一种电动汽车分布式高频交流电气系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电动汽车分布式高频交流电气系统，该系统将电动汽车的全部负载按空间位置划分为四个负载区域，该系统包括有四个高频逆变器及四个直流输入接口，且一个负载区域配置有一个高频逆变器，一个高频逆变器配置有一个直流输入接口，所述直流输入接口的一端与各自相应的高频逆变器的直流侧连接，其另一端连接电动汽车的蓄电池，每个高频逆变器的交流侧输出均连接有一条高频交流总线，每条高频交流总线为各自相应的负载区域的负载供电，所述四个高频逆变器通过高频连接点使它们之间处于并联工作状态，所述高频连接点分别连接四个高频逆变器的高频交流总线。本发明专利技术具有简化汽车电气系统结构、提高系统可靠性等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车电气系统的
，尤其是指一种电动汽车分布式高频交流电气系统。
技术介绍
目前汽车内部电气系统结构主要是14V和42V直流配电系统，随着汽车自身负载及车载设备功率的不断提高，直流14V配电系统已远远不能满足容量增长的需求，其直接导致传输线成本上升、重量增加和传输效率下降；直流42V的PowerNet自上世纪90年代由美国汽车工程师协会(SAE)提出后，由于其安全性、电磁兼容性差，以及电弧、线束连接头腐蚀严重等问题，加上需要额外的42V/14V变换装置用以适应配件厂商的要求，使得42V系统的难以推广。高频交流(high frequency ac，HFAC)配电系统是通过功率电缆传输频率数千赫兹以上交流电，实现高效率、低成本的能量分配。自上个世纪80年代HFAC技术由美国国家航空航天局(NASA)刘易斯研究中心提出后，其突出的优点已经体现在航天、通信等领域。随着社会进步和技术发展，越来越多的空间、体积和重量受限的能量分配系统(譬如:电动汽车电气系统、新能源微网、船舶配电系统等等)正面临着更多更复杂的负荷种类和越来越高的容量要求的挑战。降低成本、提高电气系统效率、节约空间、提高负荷容量，以及提供优质、安全、环保的应用环境，是这些能量配电系统所面临的共同挑战。作为一种先进的能量分配方式，HFAC技术为此提供了一条有效的探索途径和发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动汽车分布式高频交流电气系统，将分布式HFAC技术引入汽车配电系统，使用HFAC总线替换原来的14V/42V直流配电总线。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为:一种电动汽车分布式高频交流电气系统，所述高频交流电气系统将电动汽车的全部负载按空间位置划分为四个负载区域，分别为车辆前端照明和电机负载区域、车辆右侧照明和电机负载区域、车辆左侧照明和电机负载区域以及大功率负载区域，该大功率负载区域包含有电动汽车的电气悬挂系统；所述高频交流电气系统包括有四个高频逆变器及四个直流输入接口，且一个负载区域配置有一个高频逆变器，一个高频逆变器配置有一个直流输入接口，所述直流输入接口的一端与各自相应的高频逆变器的直流侧连接，其另一端连接电动汽车的蓄电池，每个高频逆变器的交流侧输出均连接有一条高频交流总线，每条高频交流总线为各自相应的负载区域的负载供电，所述四个高频逆变器通过高频连接点使它们之间处于并联工作状态，所述高频连接点分别连接四个高频逆变器的高频交流总线。所述蓄电池通过一条直流母线连接四个高频逆变器。所述四个负载区域中的各个负载与高频交流总线的连接是通过高频变压器和AC/DC整流模块或者AC/AC变频模块实现。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:1、减少线束质量，节省铜材料；2、功率变换器数量的减少，无源器件体积和重量降低，系统简化；3、可提供可靠的高频电气隔离和便利的电压变换；4、易于分布式电气结构的实现；5、易于实现高效率的400Hz电机驱动和LED照明系统；6、对人体更安全和易于交流断路器设计；7、可与无接触式充电技术结合起来，提供更舒适的用户体验；8、高频交流传输具备数据通信的能力，可实现电力线载波通信，进一步简化车内电气和电子系统。这种分布式高频交流电气系统结构除了具备HFAC配电本身的优点外，还具备:对各分布式区域无功和谐波的有效控制，减小集肤效应和邻近效应导致的高频传输损耗；易于软开关的实现，提高转换效率和减弱EMI干扰；分布式结构可提高配电系统的可靠性，实现局部功率限制，以增强电气系统的安全性。【附图说明】图1为本专利技术的电动汽车分布式高频交流电气系统在汽车内部的连接关系示意图。图2为本专利技术的蓄电池与直流输入接口的连接关系示意图。