[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN116409166A - 集成式电驱动系统与包括该系统的车辆 - Google Patents

集成式电驱动系统与包括该系统的车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN116409166A
CN116409166A CN202210004922.4A CN202210004922A CN116409166A CN 116409166 A CN116409166 A CN 116409166A CN 202210004922 A CN202210004922 A CN 202210004922A CN 116409166 A CN116409166 A CN 116409166A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rectifier
switch
conversion unit
electric drive
drive system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210004922.4A
Other languages
English (en)
Inventor
鲍博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies Holding China Co Ltd
Original Assignee
Vitesco Technologies Holding China Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies Holding China Co Ltd filed Critical Vitesco Technologies Holding China Co Ltd
Priority to CN202210004922.4A priority Critical patent/CN116409166A/zh
Publication of CN116409166A publication Critical patent/CN116409166A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种集成式电驱动系统，其包括：电机；车辆电池；第一转换单元，其将来自外部电网或电机再生反馈时所产生的交流电转换为直流电；第二转换单元，其对来自第一转换单元的直流电执行升压或降压操作；逆变器，其将来自第二转换单元的直流电转换成交流电；第一隔离变压器；第二隔离变压器；第一整流器；第二整流器；开关变换单元，其在控制单元的控制下使第一整流器和第二整流器以串联或并联的方式彼此连接；以及控制单元，其选择性地控制开关变换单元的连接状态，以实现系统的不同工作模式。本发明还涉及一种包括该系统的车辆。

Description

集成式电驱动系统与包括该系统的车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，更具体而言，本发明涉及一种集成式电驱动系统与包括该系统的电动车辆。
背景技术
迫于能源危机和环境污染的双重压力，电动车辆(和/或混合动力车辆)成为未来车辆发展的一种趋势。电动车辆(和/或混合动力车辆)使用可充电的高压电池，其通过逆变器将电能输送到电机，并且还可通过直流转换器给12V蓄电池供电。
当高压电池中的剩余电力(SOC)过低时，还需通过充电机外接单相/三相交流电给高压电池充电。
在现有的电动车辆(或混合动力车辆)中，电机、逆变器、直流转换器和充电机是彼此分离或部分分离的，各模块彼此独立地安装在车辆上，可复用程度低，这不仅对系统集成有较高的要求，还增加了电路的复杂性和车辆的制造成本。
发明内容
为此，本发明提出了一种集成式电驱动系统，其将充电机、逆变器、电机和直流转换器集成于一体，实现了功率电子器件的复用，可同时支持两相、三相交流充电和直流充电；此外，该系统取消了单独的充电机、逆变器和直流转换器，减少了车辆的固定负载，降低了车辆的制造成本，拓宽了充电功率的范围。特别是，该系统在充电模式下可支持向车辆电池提供不同的充电电力，例如，可向车辆的高压电池提供400V或800V的直流电；此外，该系统还取消了单独的高压转12V低压的直流变换器，可通过复用充电回路中的H桥逆变器、隔离变压器和整流器来向12V蓄电池供电。
本发明提出了一种集成式电驱动系统，该系统包括：
电机；
