專利名稱：一種車用起動/發(fā)電/助力一體化電機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種車用起動/發(fā)電/助力一體化電機系統(tǒng)，屬于車用控制裝置范圍。
背景技術(shù)：
隨著汽車擁有量的快速增加，能源消耗和尾氣排放問題也更加突出。目前汽車上廣泛采用爪極發(fā)電機和直流起動機，存在著發(fā)動機起動較慢、發(fā)電效率較低、尾氣排放較多等問題。為有效實現(xiàn)汽車的節(jié)能減排，起動/發(fā)電一體化電機系統(tǒng)近期受到關(guān)注，該技術(shù) 方案將發(fā)動機上原來彼此獨立的起動機和發(fā)電機進行一體化設(shè)計，起動時系統(tǒng)電動運行，在怠速速度以上發(fā)電運行。由于發(fā)電效率提高并且起動轉(zhuǎn)矩加大，發(fā)動機起動時間可縮短至幾百毫秒，因此，可以實現(xiàn)怠速停機功能，這使得無論是在發(fā)動機起動過程中還是在汽車行進過程中油耗和排放均大大降低。該方案采用的一體化電機功率不大，一般在2kW左右，通常采用14V蓄電池作為儲能部件。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了提供一種車用起動/發(fā)電/助力一體化電機系統(tǒng)，它能拓展起動/發(fā)電一體化電機系統(tǒng)的助力功能，即在發(fā)動機的中高轉(zhuǎn)速區(qū)，電機系統(tǒng)增加了電動運行模式，這樣就可以在汽車需要短時大扭矩的工況下為其提供除發(fā)動機以外的一部分輔助動力，從而既能降低油耗和排放，又能提高車輛的動力性。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取了如下技術(shù)方案。本實用新型一種車用起動/發(fā)電/助力一體化電機系統(tǒng)，含有電機、儲能部件、雙向直流變換器和全控型整流/逆變器；其間關(guān)系是全控型整流/逆變器分別與電機和雙向直流變換器的輸出連接，雙向直流變換器的輸入與儲能部件連接。所述電機類型為交流電機，與發(fā)動機曲軸通過皮帶連接，可分時工作于電動狀態(tài)或發(fā)電狀態(tài)；所述儲能部件是蓄電池或電容，也可以由二者共同組成；所述雙向直流變換器是直流電能轉(zhuǎn)換裝置，具有升壓/降壓功能，能夠?qū)⑤斎胫绷鬓D(zhuǎn)換為不同電壓等級的直流輸出；其結(jié)構(gòu)型式為由帶有續(xù)流二極管的全控功率開關(guān)器件和電感連接而成，其中，兩個全控功率開關(guān)器件串聯(lián)成一個橋臂，橋臂的公共端與電感的一端連接，電感的另一端與下橋臂全控功率開關(guān)器件的非公共端構(gòu)成雙向直流變換器的一個端口，兩個全控功率開關(guān)器件的非公共端構(gòu)成雙向直流變換器的另一個端口，全控功率開關(guān)器件通過單片機或DSP及其信號處理電路進行控制。所述全控型整流/逆變器是基于全控型電力電子器件構(gòu)成的電能轉(zhuǎn)換及傳輸裝置，具備電能雙向可控傳輸功能，可將雙向直流變換器提供的直流電逆變?yōu)榻涣麟姽┙o電機，也可將電機發(fā)出的交流電整流為直流電供給雙向直流變換器。其結(jié)構(gòu)型式為由全控型電力電子器件構(gòu)成三相全控橋，每個橋臂的公共端分別與電機三相繞組相連，直流母線與雙向直流變換器的輸出端口相連，全控功率開關(guān)器件通過單片機或DSP及其信號處理電路進行控制。起動發(fā)動機時，電能由儲能部件經(jīng)雙向直流變換器升壓后，通過全控型整流/逆變器流向電機。高效率發(fā)電時，電機發(fā)出的交流電通過全控型整流/逆變器整流后供給雙向直流變換器，經(jīng)其降壓后供給儲能部件。助力工作時，電能由儲能部件經(jīng)雙向直流變換器升壓后，通過全控型整流/逆變器流向電機。與起動過程相比，助力時需要一體化電機系統(tǒng)提供更大的功率，因此，該過程中的實際電流更大。本實用新型的有益效果在于 I)雙向直流變換器的升壓功能使得電機及全控型整流/逆變器工作于相對較高的電壓和較低電流狀態(tài)，有助于降低其熱損耗、提高效率、減小體積。2)雙向直流變換器的降壓功能使得電機發(fā)電時易于實現(xiàn)穩(wěn)壓儲能。3)所需儲能部件的電壓較低，有利于減少儲能部件使用數(shù)量，節(jié)省其在車輛上占用的空間。

圖I是車用起動/發(fā)電/助力一體化電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖中符號說明如下I功率變換器；2雙向直流變換器；3全控型整流/逆變器；4電機；5儲能部件。
具體實施方式
