用于电动车底盘的电力电子驱动控制系统的制作方法

1.本发明涉及一种电力电子驱动控制系统，尤其涉及一种用于电动车底盘的电力电子驱动控制系统。


背景技术：

2.在电动车领域中，电动车底盘的电力电子系统分为电力电子驱动控制部分及电力电子驱动部分。为了提高其安全性要求，通过跨领域融合的方式，现有技术融合多种不同控制单元(electronic control unit，ecu)的功能，以整合电动车底盘的电力电子系统为电力电子驱动控制系统。
3.然而，此种高层级集成的电力电子驱动控制系统会产生许多问题。根据现有技术，电力电子驱动控制系统的维护困难，通常需要拆解整个电力电子驱动控制系统，而无法仅针对电力电子驱动控制系统中的特定部分(电力电子驱动控制部分或电力电子驱动部分)进行维护和/或系统升级。此外，不同功能的控制单元具有不同安全等级。若不同安全等级的控制单元彼此混合使用，具有较低安全等级的控制单元可能会与具有较高安全等级的控制单元互相抵触(例如，两者的软体元件互相抵触)，导致电动车的安全性存在隐忧。另一方面，若电动车的低压负载电流变大，电力电子驱动控制系统中控制单元的温度上升幅度也随着增加。因此，控制单元的低压配电散热也是需要解决的问题。
4.因此，如何解决由控制计算单元与电力电子驱动系统的高层级集成所产生的问题，以及在下一代集中式电力电子系统的架构中满足高速通信与区域功能分配的需求为亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.(一)发明目的
6.本发明的目的是提供一种用于电动车底盘的电力电子驱动控制系统，以解决上述问题。
7.(二)技术方案
8.为解决上述问题，根据本发明的一个方面,本发明提供了本发明提供一种用于电动车底盘的电力电子驱动控制系统，其特征在于，包括一电力电子驱动装置，具有一第一机械外壳；以及一电力电子控制模组，耦接于所述电力电子驱动装置，具有一第二机械外壳，包括一第一电压输入端，用于接收一第一输入电压；一第二电压输入端，用于接收一第二输入电压；一通信介面，用于接收一信号；一第一主要电熔丝(efuse)，耦接于所述第一电压输入端，用于调整所述第一输入电压；一第二主要电熔丝，耦接于所述第二电压输入端，用于调整所述第二输入电压，以根据所述第一主要电熔丝及所述第二主要电熔丝，产生一第三输入电压；一电源管理模组，耦接于所述第一主要电熔丝及所述第二主要电熔丝，用于将所述第三输入电压转换为一电流；多个电熔丝，耦接于所述第一主要电熔丝及所述第二主要电熔丝，用于根据所述第三输入电压，产生多个输出电压；以及一主要控制计算模组，耦接
于所述通信介面及所述电源管理模组，用于处理所述信号，以根据所述信号产生一驱动信号，以及传送所述驱动信号到所述电力电子驱动装置。
附图说明
9.图1是本发明实施例一电力电子驱动控制系统的示意图；
10.图2是本发明实施例一电力电子驱动控制系统的示意图。
11.附图标记：
12.10、20：电力电子驱动控制系统
13.100、200：电力电子控制模组
14.110、210：电力电子驱动装置
15.202：主要计算控制模组
16.204：电源管理模组
17.102、206：通信介面
18.208：网络模组
19.212：电力电子驱动模组
20.214：电力电子功率模组
21.216：散热装置
22.c1、c2：机械外壳
23.mef1、mef2：主要电熔丝
24.sig：信号
25.sig_d：驱动信号
26.v_in、v_in1、v_in2：电压输入端
27.v1、v2、v3：输入电压。
具体实施方式
28.在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬体制造商可以使用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是根据元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的“包括”是一开放式的用语，故应解释成“包括但不限定于”。另外，“耦接”一词在此是包括任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中陈述一第一装置耦接于一第二装置，则代表第一装置可直接电性连接于第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电性连接到第二装置。