车辆电池；
第一转换单元，所述第一转换单元配置为将来自外部电网或电机再生反馈时所产生的交流电转换为直流电；
第二转换单元，所述第二转换单元配置为对来自所述第一转换单元的直流电执行升压或降压操作；
逆变器，所述逆变器配置为将来自所述第二转换单元的直流电转换成交流电；
第一隔离变压器，所述第一隔离变压器配置为对来自所述逆变器的交流电执行第一隔离变压操作；
第二隔离变压器，所述第二隔离变压器配置为对来自所述逆变器的交流电执行第二隔离变压操作；
第一整流器，所述第一整流器配置为将来自所述第一隔离变压器的交流电转换成用于对车辆电池充电的直流电；
第二整流器，所述第二整流器配置为将来自所述第二隔离变压器的交流电转换成用于对车辆电池充电的直流电；
开关变换单元，所述开关变换单元配置为在控制单元的控制下使所述第一整流器和所述第二整流器以串联或并联的方式彼此连接；以及
控制单元，所述控制单元配置为选择性地控制所述开关变换单元的连接状态，以实现所述系统的不同工作模式。
有利地，所述第一整流器和第二整流器各自包括第一输出端和第二输出端，所述第一整流器的第一输出端连接至车辆电池的正极，所述第二整流器的第二输出端连接至车辆电池的负极，并且所述开关变换单元包括：
第一开关，其连接在所述第一整流器的第一输出端与所述第二整流器的第一输出端之间，
第二开关，其连接在所述第一整流器的第二输出端与所述第二整流器的第二输出端之间，以及
第三开关，其连接在所述第一整流器的第二输出端与所述第二整流器的第一输出端之间。
有利地，当所述第一开关和所述第二开关断开并且所述第三开关闭合时，所述第一整流器和第二整流器以串联方式连接，所述系统向车辆电池提供第一充电电力。
有利地，当所述第一开关和所述第二开关闭合并且所述第三开关断开时，所述第一整流器和第二整流器以并联方式连接，所述系统向车辆电池提供第二充电电力，其中，所述第二充电电力小于所述第一充电电力。
有利地，所述第一转换单元具有交流端和直流端，所述第二转换单元具有第一端和第二端，所述逆变器具有输入端和输出端，并且所述系统还包括：
第四开关，其连接在所述第一转换单元的直流端与所述第二转换单元的第一端之间；
第五开关，其连接在所述第二转换单元的第二端与所述逆变器的输入端之间；
第六开关，其连接在所述第一转换单元的直流端与所述第二转换单元的第二端之间；以及
第七开关，其连接在所述第二转换单元的第一端与所述逆变器单元的输入端之间。
有利地，当第四开关和第五开关闭合且第六开关和第七开关断开时，所述第二转换单元对来自所述第一转换单元的直流电执行升压操作。
有利地，当第六开关和第七开关闭合且第四开关和第五开关断开时，所述第二转换单元对来自所述第一转换单元的直流电执行降压操作。
有利地，所述系统还包括：
第三隔离变压器，所述第三隔离变压器配置为对来自所述逆变器的交流电执行第三隔离变压操作的；和
第三整流器，所述第三整流器配置为将来自所述第三隔离变压器的交流电转换成用于对另一车辆电池充电的直流电。
有利地，所述车辆电池为用于驱动电机的动力电池，所述另一车辆电池为用于向车辆中的低压设备供电的低压电池。
有利地，所述系统还包括：
第八开关，其连接在所述第一转换单元的直流端与所述动力电池之间；和
第九开关，其连接在所述动力电池与所述逆变器的输入端之间。
有利地，所述电机包括多个线圈电感，每个线圈电感的第一端连接至所述第一转换单元的交流端，并且所述系统还包括配电盒，该配电盒包括：
第十开关，其将相应的线圈电感的第二端连接至外部电网；和
第十一开关，其将相应的线圈电感的第二端连接至中性点。
本发明还提出了一种车辆，该车辆包括如上所述的集成式电驱动系统。
根据本发明的集成式电驱动系统至少具有以下优点之一：
-可复用充电/驱动回路中的功率器件，结构紧凑，节约制造成本；
-可支持单相、三相充电，拓宽了充电功率的范围；以及
-可为车辆电池提供不同的充电电力，适用更多的充电场景。
附图说明
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。在附图中：
图1示出了根据本发明的第一实施例的集成式电驱动系统的结构框图；
图2示出了根据本发明的第一实施例的集成式电驱动系统的电路图；
图3示出了根据本发明的第二实施例的集成式电驱动系统的结构框图；
图4示出了根据本发明的第二实施例的集成式电驱动系统的电路图；
图5示出了根据本发明的第三实施例的集成式电驱动系统的结构框图；
图6示出了根据本发明的第三实施例的集成式电驱动系统的电路图。
具体实施方式
