一種電動汽車能量源系統結構技術方案

本發明專利技術公開了一種電動汽車能量源系統結構，涉及電力電子功率變換技術領域，包括：電機控制器，電機控制器控制三相逆變器的輸出電壓、頻率和幅值，三相逆變器控制三相交流電動機，三相交流電動機驅動電動汽車車輪；電機控制器控制電動汽車控制單元，電動汽車控制單元通過蓄電池管理單元和能量雙向流動控制器控制n個36伏蓄電池的能量流動，每個所述36伏蓄電池連接復合雙向三電平直流變換器的低壓直流側；所述復合雙向三電平直流變換器的高壓側輸出425伏高壓直流母線電壓至所述三相逆變器。本發明專利技術避免了配備復雜的充放電均衡設備、系統異常和癱瘓，提高了安全性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉 及電力電子功率變換
，特別涉及一種電動汽車能量源系統結構。
技術介紹
在石油資源日益緊張和綠色環保不斷重視的雙重約束下，電動汽車取代傳統的燃油汽車已經是一個不可阻擋的趨勢。以蓄電池、燃料電池和超級電容作為電動汽車能量源，以交流電動機作為驅動部件的基本架構業已成熟。而能量源的有限直流電能如何安全、高效地轉換成電動汽車的驅動力，是電動汽車領域的研究熱點和難點。驅動電動汽車的電動機額定電壓為幾百伏，將低壓蓄電池串聯可以獲得較高的直流母線電壓，但同時客觀地存在以下幾個問題(1)蓄電池的串聯，容易引起某些串聯單元的過充和過放問題，需要額外配備復雜的充放電均衡設備；(2)任何一個串聯單元的異常，將導致整個能量源系統異常甚至癱瘓；(3)串聯蓄電池組相當于一個高壓直流電源，即使在電動汽車發生交通事故情況下仍可能處于高電壓狀態，這極易對已發生事故的乘客造成觸電的二次危害。因此，從電動汽車的經濟性、可靠性和安全性問題出發，利用電力電子變換技術來改進現有的電動汽車能量源系統，具有重要的經濟價值和社會價值。
技術實現思路
為了避免配備復雜的充放電均衡設備、系統異常和癱瘓，提高安全性，本專利技術提出了一種電動汽車能量源系統結構，詳見下文描述一種電動汽車能量源系統結構，包括電機控制器，所述電機控制器控制三相逆變器的輸出電壓、頻率和幅值，所述三相逆變器控制三相交流電動機，所述三相交流電動機驅動電動汽車車輪；所述電機控制器控制電動汽車控制單元，所述電動汽車控制單元通過蓄電池管理單元和能量雙向流動控制器控制η個36伏蓄電池的能量流動，每個所述36伏蓄電池連接復合雙向三電平直流變換器的低壓直流側；所述復合雙向三電平直流變換器的高壓側輸出425伏高壓直流母線電壓至所述三相逆變器；其中，所述復合雙向三電平直流變換器包括低壓直流側濾波電容、高壓直流側第一濾波電容、高壓直流側第二濾波電容、第一續流二極管、第二續流二極管、第三續流二極管、第四續流二極管、第五續流二極管、第六續流二極管、第七續流二極管、第八續流二極管、第一箝位二極管、第二箝位二極管、第三箝位二極管、第四箝位二極管、第一可控功率開關、第二可控功率開關、第三可控功率開關、第四可控功率開關、第五可控功率開關、第六可控功率開關、第七可控功率開關、第八可控功率開關、高壓直流側母線電壓、低壓直流側母線電壓和儲能電感，所述三電平雙向直流變換器由2個半橋構成，所述低壓直流側母線電壓的正極性端分別與所述儲能電感的一端和所述低壓直流側濾波電容的一端相連，所述低壓直流側母線電壓的負極性端分別與所述低壓直流側濾波電容的另一端和右半橋的中點相連；所述儲能電感的另一端連接左半橋的中點，所述左半橋的中點分別與所述第二續流二極管的陽極、所述第二可控功率開關的發射極、所述第三可控功率開關的集電極和所述第三續流二極管的陰極相連；所述第二續流二極管的陰極分別與所述第二可控功率開關的集電極、所述第一可控功率開關的發射極、所述第一續流二極管的陽極和所述第一箝位二極管的陰極相連；所述第一續流二極管的陰極分別與所述第一可控功率開關的集電極、所述第五可控功率開關的集電極、所述第五續流二極管的陰極、所述高壓直流側第一濾波電容的一端和所述高壓直流側母線電壓的正極性端相連；所述第三續流二極管的陽極分別與所述第三可控功率開關的發射極、所述第四可控功率開關的集電極、所述第四續流二極管的陰極和所述第二箝位二極管的陽極相連；所述第二箝位二極管的陰極分別與所述第一箝位二極管的陽極、所述第三箝位二極管的陽極、所述第四箝位二極管的陰極、所述高壓直流側第一濾波電容的另一端和所述高壓直流側第二濾波電容的一端相連；所述第四續流二極管的陽極分別與所述第四可控功率開關的發射極、所述第八可控功率開關的發射極、所述第八續流二極管的陽極、所述高壓直流側第二濾波電容的另一端和所述高壓直流側母線電壓的負極性端相連；所述第五續流二極管的陽極分別與所述第五可控功率開關的 