本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種同時(shí)具有充電功能的集成式充電和電機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括由動(dòng)力電池組（１）、電機(jī)控制器（２）及動(dòng)力電機(jī)繞組（３）順序連接組成的動(dòng)力控制模塊（４），電機(jī)控制器（２）將動(dòng)力電池組（１）的直流電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)力電機(jī)繞組（３）所需的能量，與動(dòng)力控制模塊（４）相連的供電模塊（５），在接通外部電網(wǎng)（６）時(shí)，將電網(wǎng)（６）的交流電轉(zhuǎn)化為直流電輸送給動(dòng)力電機(jī)繞組（３），在電機(jī)控制器（２）的控制下對(duì)動(dòng)力電池組（１）充電。采用本技術(shù)方案，在減少資源浪費(fèi)的同時(shí)，有利于整車的布置和優(yōu)化，同時(shí)減輕了車身的負(fù)重，提高了動(dòng)能的利用效率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種插電式混合動(dòng)力汽車或純電動(dòng)車的電機(jī)控制裝置，尤其是一種同 時(shí)具有充電功能的集成式充電和電機(jī)控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)汽車對(duì)石油能源的依賴程度高、利用效率低。在傳統(tǒng)汽車中僅有約15%的燃 油能量被有效地加以利用，其余大部分被損失掉。而根據(jù)已探明的世界石油總存儲(chǔ)量估計(jì)， 全世界的石油資源僅可供人類使用60到100年左右。目前我國(guó)汽車年產(chǎn)量超過(guò)1300萬(wàn) 輛，汽車保有總量超過(guò)7，000萬(wàn)輛。汽車產(chǎn)銷量的飛速增長(zhǎng)，直接導(dǎo)致我國(guó)石油對(duì)外依賴度 的不斷加大。2008年我國(guó)原油消耗總量為3. 70億噸，石油對(duì)外依存度達(dá)48.7%。而在最 近召開的2009年12月7日-18日哥本哈根聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)議上，我國(guó)鄭重的承諾到 2020年我國(guó)的二氧化碳排放量達(dá)到2005年的45% -50%。可見，提高車輛燃油利用效率、 減少或消除汽車工業(yè)對(duì)石油資源的依賴已經(jīng)是一項(xiàng)有關(guān)國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全和能源安全的緊迫 任務(wù)。電動(dòng)車具備不依賴化石燃料，能源來(lái)源廣泛，使用中污染排放物極少，能夠平衡電谷 的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前和今后發(fā)展的方向。電動(dòng)車(EV)分為純電動(dòng)汽車(BEV)和混合動(dòng)力汽車(HEV)兩種 ’受動(dòng)力電池容量 的影響，純電動(dòng)汽車存在續(xù)駛里程短問(wèn)題，雖然電池技術(shù)在不斷的進(jìn)步，但是在續(xù)駛里程和 能量補(bǔ)充方面終究不能和常規(guī)的燃油車媲美。HEV按照混合度分類可以分為微混、中混、 全混和插電式混合動(dòng)力車(Plug-in HEV)，具備純電行駛、怠速停機(jī)、電輔助和能量回收等 功能，能夠?qū)崿F(xiàn)低速時(shí)零排放、加速時(shí)節(jié)能減排和增效的目的；尤其是Plug-in HEV具備外 接充電功能，充滿電后能夠滿足一般人們一天行駛的要求，例如美國(guó)通用公司開發(fā)的volt 混合動(dòng)力車，純電行駛里程可以達(dá)到64公里能夠滿足美國(guó)人80%以上一天的旅行半徑的 要求，在晚上可以利用電谷的富余電能充電，因此是當(dāng)今和今后發(fā)展的方向；可以想象日后 人們的旅行模式應(yīng)該定義為短途旅行依靠BEV，長(zhǎng)途旅行依靠Plug-in HEV。無(wú)論BEV還是Plug-in HEV都面臨充電問(wèn)題，目前在快速充電方式上可分為交流 快速充電和直流快速充電，直流快速充電是利用地面充電設(shè)備將交流電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化為 適合電動(dòng)車動(dòng)力電池組所需要的電壓和電流的過(guò)程；交流充電是將電網(wǎng)的交流電經(jīng)過(guò)連接 器和充電插孔給車載充電機(jī)供電，然后經(jīng)車載充電機(jī)轉(zhuǎn)化為電池組所需要的電壓和電流的 過(guò)程。