CN105438003B - 一种电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构，属于电动汽车控制技术领域。该结构包括车载充电机和电机控制器集成模块和冷却管路。车载充电机和电机控制器集成模块，将原来分离的充电机模块和电机控制器模块进行集成电路设计，两者共用功率开关器件和通信控制模块。冷却管路为车载充电机和电机控制器集成模块进行水冷。本发明将车载充电机模块和电机控制器模块集成电路设计为一个集成模块，安全可靠，易于控制，满足了对车内高压动力电池充电和电机控制的要求，大大节省了电动汽车的整车空间结构，因此具有良好的市场应用前景。

Description

一种电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构
技术领域
本发明属于电动汽车控制技术领域，具体涉及一种电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构。
背景技术
相对于传统的燃油汽车，电动汽车具有环保、节能和噪音低等无可比拟的优点，在能源危机和环境污染的大背景下，电动汽车成为世界各国的研究热点，是下一轮汽车产业革命的制高点，大力发展电动汽车对于我国在未来汽车产业占有一席之地具有重要的意义。
目前，电动汽车普及程度还很低，各方面设计缺陷大，标准不统一，部分厂家推出的充电装置，价格昂贵，效率不高。另外，电动汽车需要大功率的电机控制器，将动力电池的直流电转化为供给交流电机用的交流电，控制电机工作。目前，电动汽车的电机控制器和车载充电机往往是分散独立的，由不同的供应商制造，造成整车布置困难，成本高。因此，本发明对电动汽车车载充电机和电机控制器进行优化设计，以解决现有技术中的不足，以达到既能有效地完成对电动汽车动力电池的充电工作，又能集成电机控制器，在结构上减小体积，优化整车空间布局。
发明内容
针对现有技术中存在的问题和不足，本发明提供一种电动汽车车载充电机和电机控制器集成方法，基于该集成方法的车载充电机和电机控制器集成模块具有体积小、重量轻，充电过程和电机控制器工作过程安全可控的特点。
本发明提供的一种基于电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构，包括车载充电机和电机控制器集成模块和冷却管路。所述的车载充电机和电机控制器集成模块，将原来分离的充电机模块和电机控制器模块进行集成电路设计，两者共用功率开关器件和通信控制模块。所述的冷却管路用于为车载充电机和电机控制器集成模块进行水冷。
所述的车载充电机和电机控制器集成模块包括集成电路单元、交流电接插件1、交流电接插件2和直流电连接器。集成电路单元包含充电机和电机控制器的控制模块、整流PFC(功率因数校正)电路和DC-DC(直流/直流转换)电路。集成电路单元有两个输入端和一个输出端。交流电接插件1的一端连接到所述集成电路单元的第一个输入端，另一端连接到所述车载充电机和电机控制器集成模块的外壳上，外部和交流电源连接。交流电接插件2的一端连接到所述集成电路单元的第二个输入端，另一端连接到所述车载充电机和电机控制器集成模块的外壳上，外部和电机连接。直流电连接器的一端连接至所述集成电路单元的输出端，另一端连接至所述车载充电机和电机控制器集成模块的外壳上，外部和动力电池连接。
所述的整流PFC电路包括桥式整流电路和PFC电路。
所述的DC-DC电路由高频逆变电路、交流变压器和桥式整流电路组成。
相对于现有技术，本发明的优点和积极效果在于：
(1)本发明提供的电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构，是对现有车载充电机和电机控制器模块分离式布置的一种创新性改进，安全可靠，易于控制；
(2)本发明提供的电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构将传统的分离的充电机模块和电机控制器变换器进行集成，满足对车内高压动力电池的充电要求和对电机的供电和控制要求；
(3)本发明提供的电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构与车载原有设备紧密结合，大大优化了整车空间布局，具有良好的市场应用前景。
附图说明
图1是本发明的电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构的整体示意图；
图2是本发明的电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构的电路拓扑原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员参照说明书文字能够实施该方案。
如图1和图2所示，本发明提供了一种创新的电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构，包括车载充电机和电机控制器集成模块和冷却管路。所述的车载充电机和电机控制器集成模块将传统的分离的充电机模块和电机控制器变换器进行集成电路设计，两者共用功率开关器件和通信控制模块。本发明的基于电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构通过冷却水管路进行冷却，并与相关控制器通过CAN总线进行通信。
所述的电动汽车车载充电机和电机控制器集成模块包括：集成电路单元、交流电接插件1、交流电接插件2和直流电连接器。
集成电路单元，包含充电和电机控制器控制模块、整流PFC电路和DC-DC电路；所述的集成电路单元，将原来分离的充电机模块和电机控制器模块进行集成电路设计，两者共用功率开关器件和通信控制模块。集成电路单元有两个输入端和一个输出端。其中，整流PFC电路包括桥式整流电路和PFC电路。DC-DC电路由高频逆变电路、交流变压器和桥式整流电路组成。集成电路单元中包括车载充电机和电机控制器集成的复杂可编程逻辑器和单片机。
交流电接插件1，其一端连接到集成电路单元的第一个输入端，一端连接到车载充电机和电机控制器集成模块外壳上，外部和交流电源连接。
交流电接插件2，其一端连接到集成电路单元的第二个输入端，一端连接到车载充电机和电机控制器集成模块外壳上，外部和电机连接。
直流电连接器，其一端连接至所述集成电路单元输出端，另一端连接至车载充电机和电机控制器集成模块外壳上，外部和动力电池连接。
所述的冷却管路包含有两个接口，即入水口和出水口，两个接口分别连接进出水管。进水管的另一端连接至冷却水泵，出水口的另一端连接至水箱。水泵、进水管、模块壳体、出水管和水箱组成冷却循环，保证了集成模块的良好的散热效果。
车载充电机和电机控制器集成模块的控制方法为通过CAN总线、整车控制器及电池管理体系(BMS)通信。
图2是电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构的电路拓扑原理图。交流电接插件1即为图2中的AC输入接插件，交流电接插件2即为图2中的电机接插件，直流电连接器即为图2中的动力电池接插件。集成电路单元中设置有三个开关K1、K2和K3，以实现车载充电机模式和电机控制器模式的转换。当开关K1接AC输入，开关K2断开，开关K3闭合时，该结构工作为车载充电机模式，交流电输入经桥式整流为直流电，经PMOS管Q1、Q2、Q3和Q4组成的全桥高频逆变电路逆变为高频交流电，经交流变压器T变压，经桥式整流为直流电，接动力电池充电。当开关K1接动力电池，开关K2闭合，开关K3断开时，该结构工作为电机控制器模式，动力电池提供直流电，经PMOS管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6组成的桥式高频逆变电路逆变为三相交流电，提供给电机。

