一種電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電動汽車驅動系統(tǒng)技術領域，尤其涉及一種電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置。
【背景技術】
[0002]電動汽車高壓電氣部分主要有電機控制器、車載直流轉換裝置和車載充電裝置，目前電動汽車電機控制器、車載直流轉換裝置和車載充電裝置單獨成為一個總成，各自具有外殼、散熱系統(tǒng)、控制核心和外置接口，這樣造成車載高壓電氣部分的體積大、部分功能單元重合，系統(tǒng)功率密度低。
[0003]受到車輛空間限制和使用環(huán)境的約束，汽車要求電機驅動系統(tǒng)有更高的性能，耐受環(huán)境溫度范圍更高，能經(jīng)受高強度的振動以及體積小、成本更低等。為滿足以上嚴格甚至苛刻的要求，車用電機驅動系統(tǒng)技術的趨為永磁化、數(shù)字化和集成化。電機驅動系統(tǒng)以其高功率密度、高效率等優(yōu)勢，成為了發(fā)展電動汽車電驅動系統(tǒng)必須著重研宄的關鍵技術之
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[0004]電機驅動系統(tǒng)的集成化主要包括兩個方面:一是指電機與發(fā)動機總成或電機與變速器的集成，電機驅動技術向著集成化的方向發(fā)展有利于減小整個系統(tǒng)的質(zhì)量和體積，并可以有效地降低系統(tǒng)的制造成本；二是電力電子集成，包括功能集成(包括多逆變+DC/DC轉換器+電池管理+整車控制)、物理集成(功率模塊、驅動電路、無源器件、控制電路、傳感器、電源等)、應用Trench + FS IGBT等新器件，三是控制集成，在功能集成的基礎上由于單個電力電子裝置的控制功能有限，占用的I/O資源有限，加之數(shù)字化技術的日趨成熟，使得車載電力電子裝置的控制集成成為可能，基于單片集成、混合集成和系統(tǒng)集成技術達到高度集成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上問題，本發(fā)明提出了一種結構設計簡單、合理，物理集成和功能集成化高，能大大提高系統(tǒng)的功率密度，降低了系統(tǒng)成本的電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
上述的電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置，包括車載電池單元、輸入開關控制單元、主回路集成單元、電容組單元、電機功率器件驅動單元、直流轉換功率器件驅動單元、信號檢測單元、保護功能單元以及集成控制單元；所述車載電池單元一端連接于所述輸入開關控制單元，為高低壓電器提供能量，同時吸收電機的制動回饋能量；所述輸入開關控制單元一端電連接所述電容組單元，其用于在所述集成裝置上電后對系統(tǒng)進行自檢，若自檢正常，所述集成控制單元發(fā)出控制指令使得所述輸入開關控制單元閉合，所述主回路集成單元得電，否則所述輸入開關控制單元一直斷開；所述主回路集成單元集成有電機驅動主回路和直流轉換主回路；所述主回路集成單元是將所述電機驅動主回路和直流轉換主回路集成在同一直流母線上，同時將發(fā)熱元件集成在同一個散熱底板上；所述主回路集成單元一端連接電容組單元，另一端連接負載，同時還分別與所述電機功率器件驅動單元和直流轉換功率器件驅動單元連接；所述電機功率器件驅動單元和直流轉換功率器件驅動單元均一端連接所述集成控制單元和保護功能單元，另一端連接所述主回路集成單元；所述信號檢測單元一端連接負載，另一端連接所述集成控制單元與保護功能單元；所述集成控制單元與保護功能單元集成為一體。
[0007]所述電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置，其中:所述主回路集成單元是通過所述電機驅動主回路連接所述電機功率器件驅動單元；所述主回路集成單元是通過所述直流轉換主回路連接所述直流轉換功率器件驅動單元。
[0008]所述電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置，其中:所述電機功率器件驅動單元是將所述集成控制單元輸出的電機功率器件的6路PWM波形功率放大和電壓放大，同時提供相互獨立抗干擾性強的脈沖作為MOSFET的開通和關斷信號；所述電機功率器件驅動單元還具有檢測MOSFET短路故障的功能。
[0009]所述電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置，其中:所述直流轉換功率器件驅動單元是將所述集成控制單元輸出的電機功率器件的2路PWM波形功率放大和電壓放大，同時提供相互獨立抗干擾性強的脈沖作為MOSFET的開通和關斷信號；所述直流轉換功率器件驅動單元還具有檢測MOSFET短路故障的功能。
[0010]所述電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置，其中:所述信號檢測單元用于采集輸入電池是否欠壓、輸入電池是否接反、輸出電池是否欠壓、輸出電池是否接反、輸出是否過壓、過流、輸出是否短路，并將采集到的信號傳輸給所述集成控制單元。
[0011]所述電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置，其中:所述保護功能單元用于實現(xiàn)輸入電池反接保護和電壓欠壓/過壓保護、過流保護、過熱保護以及短路硬件保護。
