[发明专利]基于磁阻电机绕组重构的车载交直流充电与驱动电路拓扑

摘要

本发明公开了一种基于磁阻电机绕组重构的车载交直流充电与驱动一体化电路拓扑，包括相互连接的电源模块，DC/DC升降压模块及磁阻电机重构模块。本发明通过重构磁阻电机，使电路可以工作在充电模式或充电模式，并可以有效地节约电动汽车的制造成本和内部空间，此外还通过减少开关管数量提高了电路的可靠性。在驱动方面，该电路拓扑可以获得高速平稳的启动转矩和更宽的转矩范围，并在汽车减速或者下坡时反馈电能，延长电池续航。在充电方面，该电路拓扑可以降低对外部充电桩种类的限制，在充电电压过高时降低电压，保障充电的安全，并可在交流充电模式下进行功率因数调节，提高充电效率。

主权项

1.一种基于磁阻电机绕组重构的车载交直流充电电路拓扑，包括相互连接的电源模块，DC/DC升降压模块及磁阻电机重构模块。电源模块包括锂电池(V_b)、第一开关管(Q₁)和第一二极管(D₁)，DC/DC升降压模块包括第一电感(L₁)、第二开关管(Q₂)、第二二极管(D₂)、第一电容(C₁)、第三开关管(Q₃)，磁阻电机重构模块包括第四开关管(Q₄)、第五开关管(Q₅)、第六开关管(Q₆)、第七开关管(Q₇)、第八开关管(Q₈)、第九开关管(Q₉)、第三二极管(D₃)、第四二极管(D₄)、第五二极管(D₅)、第六二极管(D₆)、第七二极管(D₇)、单刀双掷开关(S)和磁阻电机绕组(L₂、L₃、L₄、L₅)。其特征在于：在不额外增加充电硬件设备的条件下，将驱动电机和逆变器的电路进行重构，变换成电池充电电路。此电路拓扑具有电机驱动、能量回馈和PFC校正等功能。

2.一种基于磁阻电机绕组重构的车载交直流充电电路拓扑，其特点在于：该一体化充电驱动电路拓扑包括相互连接的电源模块(1)，DC/DC升降压模块(2)以及磁阻电机重构模块(3)，所述电源模块(1)包括锂电池(V_b)、第一开关管(Q₁)以及第一二极管(D₁)，DC/DC升降压模块模块(2)包括第一电感(L₁)、第二开关管(Q₂)、第三开关管(Q₃)、第二二极管(D₂)以及第一电容(C₁)，磁阻电机重构模块(3)包括第四开关管(Q₄)、第五开关管(Q₅)、第六开关管(Q₆)、第七开关管(Q₇)、第八开关管(Q₈)、第九开关管(Q₉)、第三二极管(D₃)、第四二极管(D₄)、第五二极管(D₅)、第六二极管(D₆)、第七二极管(D₇)、单刀双掷开关(S)以及磁阻电机绕组(L₂、L₃、L₄、L₅)。所述锂电池的正极(V_b)和第一开关管(Q₁)的发射极与第一二极管(D₁)的正极连接，所述第一开关管(Q₁)的集电极、第一二极管(D₁)的阴极与第一电感(L₁)的一端连接，所述第一电感(L₁)的一端和第二开关管(Q₂)的集电极、第二二极管(D₂)的阴极、第四二极管(D₄)的阴极、第五二极管(D₅)的阴极、第六二极管(D₆)的阴极、单刀双掷开关(S)的一端(B)、第七二极管(D₇)的阴极与第三开关管(Q₃)的集电极连接，所述第三开关管(Q₃)的发射极、第一电容(C₁)的一端、第三二极管(D₃)的阴极、第四开关管(Q₄)的集电极、第六开关管(Q₆)的集电极、磁阻电机绕组(L₄)的一端和单刀双掷开关(S)的一端(A)连接，所述第五开关管(Q₅)的集电极和第四二极管(D₄)的阳极与磁阻电机绕组(L₂)的一端连接，所述磁阻电机绕组(L₂)的一端与第四开关管(Q₄)的发射极连接，所述第七开关管(Q₇)的集电极和第五二极管(D₅)的阳极与磁阻电机绕组(L₃)的一端连接，所述磁阻电机绕组(L₃)的一端与第六开关管(Q₆)的发射极连接，所述第八开关管(Q₈)的集电极和第六二极管(D₆)的阳极与磁阻电机绕组(L₄)的一端连接，所述第九开关管(Q₉)的集电极和第七二极管(D₇)的阳极与磁阻电机绕组(L₅)的一端连接，磁阻电机绕组(L₅)的一端与单刀双掷开关(S)连接，第九开关管(Q₉)的发射极、第八开关管(Q₈)的发射极、第七开关管(Q₇)的发射极、第五开关管(Q₅)的发射极、第三二极管(D₃)的阳极、第一电容(C₁)的一端、第二二极管(D₂)的阳极、第二开关管(Q₂)的发射极与锂电池(V_b)的负极连接。

3.根据权利要求2所述的基于磁阻电机绕组重构的车载交直流充电与驱动电路拓扑，其特征在于：所述第一开关管至第九开关管(Q₁‑Q₉)均采用PWM控制，所述第一开关管(Q₁)用于对锂电池的充电的安全控制，所述第二开关管(Q₂)用于对升压调节的控制，所述第六开关管(Q₆)用于对降压调节的控制，所述第四开关管(Q₄)与第六开关管(Q₆)在充电模式下用于充电的控制，在驱动模式下一直导通，所述第三开关管(Q₃)在驱动状态下始终导通，在充电状态下始终关断，所述第五开关管(Q₅)、第七开关管(Q₇)、第八开关管(Q₈)和第九开关管(Q₉)的脉冲依次相差60°，控制占空比D相等。