CN2752100Y - 电动汽车用电机控制器 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车用电机控制器，属电动汽车用电机控制器的制造技术领域，主要由带输入接线端子(1)、输出接线端子(3)、散热风扇(8)的壳体(2)，置于壳体内的主控制电路板(7)和正转接触器(9)，反转接触器(10)等构成。主控制电路板上设有由控制板(4)，主驱动单元(5)、驱动单元(6)构成的信号控制电路。本实用新型集绝缘栅双极晶体管模块、单片微型计算机控制电路及其保护器件于一体的，对直流电动机进行调压——变流控制，具有控制器件工作频率高、系统工作安全可靠、检修更换方便、及时监测蓄电池电量等突出优点和积极效果。适用于蓄电池电压为24－120V，最大控制电流200A或400A的工作条件，控制直流电机功率为2－15KW。

Description

电动汽车用电机控制器
                     技术领域
本实用新型涉及一种电动汽车用电机控制器，属电动汽车电机用控制器的制造技术领域。
                     背景技术
电动汽车的驱动控制系统分两大类，一类为交流电机的驱动控制系统，另一类为直流电机的驱动控制系统。目前，直流电机控制驱动系统一般采用晶闸管，通过电力电子器件控制的蓄电池车辆具有启动平稳、调速平滑、效率高、耗电少、操作方便、维修量少等优点，在电动车辆中得到广泛的应用。
使用晶闸管脉宽调速控制器的蓄电池车辆，以晶闸管为主控元件，晶闸管的触发信号由分立元件、集成电路或微型计算机产生。在电动车辆上应用很多，但晶闸管控制系统存在着触发控制电路复杂、可靠性低等缺点，只能用在一些短时间、短距离运行的电动车辆上。
                     发明内容
本实用新型的目的是提供一种设计合理，集绝缘栅双极晶体管、单片机控制电路及其保护器件于一体的，可对直流电机进行调压——变流控制的电动汽车用电机控制器。
本实用新型为电动汽车用电机控制器，包括带输入接线端子和输出接线端子的壳体，其特征在于壳体内设有主控制电路板，与输出接线端子相连接的正转接触器和反转接触器；所述的主控制电路板上设有由控制板，主驱动单元，驱动单元构成的信号控制电路；所述的主驱动单元通过二极管D2，主接触器km3，功率电阻R1，霍尔电流传感器U1与输入接线端子相连接；所述的驱动单元通过带二极管D3的绝缘栅双极晶体管模块VT1和由电容C2，电阻R2，二极管D4构成的尖峰电压吸收保护电路分别与主接触器km3和正转接触器km1、反转接触器km2相连接；所述的控制板分别与主驱动单元，驱动单元，正转接触器km1，反转接触器km2相连接。
所述的输入接线端子与主接触器km3和控制板之间还可设有主电源保险丝F1和控制电源保险丝F2。
所述的壳体上还可设有散热风扇。
本实用新型集绝缘栅双极晶体管模块、单片微型计算机控制电路及其保护器件于一体的，对直流电动机进行调压——变流控制，适用于蓄电池电压为24-120V，最大控制电流200A或400A的工作条件，控制直流电机功率为2-15KW。与现有技术相比具有以下突出优点和积极效果：
1、控制器件工作频率高，可达20KHZ以上，电机用蓄电池的工作电流平稳，能减少冲击电流，延长电机的使用寿命。
2、能可对整个系统进行适时检测，发现故障即时保护并通过发光二极管显示，系统工作安全可靠，判断查找故障更加方便。
3、主控制电路板与控制板、主驱动单元、驱动单元置于同一密闭空间，可避免水、酸、气和灰尘的侵蚀，检修更换更加方便。
4、采用绝缘栅双极晶体管模块控制电动机电路，管压降小，可降低电压损失，控制器发热量也小。
5、集成模块中的控制线路板具有蓄电池电量监测功能，蓄电池电量不足时，能及时报警指示，防止电池过量放电造成寿命缩短。
                     附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型的电路原理图。
                    具体实施方式
本实用新型主要由带输入接线端子1、输出接线端子3、散热风扇8的壳体2，置于壳体2内的主控制电路板7和正转接触器9，反转接触器10等构成。主控制电路板7上设有由控制板4、主驱动单元5、驱动单元6构成的信号控制电路。
BATT为外接电池组，K1为外接电源开关，通过输入接线端子1接入，是电动汽车的动力电源和控制电源，M为牵引电机，通过输出接线端子3接入，F1为主电源保险丝，F2为控制电源保险丝，U1、U2为霍尔电流传感器，能检测电源电流、电机电流的大小和方向，用于限流和过流保护。Km3为主接触器，C1为滤波电容，R1为功率电阻，用以保护主接触器km3的主触点，VT1为绝缘栅双极晶体管模块，包括绝缘栅双极晶体管和与其反向并联的二极管D3，其中的绝缘栅双极晶体管用做高频功率半导体开关，工作在高频状态，其导通角的大小，可控制加在牵引电机上的平均电压。电容C2、电阻R2、二极管D4构成绝缘栅双极晶体管模块VT1的尖峰电压吸收保护电路，温度传感器T1、T2分别装在绝缘栅双极晶体管模块VT1和牵引电机M的上面，T2通过输出接线端子3接入，用于绝缘栅双极晶体管模块与电机的过热保护。正转接触器km1、反转接触器km2与其触点构成牵引电机的正反转控制电路。二极管D5为牵引电机M的续流二极管。以上器件构成本实用新型的主控制电路板7。