Claims (3)

1.一种电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构，其特征在于，包括车载充电机和电机控制器集成模块和冷却管路；所述的车载充电机和电机控制器集成模块，将充电机模块和电机控制器模块进行集成电路设计，两者共用功率开关器件和通信控制模块；所述的冷却管路用于为车载充电机和电机控制器集成模块进行水冷；
所述的车载充电机和电机控制器集成模块包括集成电路单元、交流电接插件1、交流电接插件2和直流电连接器；集成电路单元包含充电机和电机控制器的控制模块、整流PFC电路和DC-DC电路，其中，PFC表示功率因数校正，DC-DC表示直流/直流转换；集成电路单元有两个输入端和一个输出端；交流电接插件1的一端连接到所述集成电路单元的第一个输入端，另一端连接到所述车载充电机和电机控制器集成模块的外壳上，外部和交流电源连接；交流电接插件2的一端连接到所述集成电路单元的第二个输入端，另一端连接到所述车载充电机和电机控制器集成模块的外壳上，外部和电机连接；直流电连接器的一端连接至所述集成电路单元的输出端，另一端连接至所述车载充电机和电机控制器集成模块的外壳上，外部和动力电池连接；
所述的车载充电机和电机控制器集成模块中，交流电接插件1为AC输入接插件，交流电接插件2为电机接插件，直流电连接器为动力电池接插件；集成电路单元中设置有三个开关K1、K2和K3，以实现车载充电机模式和电机控制器模式的转换；在车载充电机模式，开关K1接AC输入，开关K2断开，开关K3闭合，交流电输入经桥式整流为直流电，经PMOS管Q1、Q2、Q3和Q4组成的全桥高频逆变电路逆变为高频交流电，经交流变压器T变压，经桥式整流为直流电，接动力电池充电；在电机控制器模式，开关K1接动力电池，开关K2闭合，开关K3断开，动力电池提供直流电，经PMOS管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6组成的桥式高频逆变电路逆变为三相交流电，提供给电机。
2.根据权利要求1所述的电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构，其特征在于，所述的整流PFC电路包括桥式整流电路和PFC电路。
3.根据权利要求1所述的电动汽车车载充电机和电机控制器集成结构，其特征在于，所述的DC-DC电路由高频逆变电路、交流变压器和桥式整流电路组成。
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Denomination of invention: An integrated structure of electric vehicle charger and motor controller

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