CN103204072B - 一种车载控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载控制器，包括：整流功率模块、逆变功率模块和控制电路，所述整流功率模块、所述逆变功率模块和所述动力电池均并联，所述整流功率模块、所述逆变功率模块和所述动力电池之间通过母线连接，所述整流功率模块与所述发电机连接，所述逆变功率模块与所述驱动电机连接，所述控制电路分别单独与所述整流功率模块、所述逆变功率模块连接。本发明是将发电机控制器和驱动电机控制器设计成整流功率模块和逆变功率模块，将这两个模块有机的集成连接为一体，并通过共同的控制电路进行控制，优化集成后本发明可以作为一个部件直接装车，提高了系统集成度，结构合理，性能优越，提高了系统的可靠性，降低了系统的重量和成本。

Description

一种车载控制器

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别涉及一种车载控制器。

背景技术

随着全球石油资源日趋紧张及环境污染日趋严重，各种节能环保的新能源汽车不断涌现，特别是增程式纯电动汽车越来越受到人们的关注和青昧，这主要是高效高功率密度发电机技术的突破，使得电动汽车的行驶里程可以和传动汽车相媲美。

在增程式电动汽车中，需要通过驱动电机控制器将动力电池的直流电与驱动电机的交流电进行变换，同时需要通过发电机控制器将发电机的交流电与动力电池直流电进行变换，从而实现驱动电机的驱动运行和发电机发电整流，其中，发电机用于发电，动力电池用于为汽车提供电力，驱动电机用于驱动汽车运转，目前，驱动电机控制器及其配套连接的各种元器件、发电机控制器及其配套连接的各种元器件分别安装在汽车内部，以保证汽车能够持续可靠的运行。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

驱动电机控制器、发电机控制器及其各自配套连接的各种元器件分别安装在汽车内部，占据了很大的安装空间，而且线路连接结构非常复杂，性能较差，同时也造成安装不便，维护困难，成本较高的问题。

发明内容

为了解决现有技术驱动电机控制器和发电机控制器线路复杂、占据较大空间、成本较高的问题，本发明实施例提供了一种车载控制器。所述技术方案如下：

一种车载控制器，用于控制发电机、驱动电机和动力电池之间的交直流电相互转换，其特征在于，所述车载控制器包括：整流功率模块、逆变功率模块和控制电路，所述整流功率模块、所述逆变功率模块和所述动力电池均并联，所述整流功率模块、所述逆变功率模块和所述动力电池之间通过母线连接，所述整流功率模块与所述发电机连接，所述逆变功率模块与所述驱动电机连接，所述控制电路分别单独与所述整流功率模块、所述逆变功率模块连接，工作时，所述发电机输出交流电，所述交流电经所述整流功率模块转换输出直流电；所述逆变功率模块用于将所述直流电转化为交流电并输送给所述驱动电机，使所述驱动电机工作，所述控制电路用于控制所述整流功率模块和所述逆变功率模块工作。

具体地，作为优选，所述车载控制器还包括母线支撑电容，所述母线支撑电容并联在所述整流功率模块和所述逆变功率模块之间，所述母线支撑电容用于平衡所述母线上的电压。

作为优选，所述车载控制器还包括预充电继电器，所述预充电继电器设置在所述动力电池的并联分支上，所述预充电继电器用于控制并保护所述母线支撑电容接受所述动力电池的充电。

作为优选，所述车载控制器还包括泄放电路，所述泄放电路与所述母线支撑电容并联，所述泄放电路用于泄放所述母线支撑电容上的电能。

作为优选，所述车载控制器还包括电源电路，所述电源电路与所述控制电路连接，所述电源电路用于为所述控制电路提供电能。

作为优选，所述车载控制器还包括电流传感器，所述电流传感器分别与所述母线、所述控制电路连接，所述母线的电流信号通过所述电流传感器传递至所述控制电路。

作为优选，所述车载控制器还包括电压传感器，所述电压传感器分别与所述母线、所述控制电路连接，所述母线的电压信号通过所述电压传感器传递至所述控制电路。

作为优选，所述车载控制器还包括通讯控制信号线，所述通讯控制信号线与所述控制电路连接，所述控制电路通过所述通讯控制信号线与整车网络连接。

作为优选，所述车载控制器还包括冷却底板，所述整流功率模块、所述逆变功率模块和所述控制电路均安装在所述冷却底板上，所述整流功率模块和所述逆变功率模块产生的热量均通过所述冷却底板散失。

