專利名稱：一種電動汽車高集成度控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車控制領(lǐng)域，特別涉及一種電動汽車高集成度控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電動汽車作為清潔、環(huán)保型綠色車輛，受到世界各國政府以及汽車生產(chǎn)商的關(guān)注，以純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車為代表的電動汽車必將成為21世紀的重要交通工具。其中，純電動汽車經(jīng)歷了較長階段的發(fā)展，技術(shù)日臻成熟，相關(guān)的技術(shù)檢測標準體系已經(jīng)完善?？刂葡到y(tǒng)對于一輛汽車來說是至關(guān)重要的。在現(xiàn)有的電動汽車的控制系統(tǒng)中，驅(qū)動電機控制系統(tǒng)、充電器和放電器都是分離的，分布在汽車的不同的位置。這無形中增加了控制系統(tǒng)的體積和重量，也降低了元器件的利用率，而且不便于控制。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種電動汽車高集成度控制系統(tǒng)，王要目的在于將驅(qū)動電機控制系統(tǒng)和充放電器集成在一起從而節(jié)省控制系統(tǒng)所占用的空間且便于控制。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種電動汽車高集成度的控制系統(tǒng)，一種電動汽車高集成度的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括動力電池組、逆變電路、集成控制單元、驅(qū)動電機和交流電源。所述逆變電路的控制端與所述集成控制單元電連接，所述逆變電路的輸入端與所述動力電池組電連接，所述 逆變電路的輸出端與所述驅(qū)動電機電連接，以形成驅(qū)動電機控制回路，并通過所述集成控制單元控制所述驅(qū)動電機控制回路，以完成所述動力電池組對所述驅(qū)動電機的控制。所述逆變電路的輸出端與所述交流電源電連接，以形成放電回路，并通過集成所述控制單元控制所述放電回路，以將所述動力電池組組電池的直流電轉(zhuǎn)化成交流電并完成所述動力電池組向電網(wǎng)放電。所述逆變電路的輸出端作為輸入端與所述交流電源電連接，以形成電池充電回路，并通過所述集成控制單元控制所述電池充電回路，以將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化成直流電并完成所述動力電池組的充電。優(yōu)選地，所述逆變電路為三相全橋的絕緣柵雙極型晶體管電路。優(yōu)選地，所述集成控制單元包括驅(qū)動電機控制模塊、充電控制模塊和放電控制模塊。優(yōu)選地，所述逆變電路的輸出端與單刀雙擲型電磁繼電器電連接，所述電磁繼電器的控制端與所述集成控制單元電連接，所述電磁繼電器的一端與所述驅(qū)動電機電連接，所述電磁繼電器的另一端與所述交流電源電連接，如此通過所述集成控制單元控制以完成驅(qū)動電機控制回路與充放電回路的切換。
優(yōu)選地，所述逆變電路的輸入端與一單刀雙擲型電磁繼電器電連接，所述電磁繼電器的控制端與所述集成控制單元電連接，所述電磁繼電器的一端與所述動力電池組電連接，電磁繼電器的另一端與直流電源電連接，如此通過所述集成控制單元控制以完成驅(qū)動電機控制回路與充放電回路的切換。優(yōu)選地，所述動力電池組的兩母線間連接有電感L和電容C，以在充放電回路中起到濾波器的作用，并在驅(qū)動電機控制回路中起到吸能作用。優(yōu)選地，在放電回路中，還包括分別用于檢測直流輸入端和交流輸出端的電壓傳感器，所述電壓傳感器的輸出端與所述集成控制單元電連接。優(yōu)選地，在充電回路中，還包括濾波器和變壓器，所述濾波器和變壓器的輸入端分別與電網(wǎng)電連接，所述濾波器和變壓器的輸出端分別與所述逆變電路的輸出端電連接。更優(yōu)選地，還包括電壓傳感器，所述電壓傳感器的輸入端與所述動力電池組電連接，所述電壓傳感器的輸出端與所述集成控制單元電連接。優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)還包括分別用于檢測所述驅(qū)動電機的電流傳感器、溫度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器，這些傳感器各自的輸入端分別與所述驅(qū)動電機電連接，這些傳感器各自的輸出端分別與所述集成控制單元電連接。更優(yōu)選地，還包括用于檢測母線電流的傳感器，所述傳感器的輸入端與動力電池組和逆變電路之間的母線電連接，所述電流傳感器的輸出端與所述集成控制單元電連接。本發(fā)明實現(xiàn)了電動汽車充放電與驅(qū)動電機控制的一體化集成控制，實現(xiàn)了元器件共用，提高了元器件利用率，簡化了系統(tǒng)布置，有效地減小了電動汽車控制系統(tǒng)的體積和重量。


