純電動汽車電機控制器硬件整合開發(fā)

【摘要】：中國作為現(xiàn)今世界上最大的汽車消費國，自從2000年10月國家“十五”規(guī)劃提出了“鼓勵轎車進入家庭”，中國的汽車行業(yè)在十幾年的發(fā)展中取得了讓世界矚目的進步。然而，環(huán)境的惡化與資源的短缺已經(jīng)越來越引起人們的關(guān)注，全球汽車產(chǎn)業(yè)的風(fēng)向標也開始集體轉(zhuǎn)向了“環(huán)保、節(jié)能、高效”。我國汽車行業(yè)發(fā)展較晚，雖然改革開放以來發(fā)展迅猛，但是與世界領(lǐng)先水平仍存在一定差距。因此，發(fā)展純電動新能源汽車成為了當前我國汽車產(chǎn)業(yè)提升國際市場地位，以及國際市場競爭力的重要途徑之一。最近幾年，我國政府陸續(xù)頒布實施了一系列的扶植政策，極大的鼓勵了國內(nèi)電動車技術(shù)的研發(fā)，推動了我國電動車產(chǎn)業(yè)化的進程。在當前如此優(yōu)良的政策環(huán)境與市場預(yù)期下，我國的新能源電動車產(chǎn)業(yè)必將迎來一輪巨大的發(fā)展機遇。 本論文主要內(nèi)容是純電動汽車電機控制器的硬件整合開發(fā)與設(shè)計實現(xiàn)。首先，本文力爭全面系統(tǒng)的介紹了電機控制器的核心元件IGBT逆變器，對其主要數(shù)據(jù)參數(shù)進行了講解，從理論與實際應(yīng)用兩方面分析了逆變器的選型因素，介紹了IGBT的驅(qū)動技術(shù)包括關(guān)鍵阻容的選擇、保護與監(jiān)視技術(shù)等，同時對IGBT模塊的散熱與冷卻給出了理論計算過程并提出了應(yīng)用建議。其次，本文介紹了控制器內(nèi)主要元器件的器件選擇以及參數(shù)規(guī)格，同時對主控電路、驅(qū)動電路進行了模塊化的設(shè)計與分析，隨后對PCB電路板的繪制以及控制器殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的事項進行了說明并給出了設(shè)計實例。最后，本文從實驗室測試、電機臺架測試以及整車測試三個方面對當前所做工作進行了介紹與總結(jié)，并針對目前所發(fā)現(xiàn)的不足之處提出了今后工作的改進建議。 【關(guān)鍵詞】：純電動汽車 電機控制器 IGBT模塊 逆變器驅(qū)動技術(shù) 硬件設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-14
• 1.1 純電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與課題研究的意義11-12
• 1.2 純電動汽車電機控制器概述以及發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢12-13
• 1.2.1 純電動汽車電機控制器的概述12
• 1.2.2 純電動汽車電機控制器的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢12-13
• 1.3 本論文的主要結(jié)構(gòu)13-14
• 第2章 電機控制器的核心逆變器技術(shù)分析14-31
• 2.1 IGBT 模塊的參數(shù)介紹與選型分析14-20
• 2.1.1 IGBT 模塊的主要參數(shù)介紹14-16
• 2.1.1.1 IGBT 的極限值14
• 2.1.1.2 IGBT 的額定值14-16
• 2.1.2 IGBT 的選型分析16-20
• 2.1.2.1 IGBT 的截止電壓(耐壓)17
• 2.1.2.2 IGBT 的正向電流17-18
• 2.1.2.3 IGBT 的開關(guān)頻率18-19
• 2.1.2.4 IGBT 的溫度規(guī)格與封裝形式19-20
• 2.2 IGBT 模塊的驅(qū)動分析20-26
• 2.2.1 IGBT 的柵極控制電路20-21
• 2.2.2 關(guān)鍵阻容分析21-24
• 2.2.2.1 柵極電阻的選擇21-23
• 2.2.2.2 柵極—發(fā)射極電阻與緩沖電容23-24
• 2.2.3 保護與監(jiān)視技術(shù)24
• 2.2.3.1 柵極電壓箝位技術(shù)24
• 2.2.3.2 短路保護(V_[CE]檢測)技術(shù)24
• 2.2.4 驅(qū)動芯片的選擇24-26
• 2.3 IGBT 模塊的散熱分析26-31
• 2.3.1 IGBT 模塊的損耗計算26-27
• 2.3.2 IGBT 模塊結(jié)層溫度的計算27
• 2.3.3 IGBT 模塊散熱冷卻條件的選擇27-28
• 2.3.4 IGBT 模塊中溫度傳感器(NTC)的使用28-31
• 2.3.4.1 NTC 的熱量情況29
• 2.3.4.2 NTC 溫度的獲得29-31
• 第3章 電機控制器的硬件電路與結(jié)構(gòu)設(shè)計31-52
• 3.1 電機控制器的參數(shù)規(guī)格與器件選型31-35
• 3.1.1 電機控制器的基本參數(shù)規(guī)格31
• 3.1.2 IGBT 模塊的選擇31-32
• 3.1.3 薄膜電容的選擇32-33
• 3.1.4 電流傳感器的選擇33-34
• 3.1.5 直流接觸器與充放電電阻的選擇34-35
• 3.2 電機控制器主控板硬件電路設(shè)計35-42
• 3.2.1 主控芯片的最小系統(tǒng)電路35-36
• 3.2.1.1 主控芯片 STM32F407VGT6 簡介35
• 3.2.1.2 STM32F407VGT6 的最小系統(tǒng)35-36
• 3.2.2 模擬量采集電路36-37
• 3.2.3 旋變解碼電路37-38
• 3.2.4 硬件錯誤保護電路38-39
• 3.2.5 CAN 通訊電路39-40
• 3.2.6 開關(guān)量輸出電路40-41
• 3.2.7 控制器邏輯電源電路41-42
• 3.3 電機控制器驅(qū)動板硬件電路設(shè)計42-47
• 3.3.1 IGBT 的驅(qū)動電路43-44
• 3.3.1.1 驅(qū)動芯片簡介43
• 3.3.1.2 驅(qū)動電路43-44
• 3.3.2 模擬量采集電路44-47
• 3.3.2.1 母線電壓采集與功率狀態(tài)說明44-45
• 3.3.2.2 電流、溫度采集與功率狀態(tài)說明45-47
• 3.4 電機控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計47-52
• 3.4.1 PCB 電路板的布局與布線47-50
• 3.4.1.1 電磁兼容設(shè)計47-49
• 3.4.1.2 電氣間隙設(shè)計49-50
• 3.4.2 殼體的設(shè)計與裝配50-52
• 3.4.2.1 端子與接線柱的選擇50-51
• 3.4.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計與注意事項51-52
• 第4章 課題的總結(jié)與展望52-60
• 4.1 當前課題成果總結(jié)52-58
• 4.2 今后課題發(fā)展展望58-60
• 參考文獻60-62
• 作者簡介62-63
• 致謝63

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