进一步地，所述整流功率模块与所述逆变功率模块分别安装在所述冷却底板相对的两侧。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明是将发电机控制器和驱动电机控制器设计成整流功率模块和逆变功率模块，将这两个模块有机的集成连接为一体，并通过共同的控制电路进行控制，控制器系统部件非常精简，优化集成后本发明可以作为一个部件直接装车，大大提高了系统的集成度，结构合理，性能优越，提高了系统的可靠性，功率大，散热好，且降低了系统的重量和成本，更好的满足增程式纯电动车的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的车载控制器的原理示意图；

图2是本发明实施例二提供的车载控制器结构示意图。

其中：C1母线支撑电容，I1逆变功率模块，I2整流功率模块，K1控制电路，M1驱动电机，G1发电机，SW1泄放开关，R1泄放电阻，J1预充电继电器，H1母线电流传感器，V1母线电压传感器，D1动力电池，D212V电池，S1驱动电机传感器，S2发电机传感器，X1内部信号插件，X2外部信号插件，SC1电源电路，SIN通讯控制信号线，CL1冷却底板，CL2冷却水入口管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供的一种车载控制器，用于控制发电机G1、驱动电机M1和动力电池D1之间的交直流电相互转换，其特征在于，所述车载控制器包括：整流功率模块I2、逆变功率模块I1和控制电路K1，所述整流功率模块I2、所述逆变功率模块I1和所述动力电池D1均并联，所述整流功率模块I2、所述逆变功率模块I1和所述动力电池D1之间通过母线连接，所述整流功率模块I2与所述发电机G1连接，所述逆变功率模块I1与所述驱动电机M1连接，所述控制电路K1分别单独与所述整流功率模块I2、所述逆变功率模块I1连接，工作时，所述发电机G1输出交流电，所述交流电经所述整流功率模块I2转换输出直流电；所述逆变功率模块I1用于将所述直流电转化为交流电并输送给所述驱动电机M1，使所述驱动电机M1工作，所述控制电路K1用于控制所述整流功率模块I2和所述逆变功率模块I1工作。

其中，本发明是将发电机控制器和驱动电机控制器设计成整流功率模块I2和逆变功率模块I1，将这两个模块有机的集成连接为一体，并通过共同的控制电路K1进行控制，逆变功率模块I1通过三相高压插件与外部的驱动电机M1三相连接，为驱动电机M1提供频率、幅值可变的交流电，满足驱动电机M1的转速控制和扭矩控制，整流功率模块I2通过另外一组三相高压插件与外部发电机G1的三相连接，将发电机G1三相输出的高压交流电整流成所请求功率的直流电输出，控制器系统部件非常精简，优化集成后本发明可以作为一个部件直接装车，大大提高了系统的集成度，结构合理，性能优越，提高了系统的可靠性，功率大，散热好，且降低了系统的重量和成本，更好的满足增程式纯电动车的需要。

具体地，作为优选，如图1所示，所述车载控制器还包括母线支撑电容C1，所述母线支撑电容C1并联在所述整流功率模块I2和所述逆变功率模块I1之间，所述母线支撑电容C1用于平衡所述母线上的电压。

其中，母线支撑电容C1直接并联在逆变功率模块I1和整流功率模块I2之间，起到吸收纹波电流，抑制浪涌电压的作用。

作为优选，如图1所示，所述车载控制器还包括预充电继电器J1，所述预充电继电器J1设置在所述动力电池D1的并联分支上，所述预充电继电器J1用于控制并保护所述母线支撑电容C1接受所述动力电池D1的充电。

其中，本发明实施例中，动力电池D1正负极经预充电继电器J1连接到本发明中的直流母线上，预充电继电器J1先合上预充开关，动力电池D1开始为母线支撑电容C1充电，当母线支撑电容C1的电压接近动力电池D1电压时，再将预充电继电器J1直通开关合上，从而实现对母线支撑电容C1的充电进行控制保护。

