CN110979036A - 一种dcdc、发电机和电机三合一系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种DCDC、发电机和电机三合一系统，包括处理器、发电机和电机，所述处理器通过CAN总线分别与汽车内部控制系统、检测和执行机构通信相连，所述处理器通过三相全桥驱动电路与电机电性相连，所述处理器通过霍尔传感器与电机信号相连，所述发电机包括发动机管理系统EMS、发动机和整流电路，所述发动机管理系统EMS与发动机信号相连，所述发动机与整流电路电性相连，所述整流电路电性连接有车载高压动力电池，所述车载高压动力电池通过移相全桥逆变电路电性连接有车载负载电路，所述处理器与整流电路信号相连。本发明便于发电机和电机的布局和安装，便于车体空间的合理化布局，减少电子元器件的使用，并增强系统的稳定性。

Description

一种DCDC、发电机和电机三合一系统
技术领域
本发明属于DCDC、发电机和电机技术领域，具体为一种DCDC、发电机和电机三合一系统。
背景技术
DCDC是指将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制。发电机是一种将其他形式的能源转换成电能的机械设备，在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。广泛应用于新能源汽车、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。
新能源汽车具有低能耗、零排放等优势，随着人们对环保的重视，新能源汽车产业获得了极大的发展，新开发的车型，其使用性能、舒适性、安全性与布局有重大关系，总布置的好坏决定了车型的成功与否。
随着汽车的发展，汽车零部件不断增加，固定的空间内要求合理化布局任务难度增加，且新能源汽车零部件中的电子元器件价格是普通产品的数十倍，成本过高是限制其发展的重要因素，另一方面，随着零部件的增多，它们协调工作的能力降低，系统稳定性差。
DCDC、发电机和电机作为新能源汽车的重要组成零部件，目前缺少对三者的集成，这就导致车体空间的合理化布局难度增加、电子元器件用量过多以及协调工作能力较差，影响系统的稳定和使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种DCDC、发电机和电机三合一系统，有效的实现DCDC、发电机和电机的集成，便于发电机和电机的布局和安装，便于车体空间的合理化布局，减少电子元器件的使用，并增强系统的稳定性，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种DCDC、发电机和电机三合一系统，包括处理器、发电机和电机，所述处理器通过CAN总线分别与汽车内部控制系统、检测和执行机构通信相连，所述处理器通过三相全桥驱动电路与电机电性相连，所述处理器通过霍尔传感器与电机信号相连，所述发电机包括发动机管理系统EMS、发动机和整流电路，所述发动机管理系统EMS与发动机信号相连，所述发动机与整流电路电性相连，所述整流电路电性连接有车载高压动力电池，所述车载高压动力电池通过移相全桥逆变电路电性连接有车载负载电路，所述处理器与整流电路信号相连，所述处理器电性连接有PWM控制电路，所述PWM控制电路电性连接有驱动电路，所述驱动电路与移相全桥逆变电路相连。
优选的，所述处理器为TC275系列嵌入式处理器。
优选的，所述CAN总线由高速CAN总线和低速CAN总线组合而成。
优选的，所述三相全桥驱动电路的驱动电压为12V，并在电机的驱动部分使用内藏续流二极管的六组功率场效应管。
优选的，所述发动机管理系统EMS包括用于监测发动机吸入空气量的流量传感器、监测冷却水温度的温度传感器、监测发动机转速的转速传感器和控制器，所述流量传感器、温度传感器和转速传感器分别与控制器信号相连。
优选的，所述整流电路由变压器、整流主电路和滤波器组成。
优选的，所述车载高压动力电池为锂离子电池。
优选的，所述PWM控制电路为异步调制PWM控制电路。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种DCDC、发电机和电机三合一系统与现有技术相比，具有以下优点：
1、有效的实现DCDC、发电机和电机的集成，便于发电机和电机的布局和安装，便于车体空间的合理化布局，减少电子元器件的使用，并增强系统的稳定性；
2、发动机管理系统EMS包括用于监测发动机吸入空气量的流量传感器、监测冷却水温度的温度传感器、监测发动机转速的转速传感器和控制器，所述流量传感器、温度传感器和转速传感器分别与控制器信号相连，可以精确控制燃油供给量，以取代传统的化油器，而且可以控制点火提前角和怠速空气流量等，极大地提高了发动机性能；
3、三相全桥驱动电路的驱动电压为12V，并在电机的驱动部分使用内藏续流二极管的六组功率场效应管，采用此方式可以减少电流波动和转矩脉动，使得电机输出较大的转矩，在电机驱动部分使用6个功率场效应管控制输出电压，该场效应管内藏续流二极管，为场效应管关断时提供电流通路，以避免管子的反向击穿；
4、通过采用CAN总线分别实现与汽车内部控制系统、检测和执行机构通信相连，与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性；
5、处理器为TC275系列嵌入式处理器，具有显著的安全性，可靠性等特点处理器做为嵌入式系统的核心，处理器担负着控制、系统工作的重要任务，使宿主设备功能智能化、灵活设计和操作简便。
附图说明
图1为本发明一种DCDC、发电机和电机三合一系统的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种DCDC、发电机和电机三合一系统，包括处理器、发电机和电机，处理器通过CAN总线分别与汽车内部控制系统、检测和执行机构通信相连，处理器通过三相全桥驱动电路与电机电性相连，处理器通过霍尔传感器与电机信号相连，霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号，若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁感应强度，一般用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失，这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作点火正时传感器，霍尔传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况；
发电机包括发动机管理系统EMS、发动机和整流电路，发动机管理系统EMS与发动机信号相连，发动机与整流电路电性相连，整流电路电性连接有车载高压动力电池，车载高压动力电池通过移相全桥逆变电路电性连接有车载负载电路，处理器与整流电路信号相连，处理器电性连接有PWM控制电路，PWM控制电路电性连接有驱动电路，驱动电路与移相全桥逆变电路相连。
处理器为TC275系列嵌入式处理器，嵌入式处理器具有很强的实时多任务支持能力，存储区保护功能，可扩展的微处理器结构，较强的中断处理能力，低功耗，具有显著的安全性，可靠性等特点，处理器作为嵌入式系统的核心，处理器担负着控制、系统工作的重要任务，使宿主设备功能智能化、灵活设计和操作简便。
CAN总线由高速CAN总线和低速CAN总线组合而成，高速CAN总线用于与汽车的ABS、ECU系统通信，低速CAN总线用于与制仪表和防盗通信，一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，CAN总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级结合在11位标识符中，具有最低二进制数的标识符有最高的优先级，这种优先级一旦在系统设计时被确立后就不能再被更改，总线读取中的冲突可通过位仲裁解决，例如标识符0111111、0100100、0100111发生位仲裁时，0100100报文将会被跟踪，而其余报文会被丢弃，具体过程为：当几个站同时发送报文时，站1的报文标识符为0111111，站2的报文标识符为0100110，站3的报文标识符为0100111，所有标识符都有相同的两位01，直到第3位进行比较时，站1的报文被丢弃，因为它的第3位为高，而其它两个站的报文第3位为低，站2和站3报文的4、5、6位相同，直到第7位时，站3的报文才被丢弃，总线中的信号持续跟踪最后获得总线读取权的站的报文，在此例中，站2的报文被跟踪，这种非破坏性位仲裁方法的优点在于，在网络最终确定哪一个站的报文被传送以前，报文的起始部分已经在网络上传送了，所有未获得总线读取权的站都成为具有最高优先权报文的接收站，并且不会在总线再次空闲前发送报文。
三相全桥驱动电路的驱动电压为12V，并在电机的驱动部分使用内藏续流二极管的六组功率场效应管，采用此方式可以减少电流波动和转矩脉动，使得电机输出较大的转矩，在电机驱动部分使用6个功率场效应管控制输出电压，该场效应管内藏续流二极管，为场效应管关断时提供电流通路，以避免管子的反向击穿。
发动机管理系统EMS包括用于监测发动机吸入空气量的流量传感器、监测冷却水温度的温度传感器、监测发动机转速的转速传感器和控制器，流量传感器、温度传感器和转速传感器分别与控制器信号相连。
整流电路由变压器、整流主电路和滤波器组成，整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路，滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。
车载高压动力电池为锂离子电池，便于进行充放电，且使用寿命长，发电模式下，存储发电机输出的电能，在放电模式下，为负载的其他零部件供电。
PWM控制电路为异步调制PWM控制电路，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时其效果相同，PWM控制原理，将波形分为6等份，可由6个方波等效替代，脉宽调制的分类方法有多种，如单极性与双极性，同步式与异步式，矩形波调制与正弦波调制，单极性PWM控制法指在半个周期内载波只在一个方向变换，所得PWM波形也只在一个方向变化，而双极性PWM控制法在半个周期内载波在两个方向变化，所得PWM波形也在两个方向变化，根据载波信号同调制信号是否保持同步。
综上所述：有效的实现DCDC、发电机和电机的集成，便于发电机和电机的布局和安装，便于车体空间的合理化布局，减少电子元器件的使用，并增强系统的稳定性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (8)

