CN204222678U - 一种用于电动汽车的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电动汽车的控制系统，包括第一电源模块、继电器模块、风扇模块、预充电阻模块、第一温控开关模块、第二电源模块、IPM智能过滤模块、PMSM控制器模块、第二温控开关模块、触发器模块、电源电路模块、控制器模块、输入模块、输出模块和监控调试模块。本控制系统效率高、损耗低、成本低、可靠性好、噪声较小、结构坚固且易于维护，控制系统控制方法成熟实用，控制性能好；同时成本低、易推广。

Description

一种用于电动汽车的控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车控制系统技术领域，具体涉及一种用于电动汽车的控制系统。

背景技术

目前，汽车工业己经成为世界经济和各国经济发展的支柱产业。汽车带给人们方便、快捷和舒适的现代生活的同时，也带来了日益增多的交通安全问题、日趋严重的环境污染和潜在的能源危机。汽车的发展时刻面临着安全、环保和节能三大主题。世界各国政府和科技工作者都在探索新途径，一方面控制汽车污染物的排放降低油耗，世界各大汽车公司均积极研发和应用排放新技术，如三元催化器、废气再循环柴油机废气烟雾微粒过滤装置等，另一方面推进各种汽车清洁技术的开发和应用，各种超低排放汽车不断面世，如电动汽车、清洁燃料汽车等。电动汽车由于具有低排放甚至零排放、低噪声和节能等优点，成为当今汽车研究、开发和推广应用的热点之一。现代电动汽车是融合了电力、电子、机械控制以及化工技术等多种高新技术的综合产品，是21世纪清洁有效的城市交通工具。它以电力为动力，可以解决石油资源日渐枯竭的问题。作为清洁、节能的新型交通工具，电动车具有无与伦比的优势，是唯一可以做到“零排放”的车辆。它在行驶过程中没有污染，热辐射低，噪音小，不消耗汽油，可应用多种能源，结构简单，使用维修方便，因此受到世界各国的欢迎。

现代电动汽车主要分为三类：纯电动汽车（PEV）、混合动力汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）。电动汽车的关键技术之一是驱动电机及其电机控制系统，在目前电池技术还未得到突破的背景下，电驱动技术作为电动汽车的核心技术，已成为电动汽车技术的主要研究热点。电驱动技术的研究目的是提高电动汽车的驱动性能、行驶里程以及行驶可靠性等。电驱动技术以驱动电机为核心，辅以各种控制策略而展开，它的选择直接关系到电动汽车的性能及开发过程中的难度。驱动电动机种类较多，用途很广泛，功率的覆盖面也很大，而电动汽车所采用的驱动电机与普通工业用电机有不同的性能要求。电动汽车用电机的主要性能指标有：效率、功率密度、过载能力、质量、尺寸、可靠性和成本等，另外驱动电机采用的控制系统和控制方法也将影响到其性能表现。一般电动汽车上的驱动电机应该满足下面几个方面的基本性能要求：

（1）在较宽的速度范围内保持高效率，低损耗，并且能以再生制动运行方式实现减速及下坡时制动能量的回收。

（2）质量轻，体积小，高功率密度，有利于整车驱动系统的布局及减轻汽车的自重，节省空间，降低自重带来的能耗。

（3）高速时，过载能力强，并有较好动态速度响应，有宽的速度调节范围。汽车起步和爬坡时具有低速大转矩输出，即恒转矩输出；汽车高速时有高速行驶时能高速低转矩的特性输出，即电动机保持恒功率输出。

（4）成本低，可靠性好，噪声较小，结构坚固且易于维护，这样才能降低整个汽车成本，并提高电动汽车的安全性能，有利于电动汽车的市场化。

（5）驱动电机所采用的控制系统器件，如DSP、逆变器，开关器件等成本低，控制方法成熟实用，控制性能好，从而有利于降低开发成本，缩短开发周期并提高整车的驱动性能。

电机驱动系统是电动汽车的核心部件，是提高电动汽车的可靠性，驱动性能和行驶里程的最基本保证。特别是在目前蓄电池技术未取得突破的前提下，电机驱动系统是保证电动汽车续行里程、使电动汽车产业化的关键。

