[实用新型]一种基于SiC器件的电动汽车控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车控制器，特别是涉及一种基于SiC器件的电 动汽车控制器，属于电动汽车动力系统技术领域。

背景技术

目前，电动汽车以其节能、少污染成为各国竟相发展的方向。电动汽车的 价格比内燃机汽车高，在开发初期，电动汽车的投入大、费用支出多，但是电 动汽车的维修保养费用低，随着使用年限的延长，其使用费用会逐渐降低，甚 至会低于内燃机汽车使用成本，其中高密度、高效率、宽调速的车辆牵引电机 及其控制系统，既是电动汽车的心脏又是电动汽车研制的关键技术之一，更是 提高电动汽车的驱动性能、行驶里程及可靠性的根本保证。

现代生活中，电能代替汽油来驱动汽车的电动汽车越来越普遍，电能属于 二次能源，其来源多种多样，用在汽车上驱动汽车可以做到真正的无排放。但 是现有的电动汽车一般没有变速箱，只是通过改变电机的电压或者电流进行变 速，电机最大输出功率时，电机转速与车速的速比固定不变，也就是在最大输 出功率下。电机通过控制器传递的信号控制电机的启动、停止和转速。以电作 为动力或动力辅助的汽车系统不论是纯电动，还是混合动力，电动驱动及控制 是其核心内容，除提高电池能量密度和寿命，降低成本外，提高电动汽车控制 器的可靠性是目前很急迫的任务。控制器是实现电池的直流电供电与电机的交 流电用电变换、实现电机的驱动运行的关键部件，属于电动车核心功率部件， 要求其能够持续可靠的运行。

在当今的电力系统中，整流器与逆变器起着极为重要的作用，而在整流器 与逆变器内部，基于Si的绝缘栅双极晶体管是目前普遍采用的元件，与Si相比， SiC的击穿电场更高是Si的十倍，SiC的耐热性能也更强，耐热温度超过600℃， 基于SiC的结型场效管JFET和MOS场效晶体管MOSFET通态电阻值较小，即 使在300℃左右的高温下也可实现高速开关，可见，如果能将SiC应用在逆变器 上可以实现逆变器的小型轻量和高效化，还可以降低逆变器的成本。

SiC作为一种具有广阔发展潜力的宽禁带新型半导体材料，具有大禁带宽 度、高击穿电场、高饱和电子漂移速率、高热导率和高键合能等优异的物理特 性，SiC电力电子器件在减小通态损耗和开关损耗、提高系统效率的同时也使器 件在高温、高功率、高压、高频、高湿度以及抗辐射等等恶劣环境中的应用更 为可靠，这也是传统的Si基器件无法实现的，高压碳化硅(SiC)器件能够承受 高于600V或更高的电压。

因此，基于SiC器件的电动汽车控制器日益受到重视。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是为了解决目前现有技术中电动汽车控制器存在的 问题，提供一种基于SiC器件的电动汽车控制器。

本实用新型的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种基于SiC器件的电动汽车控制器，包括信号输入模块、补偿控制模块 和单片机，所述信号输入模块的输出端与所述补偿控制模块的输入端相连，所 述补偿控制模块与所述单片机电连接；所述电动汽车控制器还包括脉宽调制模 块、可编程逻辑模块、智能功率模块、光电隔离模块、电动机和场效应管；所 述单片机的输出端分别与所述脉宽调制模块的输入端、所述可编程逻辑模块的 输入端相连，所述可编程逻辑模块的输出端与所述光电隔离模块的输入端相连， 所述光电隔离模块的输出端与所述智能功率模块的输入端相连，所述智能功率 模块与所述电动机电连接；所述场效应管为碳化硅SiC金属-氧化层-半导体-场 效晶体管，所述场效应管的漏极D与所述电动机电连接，所述场效应管的源极 S接地，所述场效应管的栅极G与所述脉宽调制模块电连接，所述场效应管工 作在线性工作区域。

进一步的，所述场效应管与所述补偿控制模块之间设有一电压采集模块， 所述场效应管与所述电压采集模块电连接，所述电压采集模块的输出端与所述 补偿控制模块的输入端相连。

进一步的，所述场效应管用于接收所述脉宽调制模块输出的方波，所述脉 宽调制模块输出的方波使所述场效应管变成一个电子模拟开关，通过调整所述 场效应管的开关占空比时间，让所述场效应管工作在线性工作区域。

进一步的，所述补偿控制模块还与一显示驱动模块连接，所述显示驱动模 块的输出端与所述补偿控制模块的输入端相连，所述显示驱动模块与一显示器 相连，用于显示电机转速以及其他参数。