一种基于SiC器件的电动汽车控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电动汽车控制器，特别是涉及一种基于SiC器件的电动汽车控制器，属于电动汽车动力系统技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，电动汽车以其节能、少污染成为各国竟相发展的方向。电动汽车的价格比内燃机汽车高，在开发初期，电动汽车的投入大、费用支出多，但是电动汽车的维修保养费用低，随着使用年限的延长，其使用费用会逐渐降低，甚至会低于内燃机汽车使用成本，其中高密度、高效率、宽调速的车辆牵引电机及其控制系统，既是电动汽车的心脏又是电动汽车研制的关键技术之一，更是提高电动汽车的驱动性能、行驶里程及可靠性的根本保证。
[0003]现代生活中，电能代替汽油来驱动汽车的电动汽车越来越普遍，电能属于二次能源，其来源多种多样，用在汽车上驱动汽车可以做到真正的无排放。但是现有的电动汽车一般没有变速箱，只是通过改变电机的电压或者电流进行变速，电机最大输出功率时，电机转速与车速的速比固定不变，也就是在最大输出功率下。电机通过控制器传递的信号控制电机的启动、停止和转速。以电作为动力或动力辅助的汽车系统不论是纯电动，还是混合动力，电动驱动及控制是其核心内容，除提高电池能量密度和寿命，降低成本外，提高电动汽车控制器的可靠性是目前很急迫的任务。控制器是实现电池的直流电供电与电机的交流电用电变换、实现电机的驱动运行的关键部件，属于电动车核心功率部件，要求其能够持续可靠的运行。
[0004]在当今的电力系统中，整流器与逆变器起着极为重要的作用，而在整流器与逆变器内部，基于Si的绝缘栅双极晶体管是目前普遍采用的元件，与Si相比，SiC的击穿电场更高是Si的十倍，SiC的耐热性能也更强，耐热温度超过600 °C，基于SiC的结型场效管JFET和MOS场效晶体管MOSFET通态电阻值较小，即使在300°C左右的高温下也可实现高速开关，可见，如果能将SiC应用在逆变器上可以实现逆变器的小型轻量和高效化，还可以降低逆变器的成本。
[0005]SiC作为一种具有广阔发展潜力的宽禁带新型半导体材料，具有大禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子漂移速率、高热导率和高键合能等优异的物理特性，SiC电力电子器件在减小通态损耗和开关损耗、提高系统效率的同时也使器件在高温、高功率、高压、高频、高湿度以及抗辐射等等恶劣环境中的应用更为可靠，这也是传统的Si基器件无法实现的，高压碳化硅(SiC)器件能够承受高于600V或更高的电压。
[0006]因此，基于SiC器件的电动汽车控制器日益受到重视。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的主要目的是为了解决目前现有技术中电动汽车控制器存在的问题，提供一种基于SiC器件的电动汽车控制器。
[0008]本实用新型的目的可以通过采用如下技术方案达到:
[0009]—种基于SiC器件的电动汽车控制器，包括信号输入模块、补偿控制模块和单片机，所述信号输入模块的输出端与所述补偿控制模块的输入端相连，所述补偿控制模块与所述单片机电连接;所述电动汽车控制器还包括脉宽调制模块、可编程逻辑模块、智能功率模块、光电隔离模块、电动机和场效应管;所述单片机的输出端分别与所述脉宽调制模块的输入端、所述可编程逻辑模块的输入端相连，所述可编程逻辑模块的输出端与所述光电隔离模块的输入端相连，所述光电隔离模块的输出端与所述智能功率模块的输入端相连，所述智能功率模块与所述电动机电连接;所述场效应管为碳化硅SiC金属-氧化层-半导体-场效晶体管，所述场效应管的漏极D与所述电动机电连接，所述场效应管的源极S接地，所述场效应管的栅极G与所述脉宽调制模块电连接，所述场效应管工作在线性工作区域。
[0010]进一步的，所述场效应管与所述补偿控制模块之间设有一电压采集模块，所述场效应管与所述电压采集模块电连接，所述电压采集模块的输出端与所述补偿控制模块的输入端相连。
[0011]进一步的，所述场效应管用于接收所述脉宽调制模块输出的方波，所述脉宽调制模块输出的方波使所述场效应管变成一个电子模拟开关，通过调整所述场效应管的开关占空比时间，让所述场效应管工作在线性工作区域。
[0012]进一步的，所述补偿控制模块还与一显示驱动模块连接，所述显示驱动模块的输出端与所述补偿控制模块的输入端相连，所述显示驱动模块与一显示器相连，用于显示电机转速以及其他参数。