因此，基于上述问题，本实用新型提供一种用于电动汽车的控制系统。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是要解决现有技术的不足，提供一种用于电动汽车的控制系统。

技术方案：一种用于电动汽车的控制系统，包括第一电源模块、继电器模块、风扇模块、预充电阻模块、第一温控开关模块、第二电源模块、IPM智能过滤模块、PMSM控制器模块、第二温控开关模块、触发器模块、电源电路模块、控制器模块、输入模块、输出模块和监控调试模块；所述第一电源模块分别连接继电器模块和风扇模块；所述继电器模块分别连接IPM智能过滤模块和电源电路模块；所述预充电阻模块设置在供电电源线一侧并通过开关控制；所述第一温控开关模块分别连接风扇模块和IPM智能过滤模块；所述第二电源模块一端连接供电电源线，另一端连接预充电阻模块；所述IPM智能过滤模块分别连接PMSM控制器模块、第二温控开关模块和触发器模块，其中第二温控开关模块一端连接控制器模块；所述PMSM控制器模块连接控制器模块；所述触发器模块分别连接IPM智能过滤模块和控制器模块；所述电源电路模块分别连接触发器模块和控制器模块；所述控制器模块分别连接继电器模块、风扇模块、输入模块、输出模块和监控调试模块。

本技术方案的，所述IPM智能过滤模块采用单独隔离电源。

本技术方案的，所述触发器模块采用过流保护、过压和欠压保护、超速保护和过温降功率保护，其中触发器模块通过主控板闪亮红灯预警提示，将故障状态通过隔离IO口输出或通过本身配置的继电器输出并执行断电指令。

本技术方案的，所述控制器模块通过RS232接口或CAN总线与监控调试模块连接，其中监控调试模块包括显示器、键盘和鼠标。

本技术方案的，所述输入模块输入的指令信息为电机开关信号指令和汽车脚踏板模拟信号指令。

本技术方案的，所述输出模块输出的信息为变频器故障和状态信息、继电器紧急故障信息。

本技术方案的，所述各模块之间采用双绞线连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

采用本实用新型的一种用于电动汽车的控制系统，该控制系统特点表现在以下方

面，（1）对于传统的汽车生产工厂，该无位置传感器永磁同步电机控制系统易生产或改装并且电动机具有怠速功能，汽车可以保持原有液压泵等传统的设备；

（2） 永磁机可以在有限的电机及变频器的功率下达到最大的牵引性能及效率，满载10吨的客车，用电机功率 120kw（最大扭矩425Nm），便可达到平道100公里每小时的速度，同时满足各种坡道启动；

（3）永磁电动机可以避免磁场削弱工况。由于永磁电机的特性，当电动机在磁场削弱的工况下是非优化工况，需要附加磁场削弱电流，电机的效率会降低。同时磁场削弱工况时，一旦变频器由于某种原因失控，会造成变频器烧损。另外具有磁场削弱功能的永磁电机需要电机的漏抗大，所以效率偏低；

（4）安全、可靠。汽车的运行条件是比较恶劣的，温度、震动及灰尘等使得位置、速度传感器成为整个电传动系统中故障率最大的因素，而无位置、无速度传感器使得整个电传动系统的可靠性大大提高。

综上所述本控制系统效率高、损耗低、成本低、可靠性好、噪声较小、结构坚固且易于维护，控制系统控制方法成熟实用，控制性能好；同时成本低、易推广。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种用于电动汽车的控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的IPM智能过滤模块结构示意图；

其中，图中序号如下：1-第一电源模块、2-继电器模块、3-风扇模块、4-预充电阻模块、5-第一温控开关模块、6-第二电源模块、7- IPM智能过滤模块、8- PMSM控制器模块、9-第二温控开关模块、10-触发器模块、11-电源电路模块、12-控制器模块、13-输入模块、14-输出模块、15-监控调试模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型所述的一种用于电动汽车的控制系统做详细说明：