图3为本专利技术的负载与高频交流总线的连接关系示意图。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本实施例所述的电动汽车分布式高频交流电气系统，将电动汽车的全部负载按空间位置划分为四个负载区域，分别为车辆前端照明和电机负载区域1、车辆右侦U照明和电机负载区域2、车辆左侧照明和电机负载区域3以及大功率负载区域4，该大功率负载区域包含有电动汽车的电气悬挂系统；所述高频交流电气系统包括有四个高频逆变器5、6、7、8及四个直流输入接口 13、14、15、16，且一个负载区域配置有一个高频逆变器，一个高频逆变器配置有一个直流输入接口，即该车辆前端照明和电机负载区域1配置有一个高频逆变器5，该高频逆变器5配置有一个直流输入接口 13，该车辆右侧照明和电机负载区域2配置有一个高频逆变器6，该高频逆变器6配置有一个直流输入接口 14，该车辆左侧照明和电机负载区域3配置有一个高频逆变器7，该高频逆变器7配置有一个直流输入接口15，该大功率负载区域4配置有一个高频逆变器8，该高频逆变器8配置有一个直流输入接口 16 ;所述四个直流输入接口 13、14、15、16的一端均与各自相应的高频逆变器的直流侧连接，其另一端均连接电动汽车的蓄电池18，四个高频逆变器5、6、7、8的交流侧输出分别连接有一条高频交流总线，即共带有四条高频交流总线9、10、11、12，该四条高频交流总线9、10,11,12分别为各自相应的负载区域的负载供电，即高频交流总线9为车辆前端照明和电机负载区域1的负载供电，高频交流总线10为车辆右侧照明和电机负载区域2的负载供电，高频交流总线11为车辆左侧照明和电机负载区域3的负载供电，高频交流总线12为大功率负载区域4的负载供电；此外，上述四个高频逆变器5、6、7、8还通过一高频连接点17使它们之间处于并联工作状态，该高频连接点17分别连接四个高频逆变器5、6、7、8的四条高频交流总线9、10、11、12。如图2所示，所述蓄电池18通过一条直流母线19连接分布于各负载区域的高频逆变器。如图3所示，各个负载与高频交流总线的连接通过高频变压器20、22和AC/DC整流模块21或者AC/AC变频模块23实现。综上所述，本专利技术系统通过将电动汽车的全部负载按空间位置划分为四个负载区域，并设置有四个高频逆变器及四个直流输入接口，以完成将蓄电池的直流电逆变为高频交流电，并通过四条高频交流总线分别馈送至负载终端，由负载端的电压调节模块实现变压、整流或变频后供给直流或交流负载。这相比现有技术，本专利技术系统具有简化汽车电气系统结构、提高系统可靠性等优点，值得推广。以上所述之实施例子只为本专利技术之较佳实施例，并非以此限制本专利技术的实施范围，故凡依本专利技术之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本专利技术的保护范围内。【主权项】1.一种电动汽车分布式高频交流电气系统，其特征在于:所述高频交流电气系统将电动汽车的全部负载按空间位置划分为四个负载区域，分别为车辆前端照明和电机负载区域、车辆右侧照明和电机负载区域、车辆左侧照明和电机负载区域以及大功率负载区域，该大功率负载区域包含有电动汽车的电气悬挂系统；所述高频交流电气系统包括有四个高频逆变器及四个直流输入接口，且一个负载区域配置有一个高频逆变器，一个高频逆变器配置有一个直流输入接口，所述直流输入接口的一端与各自相应的高频逆变器的直流侧连接，其另一端连接电动汽车的蓄电池，每个高频逆变器的交流侧输出均连接有一条高频交流总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车分布式高频交流电气系统，其特征在于：所述高频交流电气系统将电动汽车的全部负载按空间位置划分为四个负载区域，分别为车辆前端照明和电机负载区域、车辆右侧照明和电机负载区域、车辆左侧照明和电机负载区域以及大功率负载区域，该大功率负载区域包含有电动汽车的电气悬挂系统；所述高频交流电气系统包括有四个高频逆变器及四个直流输入接口，且一个负载区域配置有一个高频逆变器，一个高频逆变器配置有一个直流输入接口，所述直流输入接口的一端与各自相应的高频逆变器的直流侧连接，其另一端连接电动汽车的蓄电池，每个高频逆变器的交流侧输出均连接有一条高频交流总线，每条高频交流总线为各自相应的负载区域的负载供电，所述四个高频逆变器通过高频连接点使它们之间处于并联工作状态，所述高频连接点分别连接四个高频逆变器的高频交流总线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊峰，吴佳磊，曾君，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44