1.一种DCDC、发电机和电机三合一系统，包括处理器、发电机和电机，其特征在于：所述处理器通过CAN总线分别与汽车内部控制系统、检测和执行机构通信相连，所述处理器通过三相全桥驱动电路与电机电性相连，所述处理器通过霍尔传感器与电机信号相连，所述发电机包括发动机管理系统EMS、发动机和整流电路，所述发动机管理系统EMS与发动机信号相连，所述发动机与整流电路电性相连，所述整流电路电性连接有车载高压动力电池，所述车载高压动力电池通过移相全桥逆变电路电性连接有车载负载电路，所述处理器与整流电路信号相连，所述处理器电性连接有PWM控制电路，所述PWM控制电路电性连接有驱动电路，所述驱动电路与移相全桥逆变电路相连。
2.根据权利要求1所述的一种DCDC、发电机和电机三合一系统，其特征在于：所述处理器为TC275系列嵌入式处理器。
3.根据权利要求1所述的一种DCDC、发电机和电机三合一系统，其特征在于：所述CAN总线由高速CAN总线和低速CAN总线组合而成。
4.根据权利要求1所述的一种DCDC、发电机和电机三合一系统，其特征在于：所述三相全桥驱动电路的驱动电压为12V，并在电机的驱动部分使用内藏续流二极管的六组功率场效应管。
5.根据权利要求1所述的一种DCDC、发电机和电机三合一系统，其特征在于：所述发动机管理系统EMS包括用于监测发动机吸入空气量的流量传感器、监测冷却水温度的温度传感器、监测发动机转速的转速传感器和控制器，所述流量传感器、温度传感器和转速传感器分别与控制器信号相连。
6.根据权利要求1所述的一种DCDC、发电机和电机三合一系统，其特征在于：所述整流电路由变压器、整流主电路和滤波器组成。
7.根据权利要求1所述的一种DCDC、发电机和电机三合一系统，其特征在于：所述车载高压动力电池为锂离子电池。
8.根据权利要求1所述的一种DCDC、发电机和电机三合一系统，其特征在于：所述PWM控制电路为异步调制PWM控制电路。
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