转子铁心采用高导磁材料优质冷轧硅钢片涂漆后迭压而成，电动机2的轴承采用P0级小游隙、全密封双防尘盖深沟球轴承，电动机2转子铁心与转轴采用重型过盈配合热套装配而成，电动机2转轴材料为高级优质合金钢，电动机2转子达G2.5级精度。
电子控制器1采用正弦脉宽调制的方法，在电动状态下，将动力蓄电池组4提供的直流电转换成变压变频的交流电去驱动电动机2，在制动状态下，将制动能量变换成直流电回馈给动力蓄电池组4。
转速编码器9把电动机2的转速信号转换成占空比为50%、相位互错90°的两路脉冲信号，从它们的相位关系可以判断出电动机2的转向，从脉冲信号的频率可以计算出电动机2的转速，为控制算法提供电动机2的转速信息。
电子控制器1包括CAN总线和端子两种控制模式。
电动机2基本参数如下：
额定功率： 48kW           最大功率：        96kW
额定电压： 200VAC       基    频：            75Hz
额定扭矩： 305N·m     最大扭矩：       610N·m
额定转速： 1500r/min     极限转速：       3000r/min
额定效率： 93%              冷却方式：          水冷
冷却水量： 40L/min
电子控制器1基本性能参数如下：
控制策略：矢量控制，最大功率以前以恒转矩运行，到最大功率后恒功率运行。
过载能力：2倍过载，60秒   
冷却方式：水冷（冷却水量40L/min）
供电方式：336VDC蓄电池组
额定效率：不小于96%
控制方式：CAN总线或端子控制
通讯方式：CAN通讯和RS232通讯
本发明的工作过程如下：
在车辆启动的开始阶段，电子控制器1会检查钥匙信号是否有效，以决定控制模式，如果钥匙信号无效，电子控制器1就工作在CAN总线控制模式下，电子控制器1的所有控制信号都从CAN总线上获取，系统按CAN总线控制模式下的起停控制流程实现对驱动系统的控制。如果发现钥匙信号为有效，电子控制器1就工作在端子控制模式下，电子控制器1的所有控制信号都从端子上获取，系统按端子控制模式下的起停控制流程实现对驱动系统的控制，整个系统是电动汽车的核心，为电动汽车提供驱动动力，在电动机2转速低于1500r/min以前，可以输出最大扭矩610N·m。
系统一旦起动，电子控制器1就不会改变控制模式，直到系统重新上电，即使在此过程中发现任何故障（其中也包括CAN总线故障）。
当整车控制器14发出控制指令，如前进后退、所需驱动扭矩或制动扭矩等，电子控制器1收到控制指令后，根据指令通过控制电路7和驱动电路8不断调节电动机2的输出扭矩数值和方向来驱动主减速器3，主减速器3通过驱动轴13驱动车轮转动。

Claims (6)

1.48kW电动汽车驱动系统，其特征在于：它包括整车控制器（14）、电子控制器（1）、电动机（2）、主减速器（3）和动力蓄电池组（4），其中，所述的电子控制器（1）包括外部控制信号接口电路（5）、功率变换器（6）、控制电路（7）和驱动电路（8），整车控制器（14）、外部控制信号接口电路（5）、驱动电路（8）分别与控制电路（7）连接，动力蓄电池组（4）的输出与功率变换器（6）的电源输入连接，驱动电路（8）的输出与功率变换器（6）的控制端连接，功率变换器（6）的功率输出与电动机（2）连接，电动机（2）转子轴的出力侧与主减速器（3）连接，电动机（2）转子轴的另一侧与转速编码器（9）连接，转速编码器（9）的输出与外部控制信号接口电路（5）连接，主减速器（3）直接与汽车的驱动轴（13）安装在一起。
2.根据权利要求1所述的48kW电动汽车驱动系统，其特征在于：所述的电子控制器（1）还包括一个DC/DC变换器（10），控制电路（7）与DC/DC变换器（10）的控制端连接，DC/DC变换器（10）的电源输入与动力蓄电池组（4）连接，DC/DC变换器（10）的输出与车载低压电器（11）和车载蓄电池（12）连接。
3.根据权利要求1所述的48kW电动汽车驱动系统，其特征在于：所述的电动机（2）为异步变频电动机，电动机（2）防护等级为IP54，电动机（2）定转子铁心采用高导磁材料优质冷轧硅钢片涂漆后迭压而成，电动机（2）的轴承采用P0级小游隙、全密封双防尘盖深沟球轴承，电动机（2）转子铁心与转轴采用重型过盈配合热套装配而成，电动机（2）转轴材料为高级优质合金钢，电动机（2）转子达G2.5级精度。
4.根据权利要求1所述的48kW电动汽车驱动系统，其特征在于：所述的电子控制器（1）采用正弦脉宽调制的方法驱动电动机（2）和将制动能量变换成直流电回馈给动力蓄电池组（4）。
5.根据权利要求1所述的48kW电动汽车驱动系统，其特征在于：所述的转速编码器（9）把电动机（2）的转速信号转换成占空比为50%、相位互错90°的两路脉冲信号。
6.根据权利要求1所述的48kW电动汽车驱动系统，其特征在于：所述的电子控制器（1）包括CAN总线和端子两种控制模式。
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