电动汽车电机控制器的屏蔽外部电磁脉冲攻击系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电动汽车电机控制器的屏蔽外部电磁脉冲攻击系统，在电机控制器的外层屏蔽体内部安装的信号线、控制线路保护器、第一电源浪涌保护器、第二电源浪涌保护器和第三电源浪涌保护器吸收了外部电磁场在屏蔽体上、信号线上、第一电源线上和第二电源线上上、冷却液进口和冷却液出口上感应出的电流，使余下的电流无法感应出新的强大地电磁场攻击电机控制器，达到了屏蔽外部电磁场保护电机控制器的目的，保护了电动汽车电机控制器内部电子器件不会受到外部强电磁场的破坏，冷却液体降温系统可以使电动汽车大负载下运行电动汽车电机控制器温度不变，上述技术可以保护电动汽车电机控制器按设计要求运行。

External electromagnetic pulse attack system for motor controller of electric vehicle

The invention provides a motor controller for shielding external electromagnetic pulse attack system, the motor controller installed in the outer shield of signal line and control line protection device, the first power surge protector, second power surge protector and third power surge protective device to absorb the external electromagnetic field in the shield body, signal the first line, the power line and the second power line up, cooling liquid inlet and outlet on the induced current, so that the rest of the current to a new powerful geoelectromagnetic induction motor controller to attack, shielding the external electromagnetic field protection motor controller to protect the electric vehicle motor controller within the electronic device is not affected by external electromagnetic damage, cooling liquid cooling system can make the electric car large load operation of electric vehicle motor The controller can protect the motor controller of the electric vehicle according to the design requirements.

【技术实现步骤摘要】
电动汽车电机控制器的屏蔽外部电磁脉冲攻击系统
本专利技术涉及电机
，特别涉及一种防止电动汽车电机控制器受到外界强电磁场干扰的电动汽车电机控制器的屏蔽外部电磁脉冲攻击系统。
技术介绍
根据GB/T18488.1-2001《电动汽车用电机及其控制器技术条件》对电机控制器的定义，电机控制器就是控制主牵引电源与电机之间能量传输的装置、是由外界控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。电机、驱动器和电机控制器作为电动汽车的主要部件，在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用，其相关领域的研究具有重要的理论意义和现实意义。电机控制器作为整个制动系统的控制中心，它由逆变器和控制器两部分组成。逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给汽车电机提供电源。控制器接受电机转速等信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，控制器控制变频器频率的升降，从而达到加速或者减速的目的。根据《GB/T18655-2010车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法》对电动汽车的电磁场发射强度作出了限制，电动汽车用交流电机驱动系统由逆变器功率回路、控制电路、机箱、散热器、电缆等几部分组成，其中逆变器功率回路的主要部件为功率模块或元器件，如PIM或IGBT等。