采用电机驱动系统的车辆高压充电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种采用电机驱动系统的车辆高压充电系统，包括:逆变器(10)，其连接到充电电池(40)；电机(20)，其与所述逆变器(10)连接，所述电机(20)具有中性点(N)并被配置为将提供至所述中性点的电力提供给所述逆变器(10)；第一继电器(R1)，其具有与充电电源输入端连接的一端，并具有对端；中性点电容(Cn)，其布置在旁路上，所述旁路的第一端与所述中性点和充电电源输入端子连接，其中，直流充电电力适于从所述充电电源输入端子输入，所述旁路的第二端与所述第一继电器的对端连接。其特征在于，所述充电系统还包括第二继电器(Rn)，所述串联的第二继电器(Rn)布置在所述旁路上并与所述中性点电容(Cn)串联。该充电系统具有体积紧凑成本低廉的优点。低廉的优点。低廉的优点。

【技术实现步骤摘要】
采用电机驱动系统的车辆高压充电系统


[0001]本专利技术涉及车辆电气系统，尤其是涉及采用电机驱动系统的车辆高压充电系统。

技术介绍

[0002]随着节能环保的要求越来越严格，具有低排放甚至零排放的电动汽车(包括混合动力和纯电动车)得到越来越多的实际使用。虽然电动汽车在动力、噪音、使用成本等方面已经比传统燃油车具有更大的优势，但是电动汽车相对于传统燃油车任然存在不足之处，尤其是充电问题。相对于传统燃油汽车能在几分钟内把空油箱加满并能行驶400
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500公里以上，电动车需要几个小时把低电量电池充满，才能行驶类似或更少的公里。由此，在日常使用中依然存在诸多不便。
[0003]相应地，现有技术中提出了快速充电技术，其通常使用400伏电压进行充电。由此，众多充电设施也被设计成提供400伏电压。最近，更高电压充电技术，例如800伏架构技术也被逐渐提出并得以运用。在相同的工况下，更高电压更提供更高效的充电。这样就可以在几分钟内充入续航百公里的电量，或者能在半小时内充入80％以上的电量。
[0004]然而，目前大部分充电设施仅能提供400伏充电电压，更高电压的充电需要对现有设施进行大规模改造，不具有经济性。因此，现有技术中提出采用外部400伏充电电压，而车辆中使用的电池具有更高电压规格，例如800伏。由此，在不需要改动现有外部充电设备的情况下能用更高的电压进行高效充电。
[0005]为了实现对外部400伏电压进行加压至800伏，目前
中提出一种使用车辆电机驱动系统中电机的中性点来接收电动车辆外部供电设备的电压并进行升压对电池进行充电的技术。该电动车辆外部供电设备采用现有基础设施，即提供较低的例如400伏的充电电压，在没有额外装置和增加额外成本的情况下通过(未以动力输出模式工作的)电机驱动系统提升电压，向电池提供提升的电压，并且对电池充电。
[0006]具体来说，使用电机驱动系统的电池充电技术是向电机中性点施加外部充电电力的充电方案，通过使用电机的线圈和逆变器的开关元件将电机中性点的电压(例如400伏)提升到电池的高充电电压(例如800伏)。如果外部充电电压具有适合于电池充电电压的幅值(例如800伏)，则外部充电电压可以直接施加到电池，而不是将外部电力施加到电机中性点。以这种方式，当外部充电电压(例如400伏)低于电池设计充电电压(例如800伏)时，通过使用电机和逆变器把外部充电电压提高至电池充电电压；当外部充电电压适合于电池充电电压时，则直接向电池提供充该外部电压进行充电。
[0007]通常，利用电机中性点的升压充电电路包括：逆变器，其连接到充电电池；电机，其与所述逆变器连接并具有中性点，被配置为将提供至中性点的电力提供给逆变器，其中，逆变器和电机组成电机驱动系统，在驱动模式下，能为车辆提供驱动力；继电器，其具有与充电电源输入端连接的一端，并具有对端；中性点电容，其布置在旁路上，该旁路的第一端与电机中性点和充电电源输入端子连接，其中，直流充电电力适于从充电电源输入端子输入，旁路的第二端与充电电源输入端子和该继电器的对端连接。
[0008]当电机驱动系统以充电模式工作时，在升压充电过程中，中性点电容作为升压充电电路的输入电容。而当电机驱动系统以动力输出模式工作时，即电池和逆变器驱动电机时，必须将该中性点电容与电机的中性点断开，否则会干扰电机正常的SVPWM控制。由此，需要在充电电源输入端子和电机中性点之间(尤其是在旁路的第一端和电机中性点之间)还设置有第二继电器，其在升压电路工作时闭合，在电机驱动车辆时断开。
[0009]此外，这类电路能与外部电压直充电路整合在一起，以便实现多路(400伏和800伏)充电系统。
[0010]然而，在该升压充电电路中，第二继电器布置在主充电电路回路中，这就要求该继电器具有更高的额定电流，因此体积更大。然而，出于电磁兼容性(EMC)的考虑，该第二继电器通常需要被布置在集成驱动模块(iDM)中。通常该集成驱动模块通常空间非常有限，体积过大的继电器不容易甚至无法进行封装，甚至会导致整个电路方案无法实现。此外，大额定电流继电器也导致更高的生产成本。
[0011]上述
技术介绍
仅用于对本公开背景的理解，而不应理解为承认这些技术对于本领域技术人员而言是所熟知的常规技术。

