CN204264059U - 五合一电动汽车驱动装置 - Google Patents

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项久鹏
李伯钧
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Abstract

本实用新型公开一种适合新能源纯电动汽车公交大客车应用的五合一电动汽车驱动装置，该驱动装置将高压配电、驱动电机控制器、电动空压机控制器、电动转向机控制器、24V-DC/DC电压转换器集成为一体。高压配电是将电池的直流高压分配给驱动电机控制器、电动空压机控制器、电动转向机控制器、DC/DC电压转换器、电空调、电除霜、电加热器等用电设备。驱动电机控制器可控制三相异步电机与永磁同步电机，功率110KW、瞬时功率可达280KW以满足电动大巴等公交客车的动力需求。整机具备充放电互锁功能。通过将大量电气设备集中布置在一个带水冷散热器的压铸铝合金箱体里等设计，可以提高整车的电磁兼容性和可靠性，同时减小体积和重量，降低成本。

Description

五合一电动汽车驱动装置
技术领域
本实用新型涉及一种适合新能源公交客车应用的纯电动五合一集成控制器。
背景技术
传统汽车在全球保有量的不断增加使人类面临能源短缺、气候变暖、空气和水质量下降等问题。新能源汽车具有低排放甚至零排放、热辐射低、噪音低且环境优化等特点，是节能、环保和可持续发展的新型交通工具，具有广阔的发展前景。
同发达国家相比，我国的新能源汽车发展水平同样具有明显差距。这些差距不仅体现在整车集成技术、驱动电机、电池及成组技术等方面，在电子控制技术等方面的差距更加明显。我国要实现新能源汽车的产业化和批量化生产，必须解决集成PCU技术、电磁兼容技术与高压安全技术、热管理技术、系统故障诊断与失效策略、制动力分配与能量回馈策略、主动安全控制技术、整车匹配与标定等关键技术上形成自主知识产权，完成设计定型。
因此，有必要研发一种适合新能源公交大客车应用的纯电动五合一集成控制器。
发明内容
为了解决现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适合新能源公交车应用的纯电动五合一集成控制器，该集成控制器将高压配电、驱动电机控制器、电动空压机控制器、电动转向机控制器、24V-DC/DC电压转换器集成为一体。高压配电是将电池的直流高压分配给电机控制器、电动空压机控制器、电动转向机控制器、DC/DC电压转换器、电空调、电除霜、电加热器。
驱动电机控制器可控制三相异步电机与永磁同步电机，功率110KW，瞬时功率可达280KW以满足电动大巴等公交车的动力需求。整机具备充放电互锁功能。
通过将大量电气设备集中布置在一个压铸铝合金箱体里，以及共用冷却水套等设计，可以提高整车的电磁兼容性和可靠性，同时减小体积和重量，降低成本。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案。
集成PCU技术，以电机控制器为核心的集成PCU是新能源汽车的核心部件，大量电气设备上车，带来的安装、体积、重量，冷却、电磁兼容性和成本等方面的问题对新能源汽车控制要求。完善与整车匹配、主动安全控制技术为主的中央控制系统，需要对各个电气部件进行实时监测及故障诊断,并制定合理的失效策略，以确保车辆安全可靠运行。
基于CAN总线的新能源汽车故障诊断系统，具有可靠性高，电磁兼容性好，传输速率高，能够满足对各个电气部件进行实时监控。
高效车用驱动电机控制技术，纯电动五合一集成控制器，包括进高压配电、驱动电机控制器、电动空压机控制器、电动转向机控制器、24V-DC/DC电压转换电路，电机控制器包括3路驱动输出和保护电路，每路驱动输出和保护电路均与各自对应的驱动电机相连，其中：控制电路与每路驱动输出和保护电路相连，发出相互独立的驱动控制信号分别输送至每路驱动输出和保护电路；每路驱动输出和保护电路接收控制电路发送来的驱动控制信号，并将该驱动控制信号进行功率放大后输出至对应的驱动电机。
电磁兼容技术，汽车电磁兼容技术涉及整车对外来辐射干扰防治，整车的抗辐射干扰技术，车内的传导、耦合、辐射干扰的防治技术，各动力部件的抗干扰技术和相互兼容技术，整车与环境电磁兼容技术等诸多方面的内容。通过将大量电气设备集中布置在一个带水冷散热器的压铸铝合金箱体里等设计，可以提高整车的电磁兼容性和可靠性。
优选地，集成PCU技术，通过对汽车电气电子系统的集成化、网络化、传感信息融合等核心技术水平，进一步完善控制安全性和整车舒适性。
优选地，控制电路配置有高速DSP芯片，产生相互独立的电机驱动控制信号。
优选地，控制电路实时检测3路驱动电机的电流和速度位置信号，进行相应的速度、加速度、力矩控制。
优选地，每路驱动输出和保护电路均具有状态和故障检测电路，状态和故障检测电路将检测到的与每路驱动输出和保护电路对应电机的状态和故障信号传送至控制电路，控制电路根据该状态和故障信号来控制对应电机的操作。
