专利名称：一种电动汽车高集成度控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车控制领域，特别涉及一种电动汽车高集成度控制系统。
背景技术：
电动汽车作为清洁、环保型绿色车辆，受到世界各国政府以及汽车生产商的关注，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的电动汽车必将成为21世纪的重要交通工具。其中，纯电动汽车经历了较长阶段的发展，技术日臻成熟，相关的技术检测标准体系已经完善。控制系统对于一辆汽车来说是至关重要的。在现有的电动汽车的控制系统中，驱动电机控制系统、充电器和放电器都是分离的，分布在汽车的不同的位置。这无形中增加了控制系统的体积和重量，也降低了元器件的利用率，而且不便于控制。
发明内容
为了解决上述现有技术不足之处，本发明的目的是提供一种电动汽车高集成度控制系统，王要目的在于将驱动电机控制系统和充放电器集成在一起从而节省控制系统所占用的空间且便于控制。为了达到上述目的，本发明提供了一种电动汽车高集成度的控制系统，一种电动汽车高集成度的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括动力电池组、逆变电路、集成控制单元、驱动电机和交流电源。所述逆变电路的控制端与所述集成控制单元电连接，所述逆变电路的输入端与所述动力电池组电连接，所述 逆变电路的输出端与所述驱动电机电连接，以形成驱动电机控制回路，并通过所述集成控制单元控制所述驱动电机控制回路，以完成所述动力电池组对所述驱动电机的控制。所述逆变电路的输出端与所述交流电源电连接，以形成放电回路，并通过集成所述控制单元控制所述放电回路，以将所述动力电池组组电池的直流电转化成交流电并完成所述动力电池组向电网放电。所述逆变电路的输出端作为输入端与所述交流电源电连接，以形成电池充电回路，并通过所述集成控制单元控制所述电池充电回路，以将电网的交流电转化成直流电并完成所述动力电池组的充电。优选地，所述逆变电路为三相全桥的绝缘栅双极型晶体管电路。优选地，所述集成控制单元包括驱动电机控制模块、充电控制模块和放电控制模块。优选地，所述逆变电路的输出端与单刀双掷型电磁继电器电连接，所述电磁继电器的控制端与所述集成控制单元电连接，所述电磁继电器的一端与所述驱动电机电连接，所述电磁继电器的另一端与所述交流电源电连接，如此通过所述集成控制单元控制以完成驱动电机控制回路与充放电回路的切换。
优选地，所述逆变电路的输入端与一单刀双掷型电磁继电器电连接，所述电磁继电器的控制端与所述集成控制单元电连接，所述电磁继电器的一端与所述动力电池组电连接，电磁继电器的另一端与直流电源电连接，如此通过所述集成控制单元控制以完成驱动电机控制回路与充放电回路的切换。优选地，所述动力电池组的两母线间连接有电感L和电容C，以在充放电回路中起到滤波器的作用，并在驱动电机控制回路中起到吸能作用。优选地，在放电回路中，还包括分别用于检测直流输入端和交流输出端的电压传感器，所述电压传感器的输出端与所述集成控制单元电连接。优选地，在充电回路中，还包括滤波器和变压器，所述滤波器和变压器的输入端分别与电网电连接，所述滤波器和变压器的输出端分别与所述逆变电路的输出端电连接。更优选地，还包括电压传感器，所述电压传感器的输入端与所述动力电池组电连接，所述电压传感器的输出端与所述集成控制单元电连接。优选地，所述控制系统还包括分别用于检测所述驱动电机的电流传感器、温度传感器和转速传感器，这些传感器各自的输入端分别与所述驱动电机电连接，这些传感器各自的输出端分别与所述集成控制单元电连接。更优选地，还包括用于检测母线电流的传感器，所述传感器的输入端与动力电池组和逆变电路之间的母线电连接，所述电流传感器的输出端与所述集成控制单元电连接。本发明实现了电动汽车充放电与驱动电机控制的一体化集成控制，实现了元器件共用，提高了元器件利用率，简化了系统布置，有效地减小了电动汽车控制系统的体积和重量。