圖1為本發(fā)明實施例電動汽車高集成度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實施例電動汽車聞集成度控制系統(tǒng)的驅(qū)動電機控制回路結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實施例電動汽車高集成度控制系統(tǒng)充電回路的電路原理框圖；圖4為本發(fā)明實施例電動汽車高集成度控制系統(tǒng)放電回路的電路原理框圖。附圖標記說明如下動力電池組I，逆變電路2，集成控制單元3，驅(qū)動電機4，交流電源5，單刀雙擲型的電磁繼電器6，傳感器7-1、傳感器7-2、傳感器7-3、傳感器7-4、傳感器7_5、傳感器7_6，PWM電壓管理電路8，變壓器和濾波器9。
具體實施例方式為了使審查員能夠進一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其他目的，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實施例附以附圖詳細說明如下，本附圖所說明的實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并非限定本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明實施例的電動汽車高集成度控制系統(tǒng)，包括動力電池組1、逆變電路2、集成控制單元3、驅(qū)動電機4和交流電源5。所述逆變電路2的控制端與集成控制單元3電連接，所述逆變電路2的輸入端與所述動力電池組I電連接，所述逆變電路2的輸出端與驅(qū)動電機4電連接,組成驅(qū)動電機控制回路,通過集成控制單元3的控制完成動力電池組I對于驅(qū)動電機4的控制。所述逆變電路2的輸出端還與所述交流電源5電連接，組成放電回路，通過集成控制單元3的控制，完成動力電池組I向電網(wǎng)放電。所述逆變電路2的輸出端還可以作為輸入端與交流電源5電連接，組成電池充電回路，通過集成控制單元3的控制，完成對于動力電池組I的充電。如此實現(xiàn)了電動汽車充放電與驅(qū)動電機控制的一體化集成控制，提高了元器件的利用率，有效地減小了電動汽車控制系統(tǒng)的體積和重量。這里，逆變電路2為三相全橋的絕緣柵雙極型晶體管電路，集成控制單元3可以包括驅(qū)動電機控制模塊、充電控制模塊和放電控制模塊。如圖1所示，當外部控制按鈕選擇驅(qū)動電機控制時，集成控制單元3會通過單刀雙擲型電磁繼電器6的控制端來控制開關(guān)的吸合。此時，母線處的單刀雙擲型繼電器6的開關(guān)可與動力電池組I電連接，逆變電路2的輸出端與單刀雙擲型的電磁繼電器6電連接，電磁繼電器6的控制端與集成控制單元3電連接，電磁繼電器6的一端與驅(qū)動電機4電連接，電磁繼電器6的另一端與交流電源5電連接，如此通過集成控制單元3控制以完成驅(qū)動電機4控制回路與充放電回路的切換。逆變電路2的輸入端與單刀雙擲型的電磁繼電器6電連接，電磁繼電器6的控制端與集成控制單元3電連接，電磁繼電器6的一端與動力電池組I電連接，電磁繼電器6的另一端與直流電源電連接，如此通過集成控制單元3控制以完成驅(qū)動電機4控制回路與充放電回路的切換。前述動力電池組I的兩母線間連接有電感L和電容C，以在充放電回路中起到濾波器的作用，并在驅(qū)動電機控制回路中起到吸能作用。如圖2所示，圖2為本發(fā)明實施例電動汽車高集成度控制系統(tǒng)中的驅(qū)動電機控制回路，包括動力電池組1、逆變電路2、驅(qū)動電機4、集成控制單元3、傳感器。逆變電路2的輸入端與動力電池組I電連接，逆變電路2的輸出端與驅(qū)動電機4電連接。逆變電路2中絕緣柵雙極型晶體管IGBT與集成控制單元3電連接,且此時集成控制單元3已切換成驅(qū)動電機控制模塊。所述傳感器具體包括分別用于檢測驅(qū)動電機4的電流傳感器7-3、溫度傳感器7-4和轉(zhuǎn)速傳感器7-5，電流傳感器7-3、溫度傳感器7-4和轉(zhuǎn)速傳感器7-5各自的輸入端與驅(qū)動電機4電連接，電流傳感器7-3、溫度傳感器7-4和轉(zhuǎn)速傳感器7-5各自的輸出端分別與所述集成控制單元3電連接。所述傳感器還可以包括用于檢測母線的電流傳感器7-6，其輸入端與動力電池組I和逆變電路2之間的母線電連接，其輸出端與集成控制單元3電連接。集成控制單元3通過驅(qū)動電機4的電流檢測單元、驅(qū)動電機溫度檢測單元、和驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速檢測單元檢測驅(qū)動電機4的實時電流和溫度，通過母線電流檢測單元檢測母線的實時電流，并根據(jù)檢測結(jié)果分別判斷驅(qū)動電機4是否發(fā)生過流或過溫，或者判斷母線是否過流。