一种电动汽车的充放电及电机驱动一体化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电动汽车的充放电及电机驱动一体化设备，该设备包括三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、主控制器、一体机工作模式切换装置、单相交流电源输入接口装置、单相交流电输出接口。本发明专利技术将电动汽车牵引系统中对电机进行驱动的三相逆变器进行拓扑重构，从而利用成充电时的单相整流器或者对外提供电源时的单相逆变器，继而形成一体化的硬件电路结构。然后在主控制器中根据一体化控制方法对三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、继电器开关和相应的驱动模块进行控制转换，实现充放电和驱动模式的无缝切换，并实现制动能量回收，V2V/V2L，以及车载低压蓄电池充电的功能。本发明专利技术的一体化设备达到了优化体积、减轻重量、节约成本、提高可靠性的目的。

An integrated device for charging and discharging and motor driving of electric vehicles

The invention discloses a charge discharge and motor for electric vehicle drive integration equipment, the equipment includes a three-phase bridge bidirectional DC/AC converter and isolated three port DC/DC converter, main controller, machine working mode switching device, single-phase AC power input interface device, the single-phase AC output interface. The invention reconstructs the three-phase inverter driven by the electric motor in the traction system of the electric vehicle, so as to make use of the single-phase rectifier when charging, or the single-phase inverter which supplies the power to the outside, thus forming an integrated hardware circuit structure. Then in the main controller according to the integrated control method of three-phase bridge bidirectional DC/AC converter and isolated three port DC/DC converter, relay switch and corresponding driving control module for seamless switching conversion, charge discharge and driving mode, and achieve the braking energy recovery, V2V/V2L, and the function of vehicle low-voltage battery charging. The integrated equipment of the invention has achieved the aim of optimizing the volume, reducing the weight, saving the cost and improving the reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车的充放电及电机驱动一体化装置
本专利技术涉及电动汽车领域，尤其涉及电动汽车动力电池及低压蓄电池的充放电及电机驱动领域。
技术介绍
随着汽车工业的迅猛发展，石油资源逐步枯竭和环境污染问题日益严重，能源可持续发展需求日益强烈，节能和环保已经变成21世纪的重要课题，电动汽车技术也应运而生。电动汽车以电代油实现零排放，具有结构简单、能量利用效率高、噪音小、使用成本低的特点，已经成为全世界汽车行业的发展趋势。由于使用电机驱动更加便于实现信息与控制的集成，而充放电技术的创新又关系到电能的有效利用和用户使用体验的好坏，因此先进电机驱动和充放电技术已成为电动汽车研究的核心内容。目前量产化电动汽车的电机驱动器、车载动力电池充电器，以及低压蓄电池充电器通常设计为分离的装置，这种方式浪费了车载空间，推高了汽车成本。同时其大部分不支持V2V(VehicletoVehicle)和V2L(VehicletoLoad)功能，无法给用户提供更好的便捷性使用体验。