一种电动汽车多功能集成电力电子系统技术方案

本发明专利技术提出一种电动汽车多功能集成电力电子系统，包括储能装置、双向变换器、驱动电机逆变器、电网连接器、控制器以及通信网络，同时具有驱动电机逆变、双向升降压变换和电网接入智能充电的功能，由于电动汽车驱动电机系统和储能装置的充电系统不会同时使用，因此该系统实现了这两个功能从硬件上结合到了一起，使得其电力电子开关器件和控制器能够分时复用，且集成设置，大大减少了整个系统的体积和制造成本，同时也提高了整个系统的稳定性。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子技术，具体地说是一种用于电动汽车的集成多功能的电力电子系统。
技术介绍
随着能源危机和环境危机的日益严重，新能源以其节能环保的优点日益受到人们的关注。新能源汽车则成为绿色交通发展的趋势。由于传统的汽车领域，国内发展较晚，国外大型的汽车企业占据着不可取代的优势。而新能源汽车，近几年开始发展，各个国家和地区都处于起步阶段，因此新能源汽车也为我国汽车产业缩小差距、提升产业国际竞争力、实现弯刀超车提供难得的历史性机遇。目前，电动汽车成为新能源汽车的主流。电动汽车的发展依赖于整车集成技术以及电机、电池等零部件技术的发展。随着电动汽车集成度的提升，电动汽车的整车成本有望大大降低。 电动汽车动力系统关系着电动汽车动力的来源，是电动汽车的关键技术之一。电动汽车动力系统的重要组成部分是蓄电池组和驱动电机逆变器，蓄电池组用于存储电能，驱动电机逆变器用于将蓄电池的直流电转变成交流电，驱动电机运行。蓄电池组直接连接到驱动电机逆变器的输入端，为其提供电能，因此，驱动电机逆变器的电压为蓄电池两端的电压。在使用过程中，由于蓄电池的特性，蓄电池两端的电压会随着电量的输出而降低。而对于驱动电机逆变器来说，其输入电压的浮动会影响整个驱动电机系统的工作稳定性和工作效率。为了提高电动汽车驱动系统的效率和稳定性，降低能量在传输和变换过程中的损失，驱动电机逆变器的输入电压应尽量保持一致和稳定。但是对于动力蓄电池来说，蓄电池组是由多个电池单体串并联而成，对电池单体的一致性要求很高，过多的串联电池会降低蓄电池供电系统的可靠性，但是电池设置过少又会影响电动汽车的连续运行里程。为了降低电池串联带来的问题，国内外多采用250V-380V作为电池的输出电压。在电动汽车内部除了上述驱动电机运行的高压蓄电池组外，还设有为车内低压设备供电的低压蓄电池，因此高压蓄电池还负责在需要时为低压电池充电的任务。在中国专利文献CN101499673B中公开了一种用于电动汽车的具有补偿充电的多功能一体化充电机，包括整流桥、逆变充电电路、控制电路、接触器组、动力电池和辅助电池以及制动回馈能量检测、动力电池能量检测和辅助电池能量检测电路，整流桥的输出端与逆变充电电路相连。在该技术方案中，将补偿充电等四种充电功能高度集成在一台充电机内，提高了充电机的集成度。但是，在该技术方案中，仍无法解决高压蓄电池组电压不稳定与驱动电机逆变器的输入端电压需要保持恒定的问题，此外，该技术方案中的充电机内虽然集成了电池充电的功能，但是需要单独设置，与其他设备的集成度并不高。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的一个问题是现有技术中的电动汽车的动力系统集成度不高，浪费空间和电气元件，从而提出一种具有较高的集成度、节省空间、电气元件可以分时复用、提高使用率的多功能集成电力电子系统。本专利技术所要解决的另一个问题是现有技术中无法解决高压蓄电池组电压不稳定与驱动电机逆变器的输入端电压需要保持恒定的技术问题，从而可以保持驱动电机逆变器的输入端电压稳定一致的集成电力电子系统。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种电动汽车多功能集成电力电子系统，包括 储能装置，存储有电能，向驱动电机进行供电； 双向变换器，与所述储能装置连接，将直流电进行升压或降压变换的双向能量变换；驱动电机逆变器，与所述双向变换器和驱动电机连接，将所述双向变换器进行升压处理后的电能进行逆变，为所述驱动电机进行供电； 电网连接器，与所述双向变换器连接和电网连接，通过所述双向变换器为所述储能装置进行充电； 控制器，包括驱动模块和控制模块，所述控制模块内设置有电机驱动模式、刹车能量回馈模式和电网接入智能充电模式，所述驱动模块与所述双向变换器和驱动电机逆变器连接，所述控制模块根据不同的控制模式发送控制指令并通过驱动模块驱动所述双向变换器和所述驱动电机逆变器动作。本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统，所述双向变换器包括依次串联在所述储能装置的正负极之间的第一电容和两个电力电子开关；在所述两个电力电子开关的中心点和所述储能装置的正极之间串联有一个电感；在所述第一电容的正极和所述储能装置的负极之间还设置有两个串联的电容。