作为优选，如图1所示，所述车载控制器还包括泄放电路，所述泄放电路与所述母线支撑电容C1并联，所述泄放电路用于泄放所述母线支撑电容C1上的电能。

其中，当本发明完成控制需要断开预充继电器J1时，按照国内外法规要求，本发明直流侧电压应快速降到安全电压以下，本发明通过一路逆变功率模块I1和整流功率模块I2共用的泄放电路与母线支撑电容C1并联，实现母线支撑电容C1上电能的快速泄放，泄放电路一般由泄放开关SW1和泄放电阻R1串联组成。

作为优选，如图1所示，所述车载控制器还包括电源电路SC1，所述电源电路SC1与所述控制电路K1连接，所述电源电路SC1用于为所述控制电路K1提供电能。本发明内的逆变功率模块I1和整流功率模块I2共用一套电源电路SC1与控制电路K1，并共同设计在通一块PCB（Printed circuit board印刷电路板）板上，控制电路K1一般包括主控芯片、模拟采集处理电路、数字采集处理电路、故障诊断电路、各种保护电路和安全监控电路等，主控芯片为DSP（DigitalSignal Processor数字信号处理器）或MCU（Microprogrammed Control Unit微程序控制器）。12V电池D2与电源电路SC1连接，12V电池D2为电源电路SC1提供12V电压，电源电路SC1将该12V电压转化为控制电路K1需要的各种不同的电压，以供控制电路K1使用。

作为优选，如图1所示，所述车载控制器还包括电流传感器H1，所述电流传感器H1分别与所述母线、所述控制电路K1连接，所述母线的电流信号通过所述电流传感器H1传递至所述控制电路K1。

作为优选，如图1所示，所述车载控制器还包括电压传感器V1，所述电压传感器V1分别与所述母线、所述控制电路K1连接，所述母线的电压信号通过所述电压传感器V1传递至所述控制电路K1。

其中，逆变功率模块I1和整流功率模块I2需要的母线的电压和母线的电流，通过一组共用的母线电压传感器V1和母线电流传感器H1将需要的物理量反馈传输给控制电路K1中的主控芯片DSP或MCU，使控制电路K1进行分析并作相应处理。

作为优选，如图1所示，所述车载控制器还包括通讯控制信号线SIN，所述通讯控制信号线SIN与所述控制电路K1连接，所述控制电路K1通过所述通讯控制信号线SIN与整车网络连接。本发明实施例通过通讯控制信号线SIN连接整车网络中，从而进行接收控制指令和反馈状态信息。

其中，本发明实施例中，在控制电路K1上设置外部信号插件X2，设置驱动电机传感器S1分别与驱动电机M1、外部信号插件X2连接，驱动电机传感器S1包括驱动电机M1转子位置传感器和电机温度传感器，这些传感器将驱动电机M1相应信号通过外部信号插件X2传输至控制电路K1，控制电路K1根据实际情况做出反应处理；同理，在发电机G1与外部信号插件X2之间设置发电机传感器S2，发电机传感器S2包括发电机G1转子位置传感器和发电机温度传感器，将发电机G1相应信号通过外部信号插件X2传输至控制电路K1，并进行处理；电源电路SC1和通讯控制信号线SIN均通过外部信号插件X2，实现与控制电路K1连接；母线电压传感器V1、母线电流传感器H1是在控制器内部，直接实现与控制电路K1连接；设置一个内部信号插件X1和线束，分别与逆变功率模块I1、整流功率模块I2和控制电路K1连接，逆变功率模块I1和整流功率模块I2的控制信号和反馈信号都通过该内部信号插件X1和线束传递至控制电路K1，例如：电流检测信号、故障诊断信号等，控制电路K1进行信号处理。

实施例二

作为优选，如图2所示，所述车载控制器还包括冷却底板CL1，所述整流功率模块I2、所述逆变功率模块I1和所述控制电路K1均安装在所述冷却底板CL1上，所述整流功率模块I2和所述逆变功率模块I1产生的热量均通过所述冷却底板CL1散失。

进一步地，如图2所示，所述整流功率模块I2与所述逆变功率模块I1分别安装在所述冷却底板CL1相对的两侧。

如图2所示，本发明实施例采用水冷的冷却方式，充分利用一路冷却系统，即所有元器件均安装在一块冷却底板上，外部冷却水通过冷却水入口管CL2进入冷却底板CL1，冷却水将逆变功率模块I1和整流功率模块I2的热量带走；结构上，将逆变功率模块I1和整流功率模块I2分别安装在冷却底板CL1的两个散热面，冷却底板CL1处于两个功率模块中间，这样的结构设计，充分利用了一个冷却底板CL1，结构简单，大大提高了本发明的空间利用率，也增加本发明的功率密度，可以将发电机控制器和驱动电机控制器的功能结合为一体。

