[发明专利]一种电动汽车用车载充电与驱动一体化装置

说明书

本发明公开了一种电动汽车用车载充电与驱动一体化装置。该装置包括：主电路单元、开关逻辑控制单元。所述主电路由蓄电池、多三相H桥、多盘轴向磁通永磁同步电机与开关网络构成，多盘轴向磁通电机定子绕组作为多相整流与多相交错并联电路中的电感，实现驱动模式与充电模式的混合功能；所述开关逻辑控制单元通过电压传感器单元检测定子是否连接上电，信号发送给整车管理器；整车管理器处理信号，控制开关网络动作，切换驱动与充电模式。该结构具有较多优点：驱动与充电电路结构可复用，可通过开关逻辑变换实现充电与驱动模式的转换；电机定子绕组充当大电感通过多相交错并联升降压拓扑结构减小电流谐波提升电流质量，提高充电功率等级，延长寿命。

技术领域

本发明涉及一种电动汽车用车载充电与驱动一体化装置。

背景技术

电动汽车的发展是解决化石能源短缺的一个重要方案，其相关技术及产业发展迅速，但是电动汽车的蓄电池及其充电技术是制约其发展的重要因素，蓄电池充电技术的好坏会直接影响到其充电时间与工作寿命。电动汽车充电系统包括车载型充电系统以及独立型充电系统，两者最大区别即车载型充电系统将充电变换器安装在车上，而独立型充电系统将充电整流器放置在专门充电桩上。

传统的电动汽车充电系统当电动汽车工作在驱动模式或者充电模式时，其相应变流器工作而对应变流器停止工作，即充电整流变换器和驱动逆变器不同时运行；这就使得充电系统中的大电感和大电容数量等级较高，造成了车载型充电系统普遍存在成本高、体积大、功率密度等级低等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供了一种电动汽车用车载充电与驱动一体化装置。该装置的结构如图1所示。该电源主电路由多个三相H桥、多盘轴向磁通永磁同步电机、蓄电池侧开关网络以及电网侧开关网络组成：驱动状态下，蓄电池侧开关网络以及电网侧开关网络产生相应动作改变电路结构，实现电动车的驱动，充电状态下，轴向磁通永磁同步电机定子绕组充当大电感与三相H桥构成多相整流电路与多相独立电流控制交错并联电路，产生高精度低纹波的充电电压与电流。该主电路驱动状态与充电状态电路拓扑切换通过开关动作完成，实现驱动与充电电路结构复用，节省空间。控制电路通过电网侧电压传感器检测的电压信号判断处于驱动状态或者充电状态：主电路若要处于驱动模式，整车管理器控制蓄电池侧开关与电网侧开关动作，主电路转换到驱动模式，控制电路采用前馈与滑模控制等控制方法控制DSP控制单元产生PWM波，控制主电路中三相整流桥中电力电子器件开关信号，实现电机的正常驱动；主电路若处于充电模式下，整车管理器控制蓄电池侧开关与电网侧开关动作，主电路形成整流电路与交错并联Buck/Boost电路的级联电路，通过电网对蓄电池进行充电。本装置还具有容错控制以及转矩协同优化控制，保证电动车在任何情况下的安全正常的高效率运行。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及的一种电动汽车用车载充电与驱动一体化装置，该系统如图1所示。该系统主电路包括①蓄电池、②蓄电池侧开关网络单元、③三相H桥单元、④多盘轴向磁通永磁同步电机单元、⑤电网侧开关网络、⑥充电插头与电网。蓄电池连接电池侧开关网络单元，开关逻辑单元连接电池侧开关网络单元，三相H桥单元、多盘轴向磁通永磁同步电机、电网侧开关网络单元和充电插头，电池侧开关网络单元依次经三相H桥单元、多盘轴向磁通永磁同步电机和电网侧开关网络单元连接充电插头（以四定子盘式轴向磁通同步电机进行说明），所述蓄电池侧开关网络单元主要控制充电与驱动模式的切换；所述三相H桥单元在驱动状态下将蓄电池输出直流逆变成三相交流供给多盘轴向磁通永磁同步电机单元，在充电状态下与多盘轴向磁通永磁同步电机单元定子绕组自身电感构成多相整流电路与多相独立电流控制交错并联电路，实现电网到蓄电池的充电；所述电网侧开关网络用于控制整流定子电感与交错并联定子电感的分配。

当装置处于驱动模式下，整车管理器控制蓄电池侧开关网络以及电网侧开关网络动作形成电机驱动电路拓扑结构，DSP控制单元产生PWM信号控制三相H桥上的电力电子开关器件通断，驱动电机运转。