图1为本发明实施例电动汽车高集成度控制系统结构图；图2为本发明实施例电动汽车闻集成度控制系统的驱动电机控制回路结构图；图3为本发明实施例电动汽车高集成度控制系统充电回路的电路原理框图；图4为本发明实施例电动汽车高集成度控制系统放电回路的电路原理框图。附图标记说明如下动力电池组I，逆变电路2，集成控制单元3，驱动电机4，交流电源5，单刀双掷型的电磁继电器6，传感器7-1、传感器7-2、传感器7-3、传感器7-4、传感器7_5、传感器7_6，PWM电压管理电路8，变压器和滤波器9。
具体实施例方式为了使审查员能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。如图1所示，本发明实施例的电动汽车高集成度控制系统，包括动力电池组1、逆变电路2、集成控制单元3、驱动电机4和交流电源5。所述逆变电路2的控制端与集成控制单元3电连接，所述逆变电路2的输入端与所述动力电池组I电连接，所述逆变电路2的输出端与驱动电机4电连接,组成驱动电机控制回路,通过集成控制单元3的控制完成动力电池组I对于驱动电机4的控制。所述逆变电路2的输出端还与所述交流电源5电连接，组成放电回路，通过集成控制单元3的控制，完成动力电池组I向电网放电。所述逆变电路2的输出端还可以作为输入端与交流电源5电连接，组成电池充电回路，通过集成控制单元3的控制，完成对于动力电池组I的充电。如此实现了电动汽车充放电与驱动电机控制的一体化集成控制，提高了元器件的利用率，有效地减小了电动汽车控制系统的体积和重量。这里，逆变电路2为三相全桥的绝缘栅双极型晶体管电路，集成控制单元3可以包括驱动电机控制模块、充电控制模块和放电控制模块。如图1所示，当外部控制按钮选择驱动电机控制时，集成控制单元3会通过单刀双掷型电磁继电器6的控制端来控制开关的吸合。此时，母线处的单刀双掷型继电器6的开关可与动力电池组I电连接，逆变电路2的输出端与单刀双掷型的电磁继电器6电连接，电磁继电器6的控制端与集成控制单元3电连接，电磁继电器6的一端与驱动电机4电连接，电磁继电器6的另一端与交流电源5电连接，如此通过集成控制单元3控制以完成驱动电机4控制回路与充放电回路的切换。逆变电路2的输入端与单刀双掷型的电磁继电器6电连接，电磁继电器6的控制端与集成控制单元3电连接，电磁继电器6的一端与动力电池组I电连接，电磁继电器6的另一端与直流电源电连接，如此通过集成控制单元3控制以完成驱动电机4控制回路与充放电回路的切换。前述动力电池组I的两母线间连接有电感L和电容C，以在充放电回路中起到滤波器的作用，并在驱动电机控制回路中起到吸能作用。如图2所示，图2为本发明实施例电动汽车高集成度控制系统中的驱动电机控制回路，包括动力电池组1、逆变电路2、驱动电机4、集成控制单元3、传感器。逆变电路2的输入端与动力电池组I电连接，逆变电路2的输出端与驱动电机4电连接。逆变电路2中绝缘栅双极型晶体管IGBT与集成控制单元3电连接,且此时集成控制单元3已切换成驱动电机控制模块。所述传感器具体包括分别用于检测驱动电机4的电流传感器7-3、温度传感器7-4和转速传感器7-5，电流传感器7-3、温度传感器7-4和转速传感器7-5各自的输入端与驱动电机4电连接，电流传感器7-3、温度传感器7-4和转速传感器7-5各自的输出端分别与所述集成控制单元3电连接。所述传感器还可以包括用于检测母线的电流传感器7-6，其输入端与动力电池组I和逆变电路2之间的母线电连接，其输出端与集成控制单元3电连接。集成控制单元3通过驱动电机4的电流检测单元、驱动电机温度检测单元、和驱动电机转速检测单元检测驱动电机4的实时电流和温度，通过母线电流检测单元检测母线的实时电流，并根据检测结果分别判断驱动电机4是否发生过流或过温，或者判断母线是否过流。在过流或过温的情况下，集成控制单元3会控制逆变电路关断，实现了对电路和驱动电机4的保护。所述控制单元3通过驱动电机转速检测单元检测驱动电机的实时速度，进行比较分析通过控制绝缘栅双极型晶体管IGBT的通断来调整交流电压的频率从而改变驱动电机的转速。