29.图1是本发明实施例一电力电子驱动控制系统10的示意图。电力电子驱动控制系统10可用于任何系统的电动车中，以及简略地由电力电子控制模组100及电力电子驱动装置110所构成。在图1中，电力电子控制模组100及电力电子驱动装置110是用于说明电力电子驱动控制系统10的架构。电力电子驱动装置110及电力电子控制模组100分别具有第一机械外壳c1及第二机械外壳c2。电力电子驱动装置110及电力电子控制模组100通过第一机械外壳c1及第二机械外壳c2贴合。电力电子控制模组100具有一电压输入端v_in及一通信介面102，以及输出用于不同安全等级的多个输出电压。第一机械外壳c1及第二机械外壳c2的
材质可为铝合金或钢材，但不限于此。
30.图2是本发明实施例一电力电子驱动控制系统20的示意图。电力电子驱动控制系统20包括电力电子控制模组200及电力电子驱动装置210。电力电子驱动装置210及电力电子控制模组200分别具有第一机械外壳c1及第二机械外壳c2。电力电子控制模组200包括一主要控制计算模组202、一电源管理模组204、一通信介面206、一第一电压输入端v_in1、一第二电压输入端v_in2、一第一主要电熔丝(efuse)mef1、一第二主要电熔丝mef2及多个电熔丝。电力电子驱动装置210包括一电力电子驱动模组212及一电力电子功率模组214。详细来说，当电力电子驱动控制系统20进行运作时，第一电压输入端v_in1接收第一输入电压v1，第二电压输入端v_in2接收第二输入电压v2，以及通信介面206接收一信号sig。第一主要电熔丝mef1耦接于第一电压输入端v_in1，用于调整第一输入电压v1。第二主要电熔丝mef2耦接于电压输入端v_in2，用于调整第二输入电压v2，以根据第一主要电熔丝mef1及第二主要电熔丝mef2，产生第三输入电压v3。电源管理模组204耦接于第一主要电熔丝mef1及第二主要电熔丝mef2，用于将第三输入电压v3转换为一电流。多个电熔丝耦接于第一主要电熔丝mef1及第二主要电熔丝mef2，以及根据第三输入电压v3，多个电熔丝产生多个输出电压。主要控制计算模组202耦接于通信介面206及电源管理模组204，用于处理信号sig，以根据信号sig产生一驱动信号sig_d，以及传送驱动信号sig_d到电力电子驱动装置210。
31.根据前述说明，本发明提供了一种电力电子驱动控制系统，用于一电动车中，用于处理电力电子驱动系统与控制计算单元的整合与集成。因此，由电力电子驱动系统与控制计算单元的高层级集成所产生的问题可获得解决。在下一代集中式电力电子系统的架构中，本发明也可满足高速通信与区域功能的分配需求。
32.在一实施例中，第一机械外壳c1及第二机械外壳c2的材质可为铝合金或钢材，但不限于此。在一实施例中，电力电子驱动装置210及电力电子控制模组200通过第一机械外壳c1及第二机械外壳c2贴合。也就是说，通过贴合电力电子控制模组200及电力电子驱动装置210两者的机械外壳，可降低驱动信号sig_d造成的干扰，以解决电磁干扰的问题。此外，由于电力电子驱动装置210及电力电子控制模组200通过第一机械外壳c1及第二机械外壳c2贴合，电力电子控制模组200与电力电子驱动装置210之间的短距离通信可被实现，使驱动信号sig_d较不会受到干扰。在一实施例中，通过一信号连接器，主要控制计算模组202传送驱动信号sig_d到电力电子驱动装置210。在一实施例中，主要控制计算模组202可同时传送多个不同的驱动信号到电力电子驱动装置210。
33.需注意的是，由于电力电子驱动装置210及电力电子控制模组200具有各自的机械外壳，电力电子驱动装置210的第一机械外壳c1及电力电子控制模组200的第二机械外壳c2可自由分离。换言之，本领域技术人员可仅针对电力电子控制模组100或电力电子驱动装置210进行系统更新和/或维护。在一实施例中，电力电子驱动控制系统20符合国际防护等级认证(ingress protection，ip)ip67的标准。在一实施例中，电力电子驱动装置210可耦接于一电机变速箱的外壳。在一实施例中，电力电子驱动装置210可被安装在一电机变速箱的外壳的内部。
34.根据前述说明，本发明的电力电子控制模组及电力电子驱动装置紧密贴合，成为具有集成性的一电力电子驱动控制系统。此外，电力电子驱动控制系统中的电力电子控制模组及电力电子驱动装置分别具有机械外壳，可以自由分离以便于系统更新、维护和/或迭
代。因此，本发明不但具有电力电子控制模组及电力电子驱动装置之间的短距离通信的能力，也改善了先前技术中需要拆除整个电力电子驱动控制系统才能进行维护的问题。
