專(zhuān)利名稱(chēng)：一種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子傳動(dòng)領(lǐng)域，特別涉及一種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置。
背景技術(shù)：
隨著新能源汽車(chē)的蓬勃發(fā)展，與純電動(dòng)汽車(chē)相關(guān)的一些技術(shù)開(kāi)發(fā)具有研究?jī)r(jià)值和市場(chǎng)前景。傳統(tǒng)的純電動(dòng)汽車(chē)一般都包括充電系統(tǒng)和電機(jī)控制系統(tǒng)兩套相對(duì)獨(dú)立的設(shè)備。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點(diǎn)和不足
充電系統(tǒng)與電機(jī)控制系統(tǒng)都應(yīng)用了電力電子功率器件，單獨(dú)的設(shè)計(jì)不但增加了車(chē)載設(shè)備的體積和重量，同時(shí)設(shè)備的利用率也不高。在現(xiàn)有的純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如何將二者合理有效的結(jié)合起來(lái)是一個(gè)有待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了充電系統(tǒng)和電機(jī)控制系統(tǒng)的有效結(jié)合，降低了車(chē)載設(shè)備的體積和重量，提高了設(shè)備的利用率；實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)與電動(dòng)汽車(chē)能量的雙向轉(zhuǎn)換，詳見(jiàn)下文描述一種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，包括主控電路，所述主控電路輸出控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊，所述驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)所述控制信號(hào)進(jìn)行放大隔離后輸出至電力電子模塊；所述電力電子模塊通過(guò)第一系統(tǒng)切換裝置連接充電支路，所述充電支路接220VAC ;所述電力電子模塊通過(guò)第二系統(tǒng)切換裝置連接電機(jī)；所述電力電子模塊接電池。在所述電力電子模塊、所述第一系統(tǒng)切換裝置和所述第二系統(tǒng)切換裝置之間還套接有電流傳感器。所述主控電路包括主控功能模塊、電機(jī)運(yùn)行功能模塊和充電功能模塊，當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行時(shí)，所述主控功能模塊切換到電機(jī)運(yùn)行模式，所述電機(jī)運(yùn)行功能模塊發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)工作；當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)停止時(shí)，所述主控功能模塊切換到所述充電功能模塊，所述充電支路工作。所述第一系統(tǒng)切換裝置包括第五接觸器和第六接觸器，所述第五接觸器和所述第六接觸器連接在所述電力電子模塊和所述充電支路之間。所述第二系統(tǒng)切換裝置包括第一接觸器、第二接觸器和第三接觸器，所述第一接觸器、所述第二接觸器和所述第三接觸器連接在所述電力電子模塊與所述電機(jī)之間。所述充電支路包括功率因數(shù)校正模塊、第一抑制差模電感、第二抑制差模電感、抑制共模電感和第四接觸器，所述抑制共模電感的一端連接所述第一系統(tǒng)切換裝置，另一端分別連接所述第一抑制差模電感的一端和所述第二抑制差模電感的一端，所述第一抑制差模電感的另一端和所述第二抑制差模電感的另一端分別連接所述功率因數(shù)校正模塊；所述功率因數(shù)校正模塊通過(guò)所述第四接觸器接所述220VAC。所述電力電子模塊包括第一功率器件、第二功率器件、第三功率器件、第四功率器件、第五功率器件、第六功率器件、第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管、第三續(xù)流二極管、第四續(xù)流二極管、第五續(xù)流二極管和第六續(xù)流二極管，當(dāng)所述電機(jī)運(yùn)行時(shí)，所述第一功率器件、所述第二功率器件、所述第三功率器件、所述第四功率器件、所述第五功率器件、所述第六功率器件、所述第一續(xù)流二極管、所述第二續(xù)流二極管、所述第三續(xù)流二極管、所述第四續(xù)流二極管、所述第五續(xù)流二極管和所述第六續(xù)流二極管組成三相橋式電路；當(dāng)所述電池充電時(shí)，所述第一功率器件、所述第二功率器件、所述第三功率器件、所述第四功率器件、所述第一續(xù)流二極管、所述第二續(xù)流二極管、所述第三續(xù)流二極管和所述第四續(xù)流二極管組成H相橋式電路。 