下面将参照附图并通过实施例来描述根据本发明的集成式电驱动系统。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的各个方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的集成式电驱动系统10的结构框图。图2示出了该第一示例性实施例的集成式电驱动系统10的电路图。如图1-2中所示，该系统10包括控制单元11、电机12、牵引功率变换单元13、双向升降压变换单元14、连接在双向升降压变换单元14与车辆电池之间的充电转换单元、车辆电池以及开关变换单元21。
车辆电池包括高压电池18和低压电池19，高压电池18配置为向电机12供电以使其带动车轮旋转，因此也称为“动力电池”；低压电池19是指车辆中的12V蓄电池，其配置为向车辆中的低压设备供电。本文所称的“车辆”包括电动车辆和混合动力车辆。下面将详细阐述系统中的各个模块的功能及其之间的连接关系。
电机12借助电机输出构件110带动车轮旋转，其被配置为永磁体/AC感应电机，并且包括由多个电感线圈构成的电感单元121。如图2中所示，电感单元121由三相电感L1、L2、L3构成，三个电感L1、L2、L3的第一端分别借助开关S1,S2,S3连接至外部电网并且借助开关S4,S5,S6连接至中性点，三个电感L1、L2、L3的第二端直接连接至牵引功率变换单元13的交流端。
在驱动模式下，开关S1,S2,S3断开并且开关S4,S5,S6闭合，电感L1、L2、L3的一端连接至牵引功率变换单元13，另一端连接至中性点，此时电感L1、L2、L3充当感应线圈，以借助来自高压电池的电力驱动车辆电机旋转。在充电模式下，开关S1,S2,S3闭合并且开关S4,S5,S6断开，电感L1、L2、L3的一端连接至牵引功率变换单元13，另一端连接至外部电网，此时电感L1、L2、L3充当滤波电感，用于对外部输入交流电进行滤波，以借助外部电网对车辆电池进行充电。在充电模式下的一特殊示例中，例如在发生再生能量反馈的情况下，此时电机12充当发电机的作用，并利用所产生的再生反馈能量对高压电池充电。
牵引功率变换单元13为双向DC/AC转换器，其包括多个半导体开关管Q1-Q6。牵引功率变换单元13的交流端连接至电机12的电感L1、L2、L3，直流端经由开关S7连接至高压电池18，其配置为在控制单元11的控制下将来自电机(发生再生反馈的情况下)或外部电网的交流电转换为对车辆电池进行充电的直流电(即“充电模式”，此时牵引功率变换单元13充当整流器的作用)，或者将来自车辆电池的直流电转换为驱动电机的交流电(即“驱动模式”，此时牵引功率变换单元13充当逆变器的作用)。
双向升降压变换单元14为DC/DC转换器，其由两个半导体开关管Q7、Q8和扼流电感L4构成。双向升降压变换单元14通过开关2PS1或3PS3连接至牵引功率变换单元13的直流端，并通过开关2PS2或3PS4连接至充电转换单元的输入端，以借助开关2PS1、2PS2、3PS3、3PS4的通断对经牵引功率变换单元13转换后的直流电压执行升压或降压操作。
具体地，当开关2PS1和2PS2闭合且开关3PS3和3PS4断开时，双向升降压变换单元14对来自牵引功率变换单元13的直流电执行升压操作；当开关2PS1和2PS2断开且开关3PS3和3PS4闭合时，双向升降压变换单元14对来自牵引功率变换单元13的直流电执行降压操作。
充电转换单元的输入端不仅借助开关2PS2或3PS4连接至双向升降压变换单元14，而且借助开关S8连接至高压电池18，该充电转换单元配置为将来自双向升降压变换单元14的直流电转换成用于对高压电池18或低压电池充电19的直流电，或将来高压电池18的直流电转换成用于对低压电池充电19的直流电。在参照图1和图2的第一实施例中，该充电转换单元具体包括H桥逆变器15、第一隔离变压器161、第二隔离变压器162、第三隔离变压器163、第一整流器171、第二整流器172以及第三整流器173，下面详细阐述充电转换单元的内部电路结构。
H桥逆变器15为由四个开关管Q9-Q12连接而成的H桥逆变器，其输入端通过开关2PS2或3PS4连接至双向升降压变换单元14，并且借助开关S8连接至高压电池18，以将来自双向升降压变换单元14或来自高压电池18的直流电转换成交流电。
第一至第三隔离变压器161,162,163的输入端分别连接至H桥逆变器15的输出端，用于对来自H桥逆变器15的交流电分别执行隔离变压操作，从而将不同的隔离电压(取决于对高压电池18还是低压电池19充电)输出至相应的整流器171,172,173。
