集成式电驱动系统与包括该系统的电动车辆技术方案

本公开涉及一种集成式电驱动系统及车辆，其包括：电机；能量存储单元；第一转换单元，其配置为将来自车辆外部电源或电机再生反馈时所产生的交流电转换为直流电，或将来自能量存储单元的高压直流电转换为交流电；第二转换单元，其配置为对来自第一转换单元或能量存储单元的高压直流电执行升压或降压操作；第三转换单元，其配置为对来自第二转换单元或能量存储单元的高压直流电执行转换操作；以及控制单元，其配置为选择性地控制外部电源、电机、第一、第二、第三转换单元、能量存储单元，以实现系统的不同工作模式。本公开还涉及一种包括该系统的电动车辆。根据本公开的系统与车辆实现了功率电子器件的复用；并降低了车辆的制造成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
集成式电驱动系统与包括该系统的电动车辆


[0001]本公开涉及电动车辆领域，更具体而言，本公开涉及一种集成式电驱动系统与包括该系统的电动车辆。

技术介绍

[0002]迫于能源危机和环境污染的双重压力，电动车辆(和/或混合动力车辆)成为未来车辆的主要发展趋势。通常，电动车辆包括可充电的高压电池、利用该高压电池所提供的电力驱动车辆行驶的三相电机、以及用于借助高压电池驱动电机的逆变器。
[0003]当高压电池中的剩余电力(SOC)过低时，需要利用车辆中所配备的充电机来对高压电池充电，该充电机通常是借助外接单相交流电或三相交流电进行充电的交流充电机。
[0004]此外，需要安装额外的DC/DC转换器给12V蓄电池供电，该12V蓄电池可以为车辆中的音响、车窗及车灯等低压设备供电。
[0005]在现有的电动车辆中，充电过程和驱动过程中所用到的逆变器、充电机以及DC/DC转换器等都各自独立地安装在车辆上，并且使用场景单一，这不仅增加了电路的复杂性和车辆的制造成本，还造成了功率电子器件的浪费。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中所存在的上述问题，本公开提供了一种用于车辆的集成式电驱动系统，其将充电机、逆变器、电机和DC/DC转换器集成于一体，实现了功率电子器件的复用，可同时支持两相、三相交流充电和直流充电；此外，该系统取消了单独的充电机、逆变器和直流转换器，减少了车辆的固定负载，降低了车辆的制造成本。
[0007]本公开提供了一种集成式电驱动系统，该系统包括：电机，其配置为在控制单元的控制下借助车辆的能量存储单元驱动车辆行驶，或者借助车辆外部电源或电机再生反馈能量向车辆的能量存储单元充电；能量存储单元，其配置为在控制单元的控制下使用车辆外部电源的电功率充电，或者通过所述电机驱动车辆行驶，或者对车内负载供电；第一转换单元，其配置为在控制单元的控制下将来自车辆外部电源或电机再生反馈时所产生的交流电转换为直流电，或者将来自所述能量存储单元的直流电转换为交流电；第二转换单元，其配置为在控制单元的控制下对来自所述第一转换单元或所述能量存储单元的直流电执行升压或降压操作；第三转换单元，其配置为在控制单元的控制下将来自所述第二转换单元的直流电转换成用于对所述能量存储单元充电的直流电，或者将来自所述能量存储单元的高压直流电转换为低压直流电；以及控制单元，其配置为选择性地控制车辆外部电源、所述电机、所述第一转换单元、所述第二转换单元、所述第三转换单元、所述能量存储单元，以实现所述系统的不同工作模式。
[0008]有利地，所述系统的不同工作模式包括借助所述能量存储单元驱动电机、借助所述能量存储单元的高压电池对所述能量存储单元的低压电池充电、借助车辆外部电源对所述能量存储单元充电以及借助电机再生反馈能量对所述能量存储单元的高压电池充电中
的一者或多者。
[0009]有利地，所述电机包括多个线圈电感，每个线圈电感的第一端借助第一开关连接至车辆外部电源并且借助第二开关连接至中性点，第二端连接至所述第一转换单元的交流端，并且所述控制单元配置为在系统的不同工作模式下选择性地控制第一和第二开关的通断。
[0010]有利地，所述能量存储单元包括用于驱动所述电机的高压电池和用于向车辆中的低压设备供电的低压电池。
