CN210027057U - 一种电机驱动***和一种新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机驱动***和一种新能源汽车。该电机驱动***包括：主电源、辅助电源、升压电路、三相全桥电路以及电机；三相全桥电路连接并驱动电机，主电源的两极分别连接三相全桥电路的两个输入端，辅助电源经升压电路与主电源并联；在电机驱动***的启动阶段，辅助电源与升压电路工作，为主电源补充***启动所需的功率，在电机驱动***运行平稳后，辅助电源和升压电路关闭，由主电源提供***平稳运行的功率。本实用新型通过辅助电源和主电源之间的相互配合，让辅助电源提供***启动阶段的瞬时大功率能量，可延长主电源的使用寿命，提高整车续航里程，且通过增加升压电路，降低了对辅助电源的电压要求，便于控制辅助电源的体积和成本。

Description

一种电机驱动***和一种新能源汽车

技术领域

本实用新型涉及电机驱动技术领域，特别涉及一种电机驱动***和一种新能源汽车。

背景技术

在新能源汽车的制造生产中，电机控制器是新能源汽车的核心部件，现有电机控制器的功率部分，拓扑结构一般采用的是三相全桥结构，包括6个功率开关管，驱动桥的能量来源通常只有汽车动力电池这一个单一能量来源。由于汽车在不同运行阶段所需驱动电流和驱动功率相差很大，因此对汽车动力电池这一单一能源的负荷变化就大，长此以往，会造成汽车电池老化，寿命缩短。

而且，现有技术中，为了提高载荷能力增加至多个能量来源时，也是将新接入能量源和之前的能量源直接进行并联，这种结构方式要求新增能量源的电压等级必须和之前的能量源一致，因此对新增能量源的电压等级和种类要求高，例如，若之前汽车电机驱动***能量源的电压等级为336V，如果新增加的能量源为超级电容(目前最大的超级电容电压为48V)，要达到336V，则新增加的超级电容需要用7个进行串联，存在成本高、体积大的问题。

实用新型内容

鉴于现有技术汽车所需驱动电流和驱动功率变化大，导致电池寿命缩短和多源***电压等级匹配的问题，提出了本实用新型的一种电机驱动***和一种新能源汽车，以便克服上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

依据本实用新型的一个方面，提供了一种电机驱动***，包括：主电源、辅助电源、升压电路、三相全桥电路以及电机；

所述三相全桥电路连接并驱动所述电机，所述主电源的两极分别连接所述三相全桥电路的两个输入端，所述辅助电源经所述升压电路与所述主电源并联；在所述电机驱动***的启动阶段，所述辅助电源与所述升压电路工作，为所述主电源补充***启动所需的功率，在所述电机驱动***运行平稳后，所述辅助电源和所述升压电路关闭，由所述主电源提供***平稳运行的功率。

可选地，该电机驱动***包括一组或多组的所述辅助电源和所述升压电路。

可选地，在所述电机驱动***的制动阶段，所述升压电路工作导通，以将制动回收的能量回馈至所述辅助电源。

可选地，所述主电源为能量型电源，所述辅助电源为功率型电源。

可选地，该电机驱动***还包括控制电路，所述控制电路与所述升压电路连接，控制所述升压电路的开闭。

可选地，所述升压电路包括：第一功率开关管、第二功率开关管和第一电感；

所述第一功率开关管和所述第二功率开关管串联连接在所述主电源的两极之间，所述辅助电源的一极与所述主电源的同极连接，所述辅助电源的另一极经所述第一电感连接至所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的连接端；

在所述电机驱动***的启动阶段，所述第二功率开关管首先反复开闭使所述第一电感充电，充电完毕后所述第二功率开关管关闭且所述第一功率开关管打开，使所述辅助电源为所述主电源补充***启动所需的功率；在所述电机驱动***运行平稳后，所述第一功率开关管关闭。

可选地，在所述电机驱动***的制动阶段，所述第一功率开关管打开，将制动回收的能量回馈至所述辅助电源。

可选地，所述辅助电源为超级电容、燃料电池、功率型锂电池或铝电池。

可选地，该电机驱动***还包括控制电路，所述控制电路连接所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的控制端，利用PWM信号控制所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的开闭。