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是通過(guò)一體化的設(shè)計(jì)使得車(chē)內(nèi)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加緊密，車(chē)載設(shè)備體積密度減小、重量減輕，提高了設(shè)備的利用率；電機(jī)控制系統(tǒng)中的電力電子模塊得到充分利用；第一系統(tǒng)切換裝置和第二系統(tǒng)切換裝置可靠有效的切換電力電子模塊的工作狀態(tài)；兩種工作模式使得電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)成為可能，電動(dòng)汽車(chē)作為一個(gè)分布式能量源或電網(wǎng)可控負(fù)荷，通過(guò)電網(wǎng)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛和電網(wǎng)能量的雙向流動(dòng)。


圖I為本發(fā)明提供的一種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的電機(jī)運(yùn)行時(shí)的連接框圖；圖3為本發(fā)明提供的充電運(yùn)行時(shí)的連接框圖。附圖中所列部件列表如下所示10 :主控電路；20 :驅(qū)動(dòng)模塊；30 電力電子模塊； 40 電流傳感器；50 :第一系統(tǒng)切換裝置；51 :第二系統(tǒng)切換裝置51 ；60:充電支路；70:電機(jī)；11 主控功能模塊； 12:電機(jī)運(yùn)行功能模塊；13:充電功能模塊； J5:第五接觸器；J6 :第六接觸器；Jl :第一接觸器；J2:第二接觸器；J3:第三接觸器；J4:第四接觸器；LI:第一抑制差模電感；L2 :第二抑制差模電感；L3 :抑制共模電感；15:電池；！1、12、13、14、15和16:功率器件；01、02、03、04、05和06 :續(xù)流二極管。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
為了實(shí)現(xiàn)充電系統(tǒng)和電機(jī)控制系統(tǒng)的有效結(jié)合，降低車(chē)載設(shè)備的體積和重量，提高設(shè)備的利用率；實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與電動(dòng)汽車(chē)能量的雙向轉(zhuǎn)換，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，參見(jiàn)圖1，詳見(jiàn)下文描述一種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，包括主控電路10，主控電路10輸出控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊20，驅(qū)動(dòng)模塊20對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行放大隔離后輸出至電力電子模塊30 ;電力電子模塊30通過(guò)第一系統(tǒng)切換裝置50連接充電支路60，充電支路60接220VAC ；電力電子模塊30通過(guò)第二系統(tǒng)切換裝置51連接電機(jī)70 ；電力電子 模塊30接電池15。其中，電力電子模塊30通過(guò)第一系統(tǒng)切換裝置50連接充電支路60，充電支路60接220VAC實(shí)現(xiàn)了整流或逆變的功能，達(dá)到電網(wǎng)與電池15之間電能的雙向流動(dòng)；電力電子模塊30通過(guò)第二系統(tǒng)切換裝置51連接電機(jī)70，驅(qū)動(dòng)了電機(jī)70的運(yùn)行。電池15充放電時(shí)檢測(cè)充放電電流，電機(jī)70運(yùn)行時(shí)檢測(cè)電機(jī)70的電流。其中，在電力電子模塊30、第一系統(tǒng)切換裝置50和第二系統(tǒng)切換裝置51之間還套接有電流傳感器40，當(dāng)電池15充放電時(shí)，電流傳感器40檢測(cè)充放電電流；當(dāng)電機(jī)70運(yùn)行時(shí)，電流傳感器40檢測(cè)電力電子模塊30輸出到電機(jī)70的電流。