CN104627019B - 电动汽车电机控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车电机控制装置，涉及电力电子技术领域；包括控制器；IGBT驱动电源模块的输出端与IGBT驱动电路模块的输入端连接，IGBT驱动电路模块的输出端与IGBT模块的输入端连接，IGBT模块的输出端与电机连接；在IGBT模块和电机之间设置有电流传感器；IGBT驱动电源模块，IGBT驱动电路模块，IGBT模块和电流传感器均与控制器连接。它可以解决现有的IGBT模块电机控制外围电路复杂，连线多，导致故障隐患多的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域；尤其是一种电动汽车用的电动汽车电机控制装置。
背景技术
随着全球石油资源的枯竭以及全球温室效应的日趋严重，世界各国都在大力发展低碳经济，随着这一趋势的发展，电动汽车代替燃油汽车已成为必然。
IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动载流密度小。非常适合应用于直流电压为600伏及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、牵引传动等领域。
IGBT模块是电动汽车的核心组件之一，就IGBT模块的电机控制国内相关厂家都对其进行了很多的研发，但是，这些产品大多存在的一个问题是外围电路复杂，连线多，导致故障隐患多。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车电机控制装置，它可以解决现有的IGBT模块电机控制外围电路复杂，连线多，导致故障隐患多的问题。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：这种电动汽车电机控制装置，包括控制器； IGBT驱动电源模块的输出端与IGBT驱动电路模块的输入端连接，所述IGBT驱动电路模块的输出端与IGBT模块的输入端连接，所述IGBT模块的输出端与电机连接；在所述IGBT模块和所述电机之间设置有电流传感器；所述IGBT驱动电源模块，所述IGBT驱动电路模块，所述IGBT模块和所述电流传感器均与所述控制器连接。
上述技术方案中，更为具体的方案还可以是：所述IGBT驱动电源模块包括中央芯片；第一电阻，第二电阻和第一电容串联；第一二极管和所述第二电阻并联；所述第一电阻和第一电容的串联连线与所述中央芯片的第2脚连接；第二电容一端与所述第一电容的接地端连接，所述第二电容另一端与所述中央芯片的第5脚连接，所述中央芯片的第4脚与第8脚连接并与电源的正极连接，所述中央芯片的第6脚与第2脚连接，其第7脚与所述第一电阻和所述第二电阻的串联连线连接，所述中央芯片的第3脚与第三电阻一端连接，所述第三电阻的另一端与场效应管的门极和第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述场效应管的栅极和接地端连接，所述场效应管的射极与变压器原边一端连接，所述变压器原边的中间抽头与电源的正极连接，所述变压器原边的另一端通过原边二极管与接地端连接；所述变压器至少有一个副边绕组，该副边绕组两端分别串接有第三二极管和第四二极管，在所述副边绕组的两端之间设有一个抽头，在所述抽头与所述副边绕组的两端分别并接有两个电容器。
更进一步：所述中央芯片为555定时器。
进一步：所述IGBT驱动电路模块包括用于接收输入信号的光电耦合单元，所述光电耦合单元的输出端与接口单元的输入端连接，输出单元，检测单元，门关断单元和定时复位单元均与所述接口单元连接。
进一步：所述输出单元包括有NPN快速晶体管和PNP快速晶体管构成的电压提升电路。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
由于设置了IGBT驱动电源模块和IGBT驱动电路模块，所以IGBT模块的连线减少了，使得故障隐患也减少了。
附图说明
图1是本发明的方框示意图。
图2是IGBT驱动电源模块的原理示意图。
图3是IGBT驱动电路模块的方框示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述：
图1所示的电动汽车电机控制装置，包括控制器4；IGBT驱动电源模块1的输出端与IGBT驱动电路模块2的输入端连接， IGBT驱动电路模块2的输出端与IGBT模块3的输入端连接， IGBT模块3的输出端与电机M连接；在IGBT模块3和电机M之间设置有电流传感器7；IGBT驱动电源模块1， IGBT驱动电路模块2， IGBT模块3和电流传感器7均与所述控制器4连接。电流传感器7可以将电机M的电流适时地传输到控制器4，使控制器4能对电机M的工作状态进行监控，一旦电机M出现异常，控制器4便可关断IGBT模块，使电机M停止工作。
