集成电机控制器与直流转换器的电驱动控制系统及车辆的制作方法

1.本实用新型属于电动汽车控制领域，具体涉及一种集成电机控制器与直流转换器的电驱动控制系统及车辆。


背景技术：

2.电动汽车开发面临提高集成度、提升舒适性、增强安全性，进而达到提升综合驾驶体验、满足用户更多需求的目标。电机控制器作为电动汽车输出动力的核心控制单元，扮演着控制动力输出的角色，担任“用户良好体验”的第一重要角色。直流转换器（即dc/dc转换器）作为电动汽车高压转换低压的重要装置，承担着电压转换的关键任务，为车载低压供电系统源源不断提供能量。
3.目前，电机控制器和直流转换器是作为独立装置，置于电动汽车不同位置。电机控制器包括逆变器模块，与逆变器模块连接的逆变控制模块，与逆变控制模块连接的处理模块，以及用于分别给各个模块供电的第一电源转换模块、第二电源转换模块、第三电源转换模块。直流转换器包括dc/dc转换模块，与dc/dc转换模块连接的转换控制模块，与转换控制模块连接的处理模块，以及用于给各个模块供电的第一电源转换模块、第二电源转换模块、第三电源转换模块。电机控制器与直流转换器各自独立的方式会降低电动汽车电器设备集成度，同时增加整车布置难度，无法起到提高集成度的作用和满足用户对整车舒适性要求的目的。
4.集成电机控制器与直流转换器的电驱动控制系统既可以解决二者独立开发带来的集成度不够高问题，又易于整车布置。但电机控制器与直流转换器集成也带来功能安全方面的问题。比如，电机控制器作为动力输出控制的核心单元，直流转换器作为电压转换的装置，二个装置功能不同，工作模式以及工作条件也不同，功能的独立性以及使用环境的独立性要求二者互相不干扰对方的正常工作，一方故障不影响另一方的正常工作。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种集成电机控制器与直流转换器的电驱动控制系统及车辆，以在提高集成度的同时避免出现功能安全问题。
6.考虑到电机控制器的功能安全要求等级高于直流转换器，一旦直流转换器发生最高等级故障时，必须保证电机控制器不受影响，应及时切断直流转换器的供电，使得电机控制器的供电正常运行不受影响。
7.因此，本实用新型所述的集成电机控制器与直流转换器的电驱动控制系统，包括电机控制器和直流转换器，还包括第一可控开关、第二可控开关、处理器模块以及第一电源转换模块、第二电源转换模块、第三电源转换模块；所述电机控制器包括逆变器模块和与逆变器模块连接的逆变控制模块；所述直流转换器包括dc/dc转换模块和与dc/dc转换模块连接的转换控制模块；第一电源转换模块的输出端与逆变器模块的电源端连接，第一电源转换模块的输出端通过第一可控开关与dc/dc转换模块的电源端连接；第二电源转换模块的
输出端与逆变控制模块的电源端连接，第二电源转换模块的输出端通过第二可控开关与转换控制模块的电源端连接；第三电源转换模块的输出端与处理器模块的电源端连接；处理器模块的一个控制输出端与第一可控开关的控制端、第二可控开关的控制端连接，同时控制第一可控开关导通/断开和第二可控开关导通/断开；处理器模块与转换控制模块、逆变控制模块通过总线通讯连接。在直流转换器未发生最高等级故障时，处理器模块控制第一可控开关和第二可控开关导通，电机控制器和直流转换器都正常供电。处理器模块在判断出直流转换器发生了最高等级故障时，处理器模块控制第一可控开关和第二可控开关同时断开，直流转换器的供电中断，但是电机控制器的供电正常，从而可以保证电机控制器独立正常运行而不受影响。
8.优选的，所述第一可控开关、第二可控开关都为继电器。利用继电器作为可控开关，处理器模块控制方便，且成本低，性能稳定。
9.优选的，所述第一可控开关、第二可控开关都为mos管。利用mos管作为可控开关，处理器模块控制方便，且性能稳定。
10.考虑到直流转换器是整车低压供电系统的关键部件因素，即使在电机控制器发生最高等级故障时，也需要保证整车能够运行部分功能，如报警系统正常运行、空调系统正常运行、驻车系统正常运行等。因此，所述电驱动控制系统还包括第三可控开关和第四可控开关，所述第一电源转换模块的输出端通过第三可控开关与逆变器模块的电源端连接，所述第二电源转换模块的输出端通过第四可控开关与逆变控制模块的电源端连接；处理器模块的另一个控制输出端与第三可控开关的控制端、第四可控开关的控制端连接，同时控制第三可控开关导通/断开和第四可控开关导通/断开。在电机控制器和直流转换器都未发生最高等级故障时，处理器模块控制第一可控开关导通、第二可控开关导通、第三可控开关导通、第四可控开关导通，电机控制器和直流转换器都正常供电。处理器模块在判断出电机控制器发生了最高等级故障时，处理器模块控制第三可控开关和第四可控开关同时断开，电机控制器的供电中断，但是直流转换器的供电正常，从而可以保证直流转换器独立正常运行而不受影响。