在過流或過溫的情況下，集成控制單元3會控制逆變電路關(guān)斷，實現(xiàn)了對電路和驅(qū)動電機4的保護。所述控制單元3通過驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速檢測單元檢測驅(qū)動電機的實時速度，進行比較分析通過控制絕緣柵雙極型晶體管IGBT的通斷來調(diào)整交流電壓的頻率從而改變驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速。如圖1所示，當外部控制按鈕選擇對動力電池組I充電時,集成控制單元3會通過單刀雙擲型電磁繼電器6的控制端來控制開關(guān)的吸合。此時，母線處的單刀雙擲型電磁繼電器6的開關(guān)會與直流電源電連接，逆變電路2輸出端的單刀雙擲型電磁繼電器6的開關(guān)會與交流電源5電連接，從而完成高集成度控制系統(tǒng)向充電回路的切換。如圖3所示，為本發(fā)明實施例電動汽車高集成度控制系統(tǒng)中的充電回路，包括交流電源5、逆變電路2、變壓器和濾波器9、集成控制單元3、動力電池組1、PWM電壓管理電路8和所述傳感器。這里，濾波器和變壓器9的輸入端分別與電網(wǎng)電連接，濾波器和變壓器9的輸出端分別與逆變電路2的輸出端電連接。在充電回路中，所述集成控制單元3會自動控制六組絕緣柵雙極型晶體管IGBT都處于關(guān)斷狀態(tài)，所述逆變電路2將會變成整流器。介于逆變電路2與動力電池組I間的電感L和電容C會起到整流器整流的作用。由此，所述交流電源5經(jīng)過變壓器和濾波器9的變壓、經(jīng)過濾波器的濾波和整流器的整流形成直流電源。所述PWM電壓管理電路的輸入端與直流電源電連接，PWM電壓管理電路的輸出端與動力電池組I電連接。傳感器輸入端與動力電池組I電連接，傳感器輸出端與集成控制單元3電連接。集成控制單元3通過電壓傳感器檢測動力電池組的實時電壓來控制PWM電壓管理電路，PWM脈沖的寬度既可以決定輸出電壓的高低也可以決定充電電流的大小。由此可以完成交流電源5對動力電池組I的恒壓充電和恒流充電。如圖1所示，當外部控制按鈕選擇對動力電池組I放電時，集成控制單元3將通過單刀雙擲型電磁繼電器6的控制端來控制開關(guān)的吸合。此時，母線處的單刀雙擲型繼電器6的開關(guān)會與動力電池組電連接，逆變電路2輸出端的單刀雙擲型繼電器6的開關(guān)會與交流電源5電連接。從而完成高集成度控制系統(tǒng)向放電回路的切換。如圖4所示，為本發(fā)明實施例電動汽車高集成度控制系統(tǒng)中的放電回路，包括動力電池組1、逆變電路2、集成控制單元3和電壓檢測單元，該電壓檢測單元包括分別用于檢測直流輸入端和交流輸出端的電壓傳感器7-1和電壓傳感器7-2，電壓傳感器7-1的輸出端與集成控制單元3電連接，電壓傳感器7-2的輸入端與動力電池組I電連接，電壓傳感器7-2的輸出端與集成控制單元3電連接。此放電回路主要是基于PWM控制的DC/AC電路，在單相SPWM逆變的基礎(chǔ)上，采用前饋調(diào)整三角載波和反饋調(diào)整正弦波相結(jié)合的電壓一一電壓復(fù)合控制方案。由于動力電池組I在放電的過程中電壓會有所下降，采用此控制方案不僅可以根據(jù)交流輸出端檢測的交流電壓來調(diào)整交流電的波形，也可以根據(jù)檢測電池電壓來調(diào)整輸出交流電的波形。再經(jīng)過外部設(shè)備的控制就可以完成動力電池組向電網(wǎng)放電。需要聲明的是，上述發(fā)明內(nèi)容及具體實施方式
意在證明本發(fā)明所提供技術(shù)方案的實際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對本發(fā)明保護范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和原理內(nèi)，當可作各種修改、等同替換或改進。本發(fā)明的保護范圍以所附權(quán)利要求書為準。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車高集成度的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括動力電池組(I)、逆變電路(2)、集成控制單元(3)、驅(qū)動電機⑷和交流電源(5);其中 所述逆變電路(2)的控制端與集成控制單元(3)電連接，所述逆變電路(2)的輸入端與所述動力電池組(I)電連接，所述逆變電路(2)的輸出端與驅(qū)動電機(4)電連接，以形成驅(qū)動電機控制回路，并通過集成控制單元(3)控制所述驅(qū)動電機控制回路，以完成動力電池組⑴對驅(qū)動電機⑷的控制； 所述逆變電路(2)的輸出端與所述交流電源(5)電連接，以形成放電回路，并通過集成控制單元(3)控制所述放電回路，以將動力電池組組電池I的直流電轉(zhuǎn)化成交流電并完成動力電池組(I)向電網(wǎng)放電； 所述逆變電路⑵的輸出端作為輸入端與交流電源(5)電連接，以形成電池充電回路，并通過集成控制單元(3)控制所述電池充電回路，以將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化成直流電并完成動力電池組(I)的充電。