下面結(jié)合圖I對本實用新型作進一步說明本實用新型一種車用起動/發(fā)電/助力一體化電機系統(tǒng),包括有功率變換器I、電機4、儲能部件5，功率變換器I由雙向直流變換器2和全控型整流/逆變器3組成。其中雙向直流變換器2和全控型整流/逆變器3兩部分相級聯(lián)，全控型整流/逆變器3的輸出與電機4連接，雙向直流變換器2的輸入與儲能部件5連接。所述電機4類型為交流電機，與發(fā)動機曲軸通過皮帶連接，可分時工作于電動狀態(tài)或發(fā)電狀態(tài)；所述儲能部件5是蓄電池或電容，也可以由二者共同組成；所述雙向直流變換器2是直流電能轉(zhuǎn)換裝置，具有升壓/降壓功能，能夠?qū)⑤斎胫绷鬓D(zhuǎn)換為不同電壓等級的直流輸出；其結(jié)構(gòu)型式為由帶有續(xù)流二極管的全控功率開關(guān)器件和電感連接而成，其中，兩個全控功率開關(guān)器件串聯(lián)成一個橋臂，橋臂的公共端與電感的一端連接，電感的另一端與下橋臂全控功率開關(guān)器件的非公共端構(gòu)成雙向直流變換器的一個端口，兩個全控功率開關(guān)器件的非公共端構(gòu)成雙向直流變換器的另一個端口，全控功率開關(guān)器件通過單片機或DSP及其信號處理電路進行控制。所述全控型整流/逆變器3是基于全控型電力電子器件構(gòu)成的電能轉(zhuǎn)換及傳輸裝置，具備電能雙向可控傳輸功能，可將雙向直流變換器2提供的直流電逆變?yōu)榻涣麟姽┙o電機4，也可將電機4發(fā)出的交流電整流為直流電供給雙向直流變換器2。其結(jié)構(gòu)型式為由全控型電力電子器件構(gòu)成三相全控橋，每個橋臂的公共端分別與電機三相繞組相連，直流母線與雙向直流變換器的輸出端口相連，全控功率開關(guān)器件通過單片機或DSP及其信號處理電路進行控制。當需要一體化電機系統(tǒng)起動發(fā)動機時，電機4由靜止狀態(tài)開始低速電動運行，電能由儲能部件5經(jīng)雙向直流變換器2、全控型整流/逆變器3流向電機4，全控型整流/逆變器3將雙向直流變換器2提供的直流電逆變?yōu)榻涣麟姽┙o電機4。該過程中，雙向直流變換器2工作在升壓狀態(tài)。當需要一體化電機系統(tǒng)高效率發(fā)電時，電機4在怠速轉(zhuǎn)速以上進入發(fā)電運行狀態(tài)，全控型整流/逆變器3將電機4發(fā)出的交流電進行可控整流后供給雙向直流變換器2，其輸出的直流電能供給儲能部件5。該過程中，雙向直流變換器2工作在降壓狀態(tài)。當需要一體化電機系統(tǒng)進行助力時，電機4在高轉(zhuǎn)速區(qū)進入電動運行狀態(tài)，電能由儲能部件5經(jīng)雙向直流變換器2、全控型整流/逆變器3流向電機4，全控型整流/逆變器3將雙向直流變換器2提供的直流電逆變?yōu)榻涣麟姽┙o電機4。該過程中，雙向直流變換器2工作在升壓狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種車用起動/發(fā)電/助力一體化電機系統(tǒng)，其特征在于它含有電機、儲能部件、雙向直流變換器和全控型整流/逆變器；全控型整流/逆變器分別與電機和雙向直流變換器的輸出連接，雙向直流變換器的輸入與儲能部件連接； 所述電機類型為交流電機，與發(fā)動機曲軸通過皮帶連接； 所述儲能部件是蓄電池或電容，也可以由二者共同組成； 所述雙向直流變換器是由帶有續(xù)流二極管的全控功率開關(guān)器件和電感連接而成，其中，兩個全控功率開關(guān)器件串聯(lián)成一個橋臂，橋臂的公共端與電感的一端連接，電感的另一端與下橋臂全控功率開關(guān)器件的非公共端構(gòu)成雙向直流變換器的一個端口，兩個全控功率開關(guān)器件的非公共端構(gòu)成雙向直流變換器的另一個端口，全控功率開關(guān)器件通過單片機或DSP及其信號處理電路進行控制； 所述全控型整流/逆變器是由全控型電力電子器件構(gòu)成三相全控橋，每個橋臂的公共端分別與電機三相繞組相連，直流母線與雙向直流變換器的輸出端口相連，全控功率開關(guān)器件通過單片機或DSP及其信號處理電路進行控制。
專利摘要一種車用起動/發(fā)電/助力一體化電機系統(tǒng)，它含有電機、儲能部件、雙向直流變換器和全控型整流/逆變器；全控型整流/逆變器分別與電機和雙向直流變換器的輸出連接，雙向直流變換器的輸入與儲能部件連接；該電機類型為交流電機，與發(fā)動機曲軸通過皮帶連接；該儲能部件是蓄電池或電容，也可以由二者共同組成；該雙向直流變換器是直流電能轉(zhuǎn)換裝置；該全控型整流/逆變器是基于全控型電力電子器件構(gòu)成的電能轉(zhuǎn)換及傳輸裝置。本實用新型在車用控制裝置范圍內(nèi)具有較好的實用價值和廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號B60L11/18GK202557318SQ20122014639
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者才豐, 于波 申請人:北京巨磁源電機有限公司