技术实现思路

[0012]值得注意的是，本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中已经发现的一个或多个缺点。
[0013]为此，本专利技术提出一种采用电机驱动系统的车辆高压充电系统，包括:
[0014]‑
逆变器，其连接到充电电池；
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电机，其与所述逆变器连接，所述电机具有中性点并被配置为将提供至所述中性点的电力提供给所述逆变器；
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第一继电器，其具有与充电电源输入端连接的一端，并具有对端；
[0017]‑
中性点电容，其布置在旁路上，所述旁路的第一端与电机的中性点和充电电源输入端子连接，其中，直流充电电力适于从所述充电电源输入端子输入，所述旁路的第二端与所述充电电池以及所述第一继电器的对端连接；
[0018]其特征在于，所述充电系统还包括第二继电器，所述第二继电器布置在所述旁路上并与所述中性点电容串联。
[0019]通过上述设置，由于在支路上只有中性点电容的纹波电流流经第二继电器，由此第二继电器的额定电流被大幅降低。因为主电池充电电流不流经第二继电器。通常对于这种升压电路，纹波电流只有主充电电流的1/8。因此，第二继电器的体积被大幅缩小，并能被方便地布置在集成驱动模块中。此外，由于第二继电器仅需更小的额定电流，该继电器的生产成本也将被大幅降低。
[0020]进一步地，所述第二继电器位于所述中性点电容器与所述电机的中性点之间。可替换的，所述中性点电容器位于所述第二继电器和所述电机的中性点之间。由此，第二继电器可以被灵活地布置在支路与中性点电容串联来实现充电系统的中性点电容的工作与停止。
[0021]进一步地,所述第二继电器是带有电磁铁和接触器的继电器。使用这类传统的继电器可以更好地控制生产成本和系统复杂度。可选地，所述第二继电器是不带接触器的半导体开关，例如，所述半导体开关是MOSFET开关。可选地，该第二继电器还可以是由电动机
操作的机械开关，通过控制信号来开启或关闭。
[0022]进一步地，所述充电系统还包括第三继电器，其一端连接到所述充电电池，其对端连接到所述充电电源输入端子，从而能形成直充电路，通过充电电源输入端子对充电电池直接进行充电。
[0023]进一步地，所述充电系统还包括第四继电器，其一端连接到所述电机的中性点和所述旁路的第一端，对端连接到所述充电电源输入端子，其能连通或断开充电电源输入端子，以满足规范要求。
[0024]进一步地，所述旁路、所述电机和所述逆变器布置在集成驱动模块(iDM)中。
[0025]进一步地，所述充电系统适应于400V至800V升压充电，从而能适应更宽幅度的充电电压，提高这个系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用电机驱动系统的车辆高压充电系统，包括:逆变器(10)，其连接到充电电池(40)；电机(20)，其与所述逆变器(10)连接，所述电机(20)具有中性点(N)并被配置为将提供至所述中性点的电力提供给所述逆变器(10)；第一继电器(R1)，其具有与充电电源输入端连接的一端，并具有对端；中性点电容(Cn)，其布置在旁路上，所述旁路的第一端与所述电机的中性点(N)和充电电源输入端子连接，其中，直流充电电力适于从所述充电电源输入端子输入，所述旁路的第二端和所述充电电池以及所述第一继电器(R1)的对端连接；其特征在于，所述充电系统还包括第二继电器(Rn)，所述第二继电器(Rn)布置在所述旁路上并与所述中性点电容(Cn)串联。2.根据权利要求1所述的采用电机驱动系统的车辆高压充电系统，其中，所述第二继电器位于所述中性点电容器与所述电机的中性点之间。3.根据权利要求1所述的采用电机驱动系统的车辆高压充电系统，其中，所述中性点电容器位于所述第二继电器和所述电机的中性点之间。4.根据权利要求1所述的采用电机驱动系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：许向东，顾捷，王文奎，
申请(专利权)人：德尔福科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：