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一種集成充電與驅(qū)動(dòng)于一體的電動(dòng)汽車系統(tǒng)及其控制方法

文檔序號:9918533閱讀:389來源:國知局
一種集成充電與驅(qū)動(dòng)于一體的電動(dòng)汽車系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種集成充電與驅(qū)動(dòng)于一體的電動(dòng)汽車系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】:
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,石油短缺的問題嚴(yán)重,同時(shí)我國已成為世界最大的汽車市 場,汽車對我國的能源供應(yīng)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),汽車排放的一氧化碳、碳氨化合物和氮氧化 合物等對城市環(huán)境也造成了較大的污染,因此,發(fā)展電動(dòng)汽車對我國的能源安全具有深遠(yuǎn) 的影響。
[0003] 現(xiàn)有電動(dòng)汽車用逆變器(INVERTER)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī),利用高壓電池輸出的高壓直 流電通過逆變器轉(zhuǎn)換成3相交流輸出到電機(jī),當(dāng)高壓電池電量較低時(shí),需要對高壓電池進(jìn) 行充電,否則無法驅(qū)動(dòng)汽車?,F(xiàn)有對高壓電池進(jìn)行充電的方式主要包括如下兩種:
[0004] 第一種方式,3相供電電源通過獨(dú)立的充電器換成高壓直流電對高壓電池進(jìn)行充 電,運(yùn)樣明顯增加了獨(dú)立的充電器,導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本偏高,另外運(yùn)種充電器的運(yùn)作 原理是基于整流巧ectifier)的概念,即整流器+ Ξ相交錯(cuò)的DC/DC的組合,充電效率較 低,不能滿足快速高效充電的要求。 陽0化]第二種方式,利用逆變器(INVERTER)的部分元器件形成整流器巧ectifier),外 加電感器利用單相交流電源對高壓電池進(jìn)行充電。當(dāng)充電時(shí),首先需要通過開關(guān)K1切斷逆 變器與電機(jī)Ξ相繞組之間的連接,單相供電電源通過電感器L與逆變器連接并通過整流器 轉(zhuǎn)換成高壓直流電對高壓電池進(jìn)行充電,運(yùn)種結(jié)構(gòu)見美國專利US8441229度2),運(yùn)種方式, 他們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的充電器的概念,即,整流器+ Ξ相交錯(cuò)的DC/DC ;需要額外增加電 感器L,體積大,成本高,充電效率低,因?yàn)槭褂脙呻A段的功率轉(zhuǎn)換,即交流AC-直流DC-交流 AC,需要一個(gè)全新的充電器控制器包括AC/DC和DC/DC,控制較為復(fù)雜。
[0006] 有鑒于此,申請人開發(fā)了一種充電與驅(qū)動(dòng)集成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),如圖1所示,即將高 壓電池與逆變器連接,逆變器與若干相線圈繞組的第一端連接,若干相線圈繞組的第二端 分別連接3相交流電的輸入連接器和短路連接單元,逆變器可作為充電器使用;電動(dòng)汽車 處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài),短路連接單元使若干相線圈繞組的第二連接端短路連接起來,高壓電池輸 出的高壓直流電通過逆變器正向操作控制轉(zhuǎn)換成交流電輸出到電機(jī),驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)牽引電 動(dòng)汽車;電動(dòng)汽車處于充電狀態(tài),若干相線圈繞組的第二連接端與3相交流電的輸入連接 器連接,利用電機(jī)的若干相線圈繞組作為充電電感,利用逆變器作為充電器,外部3相交流 電通過電機(jī)的若干相線圈繞組和逆變器轉(zhuǎn)換成直流電對高壓電池進(jìn)行充電。但上述的拓?fù)?結(jié)構(gòu)還不完善,主要存在如下缺點(diǎn):
[0007] 1)短路連接單元與3相交流電的輸入連接器之間不互鎖,一旦輸入外部3相交流 電而短路連接單元處于導(dǎo)通狀態(tài),極易造成短路燒壞,存在安全隱患;
[0008] 2)進(jìn)入充電狀態(tài)或者驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí),如果不互鎖,也造成安全隱患。
[0009] 3)3相交流電的輸入連接器與牽引電機(jī)的若干相線圈繞組、逆變器、高壓電池處于 串聯(lián)狀態(tài),一旦他人意外觸碰到3相交流電的輸入連接器的高壓端子,會(huì)產(chǎn)生觸電事故,因 此也存在安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種集成充電與驅(qū)動(dòng)于一體的電動(dòng)汽車系統(tǒng),結(jié)構(gòu)更加 簡單、緊湊,而且通過設(shè)置高壓互鎖裝置實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車安全、可靠和快速的充電。
[0011] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種集成充電與驅(qū)動(dòng)于一體的電動(dòng)汽車系統(tǒng)的控制 方法,通過先檢測充電蓋狀態(tài),然后再檢測充電站的插頭是否輸入連接器接插好,實(shí)現(xiàn)互 鎖,實(shí)現(xiàn)簡單、成本更低,充電操作更加安全可靠。
[0012] 本發(fā)明的電動(dòng)汽車系統(tǒng)是通過下述技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)的:
[0013] 一種集成充電與驅(qū)動(dòng)于一體的電動(dòng)汽車系統(tǒng),包括高壓電池、逆變器和牽引電機(jī), 所述的電機(jī)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件和驅(qū)動(dòng)/充電切換控制器,定子組件里面含有若干相 線圈繞組,驅(qū)動(dòng)/充電切換控制器用于控制電動(dòng)汽車進(jìn)入驅(qū)動(dòng)狀態(tài)或者充電狀態(tài),其中:電 動(dòng)汽車處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài),高壓電池輸出的高壓直流電通過逆變器控制轉(zhuǎn)換成交流電輸出到牽 引電機(jī),驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)牽引電動(dòng)汽車;電動(dòng)汽車處于充電狀態(tài),利用電機(jī)的若干相線圈繞組 作為充電電感,利用逆變器作為充電器,外部3相交流電依次通過電機(jī)的若干相線圈繞組 和逆變器轉(zhuǎn)換成直流電對高壓電池進(jìn)行充電;其特征在于:它還包括高壓互鎖裝置,高壓 互鎖裝置包括充電蓋、鎖銷裝置和檢測開關(guān),外部3相交流是通過一個(gè)輸入連接器來輸入, 所述的輸入連接器的外面被充電蓋罩住W免裸露出輸入連接器上的高壓端子,鎖銷裝置用 于在充電蓋關(guān)閉時(shí)鎖住充電蓋,W免充電蓋意外打開,檢測開關(guān)用于檢測充電蓋的開啟或 者關(guān)閉狀態(tài)并將信號傳送到驅(qū)動(dòng)/充電切換控制器。
[0014] 上述所述的3相交流電的輸入連接器包括插座體W及安裝在插座體里面的3相高 壓端子,接地端子、控制通信端子和接近端子,當(dāng)充電站的插頭插入到輸入連接器,接近端 子與充電站的插頭里面對應(yīng)的端子接觸時(shí),接近端子輸出信號到驅(qū)動(dòng)/充電切換控制器, 接近端子是物理短接端子,只有在其它所有的端子都接插好,接近端子最后才短接,W確保 充電站的插頭與輸入連接器已經(jīng)連接好,可W進(jìn)入充電狀態(tài)。
[0015] 上述所述的高壓電池與逆變器之間通過第一組開關(guān)kl連接,電機(jī)的線圈繞組的 第一端與逆變器連接,電機(jī)的線圈繞組的第二端連接輸入連接器,電機(jī)的線圈繞組的第二 端還通過第二組開關(guān)k2連接短接單元。
[0016] 上述所述的第一組開關(guān)kl受電池管理系統(tǒng)BMS控制,第二組開關(guān)k2受驅(qū)動(dòng)/充 電切換控制器控制,電池管理系統(tǒng)BMS、逆變器和驅(qū)動(dòng)/充電切換控制器相互連接通信。
[0017] 上述所述當(dāng)電動(dòng)汽車處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài),第一組開關(guān)kl閉合,輸入連接器的外面的充 電蓋關(guān)閉罩住高壓端子并且被鎖銷裝置鎖住,使外部3相交流電與電機(jī)的線圈繞組的第二 端斷開,電機(jī)的線圈繞組的第一端與逆變器連接,第二組開關(guān)k2閉合使線圈繞組的第二 端通過短接單元互相短接,高壓電池輸出的高壓直流電通過逆變器轉(zhuǎn)換成3相交流電輸出 到電機(jī),驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0018] 上述所述當(dāng)電動(dòng)汽車處于充電狀態(tài),電機(jī)的線圈繞組的第一端與逆變器連接,鎖 銷裝置被打開,輸入連接器的外面的充電蓋被打開,檢測開關(guān)將充電蓋的開啟狀態(tài)的信號 傳送到驅(qū)動(dòng)/充電切換控制器,驅(qū)動(dòng)/充電切換控制器斷開第二組開關(guān)k2,使線圈繞組的第 二端互相斷開不短接,同時(shí)使外部3相交流電與電機(jī)的線圈繞組的第二端連接,當(dāng)充電站 的插頭與輸入連接器已經(jīng)完全連接好時(shí),接近端子輸出信號到驅(qū)動(dòng)/充電切換控制器,第 一組開關(guān)kl才閉合連接高壓電池和逆變器,利用電機(jī)的線圈繞組作為充電電感器,利用逆 變器作為充電器,外部3相交流電依次通過電機(jī)的若干相線圈繞組和逆變器轉(zhuǎn)換成直流電 對高壓電池進(jìn)行充電。
[0019] 上述所述電動(dòng)汽車的駕駛室里面設(shè)置有充電控制按鈕,充電控制按鈕通過一個(gè)機(jī) 械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鎖銷裝置,當(dāng)人們操控充電控制按鈕,充電控制按鈕通過一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)帶動(dòng)鎖銷裝置動(dòng)作,打開充電蓋,充電控制按鈕還向驅(qū)動(dòng)/充電切換控制器輸出信號。
[0020] 上述所述的電動(dòng)汽車的駕駛室里面設(shè)置有驅(qū)動(dòng)控制按鈕,驅(qū)動(dòng)控制按鈕向驅(qū)動(dòng)/ 充電切換控制器輸出信號。
[0021] 本發(fā)明的電動(dòng)汽車系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)既有如下優(yōu)點(diǎn):1)電動(dòng)汽車處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài),高 壓電池輸出的高壓直流電通過逆變器控制轉(zhuǎn)換成交流電輸出到牽引電機(jī),電動(dòng)汽車處于充 電狀態(tài),利用電機(jī)的若干相線圈繞組作為充電電感,利用逆變器作為充電器,外部3相交流 電依次通過電機(jī)的若干相線圈繞組和逆變器轉(zhuǎn)換成直流電對高壓電池進(jìn)行充電,結(jié)構(gòu)更加 簡單、緊湊,另外增加高壓互鎖裝置,高壓互鎖裝置包括充電蓋、鎖銷裝置和檢測開關(guān),輸 入連接器
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