一种双压输出电机控制器的制作方法

1.本实用新型涉及一种电机控制器，尤其涉及一种高低压双输出的电机控制器。


背景技术：

2.当今社会节能环保和新能源的利用越来越受到重视。电能由于接近零污染、低噪音、能量转换效率高、运用设备结构简单等优点成为备受关注的新能源。
3.发电机发出的电需要视需求而控制输出，对于车辆上的电机控制器，现在同种类型的控制器，存在体积大、重量大、功率密度低、输出电压单一、不能合理利用空间等缺陷。


技术实现要素：

4.针对以上不足，本实用新型提供一种结构紧凑，可同时提供两种电压输出的电机控制器。
5.本实用新型的技术方案为：一种双压输出电机控制器，包括两套控制电路，第一套为低压直流输出控制电路，第二套为高压直流输出控制电路；
6.所述低压直流输出控制电路为：发电机输出端连接一整流桥，所述整流桥连接第一薄膜电容组，所述第一薄膜电容组连接一buck驱动模块，所述buck驱动模块输出端连接一电感，所述电感再连接一电解电容，所述电解电容连接至控制器上的低压直流输出正航插；所述高压直流输出控制电路为：发电机输出端连接一全控整流驱动模块，所述全控整流驱动模块输出端连接第二薄膜电容组，所述第二薄膜电容组连接至控制器上的高压直流输出正航插；
7.其中，所述buck驱动模块和所述全控整流驱动模块均由一主控模块控制。
8.进一步地：所述控制器设置有10个航空连接插头，分别为：高压直流输出正航插、高压直流输出负航插、低压直流输出正航插、低压直流输出负航插、通信航插、高压交流输入航插、低压交流输入航插、旋变航插、电源航插、串口通信航插；
9.高压直流输出正航插、负航插连接高压电源设备，低压直流输出正航插、负航插连接低压电源设备；
10.通信航插连接上层控制器；
11.高压交流输入航插连接发电机的高压交流电输出端，低压交流输入航插连接发电机的低压交流电输出端；
12.旋变航插连接发电机旋变；
13.电源航插连接供电电源；
14.串口通信航插连接读写器。
15.进一步地：所述主控模块上设置有控制芯片和位置信号处理电路、电流信号处理电路、温度信号处理电路、调试接口电路，各电路均匀所述控制芯片电连接；
16.其中，位置信号处理电路、电流信号处理电路、温度信号处理电路通过旋变航插接收外部信号，调试接口电路通过串口通信航插接收外部信号。
17.进一步地：所述控制器设置一箱体，所述低压直流输出控制电路和高压直流输出控制电路均设置于箱体内；
18.所述buck驱动模块和全控整流驱动模块并排设置在箱体的最底部，主控模块设置在两块驱动模块上方，与驱动模块之间间隔设置第一屏蔽板；
19.所述主控模块上方设置有第二屏蔽板，在第二屏蔽板上方设置有电压采集板；
20.所述低压直流输出控制电路中的整流桥位于低压直流输出正航插和负航插下方、第一薄膜电容组在箱体底部，电感位于buck驱动模块右侧、电解电容位于buck驱动模块下方；
21.所述高压直流输出控制电路中的第二薄膜电容组位于全控整流驱动模块旁边。
22.进一步地：在所述箱体内设置有散热水道，所述散热水道穿插于所述buck驱动模块与全控整流驱动模块之间。
23.进一步地：所述箱体底部外侧四角设有支架，并在支架底部配有减震垫。
24.进一步地：所述箱体，上盖板和下壳体两部分组成，上盖板沿四周用螺钉固定于下壳体上，在上盖板与下壳体相接触的面上设置有密封槽，所述密封槽内设有密封胶条。
25.本实用新型的有益效果是：
26.1.整体结构紧凑，体积小，功率密度高，设置屏蔽板抗干扰能力强，连接线束少，大大降低了所占空间，现有技术的控制器大于本控制器的1.5倍；
27.2.设置固定减震功能，使得抗震性能更强；
28.3.设置双驱动电路，实现双压输出。
附图说明
29.图1为控制器系统原理图。