發射極、所述第三箝位二極管的陰極、所述第六可控功率開關的集電極和所述第六續流二極管的陰極相連；所述第四箝位二極管的陽極分別與所述第七可控功率開關的發射極、所述第八可控功率開關的集電極、所述第七續流二極管的陽極和所述第八續流二極管的陰極相連；所述第七續流二極管的陰極、所述第七可控功率開關的集電極、所述第六可控功率開關的發射極和所述第六續流二極管的陽極同時連接所述右半橋的中點。所述第一可控功率開關、所述第二可控功率開關、所述第三可控功率開關、所述第四可控功率開關、所述第五可控功率開關、所述第六可控功率開關、所述第七可控功率開關和所述第八可控功率開關具體為低耐壓的可控功率開關。本專利技術提供的技術方案的有益效果是本專利技術可以在電動汽車異常狀態下柔性封鎖復合雙向三電平直流變換器的工作，消除高壓直流母線在事故狀態下的危害性，而各個低壓蓄電池為安全電壓，“落后”電池的出力影響程度要遠遠小于蓄電池組串聯方式；本專利技術通過復合雙向三電平直流變換器，將蓄電池組間的電壓、電流解耦，單個蓄電池的輸出電壓、電流完全通過復合雙向三電平直流變換器的緩沖而消除相互間的制約關系，可以最大程度地利用有限的能量源；本專利技術避免了配備復雜的充放電均衡設備、系統異常和癱瘓，提高了安全性。附圖說明圖I是本專利技術提供的一種電動汽車能量源系統結構的示意圖；圖2是本專利技術提供的復合雙向三電平直流變換器的電路示意圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下Uhigh :高壓直流側母線電壓；Ulov :低壓直流側母線電壓；Cfl :低壓直流側濾波電容；Cf2 :高壓直流側第一濾波電容；Cf3 :高壓直流側第二濾波電容； S1 :第一可控功率開關；S2:第二可控功率開關；S3:第三可控功率開關；S4:第四可控功率開關；S5:第五可控功率開關；S6:第六可控功率開關；S7:第七可控功率開關；S8:第八可控功率開關；Lf:儲能電感；Dcl :第一箝位二極管；Dci2 :第二箝位二極管；Dc3 :第三箝位二極管；Dc4:第四箝位二極管；D1 :第一續流二極管；D2 :第二續流二極管；D3:第三續流二極管；D4:第四續流二極管；D5 :第五續流二極管；D6 :第六續流二極管；D7:第七續流二極管；D8:第八續流二極管。 具體實施例方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術實施方式作進一步地詳細描述。為了避免配備復雜的充放電均衡設備、系統異常和癱瘓，提高安全性，本專利技術實施例提出了一種電動汽車能量源系統結構，參見圖I和圖2，詳見下文描述人體的安全電壓為36V直流電壓，同時為了能夠獲得與串聯蓄電池組相同的能量源功率，需要將多個36V蓄電池“并聯”。而蓄電池之間存在著差異性，蓄電池的直接并聯會給蓄電池帶來致命的影響；另外，低壓蓄電池與所要求的高壓直流母線電壓間存在著電壓等級匹配懸殊問題，并且電動汽車制動、下坡產生的能量需要回收。鑒于此，本專利技術實施例擬通過一種復合雙向三電平直流變換器，將一組獨立的低壓蓄電池分別通過該種變換器“并聯”到高壓直流母線側，進而構成電動汽車的低壓電源-高壓驅動的能量源系統，這對于解決當前電動汽車的經濟性、可靠性和安全性問題具有重要的意義。