[0013]进一步的，所述单片机为DSP2812单片机，DSP2812单片机包括I/O接口、通信接口、中央处理器、速度位置观测装置、PWM生成机构和智能保护及参数识别机构，速度位置观测装置输出端与中央处理器相连，中央处理器一侧与I/O接口和通信接口相连，中央处理器另一侧与智能保护及参数识别机构的输出端、PBi生成机构的输入端相连，DSP2812单片机通过I/O接口与所述显示驱动模块输入端相连。
[0014]进一步的，所述补偿控制模块与所述单片机之间还连接一电机电流计算模块，所述电机电流计算模块用于根据所述电压采集模块采集到的电压VDS和所述场效应管的输出特性计算所述场效应管的导通电流ID，然后依据占空比算出单位时间内所述场效应管的平均电流，即电机电流，所述电机电流计算模块并将计算出的电机电流反馈至所述单片机。
[0015]进一步的，所述信号输入模块用于接收用户命令，所述补偿控制模块用于对所述信号输入模块输出的信号和所述电压采集模块输出的信号进行处理，包括去干扰处理、合理误差优化处理及器件老化参数偏移的补偿处理，并转发处理后的信号。
[0016]进一步的，所述电动机与所述单片机之间还连接有一脉冲整形模块和一转速检测模块，所述转速检测模块的输出端与所述脉冲整形模块的输入端相连，所述脉冲整形模块的输出端与所述单片机的速度位置观测装置相连。
[0017]进一步的，所述转速检测模块用于检测所述电动机的转速，经所述脉冲整形模块脉冲整形后，送入所述单片机，实现对所述电动机数字测速。
[0018]进一步的，所述智能功率模块与所述单片机之间连接有一检测电路模块，所述检测电路模块的输入端与所述智能功率模块的输出端相连，所述检测电路模块的输出端与所述单片机的智能保护及参数识别机构相连。
[0019]本实用新型的有益技术效果:
[0020]1、本实用新型设计的一种基于SiC器件的电动汽车控制器，解决了现有技术的电动汽车控制器无法在高温、高频率和高压下工作的条件，利用SiC材料的耐高温特性使得场效应管为碳化硅SiC金属-氧化层-半导体-场效晶体管快速开通和关断，碳化硅SiC金属-氧化层-半导体-场效晶体管可以高频工作，以及SiC的宽的禁带，还可以在高压下工作。
[0021]2、本实用新型设计的一种基于SiC器件的电动汽车控制器，通过单片机控制脉宽调制模块的输出，使场效应管工作于线性区域，并通过电机电流计算模块计算出的电机电流输入单片机，单片机根据用户命令以及电机电流调整脉宽调制模块的输出，从而控制电动机的转速，保持其稳定性，进而保证了电动汽车的舒适性和安全性。
[0022]3、本实用新型设计的一种基于SiC器件的电动汽车控制器，通过采集场效应管的漏极和源极之间的电压，并根据该电压计算电机电流，硬件电路简单，采集数据真实，稳定可靠，信号时效性强，完全无滞后，便于电机有效、稳定、快捷的控制。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型基于SiC器件的电动汽车控制器示意图。
[0024]图中:卜显示驱动模块，2-信号输入模块，3-补偿控制模块，4-单片机，5-电机电流计算模块，6-脉宽调制模块，7-检测电路模块，8-可编程逻辑模块，9-脉冲整形模块，10-电压采集模块，11-智能功率模块，12-光电隔离模块，13-转速检测模块，14-电动机，15-场效应管。
【具体实施方式】
[0025]为使本领域技术人员更加清楚和明确本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0026]如图1所示，一种基于SiC器件的电动汽车控制器，包括信号输入模块2、补偿控制模块3和单片机4，所述信号输入模块2的输出端与所述补偿控制模块3的输入端相连，所述补偿控制模块3与所述单片机4电连接;所述电动汽车控制器还包括脉宽调制模块6、可编程逻辑模块8、智能功率模块11、光电隔离模块12、电动机14和场效应管15;所述单片机4的输出端分别与所述脉宽调制模块6的输入端、所述可编程逻辑模块8的输入端相连，所述可编程逻辑模块8的输出端与所述光电隔离模块12的输入端相连，所述光电隔离模块12的输出端与所述智能功率模块11的输入端相连，所述智能功率模块11与所述电动机14电连接;所述场效应管15为碳化娃SiC金属-氧化层-半导体-场效晶体管，所述场效应管15的漏极D与所述电动机14电连接，所述场效应管15的源极S接地，所述场效应管15的栅极G与所述脉宽调制模块6电连接，所述场效应管15工作在线性工作区域。
[0027]进一步的，如图1所示，所述场效应管15与所述补偿控制模块3之间设有一电压采集模块10，所述场效应管15与所述电压采集模块10电连接，所述电压采集模块10的输出端与所述补偿控制模块3的输入端相连，所述场效应管15用于接收所