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一種雙繞組驅動/隔離變壓220VAC充電一體化裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201210348096.1

申請日:

2012.09.18

公開號:

CN102931716B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02J 7/14申請日:20120918|||公開
IPC分類號: H02J7/14; H02K21/14; H02K3/12 主分類號: H02J7/14
申請人: 北京理工大學
發明人: 董玉剛; 張承寧; 孫逢春; 李軍求
地址: 100081 北京市海淀區中關村南大街5號
優先權:
專利代理機構: 北京航忱知識產權代理事務所(普通合伙) 11377 代理人: 張華
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210348096.1

授權公告號:

102931716B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.07|||2013.03.20|||2013.02.13

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本專利涉及電動汽車永磁同步電機驅動及車載220VAC充電一體化技術。為了解決現有電動汽車技術中電機驅動、車載高壓電池組充電器分別為獨立裝置占用車載空間大、車載電器重量大的缺陷,本發明提供一種雙繞組驅動/隔離變壓充電一體化裝置。該裝置包括兩套驅動逆變橋、雙繞組永磁同步電機、充電轉換開關電路和整流橋。本發明中的兩套驅動逆變橋在車輛行駛時并聯使用,同步驅動;在車輛停車進行220VAC供電條件下高壓電池組充電。該裝置包括的雙繞組永磁同步電機在車輛行駛時作為主驅動電機工作,在車輛停車充電時作為隔離高頻變壓器使用。實現利用同一套裝置使車輛行駛時電機驅動和停車隔離充電的兩項功能。

權利要求書

權利要求書一種雙繞組驅動/隔離變壓220VAC充電一體化裝置,其特征在于,所述一體化裝置在電動車輛行駛時實現主驅動電機系統功能,在電動車輛停車充電時實現220VAC供電高壓電池組充電功能。
一種如權利要求1所述一體化裝置,其特征在于,所述一體化裝置包括兩套驅動逆變橋,雙繞組永磁同步電機,220VAC充電轉換開關電路,220VAC整流橋。當電動汽車行駛時,220VAC充電轉換開關電路將兩套逆變橋并聯,實施同步驅動控制,共同驅動雙繞組永磁同步電機作為電動汽車主驅動電機工作;當電動汽車停車使用外接220VAC對高壓電池組充電時,220VAC充電轉換開關電路使其中一路逆變橋與直流母線分斷,與220VAC整流橋的直流輸出端連接,將整流后的直流電進行高頻逆變,輸入到雙繞組電機的一套繞組中,利用電機雙繞組的電磁強耦合關系等效高頻變壓器的特點,進行高頻隔離變壓,另一套繞組接另一套逆變橋,該逆變橋采用同步整流及斬波升壓技術將直流母線電壓抬升,實現對高壓電池組的充電功能;使得電機及驅動裝置行駛時、停車充電時都得到了充分利用。
一種如權利要求1或2所述一體化裝置,其特征在于,所述一體化裝置包括雙繞組永磁同步電機;兩套繞組按照同樣的繞組形式嵌入同一電機定子槽中,在電動車輛車行駛時兩套繞組共同驅動電機轉子,實現電動車輛主驅動電機功能,在電動車輛停車充電時,利用兩套繞組間的強電磁耦合關系,實現高頻隔離變壓器功能。
一種如權利要求1或2所述一體化裝置,其特征在于,所述一體化裝置包括兩套驅動逆變橋,雙繞組永磁同步電機,220VAC充電轉換開關電路,在電動車輛車行駛時,通過轉換開關使兩套逆變橋并聯,共同驅動電機作為電動汽車主驅動電機工作;在電動車輛車停車充電時,通過轉換開關使其中一路逆變橋與直流母線分斷,與220VAC整流橋的直流輸出端連接,實現停車充電。