其中，參見(jiàn)圖1，主控電路10包括主控功能模塊11、電機(jī)運(yùn)行功能模塊12和充電功能模塊13，當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行時(shí)，主控功能模塊11切換到電機(jī)運(yùn)行模式，電機(jī)運(yùn)行功能模塊12發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)70工作；當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)停止時(shí)，主控功能模塊11切換到充電功能模塊13，充電支路60工作。通過(guò)主控功能模塊11實(shí)現(xiàn)了充電支路60與電機(jī)70運(yùn)行的協(xié)調(diào)工作。電機(jī)運(yùn)行功能模塊12控制電機(jī)70的運(yùn)行，電機(jī)70發(fā)電狀態(tài)時(shí)也可將電能回饋到電池15，充電功能模塊13控制電網(wǎng)給電池15充電，及電池15放電時(shí)電網(wǎng)的電能回收，可以控制電池15的充電及放電。其中，參見(jiàn)圖2和圖3，第一系統(tǒng)切換裝置50包括第五接觸器J5和第六接觸器J6，第五接觸器J5和第六接觸器J6連接在電力電子模塊30和充電支路60之間。第二系統(tǒng)切換裝置51包括第一接觸器J1、第二接觸器J2和第三接觸器J3，第一接觸器Jl、第二接觸器J2和第三接觸器J3連接在電力電子模塊30與電機(jī)70之間。其中，參見(jiàn)圖1，充電支路60包括功率因數(shù)校正模塊14、第一抑制差模電感LI、第二抑制差模電感L2、抑制共模電感L3和第四接觸器J4，抑制共模電感L3的一端連接第一系統(tǒng)切換裝置50，另一端分別連接第一抑制差模電感LI的一端和第二抑制差模電感L2的一端,第一抑制差模電感LI的另一端和第二抑制差模電感L2的另一端分別連接功率因數(shù)校正模塊14 ;功率因數(shù)校正模塊14通過(guò)第四接觸器J4接220VAC。充電時(shí)，充電支路60連接在電網(wǎng)電壓220VAC與電力電子模塊30之間，電池15放電回饋到電網(wǎng)的電能進(jìn)行功率因數(shù)校正，對(duì)輸入輸出的電能進(jìn)行干擾抑制。電力電子模塊30包括第一功率器件Tl、第二功率器件T2、第三功率器件T3、第四功率器件T4、第五功率器件T5、第六功率器件T6、第一續(xù)流二極管D1、第二續(xù)流二極管D2、第三續(xù)流二極管D3、第四續(xù)流二極管D4、第五續(xù)流二極管D5和第六續(xù)流二極管D6，當(dāng)電機(jī)70運(yùn)行時(shí)，第一功率器件Tl、第二功率器件T2、第三功率器件T3、第四功率器件T4、第五功率器件T5、第六功率器件T6、第一續(xù)流二極管Dl、第二續(xù)流二極管D2、第三續(xù)流二極管D3、第四續(xù)流二極管D4、第五續(xù)流二極管D5和第六續(xù)流二極管D6組成三相橋式電路；當(dāng)電池15充電時(shí)，第一功率器件TI、第二功率器件T2、第三功率器件T3、第四功率器件T4、第一續(xù)流二極管D1、第二續(xù)流二極管D2、第三續(xù)流二極管D3和第四續(xù)流二極管D4組成H相橋式電路。參見(jiàn)圖2，當(dāng)電機(jī)70運(yùn)行時(shí)，第一接觸器J1、第二接觸器J2和第三接觸器J3閉合連接在電力電子模塊30與電機(jī)70之間；第五接觸器J5和第六接觸器J6處于斷開(kāi)狀態(tài)。電機(jī)70運(yùn)行時(shí)電力電子模塊30的六個(gè)功率器件(Tl、T2、T3、T4、T5和T6)及六個(gè)續(xù)流二極管(D1、D2、D3、D4、D5和D6)組成三相橋式電路，電力電子模塊30的三相輸出點(diǎn)為由Tl、T2、D1和D2組成的橋臂的中間點(diǎn)1，T3、T4、D3和D4組成橋臂的中間點(diǎn)2，由T5、T6、D5和 D6組成的橋臂中間點(diǎn)3，三個(gè)橋臂的輸出點(diǎn)1、2和3連接到電機(jī)70，電力電子模塊30的直流母線電壓由電池15提供。電力電子模塊30的功率器件(Tl、T2、T3、T4、T5和T6)的控制端連接到驅(qū)動(dòng)模塊20，由主控電路10輸出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)模塊20，驅(qū)動(dòng)模塊20將控制信號(hào)放大隔離后輸出給電力電子模塊30的功率器件(!1、12、13、14、15和T6)的控制端。