[0011]有利地，所述第一转换单元13包括六个半导体开关管，并且所述控制单元配置为在系统的不同工作模式下选择性地控制所述多个半导体开关管的通断。
[0012]有利地，所述第二转换单元包括两个半导体开关管和一个扼流电感，在所述电感的两端并联连接有一续流二极管，并且所述控制单元配置为在系统的不同工作模式下选择性地控制所述多个半导体开关管的通断。
[0013]有利地，该系统还包括：
[0014]第三开关，其连接在所述第一转换单元的直流端与所述第二转换单元的第一端之间；
[0015]第四开关，其连接在所述第二转换单元的第二端与所述第三转换单元的输入端之间；
[0016]第五开关，其连接在所述第一转换单元的直流端与所述第二转换单元的第二端之间；以及
[0017]第六开关，其连接在所述第二转换单元的第一端与所述第三转换单元的输入端之间，
[0018]其中，所述控制单元配置为选择性地控制第三、第四、第五和第六开关的通断，以使所述第二转换单元对来自所述第一转换单元或所述能量存储单元的高压电池的直流电执行升压或降压操作，
[0019]其中，所述控制单元配置为断开第二、第三及第四开关，且闭合第一、第五及第六开关，以使车辆外部电源降压后用于对所述能量存储单元充电；或者，所述控制单元配置为断开第二、第五及第六开关，且闭合第一、第三及第四开关，以使车辆外部电源升压后用于对所述能量存储单元充电。
[0020]有利地，所述第三转换单元包括：
[0021]逆变器，其包括四个半导体开关管，其配置为将来自所述第二转换单元或所述能量存储单元的高压电池的直流电转换成交流电；
[0022]隔离变压器，其包括带有第一选通开关的第一输出端及带有第二选通开关的第二输出端，其配置为对来自所述逆变器的交流电执行隔离变压操作；以及
[0023]整流器，其包括两个半导体开关管和二极管，其输入端连接至所述隔离变压器的第一和第二输出端，其输出端借助第七开关连接至能量存储单元的高压电池且借助第八开关连接至能量存储单元的低压电池，所述整流器配置为将来自所述隔离变压器的交流电转换成用于对所述能量存储单元的高压电池或能量存储单元的低压电池充电的直流电，
[0024]其中，所述控制单元配置为选择性地控制所述第一选通开关、第二选通开关、第七开关以及第八开关的通断，以使来自所述第二转换单元的直流电用于对所述能量存储单元
的高压电池充电，或者使来自所述第二转换单元或所述能量存储单元的高压电池的直流电用于对所述能量存储单元的低压电池充电，
[0025]其中，所述控制单元配置为闭合第一选通开关和第七开关且断开第二选通开关和第八开关，以使所述第二转换单元的直流电用于对所述能量存储单元的高压电池充电；或者，所述控制单元配置为闭合第二选通开关和第八开关且断开第一选通开关和第七开关，以使来自所述第二转换单元或所述高压电池的直流电用于对所述能量存储单元的低压电池充电。
[0026]有利地，该系统还包括：第九开关，其连接在所述第一转换单元的直流端与所述能量存储单元的高压电池之间，其中，所述控制单元配置为选择性地控制第一至第九开关以及第一和第二选通开关的通断，以实现所述系统的不同工作模式，所述控制单元配置为闭合第二和第九开关，且断开第一、第三、第五及第七开关，以借助所述能量存储单元的高压电池驱动电机或者借助电机再生反馈能量对所述能量存储单元的高压电池充电。
[0027]有利地，该系统还包括：第十开关，其连接在所述能量存储单元的高压电池与所述第三转换单元的输入端之间，其中，所述控制单元配置为选择性地控制第一至第十开关以及第一和第二选通开关的通断，以实现所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成式电驱动系统，其特征在于，该系统包括：电机(12)，其配置为在控制单元(11)的控制下借助车辆的能量存储单元驱动车辆行驶，或者借助车辆外部电源或电机再生反馈能量向车辆的能量存储单元充电；能量存储单元，其配置为在控制单元(11)的控制下使用车辆外部电源的电功率充电，或者通过所述电机(12)驱动车辆行驶，或者对车内负载供电；第一转换单元(13)，其配置为在控制单元(11)的控制