本实用新型专利技术公开了一种基于磁耦合的电动汽车电源及驱动电路，包括储能管理模块、电磁耦合模块和电机驱动模块；所述储能管理模块包括m个并联的储能单元、m个分别连接在储能单元输出端的原边H桥电路，m为大于等于2的正整数；所述电磁耦合模块包括变压器和连接于变压器副边的副边H桥电路，变压器的原边为m个绕组线圈，每个绕组线圈分别连接于原边H桥电路的输出端；电机驱动模块连接于副边H桥的输出端，包括电机驱动电路和驱动电机。本实用新型专利技术利用磁耦合的方式作为能量交换的载体，因此母线电容体积小、重量轻、系统功率密度高，适合电动车使用；各级储能单元可兼容不同厂家、不同生产年限甚至不同类型的电池，兼容性强；当某个储能单元故障时，还可通过电力电子器件或旁路设备将其旁路，整个系统降额运行，因此系统具备故障运行能力。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种电动汽车电源及驱动电路，具体是一种基于磁耦合的电动汽车电源及驱动电路。
技术介绍
电力电子变换器广泛应用于电动汽车、电力牵引、传动等领域。电动汽车行业目前普遍采用蓄电池大规模串联供电，通过升压电路将电压提升后(或直接串联高压输出)，再连接电机驱动电路实现对电机的控制。整个驱动系统主要包括储能单元、电力电子变换器和电机三大部分。目前，无论是纯电动汽车、混合动力汽车还是增程式电动汽车，普遍具有如下特点:车载电机主流类型为:永磁同步电机、交流异步电机、BLDC电机、复合励磁电机；电机驱动一般采用两电平电机驱动电路结构；能量管理系统通常采用锂电池、铅酸电池。由于单体电池电压较低，电池组需要大规模串联，并需要采用电池能量管理系统(BMS)对各单体电池进行管理；充电方式需要外接充电器逐个或成组为蓄电池充电。通过分析，不难发现目前的技术路线存在如下技术缺陷:(I)储能部分:a)大规模串联后电池的动态均压困难。长期使用，电池单体的特性不均导致充放电电压不一致，严重时导致电池损毁、起火。b)如采用DC-DC升压电路，则需要额外的电力电子设备和电抗器。造成系统功率密度降低，电抗器的充放电过程产生谐波，影响车载电器和通讯设备的正常工作。c)为了实现动态均压，需要复杂、昂贵的电池能量管理系统(BMS)。d)锂电池的特性受生产条件、使用周期、工作环境等因数的影响，即使同一品牌的电池在长时间使用后也很难做到良好的一致性。因此，不同厂家、不同批次、不同时间生产的电池，往往不能混用。从而，导致在新能源汽车推广的过程中，出现了如下问题:储能系统在出厂时，需要浪费大量的人力、物理、财力对电池单体进行多项指标的检测，以保证各批次的一致性；在使用一段时间后，如果某个电池单体发生故障，替换又非常困难，造成售后服务成本的提高。各个厂家生产的锂电池特性很难做到一致，彼此替换困难。不同类型的电池(如锂电与铅酸之间)更是无法相互替换，从而严重影响新能源汽车的产业化进程。(2)电控系统:a) 一般来说，变换器输出基波频率较低，通常不大于400Hz，因此系统所需母线电容(通常为汽车级薄膜电容)数量多，体积、重量较大、影响系统的功率密度。大量电容器的存在造成整车续航里程受限。b)系统安全性差:一旦电池单体或控制单元出现故障，系统即停止工作。在车载系统中，这无疑将导致严重的安全隐患，如高速行驶过程中车辆突然失去动力。c)如采用升压DC-DC变换器，其谐波成分依然较大，会造成对车辆仪表、车载电器和通讯设备的干扰。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本技术提供一种基于磁耦合的电动汽车电源及驱动电路，提高现有电动汽车电源及驱动系统的稳定性、可靠性及兼容性。为了解决所述技术问题，本技术采用的技术方案是:一种基于磁耦合的电动汽车电源及驱动电路，包括储能管理模块、电磁耦合模块和电机驱动模块；所述储能管理模块包括m个并联的储能单元、m个分别连接在储能单元输出端的原边H桥电路；所述电磁耦合模块包括变压器和连接于变压器副边的副边H桥电路，变压器的原边为m个绕组线圈，每个绕组线圈分别连接于原边H桥电路的输出端；电机驱动模块连接于副边H桥的输出端，包括电机驱动电路和驱动电机为大于等于2的正整数。进一步的，所述副边H桥电路与电机驱动电路之间连接有用于稳压的母线电容。进一步的，所述储能单元为直流电源、电池、超级电容、电容器中的一种或者几种组合。进一步的，所述变压器为中高频变压器。