如图1所示，当外部控制按钮选择对动力电池组I充电时,集成控制单元3会通过单刀双掷型电磁继电器6的控制端来控制开关的吸合。此时，母线处的单刀双掷型电磁继电器6的开关会与直流电源电连接，逆变电路2输出端的单刀双掷型电磁继电器6的开关会与交流电源5电连接，从而完成高集成度控制系统向充电回路的切换。如图3所示，为本发明实施例电动汽车高集成度控制系统中的充电回路，包括交流电源5、逆变电路2、变压器和滤波器9、集成控制单元3、动力电池组1、PWM电压管理电路8和所述传感器。这里，滤波器和变压器9的输入端分别与电网电连接，滤波器和变压器9的输出端分别与逆变电路2的输出端电连接。在充电回路中，所述集成控制单元3会自动控制六组绝缘栅双极型晶体管IGBT都处于关断状态，所述逆变电路2将会变成整流器。介于逆变电路2与动力电池组I间的电感L和电容C会起到整流器整流的作用。由此，所述交流电源5经过变压器和滤波器9的变压、经过滤波器的滤波和整流器的整流形成直流电源。所述PWM电压管理电路的输入端与直流电源电连接，PWM电压管理电路的输出端与动力电池组I电连接。传感器输入端与动力电池组I电连接，传感器输出端与集成控制单元3电连接。集成控制单元3通过电压传感器检测动力电池组的实时电压来控制PWM电压管理电路，PWM脉冲的宽度既可以决定输出电压的高低也可以决定充电电流的大小。由此可以完成交流电源5对动力电池组I的恒压充电和恒流充电。如图1所示，当外部控制按钮选择对动力电池组I放电时，集成控制单元3将通过单刀双掷型电磁继电器6的控制端来控制开关的吸合。此时，母线处的单刀双掷型继电器6的开关会与动力电池组电连接，逆变电路2输出端的单刀双掷型继电器6的开关会与交流电源5电连接。从而完成高集成度控制系统向放电回路的切换。如图4所示，为本发明实施例电动汽车高集成度控制系统中的放电回路，包括动力电池组1、逆变电路2、集成控制单元3和电压检测单元，该电压检测单元包括分别用于检测直流输入端和交流输出端的电压传感器7-1和电压传感器7-2，电压传感器7-1的输出端与集成控制单元3电连接，电压传感器7-2的输入端与动力电池组I电连接，电压传感器7-2的输出端与集成控制单元3电连接。此放电回路主要是基于PWM控制的DC/AC电路，在单相SPWM逆变的基础上，采用前馈调整三角载波和反馈调整正弦波相结合的电压一一电压复合控制方案。由于动力电池组I在放电的过程中电压会有所下降，采用此控制方案不仅可以根据交流输出端检测的交流电压来调整交流电的波形，也可以根据检测电池电压来调整输出交流电的波形。再经过外部设备的控制就可以完成动力电池组向电网放电。需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式
意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
权利要求
1.一种电动汽车高集成度的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括动力电池组(I)、逆变电路(2)、集成控制单元(3)、驱动电机⑷和交流电源(5);其中 所述逆变电路(2)的控制端与集成控制单元(3)电连接，所述逆变电路(2)的输入端与所述动力电池组(I)电连接，所述逆变电路(2)的输出端与驱动电机(4)电连接，以形成驱动电机控制回路，并通过集成控制单元(3)控制所述驱动电机控制回路，以完成动力电池组⑴对驱动电机⑷的控制； 所述逆变电路(2)的输出端与所述交流电源(5)电连接，以形成放电回路，并通过集成控制单元(3)控制所述放电回路，以将动力电池组组电池I的直流电转化成交流电并完成动力电池组(I)向电网放电； 所述逆变电路⑵的输出端作为输入端与交流电源(5)电连接，以形成电池充电回路，并通过集成控制单元(3)控制所述电池充电回路，以将电网的交流电转化成直流电并完成动力电池组(I)的充电。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述逆变电路(2)为三相全桥的绝缘栅双极型晶体管电路。
