模块化设计作业

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1、产品模块化设计作业题目：电动汽车电机控制器产品的模块化设计学院：机械工程学院专业：车辆工程姓名：李磊学号：2513201085一、功能分析和功能结构图电动汽车的电机控制器产品主要功能是将电池的直流电转变为交流电来控制驱动电机的转速与转矩，满足车辆驾驶要求，为车辆提供动力的装置，同时也可以将车辆的动能转换为电能为动力电池进行充电。电机控制器主要产品主要可以分为以下几种：Ø电动轿车低压小功率电机控制器Ø电动轿车高压小功率控制器电动客车高压大功率电机控制器的功率等级是不同的，电动轿车又分为低压控制器及高压控制器。按照额定功率等级划分，常见的电机控制器大体可划分8kW、30

2、kW、120kW、200kW四个级别。按照电压等级可划分为48V、72V、320V、500V五个等级。根据车型的整备质量、加速性能、爬坡性能等指标选择电机功率与电压。电机控制器的功能结构图如下所示：Figure1电机控制器功能结构框图二、建立相关度矩阵功能12345678910功率器件1·XXXXX驱动电路板2X·XX散热装置3XX·温度传感器4XX·熔断器及线束5X·主控电路板6·XX低压信号控制电缆7X·X连接器8XX·冷却介质接口及通道9·X外壳10XX·Figure2功能相关度矩阵由此可以看出，可以将电动汽车的电机控制器分为三大类模块即为功率模块、控制模块模

3、块和壳体机械结构模块。1)功率模块：电芯模组模块主要指以功率器件IGBT及其驱动电路组成的模块。Ø其主要包括IGBT等功率器件，驱动电路板，温度传感器，散热装置及熔断器线束组成。Ø其机械接口为IGBT与散热装置之间的结构支架。Ø其电气接口为IGBT与驱动电路板之间的控制信号连接及IGBT与熔断器线束之间的高压电器连接。Ø该模块可调整IGBT的类型（功率大小）及散热片的面积。2)控制模块控制模块主要电机控制器对外部信号采集、通讯及控制逻辑运算的部件。Ø其主要主要包括电机控制器的控制电路板、低压控制线束电缆及接插件组成。Ø其机械接口为与壳体机械结构模块中的外壳之间的固定

4、连接。Ø其电气接口为与外部的信号及与驱动板的信号接口。Ø该模块可根据外部的控制要求改变IO接口数量，控制总线协议。3)壳体机械结构模块：壳体机械结构模块指电机控制器除去控制模块和功率模块之外的所有机械结构方面的零部件。Ø其主要包括IGBT托架结构、冷却介质接口机通道及高压低压连接器等。Ø其系统外机械接口为与整车固定的紧固螺栓和冷却介质的接口；系统外电气接口为与整车动力电池包之间的高压低压连接器。Ø其系统内机械接口为电机控制器内部用于固定功率模组模块和电气系统模块的托架等结构。Ø其系统内电气接口只有电气系统用于接地的接地接口。Ø该模块可根据整车要求的尺寸结构进行调整。

5、为了更好的说明各个模块之间的接口关系，请参考下图：Figure2电机控制器各模块功能接口说明一、找出通用模块和专用模块，构建产品平台在电机控制器的三类模块中，对于电机控制器的功率等级及电压等级有不同需求的汽车，对控制模块方面的要求是相同的，因此控制模块为通用模块。依上文所述，电机控制器的功率等级及电压等级会咋各种电动车应用上有所区别。因此，功率模块应为专用模块。对于壳体机械结构模块来说，一般根据不同车型的空间来进行设计，形状会有不同但基本架构不变，可定义为通用模块。产品平台的构建请参考下图：48V72V320V500V8kW48V/8kW型（低端）72V/8kW型（

6、中低端）————30kW——72V/30kW型（中低端）320V/30kW型（中高端）——120kW————320V/120kW型（中高端）500V/120kW型（中高端）200kW——————500V/200kW型(高端)Figure3电机控制器产品平台的构建一、列举出可用的产品方案，进行产品规划根据对各类不同的电机控制器的依据电压/功率、电气系统的高端/中断/低端等的详细分类，并结合目标整车市场的领域划分，制定了电动汽车电机控制器产品的产品方案，具体规划请参考下表：48V72V320V500V8kW适用低速电动车适用低速电动车————30kW——适用高速电动矫车

7、适用高速电动矫车——120kW————适用一般电动大巴车适用一般电动大巴车200kW——————适用高端电动大巴车Figure4电机控制器产品方案规划