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(guó)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(kāi)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(zhǎng)，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(lái)驅(qū)動(dòng)汽車的電動(dòng)汽車越來(lái)越普遍，電能屬于二次能源，其來(lái)源多種多樣，用在汽車上驅(qū)動(dòng)汽車可以做到真正的無(wú)排放。但是現(xiàn)有的電動(dòng)汽車一般沒(méi)有變速箱，只是通過(guò)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(guò)控制器傳遞的信號(hào)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(chǎng)更高是Si的十倍，SiC的耐熱性能也更強(qiáng)，耐熱溫度超過(guò)600 °C，基于SiC的結(jié)型場(chǎng)效管JFET和MOS場(chǎng)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(kāi)關(guān)，可見(jiàn)，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(chǎng)、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(kāi)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(wú)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(wèn)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(guò)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(hào)輸入模塊、補(bǔ)償控制模塊和單片機(jī)，所述信號(hào)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(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管為碳化硅SiC金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場(chǎng)效晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)管的漏極D與所述電動(dòng)機(jī)電連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極S接地，所述場(chǎng)效應(yīng)管的柵極G與所述脈寬調(diào)制模塊電連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管工作在線性工作區(qū)域。
[0010]進(jìn)一步的，所述場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管變成一個(gè)電子模擬開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào)整所述場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)占空比時(shí)間，讓所述場(chǎng)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(cè)裝置、PWM生成機(jī)構(gòu)和智能保護(hù)及參數(shù)識(shí)別機(jī)構(gòu)，速度位置觀測(cè)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(shí)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(guò)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(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性計(jì)算所述場(chǎng)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(chǎng)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(hào)輸入模塊用于接收用戶命令，所述補(bǔ)償控制模塊用于對(duì)所述信號(hào)輸入模塊輸出的信號(hào)和所述電壓采集模塊輸出的信號(hào)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(hào)。
[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(cè)模塊，所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)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(cè)裝置相連。
[0017]進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊用于檢測(cè)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(duì)所述電動(dòng)機(jī)數(shù)字測(cè)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(cè)電路模塊，所述檢測(cè)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(cè)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(shí)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(wú)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(chǎng)效應(yīng)管為碳化硅SiC金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場(chǎng)效晶體管快速開(kāi)通和關(guān)斷，碳化硅SiC金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場(chǎng)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(guò)單片機(jī)控制脈寬調(diào)制模塊的輸出，使場(chǎng)效應(yīng)管工作于線性區(qū)域，并通過(guò)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(guò)采集場(chǎng)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(jiǎn)單，采集數(shù)據(jù)真實(shí)，穩(wěn)定可靠，信號(hào)時(shí)效性強(qiáng)，完全無(wú)滯后，便于電機(jī)有效、穩(wěn)定、快捷的控制。
【附圖說(shuō)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(hào)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(cè)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(cè)模塊，14-電動(dòng)機(jī)，15-場(chǎng)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(duì)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(hào)輸入模塊2、補(bǔ)償控制模塊3和單片機(jī)4，所述信號(hào)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(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管15為碳化娃SiC金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場(chǎng)效晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)管15的漏極D與所述電動(dòng)機(jī)14電連接，所述場(chǎng)效應(yīng)管15的源極S接地，所述場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)效應(yīng)管15用于接收所