[发明专利]一种考虑实际运行工况的可变数量并联型电动汽车变流器

说明书

本发明公开了一种考虑实际运行工况的可变数量并联型电动汽车变流器，包括逆变器主电路模块，模块DSP控制电路，脉冲关断控制电路，电机模块，和电池模块。本发明用N个三相变流器（功率较小）并联代替传统的单个三相变流器（功率较大），根据电动汽车的实际运行工况功率模块器件结温和电机定子相电流的实际大小，判断所需要并联工作的变流器的个数，通过合理数量的变流器的并联，同时达到在特定工况及电流下变流器损耗最小的目的。本发明具有变流器损耗低，功率器件的利用率较高以及成本大幅降低的优点，并且功率器件的可靠性基本保持不变。

技术领域

本发明涉及电动汽车变流器技术领域，具体涉及一种考虑实际运行工况的可变数量并联型电动汽车变流器。

背景技术

伴随着日益严峻的环境问题与能源问题，交通工具的变革也越来越紧迫，电动汽车取代内燃机汽车成为一种必然趋势。电动汽车是以电动机作为驱动的，驱动电机的控制性能很大程度上决定了汽车的运行性能。而驱动电机的调速又依靠于变流器所提供的变频电流，所以变流器对汽车的安全可靠运行起到了至关重要的作用；同时，变流器功率模块额定功率等级的选取不仅关系到电动汽车的成本与其自身的利用率，还关系到变流器的损耗和电动汽车的续航里程。

截至目前，制约电动汽车发展的两大主要因素是续航里程较短和价格相对昂贵。解决电动汽车续航里程较短的方法主要有两种，其一是研发新型高能量密度大容量电池；其二是通过能源管理更合理有效的支配车载电源有限的电能。研发新型大容量电池虽然能从根源上解决车载电能少的问题，但研发周期很长，研发难度巨大，短时间内难以发生质的改变，而且存在价格上的巨大不确定性。能源管理无法做到从根本上提高电动汽车的续航里程，但通过管理能源，降低损耗，在短时间内可以有可观的改善，同时价格不会有明显的改变。所以能源管理是一个十分合理和必要的过渡过程。变流器作为能源管理中的一个重要对象，在保证其可靠性的同时降低其损耗也就十分重要了。

功率器件的可靠性与其自身损耗紧密联系，目前基于功率器件可靠性的降损研究还处于起步阶段，比较流行的方法是：1）降低器件的开关频率，2）限制并降低电流幅值。这两种方法都存在损害负载性能的缺点，实用性不强。

对于电动汽车用变流器，启动过程中的功率是其他工况时的十几甚至几十倍，而启动工况在所有运行工况中占的比例却微乎其微，这就造成了功率模块在绝大多数时候处于极低的利用率；同时在相同情况的小功率运行时，大功率变流器的开关损耗，特别是关断损耗，比小功率变流器的关断损耗大很多。这也是本发明的出发点，采用并联较小功率模块替代大功率模块，依据器件的结温以及负载功率的大小控制并联工作的变流器的数量，达到确保电动汽车车变流器驱动性能不变的同时，减小器件损耗的目的。本发明优点之一在于有效降低器件损耗，大幅降低器件成本（以英飞凌FS200R07A1E3与FS75R07WE3_B11A为例，单个大功率变流器与3个较小功率变流器价格比高于1.7），同时实用性强。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，通过采用多个较小功率变流器（多个较小变流器的总功率要大于等于单个大功率变流器额定功率）替代单个大功率变流器，根据变流器功率器件结温和驱动电机定子相电流来控制并联工作的变流器的数量，通过合理数量的变流器的并联，达到保证负载性能和功率器件安全可靠性的同时，降低器件损耗的目的，节约能量以延长电动汽车的续航里程。本发明还能大幅降低购买变流器的成本，实用性较强。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。