如图1、图2所示的一种用于电动汽车的控制系统，包括第一电源模块1、继电器模块2、风扇模块3、预充电阻模块4、第一温控开关模块5、第二电源模块6、IPM智能过滤模块7、PMSM控制器模块8、第二温控开关模块9、触发器模块10、电源电路模块11、控制器模块12、输入模块13、输出模块14和监控调试模块15；第一电源模块1分别连接继电器模块2和风扇模块3；继电器模块2分别连接IPM智能过滤模块7和电源电路模块11；预充电阻模块4设置在供电电源线一侧并通过开关控制；第一温控开关模块5分别连接风扇模块3和IPM智能过滤模块7；第二电源模块6一端连接供电电源线，另一端连接预充电阻模块4；IPM智能过滤模块7分别连接PMSM控制器模块8、第二温控开关模块9和触发器模块10，其中第二温控开关模块9一端连接控制器模块12；PMSM控制器模块8连接控制器模块12；触发器模块10分别连接IPM智能过滤模块7和控制器模块12；电源电路模块11分别连接触发器模块10和控制器模块12；控制器模块12分别连接继电器模块2、风扇模块3、输入模块13、输出模块14和监控调试模块15。

进一步优选的，用于电动汽车的控制系统，还包括自学习系统，所述自学习系统包括在线学习和离线学习，在线学习可识别电机的定子电阻、d轴、q轴的漏抗，离线学习可计算出电机的额定电流、额定转矩、磁场系数、电流调节器控制参数、卡尔曼滤波器的Q值；IPM智能过滤模块7采用单独隔离电源；触发器模块10采用过流保护、过压和欠压保护、超速保护和过温降功率保护，其中触发器模块10通过主控板闪亮红灯预警提示，将故障状态通过隔离IO口输出或通过本身配置的继电器输出并执行断电指令；控制器模块12通过RS232接口或CAN总线与监控调试模块15连接，其中监控调试模块15包括显示器、键盘和鼠标；输入模块13输入的指令信息为电机开关信号指令和汽车脚踏板模拟信号指令；输出模块13输出的信息为变频器故障和状态信息、继电器紧急故障信息；各模块之间采用双绞线连接。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于电动汽车的控制系统，其特征在于：包括第一电源模块（1）、继电器模块（2）、风扇模块（3）、预充电阻模块（4）、第一温控开关模块（5）、第二电源模块（6）、IPM智能过滤模块（7）、PMSM控制器模块（8）、第二温控开关模块（9）、触发器模块（10）、电源电路模块（11）、控制器模块（12）、输入模块（13）、输出模块（14）和监控调试模块（15）；所述第一电源模块（1）分别连接继电器模块（2）和风扇模块（3）；所述继电器模块（2）分别连接IPM智能过滤模块（7）和电源电路模块（11）；所述预充电阻模块（4）设置在供电电源线一侧并通过开关控制；所述第一温控开关模块（5）分别连接风扇模块（3）和IPM智能过滤模块（7）；所述第二电源模块（6）一端连接供电电源线，另一端连接预充电阻模块（4）；所述IPM智能过滤模块（7）分别连接PMSM控制器模块（8）、第二温控开关模块（9）和触发器模块（10），其中第二温控开关模块（9）一端连接控制器模块（12）；所述PMSM控制器模块（8）连接控制器模块（12）；所述触发器模块（10）分别连接IPM智能过滤模块（7）和控制器模块（12）；所述电源电路模块（11）分别连接触发器模块（10）和控制器模块（12）；所述控制器模块（12）分别连接继电器模块（2）、风扇模块（3）、输入模块（13）、输出模块（14）和监控调试模块（15）。

2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的控制系统，其特征在于：所述IPM智能过滤模块（7）采用单独隔离电源。

3.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的控制系统，其特征在于：所述触发器模块（10）采用过流保护、过压和欠压保护、超速保护和过温降功率保护，其中触发器模块（10）通过主控板闪亮红灯预警提示，将故障状态通过隔离IO口输出或通过本身配置的继电器输出并执行断电指令。

4.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的控制系统，其特征在于：所述控制器模块（12）通过RS232接口或CAN总线与监控调试模块（15）连接，其中监控调试模块（15）包括显示器、键盘和鼠标。

5.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的控制系统，其特征在于：所述输入模块（13）输入的指令信息为电机开关信号指令和汽车脚踏板模拟信号指令。

6.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的控制系统，其特征在于：所述输出模块（13）输出的信息为变频器故障和状态信息、继电器紧急故障信息。

7.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的控制系统，其特征在于：所述各模块之间采用双绞线连接。