每个整流器分别由两个开关管Q13,Q14/Q15,Q16/Q17,Q18和两个二极管D1,D2/D3,D4/D5,D6/构成。各整流器的输入端连接至相应的隔离变压器的输出端，用于将来自该相应的隔离变压器的交流电重新转换为直流电。其中，第一整流器171和第二整流器172的输出端连接至高压电池18，因此经这两个整流器转换后的直流电可用于向高压电池18充电；第三整流器173连接至的输出端连接至低压电池19，因此经该第三整流器173转换后的直流电可用于向低压电池19充电。
根据本实施例的集成式电驱动系统的特别之处尤其在于，其包括一开关变换单元21，该开关变换单元21用于使第一整流器171和第二整流器172以串联或并联的方式彼此连接，从而向高压电池18提供不同的充电电力。下面参照图2详细描述开关变换单元21与第一整流器171、第二整流器172以及高压电池18之间的连接关系。
第一整流器171和第二整流器172各自包括第一输出端和第二输出端，第一整流器171的第一输出端连接至高压电池18的正极，第二整流器172的第二输出端连接至高压电池18的负极。开关变换单元21由三个开关S9、S10、S11构成，其中开关S9连接在第一整流器171的第一输出端与第二整流器172的第一输出端之间；开关S10连接在第一整流器171的第二输出端与第二整流器172的第二输出端之间；开关S11连接在第一整流器171的第二输出端与第二整流器172的第一输出端之间。
该开关变换单元21中各个开关的连接状态受控制单元11控制，从而向高压电池18提供不同的充电电力。在本文中，“充电电力”可以指“充电功率”或“充电电压”。
作为一个示例，假设外部电源(即“离车电源”)为220V市电或380V三相交流电，车辆电机和高压电池均工作在400v电压平台。在此情况下，为了借助外部电源向高压电池充电，控制单元11断开S9、S10并闭合S11，以使第一整流器171和第二整流器172以串联方式连接，从而向高压电池提供400v的直流电。
作为另一示例，假设外部电源(即“离车电源”)为220V市电或380V三相交流电，车辆电机工作在400V电压平台，高压电池工作在800v电压平台。在此情况下，为了借助外部电源向高压电池充电，控制单元11闭合S9、S10并断开S11，以使第一整流器171和第二整流器172以并联方式连接，从而向车辆电池提供800V的直流电。
在本文中，将用于车辆的集成式电驱动系统的工作模式大体分为“充电模式”和“驱动模式”两种方式。本文所称的“驱动模式”指的是在车辆行驶过程中，借助车辆的高压电池驱动车辆电机运转；可选地，在驱动车辆电机运转的同时可借助车辆高压电池对低压电池充电(即，借助高压电池同时驱动电机和对低压电池充电)。本文所称的“充电模式”涉及如下两种情况：
-在车辆静止状态下(例如停放在车库中)，借助车辆的高压电池对低压电池充电，或者借助外部电源对车辆高压电池或低压电池充电，具体包括借助三相电压对高压电池(HV)充电、借助两相电压对高压电池充电、借助三相电压对低压电池(LV)充电及借助两相电压对低压电池充电；和
-当在车辆行驶过程中发生反馈能量的情况下，将再生反馈能量用于对车辆的高压电池充电，即，借助再生能量对高压电池充电。在本文中，反馈能量(也称为再生制动或反馈制动)指的是在车辆制动或惯性滑行时借助电机将负载上的机械能转化成电能并存储于高压电池中，在此情况下车辆电机充当发电机的作用。
在系统的不同工作模式下，控制单元11可选择性地接通或断开上文所提及的开关S1-S11、2PS1、2PS2、3PS3和3PS4以及各个半导体开关管Q1-Q18，以控制电机12、牵引功率变换单元13、双向升降压变换单元14、H桥逆变器15、第一至第三隔离变压器161,162,163、第一至第三整流器171,172,173、高压电池18、低压电池19执行不同的功能。
在本发明中，半导体开关管Q1-Q18可实施为场效应晶体管(例如MOSFET和JFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。优选地，在每个半导体开关管上可并联一续流二极管(图中未示出)，以防止开关管被反向电压击穿；此外，在牵引功率变换单元13和充电转换单元的输入端可并联一电容器，以滤除电路中的谐波。更优选地，在每个整流器171,172,173的输出端可连接一LC低通滤波器(如图2中所示)，以滤除电路中的谐波。
在驱动模式下，控制单元11借助开关S7控制高压电池18的电力流经牵引功率变换单元13以转换为用于驱动电机的交流电；同时，控制单元11还可借助开关S8控制高压电池18的电力依次流经H桥逆变器15、第三隔离变压器163和第三整流器173，并最终用于给低压电池19充电。
