CN202911672U - 一种电动汽车动力系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电动汽车动力系统，包括用于采集电子油门刹车系统输出的电信号的整车控制器，整车控制器的信号输入输出端通过CAN总线与电机控制器的输入输出端相连，电机控制器的输入输出端与动力电池系统的输入输出端相连，电机控制器与驱动电机电连接。本实用新型采用空间矢量电机控制器控制永磁同步电机驱动后桥，再将动力传至差速驱动器，实现无级变速控制，无换档冲击，驱动系统高效区宽，驾驶操控性好；直接采用CAN总线通讯模式，抗干扰能力强、响应快、实时性好。本实用新型系统设计简单，性能安全可靠，节能降耗，应用简便，适用范围广，有效替代了传统燃油发动机系统，非常适用于各种商用车和特种车辆。

Description

一种电动汽车动力系统
技术领域
本实用新型涉及一种电动汽车动力系统。 
背景技术
传统燃油发动机存在转矩操控性差、高效区窄、噪音大和污染气体排放大等缺点，随着能源的紧缺以及节能减排的需求，国家相继推出在新能源汽车方面相关政策扶持，并逐渐加大扶持力度，纯电动汽车逐渐成为节能减排的最佳选择。
电动汽车动力系统是新能源汽车的关键技术，为整车提供可靠的驱动和制动力，是整车可靠运行和舒适运行的必要保证。电动汽车动力系统具有分布广、信号传输距离大，涵盖高低压控制，干扰强。如何设计电动汽车动力系统是该行业相关技术人员的核心任务之一。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种转矩操控性好、高效区宽、噪音小的电动汽车动力系统。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种电动汽车动力系统，包括用于采集电子油门刹车系统输出的电信号的整车控制器，整车控制器的信号输入输出端通过CAN总线与电机控制器的输入输出端相连，电机控制器的的输入输出端与动力电池系统的输入输出端相连，电机控制器与驱动电机电连接。
所述的电机控制器由数字信号处理电路、驱动及保护电路、DC-DC电源电路、解码信号接口电路和功率输出电路组成，数字信号处理电路的输入输出端通过CAN总线与整车控制器的信号输入输出端相连，数字信号处理电路的输出端与驱动及保护电路的输入端相连，驱动及保护电路的输出端与功率输出电路的输入端相连，功率输出电路的输入输出端与驱动电机的输入输出端相连，解码信号接口电路的输入端与驱动电机的输出端相连，解码信号接口电路的输出端与数字信号处理电路的输入端相连，功率输出电路的输入输出端与动力电池系统的输入输出端相连，动力电池系统的输出端与DC-DC电源电路的输入端相连DC-DC电源电路分别向数字信号处理电路、驱动及保护电路、解码信号接口电路和功率输出电路供电。
所述的动力电池系统的输出端与整车低压系统的输入端相连，整车低压系统由DC-DC转换器、蓄电池和整车低压电器组成，动力电池系统的输出端与DC-DC转换器的输入端相连，DC-DC转换器的输出端向蓄电池充电，蓄电池向整车低压电器供电。
所述的动力电池系统的输出端与辅助动力系统的输入端相连，辅助动力系统由电动助力转向系统和电动打气系统组成，动力电池系统的输出端分别与电动助力转向系统、电动打气系统的输入端相连。
所述的动力电池系统采用磷酸铁锂电池。
所述的驱动电机由旋转变压器和永磁同步电机组成，所述的旋转变压器的输出端与解码信号接口电路的输入端相连，所述的永磁同步电机的输入输出端与功率输出电路的输入输出端相连，所述的永磁同步电机通过后桥与差速驱动器机械连接。
