適于電動(dòng)汽車的汽車級(jí)永磁同步電機(jī)控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車，尤其是涉及適于電動(dòng)汽車的汽車級(jí)永磁同步電機(jī)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)控制器采用工業(yè)級(jí)模塊設(shè)計(jì)，其功率模塊采用了工業(yè)級(jí)器件設(shè)計(jì)，大大降低了車用電機(jī)控制器的穩(wěn)定性和可靠性，但在大功率應(yīng)用場合時(shí)，該控制器容易損壞而造成車輛故障多發(fā)，且安全級(jí)別較低，已不能滿足電動(dòng)汽車高穩(wěn)定和高可靠性的需求。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和新能源汽車控制系統(tǒng)的發(fā)展，越來越多的汽車級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊和器件趨于成熟和量產(chǎn)，因此為研發(fā)出高可靠性、高穩(wěn)定性和高安全性的汽車級(jí)電機(jī)控制器奠定了重要基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型目的在于提供一種適于電動(dòng)汽車的汽車級(jí)永磁同步電機(jī)控制器。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取下述技術(shù)方案:
[0005]本實(shí)用新型所述適于電動(dòng)汽車的汽車級(jí)永磁同步電機(jī)控制器，包括設(shè)置在帶有密封蓋的殼體內(nèi)的控制單元；所述控制單元電源輸入端經(jīng)電源隔離模塊與車載12V直流電源連接；控制單元的信號(hào)接口設(shè)置在殼體的側(cè)壁上，信號(hào)接口用于分別通過can總線與整車控制器VCU連接、通過標(biāo)定can總線與進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定和程序下載功能的標(biāo)定上位機(jī)連接、通過信號(hào)線與設(shè)置在永磁同步電機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)輸出端連接；在殼體的另一側(cè)壁上設(shè)置有用于與永磁同步電機(jī)三相電源輸入端連接的高壓接口，所述高壓接口輸入端通過母排與固定在殼體內(nèi)的功率模塊連接，所述功率模塊輸入控制端經(jīng)PWM驅(qū)動(dòng)模塊與控制單元的輸出控制端連接，功率模塊的電源輸入端經(jīng)濾波電容、固定在殼體側(cè)壁上的接線端子與車載高壓鋰電池組的正、負(fù)極連接；套裝在母排上的電流互感器信號(hào)輸出端與信號(hào)接口連接；功率模塊的散熱體安裝在殼體底部的密封水槽內(nèi)，所述密封水槽的進(jìn)、出水管接頭設(shè)置在殼體的側(cè)壁上；控制單元通過托盤固定在殼體內(nèi)，PWM驅(qū)動(dòng)模塊焊接在功率模塊上。
[0006]所述控制單元包括32位嵌入式微控制器，所述32位嵌入式微控制器的通信接口通過can總線隔離電路、can總線驅(qū)動(dòng)電路與所述信號(hào)接口連接；32位嵌入式微控制器的信號(hào)輸入接口通過旋轉(zhuǎn)變壓器隔離電路、旋轉(zhuǎn)變壓器解碼電路與信號(hào)接口連接，并通過模擬量隔離電路和模擬量采集電路與信號(hào)接口連接；32位嵌入式微控制器的輸出控制端通過PffM驅(qū)動(dòng)邏輯和隔離電路與PffM驅(qū)動(dòng)模塊輸入端連接。
[0007]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于采用汽車級(jí)功率模塊和汽車級(jí)安全控制芯片，同時(shí)充分考慮了電磁兼容性，結(jié)構(gòu)簡單緊湊易于裝配，各部件設(shè)計(jì)易于產(chǎn)品化，并具有較高的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型的電路原理框圖。
[0009]圖2是圖1中所述控制單元的電路原理框圖。
[0010]圖3是本實(shí)用新型的軸測裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1-3所示，本實(shí)用新型所述適于電動(dòng)汽車的汽車級(jí)永磁同步電機(jī)控制器，包括設(shè)置在帶有密封蓋I的殼體2內(nèi)的控制單元3 ;所述控制單元3電源輸入端經(jīng)電源隔離模塊與車載12V直流電源連接；控制單元3的信號(hào)接口 4設(shè)置在殼體2的側(cè)壁上，信號(hào)接口 4用于分別通過can總線與整車控制器VCU連接、通過標(biāo)定can總線與進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定和程序下載功能的標(biāo)定上位機(jī)連接、通過信號(hào)線與設(shè)置在永磁同步電機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)輸出端連接；在殼體2的另一側(cè)壁上設(shè)置有用于與永磁同步電機(jī)三相電源輸入端連接的高壓接口 5，所述高壓接口 5輸入端通過母排6與固定在殼體2內(nèi)的功率模塊7連接，所述功率模塊7輸入控制端經(jīng)PffM驅(qū)動(dòng)模塊8與控制單元3的輸出控制端連接，功率模塊7的電源輸入端經(jīng)濾波電容9、固定在殼體2側(cè)壁上的接線端子10與車載高壓鋰電池組的正、負(fù)極連接；套裝在母排6上的電流互感器11信號(hào)輸出端與信號(hào)接口 4連接；功率模塊7的散熱體安裝在殼體2底部的密封水槽12內(nèi)，所述密封水槽12的進(jìn)、出水管接頭13、14設(shè)置在殼體2的側(cè)壁上；控制單元3通過托盤固定在殼體2內(nèi)，PffM驅(qū)動(dòng)模塊8焊接在功率模塊7上。
[0012]所述控制單元3采用32位嵌入式微控制器，所述32位嵌入式微控制器的通信接口通過can總線隔離電路、can總線驅(qū)動(dòng)電路與所述信號(hào)接口 4連接；32位嵌入式微控制器的信號(hào)輸入接口通過旋轉(zhuǎn)變壓器隔離電路、旋轉(zhuǎn)變壓器解碼電路與信號(hào)接口 4連接，并通過模擬量隔離電路和模擬量采集電路與信號(hào)接口 4連接；32位嵌入式微控制器的輸出控制端通過PffM驅(qū)動(dòng)邏輯和隔離電路與PWM驅(qū)動(dòng)模塊輸入端連接。
[0013]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)原理簡述如下:
[0014]1、汽車級(jí)功率模塊7采用Infineon的HP II功率模塊，將汽車級(jí)功率模塊7的散熱體嵌入到水槽12中并用密封圈和螺釘固定于殼體2底部，，將控制器和功率模塊7工作時(shí)產(chǎn)生的熱量循環(huán)散出，優(yōu)化了冷卻性能；
[0015]2、PffM驅(qū)動(dòng)模塊8采用concept公司的專用功率驅(qū)動(dòng)模塊，直接焊接到汽車級(jí)功率模塊7上，濾波電容9采用法拉的600V高壓薄膜電容，能承受很大的紋波電流，濾波電容9其中6個(gè)管腳直接固定在汽車級(jí)功率模塊7上；
[0016]3、高壓接口 5采用Amphenol的汽車級(jí)連接器，高壓接口 5通過母排6與汽車級(jí)功率模塊7連接，高壓接口 5固定在殼體2側(cè)壁上，結(jié)構(gòu)上采用直流高壓和交流高壓分離布置，避免相互干擾；
[0017]4、母排6選用導(dǎo)電性能優(yōu)良、抗拉強(qiáng)度高的紫銅排，母排6截面積20mm2，能通過480A電流，電流互感器11采用LEM的5V汽車級(jí)電流傳感器，包括母線電流傳感器和相電流傳感器，電流互感器11固定于母排6上，控制單元3固定到托盤上，與PffM驅(qū)動(dòng)模塊8進(jìn)行隔離；控制單元3主芯片采用符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)和符合安全認(rèn)證的雙核汽車級(jí)控制器芯片MPC5744P (32位嵌入式微控制器)，包含有PWM驅(qū)動(dòng)電路、旋轉(zhuǎn)變壓器解碼電路、模擬量采集電路、數(shù)字量采集電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、過流保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路、can通訊驅(qū)動(dòng)電路、EEPROM存儲(chǔ)電路；其中PffM驅(qū)動(dòng)電路、旋轉(zhuǎn)變壓器解碼電路、數(shù)字量采集電路和can通訊驅(qū)動(dòng)電路均采用光電隔離電路；
[0018]5、信號(hào)接口 4采用電路板直出方式，不需走線，并與高壓接口 5分離布置在殼體2的不同側(cè)壁上，避免了相互干擾；殼體2的結(jié)構(gòu)采用鋁合金材料，按照IP67防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)。
[0019]6、標(biāo)定上位機(jī)通過標(biāo)定can總線與控制單元3相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定和程序下載功能?？刂破骺刂茊卧?采用SVPffM矢量控制算法，通過CLARK和PARK坐標(biāo)系變換，運(yùn)用PI調(diào)節(jié)器分別控制磁通分量和轉(zhuǎn)矩分量，通過SVPffM矢量合成算法實(shí)現(xiàn)控制輸出到PffM驅(qū)動(dòng)模塊8，通過PffM驅(qū)動(dòng)模塊8驅(qū)動(dòng)汽車級(jí)功率模塊7驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制。控制單元3程序設(shè)計(jì)有速度控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式兩種控制模式，控制單元3通過整車can總線接收整車控制指令，并根據(jù)整車控制指令實(shí)現(xiàn)兩種控制模式切換，故障中斷程序?qū)崿F(xiàn)永磁同步電機(jī)超速、功率模塊故障等系統(tǒng)故障保護(hù)，控制程序采用雙核鎖步工作模式，在鎖步模式下運(yùn)行這兩個(gè)內(nèi)核，比較結(jié)果，確保冗余處理產(chǎn)生完全相同的結(jié)果。如未獲得完全相同的結(jié)果，則視為發(fā)生了故障，并標(biāo)記故障執(zhí)行重啟，增強(qiáng)了本實(shí)用新型的安全性和可靠性。控制單元3根據(jù)CCP協(xié)議設(shè)計(jì)了 CCP底層驅(qū)動(dòng)程序，通過控制電路的CCP標(biāo)定can總線實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)參數(shù)和控制參數(shù)的標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型在線下載和在線標(biāo)定功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適于電動(dòng)汽車的汽車級(jí)永磁同步電機(jī)控制器，包括設(shè)置在帶有密封蓋(I)的殼體(2)內(nèi)的控制單元(3);其特征在于:所述控制單元(3)電源輸入端經(jīng)電源隔離模塊與車載12V直流電源連接；控制單元(3 )的信號(hào)接口( 4 )設(shè)置在殼體(2 )的側(cè)壁上，信號(hào)接口( 4 )用于分別通過can總線與整車控制器VCU連接、通過標(biāo)定can總線與進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定和程序下載功能的標(biāo)定上位機(jī)連接、通過信號(hào)線與設(shè)置在永磁同步電機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)輸出端連接；在殼體(2)的另一側(cè)壁上設(shè)置有用于與永磁同步電機(jī)三相電源輸入端連接的高壓接口(5)，所述高壓接口(5)輸入端通過母排(6)與固定在殼體(2)內(nèi)的功率模塊(7)連接，所述功率模塊(7)輸入控制端經(jīng)PffM驅(qū)動(dòng)模塊(8)與控制單元(3)的輸出控制端連接，功率模塊(7)的電源輸入端經(jīng)濾波電容(9)、固定在殼體(2)側(cè)壁上的接線端子(10)與車載高壓鋰電池組的正、負(fù)極連接；套裝在母排(6)上的電流互感器(11)信號(hào)輸出端與信號(hào)接口(4)連接；功率模塊(7)的散熱體安裝在殼體(2)底部的密封水槽(12)內(nèi)，所述密封水槽(12)的進(jìn)、出水管接頭(13、14)設(shè)置在殼體(2)的側(cè)壁上；控制單元(3)通過托盤固定在殼體(2)內(nèi)，PffM驅(qū)動(dòng)模塊(8)焊接在功率模塊(7)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述適于電動(dòng)汽車的汽車級(jí)永磁同步電機(jī)控制器，其特征在于:所述控制單元(3)包括32位嵌入式微控制器，所述32位嵌入式微控制器的通信接口通過can總線隔離電路、can總線驅(qū)動(dòng)電路與所述信號(hào)接口(4)連接；32位嵌入式微控制器的信號(hào)輸入接口通過旋轉(zhuǎn)變壓器隔離電路、旋轉(zhuǎn)變壓器解碼電路與信號(hào)接口( 4)連接，并通過模擬量隔離電路和模擬量采集電路與信號(hào)接口(4)連接；32位嵌入式微控制器的輸出控制端通過PffM驅(qū)動(dòng)邏輯和隔離電路與PffM驅(qū)動(dòng)模塊輸入端連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種適于電動(dòng)汽車的汽車級(jí)永磁同步電機(jī)控制器，包括設(shè)置在帶有密封蓋的殼體內(nèi)的控制單元；控制單元電源輸入端經(jīng)電源隔離模塊與車載12V直流電源連接；控制單元的信號(hào)接口設(shè)置在殼體的側(cè)壁上，信號(hào)接口用于分別通過can總線與整車控制器VCU連接、通過標(biāo)定can總線與進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定和程序下載功能的標(biāo)定上位機(jī)連接、通過信號(hào)線與設(shè)置在永磁同步電機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)輸出端連接。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于采用汽車級(jí)功率模塊和汽車級(jí)安全控制芯片，同時(shí)充分考慮了電磁兼容性，結(jié)構(gòu)簡單緊湊易于裝配，各部件設(shè)計(jì)易于產(chǎn)品化，并具有較高的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。
【IPC分類】B60L15/00
【公開號(hào)】CN204870599
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520457159
【發(fā)明人】楊小兵, 路高磊, 王發(fā)群, 申超, 袁建州, 于麗娜, 李志鵬, 付攀, 張峰, 范佳佳, 劉建, 李偉
【申請(qǐng)人】鄭州日產(chǎn)汽車有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月30日