主驱动单元5、驱动单元6、控制板4构成信号控制电路，其中控制板4是以单片微型计算机为核心的电子控制线路，主驱动单元5、驱动单元6是以绝缘栅双极晶体管模块专用的驱动控制线路。主驱动单元5接收控制板发出的高电平或低电平信号控制主接触器km3的接通与断开；驱动单元6接收控制板发出的高电平或低电平信号，控制绝缘栅双极晶体管模块VT1中的绝缘栅双极晶体管导通或关断。控制板4接收来自输入接线端子1输入的加速信号的大小，以控制加在牵引电机M上的驱动电流；控制板4同时接收来自输入接线端子1输入的制动信号，来控制绝缘栅双极晶体管模块VT1的导通与关断。
电池组BATT由10组电池串联而成，每组为12V/150AH的密封铅酸蓄电池；K1选用400A的闸刀开关，正、反转接触器Km1、Km2选用400A/400V的直流接触器(线圈电压24V)，主接触器km3选用500A/400V的直流接触器(线圈电压24V)；功率电阻R1选用1K/50W的电阻，R2为10Ω/3000W的功率电阻；C1选用1000UF/600V的电容，C2为3.3UF/1200V的直流电容；VT1选用600A/1200V的绝缘栅双极晶体管模块，U1、U2为400A变200mA的霍尔电流传感器；牵引电机M的功率为7.5Kw、额定电压120V、额定效率95％、额定转速3300r/min。控制板4的电源为直流24V；T1、T2为95℃动作的触点温度传感器。
驱动时，绝缘栅双极晶体管模块VT1中的绝缘栅双极晶体管一直关断，合上电源开关K1，接通正转接触器km1。踩下电动汽车加速踏板给控制板4加速信号后，当加速信号达到驱动门坎值后、控制板输出控制信号给主驱动单元5，控制主接触器km3闭合，接通电池组电源，牵引电机M处于待运行状态；继续踩下加速踏板，控制板发出高频脉冲信号给驱动单元6，控制绝缘栅双极晶体管模块VT1中的绝缘栅双极晶体管工作在高频开关状态，牵引电机M根据导通角的大小运行。导通角的大小根据霍尔电流传感器U1中的反馈电流自动调节，导通角大小调节的原则是确保驱动电流和加速信号大小相对应。在绝缘栅双极晶体管模块VT1中的绝缘栅双极晶体管工作在开关状态时，驱动电流由外接电池组BATT的正极通过电源开关K1、保险丝F1、霍尔电流传感器U1、主接触器Km3、绝缘栅双极晶体管模块VT1中的绝缘栅双极晶体管、霍尔电流传感器U2、正转接触器Km1、反转接触器Km1、牵引电机M电枢绕组到电池组负极。在绝缘栅双极晶体管模块VT1中的绝缘栅双极晶体管关断过程中，牵引电机M电流通过二极管D5续流，完成一个周期。
控制板4采集温度传感器T1，T2的温度信号，当温度信号较大值时，说明绝缘栅双极晶体管模块VT1和牵引电机M的温度较高，这时控制板4封锁主驱动单元5和驱动单元6中的驱动信号，实现绝缘栅双极晶体管模块VT1和牵引电机M的过热保护。控制板4采集霍尔电流传感器U1和U2的电流信号，当电流信号达到较大值时，说明绝缘栅双极晶体管模块VT1和牵引电机M有过流现象，这时控制板4封锁驱动单元6的驱动信号，使得绝缘栅双极晶体管模块VT1中的绝缘栅双极晶体管截止，实现绝缘栅双极晶体管模块VT1和牵引电机M的过流保护。

Claims (3)

1、一种电动汽车用电机控制器，包括带输入接线端子(1)和输出接线端子(3)的壳体(2)，其特征在于壳体(2)内设有主控制电路板(7)，与输出接线端子(3)相连接的正转接触器(9)和反转接触器(10)；所述的主控制电路板(7)上设有由控制板(4)，主驱动单元(5)，驱动单元(6)构成的信号控制电路；所述的主驱动单元(5)通过二极管D2，主接触器km3，功率电阻R1，霍尔电流传感器U1与输入接线端子(1)相连接；所述的驱动单元(6)通过带二极管D3的绝缘栅双极晶体管模块VT1和由电容C2，电阻R2，二极管D4构成的尖峰电压吸收保护电路分别与主接触器km3和正转接触器(9)，反转接触器(10)相连接；所述的控制板(4)分别与主驱动单元(5)，驱动单元(6)，正转接触器(9)，反转接触器(10)相连接。
2、按权利要求1所述的电动汽车用电机控制器，其特征在于所述的输入接线端子(1)与主接触器km3和控制板(4)之间还设有主电源保险丝F1和控制电源保险丝F2。
3、按权利要求1所述的电动汽车用电机控制器，其特征在于所述的壳体(2)上还设有散热风扇(8)。
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