35.在一实施例中，电力电子控制模组200被设置于一印刷电路板(printed circuit board，pcb)上。在一实施例中，电力电子控制模组200具有硬体隔离的能力。也就是说，在电力电子控制模组200中，不同功能的硬体具有各自的专用存储空间及专用处理器，不会互相影响。在一实施例中，主要控制计算模组202具有硬体隔离的能力。也就是说，在主要控制计算模组202中，具有不同安全等级的计算功能具有各自的专用存储空间及专用处理器，不同的计算功能不使用其他的专用存储空间及专用处理器。
36.在一实施例中，第一主要电熔丝mef1可被用于保护第一输入电压v1。在一实施例中，第二主要电熔丝mef2可被用于保护第二输入电压v2。在一实施例中，第一主要电熔丝mef1与第二主要电熔丝mef2并联。在一实施例中，根据第一主要电熔丝mef1及第二主要电熔丝mef2，第三输入电压v3被产生。也就是说，根据第一主要电熔丝mef1调整后的第一输入电压v1的第一数值及第二主要电熔丝mef2调整后的第二输入电压v2的第二数值，第三输入电压v3的一数值可被获得。在一实施例中，第一输入电压v1的数值可介于0～60伏特。在一实施例中，第二输入电压v2的数值可介于0～60伏特。在一实施例中，第三输入电压v3的数值可介于0～60伏特。
37.在一实施例中，第一输入电压v1为符合kl(klemme)30规范的一低压输入电压。在一实施例中，第一输入电压v1可由一低压电池所提供。在一实施例中，第二输入电压v2可由直流转直流电压转换器(dc/dc converter)所提供。在一实施例中，由第三输入电压v3转换而来的电流被用于驱动主要控制计算模组202。也就是说，电源管理模组204将第三输入电压v3转换为驱动主要控制计算模组202的电流。在一实施例中，多个输出电压被提供到具有多个安全等级的多个控制单元(electronic control unit，ecu)。也就是说，根据多个电熔丝，具有不同安全等级的多个输出电压彼此分离，以及多个输出电压的多个电流可满足不同电子控制单元的软体元件的需求。在一实施例中，电力电子控制模组100可由单一电源供电。在一实施例中，电力电子控制模组200可由两种不同的电源供电。也就是说，电力电子控制模组200可为支援单电源或双电源的不同结构。
38.根据前述说明，电力电子控制模组200具有支援低压电源分配的设计架构。因此，不同安全等级的控制单元具有各自的电压源，使不同安全等级的控制单元可被分离使用，不会有不同安全等级互相抵触的问题，进一步增加电动车的安全性。
39.在一实施例中，电力电子控制模组200包括一网络模组208。在一实施例中，网络模组208耦接于主要控制计算模组202。在一实施例中，电力电子控制模组200支援一以太网络通信协定、一灵活数据定率的控制器区域网络(controller area network flexible data-rate，can fd)通信协定或一区域互联网络(local interconnect network，lin)通信协定中的至少一个。也就是说，电力电子控制模组200可支援以太网络、灵活数据定率的控制器区域网络或区域互联网络中的至少一个。电力电子控制模组200的网络模组208可包括以太网络、灵活数据定率的控制器区域网络或区域互联网络中的至少一个。在一实施例中，主要控制计算模组202具有大数据诊断的能力。在一实施例中，主要控制计算模组202具有云端计算的能力。也就是说，根据大数据诊断及云端计算的能力，主要控制计算模组202可通过网络模组208执行有关电力电子控制模组200、电力电子驱动装置210、车底底盘、车用
电池、功率模组等硬体的诊断或监控，以获得上述模组及装置的寿命估测。
40.在一实施例中，通信介面206接收的信号是由一车身感测装置所传送。
41.在一实施例中，通信介面206接收的信号是由一车底底盘感测装置所传送。
42.在一实施例中，通信介面206接收的信号是由一动力系统感测装置所传送。
43.在一实施例中，通过通信介面206，主要控制计算模组202传送一执行信号到一车身执行装置。在一实施例中，通过通信介面206，主要控制计算模组202传送一执行信号到一车底底盘执行装置。在一实施例中，通过通信介面206，主要控制计算模组202传送一执行信号到一动力系统执行装置。在一实施例中，通信介面206可同时接收不同的感测装置所传送的不同信号。在一实施例中，通信介面206可同时传送不同的执行信号到不同的执行装置。在一实施例中，根据通信介面206从一装置接收到的信号，主要控制计算模组202通过通信介面206传送对应的执行信号到装置或装置所对应的执行装置。
44.在一实施例中，驱动信号sig_d为脉宽调变(pulse width modulation，pwm)信号。在一实施例中，驱动信号sig_d为高速脉宽调变信号。在一实施例中，驱动信号sig_d为调变频率介于6.5khz～15khz的脉宽调变信号。