30.图2为控制器结构轴测图。
31.图3为控制器接口连接图。
32.图4为主控模块组成及对外接口图。
33.图5为控制器内部(去掉上盖板)图。
34.图6为控制器爆炸图。
35.图7为控制器内部水道图。
36.图中：1：上盖板；2：下壳体；3：270v直流输出正航插；4：270v直流输出负航插；5：28v直流输出正航插；6：28v直流输出负航插；7：通信航插；8：低压交流输入航插；9：高压交流输入航插；10：旋变航插；11：电源航插；12：串口通信航插；13：主控模块；14：buck驱动模块；15：全控整流驱动模块；16：整流桥；17：第一薄膜电容组；18：电感；19：电解电容；20：第二薄膜电容组；21：第一屏蔽板；22：第二屏蔽板；23：电压采集板；24：支架；25：水道；
37.130：控制芯片；131：位置信号处理电路；132：电流信号处理电路；133：温度信号处理电路；134：调试接口电路；135：其他电路。
具体实施方式
38.为便于实施，下面结合附图和实施例对本实用新型方案做进一步说明。
39.如图2所示，本实用新型提供一种双压输出电机控制器，结构上设置一个箱体，其
余所有器件均依托于这个箱体而安装。所述箱体由上盖板1和下壳体2两部分组成，当装好内部器件后，上盖板1用沿四周均匀分布的螺钉固定于下壳体2上，形成一个密闭的空间结构。进一步的，可在上盖板1与下壳体2相接触的任何一面或两面上设置密封槽，密封槽内设密封胶条，以提高箱体的密封性。
40.所述箱体前端设有10个航空连接插头，分别为：270v直流输出正航插3、270v直流输出负航插4、28v直流输出正航插5、28v直流输出负航插6、通信航插7、低压交流输入航插8、高压交流输入航插9、旋变航插10、电源航插11、串口通信航插12。
41.其中：270v直流输出正航插用于连接270v车载电池正极；270v直流输出负航插用于连接270v车载电池负极；28v直流输出正航插用于连接28v车载电池正极；28v直流输出负航插用于连接28v车载电池负极；通信航插用于连接上层控制器(整车数据总线)；低压交流输入航插用于连接发电机的低压交流电输出端，高压交流输入航插用于连接发电机的高压交流电输出端；旋变航插用于连接发电机旋变；电源航插用于连接供电电源，为控制器低压供电；串口通信航插用于连接读写器，向控制器写入控制程序；接线关系如图3所示。
42.这里，高、低压只是相对而言，实施例中270v直流输出和28v直流输出相比较而言，270v就为高压输出，28v就为低压输出；发电机发出的低压交流电一般指50-200v左右，高压交流电一般指270-300v左右。
43.箱体中设置有多种元器件，构成两套控制电路，如图1所示，第一套控制电路为低压直流输出控制电路，是一套buck电路，目的是输出28v直流电；第二套控制电路为高压直流输出控制电路，是一套全控整流电路，目的是输出270v直流电。两套控制电路共用一主控模块13，主控模块13同时控制两块驱动模块，低压直流输出控制电路驱动模块为buck驱动模块14，高压直流输出控制电路驱动模块为全控整流驱动模块15。
44.低压直流输出控制电路为：发电机输出端(即控制器的交流输入端)连接整流桥16，整流桥16连接第一薄膜电容组17，第一薄膜电容组17再连接buck驱动模块14，buck驱动模块14受主控模块13控制，buck驱动模块14输出端连接电感18，电感18再连接电解电容19，电解电容19连接到28v直流输出正航插5。
45.高压直流输出控制电路为：发电机输出端(即控制器的交流输入端)连接全控整流驱动模块15，全控整流驱动模块15也受主控模块13控制，全控整流驱动模块15输出端连接第二薄膜电容组20，第二薄膜电容组20连接到270v直流输出正航插3。