依据本实用新型的另一个方面，提供了一种新能源汽车，该新能源汽车配备有如上任一项所述的电机驱动***。

综上所述，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过辅助电源和主电源之间的相互配合，让辅助电源提供***启动阶段的瞬时大功率能量，可以有效地延长主电源的使用寿命，而且主电源能够以较小的电流进行工作，提高了主电源的供电效率，从而可以提高整车的续驶里程。同时，由于本申请在电机控制***前端增加了一级升压电路，降低了对辅助电源的电压等级要求，可以使用多种类型的辅助电源，便于控制辅助电源的体积和成本。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例提供的一种电机驱动***的结构示意图；

图2为图1所示实施例中主要由辅助电源S2回收制动能量的电流示意图；

图3为图1所示实施例中由主电源S1回收制动能量的电流示意图；

图4为本实用新型另一个实施例提供的一种电机驱动***的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本实用新型的技术构思是：通过辅助电源和主电源之间的相互配合，让辅助电源提供***启动阶段的瞬时大功率能量，允许主电源以较小的电流工作，从而有效地延长主电源的使用寿命，而且，由于主电源能够以较小的电流进行工作，提高了主电源的供电效率，这样可以提高整车的续驶里程。同时，由于本实用新型在电机控制***前端增加了一级升压电路，降低了对辅助电源的电压等级要求，可以使用多种类型的辅助电源，便于控制辅助电源的体积和成本。

图1示出了本申请一个实施例提供的一种电机驱动***的结构示意图，如图1所示，该电机驱动***，包括：主电源S1、辅助电源S2、升压电路、三相全桥电路以及电机M1。其中，三相全桥电路为现有电机驱动***中的常规设置，包括功率开关管Q3、Q4、Q5、Q6、Q7和Q8，三相全桥电路工作的基本原理为：通过控制各功率开关管的开闭，实现直流电源的三相逆变，以驱动电机M1转动。电容C1为电源滤波电容，滤除电机M1产生的反电动势，以保护三相全桥的功率开关管。

如图1所示，三相全桥电路连接并驱动电机M1，主电源S1的两极分别连接三相全桥电路的两个输入端，辅助电源S2经升压电路与主电源S1并联。在电机驱动***的启动阶段，辅助电源S2与升压电路工作，为主电源S1补充***启动所需的功率，在电机驱动***运行平稳后，辅助电源S2和升压电路关闭，由主电源S1提供***平稳运行的功率，该过程可以参考图2或图3中所示的启动阶段和平稳阶段。

如图2和图3所示，通过辅助电源S2和主电源S1之间的相互配合，让辅助电源S2提供***启动阶段的瞬时大功率能量，可以使主电源S1以较小的电流平稳工作，有效延长了主电源S1的使用寿命，由于主电源S1以较小的电流工作，主电源S1的供电效率也得到提高，这样就可以提高整车的续驶里程。同时，由于本实用新型在电机控制***前端增加了一级升压电路，降低了对辅助电源S2的电压等级要求，因此可以使用更多类型的辅助电源S2，便于控制辅助电源S2的体积和成本。

在本实施例中，主电源S1为能量型电源，能量型电源的特性就是比能量(Wh/kg)较高，具有较持久的输出能力，但大电流放电能力不强。而辅助电源S2为功率型电源，支持大倍率的充放电，但电源容量有所降低。通过能量型的主电源S1和功率型的辅助电源S2相互配合，既能达到电动汽车的驱动功率要求，又可以将不同类型的电源优势互补。而且，通过为辅助电源S2添加一级升压电路，也可以方便地匹配电压等级，辅助电源S2可选用超级电容、燃料电池、功率型锂电池或铝电池中的任一种。例如，对于原本336V的能量型电源S1，即使采用最高电压只有48V的超级电容作为辅助电源S2，也可以通过升压电路实现电压等级匹配，避免了将多个超级电容串联使用，从而控制辅助电源S2的体积和成本。

在本申请的一些实施例中，在电机驱动***的制动阶段，升压电路也会导通工作，从而将制动回收的能量回馈至辅助电源S2，该过程可参考图2所示的电流示意图。当然，若是辅助电源S2为不可充电电源，如燃料电池等，也可以不在制动阶段导通升压电路，从而将制动回收的能量回馈至主电源S1，该过程可参考图3所示的电流示意图。

在本申请的一些实施例中，该电机驱动***还包括控制电路，控制电路与升压电路连接，控制升压电路的开闭，以调节升压电路的升压倍率，方便适配多种不同的辅助电源S2。

在图1所示实施例中，升压电路具体包括：第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2和第一电感L1。