在充电模式下，控制单元11通过电机的电感单元121接入外部交流电，经过牵引功率变换单元13整流成直流电，经双向升降压变换单元14升压或降压后，再经H桥逆变器15转换成交流电，经第一和第二隔离变压器161，162调压后，最后经第一和第二整流器171,172整流成直流电，以用于给高压电池18或低压电池19充电。根据一特殊实施例，在发生再生能量反馈的情况下，控制单元11可借助电机电感单元121自身提供的电力向高压电池18充电，在此情况下，由电感单元121产生的电力在经过牵引功率变换单元13整流后被直接提供给高压电池。
图3示出了根据本发明的第二示例性实施例的集成式电驱动系统的结构框图。图4示出了根据本发明的第二示例性实施例的集成式电驱动系统的电路图。在图3-4的第二实施例中，控制单元11、电机12、牵引功率变换单元13、双向升降压变换单元14、第一至第三隔离变压器161,162,163以及第一至第三整流器171,172,173及其之间的连接关系与图1-2中的第一实施例完全相同，这里不再赘述。
该第二实施例的不同之处在于，对应的集成式电驱动系统包括两个逆变器151和152，其中，第一逆变器151连接在双向升降压变换单元14与第一和第二隔离变压器161,162之间，用于为电池高压18执行充电电压转换。第一逆变器151连接在双向升降压变换单元14与第三隔离变压器163之间，用于为低压电池19执行充电电压转换。
图5示出了根据本发明的第三示例性实施例的集成式电驱动系统的结构框图。图6示出了根据本发明的第三示例性实施例的集成式电驱动系统的电路图。在图5-6的第三实施例中，控制单元11、电机12、牵引功率变换单元13、双向升降压变换单元14、第一至第三隔离变压器161,162,163以及第一至第三整流器171,172,173及其之间的连接关系与图1-2中的第一实施例完全相同，这里不再赘述。
该第二实施例的不同之处在于，对应的集成式电驱动系统包括三个逆变器151,152,153，其中，第一逆变器151连接在双向升降压变换单元14与第一隔离变压器161。第二逆变器152连接在双向升降压变换单元14与第二隔离变压器162之间。第三逆变器153连接在双向升降压变换单元14与第三隔离变压器163之间。可以理解的是，第一逆变器151和第二逆变器152用于为电池高压18执行充电电压转换，而第三逆变器153用于为低压电池19执行充电电压转换。
本发明重点描述了控制单元11通过对各个开关S1-S11和2PS1、2PS2、3PS3、3PS4的通断状态的控制，实现了集成式电驱动系统的不同工作模式。但本领域普通技术人员可以理解的是，构成本发明的集成式电驱动系统的各个模块(例如牵引功率变换单元13、双向升降压变换单元14、H桥逆变器15、第一至第三隔离变压器161,162,163以及第一至第三整流器171,172,173)，特别是构成这些模块的半导体开关管，也可以是受控的。例如，当牵引功率变换单元13工作在整流模式或逆变模式时，控制单元11通过各开关管Q1-Q6的使能控制端输入不同的控制信号，以控制各个开关管的通断状态。由于各模块的工作方式并不是本发明所保护的重点，因此在有些地方省略了描述。
如上参考图1-图6的实施例中所描述的，本发明提供了一种集成式电驱动系统，其将充电机、逆变器、电机和直流转换器集成于一体，实现了功率电子器件的复用，可同时支持两相、三相交流充电和直流充电；此外，该系统取消了单独的充电机、逆变器和直流转换器，减少了车辆的固定负载，降低了车辆的制造成本，拓宽了充电功率的范围。特别是，该系统在充电模式下可支持向车辆的高压电池提供400V或800V的直流电；此外，该系统还取消了单独的高压转12V低压的直流变换器，可通过复用充电回路中的H桥逆变器、隔离变压器和整流器来向12V蓄电池供电。概括而言，根据本发明的集成式电驱动系统至少具有以下优点之一：
-可复用充电/驱动回路中的功率器件，结构紧凑，节约制造成本；
-可支持单相、三相充电，拓宽了充电功率的范围；以及
-可为车辆电池提供不同的充电电力，适用更多的充电场景。
在本发明中，术语“连接”可选指“电连接”。此外，“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元以外，本申请的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元的情形。再者，诸如“第一”、“第二”、“第三”等等之类的用语并不表示元器件或数值在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各元器件或数值之用。