11.优选的，所述第三可控开关、第四可控开关都为继电器。利用继电器作为可控开关，处理器模块控制方便，且成本低，性能稳定。
12.优选的，所述第三可控开关、第四可控开关都为mos管。利用mos管作为可控开关，处理器模块控制方便，且性能稳定。
13.考虑在车载12v蓄电池供电丢失时，车辆能够执行紧急任务，如母线电容主动放电、can信息不中断收发功能以便上报出现的故障等需求，需要由动力电池转换产生低压供电电压源，以紧急替代车载12v蓄电池供电，保证车载12v蓄电池常电供电丢失时电机控制器能正常输出部分功能。因此，所述电驱动控制系统还包括电源选择开关模块和与动力电池连接的第四电源转换模块，电源选择开关模块的两个输入端分别与车载12v蓄电池、第四电源转换模块连接，电源选择开关模块的输出端与第一电源转换模块的输入端、第二电源转换模块的输入端、第三电源转换模块的输入端连接，电源选择开关模块与处理器模块通过总线通讯连接。第四电源转换模块用于将动力电池的高压电压转换为12v低压电。电源选择开关模块判断车载12v蓄电池是否掉电，并选择当前电驱动控制系统是使用第四电源转换模块供电，还是使用车载12v蓄电池供电，电源选择开关模块在选择供电来源之后，会通
知处理器模块。
14.优选的，所述处理器模块采用的芯片型号为tc377。tc377是经过选型确定的车载级芯片。
15.优选的，所述第一电源转换模块采用的芯片型号为l9788，所述第二电源转换模块采用的芯片型号为mc33fs6510，所述第三电源转换模块采用的芯片型号为lm25037-q1tssop16。l9788、mc33fs6510、lm25037-q1tssop16都是经过选型确定的车载级芯片。
16.本实用新型所述的车辆，包括上述集成电机控制器与直流转换器的电驱动控制系统。
17.本实用新型在实现电机控制器与直流转换器集成提高车辆集成度的同时，也避免了车辆出现功能安全问题。
附图说明
18.图1为实施例1的电路原理框图。
19.图2为实施例2的电路原理框图。
具体实施方式
20.实施例1：如图1所示，本实施例中集成电机控制器与直流转换器的电驱动控制系统，包括电机控制器、直流转换器、第一可控开关11、第二可控开关12、处理器模块1、第一电源转换模块6、第二电源转换模块7、第三电源转换模块8、电源选择开关模块10和与动力电池14连接的第四电源转换模块9。第一可控开关11、第二可控开关12都为继电器（也可以是mos管）。处理器模块1采用的芯片型号为tc377，第一电源转换模块6采用的芯片型号为l9788，第二电源转换模块7采用的芯片型号为mc33fs6510，第三电源转换模块8采用的芯片型号为lm25037-q1tssop16。电机控制器包括逆变器模块5和与逆变器模块5连接的逆变控制模块4，逆变器模块5接受逆变控制模块4的相关控制指令，使得动力电池14的直流电压逆变为三相交流电用于驱动电机转动，同时逆变器模块5实时反馈模拟采样信息到逆变控制模块4，用于电机控制器控制回路的控制计算。直流转换器包括dc/dc转换模块3和与dc/dc转换模块3连接的转换控制模块2，dc/dc转换模块3接受转换控制模块2的相关控制指令，使得动力电池14的高压直流电压转换为低压直流电压用于为整车低压系统供电，同时dc/dc转换模块3实时反馈模拟采样信息到转换控制模块2，用于直流转换器控制回路的控制计算。电源选择开关模块10的两个输入端分别与车载12v蓄电池13、第四电源转换模块9连接，电源选择开关模块10的输出端与第一电源转换模块6的输入端、第二电源转换模块7的输入端、第三电源转换模块8的输入端连接。第四电源转换模块9用于将动力电池14的高压电压转换为12v低压电。电源选择开关模块10判断车载12v蓄电池13是否掉电，并选择当前电驱动控制系统是使用第四电源转换模块9供电，还是使用车载12v蓄电池13供电，电源选择开关模块在选择供电来源之后，会通知处理器模块1。比如，如果车载12v蓄电池13掉电，则进行电源切换，使用第四电源转换模块9供电（即将第四电源转换模块9输出的电压作为第一电源转换模块6、第二电源转换模块7、第三电源转换模块8的电压源），如果车载12v蓄电池13没有掉电，则可使用车载12v蓄电池13供电（即将车载12v蓄电池作为第一电源转换模块6、第二电源转换模块7、第三电源转换模块8的电压源）。第一电源转换模块6的输出端直接