在車輛充電過(guò)程中，需要使車輛和充電系統(tǒng)建立連接，使充電過(guò)程中鎖止車輛，不 會(huì)使車輛在充電過(guò)程中產(chǎn)生不期望的行駛動(dòng)作；并且為了保證充電設(shè)備的通用性需要在直 流充電設(shè)備和車輛之間建立通訊(一般通過(guò)CAN總線來(lái)完成)，而統(tǒng)一充電機(jī)和不同整車 生產(chǎn)企業(yè)之間的通訊，就需要相關(guān)單位開放相關(guān)的通訊協(xié)議，這實(shí)施起來(lái)是比較困難的；而 通過(guò)車載充電設(shè)備充電的交流充電方式則不需要，只要在充電插孔上設(shè)一個(gè)機(jī)械控制開關(guān) (控制導(dǎo)引)即可，所以通用性較強(qiáng)；而且直流充電設(shè)備需要在充電站內(nèi)進(jìn)行集中管理，如 果作為象加油站之類的設(shè)施在城市里面規(guī)劃的話，無(wú)法滿足電動(dòng)車如此高的充電頻次的要求，而且電力設(shè)施投資巨大；因此直流充電設(shè)備，僅適用具備固定路線和充電設(shè)施的電動(dòng)公 交車輛；而作為代步工具的乘用車，應(yīng)采用交流快充和家庭慢充相結(jié)合的方式，交流快充具 備占用空間小、投資和易于實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)，可以建設(shè)在路邊、停車場(chǎng)、超市等公共場(chǎng)所，是最為 可行的方案。在交流充電方式中，一般在電動(dòng)車上設(shè)有單獨(dú)的充電機(jī)依靠充電樁和家庭的普通 充電插座充電，傳統(tǒng)的充電機(jī)包括一次整流電路、全橋變換模塊、變壓器、二次整流模塊及 動(dòng)力電池組順次連接組成，來(lái)自電網(wǎng)的交流電經(jīng)過(guò)一次整流電路后變?yōu)橹绷麟姡缓蠼?jīng)過(guò) 全橋變換模塊變換為交流電，經(jīng)變壓器升壓、二次整流模塊整流后，將得到的直流電輸送給 動(dòng)力電池組實(shí)現(xiàn)充電。然而采用上述技術(shù)方案，充電機(jī)作為單獨(dú)的整車零部件需要占用 安裝空間，且需要考慮充電機(jī)散熱、EMC、NVH等問(wèn)題，其次，就目前的3KW的充電機(jī)而言需要 4000元左右的成本，且目前車載充電機(jī)的輸入電流是按照家庭用220V、16A設(shè)計(jì)，充電時(shí)間 大于6小時(shí)，如果采用標(biāo)準(zhǔn)三相380V、32A的插座設(shè)計(jì)充電機(jī)，充電機(jī)的額定功率可以設(shè)計(jì) 到18KW，充電20分鐘可以行駛30-40公里，能夠達(dá)到快速充電的要求，但是充電機(jī)的體積、 重量和成本都會(huì)大幅度增加，同時(shí)不可避免的出現(xiàn)散熱、EMC、NVH等問(wèn)題。現(xiàn)有的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由動(dòng)力電池組、電機(jī)控制器及動(dòng)力電機(jī)繞組組成，電機(jī)控 制器將動(dòng)力電池組的直流電能轉(zhuǎn)化為電機(jī)所需的矩形波(直流無(wú)刷電機(jī))、正弦波(永磁同 步、交流異步電機(jī))，使電機(jī)輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛行駛，并能將電機(jī)能量回饋過(guò)程中產(chǎn)生的交 流電能轉(zhuǎn)化為直流電實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池組的充電，且具備完善的散熱、EMC、NVH解決方案，而 且一般的電機(jī)控制器容量均在20KVA以上，如果同一輛車上同時(shí)存在功能相似的兩套設(shè)備 (充電機(jī)及電機(jī)控制模塊)，顯然存在資源上的浪費(fèi)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本專利技術(shù)提供了一種以電機(jī)及控制器為基礎(chǔ)、將電 機(jī)及控制器與充電機(jī)整合為一體、使其在兼具二者功能的同時(shí)，能夠有效的解決充電機(jī)散 熱、EMC、NVH問(wèn)題的集成式充電和電機(jī)控制系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的集成式充電和電機(jī)控制系統(tǒng)，包括由動(dòng)力電池組、電機(jī) 控制器及動(dòng)力電機(jī)繞組順序連接組成的動(dòng)力控制模塊，所述的電機(jī)控制器將動(dòng)力電池組的 