參見(jiàn)圖3，電池15充電運(yùn)行時(shí)，第五接觸器J5和第六接觸器J6閉合連接在電力電子模塊30與充電支路60之間；此時(shí)第一接觸器J1、第二接觸器J2和第三接觸器J3處于斷開(kāi)狀態(tài)。電池15充電時(shí)電力電子模塊30的四個(gè)功率器件(T1、T2、T3和T4)及四個(gè)續(xù)流二極管(D1、D2、D3和D4)組成H相橋式電路，由T5、T6、D5和D6組成的橋臂沒(méi)有接入充電支路60。電力電子模塊30的電流輸入/輸出點(diǎn)為由TI、T2、DI和D2組成的橋臂的中間點(diǎn)1，T3、T4、D3和D4組成橋臂的中間點(diǎn)2，連接到充電支路60，電力電子模塊30的直流母線電壓與電池15相連。電力電子模塊30的功率器件(T1、T2、T3和T4)的控制端連接到驅(qū)動(dòng)模塊20,由主控電路10輸出控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)模塊20,驅(qū)動(dòng)模塊20將控制信號(hào)放大隔離后輸出給電力電子模塊30的功率器件(T1、T2、T3和T4)的控制端。當(dāng)電池15充電時(shí)電力電子模塊30組成的H橋式電路對(duì)電網(wǎng)輸入的220V單相交流電進(jìn)行整流，當(dāng)電池15放電時(shí)也可通過(guò)電力電子模塊30將能量回饋到電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)該充電逆變一體化裝置與電網(wǎng)之間能量的雙向流動(dòng)。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，通過(guò)一體化的設(shè)計(jì)使得車(chē)內(nèi)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加緊密，車(chē)載設(shè)備體積密度減小、重量減輕，提高了設(shè)備的利用率；電機(jī)控制系統(tǒng)中的電力電子模塊得到充分利用；第一系統(tǒng)切換裝置和第二系統(tǒng)切換裝置可靠有效的切換電力電子模塊的工作狀態(tài)；兩種工作模式使得電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)成為可能，電動(dòng)汽車(chē)作為一個(gè)分布式能量源或電網(wǎng)可控負(fù)荷，通過(guò)電網(wǎng)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛和電網(wǎng)能量的雙向流動(dòng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，包括主控電路(10)，其特征在于，所述主控電路(10)輸出控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊(20)，所述驅(qū)動(dòng)模塊(20)對(duì)所述控制信號(hào)進(jìn)行放大隔離后輸出至電カ電子模塊(30);所述電カ電子模塊(30)通過(guò)第一系統(tǒng)切換裝置(50)連接充電支路(60)，所述充電支路(60)接220VAC ;所述電カ電子模塊(30)通過(guò)第二系統(tǒng)切換裝置(51)連接電機(jī)(70 );所述電カ電子模塊(30 )接電池(15 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，其特征在于，在所述電カ電子模塊(30)、所述第一系統(tǒng)切換裝置(50)和所述第二系統(tǒng)切換裝置(51)之間還套接有電流傳感器(40)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，其特征在于，所述主控電路(10 )包括主控功能模塊(11)、電機(jī)運(yùn)行功能模塊(12 )和充電功能模塊(13)， 當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行時(shí)，所述主控功能模塊(11)切換到電機(jī)運(yùn)行模式，所述電機(jī)運(yùn)行功能模塊(12)發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)(70)工作；當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)停止時(shí)，所述主控功能模塊(11)切換到所述充電功能模塊(13)，所述充電支路(60)工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，其特征在于，所述第 