45.在一实施例中，电力电子驱动模组212从电源管理模组204接收驱动信号sig_d。在一实施例中，通过一信号连接器，电力电子驱动模组212从电源管理模组204接收驱动信号sig_d。在一实施例中，电力电子功率模组214包括一散热装置216。在一实施例中，散热装置216包括用于散热(或冷却)的液体。在一实施例中，散热装置216中用于散热(或冷却)的液体可为水、冷却液或一液体冷却剂，但不限于此。在一实施例中，电力电子控制模组200支援300安培以上的电流。在一实施例中，通过第一机械外壳c1及第二机械外壳c2，电力电子控制模组200根据电力电子驱动装置210的散热装置216进行散热。也就是说，由电力电子控制模组200中的电流而产生的热能可通过第一机械外壳c1及第二机械外壳c2被传导到电力电子驱动装置210的散热装置216进行散热，使电力电子控制模组200不会过热而产生问题。在此情形下，电力电子控制模组200的低压配电散热问题可获得改善。
46.在一实施例中，在下一代集中式电力电子系统的结构中，电力电子驱动控制系统20可作为一区域控制系统来支援中央电脑，以实现集中式车辆控制。在一实施例中，在下一代集中式电力电子系统的结构中，电力电子驱动控制系统20可作为一区域控制系统，以支援分布式车辆控制。
47.本领域技术人员可根据本发明的精神加以结合、修饰和/或变化以上所述的实施例，但不限于此。前述的陈述、步骤、函数、模组和/或流程(包括建议步骤)可通过装置实现，装置可为硬体、软体、韧体(为硬体装置与电脑指令与资料的结合，且电脑指令与资料属于硬体装置上的唯读软体)、电子系统、或上述装置的组合。
48.硬体的实施例可包括类似电路、数位电路及/或混合电路。举例来说，硬体可包括特定应用积体电路(application-specific integrated circuit(s)，asic(s))、场域可程式化闸阵列(field programmable gate array(s)，fpga(s))、可程式化逻辑装置(programmable logic device(s))、耦合硬体元件(coupled hardware components)、或上述装置的组合。在一实施例中，硬体包括通用处理器(general-purpose processor(s))、微处理器(microprocessor(s))、控制器(controller(s))、数位信号处理器(digital signal processor(s)，dsp(s))、或上述装置的组合。
49.软体的实施例可包括程式代码的集合、指令的集合和/或函数的集合，其可被保留(例如存储)在存储单元，例如电脑可读取介质(computer-readable medium)中。电脑可读取介质可包括用户识别模组(subscriber identity module，sim)、唯读式记忆体(read-only memory，rom)、快闪记忆体(flash memory)、随机存取记忆体(random-access memory，ram)、cd-rom/dvd-rom/bd-rom、磁带(magnetic tape)、硬碟(hard disk)、光学资料储存装置(optical data storage device)、非挥发性储存装置(non-volatile storage device)、或上述装置的组合。电脑可读取介质(例如存储单元)可在内部(例如集成(integrate))或外部(例如分离(separate))耦合到至少一处理器。包括一个或多个模组的至少一个处理器可(例如被配置为)执行电脑可读取介质中的软体。程式代码的集合、指令的集合和/或函数的集合可使至少一处理器、模组、硬体和/或电子系统执行相关步骤。
50.电子系统可为系统单晶片(system on chip，soc)、系统级封装(system in package，sip)、嵌入式电脑(computer on module，com)、电脑可程式产品、装置、行动电话、笔记型电脑、平板电脑、电子书、可携式电脑系统。
51.综上所述，本发明提供一种用于电动车底盘的电力电子驱动控制系统，用于处理电力电子驱动系统与控制计算单元的整合与集成。因此，因电力电子驱动系统与控制计算单元的高层级集成所产生的问题可获得解决。在下一代集中式电力电子系统的架构中，本发明也可满足高速通信与区域功能的分配需求。
52.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。