因此本专利技术将在传统电机驱动器和车载充电机的基础上，对相关功率电路的拓扑结构进行重用设计，将原有分离的电机驱动器、车载充电机和低压蓄电池充电器改进为同时支持驱动和充放电功能的一体机，并将隔离型三端口DC/DC变换器设计进一体机中，有利于多电源的转换。该专利技术可减少原系统中的关键功率器件数量，达到优化体积、减轻重量、节约成本、提高可靠性的目的。同时还额外提供V2V/V2L功能，改善用户的使用便捷性体验。申请号为201310741241.7《集成驱动及充放电功能的电机控制器》专利公开了集成驱动及充放电功能的电机控制器，该装置中动力电池、双向DC/DC变换器、三相桥式双向DC/AC变换器和电机形成电机驱动回路，交流电源、三相桥式双向DC/AC变换器、双向DC/DC变换器和动力电池形成充电回路。该装置存在以下不足之处：1、驱动电机回路结构复杂及成本高。电机驱动包含DC/DC变换器模块，使得结构复杂化。同时由于电机驱动需要较大的功率，此DC/DC变换器模块需要具有较大的功率输出能力，会增加相应的成本；2、不具有制动时的能量回收。现今电动汽车大多数都具备制动时的能量回收，不仅能提高电动汽车的续航里程，而且节约了能源，所以不具备制动能量回收的控制器会对电动汽车的续航能力造成一定的限制；3、未提供输出单相交流电的接口装置。不能对其他电动汽车及一些移动用电器进行供电，无法提供V2L及V2V功能；4、未集成车载低压蓄电池充电功能。电动汽车内的空调、音响等电子设备基本上由低压蓄电池供电，将车载低压蓄电池充电功能集成到一起可进一步降低成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有电动汽车驱动和充电技术的不足，设计一种新的电动汽车充放电及电机驱动一体化设备，实现电机驱动、动力电池充放电、制动能量回收、V2L/V2V输出，以及为车载低压蓄电池充电的功能。从而降低电动汽车电控及充电部分的制造成本，提高整车运行效率和系统可靠性。本专利技术目的通过下述技术方案予以实现：一种电动汽车的充放电及电机驱动一体化装置，该装置包括：三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、主控制器、单相交流电源输入接口、单相交流电输出接口、车载低压蓄电池、动力电池组、第一继电器开关、第二继电器开关、第三继电器开关、电机；其中动力电池组与第一继电器开关、三相桥式双向DC/AC变换器、电机依次连接形成电机驱动回路；单相交流电源输入接口、三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、第二继电器开关、动力电池组依次连接形成电池充电回路；电机、三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、第二继电器开关、动力电池组依次连接形成制动能量回收回路；动力电池组、第一继电器开关、三相桥式双向DC/AC变换器、单相交流电输出接口依次连接形成电能输出回路；动力电池组、第二继电器开关、隔离型三端口DC/DC变换器、第三继电器开关、车载低压蓄电池，依次连接形成动力电池为车载低压蓄电池充电回路；在停车充电期间，当动力电池电量已充满时，车载低压蓄电池可由单相交流电源输入接口提供的电能充电，即单相交流电源输入接口、三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、第三继电器开关、车载低压蓄电池依次连接形成外部电源为车载低压蓄电池充电的回路。一种电动汽车的充放电及电机驱动一体化装置的电路结构包括:充电接口、输出接口、三相电机、双向DC/AC变换器电路、隔离型三端口DC/DC变换器、动力电池组、车载低压蓄电池；所述双向DC/AC变换器电路包括第一～第六开关管，第一开关管(T1)与第二开关管(T2)串联，第三开关管(T3)与第四开关管(T4)串联，第五开关管(T5)与第六开关管(T6)串联，再将这三条串联支路并联，第一、三、五开关管共并联节点，第二、四、六开关管共并联节点；所述三相电机的单个电极分别连接第一、第二开关管的共节点，第三、第四开关管的共节点，第五、第六开关管的共节点，并在两个电极前设置第九开关(K9)和第十开关(K10)；所述充电接口的两条电极一条通过电感L2连接第三、第四开关管的共节点，另一条连接第一、第二开关管的共节点，所述输出接口的两条电极一条通过电感L3连接第五、第六开关管的共节点，另一条连接第三、第四开关管的共节点；所述隔离型三端口DC/DC变换器包括：前置变换电路、动力电池组变换电路、车载低压蓄电池变换电路；其中所述前置变换电路包括：电容C1、第七～第十开关管、第三～第四开关，绕组a；其中第七、第八开关管串联，第九、第十开关管串联，再将这两条串联支路与电容C1并联，第七、第九开关管、电容C1共并联节点，第八、第十开关管、电容C1共并联节点；所述双向DC/AC变换器电路中第一、第三共节点与前置变换电路中第七、第九开关管的共节点连接，双向DC/AC变换器电路中第二、第四共节点与前置变换电路中第八、第十开关管的共节点连接；绕组a两端通过第三开关(K3)和第四(K4)分别连接第七、第八开关管的共节点和第九、第十开关管的共节点；所述动力电池组变换电路包括：第十一～第十四开关管、电容C2、第五～第六开关，绕组b，其中第十一、第十二开关管串联，第十三、第十四开关管串联，再将这两条串联支路与电容C2并联，第十一