优选地，驱动器的内部安装结构采用底层为散热器、中间层为驱动输出功率器件、上层为保护电路以及控制电路的安装结构，中间层与上层之间有隔离屏蔽层。
优选地，水冷散热器连箱体是铝合金一次性压铸。
本实用新型由于采取以上所述的技术方案，与现有技术相比，其包括以下优点：一台集成控制器可以同时驱动控制3台电机、还包括高压配电、24V-DC/D
电压转换电路，极大地降低了成本，提高了工作效率；水冷散热器连箱体是铝合金一次性压铸，既有利于散热、方便器件安装、提高整车的电磁兼容性和可靠性，同时减小体积和重量。
附图说明
图1是本实用新型一种电动大客车用纯电动汽车五合一集成控制器的电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
图1纯电动五合一集成控制器将高压配电、电机控制器、电动空压机控制器、电动转向机控制器、24V-DC/DC集成为一体，高压配电是将电池的直流高压分配给驱动电机控制器、电动空压机控制器、电动转向机控制器、DC/DC、电空调、电除霜、电加热器。 要求整机具备充放电互锁功能。
该集成控制器硬件要求支持三相异步电机与永磁同步电机驱动，驱动电机控制器功率110KW，瞬时功率可达280KW以满足电动大巴等公交车的动力需求。电动空压机控制器和电动转向机控制功率2KW-5KW。。
可选择地，本申请的实施例中，控制电路可以配置，比如，高速DSP芯片，用来产生相互独立的驱动控制信号控制电机同时具有欠过压保护、过流保护、堵转保护、软启动、IGBT模块动态保护、防飞车保护等多重保护功能。。
可选择地，本申请的实施例中，每路驱动输出和保护电路均可以具有状态和故障检测电路，状态和故障检测电路将检测到的与每路驱动输出和保护电路对应电机的状态和故障信号传送至控制电路，控制电路根据该状态和故障信号来控制对应电机的操作。
可选择地，本申请的实施例中，3路驱动输出和保护电路的路数可以驱动三相异步电机也可驱动永磁同步电机。
本实用新型所述的伺服驱动器的内部安装结构采用由下而上为散热装置层、功率输出器件层、驱动输出和保护电路层以及上层为控制电路的安装结构，其中，功率输出器件层与驱动输出和保护电路层之间以及中间层与上层之间均配置有隔离屏蔽层。
本实用新型所述的集成驱动器各部分电路器件采用多层立体紧凑安装于同一铸铝机壳中，铸铝机壳兼水冷散热器，减小了驱动器的体积，各层间的隔离屏蔽层有效地解决了电路间干扰问题，提高整车的电磁兼容性和可靠性，同时降低成本。
显然，本领域的技术人员刻意对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种适合新能源公交大客车应用的纯电动五合一集成控制器，该集成控制器将高压配电、驱动电机控制器、电动空压机控制器、电动转向机控制器、24V-DC/DC电压转换器集成为一体；高压配电是将电池的直流高压分配给电机控制器、电动空压机控制器、电动转向机控制器、DC/DC电压转换器、电空调、电除霜、电加热器等用电设备，整机具备充放电互锁功能，其中：驱动电机控制器、电动空压机控制器和电动转向机控制器共用上电缓冲电路、滤波电路；控制电路、驱动输出和保护电路集成在同一印刷线路板上，便于集中控制又节省空间，均可独立控制三相异步电机与永磁同步电机，同时具有欠过压保护、过流保护、堵转保护、软启动、IGBT模块动态保护、防飞车保护等多重保护功能；驱动电机控制器功率110KW，瞬时功率可达280KW以满足电动大巴等公交大客车的动力需求；电动空压机控制器和电动转向机控制功率2KW-7.5KW；通过将大量电气设备集中布置在一个压铸铝合金箱体里，以及共用冷却水套等设计，可以提高整车的电磁兼容性和可靠性，保证各关键部件工作在热容量和正常工作温度允许范围内，同时减小体积和重量，降低成本。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述控制电路配置有高速DSP芯片，通过CAN总线实时监控和优化协调管理各设备、同时产生相互独立的驱动控制信号，控制驱动电机、空压机电机、转向机电机。
3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述每路驱动输出和保护电路均具有状态和故障检测电路，所述状态和故障检测电路将检测到的与每路驱动输出和保护电路对应的电机的状态和故障信号传送至所述控制电路，所述控制电路根据该状态和故障信号来控制对应电机的操作。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制器，其特征在于：所述控制器的内部安装结构采用中间为水冷散热装置层、散热装置上下面均贴压功率输出器件层、接近功率器件层为驱动输出和保护电路板层以及上层为控制电路的安装结构；其中，功率输出器件层与驱动输出和保护电路层之间有隔离屏蔽层。
5.根据权利要求1所述的控制器，水冷散热器连箱体是铝合金一次性压铸，既有利于散热、方便器件安装、提高整车的电磁兼容性和可靠性，同时减小体积和重量，降低成本。
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