本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统，所述电力电子开关为IGBT开关或MOSFET开关或三极管，每个所述电力电子开关反向并联设置一个二极管，所述二极管集成在所述电力电子开关内部或外置。本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统，所述驱动电机逆变器包括六个电力电子开关，每两个所述电力电子开关串联成一组桥臂，形成三组桥臂。本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统，所述三组桥臂并联后一端与所述第一电容的正极连接，另一端与所述储能装置的负极连接，所述每组桥臂的中心点与驱动电机的三相输入端连接。本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统，在所述串联的两个电容的中心点和所述驱动电机的中心点引出导线，该导线通过插头与电网连接器连接，用于接入电网为所述储能装置充电。本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统，所述控制模块包括微处理器、处理器芯片外围电路、通信芯片以及电源。本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统，所述驱动模块包括所述电力电子开关器件驱动电路和保护电路。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点 (I)本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统，包括储能装置、双向变换器、驱动电机逆变器、电网连接器、控制器以及通信网络，同时具有驱动电机逆变、双向升降压变换和电网接入智能充电的功能，由于电动汽车驱动电机系统和储能装置的充电系统不会同时使用，因此该系统实现了这两个功能从硬件上结合到了一起，使得其电力电子开关器件和控制器能够分时复用，且集成设置，大大减少了整个系统的体积和制造成本，同时也提高了整个系统的稳定性。(2)本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统，通过双向变换器实现线路的电压稳定，减少了线路上的电压波动，提高了系统的稳定性。(3)本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统，采用了两个电容和储能装置的串并联升压结构，可以降低母线高压电容的容量，从而无需采用大容量的电容，降低了元件的成本。(4)本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统，采用一个电容和蓄电池串联的结构，部分电流通过电容和蓄电池供电直接供给母线，减少能量在双向变换器上的损耗，提闻了系统的效率。附图说明 为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中 图I为本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统的结构框 图2为本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统的电路结构示意图。具体实施例方式实施例I 下面给出本专利技术所述的电动汽车多功能集成电力电子系统的一个具体的实施方式，其结构框图如图I所示，包括储能装置、双向变换器、驱动电机逆变器、电网连接器、控制器以及通信网络。所述储能装置中存储有用于驱动电机运行所需的电能，此处为高压的蓄电池组。双向变换器，也称为升降压变换器，可以进行直流到直流的升压或降压变换。所述双向变换器与所述储能装置连接，将直流电进行升压或降压变换。所述驱动电机逆变器与所述双向变换器和驱动电机连接，将所述双向变换器进行升压处理后的电能进行逆变，为所述驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车多功能集成电力电子系统，其特征在于，包括：储能装置，存储有电能，向驱动电机进行供电；双向变换器，与所述储能装置连接，将直流电进行升压或降压变换的双向能量变换？；驱动电机逆变器，与所述双向变换器和驱动电机连接，将所述双向变换器进行升压处理后的电能进行逆变，为所述驱动电机进行供电；电网连接器，与所述双向变换器连接和电网连接，通过所述双向变换器为所述储能装置进行充电；控制器，包括驱动模块和控制模块，所述控制模块内设置有电机驱动模式、刹车能量回馈模式和电网接入智能充电模式，所述驱动模块与所述双向变换器和驱动电机逆变器连接，所述控制模块根据不同的控制模式发送控制指令并通过驱动模块驱动所述双向变换器和所述驱动电机逆变器动作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国卿，梁嘉宁，蹇林旎，李卫民，常明，王亮荣，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：