一种用于电动汽车的转向油泵电机控制系统论文和设计-李跃民

全文摘要

本实用新型公开了一种用于电动汽车的转向油泵电机控制系统，包括：高压电池、低压电池、油泵电机、主控单元模块、高压DCAC模块以及用于将所述低压电池输出的低电压转换为驱动所述油泵电机高电压的升压DCDC模块，其中：所述主控单元模块与所述高压DCAC模块以及所述升压DCDC模块连接；所述油泵电机与所述高压DCAC模块连接；所述高压电池与所述高压DCAC模块连接；所述低压电池与所述升压DCDC模块连接；所述升压DCDC模块与所述高压DCAC模块连接；本实用新型的技术方案，通过增加升压DCDC模块电路，实现了电动汽车转向油泵电机的双源控制，可提高转向系统的鲁棒性，满足电动汽车对转向系统的安全性要求。

主设计要求

1.一种用于电动汽车的转向油泵电机控制系统，其特征在于，包括高压电池、低压电池、油泵电机、主控单元模块、高压DCAC模块以及用于将所述低压电池输出的低电压转换为驱动所述油泵电机高电压的升压DCDC模块，其中：所述主控单元模块与所述高压DCAC模块以及所述升压DCDC模块连接；所述油泵电机与所述高压DCAC模块连接；所述高压电池与所述高压DCAC模块连接；所述低压电池与所述升压DCDC模块连接；所述升压DCDC模块与所述高压DCAC模块连接。

设计方案

1.一种用于电动汽车的转向油泵电机控制系统，其特征在于，包括高压电池、低压电池、油泵电机、主控单元模块、高压DCAC模块以及用于将所述低压电池输出的低电压转换为驱动所述油泵电机高电压的升压DCDC模块，其中：

所述主控单元模块与所述高压DCAC模块以及所述升压DCDC模块连接；

所述油泵电机与所述高压DCAC模块连接；

所述高压电池与所述高压DCAC模块连接；

所述低压电池与所述升压DCDC模块连接；

所述升压DCDC模块与所述高压DCAC模块连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述升压DCDC模块包括相连接的逆变电路和整流电路。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高压DCAC模块包括三个并联的半桥电路；每个所述半桥电路各自包括两个串联的开关器件，所述开关器件的两端反并联一个二极管。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述高压DCAC模块还包括第一电容，所述第一电容并联在所述半桥电路两端。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括连接在所述高压电池和所述高压DCAC模块之间的高压预充模块。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述高压预充模块包括：第一接触器、第一预充电阻、第七二极管，所述第一接触器串联第七二极管后连接在所述高压电池的正极和所述高压DCAC模块的直流端之间；所述第一预充电阻与所述第一接触器并联；

所述第一接触器的控制端与所述主控单元模块连接。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述主控单元模块与所述高压DCAC模块、所述高压预充模块、所述升压DCDC模块的控制端分别连接，控制所述述高压DCAC模块、所述高压预充模块、所述升压DCDC模块工作；

其中，在所述系统处于正常模式时，所述高压电池通过所述高压预充模块和所述高压DCAC模块向所述油泵电机系统输出电能，所述升压DCDC模块不工作；

在所述系统处于高压电池异常断电模式时，所述低压电池通过所述升压DCDC模块和所述高压DCAC模块向所述油泵电机系统输出电能。

8.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括如权利要求1至7任一项所述的用于电动汽车的转向油泵电机控制系统。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体而言，涉及一种用于电动汽车的转向油泵电机控制系统。

背景技术

当前严峻的大气变暖环境，以及紧张的石油资源储量现状，绿色环保零排放的纯电动汽车成为汽车行业发展的主流方向，发展电动汽车已成为汽车行业的重要战略布局，新兴的电动汽车行业快速发展，对于关键零部件会有更多、更高的要求。

目前电动汽车的转向系统分为两类：电动乘用车由于底盘轻主流使用电动助力转向系统(EPS)方案；电动商用车(包括大巴车、物流车、环卫等特种车辆)因为车身较重，需要使用功率更大的液压油路助力转向系统。例如，电动商用车的液压油路助力转向系统是通过高压控制器控制油泵电机实现的转向助力功能。

当前，高压油泵电机控制器技术方案是传统三相逆变器方案，通过DCAC逆变单元将高压电池直流电逆变为可变频可变压的交流电驱动油泵电机及油路负载。因为电动车辆的复杂性以及成熟度没有传统燃油车高，车辆故障概率相对偏高，高压系统一旦出现严重故障或车辆因碰撞事故激活碰撞信号都会触发车辆保护功能，车辆立刻进入切断高压电的保护机制，此时车辆就会因断高压而失去转向助力，进而导致车辆不能移动影响交通路况或加剧碰撞事故的严重性。