3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述集成控制单元(3)包括驱动电机控制模块、充电控制模块和放电控制模块。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述逆变电路(2)的输出端与单刀双掷型的电磁继电器出)电连接，电磁继电器(6)的控制端与所述集成控制单元(3)电连接，电磁继电器(6)的一端与驱动电机(4)电连接，电磁继电器(6)的另一端与交流电源(5)电连接，如此通过集成控制单元⑶控制以完成驱动电机⑷控制回路与充放电回路的切换。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述逆变电路(2)的输入端与一单刀双掷型电磁继电器出)电连接，电磁继电器(6)的控制端与所述集成控制单元(3)电连接，电磁继电器(6)的一端与所述动力电池组⑴电连接，电磁继电器(6)的另一端与直流电源电连接，如此通过集成控制单元(3)控制以完成驱动电机(4)控制回路与充放电回路的切换。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述动力电池组(I)的两母线间连接有电感L和电容C，以在充放电回路中起到滤波器的作用，并在驱动电机控制回路中起到吸能作用。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，在放电回路中，还包括分别用于检测直流输入端和交流输出端的电压传感器(7-1)和电压传感器(7-2);所述电压传感器(7-1)的输出端与集成控制单元(3)电连接，所述电压传感器(7-2)的输入端与所述动力电池组(I)电连接，所述电压传感器(7-2)的输出端与所述集成控制单元(3)电连接。
8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，在充电回路中，还包括滤波器和变压器，所述滤波器和变压器的输入端分别与电网电连接，所述滤波器和变压器的输出端分别与逆变电路⑵的输出端电连接。
9.根据权利要求1 8任一所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括分别用于检测所述驱动电机(4)的电流传感器(7-3)、温度传感器(7-4)和转速传感器(7-5)，电流传感器(7-3)、温度传感器(7-4)和转速传感器(7-5)各自的输入端分别与驱动电机(4)电连接，电流传感器(7-3)、温度传感器(7-4)和转速传感器(7-5)各自的输出端分别与集成控制单元(3)电连接。
10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，还包括用于检测母线的电流传感器(7-6)，所述传感器的输入端与动力电池组(I)和逆变电路(2)之间的母线电连接，所述电流传感器的输出端与所述集成控制单元(3)电连接。
全文摘要
本发明提供了一种电动汽车高集成度控制系统，包括动力电池组、逆变电路、集成控制单元、驱动电机和交流电源；其中，所述控制单元通过正负母线与所述动力电池组电连接，所述逆变电路的控制端与集成控制单元电连接，所述逆变电路的输入端与所述动力电池组电连接，所述逆变电路的输出端可以分别与所述驱动电机、交流电源、或作为输入端与交流电源电连接，分别组成驱动电机控制回路、电池放电回路或电池充电回路。本发明实现了电动汽车充放电与驱动电机控制的一体化集成控制，实现了元器件共用，提高了元器件利用率，简化了系统布置，有效地减小了电动汽车控制系统的体积和重量。
文档编号B60L15/02GK103057435SQ201110319290
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者王震坡, 李海涛 申请人:北京理工大学