[发明专利]电动汽车驱动与充电一体化电路及其转矩消除控制方法

说明书

本发明公开了一种电动汽车驱动与充电一体化电路及其转矩消除控制方法，包括动力电池、双向DC/DC变换器、四桥臂DC/AC变换器、三相电机、辅助电感、第一转换触点开关、第二转换触点开关、第一单触点开关、第二单触点开关、交流接口和控制单元；该电路只增加一个辅助电感实现三相输入充电，具有电机驱动控制简单，无需重新设计电机，功率密度高的优点。本发明还提出该电路的转矩消除控制方法，通过桥臂并联控制实现充电时的电机转矩消除，辅助电感的感值不需与电机定子绕组等效电感设计成一致，具有鲁棒性强的优点。

技术领域

本发明涉及新能源汽车充电的技术领域，尤其是指一种电动汽车驱动与充电一体化电路及其转矩消除控制方法。

背景技术

业内习知，由于动力电池续航时间有限，电动汽车的发展离不开电池充电系统。但目前车外大功率充电桩依赖场地、建设成本高，而车内充电器受空间、重量的限制，功率较低。另一方面，目前电动汽车驱动系统的功率越来越高。有学者提出将电机驱动系统的逆变器复用为电池充电系统的整流器、将电机绕组复用为充电滤波电感，构造驱动与充电一体化电路，大幅度减少车载充电机的体积、重量和成本，从而大大提高车载充电器的功率等级和功率密度。

为保持电动汽车静止充电，将电机绕组复用为充电滤波电感时需解决电机绕组的转矩消除问题，现有方案主要有三种：(1)采用多相电机，该方案电机成本高，且驱动控制复杂；(2)采用分裂式绕组，该方案需从绕组中间引出线，需重新设计电机结构，对电机驱动的性能产生影响；(3)外接三相或两相电感，该方案对电机驱动影响较小，但集成度不高，功率密度待提升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种控制简单可靠、不修改电机结构且功率密度更高的电动汽车驱动与充电一体化电路及其转矩消除控制方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：电动汽车驱动与充电一体化电路，包括动力电池、双向DC/DC变换器、四桥臂DC/AC变换器、三相电机、辅助电感、第一转换触点开关、第二转换触点开关、第一单触点开关、第二单触点开关、交流接口和控制单元；

所述四桥臂DC/AC变换器的四个桥臂分别为第一、二、三、四桥臂，每个桥臂包含两个开关管；所述三相电机包含三个定子绕组，分别为第一、二、三定子绕组，每个定子绕组均有两个接线端子；所述第一转换触点开关包含一个公共触点和两个转换触点，分别为第一、二触点；所述第二转换触点开关包含一个公共触点和两个转换触点，分别为第三、四触点；所述交流接口有三个接线端子，分别为第一、二、三接线端子；

所述双向DC/DC变换器的低压侧正、负极分别与动力电池的正、负极相连接，所述双向DC/DC变换器的高压侧正、负极分别与四桥臂DC/AC变换器的正、负极相连接；

所述四桥臂DC/AC变换器的第一桥臂中点分别与第一转换触点开关的公共触点及第二转换触点开关的第三触点相连接，所述四桥臂DC/AC变换器的第二桥臂中点分别与第一转换触点开关的第一触点及辅助电感的一端相连接；

所述三相电机的第一定子绕组的两端分别与第二转换触点开关的公共触点和第一转换触点开关的第二触点相连接，所述三相电机的第二定子绕组的两端分别与四桥臂DC/AC变换器的第三桥臂中点和交流接口的第二接线端子相连接，所述三相电机的第三定子绕组的两端分别与四桥臂DC/AC变换器的第四桥臂中点和交流接口的第三接线端子相连接；其中，该三相电机与第一转换触点开关的第二触点及交流接口的第二接线端子、第三接线端子相连接的三个接线端子为一组同名端，该三相电机其余三个接线端子为另一组同名端；

所述第二转换触点开关的第四触点分别与辅助电感的另一端及交流接口的第一接线端子相连接；

所述第一单触点开关的两端分别与第一转换触点开关的第二触点和交流接口的第二接线端子相连接；所述第二单触点开关的两端分别与交流接口的第二接线端子、第三接线端子相连接；

所述交流接口与交流电网相连接；