这些功率模块，例如IGBT，在工作时处于高速通断模式，在它的集电极和发射极之间会形成高频dv/dt，从而产生了宽频带电磁干扰，频率范围超过数十兆赫兹。随着电机向轻小化、高效化的方向发展，对功率模块的开关速度的要求也越来越高，这就使得功率模块产生的电磁干扰更为强烈，这些电磁干扰通过传导和辐射两种传播方式影响车载电子零部件的正常工作，对于系统自身可能引起电机端轴承电流过大，使得轴承损伤或者烧坏电机绝缘层，也可能通过线缆、车架、辐射等多种方式影响其他车载电子设备的正常工作。因此电机驱动系统产生的电磁干扰不仅关系到自身的工作可靠性，而且会影响整车及邻车的电磁兼容性、安全运行能力和工作可靠性。所以研究该电磁干扰的产生机理和抑制方法对电动汽车的发展有着实际意义。电动汽车电机驱动系统的电磁干扰分为传导电磁干扰和辐射电磁干扰，逆变器功率回路中的功率器件高速通断产生的干扰首先在系统元器件、连接件和线缆上以传导干扰的方式进行传播，由于电动汽车用动力线缆长度较长，传导干扰会通过直流动力线缆和电机三相交流动力线缆对外产生辐射，因此传导干扰为主要干扰源。当前对电动汽车车载零部件的标准《GB/T18655-2010车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法》只规定了低压系统传导电磁干扰的测试方法，并且该测试方法只规定了低压电源线传导电压和信号线传导电流。一、现有的电机控制器和电机控制器的电磁场屏蔽系统的不足之处1.1在电动汽车中，电机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，属于电动汽车的核心功率部件，它必须能够持续可靠的运行，现有的电机控制器种类繁多，但布置结构大同小异，在可靠性及耐久性验证中存一些问题，比如驱动模块散热不佳，影响IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管)的寿命和系统整体效率；控制板与驱动板之间未能很好隔离，电磁兼容性差。特别严重的是现有的电动汽车电机控制器的外部只有一层很厚的的金属壳体，受到外界的强电磁场干扰后，电磁场在金属壳体上瞬间达到磁饱和，电磁场攻破金属壳体后瞬间就攻击电动汽车电机控制器集成电路中的核心电子器件，使电机控制器不能正常工作，使电动汽车驱动电机失去控制产生交通事故。1.2中国专利201420282762.0公开了一种电动汽车电机控制器的电磁场屏蔽系统，只用电源浪涌保护器对屏蔽体内的电机控制器的两相或者三相的电源线的一条进行保护，没有同时保护另外一条电源线，外面的电磁场感应出的强大电流会沿着这条没被保护的电源线进入电机控制器击穿其里面的芯片，该专利是失败的。必须用电源浪涌保护器同时对进入屏蔽体内与电机控制器连接的电源线和信号线进行保护，形成封闭的屏蔽。二、电磁脉冲防护的三个方面2.1屏蔽：屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减少电磁能的传输，达到电磁防护的一种重要手段，这种屏蔽体不让电磁场到达被保护的设备。2.2接地：接地处理是将电子设备通过适当的方法和途径与大地连接，以提高电子设备电路系统工作的稳定性，有效地抑制外界电磁场的影响，避免机壳因电荷积累过多导致放电所造成的干扰和损坏。2.3滤波器：滤波器可以由电阻、电感、电容一类无源或有源器件组成选择性网络，以阻止有用频带之外的其余成分通过，完成滤波作用，也可以由铁氧体一类有损耗材料组成，由它把不希望的频率成分吸收掉，达到滤波的作用。(参考文献：孙永军《电磁脉冲原理及其防护》《空间电子技术》2004年第3期)三、国际最先进的电源浪涌保护器(SPD)；信号线、控制线路保护器(SPD)是全球领先的电力净化、精密仪器保护、电源浪涌滤波保护产品。其正弦波跟踪滤波及特殊化学封装的专利技术，包含浪涌保护和滤波技术，非常符合电磁脉冲防护的技术要求，产品具有以下优势：3.1多级防护机制，残压可达0V。经过导流的浪涌电压一般在2.5KV～15KV之间，所配备的SPD产品应该经过多级防护后，达到极低的残压，特殊行业能够达到0伏，残压越小，保护效果越好。3.2响应速度小于1纳秒，有效防护二次雷、感应雷以及电气内部涌流瞬态电压抑制器(简称TVS)。TVS二级管响应时间小于1纳秒。双向保护特性、反映速度快(纳秒量级)、吸收浪涌功率大(瞬态功率达数千瓦)、箝位电压易控制、漏电流低、无损坏极限、体积小。3.3外壳采用NEMA4标准，防水、防火、防爆、防静电。3.4专利的正弦波ORN跟踪技术，精确消除浪涌、谐波功能。采用专利技术增强型ORN正弦波跟踪滤波，按一定的正弦波正负偏移百分比，跟踪消除浪涌“赃电”，净化用电环境，而且残压值很低。在计算机通信系统、电子设备中，电磁脉冲通过导线耦合到电路中去，在线路中产品过压能量传导到设备上从而干扰、损毁设备。导线耦合时能量表现为过压。ORN滤波技术，通过跟踪技术滤波抵制范围，保证电源、信号的“洁净”，使计算机系统、电子设备等避免电磁脉冲的干扰和损毁。3.5独一无二的化学封装专利技术，保障器件持久的可靠性能，特殊的化学封闭，能迅速吸收浪涌过程中产生的热量，保护产品元器件，延长器件使用寿命。从而保护系统安全。