[發明專利]一種集成充電與驅動于一體的電動汽車系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410714429.7
• 申請日: 2014-11-29
• 公開（公告）號: CN105691217B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 黃風太
• 申請（專利權）人: 中山大洋電機股份有限公司
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18
• 代理公司: 中山市漢通知識產權代理事務所(普通合伙)44255
• 代理人: 古冠開

技術領域：

本發明涉及一種集成充電與驅動于一體的電動汽車系統及其控制方法。

背景技術：

隨著我國經濟的發展，石油短缺的問題嚴重，同時我國已成為世界最大的汽車市場，汽車對我國的能源供應提出了嚴峻的挑戰，汽車排放的一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物等對城市環境也造成了較大的污染，因此，發展電動汽車對我國的能源安全具有深遠的影響。

現有電動汽車用逆變器(INVERTER)進行驅動電機，利用高壓電池輸出的高壓直流電通過逆變器轉換成3相交流輸出到電機，當高壓電池電量較低時，需要對高壓電池進行充電，否則無法驅動汽車。現有對高壓電池進行充電的方式主要包括如下兩種：

第一種方式，3相供電電源通過獨立的充電器換成高壓直流電對高壓電池進行充電，這樣明顯增加了獨立的充電器，導致產品結構復雜，成本偏高，另外這種充電器的運作原理是基于整流(Rectifier)的概念，即整流器+三相交錯的DC/DC的組合，充電效率較低，不能滿足快速高效充電的要求。

第二種方式，利用逆變器(INVERTER)的部分元器件形成整流器(Rectifier)，外加電感器利用單相交流電源對高壓電池進行充電。當充電時，首先需要通過開關K1切斷逆變器與電機三相繞組之間的連接，單相供電電源通過電感器L與逆變器連接并通過整流器轉換成高壓直流電對高壓電池進行充電，這種結構見美國專利US8441229(B2)，這種方式，他們的拓撲結構是傳統的充電器的概念，即，整流器+三相交錯的DC/DC；需要額外增加電感器L，體積大，成本高，充電效率低，因為使用兩階段的功率轉換，即交流AC-直流DC-交流AC，需要一個全新的充電器控制器包括AC/DC和DC/DC，控制較為復雜。

有鑒于此，申請人開發了一種充電與驅動集成的拓撲結構，如圖1所示，即將高壓電池與逆變器連接,逆變器與若干相線圈繞組的第一端連接，若干相線圈繞組的第二端分別連接3相交流電的輸入連接器和短路連接單元，逆變器可作為充電器使用；電動汽車處于驅動狀態，短路連接單元使若干相線圈繞組的第二連接端短路連接起來，高壓電池輸出的高壓直流電通過逆變器正向操作控制轉換成交流電輸出到電機，驅動電機運轉牽引電動汽車；電動汽車處于充電狀態，若干相線圈繞組的第二連接端與3相交流電的輸入連接器連接，利用電機的若干相線圈繞組作為充電電感，利用逆變器作為充電器，外部3相交流電通過電機的若干相線圈繞組和逆變器轉換成直流電對高壓電池進行充電。但上述的拓撲結構還不完善，主要存在如下缺點：

1)短路連接單元與3相交流電的輸入連接器之間不互鎖，一旦輸入外部3相交流電而短路連接單元處于導通狀態，極易造成短路燒壞，存在安全隱患；

2)進入充電狀態或者驅動狀態時，如果不互鎖，也造成安全隱患。

3)3相交流電的輸入連接器與牽引電機的若干相線圈繞組、逆變器、高壓電池處于串聯狀態，一旦他人意外觸碰到3相交流電的輸入連接器的高壓端子，會產生觸電事故，因此也存在安全隱患。

發明內容：

本發明的一個目的是提供一種集成充電與驅動于一體的電動汽車系統，結構更加簡單、緊湊，而且通過設置高壓互鎖裝置實現電動汽車安全、可靠和快速的充電。

本發明的另一個目的是提供一種集成充電與驅動于一體的電動汽車系統的控制方法，通過先檢測充電蓋狀態，然后再檢測充電站的插頭是否輸入連接器接插好，實現互鎖，實現簡單、成本更低，充電操作更加安全可靠。

本發明的電動汽車系統是通過下述技術方案予以實現的：

一種集成充電與驅動于一體的電動汽車系統，包括高壓電池、逆變器和牽引電機，所述的電機包括定子組件、轉子組件和驅動/充電切換控制器，定子組件里面含有若干相線圈繞組，驅動/充電切換控制器用于控制電動汽車進入驅動狀態或者充電狀態，其中：電動汽車處于驅動狀態，高壓電池輸出的高壓直流電通過逆變器控制轉換成交流電輸出到牽引電機，驅動電機運轉牽引電動汽車；電動汽車處于充電狀態，利用電機的若干相線圈繞組作為充電電感，利用逆變器作為充電器，外部3相交流電依次通過電機的若干相線圈繞組和逆變器轉換成直流電對高壓電池進行充電；其特征在于：它還包括高壓互鎖裝置，高壓互鎖裝置包括充電蓋、鎖銷裝置和檢測開關，外部3相交流是通過一個輸入連接器來輸入，所述的輸入連接器的外面被充電蓋罩住以免裸露出輸入連接器上的高壓端子，鎖銷裝置用于在充電蓋關閉時鎖住充電蓋，以免充電蓋意外打開，檢測開關用于檢測充電蓋的開啟或者關閉狀態并將信號傳送到驅動/充電切換控制器。