一种电动汽车驱动系统和电动汽车技术方案

本发明专利技术公开了一种电动汽车驱动系统，包括多个逆变单元和驱动电机，所述驱动电机的各相定子绕组中的多个线圈分成多组，形成多组分绕组，各所述分绕组均为三相绕组，所述分绕组和逆变单元数量相等，一组分绕组的三相输入与一个逆变单元的三相输出对应相连，各所述逆变单元均为由分立的开关器件构成的三相全桥结构。本发明专利技术还相应公开了一种电动汽车，包括如上所述的电动汽车驱动系统。本发明专利技术的电动汽车驱动系统和电动汽车均具有结构紧凑、成本低、可靠性高、散热性能好等优点。

An electric vehicle drive system and electric vehicle

The invention discloses an electric vehicle driving system, which comprises a plurality of inverter units and a driving motor, wherein a plurality of coils in each phase stator winding of the driving motor are divided into a plurality of groups to form a plurality of component windings, each of which is a three-phase winding, the number of the component winding and the inverter single element are equal, the three-phase input of one component winding corresponds to the three-phase output of one inverter unit Each inverter unit is a three-phase full bridge structure composed of discrete switching devices. The invention also correspondingly discloses an electric vehicle, including an electric vehicle driving system as described above. The electric vehicle driving system and the electric vehicle of the invention have the advantages of compact structure, low cost, high reliability, good heat dissipation performance, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车驱动系统和电动汽车
本专利技术主要涉及电动汽车
，特指一种电动汽车驱动系统和电动汽车。
技术介绍
电动汽车驱动系统一般包括驱动电机和电机控制器，目前驱动电机一般采用三相交流电机，电机控制器一般采用基于三相全桥结构的主电路结构。如图1所示为三相交流驱动电机和电机控制器主电路原理图。图1中从电池输出的直流电经DC+和DC-进入到电机控制器中，电机控制器通过6个开关管(图1中的1-6#)组成的三相全桥逆变电路将电池输入的直流电逆变成三相交流电，分别通过U、V和W进入驱动电机2，为电机供电。其中开关管(1#、3#、5#)组成全桥的三个上管，开关管(2#、4#、6#)为全桥的三个下管。目前驱动电机控制器的开关管普遍采用IGBT模块(如英飞凌IGBT模块-FF600R12ME4)，其中一个IGBT模块中包含图1所示的一个上管(1#或3#或5#)和一个下管(2#或4#或6#)。图2所示为IGBT模块内部主电路原理图，图2中a1为一个IGBT芯片构成的单管，a2为与a1相同的多个IGBT芯片构成的单管，a1与多个a2的集电极c连在一起，发射极e也连在一起，并联形成一个三相逆变全桥的上管；类似地，图2中b1为一个IGBT芯片构成的单管，b2为与b1相同的多个IGBT芯片构成的单管，b1与多个b2的集电极c连在一起，发射极e也连在一起，并联形成一个三相逆变全桥的下管。上述上管的集电极c与模块的正输入端D1相连；上述下管的发射极e与模块的负输入端D2相连；上述上管的发射极e和下管的集电极c连在一起，形成图2中的输出端H1，输出端H1与输出端H2和H3相连。图3所示为基于图2所示IGBT模块构成控制器主电路在具体应用时的原理图。车辆动力电池输出的直流电源接电机控制器1的输入端DC+和DC-，电机控制器1内部有3个IGBT模块，3个IGBT模块的输入端D1连在一起，与DC+相连；3个IGBT模块的输入端D2连在一起，与DC-相连；每个IGBT模块的输出端H2和H3连在一起，并与驱动电机的一相绕组相连，3个IGBT模块共输出3路交流U、V和W，给三相交流驱动电机供电。电动汽车对驱动系统成本提出了很高要求，为了降低成本，同时提高电机控制器电流等级的灵活性，行业中出现了用IGBT单管的分立器件来代替IGBT模块，如美国电动汽车公司特斯拉的ModelS车型，就是采用基于IGBT分立单管并联的电机控制器。国内英搏尔等公司也批量推出了基于IGBT分立单管并联的驱动电机控制器，如专利技术专利《CN201710132378-交流电机控制器》所述。IGBT分立单管有3个引脚，即分别为图2中IGBT芯片的集电极c、发射极e和门级g。基于IGBT分立单管并联的电机控制器与基于IGBT模块的电机控制器结构和原理类似，其主要区别在于基于IGBT分立单管并联的电机控制器是多个分立的IGBT单管通过外部电路进行并联，形成图1所示的开关器件，而基于IGBT模块的电机控制器是通过IGBT模块内部的IGBT芯片单管在模块内部并联，形成图1所示的开关器件。