3.6真正的10模(全模)保护，阻断浪涌所有可能通道。线与线之间进行滤波保护，阻断了线与线、线与地所有可能的通道，从而对设备起到完美的保护作用3.7混合多元化模块，热、电双保险熔断电容设计。3.8唯一可不接地的浪涌保护产品，采用专利的正弦波跟踪技术，特殊化学封装，以及纳秒级TVS元件，十模保护以及混合多元化模块，使得该产品可以不通过接地释放能量。在军用通信系统中的移动设备中，由于移动的性质决定了设备接地系统将不尽完善。该产品可以在不接地的情况下做到浪涌滤波保护。(参考文献：美国公司《系列产品说明书》)四、电磁屏蔽的原理和屏蔽体制造材料的选取4.1低频电磁波比高频电磁波有更高的磁场分量，对于非常低的干扰频率，屏蔽材料的导磁率远比高频时更为重要。屏蔽低频(如工频)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车电机控制器的屏蔽外部电磁脉冲攻击系统，其特征是：在屏蔽体(16)内部安装的信号线、控制线路保护器(22)、第一电源浪涌保护器(28)、第二电源浪涌保护器(36)和第三电源浪涌保护器(40)吸收了外部电磁场在屏蔽体(16)上、信号线上(20)、第一电源线上(29)和第二电源线上(35)上、冷却液进口(30)和冷却液出口(17)上感应出的电流，达到屏蔽外部电磁场保护了安装在屏蔽体(16)内部的电机控制器(60)。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车电机控制器的屏蔽外部电磁脉冲攻击系统，其特征是：在屏蔽体(16)内部安装的信号线、控制线路保护器(22)、第一电源浪涌保护器(28)、第二电源浪涌保护器(36)和第三电源浪涌保护器(40)吸收了外部电磁场在屏蔽体(16)上、信号线上(20)、第一电源线上(29)和第二电源线上(35)上、冷却液进口(30)和冷却液出口(17)上感应出的电流，达到屏蔽外部电磁场保护了安装在屏蔽体(16)内部的电机控制器(60)。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器的屏蔽外部电磁脉冲攻击系统，其特征在于：把第一支架(21)固定在屏蔽体(16)内表面，把信号线、控制线路保护器(SPD)(22)固定在第一支架(21)上；把第二支架(27)固定在在屏蔽体(16)内表面上，把第一电源浪涌保护器(SPD)(28)固定在第二支架(27)上；把第三支架(34)固定在屏蔽体(16)内表面上，把第二电源浪涌保护器(SPD)(36)固定在第三支架(34)上；把第四支架(39)固定在屏蔽体(16)内表面上，把第三电源浪涌保护器(SPD)(40)固定在第四支架(39)上；用第五支架(61)和第六支架(64)把电机控制器(60)安装和固定在屏蔽体(16)内部，用焊接的方式把由导电导磁的金属制成的两端弯成90°的第一屏蔽导管(19)、第二屏蔽导管(25)和第三屏蔽导管(33)安装在屏蔽体(16)上，屏蔽体(16)由下部壳体(71)和上盖(72)组成的无直角的长方形箱体；用螺丝(75)把上盖(72)固定在下部壳体(71)上；屏蔽体(16)的各个角都呈圆弧形张，用支架(74)把屏蔽体(16)固定在电动汽车上，螺旋形导管(55)安装在两端弯成(90)°的第一屏蔽导管(19)的两端，第一屏蔽导管(19)焊接在螺旋形导管(55)，螺旋形导管(55)的第一接触口(53)与第一屏蔽导管(19)的第一接触口(51)连接；螺旋形导管(55)的第一接触口(53)与第一屏蔽导管(19)的第二接触口(52)连接，螺旋形导管(55)留出第一导线(49)出口后，螺旋形导管(55)第二接触口(54)与信号线、控制线路保护器(SPD)(22)的上部接触口(69)紧密连接在一起，在屏蔽体(16)的外面，信号线(20)由螺旋形导管(55)第二接触口(54)进入到螺旋形导管(55)中，再与信号线、控制线路保护器(SPD)(22)的第二导线(76)连接于第一连接点(18)处，第一连接点(18)在第一接触口(51)和第二接触口(52)的中间位置；信号线、控制线路保护器(SPD)(22)的第一导线(49)与电机控制器(60)的线号线接口(50)连接，信号线(20)与信号线、控制线路保护器(SPD)(22)的连接方式是串联连接；信号线、控制线路保护器(SPD)(22)上的第一接地导线(23)为信号线、控制线路保护器(SPD)(22)的保护地线(PE)，通过连接屏蔽体(16)的内表面，而向屏蔽体(16)疏导吸收的能量，螺旋形导管(55)安装在第二屏蔽导管(25)的两端，第一电源线(29)与第一电源浪涌保护器(SPD)(28)并联连接，螺旋形导管(55)的第一接触口(53)与与第二屏蔽导管(25)的第三接触口(56)连接；螺旋形导管(55)第一接触口(53)与第二屏蔽导管(25)的第四接触口(57)连接，螺旋形导管(55)留出第一电源线(29)进入屏蔽体(16)的出口后，螺旋形导管(55)的第二接触口(54)与第一电源浪涌保护器(SPD)(28)的上部接触口(69)紧密连接在一起，在屏蔽体(16)的外面第一电源线(29)由螺旋形导管(55)