第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2串联，并连接在主电源S1的两极之间，辅助电源S2的一极与主电源S1的同极连接，辅助电源S2的另一极经第一电感L1连接至第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2的连接端。

图1所示实施例的工作原理为：

在电机驱动***的启动阶段，第二功率开关管Q2首先反复开闭，由回路S2—L1—Q2—S2，为第一电感L1充电，充电完毕后第二功率开关管Q2关闭，且第一功率开关管Q1打开，经回路S2—L1—Q1—三相全桥电路—M1，使辅助电源S2为主电源S1补充***启动所需的功率。

在电机驱动***运行平稳后，关闭第一功率开关管Q1，仅由主电源S1为电机驱动***供电。

在电机驱动***的制动阶段，第一功率开关管Q1打开，经Q1—L1—S2，将制动回收的能量回馈至辅助电源S2，该过程能量分配如图2所示。当然，若辅助电源S2为不可充电电池，则可以在制动阶段继续保持第一功率开关管Q1关闭，从而将制动回收的能量全部回馈至主电源S1，用来提高主电源S1的续航里程，该过程能量分配如图3所示。

在图1所示实施例的基础上，该电机驱动***还包括控制电路，控制电路例如采用单片机电路，控制电路连接第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2的控制端(即Q1和Q2的基极)，利用PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号控制第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2的开闭，以灵活升高辅助电源S2的电压。

在本申请的一些实施例中，该电机驱动***可以包括一组配合的辅助电源和升压电路，如图1实施例所示。或者，该电机驱动***还可以包括多组配合的辅助电源和升压电路，如图4实施例所示，图4中，S1为主电源，S2和S3均为辅助电源。

本申请还公开了一种新能源汽车，该新能源汽车配备有如上任一实施例所述的电机驱动***，从而可以保护主电源S1具有更长的使用寿命、更高的能量效率，提高新能源汽车的续航能力和寿命。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电机驱动***，其特征在于，包括：主电源、辅助电源、升压电路、三相全桥电路以及电机；

所述三相全桥电路连接并驱动所述电机，所述主电源的两极分别连接所述三相全桥电路的两个输入端，所述辅助电源经所述升压电路与所述主电源并联；在所述电机驱动***的启动阶段，所述辅助电源与所述升压电路工作，为所述主电源补充***启动所需的功率，在所述电机驱动***运行平稳后，所述辅助电源和所述升压电路关闭，由所述主电源提供***平稳运行的功率。

2.根据权利要求1所述的电机驱动***，其特征在于，该电机驱动***包括一组或多组的所述辅助电源和所述升压电路。

3.根据权利要求1所述的电机驱动***，其特征在于，在所述电机驱动***的制动阶段，所述升压电路工作导通，以将制动回收的能量回馈至所述辅助电源。

4.根据权利要求1所述的电机驱动***，其特征在于，所述主电源为能量型电源，所述辅助电源为功率型电源。

5.根据权利要求1所述的电机驱动***，其特征在于，该电机驱动***还包括控制电路，所述控制电路与所述升压电路连接，控制所述升压电路的开闭。

6.根据权利要求1所述的电机驱动***，其特征在于，所述升压电路包括：第一功率开关管、第二功率开关管和第一电感；

所述第一功率开关管和所述第二功率开关管串联连接在所述主电源的两极之间，所述辅助电源的一极与所述主电源的同极连接，所述辅助电源的另一极经所述第一电感连接至所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的连接端；

在所述电机驱动***的启动阶段，所述第二功率开关管首先反复开闭使所述第一电感充电，充电完毕后所述第二功率开关管关闭且所述第一功率开关管打开，使所述辅助电源为所述主电源补充***启动所需的功率；在所述电机驱动***运行平稳后，所述第一功率开关管关闭。

7.根据权利要求6所述的电机驱动***，其特征在于，在所述电机驱动***的制动阶段，所述第一功率开关管打开，将制动回收的能量回馈至所述辅助电源。

8.根据权利要求6所述的电机驱动***，其特征在于，所述辅助电源为超级电容、燃料电池、功率型锂电池或铝电池。

9.根据权利要求6所述的电机驱动***，其特征在于，该电机驱动***还包括控制电路，所述控制电路连接所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的控制端，利用PWM信号控制所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的开闭。

10.一种新能源汽车，其特征在于，该新能源汽车配备有根据权利要求1-9任一项所述的电机驱动***。

Images