直流電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)力電機(jī)繞組所需的能量，以驅(qū)動(dòng)車輛行駛，并通過(guò)對(duì)電壓和電流的控制 實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池組的充放電，該系統(tǒng)還包括與動(dòng)力控制模塊相連的供電模塊，該供電模塊 在接通外部電網(wǎng)時(shí)，將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)化為直流電輸送給動(dòng)力電機(jī)繞組后，在電機(jī)控制器 的控制下對(duì)動(dòng)力電池組充電。具體的，上述的供電模塊為整流器(如目前較為常用的VU036-16N08三相硅橋寸J ο此外，作為上述方式的進(jìn)一步改進(jìn)，在電機(jī)繞組與整流器之間串聯(lián)有電感L。上述的電網(wǎng)電壓為單相電壓(220V)或三相電壓(380V)中的一種。采用了上述技術(shù)方案，由于在現(xiàn)有的電機(jī)及控制器的基礎(chǔ)上，增設(shè)了供電模塊， 當(dāng)該供電模塊與外部電網(wǎng)連接時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)力電池組的充電功能，使電機(jī)及控制器與充 電機(jī)一體化設(shè)計(jì)，在減少資源浪費(fèi)的同時(shí)，有利于整車的布置和優(yōu)化，同時(shí)減輕了車身的負(fù) 重，提高了動(dòng)能的利用效率，且本專利技術(shù)的集成式充電和電機(jī)控制系統(tǒng)具備了現(xiàn)有電機(jī)及控制器的效果，即有效的解決了充電機(jī)的散熱、EMC、NVH等問(wèn)題；由于采用了電機(jī)及控制器 的整流和電機(jī)繞組，其負(fù)載能力遠(yuǎn)大于電源系統(tǒng)的供電能力，采用三相整流可以大大提高 系統(tǒng)的充電電流，對(duì)整流電路的整流二極管功率等級(jí)要求不高，且同時(shí)能夠滿足家庭單相 慢充和三相快沖的要求，在電池容量足夠大的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電20分鐘車輛行駛 20-40公里。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)作更進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明圖1是現(xiàn)有的電機(jī)及控制器電路原理圖；圖2是本專利技術(shù)第一種實(shí)施方式的電路原理圖；圖3是圖2電機(jī)繞組充電過(guò)程的電路原理圖；圖4是圖2電池充電過(guò)程的電路原理圖；圖5是本專利技術(shù)的第二種實(shí)施方式的電路原理圖； 圖6是圖3所示電流路徑示意圖7是圖4所示電流路徑示意圖。具體實(shí)施例方式由圖1所示的現(xiàn)有的電機(jī)及控制器電路原理圖可知，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種集成式充電和電機(jī)控制系統(tǒng)，包括由動(dòng)力電池組（１）、電機(jī)控制器（２）及動(dòng)力電機(jī)繞組（３）順序連接組成的動(dòng)力控制模塊（４），所述的電機(jī)控制器（２）將動(dòng)力電池組（１）的直流電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)力電機(jī)繞組（３）所需的能量，以驅(qū)動(dòng)車輛行駛；并可以將供電模塊（５）產(chǎn)生的直流電通過(guò)電機(jī)控制器（２）對(duì)電壓和電流的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池組（１）的充放電，其特征在于：供電模塊（５）在接通外部電網(wǎng)（６）時(shí)，將電網(wǎng)（６）的交流電轉(zhuǎn)化為直流電輸送給動(dòng)力電機(jī)繞組（３）后，在電機(jī)控制器（２）的控制下對(duì)動(dòng)力電池組（１）充電。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱永利，李強(qiáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：長(zhǎng)城汽車股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：13[中國(guó)|河北]
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