在本发明中，本领域普通技术人员可以理解，所披露的系统可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块的功能可以结合或者某个模块的功能可以被进一步拆分。在本发明各个实施方式中的各模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限于此。在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种集成式电驱动系统，其特征在于，该系统包括：
电机(12)；
车辆电池；
第一转换单元(13)，所述第一转换单元配置为将来自外部电网或电机再生反馈时所产生的交流电转换为直流电；
第二转换单元(14)，所述第二转换单元配置为对来自所述第一转换单元(13)的直流电执行升压或降压操作；
逆变器(15)，所述逆变器配置为将来自所述第二转换单元(14)的直流电转换成交流电；
第一隔离变压器(161)，所述第一隔离变压器配置为对来自所述逆变器(15)的交流电执行第一隔离变压操作；
第二隔离变压器(162)，所述第二隔离变压器配置为对来自所述逆变器(15)的交流电执行第二隔离变压操作；
第一整流器(171)，所述第一整流器配置为将来自所述第一隔离变压器的交流电转换成用于对车辆电池充电的直流电；
第二整流器(172)，所述第二整流器配置为将来自所述第二隔离变压器的交流电转换成用于对车辆电池充电的直流电；
开关变换单元(21)，所述开关变换单元配置为在控制单元(11)的控制下使所述第一整流器(171)和所述第二整流器(172)以串联或并联的方式彼此连接；以及
控制单元(11)，所述控制单元配置为选择性地控制所述开关变换单元(21)的连接状态，以实现所述系统的不同工作模式。
2.根据权利要求1所述的集成式电驱动系统，其特征在于，所述第一整流器(171)和第二整流器(172)各自包括第一输出端和第二输出端，所述第一整流器(171)的第一输出端连接至车辆电池的正极，所述第二整流器(172)的第二输出端连接至车辆电池的负极，并且所述开关变换单元(21)包括：
第一开关(S9)，其连接在所述第一整流器(171)的第一输出端与所述第二整流器(172)的第一输出端之间，
第二开关(S10)，其连接在所述第一整流器(171)的第二输出端与所述第二整流器(172)的第二输出端之间，以及
第三开关(S11)，其连接在所述第一整流器(171)的第二输出端与所述第二整流器(172)的第一输出端之间。
3.根据权利要求2所述的集成式电驱动系统，其特征在于，
当所述第一开关和所述第二开关断开并且所述第三开关闭合时，所述第一整流器(171)和第二整流器(172)以串联方式连接，所述系统向车辆电池提供第一充电电力。
4.根据权利要求3所述的集成式电驱动系统，其特征在于，
当所述第一开关和所述第二开关闭合并且所述第三开关断开时，所述第一整流器(171)和第二整流器(172)以并联方式连接，所述系统向车辆电池提供第二充电电力，其中，所述第二充电电力小于所述第一充电电力。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的集成式电驱动系统，其特征在于，所述第一转换单元(13)具有交流端和直流端，所述第二转换单元(14)具有第一端和第二端，所述逆变器具有输入端和输出端，并且所述系统还包括：
第四开关(2PS1)，其连接在所述第一转换单元(13)的直流端与所述第二转换单元(14)的第一端之间；
第五开关(2PS2)，其连接在所述第二转换单元(14)的第二端与所述逆变器的输入端之间；
第六开关(3PS3)，其连接在所述第一转换单元(13)的直流端与所述第二转换单元(14)的第二端之间；以及
第七开关(3PS4)，其连接在所述第二转换单元(14)的第一端与所述逆变器单元的输入端之间。
6.根据权利要求5所述的集成式电驱动系统，其特征在于，
当第四开关和第五开关闭合且第六开关和第七开关断开时，所述第二转换单元(14)对来自所述第一转换单元(13)的直流电执行升压操作。
7.根据权利要求5所述的集成式电驱动系统，其特征在于，
当第六开关和第七开关闭合且第四开关和第五开关断开时，所述第二转换单元(14)对来自所述第一转换单元(13)的直流电执行降压操作。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的集成式电驱动系统，其特征在于，所述系统还包括：
第三隔离变压器(163)，所述第三隔离变压器配置为对来自所述逆变器(15)的交流电执行第三隔离变压操作的；和
第三整流器(173)，所述第三整流器配置为将来自所述第三隔离变压器的交流电转换成用于对另一车辆电池充电的直流电。
9.根据权利要求8所述的集成式电驱动系统，其特征在于，所述车辆电池为用于驱动电机的动力电池(18)，所述另一车辆电池为用于向车辆中的低压设备供电的低压电池(19)。
