CN103770658A - 一种电机驱动-dcdc变换-充电一体化装置 - Google Patents

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潘丽雯
董玉刚
张承宁
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Abstract

本发明涉及电动汽车电机驱动-DC/DC变换-充电一体化装置技术。为了解决现有电动汽车技术中电机驱动、车载高压电池组充电器分别为独立装置从而占用车载空间大、车载电器重量大，同时还需配置地面充电装置的缺陷，本发明提供一种具有充电功能的电机驱动-DC/DC变换-充电一体化装置。该装置包括电机驱动逆变桥、支撑电容、220VAC充电接口电路、整流电路和DC/DC变换装置。本发明可以提高电机低速的逆变桥效率，高速时电机的效率；可以在驱动电动汽车使用同样功率电机条件下，逆变桥容量大幅度减小；可以不再使用地面充电装置，实现对电池组的充电。

Description

一种电机驱动-DCDC变换-充电一体化装置
技术领域
本发明涉及电机驱动及电池充电领域，特别涉及电动汽车电机驱动－DC/DC变换－充电一体化技术。 
背景技术
目前，电动汽车技术正在飞速发展，电动汽车市场日益壮大，但电动汽车的电机驱动器、车载高压电池充电器几乎都是两个分离的装置，即浪费有限的车载空间，又增加了电动汽车电器设备购置成本。而且，驱动器在车辆行驶时才工作，车辆充电时被闲置，车载高压电池充电器在车辆行驶时被闲置，车辆充电时才工作，因此两套装置利用率都不高。上述问题严重制约了电动汽车的发展。 
发明内容
为了解决上述问题本发明提供一种具有220VAC充电功能的电机驱动－DC/DC变换－充电一体化装置，使得一套电力电子驱动装置,在车辆行驶时实现电机驱动的功能，在停车充电时实现充电机的功能。也就是说利用一套电机驱动－DC/DC变换－充电一体化装置，仍然以电机驱动器的成本就可实现电机驱动、车载充电器的功能。大幅度减少电动汽车电器设备成本，取消地面充电机，为国家节省出巨额运营成本，使得电动汽车在偏远地区也可以得到广泛应用。 
为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案： 
本发明提供具有充电功能的电机驱动－DC/DC变换－充电一体化装置，所述装置包括电机驱动逆变桥、支撑电容、220VAC充电接口电路、整流电路和DC/DC变换装置。 
当工作在220VAC充电模式下，通过控制开关功率管IGBT，通过220VAC 电源使支撑电容产生泵升电流，抬高直流侧母线电压，同时导通正向升压/反向降压DC/DC变换装置中第三只开关功率管IGBT,实现对高压电池组的充电。 
进一步的，所述电机驱动逆变桥，在车辆行驶过程中，当电机转速较低时，既电机需要的交流基波电压有效值小于高压电池组电压的0.7倍时，正向升压/反向降压DC/DC变换装置处于全通状态，高压电池组直接对逆变桥供电驱动电机工作。当机需要的交流基波电压有效值大于高压电池组电压的0.7倍时，正向升压/反向降压DC/DC变换装置处于斩波升压状态，维持交流基波电压有效值与直流母线电压0.7倍关系，既最优调制比状态，通过此方法，在驱动永磁同步电机时，电机可以设计更高的反电势，则在电机低速旋转时，可以获得更高的调制比，从而提高了电机控制器的效率，高速时通过DC/DC变换装置升压，维持交流基波电压有效值与直流母线电压0.7倍关系，大幅度减少弱磁电流，提高了电机高速工作时的效率。同时，当驱动永磁同步电机时，电机如果需要自由滑行（驾驶员松油门），通过直接关闭正向升压/反向降压DC/DC变换装置和逆变桥来实现，既完全的电机无电空转。而传统电动汽车永磁电机驱动控制，由于没有正向升压/反向降压DC/DC变换装置，必须通过零转矩弱磁控制来模仿，即逆变桥仍然要工作，存在较大的电气损耗。 
与现有技术相比，本发明提供的一种具有220VAC充电功能的电机驱动－DC/DC变换－充电一体化装置，提高了电机驱动的性能。同时替代了车载充电器，节省了车载充电器的购置费用。 
附图说明
图1是本发明提供的具有充电功能的电动汽车电机驱动－DC/DC变换－充电一体化技术拓扑结构示意图。 
图中：（1）永磁同步电机，（2）电机驱动逆变桥，（3）支撑电容，（4）充电回路,（5）预充电控制模块，（6）高压电池组，（7）整流电路，（8）支撑电容，（9）220VAC充电电路，（10）DC/DC变换电路，（11）变压器。 
具体实施方式
下面，结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。 
如图1所示，本发明提供的一种具有220VAC充电功能的电机驱动－DC/DC变换－充电一体化装置，所述装置包括（1）永磁同步电机，（2）电机驱动逆变桥，（3）支撑电容，（4）充电回路,（5）预充电控制模块，（6）高压电池组，（7）整流电路，（8）支撑电容，（9）220VAC充电电路，（10）DC/DC变换电路，（11）变压器。 
当车辆正常行驶时：在驱动永磁同步电机（1）时，当电机转速较低时，即电机需要的交流基波电压有效值小于高压电池组（6）电压的0.7倍时，正向升压/反向降压DC/DC变换装置（10）处于全通状态，高压电池组（6）直接对逆变桥（2）供电驱动电机工作；当电机转速较高时，既驱动永磁同步电机（1）需要的交流基波电压有效值大于高压电池组（6）电压的0.7倍时，正向升压/反向降压DC/DC变换装置（10）处于斩波升压状态，三路斩波升压以开关周期的1/3时延错开进行升压斩波工作,减小***纹波电流，维持交流基波电压有效值与直流母线电压0.7倍关系，既最优调制比状态。当需要驱动永磁同步电机（1）回馈制动时，电机转速较低时，既电机需要的交流基波电压有效值小于高压电池组（6）电压的0.7倍时，正向升压/反向降压DC/DC变换装置（10）处于全通状态；电机转速较高时，即电机需要的交流基波电压有效值大于高压电池组电压（6）的0.7倍时，正向升压/反向降压DC/DC变换装置（10）处于反向斩波降压状态，三路斩波将压以开关周期的1/3时延错开进行将压斩波工作,减小***纹波电流，维持交流基波电压有效值与直流母线电压0.7倍关系，既最优调制比状态。当电机需要自由滑行时，关闭正向升压/反向降压DC/DC变换装置（10）和电机驱动逆变桥（2），实现无电流自由滑行。 
当车辆停车220VAC充电时：220VAC充电电路（9）与220VAC充电接口（7）联通，电机驱动逆变桥（2）停止工作。通过220VAC电源使支撑电容（8）产生泵升电流，抬高直流侧母线电压，同时导通正向升压/反向降压DC/DC 变换装置（10）中与直联高压电池组（6）的升降压电感连接的IGBT半桥的上桥臂,实现对高压电池组（6）的充电。 
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。 

Claims (4)

1.一种具有220VAC充电功能的电机驱动－DC/DC变换－充电一体化装置。
2.一种如权利要求1所述的DC/DC变换装置。
3.一种如权利要求1所述的电机驱动逆变桥结构。
4.一种如权利要求1所述的220VAC充电接口电路。
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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