[0012]所述電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置，其中:所述集成控制單元用于系統(tǒng)開機前的狀態(tài)檢測以及自診斷、為驅動單元提供PWM信號、調(diào)節(jié)脈沖的寬度、電壓以及電流分析、模式轉換、實現(xiàn)雙閉環(huán)控制和電機矢量控制算法。
[0013]所述電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置，其中:該電容組單元是由多個為所述車載電池單元提供能量補充的電容集成組成，其是并聯(lián)于所述車載電池單元兩端，其采用集成方式將所述電機驅動主回路的母線電容和所述直流轉換主回路輸入側的電容集成在一起。
[0014]所述電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置，其中:所述車載電池單元是由多個車載電池串接組成，其兩端分別并聯(lián)有開關Ql和Q2的串聯(lián)體、開關Q3和Q4的串聯(lián)體、開關Q5和Q6的串聯(lián)體以及開關Q7和Q8的串聯(lián)體；電動機的三相線分別連接于所述開關Ql和Q2之間、開關Q3和Q4之間以及開關Q5和Q6之間；所述開關Q7與Q8之間的連接點串接有電感L，所述電感L 一端并聯(lián)有所述直流轉換主回路的輸出電容組Ckl~ Ckn并通過所述輸出電容組Ckl~ Ckn與負載相連。
[0015]本發(fā)明電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置結構設計簡單、合理，其具體優(yōu)點體現(xiàn)在:
1)將電機驅動主回路和直流轉換主回路集成在一起，這樣省掉了直流轉換功率器件驅動單元的電池測母線電容和電池與開關管連接的母排，不僅降低了成本，減小了體積，更重要的是減小了回路的雜散電感和回路的寄生電感，提高了整體性能；
2)電機功率器件驅動單元與直流轉換功率器件驅動單元的核心控制器集成(集成控制單元)，共用一個控制器，電機功率器件驅動單元與直流轉換功率器件驅動單元與整車之間的數(shù)據(jù)傳輸只需要通過一個CAN節(jié)點來完成，這樣充分利用了控制器的資源，同時提高了系統(tǒng)的可靠性；
3)電機功率器件驅動單元與直流轉換功率器件驅動單元的散熱以及機械件的集成，由于直流轉換功率器件驅動單元的效率已超過94%，將直流轉換功率器件驅動單元和電機功率器件驅動單元的功率器件集成在同一散熱器上，同時兩者共用一個外殼，極大的提高系統(tǒng)的功率密度和壽命。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置的結構原理圖；
圖2為本發(fā)明電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置的電機驅動主回路和直流轉換主回路集成后的電路原理圖；
圖3為本發(fā)明電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置的電機驅動主回路的電路原理圖；
圖4為本發(fā)明電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置的直流轉換主回路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1至4所示，本發(fā)明電動汽車電機驅動系統(tǒng)集成裝置，包括車載電池單元1、輸入開關控制單元2、主回路集成單元3、電容組單元4、電機功率器件驅動單元5、直流轉換功率器件驅動單元6、信號檢測單元7、保護功能單元8以及集成控制單元9。
[0018]該車載電池單元I 一端連接于該輸入開關控制單元2，為電機驅動器、車載電器等高低壓電器提供能量，同時吸收電機的制動回饋能量；其中，該車載電池單元I是由多個車載電池串接而成。
[0019]該輸入開關控制單元2 —端電連接車載電池單元I，另一端電連接電容組單元4 ；其中，該輸入開關控制單元2其用于在集成裝置上電后對系統(tǒng)進行自檢，若自檢正常，集成控制單元9發(fā)出控制指令使得輸入開關控制單元2閉合，主回路集成單元3得電，否則輸入開關控制單元2—直斷開。
[0020]該主回路集成單元3集成有電機驅動主回路31和直流轉換主回路32，該主回路集成單元3是將電機驅動主回路31以及直流轉換主回路32集成同一直流母線上，同時將發(fā)熱元件集成在同一個散熱底板上；其中，該主回路集成單元3 —端連接電容組單元4，另一端連接負載10，同時還分別與電機功率器件驅動單元5和直流轉換功率器件驅動單元6連接。
[0021 ] 其中，如圖2-4所示，該電容組單元4是并聯(lián)于車載電池單元I兩端，該車載電池單元I的兩端分別并聯(lián)有開關Q1、Q2的串聯(lián)體、開關Q3、Q4的串聯(lián)體、開關Q5、Q6的串聯(lián)體以及開關Q7、Q8的串聯(lián)體。電動機的三相線分別連接于開關Ql和Q2之間、開關Q3和Q4之間以及開關Q5和Q6之間；電感L 一端串接于開關Q7與Q8的連接點，電感L另一端又與直流轉換主回路32的電容組Ckl~ Ckn并聯(lián)在一起，該輸出電容組Ckl~ Ckn的另一端與負載相連(這里的負載指的是除了電機以外的車上其余的車載電器)。
[0022]該電容組單元4是由多個為車載電池單元I提供能量補充的電容集成組成，采用集成方式將所述電機驅動主回路的母線電容和所述直流轉換主回路輸入側的電容集成在一起，減小了電容板的體積和母線寄生參數(shù)。
[0023]該電機功率器件驅動單元5 —端連接集成控制單元9，另一端連接主回路