本技术的有益效果:本技术利用磁耦合的方式即采用中、高频磁耦合作为能量交换的载体，因此副边H桥所连接的母线电容用量小、体积小、重量轻、系统功率密度高，适合电动车使用；并且储能管理模块采用多个并联的储能单元和原边H桥电路实现了无大规模电池串联，不用升压电路或者专门的电源管理系统，且各级储能单元可兼容不同厂家、不同生产年限甚至不同类型的电池，兼容性强，方便更换；当某个储能单元故障时，还可通过电力电子器件或旁路设备将其旁路，整个系统降额运行，因此系统具备故障运行能力。在储能单元侧，各级电池组构成了多电平输出模式，从而优化了谐波特性，对车载电器和其他通讯设备的干扰较小。【附图说明】图1为本技术的原理图；图中:1、储能单元，2、原边H桥电路，3、变压器，4、副边H桥电路，5、母线电容，6、电机驱动电路，7、驱动电机。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步的说明和限定。如图1所示，一种基于磁耦合的电动汽车电源及驱动系统，包括储能管理模块、电磁耦合模块和电机驱动模块；所述储能管理模块包括5个并联的储能单元1、5个分别连接在储能单元I输出端的原边H桥电路2，原边H桥电路2的输出端分别与变压器3原边的绕组线圈相连，变压器器副边的绕组线圈连接有副边H桥电路4。副边H桥电路4通过母线电容5连接有电机驱动电路6，电机驱动电路6连接驱动电机7。驱动状态下，原边H桥电路2把储能单元I输出的直流电转换为交流电并且通过变压器3改变交流电的幅值或相位，变压器3输出端的交流电经副边H桥4转换为直流电，然后通过母线电容5构成稳定的高压直流，作为电机驱动电路6的输入，通过电机驱动电路6驱动电机的运转。本技术的工作原理:各储能单元及与其连接的原边H桥可组成独立的能量控制单元，通过控制H桥中的开关器件的导通与关断，可实现输出电压的幅值、频率和相位的控制。其次，各个原边H桥分别连接至中、高频变压器的绕组上，通过控制绕组电压之间的幅值和相位差，可以实现能量在变压器各绕组之间的任意流动，能量耦合的方式是通过变换器的铁心实现磁耦合，频率为变压器的额定频率。最后，输出侧将变压器副边的输出波形整流，通过母线电容构成稳定的高压直流，作为电机驱动电路的输入，通过电机驱动电路驱动电机的运转。本技术过程中，控制系统采样各储能单元的电压与电流信息，计算各储能单元剩余电量，按照剩余电量进行排序。驱动状态下，剩余电量最高的位于PWM控制的最低端，驱动电机时输出能量最多，反之则位于最上端，输出能量最少。当车辆减速或制动时，能量流动方向是由电机向各储能单元流动，排序顺序与驱动状态相反，剩余电量最小的位于PWM控制最低端，吸收能量最多，反之则位于最上端，吸收能量最小。通过这种控制方式，可以实现各储能单元电量之间的动态平衡。当系统某个储能单元故障时，H桥通过封锁PWM将该储能单元从系统中切出，或增加辅助的旁路设备，将该储能单元与变压器绕组断开，即可在不影响其他储能单元正常工作的情况下，安全切断故障单元。整个系统依然可以将功率运行，使系统具备故障运行能力。【主权项】1.一种基于磁耦合的电动汽车电源及驱动电路，其特征在于:包括储能管理模块、电磁耦合模块和电机驱动模块；所述储能管理模块包括m个并联的储能单元(I )、m个分别连接在储能单元(I)输出端的原边H桥电路(2)，m为大于等于2的正整数；所述电磁耦合模块包括变压器(3)和连接于变压器副边的副边H桥电路(4)，变压器(3)的原边为m个绕组线圈，每个绕组线圈分别连接于原边H桥电路(2)的输出端；电机驱动模块连接于副边H桥电路(4 )的输出端，包括电机驱动电路(6 )和驱动电机(7 )。2.根据权利要求1所述的基于磁耦合的电动汽车电源及驱动电路，其特本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于磁耦合的电动汽车电源及驱动电路，其特征在于：包括储能管理模块、电磁耦合模块和电机驱动模块；所述储能管理模块包括m个并联的储能单元（1）、m个分别连接在储能单元（1）输出端的原边H桥电路（2），m为大于等于2的正整数；所述电磁耦合模块包括变压器（3）和连接于变压器副边的副边H桥电路（4），变压器（3）的原边为m个绕组线圈，每个绕组线圈分别连接于原边H桥电路（2）的输出端；电机驱动模块连接于副边H桥电路（4）的输出端，包括电机驱动电路（6）和驱动电机（7）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李萌，曾庆臣，
申请(专利权)人：山东游骑兵汽车电控技术有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37
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