综上，本发明中的车载控制器内部两个功率模块共用母线支撑电容C1、母线电压传感器V1、母线电流传感器H1、母线泄放电路、信号插件和信号排线、控制电路K1等电子元器件，这样减少了很多器件，提高了系统可靠性，增加了成本优势，大大降低本发明的体积，从而为增程式电动车节约了大量的宝贵空间；两个功率模块还共用母排、外壳、母线高压插件、冷却底板CL1等金属结构件，这样即减少了很多结构件也省掉了大量的固定螺栓和固定螺栓所需的人力、物力，节约了成本，提高控制器集成度和可靠性；本发明的外部信号共用一个插件，即外部信号插件X2，这样信号线束集中在一起，便于整车线束的布置，提高了系统可靠性；本发明的低压电源电路SC1、母线电压模拟采集处理电路、母线电流模拟采集处理电路、控制电路K1都是共用的，这样大量电子元器件的减少使得PCB的面积大大减小，进一步减小了本发明的体积，增加了电路的可靠性；由于本发明大量电子元器件都是共用的，这样本发明只需要三块PCB板，分别为控制电路K1板、逆变功率模块I1驱动板、整流功率模块I2驱动板，跟传统的相比减少了一块控制电路K1板，降低了制造成本，提高了系统可靠性。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载控制器，用于控制发电机、驱动电机和动力电池之间的交直流电相互转换，所述车载控制器包括：整流功率模块、逆变功率模块和控制电路，其特征在于，所述整流功率模块、所述逆变功率模块和所述动力电池均并联，所述整流功率模块、所述逆变功率模块和所述动力电池之间通过母线连接，所述整流功率模块与所述发电机连接，所述逆变功率模块与所述驱动电机连接，所述控制电路分别单独与所述整流功率模块、所述逆变功率模块连接，工作时，所述发电机输出交流电，所述交流电经所述整流功率模块转换输出直流电；所述逆变功率模块用于将所述直流电转化为交流电并输送给所述驱动电机，使所述驱动电机工作，所述控制电路用于控制所述整流功率模块和所述逆变功率模块工作。

2.根据权利要求1所述的车载控制器，其特征在于，所述车载控制器还包括母线支撑电容，所述母线支撑电容并联在所述整流功率模块和所述逆变功率模块之间，所述母线支撑电容用于平衡所述母线上的电压。

3.根据权利要求2所述的车载控制器，其特征在于，所述车载控制器还包括预充电继电器，所述预充电继电器设置在所述动力电池的并联分支上，所述预充电继电器用于控制并保护所述母线支撑电容接受所述动力电池的充电。

4.根据权利要求3所述的车载控制器，其特征在于，所述车载控制器还包括泄放电路，所述泄放电路与所述母线支撑电容并联，所述泄放电路用于泄放所述母线支撑电容上的电能。

5.根据权利要求4所述的车载控制器，其特征在于，所述车载控制器还包括电源电路，所述电源电路与所述控制电路连接，所述电源电路用于为所述控制电路提供电能。

6.根据权利要求5所述的车载控制器，其特征在于，所述车载控制器还包括电流传感器，所述电流传感器分别与所述母线、所述控制电路连接，所述母线的电流信号通过所述电流传感器传递至所述控制电路。

7.根据权利要求6所述的车载控制器，其特征在于，所述车载控制器还包括电压传感器，所述电压传感器分别与所述母线、所述控制电路连接，所述母线的电压信号通过所述电压传感器传递至所述控制电路。

8.根据权利要求7所述的车载控制器，其特征在于，所述车载控制器还包括通讯控制信号线，所述通讯控制信号线与所述控制电路连接，所述控制电路通过所述通讯控制信号线与整车网络连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的车载控制器，其特征在于，所述车载控制器还包括冷却底板，所述整流功率模块、所述逆变功率模块和所述控制电路均安装在所述冷却底板上，所述整流功率模块和所述逆变功率模块产生的热量均通过所述冷却底板散失。

10.根据权利要求9所述的车载控制器，其特征在于，所述整流功率模块与所述逆变功率模块分别安装在所述冷却底板相对的两侧。