能量转换系统技术方案

本发明专利技术涉及一种能量转换系统，包括：充电组件，包括耦合至直流电压源的波形变换电路以及与所述波形变换电路连接的变压模块；供电组件，耦合在直流电池和电机之间，用于在供电模式下将所述直流电池中的能量传输给所述电机，所述供电组件包括：用于将来自直流电池的直流电压升高的直流/直流转换器，以及，用于将升高的直流电压转换为交流电压以提供给所述电机的直流/交流转换器；其中，所述直流/直流转换器包括耦合至所述直流电池的电感以及多个开关单元，所述多个开关单元中的至少部分以及所述电感在充电模式下与所述充电组件组成充电电路，给所述直流电池充电。

【技术实现步骤摘要】
能量转换系统
本专利技术涉及能量转换
，尤其涉及一种适用于电动车的能量转换系统。
技术介绍
电动车的充电问题一直是阻碍电动车行业发展的主要因素，如何把电网中的电能高效、便捷地转换成电动车蓄电池中的化学能一直是电动车行业中亟待解决的问题。现有的能量转换系统的电路结构通常较为复杂、可靠性低，且占用空间大、生产成本低。另外，现有的能量转换系统在直流转换环节，还存在电能转换率低的问题。因此，有必要提供一种适用于电动车的新的能量转换系统来解决至少一个上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能量转换系统。在一个方面，本专利技术的实施例涉及一种能量转换系统，包括：充电组件，包括耦合至直流电压源的波形变换电路以及与所述波形变换电路连接的变压模块；供电组件，耦合在直流电池和电机之间，用于在供电模式下将所述直流电池中的能量传输给所述电机，所述供电组件包括：用于将来自直流电池的直流电压升高的直流/直流转换器，以及，用于将升高的直流电压转换为交流电压以提供给所述电机的直流/交流转换器；其中，所述直流/直流转换器包括耦合至所述直流电池的电感以及多个开关单元，所述多个开关单元中的至少部分以及所述电感在充电模式下与所述充电组件组成充电电路，给所述直流电池充电。附图说明参考附图阅读下面的详细描述，可以帮助理解本专利技术的特征、方面及优点，其中：图1为本专利技术一个实施例的能量转换系统的示意图；图2为本专利技术图1所示的能量转换系统在充电模式下的等效电路图；图3为图2所示的等效电路图的工作模态波形图；图4为本专利技术另一个实施例的能量转换系统在充电模式下的等效电路图。具体实施方式本申请中使用的“包括”、“包含”、或“具有”以及类似的词语是指除了列于其后的项目及其等同物外，其他的项目也可在范围以内。本申请中的近似用语用来修饰数量，表示本专利技术并不限定于所述具体数量，还包括与所述数量接近的、可接受的、不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。在说明书和权利要求中，除非清楚地另外指出，所有项目的单复数不加以限制。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的材料或实施例等。除非上下文另外清楚地说明，术语“或”、“或者”并不意味着排他，而是指存在提及项目(例如成分)中的至少一个，并且包括提及项目的组合可以存在的情况。本申请说明书中提及“一些实施例”等等，表示所述与本专利技术相关的一种特定要素(例如特征、结构和/或特点)被包含在本说明书所述的至少一个实施例中，可能或不可能出现于其他实施例中。另外，需要理解的是，所述专利技术要素可以任何适合的方式结合。以下根据附图说明本专利技术的实施方式，下文中可能不会详细描述众所周知的功能和结构，以避免因不必要的细节而使本专利技术变得令人费解。图1示出了本专利技术一个实施例的能量转换系统90的示意图。能量转换系统90耦合在直流电池60和电机50之间。在充电模式下，能量转换系统90为直流电池60充电；在供电模式下，能量转换系统90将直流电池60中的能量传输给电机50。在一些实施例中，直流电池60为车载电池。能量转换系统90包括充电组件10以及供电组件20。充电组件10包括耦合至直流电压源的波形变换电路12以及与波形变换电路12连接的变压模块13。波形变换电路12在充电模式下，与变压模块13以及供电组件20中的部分元件组成充电电路，为直流电压源60充电。在一些实施例中，波形变换电路12包括第三电感Lr、包含第五开关单元K5和第六开关单元K6的第三桥臂121、包含第七开关单元K7和第八开关单元K8的第四桥臂122。第五开关单元K5和第七开关单元K7互相连接，且两者的连接点连接直流电压源的正极，第六开关单元K6和第八开关单元K8互相连接，且两者的连接点连接直流电压源的负极。在一些实施例中，波形变换电路12中的每个开关单元K5、K6、K7、K8包括场效应管和二极管；场效应管的栅极接入驱动信号，源极和漏极分别与二极管的两端连接。变压模块13主要包括变压器。在一些实施例中，变压模块13的原侧的一端通过第三电感Lr耦合至第五开关单元K5和第六开关单元K6的连接点C，另一端连接至第七开关单元K7和第八开关单元K8的连接点D。在一些实施例中，变压模块13的匝数比为N：1，其中，N为大于1的自然数，即，变压模块13的原侧电压大于副侧电压，由此，充电组件可对低压电池进行充电。在一些实施例中，直流电压源由耦合在电网和波形变换电路12之间的交流/直流转换器11形成。交流/直流转换器11的输入端111和112连接电网，输出端113和114连接波形变换电路，并将来自电网的交流电压转换为直流电压，输出给波形变换电路12。在一些实施例中，直流电压源为外部电压源(图未示)，也即，波形变换电路12连接能量转换系统90外部的直流电压源。供电组件20耦合在直流电池60和电机50之间。在供电模式下，供电组件20将直流电池60中的能量传输给电机50。供电组件20包括直流/直流转换器21以及直流/交流转换器22。直流/直流转换器21耦合在直流电池60和直流/交流转换器22之间，将来自直流电池60的直流电压升高，提供给直流/交流转换器22。直流/直流转换器21包括耦合至直流电池60的电感和多个开关单元，以实现直流电压的升高。在一些实施例中，直流/直流转换器21包括第一电感Lf1、第二电感Lf2、包含第一开关单元K1和第二开关单元K2的第一桥臂211、包含第三开关单元K3和第四开关单元K4的第二桥臂212。第一桥臂211的两端分别与第二桥臂212的两端连接，也即，第一开关单元K1与第三开关单元K3连接，第二开关单元K2与第四开关单元K4连接。第一桥臂211的中点，即第一开关单元K1和第二开关单元K2的连接点A，通过第一电感Lf1耦合至直流电池60的正极；第二桥臂212的中点，即第三开关单元K3和第四开关单元K4的连接点B，通过第二电感Lf2耦合至直流电池60的正极。第一开关单元K1与第三开关单元K3的连接点与直流/交流转换器22连接；第二开关单元K2与第四开关单元K4的连接点与直流/交流转换器22以及直流电池60的负极连接。变压模块13耦合至直流/直流转换器12，由此，充电组件10连接至供电组件20。在一些实施例中，变压模块13的副侧的两端分别与连接点A和连接点B连接。在一些实施例中，变压模块13与直流/直流转换器12之间包括切换开关S1，以实现充电组件10与供电组件20之间的连接和断开。在一些实施例中，第一开关单元K1包括场效应管Q1和二极管D1、第二开关单元K2包括场效应管Q2和二极管D2、第三开关单元K3包括场效应管Q3和二极管D3、第四开关单元K4包括场效应管Q4和二极管D4；场效应管Q1、Q2、Q3、Q4中的每个的栅极接入驱动信号，源极和漏极分别与属于同一个开关单元的二极管的两端连接。在一些实施例中，根据需要，直流/直流转换器21包含的桥臂的数量可多于两个。直流/交流转换器22耦合在直流/直流转换器21和电机30之间，将直流/直流转换器21升高的直流电压转换为交流电压，提供给电机50。在一些实施例中，直流/交流转换器22包括直流链路224以及包含第五桥臂221、第六桥臂222以及第七本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量转换系统，其特征在于，其包括：充电组件，其包括耦合至直流电压源的波形变换电路以及与所述波形变换电路连接的变压模块；及供电组件，其耦合在直流电池和电机之间，用于在供电模式下将所述直流电池中的能量传输给所述电机，所述供电组件包括：用于将来自直流电池的直流电压升高的直流/直流转换器，以及，用于将升高的直流电压转换为交流电压以提供给所述电机的直流/交流转换器；其中，所述直流/直流转换器包括耦合至所述直流电池的电感以及多个开关单元，所述多个开关单元中的至少部分以及所述电感在充电模式下与所述充电组件组成充电电路，给所述直流电池充电。