46.主控模块13上设置有控制芯片130，所述控制芯片通过箱体上设置的通信航插7与外部数据总线相连，接收上层控制器的信号，并对上层控制器的信号进行处理，输出控制信号至驱动模块，驱动模块接收到控制信号后对发电机的交流输出电进行处理，产生不同的输出电压。此控制器优点在于通过一块主控模块可控制两块驱动模块，对发电机交流输出电分为两路独立控制，提供两种不同输出电压，并且具有动态响应快的优点。进一步的，主控模块13通过电源航插11给主控模块供24v的低压工作电流。
47.对于低压直流输出控制电路来讲，发电机输送的三相交流电经过整流桥16和第一薄膜电容组17，进行整流滤波处理后成为高压直流电，通过主控模块13控制buck驱动模块14的电平变化，当buck驱动模块14为高电平时，开关管导通直流电，给电感18充磁，流经电感的电流线性增加，同时给薄膜电容充电；当buck驱动模块14为低电平时，开关管关断，电感18放电，电感中的电流线性减少，输出电压靠滤波的薄膜电容以及减少的电感电流维持。
驱动模块的电平高低通过主控模块来控制，通过主控模块调节方波的占空比，控制通过的能量，再通过驱动模块的方波进行低通滤波，最后输出稳定的28v直流电。
48.对于高压直流输出控制电路来讲，发电机输送的三相交流电先经过全控整流驱动模块15，主控板13向全控整流驱动模块15输入控制信号来控制全控整流驱动模块15的高低电平，从而通过驱动模块控制开关管的开合，主控模块13向全控整流驱动模块15输入控制信号来控制高低电平的占空比，从而通过驱动模块控制开关管的开合来达到降压的目的，经过第二薄膜电容组20后交流电变为直流电输出，最后输出稳定的270v直流电。其中第二薄膜电容组20在电路中起到了储能滤波的作用，通过电容在电路中开关管打开的时候充能，在开关管闭合的时候释放能量来达到使得输出270v更加稳定。
49.进一步的，在主控模块13上还设置有多路检测处理电路，如图4所示，包括：位置信号处理电路131、电流信号处理电路132、温度信号处理电路133、调试接口电路134和其他电路135。各检测处理电路均与所述控制芯片130电连接；其中，位置信号处理电路131、电流信号处理电路132、温度信号处理电路133通过各自的接口接收外部的传感器信号，传感器信号通过旋变航插8接入，调试接口电路134通过串口通信航插12接收外部信号并传送给控制芯片，通过串口通信航插12更高效的与控制芯片进行数据交换；其他电路135通过电源航插9接收信号或发出信号。各检测处理电路将传感器信号处理后传送给控制芯片。
50.进一步的，在硬件结构上，如图5、图6所示，本控制器将两块驱动模块并排设置在箱体的最底部，主控模块在驱动模块上方，与两块驱动模块之间间隔有第一屏蔽板21，主控模块与驱动模块间采用双绞线进行电连接。
51.另外，在主控模块上方设置第二屏蔽板22，在第二屏蔽板22上方设置有采集输入和输出电压的电压采集板23，电压采集板23的作用是检测两套控制电路输出的电压值，反馈给主控板。
52.低压直流输出控制电路中的整流桥16位于低压直流输出正航插和负航插下方、第一薄膜电容组17在箱体底部，电感18位于buck驱动模块右侧、电解电容19位于buck驱动模块下方；
53.高压直流输出控制电路中的第二薄膜电容组20位于全控整流驱动模块旁边。
54.这种层间式布局，可以显得器件排布紧凑，大幅度节省空间，并且可以尽可能的减少和缩短走线量。
55.进一步的，在所述箱体底部根据主要发热器件的部位设有不同深度大小的散热水道25(如图7所示)，以起到良好的散热效果，所述散热水道穿插于所述buck驱动模块14与全控整流驱动模块15之间，进行散热。
56.进一步的，所述箱体底部外侧四角设有支架24用于固定，并在支架底部配有减震垫用于减震。