一種電動汽車能量源系統結構，包括電機控制器，電機控制器控制三相逆變器的輸出電壓、頻率本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電動汽車能量源系統結構，包括：電機控制器，所述電機控制器控制三相逆變器的輸出電壓、頻率和幅值，所述三相逆變器控制三相交流電動機，所述三相交流電動機驅動電動汽車車輪；所述電機控制器控制電動汽車控制單元，所述電動汽車控制單元通過蓄電池管理單元和能量雙向流動控制器控制n個36伏蓄電池的能量流動，其特征在于，每個所述36伏蓄電池連接復合雙向三電平直流變換器的低壓直流側；所述復合雙向三電平直流變換器的高壓側輸出425伏高壓直流母線電壓至所述三相逆變器；其中，所述復合雙向三電平直流變換器包括：低壓直流側濾波電容（Cf1）、高壓直流側第一濾波電容(Cf2)、高壓直流側第二濾波電容(Cf3)、第一續流二極管(D1)、第二續流二極管(D2)、第三續流二極管(D3)、第四續流二極管(D4)、第五續流二極管(D5)、第六續流二極管(D6)、第七續流二極管(D7)、第八續流二極管(D8)、第一箝位二極管(Dc1)、第二箝位二極管(Dc2)、第三箝位二極管(Dc3)、第四箝位二極管(Dc4)、第一可控功率開關（S1）、第二可控功率開關（S2）、第三可控功率開關（S3）、第四可控功率開關（S4）、第五可控功率開關（S5）、第六可控功率開關（S6）、第七可控功率開關（S7）、第八可控功率開關（S8）、高壓直流側母線電壓（Uhigh）、低壓直流側母線電壓（Ulow）和儲能電感（Lf），所述三電平雙向直流變換器由2個半橋構成，所述低壓直流側母線電壓（Ulow）的正極性端分別與所述儲能電感（Lf）的一端和所述低壓直流側濾波電容（Cf1）的一端相連，所述低壓直流側母線電壓（Ulow）的負極性端分別與所述低壓直流側濾波電容（Cf1）的另一端和右半橋的中點（b）相連；所述儲能電感（Lf）的另一端連接左半橋的中點（a），所述左半橋的中點（a）分別與所述第二續流二極管（D2）的陽極、所述第二可控功率開關（S2）的發射極、所述第三可控功率開關（S3）的集電極和所述第三續流二極管（D3）的陰極相連；所述第二續流二極管（D2）的陰極分別與所述第二可控功率開關（S2）的集電極、所述第一可控功率開關（S1）的發射極、所述第一續流二極管（D1）的陽極和所述第一箝位二極管（Dc1）的陰極相連；所述第一續流二極管（D1）的陰極分別與所述第一可控功率開關（S1）的集電極、所述第五可控功率開關（S5）的集電極、所述第五續流二極管（D5）的陰極、所述高壓直流側第一濾波電容（Cf2）的一端和所述高壓直流側母線電壓（Uhigh）的正極性端相連；所述第三 續流二極管（D3）的陽極分別與所述第三可控功率開關（S3）的發射極、所述第四可控功率開關（S4）的集電極、所述第四續流二極管（D4）的陰極和所述第二箝位二極管（Dc2）的陽極相連；所述第二箝位二極管（Dc2）的陰極分別與所述第一箝位二極管（Dc1）的陽極、所述第三箝位二極管（Dc3）的陽極、所述第四箝位二極管（Dc4）的陰極、所述高壓直流側第一濾波電容（Cf2）的另一端和所述高壓直流側第二濾波電容（Cf3）的一端相連；所述第四續流二極管（D4）的陽極分別與所述第四可控功率開關（S4）的發射極、所述第八可控功率開關（S8）的發射極、所述第八續流二極管（D8）的陽極、所述高壓直流側第二濾波電容（Cf3）的另一端和所述高壓直流側母線電壓（Uhigh）的負極性端相連；所述第五續流二極管（D5）的陽極分別與所述第五可控功率開關（S5）的發射極、所述第三箝位二極管（Dc3）的陰極、所述第六可控功率開關（S6）的集電極和所述第六續流二極管（D6）的陰極相連；所述第四箝位二極管（Dc4）的陽極分別與所述第七可控功率開關（S7）的發射極、所述第八可控功率開關（S8）的集電極、所述第七續流二極管（D7）的陽極和所述第八續流二極管（D8）的陰極相連；所述第七續流二極管（D7）的陰極、所述第七可控功率開關（S7）的集電極、所述第六可控功率開關（S6）的發射極和所述第六續流二極管（D6）的陽極同時連接所述右半橋的中點（b）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張云，邵虹君，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：