【技术特征摘要】
1.一种能量转换系统，其特征在于，其包括：充电组件，其包括耦合至直流电压源的波形变换电路以及与所述波形变换电路连接的变压模块；及供电组件，其耦合在直流电池和电机之间，用于在供电模式下将所述直流电池中的能量传输给所述电机，所述供电组件包括：用于将来自直流电池的直流电压升高的直流/直流转换器，以及，用于将升高的直流电压转换为交流电压以提供给所述电机的直流/交流转换器；其中，所述直流/直流转换器包括耦合至所述直流电池的电感以及多个开关单元，所述多个开关单元中的至少部分以及所述电感在充电模式下与所述充电组件组成充电电路，给所述直流电池充电。2.根据权利要求1所述的能量转换系统，其特征在于，所述直流/直流转换器包括：第一电感；第二电感；包括第一开关单元和第二开关单元的第一桥臂；及包括与第一开关单元连接的第三开关单元以及与第二开关单元连接的第四开关单元的第二桥臂；其中，所述第一开关单元与所述第二开关单元的连接点通过所述第一电感耦合至所述直流电池，所述第三开关单元与所述第四开关单元的连接点通过所述第二电感耦合至所述直流电池。3.根据权利要求2所述的能量转换系统，其特征在于，在所述充电模式下，所述第一电感、所述第二电感、所述第一开关单元中的二极管以及所述第三开关单元中的二极管，与所述充电组件组成所述充电电路。4.根据权利要求2所述的能量转换系统，其特征在于，在所述充电模式下，所述第一电感、所述第二电感、所述第二开关单元中的二极管以及所述第四开关单元中的二极管，与所述充电组件组成所述充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴涛，李飞，刘昌金，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US