[發明專利]電動汽車車用電機和電機控制器集成系統

在審

• 申請號: 201711416569.6
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108110959A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 高大威;胡艷東;劉皓
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02K11/30
• 分類號: H02K11/30;H02K5/20;H02K11/33;H02K9/197;H02K9/19;H05K7/20
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

一種電動汽車電機與電機控制器集成系統，包括一臺永磁同步電機及一臺控制器，永磁同步電機與電機控制器集成封裝在一個圓柱形的金屬殼體內，二者之間由一塊圓形液冷鋁板隔離。本發明將永磁同步電機和電機控制器集成為一體，可以有效地提高電機驅動系統的體積功率密度和重量功率密度；電機與電機控制器冷卻管路直接在系統內部連接，使該集成系統具有較好的散熱能力；對外沒有交流連線以及轉子位置傳感器和溫度傳感器的連接線，使該集成系統具有較好的電磁兼容性。

技術領域

一種電動汽車車用電機和電機控制器集成系統，屬于電動汽車驅動技術領域。

背景技術

電動汽車因其節能與環保的優點，成為當前汽車技術和汽車工業可持續發展的研究重點。永磁同步電機具有功率密度高、運行效率高等優點，廣泛地應用于電動汽車驅動系統中。由永磁同步電機和電機控制器組成的電機驅動系統直接決定了電動汽車動力性、經濟性和平順性，是電動汽車的重要組成部分。

目前對于電動汽車來說各個部分包括電機驅動系統來說輕量化和小型化是電動汽車提升續航里程和節省空間的重要途徑之一。數據顯示，電動汽車質量每下降10％，電能消耗將減少3％-5％。目前電動汽車電機驅動系統中永磁同步電機和控制器一般是相互獨立的，采用獨立的外殼進行防護和安裝，通過導線或者銅排實現電機三相輸入端與電機控制器三相輸出端之間的高壓電氣連接，永磁同步電機內的轉子位置傳感器和溫度傳感器通過低壓線束與電機控制器相連接，且永磁同步電機和電機控制器的液冷系統是獨立設計或者冷卻管道串聯連接的。這樣的系統在相同功率條件下總體積和總質量較高，且制造成本和安裝成本也較高，不利于電機驅動系統的高功率密度化和節能化要求。

本發明通過對電機驅動系統進行合理化設計,將永磁同步電機和電機控制器集成為一體，使系統的體積功率密度和重量功率密度都得到了較大的提高，并保證了永磁同步電機和電機控制器具有較好的電磁兼容性和散熱性能，具有很好的創新性。

發明內容

本發明的目的是提供一種電動汽車車用電機和電機控制器集成系統，可應用于電動汽車，可以有效減小電動汽車電機驅動系統體積、質量和制造成本，以實現電動汽車電機驅動系統的結構緊湊化、高功率密度和節能化。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

集成系統由一個電機控制器與一臺車用永磁同步電機組成，所述永磁電機和電機控制器集成封裝在同一金屬殼體內，統一進行安裝和防護，殼體為中間具有空腔的圓柱體結構；電機控制器固定于圓形液冷鋁板上，所述電機與電機控制器的高壓電氣的連接、轉子位置傳感器和溫度傳感器信號線與電機控制器的連接以及冷卻管路的連接都在金屬殼體內完成。

進一步地，電機控制器采用三相橋式逆變電路，將電動汽車上的高壓直流電源如燃料電池、發電機、蓄電池組或者超級電容組等，輸出的直流電能轉換為永磁同步電機所需的交流電能?？刂破饔捎晒β手麟娐贰㈦娙菽K和控制板三部分組成。其中逆變器每一相橋臂由多只并聯的IGBT或功率Mosfet電力電子功率器件構成，三相橋臂上的功率器件按等邊三角形分布，每一相上下橋臂功率器件并排構成等邊三角形一條邊，共同焊接在一塊鋁基印刷電路板上。電容模塊由多只貼片電容并聯而成，位于所述三橋橋臂組成的等邊三角形的中心區域，與功率器件焊接在同一塊鋁基印刷電路板上，所述貼片電容正負極分別與連接電池正負極的直流功率端子通過鋁基印刷電路板實現高壓電氣連接?？刂瓢逦挥阡X基板上方，主要由DSP芯片及其輔助電路構成，根據整車動力需求為主電路的電力電子器件驅動信號?？刂瓢搴凸β手麟娐返慕硬寮鄬Σ贾?，采用排線實現其電氣連接和信號連接。