另外，电动汽车驱动电机定子绕组一般采用分布式绕组，电机的极数一般在8极以上，为简化说明，图4展示了一台4极24槽的电机绕组的连接方式，该电机为普遍采用的双层绕组，即一个定子槽内有上下两个绕组边，上层边用实线代表，下层边用虚线代表。电机的每极每相槽数为2，节距为5，其中1槽、2槽的上层边(实线)和6槽、7槽的下层边(虚线)为一个线圈组，A相共有4个类似的线圈组，另外3个线圈组的上层边分别位于7槽和8槽、13槽和14槽、19槽和20槽，如图5所示为A相绕组的4个线圈组分布和连接情况。因节距固定为5，为简化起见，各线圈可以用上层边来代替，图4所示绕组的连接方式简化如图6所示，从图6可以看出，每相绕组的4个线圈组为2串2并，即并联支路数为2，三相绕组为星形连接。每相绕组的4个线圈组也可以是4个全部串联(如图7为U相4个线圈组全部串联，此时并联支路数为1)或4个全部并联(如图8为U相4个线圈组全部并联，此时并联支路数为4)，具体根据驱动电机电压高低和电机的设计来定。如上所述，目前电动汽车驱动系统普遍采用的方案，基于IGBT模块或基于IGBT分立单管并联的电机控制器+三相交流驱动电机主要存在的问题包括：1、IGBT模块的芯片并联方案或IGBT分立单管并联方案，由于需要减小杂散电感，芯片和单管之间需要紧密排布，这样使发热集中，散热相对困难，影响IGBT的性能发挥；2、基于IGBT模块的电机控制器成本偏高，且电流等级少，与驱动电机匹配灵活性差；3、由于IGBT电流与温度具有正相关的特性，电流增加使得温度升高，温度升高又会促使电流增加，IGBT分立单管之间的参数差异容易导致过流，并联技术难度大，且难度随着并联的个数增加而增加；目前国内方案并联的IGBT分立单管个数最大为4个，限制了并联方案的应用，也存在可靠性差的问题。4、电机控制器一个IGBT模块故障或驱动电机内部部分绕组故障将导致整个电机控制器或驱动电机无法工作，可靠性差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种可靠性高、灵活性强的电动汽车驱动系统和电动汽车。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种电动汽车驱动系统，包括多个逆变单元和驱动电机，所述驱动电机的各相定子绕组中的多个线圈分成多组，形成多组分绕组，各所述分绕组均为三相绕组，各所述分绕组和逆变单元数量相等，一组分绕组的三相输入与一个逆变单元的三相输出对应相连，各所述逆变单元均为由分立的开关器件构成的三相全桥结构。作为上述技术方案的进一步改进：分立的开关器件为IGBT分立单管或Mosfet分立单管或碳化硅分立单管或氮化镓分立单管。各所述分绕组中每相绕组中的线圈相互串联或并联。各所述分绕组为驱动电机一个极对应的一个三相极相组或一对极对应的两个极性相反的三相极相组。各所述分绕组均形成一个中性点，所述分绕组的中性点相互不连接。多个逆变单元输入端并联有母线电容，所述母线电容包括单个电容或多个并联的电容。分绕组或逆变单元的数量与驱动电机的极数或极对数相等。本专利技术还公开了一种电动汽车，包括如上所述的电动汽车驱动系统。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的电动汽车驱动系统，将驱动电机的各相定子绕组分成多组分绕组，每个分绕组对应有一套独立的逆变单元，各逆变单元的分立单管可以选用不同的电流等级，通过与不同组数的分绕组搭配实现更多的总电流等级，灵活性强；另一方面，采用由逆变单元与分绕组构成的多套主电路形式，相对于现有单套逆变器与定子绕组构成的单套主电路的形式，其可靠性也更高，各套主电路独立工作，相互之间可以冗余形成保护；在其中某一套主电路出现问题的情况下，其余主电路可以正常工作，电机驱动系统可以实现降功率运行，从而避免现有逆变器出现问题后整个系统都无法工作的问题。(2)由于采用IGBT分立单管代替现有的IGBT模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车驱动系统，其特征在于，包括多个逆变单元(1)和驱动电机(2)，所述驱动电机(2)的各相定子绕组(3)中的多个线圈分成多组，形成多组分绕组(4)，各所述分绕组(4)均为三相绕组，各所述分绕组(4)和逆变单元(1)数量相等，一组分绕组(4)的三相输入与一个逆变单元(1)的三相输出对应相连，各所述逆变单元(1)均为由分立的开关器件构成的三相全桥结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车驱动系统，其特征在于，包括多个逆变单元(1)和驱动电机(2)，所述驱动电机(2)的各相定子绕组(3)中的多个线圈分成多组，形成多组分绕组(4)，各所述分绕组(4)均为三相绕组，各所述分绕组(4)和逆变单元(1)数量相等，一组分绕组(4)的三相输入与一个逆变单元(1)的三相输出对应相连，各所述逆变单元(1)均为由分立的开关器件构成的三相全桥结构。


2.根据权利要求1所述的电动汽车驱动系统，其特征在于，分立的开关器件为IGBT分立单管或Mosfet分立单管或碳化硅分立单管或氮化镓分立单管(101)。


3.根据权利要求1所述的电动汽车驱动系统，其特征在于，各所述分绕组(4)中每相绕组中的线圈相互串联或并联。


4.根据权利要求1或2或3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小武，
申请(专利权)人：长沙牛米驱动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43