說明書

說明書一種雙繞組驅動/隔離變壓220VAC充電一體化裝置
技術領域
本發明涉及電力電子功率變換及電機驅動領域,特別涉及電動汽車永磁同步電機驅動及車載220VAC充電一體化技術。
背景技術
目前,電動汽車技術正在飛速發展,電動汽車市場日益壯大,但電動汽車的電機驅動器、車載高壓電池充電器幾乎都是兩個分離的裝置,即浪費有限的車載空間,又增加了電動汽車電器設備購置成本。而且,驅動器在車輛行駛時才工作,車輛充電時被閑置,車載高壓電池充電器在車輛行駛時被閑置,車輛充電時才工作,因此兩套裝置利用率都不高。為克服這一問題,利用電機驅動系統在停車時實現對高壓電池組的充電,可以徹底取消車載充電裝置,即減小了車載高壓電器占用的車載空間、減輕了電動車輛車載電器重量,又減少了電動汽車部件成本,可以有效提高電動汽車永磁同步電機
“驅動-充電”一體化裝置的市場競爭力,為電動汽車發展做出貢獻。
發明內容
為了解決上述問題本發明提供一種雙繞組驅動/隔離變壓220VAC充電一體化裝置,使得一套驅動裝置,在車輛行駛時實現電機驅動的功能,在停車充電時實現了車載充電器的功能。由于要滿足電機驅動的容量需求,該裝置的容量遠大于電池充電時的容量需求,因此可以滿足220VAC條件下小功率慢速充電的要求。也就是說利用一套雙繞組驅動/隔離變壓220VAC充電一體化裝置,仍然以電機驅動器的成本就可實現電機驅動、車載充電器的功能。大幅度減少電動汽車電器設備成本,有利于電動汽車的規模化、市場化。
為了達到上述目的,本發明采用下述技術方案:
本發明提供一種雙繞組驅動/隔離變壓220VAC充電一體化裝置,所述一體化裝置包括兩套驅動逆變橋,雙繞組永磁同步電機,220VAC充電轉換開關電路,220VAC整流橋。
當電動汽車行駛時,220VAC充電轉換開關電路將兩套逆變橋并聯,實施同步驅動控制,共同驅動雙繞組永磁同步電機作為電動汽車主驅動電機工作;當電動汽車停車使用外接220VAC對高壓電池組充電時,220VAC充電轉換開關電路使其中一路逆變橋與直流母線分斷,與220VAC整流橋的直流輸出端連接,將整流后的直流電進行高頻逆變,輸入到雙繞組電機的一套繞組中,利用電機雙繞組的電磁強耦合關系等效高頻變壓器的特點,進行高頻隔離變壓,另一套繞組接另一套逆變橋,該逆變橋采用同步整流及斬波升壓技術將直流母線電壓抬升,實現對高壓電池組的充電功能。使得電機及驅動裝置行駛時、停車充電時都得到了充分利用。
本發明提供一種雙繞組驅動/隔離變壓220VAC充電一體化裝置,所述一體化裝置包括雙繞組永磁同步電機;兩套繞組按照同樣的繞組形式嵌入同一電機定子槽中,在電動車輛車行駛時兩套繞組共同驅動電機轉子,實現電動車輛主驅動電機功能,在電動車輛停車充電時,利用兩套繞組間的強電磁耦合關系,實現高頻隔離變壓器功能。
本發明提供一種雙繞組驅動/隔離變壓220VAC充電一體化裝置,所述一體化裝置包括兩套驅動逆變橋,雙繞組永磁同步電機,220VAC充電轉換開關電路,在電動車輛車行駛時,通過轉換開關使兩套逆變橋并聯,共同驅動電機作為電動汽車主驅動電機工作;在電動車輛車停車充電時,通過轉換開關使其中一路逆變橋與直流母線分斷,與220VAC整流橋的直流輸出端連接,實現停車充電。
附圖說明
圖1是本發明提供的一種雙繞組驅動/隔離變壓220VAC充電一體化裝置拓撲結構示意圖;
圖中:1、逆變橋A,2、逆變橋B,3、雙繞組永磁同步電機,4、220VAC整流橋、5,220VAC充電轉換開關電路,6、220VAC交流輸入,7、高壓電池組。
具體實施方式
下面,結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細的說明。
如圖1所示,本發明提供的一種雙繞組驅動/隔離變壓220VAC充電一體化裝置,所述一體化裝置包括逆變橋A1,逆變橋B2,雙繞組永磁同步電機3,220VAC充電轉換開關電路5,220VAC整流橋4。
當車輛正常行駛時:220VAC充電轉換開關電路5狀態如圖1所示,逆變橋A1的正極通過220VAC充電轉換開關5與高壓電池組7正極聯接,逆變橋A1的負極通過220VAC充電轉換開關5與高壓電池組7負極聯接,即逆變橋A1、逆變橋B2處于并聯狀態,驅動電機時變橋A1、逆變橋B2進行同步驅動控制,驅動兩套繞組共同出力,實現車輛的正常行駛。因此每套逆變橋的容量只有系統驅動所需總容量的1/2,即驅動系統總容量與常規驅動系統總容量相等,系統不會增加體積、重量和成本。
當車輛停車充電時:220VAC充電轉換開關電路5將逆變橋A1與直流母線分斷,與220VAC整流橋4的直流輸出端連接。通過220VAC全橋整流,將交流電整流為直流電,向逆變橋A1供電,逆變橋A1將直流電逆變為高頻三相交流電,提供給雙繞組永磁同步電機3中與其相連的一套繞組。首先,由于220VAC供電條件的限制,充電功率非常小,逆變橋A1的容量完全滿足充電功率需求,因此逆變橋A1的容量無需額外增加。其次,由于是高頻逆變,電機的容量完全滿足充電功率的需求,因此無需額外增加電機的容量。再次,由于使用高頻逆變,電機的漏感及繞組間的互感完全滿足逆變電壓波形的需求,無需增大電機體積額外增加電機的漏感及繞組間的互感。逆變橋B2接收雙繞組永磁同步電機3另一套繞組的輸出,通過同步整流技術將電機輸出的高頻交流電整流成直流,同時利用電機的漏感采取升壓斬波技術,將直流電壓抬高,實現對高壓電池組的充電。由于充電功率非常小,逆變橋B2的容量完全滿足充電功率需求,因此逆變橋B2的容量無需額外增加。通過上述描述可以看出,該充電方式通過雙繞組永磁同步電機3的兩套繞組間的電氣隔離,實現了隔離充電,確保了充電時的電氣安全性,滿足多輛電動車同時使用同一電源進行充電的要求。同時該方式沒有增加裝置的容量。
以上所述,僅為本發明的較佳實施例而已,并非用于限定本發明的保護范圍。凡是根據本發明內容所做的均等變化與修飾,均涵蓋在本發明的專利范圍內。

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一種 繞組 驅動 隔離 變壓 220 VAC 充電 一體化 裝置
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