CN104716786A - 大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置。所述装置的电机机壳一端用螺栓连接有后端盖，后端盖内装有4组驱动模块、电机控制板、电源板、整车控制板，后端盖内开有冷却水道，机壳的底部焊接有安装支架，机壳内部装有4组电机绕组、旋转变压器和温度传感器和输出轴，旋转变压器和温度传感器分别用导线与电机控制板相连接，电机控制板用导线分别与电源板和整车控制板相连接，输出轴与汽车驱动端相连接。该装置将大电流永磁同步电机多驱动控制进行重新匹配优化设计，集成为纯电动汽车或混合动力汽车驱动动力总成。

Description

大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置

技术领域

本发明涉及到汽车电机领域，特别涉及到一种大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置。

背景技术

目前纯电动和混合动力汽车电机控制系统都是由分离的驱动电机、电机控制器组成，没有进行优化设计匹配，成本高、线束多、整车线路复杂、机械电器连接复杂、电磁干扰大，且EMC很难解决。而目前纯电动和混合动力汽车电机控制系统有如下弊端:

1、              由驱动电机+线束+电机控制器等分离器件组成：上海大学 黄苏融 的（新能源汽车永磁电机的设计)只对电机和控制器设计进行了仿真,对于电机和控制器之间如何进行联接,都没有给出方案；

2、              没有进行优化设计匹配，电机定子线通过电线+接插件与控制器联接,造成成本高，线束多，整车线路复杂，机械电器联接复杂，电磁干扰大；

3、             永磁同步电机用控制器的驱动采用IGBT驱动模块，对于大电流永磁同步电机大都是采用大电流IGBT驱动模块或多组小电流IGBT驱动模块并联来实现。这样就造成控制器与电机之间的线束截面积非常大，成本高，装配困难；特别是IGBT驱动模块并联时对于每组IGBT驱动模块并联性能一致要求高，否则就特别容易失效，必须增加平衡电路保证并联IGBT驱动模块的电流均衡，目前的产品都是采用这种模式。传统永磁同步电机和控制器，当IGBT驱动模块失效时，汽车无法再继续运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将一个电机分别按多个子电机进行驱动控制的大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置，包括后端盖、控制器盖板、电池正极端子、电池负极端子、整车控制线、进水接头、机壳、输出轴、安装支架、1号驱动模块、2号驱动模块、3号驱动模块、4号驱动模块、冷却水道、出水口、进水口、电机控制板、电源板、整车控制板、旋转变压器、温度传感器、1号电机绕组、2号电机绕组、3号电机绕组和4号电机绕组，所述装置的电机机壳一端用螺栓连接有后端盖，后端盖内装有1号驱动模块、2号驱动模块、3号驱动模块、4号驱动模块、电机控制板、电源板和整车控制板，后端盖上用螺栓连接有控制器盖板，机壳的底部焊接有安装支架，机壳内部装有1号电机绕组、2号电机绕组、3号电机绕组、4号电机绕组和输出轴，绕组内装有温度传感器，输出轴端部装有旋转变压器，旋转变压器和温度传感器分别用导线与电机控制板相连接，电机控制板用导线分别与电源板和整车控制板相连接，输出轴与汽车驱动端相连接。

所述装置的1号电机绕组用1号三相出线与1号驱动模块相连接，2号电机绕组用2号三相出线与2号驱动模块相连接，3号电机绕组用3号三相出线与3号驱动模块相连接，4号电机绕组用4号三相出线与4号驱动模块相连接，上述四组模块用导线分别与电机控制板相连接。

所述装置的电池正极端子和电池负极端子分别用导线分别与1号驱动模块、2号驱动模块、3号驱动模块和4号驱动模块相连接。

所述装置的后端盖内开有冷却水道，冷却水道分别与出水口和进水口相连通，进水口与进水接头相连通，出水口与汽车水箱相连通。

所述装置的后端盖上装有用于电池正极端子和电池负极端子的专用接插件，同时装有用于连接整车控制线的专用接插件。

本发明的积极效果为：

1、              将大电流永磁同步电机多驱动控制进行重新匹配优化设计，集成为纯电动汽车电动或混合动力汽车驱动动力总成。由于将驱动电机、大电流永磁同步电机多驱动控制、整车控制器进行一体化集成，这样要求驱动电机、电机控制器、整车控制器进行集成设计，来满足纯电动或混合动力汽车电动驱动的要求。这样纯电动或混合动力汽车驱动系统一体化集成优化，温升低，体积小，重量轻，可靠性高，集成度高，匹配好；

2、              电机多驱动控制：解决了将一个电机分为几个小电机进行驱动控制，根据电机的极数来确定所需电机绕组和所匹配的驱动模块的数量。如8极电机最多可分为 8个小电机，12级电机最多可分为 12个小电机依此类推。将一个大电流单电机分成多个小电机进行驱动控制，降低了功耗，降低了温升，无大截面线束（无接插件，无焊接接头，提高可靠性和效率），降低了电磁干扰，旋转变压器信号线直接接入控制板（无接插件，提高了抗干扰能力和可靠性）；