与逆变器模块5的电源端连接，第一电源转换模块6的输出端也通过第一可控开关11与dc/dc转换模块3的电源端连接。第一电源转换模块6用于为逆变器模块5和dc/dc转换模块3供电。第二电源转换模块7的输出端直接与逆变控制模块4的电源端连接，第二电源转换模块7的输出端也通过第二可控开关12与转换控制模块2的电源端连接。第二电源转换模块7用于为逆变控制模块4和转换控制模块2供电。第三电源转换模块8的输出端与处理器模块1的电源端连接，为处理器模块1供电。处理器模块1的一个控制输出端与第一可控开关11的控制端和第二可控开关12的控制端连接，同时控制第一可控开关11导通/断开和第二可控开关12导通/断开。处理器模块1与转换控制模块2、逆变控制模块4、电源选择开关模块10通过can总线通讯连接。转换控制模块2担任电机控制器故障检测及模拟数据采样的功能，通过can总线输送相关数据至处理器模块1，供处理器模块1控制决策；逆变控制模块4担任直流转换器故障检测及模拟数据采样的功能，通过can总线输送相关数据至处理器模块1，供处理器模块1控制决策。
21.在直流转换器未发生最高等级故障时，处理器模块1控制第一可控开关11和第二可控开关12导通，电机控制器和直流转换器都正常供电。
22.处理器模块1在判断出直流转换器发生了最高等级故障（比dc/dc转换模块硬件故障、dc/dc转换模块输出电压超高压（大于24v）故障、dc/dc转换模块输出短路故障、dc/dc转换模块输出反接故障、dc/dc转换模块输出初始化检测故障、dc/dc转换模块输出电流检测电路故障等）时，处理器模块1控制第一可控开关11和第二可控开关12同时断开（可以保证dc/dc转换模块3和转换控制模块2的供电同时中断，不会因为关断先后而引起电路不可逆的损坏），直流转换器的供电中断，但是电机控制器的供电正常，从而可以保证电机控制器独立正常运行而不受影响。这种电驱动控制系统主要用在对功能安全等级要求较高的车辆上。
23.本实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述集成电机控制器与直流转换器的电驱动控制系统。
24.实施例2：如图2所示，本实施例中集成电机控制器与直流转换器的电驱动控制系统的大部分结构与实施例1相同，不同之处在于：还包括第三可控开关15、第四可控开关16。第三可控开关15、第四可控开关16都为继电器（也可以是mos管）。第一电源转换模块6的输出端通过第三可控开关15与逆变器模块5的电源端连接。第二电源转换模块7的输出端通过第四可控开关16与逆变控制模块4的电源端连接。处理器模块1的另一个控制输出端与第三可控开关15的控制端和第四可控开关16的控制端连接，同时控制第三可控开关15导通/断开和第四可控开关16导通/断开。
25.在电机控制器和直流转换器都未发生最高等级故障时，处理器模块1控制第一可控开关11导通、第二可控开关12导通、第三可控开关15导通、第四可控开关16导通，电机控制器和直流转换器都正常供电。
26.处理器模块1在判断出直流转换器发生了最高等级故障时，处理器模块1控制第一可控开关11和第二可控开关12同时断开，直流转换器的供电中断，但是电机控制器的供电正常，从而可以保证电机控制器独立正常运行而不受影响。
27.处理器模块1在判断出电机控制器发生了最高等级故障（比如旋变信号无恢复故障，电机温度传感器无恢复故障，电机超高过温故障，主动放电故障，相电流零漂故障，驱动
芯片检测到短路故障，驱动芯片检测到驱动电压过、欠压故障，输出过流故障，电流传感器无恢复故障，温度传感器无恢复故障，发送碰撞故障，电机控制器通讯故障等）时，处理器模块1控制第三可控开关15和第四可控开关16同时断开（可以保证逆变器模块5和逆变控制模块4的供电同时中断，不会因为关断先后而引起电路不可逆的损坏），电机控制器的供电中断，但是直流转换器的供电正常，从而可以保证直流转换器独立正常运行而不受影响。这种电驱动控制系统主要用在对功能安全等级要求很高的车辆上。
28.本实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述集成电机控制器与直流转换器的电驱动控制系统。