一種集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及充電供電技術(shù)領(lǐng)域。具體地說(shuō)，涉及一種集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路廣泛應(yīng)用在家庭、工業(yè)和車輛上。傳統(tǒng)地，基于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的移動(dòng)式電機(jī)系統(tǒng)裝備有向直流變換器傳遞直流電流的蓄電池，該直流變換器將該直流電流變換為所需的電流使得可以對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)供電。為確保這些蓄電池的再充電，需要在電路中裝備包括AC/DC轉(zhuǎn)換器的充電設(shè)備使得可以整流來(lái)自電網(wǎng)的交流電力以供這些電池充電。此外，該設(shè)備也要利用DC-DC轉(zhuǎn)換器，用于將輸出的電壓電平適配于這些電池的電壓電平。由于這些充電設(shè)備需要電源控制器和充電相關(guān)的電子元器件，還需要散熱相關(guān)的散熱器，導(dǎo)致該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高。
[0003]公布號(hào)為CN103647483的發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種集成了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電的功率變換裝置，其包括至少三相電機(jī)繞組，在每相電機(jī)繞組處形成一個(gè)不對(duì)稱半橋電路，不對(duì)稱半橋電路包括:一相電機(jī)繞組，電機(jī)繞組的一端與第一電力電子開(kāi)關(guān)器件的第一電極和第一二極管的陰極連接，另一端與第二電力電子開(kāi)關(guān)器件的第二電極和第二二極管的陽(yáng)極連接，且第一電力電子開(kāi)關(guān)器件的第二電極與第二二極管的陰極連接，第二電力電子開(kāi)關(guān)器件的第一電極與第一二極管的陽(yáng)極連接；每個(gè)電機(jī)繞組形成的不對(duì)稱半橋電路并聯(lián)設(shè)置在儲(chǔ)能模塊的兩端，穩(wěn)壓電容與不對(duì)稱半橋電路并聯(lián)，在儲(chǔ)能模塊的兩端并聯(lián)設(shè)置有充電電容，交流電網(wǎng)的兩根輸出線分別與兩個(gè)不對(duì)稱半橋電路的第一電力電子開(kāi)關(guān)器件的第一電極連接；在另外的至少一個(gè)不對(duì)稱半橋電路中，在其第一電力電子開(kāi)關(guān)器件的第二電極與第二二極管的陰極之間設(shè)置有開(kāi)關(guān)部件，穩(wěn)壓電容和充電電容分別位于開(kāi)關(guān)部件的兩側(cè)。該裝置使用兩相繞組和兩個(gè)不對(duì)稱半橋電路拓?fù)渥鳛樯龎汉蜔o(wú)橋PFC功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)，即與交流電網(wǎng)連接的半橋電路；另外的繞組和不對(duì)稱半橋拓?fù)潆娐纷鳛樯祲鹤儞Q器滿足蓄電池充電的需要，驅(qū)動(dòng)模式下，電網(wǎng)接口斷開(kāi)且開(kāi)關(guān)部件閉合；充電模式下，電網(wǎng)接口連接且開(kāi)關(guān)不見(jiàn)斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)了該功率轉(zhuǎn)化裝置的分時(shí)復(fù)用，無(wú)需其他附加整流橋的元件，則實(shí)現(xiàn)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電的雙重功能分時(shí)復(fù)用，有效的避免了現(xiàn)有技術(shù)中需要增加額外的器件、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、使用方便的集成開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電的功率變換裝置。