由上述技术方案可知，本实用新型采用空间矢量电机控制器控制永磁同步电机驱动后桥，再将动力传至差速驱动器，实现无级变速控制，无换档冲击，驱动系统高效区宽，驾驶操控性好；直接采用CAN总线通讯模式，抗干扰能力强、响应快、实时性好；动力电池系统采用磷酸铁锂电池，能力密度高、一致性好；辅助动力系统采用电动控制，噪音低、节能效果好。本发明系统设计简单，性能安全可靠，节能降耗，应用简便，适用范围广，有效替代了传统燃油发动机系统，非常适用于各种商用车和特种车辆。
附图说明
图1为本实用新型的电路框图。
具体实施方式
一种电动汽车动力系统，包括用于采集电子油门刹车系统1输出的电信号的整车控制器2，整车控制器2的信号输入输出端通过CAN总线与电机控制器3的输入输出端相连，电机控制器3的的输入输出端与动力电池系统5的输入输出端相连，电机控制器3与驱动电机4电连接。如图1所示。所述整车控制器2直接收集整车驾驶信息，经过算法处理，通过CAN通讯网络实时控制电机控制器3的输出转矩，通过开关输出控制电动打气系统的起停。所述电机控制器3采用空间矢量控制算法，通过CAN网络实时收集整车控制器2的扭矩请求，以转矩为控制量，实现精确闭环控制驱动电机4的输出转矩。电机控制器3采用磁补偿技术，解决永磁材料高低温的不可逆去磁和补偿。
如图1所示，所述的电机控制器3由数字信号处理电路、驱动及保护电路、DC-DC电源电路、解码信号接口电路和功率输出电路组成，数字信号处理电路的输入输出端通过CAN总线与整车控制器2的信号输入输出端相连，数字信号处理电路的输出端与驱动及保护电路的输入端相连，驱动及保护电路的输出端与功率输出电路的输入端相连，功率输出电路的输入输出端与驱动电机4的输入输出端相连，解码信号接口电路的输入端与驱动电机4的输出端相连，解码信号接口电路的输出端与数字信号处理电路的输入端相连，功率输出电路的输入输出端与动力电池系统5的输入输出端相连，动力电池系统5的输出端与DC-DC电源电路的输入端相连,DC-DC电源电路分别向数字信号处理电路、驱动及保护电路、解码信号接口电路和功率输出电路供电。
如图1所示，所述的驱动电机4由旋转变压器和永磁同步电机组成，所述的旋转变压器的输出端与解码信号接口电路的输入端相连，所述的永磁同步电机的输入输出端与功率输出电路的输入输出端相连，所述的永磁同步电机通过后桥与差速驱动器机械连接。通过解码信号接口电路读取旋转变压器的信号，旋转变压器具有精度高、抗干扰强等优点，且坚固耐用，能适用各种恶劣条件，特别是汽车震动颠簸的环境。所述驱动电机4具有高效率、高功率因数、宽调速范围、动态性能好等优点，采用内置式分段磁钢技术，有效增加磁阻转矩，提高了刹车制动能量的回收效率。
如图1所示，所述的动力电池系统5的输出端与整车低压系统7的输入端相连，整车低压系统7由DC-DC转换器、蓄电池和整车低压电器组成，动力电池系统5的输出端与DC-DC转换器的输入端相连，DC-DC转换器的输出端向蓄电池充电，蓄电池向整车低压电器供电。所述的动力电池系统5的输出端与辅助动力系统6的输入端相连，辅助动力系统6由电动助力转向系统和电动打气系统组成，这两个系统均采用矢量变频器转速闭环控制，根据需求调节转速，达到实时工况自动控制和节能的效果。动力电池系统5的输出端分别与电动助力转向系统、电动打气系统的输入端相连。所述的动力电池系统5采用磷酸铁锂电池。
以下结合图1对本实用新型作进一步的说明。
整车控制器2采集驾驶员信息和整车状态，根据驾驶员对电子油门刹车系统1的需求，经过运算，将需求转矩信息通过CAN总线网络传输到电机控制器3，电机控制器3实时响应整车需求，控制驱动电机4按需求动态执行转矩要求。
根据整车状态，例如：整车启动后，当气压低于设定阈值时，整车控制器2开启辅助动力系统6的电动打气系统，及时补充气压，同时根据气压值作为控制量，采用PID闭环转速控制，实时调节电动打气系统的电机转速，使气压保持在一定阈值范围内；当整车上电完成后，由整车控制器2启动电动助力转向系统，整车控制器2通过行车模型实时计算整车行驶过程中个阶段需要的助力转向需求，折算出电动助力转向系统对应转速，通过CAN总线网络实时发送需求转速，实现闭环控制助力转向系统。动力电池系统5将电池信息通过CAN总线网路实时发送到整车控制器2，整车控制器2根据电池状况控制电池输出。