的第二接触口(54)进入螺旋形导管(55)中，再由第一接触口(53)和第二屏蔽导管(23)的第三接触口(56)进入到第二屏蔽导管(25)中；第一电源线(29)进入第二屏蔽导管(25)后，进入屏蔽体(16)内部前与第一电源浪涌保护器(SPD)(28)并联连接于第二连接点(26)处，第二连接点(26)在第三接触口(56)和第四接触口(57)的中间位置；第一电源线(29)由两条线组成，通过第二屏蔽导管(25)和螺旋形导管(55)后由第四接触口(57)穿出后进入屏蔽体(16)内后分成两条线，第一条线为正极线与电机控制器(60)的正极电源输入接口(47)连接；第二条线为负极线与电机控制器(60)的负极电源输入接口(48)连接，输入电源线(5)连接点由正极电源输入接口(47)和负极电源输入接口(48)组成，第一电源浪涌保护器(SPD)(28)上的第二接地导线(24)为第一电源浪涌保护器(SPD)(28)的保护地线(PE)，通过连接屏蔽体(16)的内表面，而向屏蔽体(16)疏导吸收的能量，螺旋形导管(55)安装在第三屏蔽导管(33)的两端，第二电源线(35)与第二电源浪涌保护器(SPD)(36)并联连接，第二电源线(35)由相线L、中性线N和保护地线G组成，螺旋形导管(55)的第一接触口(53)与与第三屏蔽导管(33)的第五接触口(58)连接；螺旋形导管(55)第一接触口(53)与第三屏蔽导管(33)的第六接触口(59)连接，螺旋形导管(55)留出第二电源线(35)进入屏蔽体(16)的出口后，螺旋形导管(55)的第二接触口(54)与第二电源浪涌保护器(SPD)(36)的上部接触口(69)紧密连接在一起，第二电源线(35)由螺旋形导管(55)的第二接触口(54)进入螺旋形导管(55)中，再由第四接触口(58)进入到第三屏蔽导管(33)中；第二电源线(35)进入第三屏蔽导管(33)后，进入屏蔽体(16)内部前与第二电源浪涌保护器(SPD)(36)并联连接于第三连接点(32)处，第三连接点(32)在第五接触口(58)和第六接触口(59)的中间位置，第二电源线(35)通过第三屏蔽导管(33)和螺旋形导管(55)后由第三屏蔽导管(33)的第五接触口(59)穿出后，分出的相线L与电机控制器(60)的第一输出电源接口(43)连接、分出的中性线N与电机控制器(60)的第二输出电源接口(44)连接；分出的保护地线G与电机控制器(60)的第三输出电源接口(45)连接，输出电源线(6)的连接点由第一输出电源接口(43)、第二输出电源接口(44)和第三输出电源接口(45)组成，电机控制器(60)上的第三接地导线(31)为电机控制器(60)的保护地线(PE)，通过连接屏蔽体(16)的内表面而向屏蔽体(16)疏导吸收的能量，冷却液出水管17先与螺旋形导管55的第二接触口54连接，螺旋形导管55通过屏蔽体16上的第一连接孔63与屏蔽体16外的螺旋形导管55的第一接触口53连接，第一屏蔽网67安装在屏蔽体16两个第一接触口53的结合部，两个第一接触口53与屏蔽体16焊接在一起，冷却液出水管30先与螺旋形导管55的第二接触口54连接，螺旋形导管55通过螺旋形导管55的第二连接孔66与屏蔽体16外的螺旋形导管55的第一接触口53连接，第二屏蔽网68安装在16两个第一接触口53的结合部，两个第一接触口53与屏蔽体16焊接在一起；第一屏蔽网67和第二屏蔽网68与屏蔽体16构成一个无漏洞的屏蔽体。3.在图(11)和图(1)中，第三电源浪涌保护器(SPD)(40)上的第一导线(37)与电机控制器(60)上的屏蔽板(14)连接后，第三电源浪涌保护器(SPD)(40)就可以吸收电机控制器(60)在屏蔽板(14)上感应出的大电流；第三电源浪涌保护器(SPD)(40)的第二导线(38)与屏蔽体(16)连接后，第三电源浪涌保护器(SPD)(40)就可以吸收外部电磁场在屏蔽体(16)上感应出的大电流；第三电源浪涌保护器(SPD)(40)的第四接地导线(41)为保护地线(PE)，通过连接屏蔽体(16)的内表面，而向屏蔽体(16)疏导第三电源浪涌保护器(SPD)(40)吸收的能量，根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器的屏蔽外部电磁脉冲攻击系统，其特征在于：把第一支架(21)固定在屏蔽体(16)内表面，把信号线、控制线路保护器(SPD)(22)固定在第一支架(21)上；把第二支架(27)固定在在屏蔽体(16)内表面上，把第一电源浪涌保护器(SPD)(28)固定在第二支架(27)上；把第三支架(34)固定在屏蔽体(16)内表面上，把第二电源浪涌保护器(SPD)(36)固定在第三支架(34)上；把第四支架(39)固定在屏蔽体(16)内表面上，把第三电源浪涌保护器(SPD)(40)固定在第四支架(39)上；用第五支架(61)和第六支架(64)把电机控制器(60)安装和固定在屏蔽体(16)内部，用焊接的方式把由...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩磊，韩宛蕙，
申请(专利权)人：韩磊，
类型：发明
国别省市：北京,11