10.根据权利要求9所述的集成式电驱动系统，其特征在于，所述系统还包括：
第八开关(S7)，其连接在所述第一转换单元(13)的直流端与所述动力电池(18)之间；和
第九开关(S8)，其连接在所述动力电池(18)与所述逆变器的输入端之间。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的集成式电驱动系统，其特征在于，所述电机(12)包括多个线圈电感(L1,L2,L3)，每个线圈电感(L1,L2,L3)的第一端连接至所述第一转换单元(13)的交流端，并且所述系统还包括配电盒，该配电盒包括：
第十开关(S1,S2,S3)，其将相应的线圈电感的第二端连接至外部电网；和
第十一开关(S4,S5,S6)，其将相应的线圈电感的第二端连接至中性点。
12.一种车辆，其特征在于，该车辆包括根据权利要求1至11中任一项所述的集成式电驱动系统。
CN202210004922.4A 2022-01-05 2022-01-05 集成式电驱动系统与包括该系统的车辆 Pending CN116409166A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210004922.4A CN116409166A (zh) 2022-01-05 2022-01-05 集成式电驱动系统与包括该系统的车辆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210004922.4A CN116409166A (zh) 2022-01-05 2022-01-05 集成式电驱动系统与包括该系统的车辆

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116409166A true CN116409166A (zh) 2023-07-11

Family

ID=87050239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210004922.4A Pending CN116409166A (zh) 2022-01-05 2022-01-05 集成式电驱动系统与包括该系统的车辆

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116409166A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11752887B2 (en) Apparatus for energy transfer using converter and method of manufacturing same
US11167654B2 (en) Apparatus for transferring energy using power electronics and machine inductance and method of manufacturing same
CN106026318B (zh) 使用具有高频变压器隔离的车载功率电子设备转移能量的设备及其制造方法
EP3461679A2 (en) Electric vehicle
CN103427680A (zh) 变压器抽头变换电路及其制作方法
JPS5961402A (ja) バツテリ駆動車の充電装置
CN112224057B (zh) 一种车辆及其能量转换装置与动力系统
CN210970634U (zh) 集成式电驱动系统与包括该系统的电动车辆
CN112389177B (zh) 集成式电驱动系统与包括该系统的电动车辆
CN216886292U (zh) 集成式电驱动系统与包括该系统的车辆
CN217170465U (zh) 集成式电驱动系统和包括该系统的车辆
CN210760596U (zh) 车载配电盒与包括该车载配电盒的电动车辆
CN210680638U (zh) 车载配电盒与包括该车载配电盒的电动车辆
CN210760332U (zh) 能量存储单元与包括该能量存储单元的电动车辆
CN116409166A (zh) 集成式电驱动系统与包括该系统的车辆
CN112389176B (zh) 集成式电驱动系统与包括该系统的电动车辆
CN210617830U (zh) 集成式电驱动装置与包括该装置的电动车辆

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination