一種基于SiC器件的電動(dòng)汽車控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)汽車控制器，特別是涉及一種基于SiC器件的電動(dòng)汽車控制器，屬于電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電動(dòng)汽車以其節(jié)能、少污染成為各國竟相發(fā)展的方向。電動(dòng)汽車的價(jià)格比內(nèi)燃機(jī)汽車高，在開發(fā)初期，電動(dòng)汽車的投入大、費(fèi)用支出多，但是電動(dòng)汽車的維修保養(yǎng)費(fèi)用低，隨著使用年限的延長，其使用費(fèi)用會(huì)逐漸降低，甚至?xí)陀趦?nèi)燃機(jī)汽車使用成本，其中高密度、高效率、寬調(diào)速的車輛牽引電機(jī)及其控制系統(tǒng)，既是電動(dòng)汽車的心臟又是電動(dòng)汽車研制的關(guān)鍵技術(shù)之一，更是提高電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)性能、行駛里程及可靠性的根本保證。
[0003]現(xiàn)代生活中，電能代替汽油來驅(qū)動(dòng)汽車的電動(dòng)汽車越來越普遍，電能屬于二次能源，其來源多種多樣，用在汽車上驅(qū)動(dòng)汽車可以做到真正的無排放。但是現(xiàn)有的電動(dòng)汽車一般沒有變速箱，只是通過改變電機(jī)的電壓或者電流進(jìn)行變速，電機(jī)最大輸出功率時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速與車速的速比固定不變，也就是在最大輸出功率下。電機(jī)通過控制器傳遞的信號控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止和轉(zhuǎn)速。以電作為動(dòng)力或動(dòng)力輔助的汽車系統(tǒng)不論是純電動(dòng)，還是混合動(dòng)力，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)及控制是其核心內(nèi)容，除提高電池能量密度和壽命，降低成本外，提高電動(dòng)汽車控制器的可靠性是目前很急迫的任務(wù)?？刂破魇菍?shí)現(xiàn)電池的直流電供電與電機(jī)的交流電用電變換、實(shí)現(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵部件，屬于電動(dòng)車核心功率部件，要求其能夠持續(xù)可靠的運(yùn)行。
[0004]在當(dāng)今的電力系統(tǒng)中，整流器與逆變器起著極為重要的作用，而在整流器與逆變器內(nèi)部，基于Si的絕緣柵雙極晶體管是目前普遍采用的元件，與Si相比，SiC的擊穿電場更高是Si的十倍，SiC的耐熱性能也更強(qiáng)，耐熱溫度超過600 °C，基于SiC的結(jié)型場效管JFET和MOS場效晶體管MOSFET通態(tài)電阻值較小，即使在300°C左右的高溫下也可實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)，可見，如果能將SiC應(yīng)用在逆變器上可以實(shí)現(xiàn)逆變器的小型輕量和高效化，還可以降低逆變器的成本。
[0005]SiC作為一種具有廣闊發(fā)展?jié)摿Φ膶捊麕滦桶雽?dǎo)體材料，具有大禁帶寬度、高擊穿電場、高飽和電子漂移速率、高熱導(dǎo)率和高鍵合能等優(yōu)異的物理特性，SiC電力電子器件在減小通態(tài)損耗和開關(guān)損耗、提高系統(tǒng)效率的同時(shí)也使器件在高溫、高功率、高壓、高頻、高濕度以及抗輻射等等惡劣環(huán)境中的應(yīng)用更為可靠，這也是傳統(tǒng)的Si基器件無法實(shí)現(xiàn)的，高壓碳化硅(SiC)器件能夠承受高于600V或更高的電壓。
[0006]因此，基于SiC器件的電動(dòng)汽車控制器日益受到重視。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的主要目的是為了解決目前現(xiàn)有技術(shù)中電動(dòng)汽車控制器存在的問題，提供一種基于SiC器件的電動(dòng)汽車控制器。
[0008]本實(shí)用新型的目的可以通過采用如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0009]—種基于SiC器件的電動(dòng)汽車控制器，包括信號輸入模塊、補(bǔ)償控制模塊和單片機(jī)，所述信號輸入模塊的輸出端與所述補(bǔ)償控制模塊的輸入端相連，所述補(bǔ)償控制模塊與所述單片機(jī)電連接;所述電動(dòng)汽車控制器還包括脈寬調(diào)制模塊、可編程邏輯模塊、智能功率模塊、光電隔離模塊、電動(dòng)機(jī)和場效應(yīng)管;所述單片機(jī)的輸出端分別與所述脈寬調(diào)制模塊的輸入端、所述可編程邏輯模塊的輸入端相連，所述可編程邏輯模塊的輸出端與所述光電隔離模塊的輸入端相連，所述光電隔離模塊的輸出端與所述智能功率模塊的輸入端相連，所述智能功率模塊與所述電動(dòng)機(jī)電連接;所述場效應(yīng)管為碳化硅SiC金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管，所述場效應(yīng)管的漏極D與所述電動(dòng)機(jī)電連接，所述場效應(yīng)管的源極S接地，所述場效應(yīng)管的柵極G與所述脈寬調(diào)制模塊電連接，所述場效應(yīng)管工作在線性工作區(qū)域。
[0010]進(jìn)一步的，所述場效應(yīng)管與所述補(bǔ)償控制模塊之間設(shè)有一電壓采集模塊，所述場效應(yīng)管與所述電壓采集模塊電連接，所述電壓采集模塊的輸出端與所述補(bǔ)償控制模塊的輸入端相連。
[0011]進(jìn)一步的，所述場效應(yīng)管用于接收所述脈寬調(diào)制模塊輸出的方波，所述脈寬調(diào)制模塊輸出的方波使所述場效應(yīng)管變成一個(gè)電子模擬開關(guān)，通過調(diào)整所述場效應(yīng)管的開關(guān)占空比時(shí)間，讓所述場效應(yīng)管工作在線性工作區(qū)域。
[0012]進(jìn)一步的，所述補(bǔ)償控制模塊還與一顯示驅(qū)動(dòng)模塊連接，所述顯示驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端與所述補(bǔ)償控制模塊的輸入端相連，所述顯示驅(qū)動(dòng)模塊與一顯示器相連，用于顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速以及其他參數(shù)。
[0013]進(jìn)一步的，所述單片機(jī)為DSP2812單片機(jī)，DSP2812單片機(jī)包括I/O接口、通信接口、中央處理器、速度位置觀測裝置、PWM生成機(jī)構(gòu)和智能保護(hù)及參數(shù)識別機(jī)構(gòu)，速度位置觀測裝置輸出端與中央處理器相連，中央處理器一側(cè)與I/O接口和通信接口相連，中央處理器另一側(cè)與智能保護(hù)及參數(shù)識別機(jī)構(gòu)的輸出端、PBi生成機(jī)構(gòu)的輸入端相連，DSP2812單片機(jī)通過I/O接口與所述顯示驅(qū)動(dòng)模塊輸入端相連。
[0014]進(jìn)一步的，所述補(bǔ)償控制模塊與所述單片機(jī)之間還連接一電機(jī)電流計(jì)算模塊，所述電機(jī)電流計(jì)算模塊用于根據(jù)所述電壓采集模塊采集到的電壓VDS和所述場效應(yīng)管的輸出特性計(jì)算所述場效應(yīng)管的導(dǎo)通電流ID，然后依據(jù)占空比算出單位時(shí)間內(nèi)所述場效應(yīng)管的平均電流，即電機(jī)電流，所述電機(jī)電流計(jì)算模塊并將計(jì)算出的電機(jī)電流反饋至所述單片機(jī)。
[0015]進(jìn)一步的，所述信號輸入模塊用于接收用戶命令，所述補(bǔ)償控制模塊用于對所述信號輸入模塊輸出的信號和所述電壓采集模塊輸出的信號進(jìn)行處理，包括去干擾處理、合理誤差優(yōu)化處理及器件老化參數(shù)偏移的補(bǔ)償處理，并轉(zhuǎn)發(fā)處理后的信號。
[0016]進(jìn)一步的，所述電動(dòng)機(jī)與所述單片機(jī)之間還連接有一脈沖整形模塊和一轉(zhuǎn)速檢測模塊，所述轉(zhuǎn)速檢測模塊的輸出端與所述脈沖整形模塊的輸入端相連，所述脈沖整形模塊的輸出端與所述單片機(jī)的速度位置觀測裝置相連。
[0017]進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)速檢測模塊用于檢測所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，經(jīng)所述脈沖整形模塊脈沖整形后，送入所述單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)對所述電動(dòng)機(jī)數(shù)字測速。
[0018]進(jìn)一步的，所述智能功率模塊與所述單片機(jī)之間連接有一檢測電路模塊，所述檢測電路模塊的輸入端與所述智能功率模塊的輸出端相連，所述檢測電路模塊的輸出端與所述單片機(jī)的智能保護(hù)及參數(shù)識別機(jī)構(gòu)相連。
[0019]本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果:
[0020]1、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種基于SiC器件的電動(dòng)汽車控制器，解決了現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)汽車控制器無法在高溫、高頻率和高壓下工作的條件，利用SiC材料的耐高溫特性使得場效應(yīng)管為碳化硅SiC金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管快速開通和關(guān)斷，碳化硅SiC金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管可以高頻工作，以及SiC的寬的禁帶，還可以在高壓下工作。
[0021]2、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種基于SiC器件的電動(dòng)汽車控制器，通過單片機(jī)控制脈寬調(diào)制模塊的輸出，使場效應(yīng)管工作于線性區(qū)域，并通過電機(jī)電流計(jì)算模塊計(jì)算出的電機(jī)電流輸入單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)用戶命令以及電機(jī)電流調(diào)整脈寬調(diào)制模塊的輸出，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持其穩(wěn)定性，進(jìn)而保證了電動(dòng)汽車的舒適性和安全性。
[0022]3、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種基于SiC器件的電動(dòng)汽車控制器，通過采集場效應(yīng)管的漏極和源極之間的電壓，并根據(jù)該電壓計(jì)算電機(jī)電流，硬件電路簡單，采集數(shù)據(jù)真實(shí)，穩(wěn)定可靠，信號時(shí)效性強(qiáng)，完全無滯后，便于電機(jī)有效、穩(wěn)定、快捷的控制。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型基于SiC器件的電動(dòng)汽車控制器示意圖。
[0024]圖中:卜顯示驅(qū)動(dòng)模塊，2-信號輸入模塊，3-補(bǔ)償控制模塊，4-單片機(jī)，5-電機(jī)電流計(jì)算模塊，6-脈寬調(diào)制模塊，7-檢測電路模塊，8-可編程邏輯模塊，9-脈沖整形模塊，10-電壓采集模塊，11-智能功率模塊，12-光電隔離模塊，13-轉(zhuǎn)速檢測模塊，14-電動(dòng)機(jī)，15-場效應(yīng)管。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更加清楚和明確本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0026]如圖1所示，一種基于SiC器件的電動(dòng)汽車控制器，包括信號輸入模塊2、補(bǔ)償控制模塊3和單片機(jī)4，所述信號輸入模塊2的輸出端與所述補(bǔ)償控制模塊3的輸入端相連，所述補(bǔ)償控制模塊3與所述單片機(jī)4電連接;所述電動(dòng)汽車控制器還包括脈寬調(diào)制模塊6、可編程邏輯模塊8、智能功率模塊11、光電隔離模塊12、電動(dòng)機(jī)14和場效應(yīng)管15;所述單片機(jī)4的輸出端分別與所述脈寬調(diào)制模塊6的輸入端、所述可編程邏輯模塊8的輸入端相連，所述可編程邏輯模塊8的輸出端與所述光電隔離模塊12的輸入端相連，所述光電隔離模塊12的輸出端與所述智能功率模塊11的輸入端相連，所述智能功率模塊11與所述電動(dòng)機(jī)14電連接;所述場效應(yīng)管15為碳化娃SiC金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管，所述場效應(yīng)管15的漏極D與所述電動(dòng)機(jī)14電連接，所述場效應(yīng)管15的源極S接地，所述場效應(yīng)管15的柵極G與所述脈寬調(diào)制模塊6電連接，所述場效應(yīng)管15工作在線性工作區(qū)域。
[0027]進(jìn)一步的，如圖1所示，所述場效應(yīng)管15與所述補(bǔ)償控制模塊3之間設(shè)有一電壓采集模塊10，所述場效應(yīng)管15與所述電壓采集模塊10電連接，所述電壓采集模塊10的輸出端與所述補(bǔ)償控制模塊3的輸入端相連，所述場效應(yīng)管15用于接收所