[實(shí)用新型]一種基于磁耦合的電動(dòng)汽車電源及驅(qū)動(dòng)電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520051821.8
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN204349808U
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李萌;曾慶臣
• 申請（專利權(quán)）人: 山東游騎兵汽車電控技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02M1/32;H02P27/06
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 李桂存

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)汽車電源及驅(qū)動(dòng)電路，具體是一種基于磁耦合的電動(dòng)汽車電源及驅(qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)

????電力電子變換器廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、電力牽引、傳動(dòng)等領(lǐng)域。電動(dòng)汽車行業(yè)目前普遍采用蓄電池大規(guī)模串聯(lián)供電，通過升壓電路將電壓提升后（或直接串聯(lián)高壓輸出），再連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括儲(chǔ)能單元、電力電子變換器和電機(jī)三大部分。目前，無論是純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車還是增程式電動(dòng)汽車，普遍具有如下特點(diǎn)：車載電機(jī)主流類型為：永磁同步電機(jī)、交流異步電機(jī)、BLDC電機(jī)、復(fù)合勵(lì)磁電機(jī)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般采用兩電平電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)；能量管理系統(tǒng)通常采用鋰電池、鉛酸電池。由于單體電池電壓較低，電池組需要大規(guī)模串聯(lián)，并需要采用電池能量管理系統(tǒng)（BMS）對各單體電池進(jìn)行管理；充電方式需要外接充電器逐個(gè)或成組為蓄電池充電。通過分析，不難發(fā)現(xiàn)目前的技術(shù)路線存在如下技術(shù)缺陷：

（1）????????儲(chǔ)能部分：

a)???大規(guī)模串聯(lián)后電池的動(dòng)態(tài)均壓困難。長期使用，電池單體的特性不均導(dǎo)致充放電電壓不一致，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電池?fù)p毀、起火。

b)???如采用DC-DC升壓電路，則需要額外的電力電子設(shè)備和電抗器。造成系統(tǒng)功率密度降低，電抗器的充放電過程產(chǎn)生諧波，影響車載電器和通訊設(shè)備的正常工作。

c)???為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)均壓，需要復(fù)雜、昂貴的電池能量管理系統(tǒng)（BMS）。

d)???鋰電池的特性受生產(chǎn)條件、使用周期、工作環(huán)境等因數(shù)的影響，即使同一品牌的電池在長時(shí)間使用后也很難做到良好的一致性。因此，不同廠家、不同批次、不同時(shí)間生產(chǎn)的電池，往往不能混用。從而，導(dǎo)致在新能源汽車推廣的過程中，出現(xiàn)了如下問題：儲(chǔ)能系統(tǒng)在出廠時(shí)，需要浪費(fèi)大量的人力、物理、財(cái)力對電池單體進(jìn)行多項(xiàng)指標(biāo)的檢測，以保證各批次的一致性；在使用一段時(shí)間后，如果某個(gè)電池單體發(fā)生故障，替換又非常困難，造成售后服務(wù)成本的提高。各個(gè)廠家生產(chǎn)的鋰電池特性很難做到一致，彼此替換困難。不同類型的電池（如鋰電與鉛酸之間）更是無法相互替換，從而嚴(yán)重影響新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

（2）????????電控系統(tǒng)：

a)???一般來說，變換器輸出基波頻率較低，通常不大于400Hz，因此系統(tǒng)所需母線電容（通常為汽車級薄膜電容）數(shù)量多，體積、重量較大、影響系統(tǒng)的功率密度。大量電容器的存在造成整車?yán)m(xù)航里程受限。

b)???系統(tǒng)安全性差：一旦電池單體或控制單元出現(xiàn)故障，系統(tǒng)即停止工作。在車載系統(tǒng)中，這無疑將導(dǎo)致嚴(yán)重的安全隱患，如高速行駛過程中車輛突然失去動(dòng)力。

c)???如采用升壓DC-DC變換器，其諧波成分依然較大，會(huì)造成對車輛儀表、車載電器和通訊設(shè)備的干擾。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供一種基于磁耦合的電動(dòng)汽車電源及驅(qū)動(dòng)電路，提高現(xiàn)有電動(dòng)汽車電源及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性及兼容性。

為了解決所述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種基于磁耦合的電動(dòng)汽車電源及驅(qū)動(dòng)電路，包括儲(chǔ)能管理模塊、電磁耦合模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；所述儲(chǔ)能管理模塊包括m個(gè)并聯(lián)的儲(chǔ)能單元、m個(gè)分別連接在儲(chǔ)能單元輸出端的原邊H橋電路；所述電磁耦合模塊包括變壓器和連接于變壓器副邊的副邊H橋電路，變壓器的原邊為m個(gè)繞組線圈，每個(gè)繞組線圈分別連接于原邊H橋電路的輸出端；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接于副邊H橋的輸出端，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)電機(jī)；m為大于等于2的正整數(shù)。

進(jìn)一步的，所述副邊H橋電路與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路之間連接有用于穩(wěn)壓的母線電容。

進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)能單元為直流電源、電池、超級電容、電容器中的一種或者幾種組合。

進(jìn)一步的，所述變壓器為中高頻變壓器。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型利用磁耦合的方式即采用中、高頻磁耦合作為能量交換的載體，因此副邊H橋所連接的母線電容用量小、體積小、重量輕、系統(tǒng)功率密度高，適合電動(dòng)車使用；并且儲(chǔ)能管理模塊采用多個(gè)并聯(lián)的儲(chǔ)能單元和原邊H橋電路實(shí)現(xiàn)了無大規(guī)模電池串聯(lián)，不用升壓電路或者專門的電源管理系統(tǒng)，且各級儲(chǔ)能單元可兼容不同廠家、不同生產(chǎn)年限甚至不同類型的電池，兼容性強(qiáng)，方便更換；當(dāng)某個(gè)儲(chǔ)能單元故障時(shí)，還可通過電力電子器件或旁路設(shè)備將其旁路，整個(gè)系統(tǒng)降額運(yùn)行，因此系統(tǒng)具備故障運(yùn)行能力。在儲(chǔ)能單元側(cè)，各級電池組構(gòu)成了多電平輸出模式，從而優(yōu)化了諧波特性，對車載電器和其他通訊設(shè)備的干擾較小。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的原理圖；