下将来自车辆外部电源或电机再生反馈时所产生的交流电转换为直流电，或者将来自所述能量存储单元的直流电转换为交流电；第二转换单元(14)，其配置为在控制单元(11)的控制下对来自所述第一转换单元(13)或所述能量存储单元的直流电执行升压或降压操作；第三转换单元(15,16,17)，其配置为在控制单元(11)的控制下将来自所述第二转换单元的直流电转换成用于对所述能量存储单元充电的直流电，或者将来自所述能量存储单元的高压直流电转换为低压直流电；以及控制单元(11)，其配置为选择性地控制车辆外部电源、所述电机、所述第一转换单元、所述第二转换单元、所述第三转换单元、所述能量存储单元，以实现所述系统的不同工作模式。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统的不同工作模式包括借助所述能量存储单元驱动电机、借助所述能量存储单元的高压电池(18)对所述能量存储单元的低压电池(19)充电、借助车辆外部电源对所述能量存储单元充电以及借助电机再生反馈能量对所述能量存储单元的高压电池(18)充电中的一者或多者。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电机(12)包括多个线圈电感，每个线圈电感(L1,L2,L3)的第一端借助第一开关(S1,S2,S3)连接至车辆外部电源并且借助第二开关(S4,S5,S6)连接至中性点，第二端连接至所述第一转换单元(13)的交流端，并且所述控制单元(11)配置为在系统的不同工作模式下选择性地控制第一和第二开关的通断。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述能量存储单元包括用于驱动所述电机(12)的高压电池(18)和用于向车辆中的低压设备供电的低压电池(19)。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一转换单元(13)包括六个半导体开关管(Q1-Q6)，并且所述控制单元(11)配置为在系统的不同工作模式下选择性地控制所述六个半导体开关管的通断。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二转换单元(14)包括两个半导体开关管(Q13,Q14)和一个扼流电感(L5)，在所述电感(L5)的两端并联连接有一续流二极管，并且所述控制单元(11)配置为在系统的不同工作模式下选择性地控制所述两个半导体开关管的通断。7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该系统还包括：第三开关(2PS1)，其连接在所述第一转换单元(13)的直流端与所述第二转换单元(14)的第一端之间；
第四开关(2PS2)，其连接在所述第二转换单元(14)的第二端与所述第三转换单元的输入端之间；第五开关(3PS3)，其连接在所述第一转换单元(13)的直流端与所述第二转换单元(14)的第二端之间；以及第六开关(3PS4)，其连接在所述第二转换单元(14)的第一端与所述第三转换单元的输入端之间，其中，所述控制单元(11)配置为选择性地控制第三、第四、第五和第六开关的通断，以使所述第二转换单元(14)对来自所述第一转换单元(13)或所述能量存储单元的高压电池(18)的直流电执行升压或降压操作，其中，所述控制单元(11)配置为断开第二、第三及第四开关，且闭合第一、第五及第六开关，以使车辆外部电源降压后用于对所述能量存储单元充电；或者，所述控制单元(11)配置为断开第二、第五及第六开关，且闭合第一、第三及第四开关，以使车辆外部电源升压后用于对所述能量存储单元充电。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第三转换单元包括：逆变器(15)，其包括四个半导体开关管(Q7-Q1...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍博，
申请(专利权)人：纬湃科技投资中国有限公司，
类型：发明
国别省市：