整车低压电器的低压供电由DC-DC电源电路提供，整车低压电器包括方向灯、雨刮器、电磁阀开关等，DC-DC电源电路将动力电池系统5输出的高压转换为不同电压的低压电源。数字信号处理电路实时处理CAN总线网络内整车控制器2的需求信息，经过处理后，再经过矢量控制算法运算，输出PWM信号到驱动及保护电路，驱动及保护电路经过驱动能力放大后的信号到功率输出电路，同时对功率输出电路的开关模块进行过压、过流、欠压和过热等保护。
总之，本实用新型采用空间矢量电机控制器3控制永磁同步电机驱动后桥，再将动力传至差速驱动器，实现无级变速控制，无换档冲击，驱动系统高效区宽，驾驶操控性好；直接采用CAN总线通讯模式，抗干扰能力强、响应快、实时性好；动力电池系统5采用磷酸铁锂电池，能力密度高、一致性好；辅助动力系统6采用电动控制，噪音低、节能效果好。本发明系统设计简单，性能安全可靠，节能降耗，应用简便，适用范围广，有效替代了传统燃油发动机系统，非常适用于各种商用车和特种车辆。

Claims (6)

1.一种电动汽车动力系统，其特征在于：包括用于采集电子油门刹车系统（1）输出的电信号的整车控制器（2），整车控制器（2）的信号输入输出端通过CAN总线与电机控制器（3）的输入输出端相连，电机控制器（3）的的输入输出端与动力电池系统（5）的输入输出端相连，电机控制器（3）与驱动电机（4）电连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，其特征在于：所述的电机控制器（3）由数字信号处理电路、驱动及保护电路、DC-DC电源电路、解码信号接口电路和功率输出电路组成，数字信号处理电路的输入输出端通过CAN总线与整车控制器（2）的信号输入输出端相连，数字信号处理电路的输出端与驱动及保护电路的输入端相连，驱动及保护电路的输出端与功率输出电路的输入端相连，功率输出电路的输入输出端与驱动电机（4）的输入输出端相连，解码信号接口电路的输入端与驱动电机（4）的输出端相连，解码信号接口电路的输出端与数字信号处理电路的输入端相连，功率输出电路的输入输出端与动力电池系统（5）的输入输出端相连，动力电池系统（5）的输出端与DC-DC电源电路的输入端相连，DC-DC电源电路分别向数字信号处理电路、驱动及保护电路、解码信号接口电路和功率输出电路供电。
3.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，其特征在于：所述的动力电池系统（5）的输出端与整车低压系统（7）的输入端相连，整车低压系统（7）由DC-DC转换器、蓄电池和整车低压电器组成，动力电池系统（5）的输出端与DC-DC转换器的输入端相连，DC-DC转换器的输出端向蓄电池充电，蓄电池向整车低压电器供电。
4.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，其特征在于：所述的动力电池系统（5）的输出端与辅助动力系统（6）的输入端相连，辅助动力系统（6）由电动助力转向系统和电动打气系统组成，动力电池系统（5）的输出端分别与电动助力转向系统、电动打气系统的输入端相连。
5.根据权利要求1所述的电动汽车动力系统，其特征在于：所述的动力电池系统（5）采用磷酸铁锂电池。
6.根据权利要求2所述的电动汽车动力系统，其特征在于：所述的驱动电机（4）由旋转变压器和永磁同步电机组成，所述的旋转变压器的输出端与解码信号接口电路的输入端相连，所述的永磁同步电机的输入输出端与功率输出电路的输入输出端相连，所述的永磁同步电机通过后桥与差速驱动器机械连接。
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