3、              控制器的容错功能强：当控制器的某组IGBT驱动模块失效时，汽车还可以继续运行，只是功率会减小，汽车进行报警，可将汽车开到修理处；

4、              冷却水道集成：将控制器水冷却与电机冷却水道集成，冷却联接水管减少；整体集成设计可降低成本和EMC干扰、提高效率和可靠性。

附图说明

图1、大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置局部剖视结构示意图；

图2、大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置外部结构示意图；

图3、后端盖B-B向剖面结构示意图；

图4、后端盖A-A向剖面结构示意图；

图5、大电流永磁同步电机多驱动（4级）控制集成装置电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-5进一步说明本发明的具体实施方式。

以8级电机为例

参见附图1-5，通过机壳7下部的安装支架9将电机用螺栓安装在汽车底盘上，输出轴8与汽车驱动端连接好，控制器盖板2处的电池正极端子3和电池负极端子4分别与汽车电源的正负极连接，整车控制线5与汽车控制系统相连接，将冷却水道14的进水口15与进水接头6连接好，并将出水口16连接好。驾驶员通过外部控制端，如油门、离合器等由整车控制线5给装在后端盖1内的整车控制板19发送电机运转指令，整车控制板19驱动电机控制板17工作，电机控制板17根据控制指令，分别控制1号驱动模块10、2号驱动模块11、3号驱动模块12、4号驱动模块13工作，1号驱动模块10、2号驱动模块11、3号驱动模块12、4号驱动模块13分别通过1号三相出线22、2号三相出线23、3号三相出线24、4号三相出线25驱动与之相对应的1号电机绕组26、2号电机绕组27、3号电机绕组28、4号电机绕组29工作，从而实现电机的运转。在电机控制板17的控制下，4个驱动模块同步运行，同时驱动电机运转，并根据实际需要，各驱动模块自动调节各自的工作状态，当其中一组驱动模块失效时，其他三组驱动模块不受其影响，可以继续驱动电机运转，提高了电机系统的容错能力。机壳7内所装的旋转变压器20用于检测转子旋转位置和转速，温度传感器21用于监控定子线圈的温度，冷却水从进水口16进入冷却水道14中，冷却装在后端盖1内的所有控制模块后由出水口15排出，电源板18将输出的高压直流电变为低压直流电由低压直流线30输送到汽车的低压电器上使用。

本发明仅仅给出了8级电机的附图，对于其他极数电机，只需增加或减少相对应的电机绕组和驱动模块，对于本领域的技术人员来说，是不需要进行创造性劳动就能实现的，如果审查员需要增补其他极数电机电路图时，请审查员允许发明人增补所需的附图。

以上所述仅是本发明的非限定实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置，包括后端盖（1）、控制器盖板（2）、电池正极端子（3）、电池负极端子（4）、整车控制线（5）、进水接头（6）、机壳（7）、输出轴（8）、安装支架（9）、1号驱动模块（10）、2号驱动模块（11）、3号驱动模块（12）、4号驱动模块（13）、冷却水道（14）、出水口（15）、进水口（16）、电机控制板（17）、电源板（18）、整车控制板（19）、旋转变压器（20）、温度传感器（21）、1号电机绕组（26）、2号电机绕组（27）、3号电机绕组（28）和4号电机绕组（29），其特征在于：所述电机机壳（7）的一端用螺栓连接有后端盖（1），后端盖（1）内装有1号驱动模块（10）、2号驱动模块（11）、3号驱动模块（12）、4号驱动模块（13）、电机控制板（17）、电源板（18）和整车控制板（19），后端盖（1）上用螺栓连接有控制器盖板（2），机壳（7）的底部焊接有安装支架（9），机壳（7）内部装有1号电机绕组（26）、2号电机绕组（27）、3号电机绕组（28）、4号电机绕组（29）和输出轴（8），绕组内装有温度传感器（21），输出轴（8）端部装有旋转变压器（20），旋转变压器（20）和温度传感器（21）分别用导线与电机控制板（17）相连接，电机控制板（17）用导线分别与电源板（18）和整车控制板（19）相连接，输出轴（8）与汽车驱动端相连接。

2.根据权利要求1所述的大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置，其特征在于：所述1号电机绕组（26）用1号三相出线（22）与1号驱动模块（10）相连接，2号电机绕组（27）用2号三相出线（23）与2号驱动模块（11）相连接，3号电机绕组（28）用3号三相出线（24）与3号驱动模块（12）相连接，4号电机绕组（29）用4号三相出线（25）与4号驱动模块（13）相连接，上述四组模块用导线分别与电机控制板（17）相连接。

3.根据权利要求1所述的大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置，其特征在于：所述电池正极端子（3）和电池负极端子（4）分别用导线分别与1号驱动模块（10）、2号驱动模块（11）、3号驱动模块（12）和4号驱动模块（13）相连接。

4.根据权利要求1所述的大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置，其特征在于：所述后端盖（1）内开有冷却水道（14），冷却水道（14）分别与出水口（15）和进水口（16）相连通，进水口（16）与进水接头（6）相连通，出水口（15）与汽车水箱相连通。

5.根据权利要求1所述的大电流永磁同步电机多驱动控制集成装置，其特征在于：后端盖（1）上装有用于电池正极端子（3）和电池负极端子（4）的专用接插件，同时装有用于连接整车控制线（5）的专用接插件。