图2所示的IGBT驱动电源模块，包括作为中央芯片1-1的555定时器；第一电阻R1，第二电阻R2和第一电容C1串联；第一二极管D1和第二电阻R2并联；第一电阻R1和第一电容C1的串联连线与中央芯片1-1的第2脚连接；第二电容C2一端与第一电容C1的接地端连接，第二电容C2另一端与中央芯片1-1的第5脚连接，中央芯片1-1的第4脚与第8脚连接并与电源的正极连接，中央芯片1-1的第6脚与第2脚连接，其第7脚与第一电阻R1和第二电阻R2的串联连线连接，中央芯片1-1的第3脚与第三电阻R3一端连接，第三电阻R3的另一端与场效应管S的门极和第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与场效应管S的栅极和接地端连接，场效应管S的集电极与变压器T原边一端连接，变压器T原边的中间抽头与电源的正极连接，变压器T原边的另一端通过原边二极管D2与接地端连接；变压器T有两个副边绕组，在两个副边绕组的两端之间分别各设有一个抽头，在一个副边绕组两端分别串接有第三二极管D3和第四二极管D4，在这个副边绕组与抽头之间分别各并接有第两个电容；在另一个副边绕组两端分别串接有第五二极管D5和第六二极管D6，在这个副边绕组与抽头之间分别各并接有第两个电容。
当场效应管S开通时，+12伏电压便加到变压器T原边和场效应管S相连的绕组，通过能量耦合便副边经过整流输出。当场效应管S关断时，通过原边二极管D2和其相连的变压器T的绕组把磁芯的能量回馈到电源，实现变压器磁芯的复位。555定时器接成多谐振荡器，通过对第一电容器C1的充放电使中央芯片1-1的脚2和脚6的电位在4～8伏之间变换，使其脚3输出电压方波信号，并用方波信号来控制场效应管S的开通和关断。+12伏经过第一电阻R1和第一二极管D1给第一电容C1充电，充电时输出高电平，放电时输出低电平。
图3所示的IGBT驱动电路模块，包括用于接收输入信号的光电耦合单元2-1，光电耦合单元2-1的输出端与接口单元2-2的输入端连接，输出单元2-3，检测单元2-4，门关断单元2-5和定时复位单元2-6均与接口单元2-2连接。输出单元2-3中包括有NPN快速晶体管和PNP快速晶体管构成的电压提升电路。
光电耦合单元2-1是快速型光电耦合器，可有效地实现电气隔离，适合20千赫兹左右的高频开关运行，光电耦合器的原边串联有限流电阻，可将5伏的电压直接加到输入侧，具有效高的输入、输出隔离度。采用双电源供电方式，以确保IGBT可靠通断。如果采用双电源驱动技术，其输出负栅压比较高。电源电压的极限值为+18伏/-15伏。本发明内部集成了短路和过流保护电路，过流保护电路通过检测IGBT的饱和压降来判断是否过流，一旦过流，将对IGBT实施关断，并输出过流信号。本发明的信号传输延迟时间短，低电平转换为高电平的传输延迟时间以及高电平转换为低电平的传输延迟时间都在1.5微秒以下。
Claims (4)
1.一种电动汽车电机控制装置，其特征在于：包括控制器（4）；IGBT驱动电源模块（1）的输出端与IGBT驱动电路模块（2）的输入端连接，所述IGBT驱动电路模块（2）的输出端与IGBT模块（3）的输入端连接，所述IGBT模块（3）的输出端与电机（M）连接；在所述IGBT模块（3）和所述电机（M）之间设置有电流传感器（7）；所述IGBT驱动电源模块（1），所述IGBT驱动电路模块（2），所述IGBT模块（3）和所述电流传感器（7）均与所述控制器（4）连接；所述IGBT驱动电源模块（1）包括中央芯片（1-1）；第一电阻（R1），第二电阻（R2）和第一电容（C1）串联；第一二极管（D1）和所述第二电阻（R2）并联；所述第一电阻（R1）和第一电容（C1）的串联连线与所述中央芯片（1-1）的第2脚连接；第二电容（C2）一端与所述第一电容（C1）的接地端连接，所述第二电容（C2）另一端与所述中央芯片（1-1）的第5脚连接，所述中央芯片（1-1）的第4脚与第8脚连接并与电源的正极连接，所述中央芯片（1-1）的第6脚与第2脚连接，其第7脚与所述第一电阻（R1）和所述第二电阻（R2）的串联连线连接，所述中央芯片（1-1）的第3脚与第三电阻（R3）一端连接，所述第三电阻（R3）的另一端与场效应管（S）的门极和第四电阻（R4）的一端连接，所述第四电阻（R4）的另一端与所述场效应管（S）的栅极和接地端连接，所述场效应管（S）的射极与变压器（T）原边一端连接，所述变压器（T）原边的中间抽头与电源的正极连接，所述变压器（T）原边的另一端通过原边二极管（D2）与接地端连接；所述变压器（T）至少有一个副边绕组，该副边绕组两端分别串接有第三二极管（D3）和第四二极管（D4），在所述副边绕组的两端之间设有一个抽头，在所述抽头与所述副边绕组的两端分别并接有两个电容器。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电机控制装置，其特征在于：所述中央芯片（1-1）为555定时器。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车电机控制装置，其特征在于：所述IGBT驱动电路模块（2）包括用于接收输入信号的光电耦合单元（2-1），所述光电耦合单元（2-1）的输出端与接口单元（2-2）的输入端连接，输出单元（2-3），检测单元（2-4），门关断单元（2-5）和定时复位单元（2-6）均与所述接口单元（2-2）连接。
4.根据权利要求3所述的电动汽车电机控制装置，其特征在于：所述输出单元（2-3）包括有NPN快速晶体管和PNP快速晶体管构成的电压提升电路。
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