技术特征：
1.一种双压输出电机控制器，其特征在于：包括两套控制电路，第一套为低压直流输出控制电路，第二套为高压直流输出控制电路；所述低压直流输出控制电路为：发电机输出端连接一整流桥，所述整流桥连接第一薄膜电容组，所述第一薄膜电容组连接一buck驱动模块，所述buck驱动模块输出端连接一电感，所述电感再连接一电解电容，所述电解电容连接至控制器上的低压直流输出正航插；所述高压直流输出控制电路为：发电机输出端连接一全控整流驱动模块，所述全控整流驱动模块输出端连接第二薄膜电容组，所述第二薄膜电容组连接至控制器上的高压直流输出正航插；其中，所述buck驱动模块和所述全控整流驱动模块均由一主控模块控制。2.根据权利要求1所述的双压输出电机控制器，其特征在于：所述控制器设置有10个航空连接插头，分别为：高压直流输出正航插、高压直流输出负航插、低压直流输出正航插、低压直流输出负航插、通信航插、高压交流输入航插、低压交流输入航插、旋变航插、电源航插、串口通信航插；高压直流输出正航插、负航插连接高压电源设备，低压直流输出正航插、负航插连接低压电源设备；通信航插连接上层控制器；高压交流输入航插连接发电机的高压交流电输出端，低压交流输入航插连接发电机的低压交流电输出端；旋变航插连接发电机旋变；电源航插连接供电电源；串口通信航插连接读写器。3.根据权利要求1或2所述的双压输出电机控制器，其特征在于：所述主控模块上设置有控制芯片和位置信号处理电路、电流信号处理电路、温度信号处理电路、调试接口电路，各电路均匀所述控制芯片电连接；其中，位置信号处理电路、电流信号处理电路、温度信号处理电路通过旋变航插接收外部信号，调试接口电路通过串口通信航插接收外部信号。4.根据权利要求1所述的双压输出电机控制器，其特征在于：所述控制器设置一箱体，所述低压直流输出控制电路和高压直流输出控制电路均设置于箱体内；所述buck驱动模块和全控整流驱动模块并排设置在箱体的最底部，主控模块设置在两块驱动模块上方，与驱动模块之间间隔设置第一屏蔽板，所述主控模块上方设置有第二屏蔽板，在第二屏蔽板上方设置有电压采集板；所述低压直流输出控制电路中的整流桥位于低压直流输出正航插和负航插下方、第一薄膜电容组在箱体底部，电感位于buck驱动模块右侧、电解电容位于buck驱动模块下方；所述高压直流输出控制电路中的第二薄膜电容组位于全控整流驱动模块旁边。5.根据权利要求4所述的双压输出电机控制器，其特征在于：在所述箱体内设置有散热水道，所述散热水道穿插于所述buck驱动模块与全控整流驱动模块之间。6.根据权利要求4所述的双压输出电机控制器，其特征在于：所述箱体底部外侧四角设有支架，并在支架底部配有减震垫。
7.根据权利要求4所述的双压输出电机控制器，其特征在于：所述箱体，上盖板和下壳体两部分组成，上盖板沿四周用螺钉固定于下壳体上，在上盖板与下壳体相接触的面上设置有密封槽，所述密封槽内设有密封胶条。

技术总结
本实用新型提供一种双压输出电机控制器，设置有两套控制电路，能够实现低压直流输出和高压直流输出，能够提供高、低压两种不同电能。低压直流输出控制电路由整流桥、第一薄膜电容组、buck驱动模块、电感、电解电容连接构成；高压直流输出控制电路由全控整流驱动模块、第二薄膜电容组连接构成；buck驱动模块和全控整流驱动模块均由一主控模块控制。本控制器通过控制芯片与总线连接，接收上层控制器的信号，然后对两路控制电路进行控制，产生不同的驱动信号，实现高、低压输出，两路交流输入独立控制，动态响应快；且本控制器具有体积小、重量轻等特点。特点。特点。


技术研发人员：张保仓 王杰 刘念祥
受保护的技术使用者：北京恒源新动力科技有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/9/3