[0004]但是，目前設(shè)備的單相用電功率一般不超過(guò)3kW，所以通過(guò)單相電網(wǎng)給電池單元充電是不能滿足電動(dòng)汽車等大功率用電設(shè)備的蓄電池的快速充電要求。上述發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)的技術(shù)方案是針對(duì)3kW以下蓄電池慢充而提出的方案，而對(duì)于純電動(dòng)汽車蓄電池等需要大功率快充的場(chǎng)合卻無(wú)能為力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有技術(shù)中因都是單相電網(wǎng)充電所以其充電功率較低，不能滿足純電動(dòng)汽車等大功率設(shè)備的蓄電池快速充電的需求，從而提出一種采用三相電充電來(lái)將蓄電池充電功率提高到3倍左右的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能豐吳塊。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案:
[0007]一種集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊，包括相互并聯(lián)連接的電池單元、穩(wěn)壓電容Cl、充電電容C2和至少四個(gè)不對(duì)稱半橋電路，其中:
[0008]每個(gè)不對(duì)稱半橋電路均包括電機(jī)繞組、第一可控開(kāi)關(guān)器件、第二可控開(kāi)關(guān)器件、第一二極管和第二二極管，電機(jī)繞組的一端分別與第一可控開(kāi)關(guān)器件的輸出端、第一二極管的陰極連接，電機(jī)繞組的另一端分別與第二二極管的陽(yáng)極、第二可控開(kāi)關(guān)器件的輸入端連接，第一可控開(kāi)關(guān)器件的輸入端與第二二極管的陰極連接，第二可控開(kāi)關(guān)的輸出端與第一二極管的陽(yáng)極連接，并且
[0009]其中三個(gè)不對(duì)稱半橋電路的電機(jī)繞組與第一可控開(kāi)關(guān)、第一二極管的連接處分別作為集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊的三個(gè)輸入端，該三個(gè)輸入端用于與三相電網(wǎng)的三個(gè)輸出端連接；另外的不對(duì)稱半橋電路的第一可控開(kāi)關(guān)器件的輸入端與第二二極管的陰極之間還設(shè)置有用來(lái)切換充電功能和驅(qū)動(dòng)功能的開(kāi)關(guān)器件S。
[0010]作為優(yōu)化，在驅(qū)動(dòng)模式下，集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊與三相電網(wǎng)斷開(kāi)且開(kāi)關(guān)器件S閉合；在充電模式下，集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊與三相電網(wǎng)連接且開(kāi)關(guān)器件S斷開(kāi)。
[0011]作為優(yōu)化，集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊的三個(gè)輸入端還設(shè)置有用于濾除來(lái)自三相電網(wǎng)的電磁干擾的濾波模塊。
[0012]作為優(yōu)化，濾波模塊為EMI電源濾波器。
[0013]作為優(yōu)化，還包括用于防止電池單元過(guò)充的防過(guò)充單元，防過(guò)充單元包括過(guò)充電檢測(cè)電路、MOS開(kāi)關(guān)管和第一開(kāi)關(guān)Kl，其中
[0014]過(guò)充電檢測(cè)電路的兩個(gè)輸入端分別與電池單元的正負(fù)兩極連接，輸出端與MOS開(kāi)關(guān)管的棚極連接；
[0015]MOS開(kāi)關(guān)管的源極與電池單元的正極連接、漏極與設(shè)置有開(kāi)關(guān)器件S的不對(duì)稱半橋電路中的第二二極管的陰極連接；
[0016]第一開(kāi)關(guān)Kl設(shè)置MOS開(kāi)關(guān)管的源極和漏極之間，用于在集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊處于驅(qū)動(dòng)模式下時(shí)關(guān)閉防過(guò)充單元，在集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊處于充電模式下打開(kāi)防過(guò)充單元。
[0017]作為優(yōu)化，過(guò)充電檢測(cè)電路包括電壓比較器、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和穩(wěn)壓二極管ZD1，其中第一電阻Rl與第二電阻R2串聯(lián)連接后與電池單元并聯(lián)，第三電阻R3的一端與電池單元的正極連接、另一端和穩(wěn)壓二極管ZDl陰極連接，穩(wěn)壓二極管ZDl陽(yáng)極與電池單元的負(fù)極連接，第一電阻Rl和第二電阻R2的連接處、第三電阻R3和穩(wěn)壓二極管ZDl的連接處分別與電壓比較器的兩個(gè)輸入端連接，電壓比較器的輸出端作為過(guò)充電檢測(cè)電路的輸出端。