一系統(tǒng)切換裝置(50)包括第五接觸器(J5)和第六接觸器(J6)， 所述第五接觸器(J5 )和所述第六接觸器(J6 )連接在所述電カ電子模塊(30 )和所述充電支路(60)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，其特征在于，所述第二系統(tǒng)切換裝置(51)包括第一接觸器(J1)、第二接觸器(J2)和第三接觸器(J3)， 所述第一接觸器(J1)、所述第二接觸器(J2)和所述第三接觸器(J3)連接在所述電カ電子模塊(30 )與所述電機(jī)(70 )之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的ー種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，其特征在于，所述充電支路(60)包括功率因數(shù)校正模塊(14)、第一抑制差模電感(LI)、第二抑制差模電感(L2)、抑制共模電感(L3)和第四接觸器(J4)， 所述抑制共模電感(L3)的一端連接所述第一系統(tǒng)切換裝置(50)，另一端分別連接所述第一抑制差模電感(LI)的一端和所述第二抑制差模電感(L2)的一端,所述第一抑制差模電感(LI)的另一端和所述第二抑制差模電感(L2)的另一端分別連接所述功率因數(shù)校正模塊(14);所述功率因數(shù)校正模塊(14)通過(guò)所述第四接觸器(J4)接所述220VAC。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，其特征在于，所述電カ電子模塊(30)包括第一功率器件(Tl)、第二功率器件(T2)、第三功率器件(T3)、第四功率器件(T4)、第五功率器件(T5)、第六功率器件(T6)、第一續(xù)流ニ極管(Dl )、第二續(xù)流ニ極管(D2)、第三續(xù)流ニ極管(D3)、第四續(xù)流ニ極管(D4)、第五續(xù)流ニ極管(D5)和第六續(xù)流ニ極管(D6)， 當(dāng)所述電機(jī)(70)運(yùn)行時(shí)，所述第一功率器件(Tl)、所述第二功率器件(T2)、所述第三功率器件(T3)、所述第四功率器件(T4)、所述第五功率器件(T5)、所述第六功率器件(T6)、所述第一續(xù)流ニ極管(D1)、所述第二續(xù)流ニ極管(D2)、所述第三續(xù)流ニ極管(D3)、所述第四續(xù)流ニ極管(D4)、所述第五續(xù)流ニ極管(D5)和所述第六續(xù)流ニ極管(D6)組成三相橋式電路； 當(dāng)所述電池(15)充電時(shí)，所述第一功率器件(Tl)、所述第二功率器件(T2)、所述第三功率器件(T3)、所述第四功率器件(T4)、所述第一續(xù)流ニ極管(D1)、所述第二續(xù)流ニ極管 (D2)、所述第三續(xù)流ニ極管(D3)和所述第四續(xù)流ニ極管(D4)組成H相橋式電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種純電動(dòng)汽車(chē)的充電逆變一體化裝置，所述主控電路輸出控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊，所述驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)所述控制信號(hào)進(jìn)行放大隔離后輸出至電力電子模塊；所述電力電子模塊通過(guò)第一系統(tǒng)切換裝置連接充電支路，所述充電支路接220VAC；所述電力電子模塊通過(guò)第二系統(tǒng)切換裝置連接電機(jī)。通過(guò)一體化的設(shè)計(jì)使得車(chē)內(nèi)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加緊密，車(chē)載設(shè)備體積密度減小、重量減輕，提高了設(shè)備的利用率；電機(jī)控制系統(tǒng)中的電力電子模塊得到充分利用；第一系統(tǒng)切換裝置和第二系統(tǒng)切換裝置可靠有效的切換電力電子模塊的工作狀態(tài)；兩種工作模式使得電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)成為可能，電動(dòng)汽車(chē)作為一個(gè)分布式能量源或電網(wǎng)可控負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛和電網(wǎng)能量的雙向流動(dòng)。
文檔編號(hào)H02J7/02GK102738878SQ20121024632
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者李唐娟, 杜智明, 黃雷 申請(qǐng)人:天津清源電動(dòng)車(chē)輛有限責(zé)任公司