2.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變電路(2)為三相全橋的絕緣柵雙極型晶體管電路。
3.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述集成控制單元(3)包括驅(qū)動電機控制模塊、充電控制模塊和放電控制模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變電路(2)的輸出端與單刀雙擲型的電磁繼電器出)電連接，電磁繼電器(6)的控制端與所述集成控制單元(3)電連接，電磁繼電器(6)的一端與驅(qū)動電機(4)電連接，電磁繼電器(6)的另一端與交流電源(5)電連接，如此通過集成控制單元⑶控制以完成驅(qū)動電機⑷控制回路與充放電回路的切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變電路(2)的輸入端與一單刀雙擲型電磁繼電器出)電連接，電磁繼電器(6)的控制端與所述集成控制單元(3)電連接，電磁繼電器(6)的一端與所述動力電池組⑴電連接，電磁繼電器(6)的另一端與直流電源電連接，如此通過集成控制單元(3)控制以完成驅(qū)動電機(4)控制回路與充放電回路的切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動力電池組(I)的兩母線間連接有電感L和電容C，以在充放電回路中起到濾波器的作用，并在驅(qū)動電機控制回路中起到吸能作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，在放電回路中，還包括分別用于檢測直流輸入端和交流輸出端的電壓傳感器(7-1)和電壓傳感器(7-2);所述電壓傳感器(7-1)的輸出端與集成控制單元(3)電連接，所述電壓傳感器(7-2)的輸入端與所述動力電池組(I)電連接，所述電壓傳感器(7-2)的輸出端與所述集成控制單元(3)電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，在充電回路中，還包括濾波器和變壓器，所述濾波器和變壓器的輸入端分別與電網(wǎng)電連接，所述濾波器和變壓器的輸出端分別與逆變電路⑵的輸出端電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任一所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括分別用于檢測所述驅(qū)動電機(4)的電流傳感器(7-3)、溫度傳感器(7-4)和轉(zhuǎn)速傳感器(7-5)，電流傳感器(7-3)、溫度傳感器(7-4)和轉(zhuǎn)速傳感器(7-5)各自的輸入端分別與驅(qū)動電機(4)電連接，電流傳感器(7-3)、溫度傳感器(7-4)和轉(zhuǎn)速傳感器(7-5)各自的輸出端分別與集成控制單元(3)電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于檢測母線的電流傳感器(7-6)，所述傳感器的輸入端與動力電池組(I)和逆變電路(2)之間的母線電連接，所述電流傳感器的輸出端與所述集成控制單元(3)電連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電動汽車高集成度控制系統(tǒng)，包括動力電池組、逆變電路、集成控制單元、驅(qū)動電機和交流電源；其中，所述控制單元通過正負母線與所述動力電池組電連接，所述逆變電路的控制端與集成控制單元電連接，所述逆變電路的輸入端與所述動力電池組電連接，所述逆變電路的輸出端可以分別與所述驅(qū)動電機、交流電源、或作為輸入端與交流電源電連接，分別組成驅(qū)動電機控制回路、電池放電回路或電池充電回路。本發(fā)明實現(xiàn)了電動汽車充放電與驅(qū)動電機控制的一體化集成控制，實現(xiàn)了元器件共用，提高了元器件利用率，簡化了系統(tǒng)布置，有效地減小了電動汽車控制系統(tǒng)的體積和重量。
文檔編號B60L15/02GK103057435SQ201110319290
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者王震坡, 李海濤 申請人:北京理工大學(xué)