此外，根据2016年11月我国工信部发布的《电动客车安全技术条件》，其4.5.2中，在车辆行驶过程中，出现需要整车主动断B级高压电的车辆异常情况时，在车速大于5km\/h时应保持转向系统维持助力状态或至少保持转向助力状态30s后再断B级电。该条件要求转向系统无高压状态时也需要有维持至少30s的功能，显然传统的三相逆变器方案不能满足该法规要求。

如何实现为油泵电机提供高压电池之外的转向系统电源，提升转向油泵电机控制系统的安全性是当前需要解决的技术问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于电动汽车的转向油泵电机控制系统，用来提升油泵电机控制系统的安全性、鲁棒性。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的：

一种用于电动汽车的转向油泵电机控制系统，包括高压电池、低压电池、油泵电机、主控单元模块、高压DCAC模块以及用于将所述低压电池输出的低电压转换为驱动所述油泵电机的高电压的升压DCDC模块，其中：所述主控单元模块与所述高压DCAC模块以及所述升压DCDC模块连接；所述油泵电机与所述高压DCAC模块连接；所述高压电池与所述高压DCAC模块连接；所述低压电池与所述升压DCDC模块连接；所述升压DCDC模块与所述高压DCAC模块连接。

上述方案中，所述升压DCDC模块包括相连接的逆变电路和整流电路。

上述方案中，所述高压DCAC模块包括三个并联的半桥电路；每个所述半桥电路各自包括两个串联的开关器件，所述开关器件的两端反并联一个二极管。

上述方案中，所述高压DCAC模块还包括第一电容，所述第一电容并联在所述半桥电路两端。

上述方案中，所述系统还包括连接在所述高压电池和所述高压DCAC之间的高压预充模块。

上述方案中，所述高压预充模块包括：第一接触器、第一预充电阻、第七二极管，所述第一接触器串联第七二极管后连接在所述高压电池的正极和所述高压DCAC模块的直流端之间；所述第一预充电阻与所述第一接触器并联；所述第一接触器的控制端与所述主控单元模块连接。

上述方案中，所述主控单元模块与所述高压DCAC模块、所述高压预充模块、所述升压DCDC模块的控制端分别连接，控制所述述高压DCAC模块、所述高压预充模块、所述升压DCDC模块工作；其中，在所述系统处于正常模式时，所述高压电池通过所述高压预充模块和所述高压DCAC模块向所述油泵电机系统输出电能，所述升压DCDC模块不工作；在所述系统处于高压电池异常断电模式时，所述低压电池通过所述升压DCDC模块和所述高压DCAC模块向所述油泵电机系统输出电能。

本实用新型还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括上述技术方案中的用于电动汽车的转向油泵电机控制系统。

本实用新型实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本实用新型一种示例性实施例所提供的技术方案与现有技术相比，具有如下效果：可在从高压电池取电直接驱动油泵电机的同时，从低压电池取直流电逆变成高压电，驱动高压油泵电机负载实现双源控制。本方案通过复用高压部件和车载低压电池，基于传统方案经过项目较少、成本较低的修改后完成，便于推广与应用，满足电动汽车法规对转向控制系统的要求。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种用于电动汽车的转向油泵电机控制系统的框图；

图2是本实用新型实施例提供的一种用于电动汽车的转向油泵电机控制系统的部分电路图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。然而，示例性实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本实用新型将更加全面和完整，并将示例性实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素\/组成部分\/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素\/组成部分\/等之外还可存在另外的要素\/组成部分\/等。

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供的用于电动汽车的转向油泵电机控制系统，包括高压电池102、低压电池103、油泵电机108、主控单元模块101、高压DCAC模块106以及用于将低压电池输出的低电压转换为驱动油泵电机高电压的升压DCDC模块105，其中：主控单元模块101与高压DCAC模块106以及升压DCDC模块105连接；油泵电机108与高压DCAC模块106连接；高压电池102与高压DCAC模块106连接；低压电池103与升压DCDC模块105连接；升压DCDC模块105与高压DCAC模块106连接。

