[发明专利]电动汽车车用电机和电机控制器集成系统

说明书

一种电动汽车电机与电机控制器集成系统，包括一台永磁同步电机及一台控制器，永磁同步电机与电机控制器集成封装在一个圆柱形的金属壳体内，二者之间由一块圆形液冷铝板隔离。本发明将永磁同步电机和电机控制器集成为一体，可以有效地提高电机驱动系统的体积功率密度和重量功率密度；电机与电机控制器冷却管路直接在系统内部连接，使该集成系统具有较好的散热能力；对外没有交流连线以及转子位置传感器和温度传感器的连接线，使该集成系统具有较好的电磁兼容性。

技术领域

一种电动汽车车用电机和电机控制器集成系统，属于电动汽车驱动技术领域。

背景技术

电动汽车因其节能与环保的优点，成为当前汽车技术和汽车工业可持续发展的研究重点。永磁同步电机具有功率密度高、运行效率高等优点，广泛地应用于电动汽车驱动系统中。由永磁同步电机和电机控制器组成的电机驱动系统直接决定了电动汽车动力性、经济性和平顺性，是电动汽车的重要组成部分。

目前对于电动汽车来说各个部分包括电机驱动系统来说轻量化和小型化是电动汽车提升续航里程和节省空间的重要途径之一。数据显示，电动汽车质量每下降10％，电能消耗将减少3％-5％。目前电动汽车电机驱动系统中永磁同步电机和控制器一般是相互独立的，采用独立的外壳进行防护和安装，通过导线或者铜排实现电机三相输入端与电机控制器三相输出端之间的高压电气连接，永磁同步电机内的转子位置传感器和温度传感器通过低压线束与电机控制器相连接，且永磁同步电机和电机控制器的液冷系统是独立设计或者冷却管道串联连接的。这样的系统在相同功率条件下总体积和总质量较高，且制造成本和安装成本也较高，不利于电机驱动系统的高功率密度化和节能化要求。

本发明通过对电机驱动系统进行合理化设计,将永磁同步电机和电机控制器集成为一体，使系统的体积功率密度和重量功率密度都得到了较大的提高，并保证了永磁同步电机和电机控制器具有较好的电磁兼容性和散热性能，具有很好的创新性。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车车用电机和电机控制器集成系统，可应用于电动汽车，可以有效减小电动汽车电机驱动系统体积、质量和制造成本，以实现电动汽车电机驱动系统的结构紧凑化、高功率密度和节能化。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

集成系统由一个电机控制器与一台车用永磁同步电机组成，所述永磁电机和电机控制器集成封装在同一金属壳体内，统一进行安装和防护，壳体为中间具有空腔的圆柱体结构；电机控制器固定于圆形液冷铝板上，所述电机与电机控制器的高压电气的连接、转子位置传感器和温度传感器信号线与电机控制器的连接以及冷却管路的连接都在金属壳体内完成。

进一步地，电机控制器采用三相桥式逆变电路，将电动汽车上的高压直流电源如燃料电池、发电机、蓄电池组或者超级电容组等，输出的直流电能转换为永磁同步电机所需的交流电能。控制器由由功率主电路、电容模块和控制板三部分组成。其中逆变器每一相桥臂由多只并联的IGBT或功率Mosfet电力电子功率器件构成，三相桥臂上的功率器件按等边三角形分布，每一相上下桥臂功率器件并排构成等边三角形一条边，共同焊接在一块铝基印刷电路板上。电容模块由多只贴片电容并联而成，位于所述三桥桥臂组成的等边三角形的中心区域，与功率器件焊接在同一块铝基印刷电路板上，所述贴片电容正负极分别与连接电池正负极的直流功率端子通过铝基印刷电路板实现高压电气连接。控制板位于铝基板上方，主要由DSP芯片及其辅助电路构成，根据整车动力需求为主电路的电力电子器件驱动信号。控制板和功率主电路的接插件相对布置，采用排线实现其电气连接和信号连接。