、第十三开关管、电容C2共并联节点，第十二、第十四开关管、电容C2共并联节点；绕组b的两端通过第五开关(K5)和第六开关(K6)分别连接第十一、十二开关管的共节点和第十三、第十四开关管的共节点；将电容C2与第十一开关管共节点通过开关K1与电容C1与第一开关管共节点连接，将电容C2与第十二开关管共节点通过开关K2与电容C1与第二开关管共节点连接；所述动力电池组的两极连接与电容C2并联；所述车载低压蓄电池变换电路包括：第十五～第十八开关管、电容C3、第七～第八开关，绕组c，其中第十五、第十六开关管串联，第十七、第十八开关管串联，再将这两条串联支路与电容C3并联，第十五、第十七开关管、电容C3共并联节点，第十六、第十八开关管、电容C3共并联节点；绕组c的两端通过第七开关(K7)和第八开关(K8)分别连接第十五、十六开关管的共节点和第十七、第十八开关管的共节点；所述车载低压蓄电池的两极连接与电容C3并联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车的充放电及电机驱动一体化装置，该装置包括：三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、主控制器、一体机工作模式切换装置、单相交流电源输入接口、单相交流电输出接口、车载低压蓄电池、动力电池组、第一继电器开关、第二继电器开关、第三继电器开关、电机；其中动力电池组与第一继电器开关、三相桥式双向DC/AC变换器、电机依次连接形成电机驱动回路；单相交流电源输入接口、三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、第二继电器开关、动力电池组依次连接形成电池充电回路；电机、三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、第二继电器开关、动力电池组依次连接形成制动能量回收回路；动力电池组、第一继电器开关、三相桥式双向DC/AC变换器、单相交流电输出接口依次连接形成电能输出回路；动力电池组、第二继电器开关、隔离型三端口DC/DC变换器、第三继电器开关、车载低压蓄电池，依次连接形成动力电池为车载低压蓄电池充电回路；在停车充电期间，当动力电池电量已充满时，车载低压蓄电池可由单相交流电源输入接口提供的电能充电，即单相交流电源输入接口、三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、第三继电器开关、车载低压蓄电池依次连接形成外部电源为车载低压蓄电池充电的回路。...

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车的充放电及电机驱动一体化装置，该装置包括：三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、主控制器、一体机工作模式切换装置、单相交流电源输入接口、单相交流电输出接口、车载低压蓄电池、动力电池组、第一继电器开关、第二继电器开关、第三继电器开关、电机；其中动力电池组与第一继电器开关、三相桥式双向DC/AC变换器、电机依次连接形成电机驱动回路；单相交流电源输入接口、三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、第二继电器开关、动力电池组依次连接形成电池充电回路；电机、三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、第二继电器开关、动力电池组依次连接形成制动能量回收回路；动力电池组、第一继电器开关、三相桥式双向DC/AC变换器、单相交流电输出接口依次连接形成电能输出回路；动力电池组、第二继电器开关、隔离型三端口DC/DC变换器、第三继电器开关、车载低压蓄电池，依次连接形成动力电池为车载低压蓄电池充电回路；在停车充电期间，当动力电池电量已充满时，车载低压蓄电池可由单相交流电源输入接口提供的电能充电，即单相交流电源输入接口、三相桥式双向DC/AC变换器、隔离型三端口DC/DC变换器、第三继电器开关、车载低压蓄电池依次连接形成外部电源为车载低压蓄电池充电的回路。2.一种电动汽车的充放电及电机驱动一体化装置的电路，该电路结构包括:充电接口、输出接口、三相电机、双向DC/AC变换器电路、隔离型三端口DC/DC变换器、动力电池组、车载低压蓄电池；所述双向DC/AC变换器电路包括第一～第六开关管，第一开关管(T1)与第二开关管(T2)串联，第三开关管(T3)与第四开关管(T4)串联，第五开关管(T5)与第六开关管(T6)串联，再将这三条串联支路并联，第一、三、五开关管共并联节点，第二、四、六开关管共并联节点；所述三相电机的单个电极分别连接第一、第二开关管的共节点，第三、第四开关管的共节点，第五、第六开关管的共节点，并在两个电极前设置第九开关(K9)和第十开关(K10)；所述充电接口的两条电极一条通过电感L2连接第三、第四开关管的共节点，另一条连接第一、第二开...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，宋永端，李瑞，李玉良，石亚锋，王大松，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51