以上方案中，使用了车辆上现有的低压电池，增加升压DCDC模块实现了双源控制，满足了相关法规中对异常掉电维持一段时间的转向助力需求。

这里，车载低压电池可以为12V或24V，其作用是为车内照明以及控制系统提供控制电源。

如图1所示，上述系统还包括连接在高压电池102和高压DCAC模块106之间的高压预充模块104；主控单元模块101与高压DCAC模块106、高压预充模块104、升压DCDC模块105的控制端分别连接，控制高压DCAC模块106、高压预充模块104、升压DCDC模块105工作；其中，在系统处于正常模式时，高压电池102通过高压预充模块104和高压DCAC模块106向油泵电机系统输出电能，升压DCDC模块105不工作；在系统处于高压电池异常断电模式时，升压DCDC模块105启动，低压电池103通过升压DCDC模块105和高压DCAC模块106向油泵电机系统输出电能。

以下，根据电路图对本实用新型实施例的用于电动汽车的分布式双向驱动充电电能变换系统进行详述。

如图2所示，在本实用新型实施例中，升压DCDC模块205包括相连接的逆变电路和整流电路，其中逆变电路和低压电池203连接，整流电路输出端和高压DCAC模块206直流端并联。

如图2所示，在本实用新型实施例中，高压预充模块204用于对高压DCAC模块106中电容进行预充电，高压预充模块的一端与高压电池的正极相连，高压预充模块的另一端与高压DCAC模块的直流端相连。

具体地，如图2所示，高压预充模块还包括：第一接触器K1、第一预充电阻R1、第七二极管D7，第一接触器K1串联第七二极管D7后连接在高压电池202的正极和高压DCAC模块206的直流端之间；第一预充电阻R1与第一接触器K1并联；第一接触器K1的控制端与主控单元模块201连接，第七二极管D7为截止作用，防止升高压模块启动后的高压电向车辆其它部件供电。

其中，高压DCAC模块206还包括并联的第一电容器C1、第一半桥电路、第二半桥电路和第三半桥电路，所述第一半桥电路的中点引出所述电流变换模块的第一交流端，所述第二半桥电路的中点引出所述电流变换模块的第二交流端，所述第三半桥电路的中点引出所述电流变换模块的第三交流端；第一交流端、第二交流端和第三交流端均与油泵电机208连接。

进一步地，第一半桥电路、第二半桥电路和第三半桥电路各自包括两个串联的开关器件Q1和Q2、Q3和Q4、Q5和Q6，开关器件的两端反并联一个二极管为D1和D2、D3和D4、D5和D6，开关管可以为绝缘栅双极型晶体管。

这里，主控单元模块分别与Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6的控制端连接，控制Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6工作。

具体地，主控单元模块根据接收的控制指令进行工作。

例如，上述方案中，主控单元模块201与高压DCAC模块206、高压预充模块204、升压DCDC模块205的控制端分别连接，控制述高压DCAC模块206、高压预充模块204、升压DCDC模块205工作；其中，在系统处于正常工作模式时，主控单元模块201检测第一电容器C1的电压值，到达预设阀值后控制高压预充模块204中的第一接触器K1闭合，此时高压电池202向高压DCAC模块206输送高压电，高压DCAC模块206将高压直流电逆变成可调节的交流电后输出给油泵电机208，油泵电机208连接车辆油路完成转向的助力控制，期间升压DCDC模块205不工作。

在系统高压电池202处于故障或车辆发生碰撞导致异常断电时，主控单元模块201启动升压DCDC模块205，低压电池203的低电压通过升压DCDC模块205中的逆变电路和整流电路变化为与低压电池电压隔离的高电压输入到高压DCAC模块206，高压DCAC模块206将高压直流电逆变成交流电后输出给油泵电机208，油泵电机208连接车辆油路完成转向的助力控制，此功能可提供转向助力让驾驶人员操作车辆完成车辆转向或移动。

本实用新型实施例提供的用于电动汽车的转向油泵电机控制系统，使用升压DCDC模块从车载低压电池取电，实现了油泵电机的双电源控制，通过复用高压部件以及油泵电机，使方案改动较小，便于推广与应用，满足电动汽车对转向控制系统的安全性要求。

本实用新型还提供一种电动汽车，电动汽车包括上述技术方案中的用于电动汽车的转向油泵电机控制系统。

本实用新型实施例提供的电动汽车包含上述技术方案中的用于电动汽车的转向油泵电机控制系统，具有与之相同的技术特征，因而同样使用升压DCDC模块从低压电池取电，实现了油泵电机的双电源设计，相对于传统方案修改较少、成本增加不多，便于推广与应用，满足电动汽车法规对转向控制系统的要求。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

设计图

一种用于电动汽车的转向油泵电机控制系统论文和设计

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主设计要求

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