[0018]作為優(yōu)化，還包括用于防止電池單元過(guò)放的防過(guò)放單元，防過(guò)放單元包括第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、晶體管Q1、M0S管Q2和第二開(kāi)關(guān)K2，其中
[0019]第四電阻R4設(shè)置在晶體管Ql的基極與MOS管Q2的源極之間，第五電阻R5設(shè)置在MOS管Q2的漏極與柵極之間，第六電阻R6和第七電阻R7串聯(lián)連接后與電池單元并聯(lián)，第六電阻R6和第七電阻R7的連接處與晶體管Ql的基極連接；
[0020]晶體管Ql的發(fā)射極與電池單元的負(fù)極連接、集電極與MOS管Q2的柵極連接，MOS管Q2的漏極與電池單元的正極連接、源極與設(shè)置有開(kāi)關(guān)器件S的不對(duì)稱半橋電路中的第二二極管的陰極連接；
[0021]第二開(kāi)關(guān)K2設(shè)置在MOS管Q2的漏極和源極之間，用于在集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊處于驅(qū)動(dòng)模式下時(shí)打開(kāi)防過(guò)放單元，在集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊處于充電模式下關(guān)閉防過(guò)放單元。
[0022]作為優(yōu)化，開(kāi)關(guān)器件S為接觸器開(kāi)關(guān)或雙向?qū)娏﹄娮幽K。
[0023]作為優(yōu)化，集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊的三個(gè)輸入端通過(guò)電網(wǎng)連接開(kāi)關(guān)器件與三相電網(wǎng)的三個(gè)輸出端連接，電網(wǎng)連接開(kāi)關(guān)器件為斷路器、開(kāi)關(guān)閘刀或大功率雙向?qū)娏﹄娮幽K。
[0024]作為優(yōu)化，第一可控開(kāi)關(guān)器件為IGBT或M0SFET，第一可控開(kāi)關(guān)器件為IGBT時(shí)，其輸出端為發(fā)射極、輸入端為集電極；第一可控開(kāi)關(guān)器件為MOSFET時(shí)，其輸出端為源極、輸入端為漏極。
[0025]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026]1、本實(shí)用新型提供的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊，使用包括三相電機(jī)繞組的三個(gè)不對(duì)稱半橋拓?fù)渥鳛樯龎汉蜔o(wú)橋PFC功能的實(shí)現(xiàn)電路，即與交流電網(wǎng)連接的不對(duì)稱半橋電路，另外一個(gè)包括電機(jī)繞組的不對(duì)稱半橋拓?fù)渥鳛榻祲鹤儔浩鳚M足儲(chǔ)能電池充電的需要。在驅(qū)動(dòng)模式下，該模塊與三相電網(wǎng)斷開(kāi)且開(kāi)關(guān)器件S閉合；在充電模式下，該模塊與三相電網(wǎng)連接且開(kāi)關(guān)器件S斷開(kāi)。實(shí)現(xiàn)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電雙重功能的分時(shí)復(fù)用，有效的避免了現(xiàn)有技術(shù)中需要增加額外的器件、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高和不能應(yīng)用于大功率場(chǎng)合的缺點(diǎn)，該集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、使用方便。且將三相電機(jī)繞組與三相交流電網(wǎng)連接，從而將電池單元的充電功率提高到3倍左右，滿足了純電動(dòng)汽車等大功率用電設(shè)備的儲(chǔ)能電池的快速充電需求。
[0027]2、本實(shí)用新型提供的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電池充電功能模塊，在三相電網(wǎng)和該模塊之間還設(shè)置有濾波模塊，可優(yōu)選EMI電源濾波器，用于濾除來(lái)自三相電網(wǎng)的電磁干擾。
[0028]3、本實(shí)用新型提供