一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，包括：主電源、副電源、整流器、逆變器、汽車電機(jī)、一個(gè)高頻電力電子器件IGBT、電感以及若干二極管，該主電源通過(guò)導(dǎo)線直接和整流橋、逆變器相連，汽車電機(jī)通過(guò)該整流器、逆變器連接到主電源上，該副電源通過(guò)一個(gè)升壓斬波電路和整流橋、逆變器相連，從而連接到該汽車電機(jī)，本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單，變流裝置成本低，工作可靠，能夠提高電動(dòng)汽車的性能和能源利用效率。
【專利說(shuō)明】
一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車領(lǐng)域，特別是涉及一種僅采用單個(gè)高頻電力電子器件的改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路。
【背景技術(shù)】
[0002]能源危機(jī)、環(huán)境污染引起了世界范圍內(nèi)的汽車動(dòng)力系統(tǒng)革命。為保護(hù)自然環(huán)境，節(jié)約不可再生能源，改善能源使用結(jié)構(gòu)，研發(fā)新能源動(dòng)力汽車勢(shì)在必行，在純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車研究高潮的推動(dòng)下，全球汽車行業(yè)正邁向節(jié)能減排的時(shí)代。鑒于目前車載動(dòng)力電池的發(fā)展現(xiàn)狀，純電動(dòng)汽車的實(shí)用化還有很長(zhǎng)的路要走，車載動(dòng)力儲(chǔ)能裝置必將是未來(lái)清潔能源汽車的不可或缺的一部分，其性能的好壞直接影響整車的性能指標(biāo)和未來(lái)新能源汽車的發(fā)展走勢(shì)。
[0003]車載電源需要一個(gè)先進(jìn)的、結(jié)構(gòu)緊湊的、高能量密度的電能存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)提供高能量和大功率，而目前電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路均采用多個(gè)高頻電力電子器件進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本過(guò)高，直接影響蓄電池的工作和壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，其電路結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單，變流裝置成本低，工作可靠，能夠提高電動(dòng)汽車的性能和能源利用效率。
[0005]為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，包括:主電源、副電源、整流器、逆變器、汽車電機(jī)、一個(gè)高頻電力電子器件IGBT、電感以及若干二極管，主電源通過(guò)導(dǎo)線直接和整流橋、逆變器相連，汽車電機(jī)通過(guò)該整流器、逆變器連接到主電源上，該副電源通過(guò)一個(gè)升壓斬波電路和整流橋、逆變器相連，從而連接到該汽車電機(jī)。
[0006]進(jìn)一步地，該復(fù)合電源電路包括逆變器(Tl)、整流器(T2)、高頻功率電子器件(D4)、第五可控開關(guān)(D5)、第六可控開關(guān)(D6)、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、電感(L)以及主電源(BTl)和副電源(BT2)，其中，逆變器(Tl)用于在HVM控制信號(hào)(CTl)的控制下將主電源(BTl)或副電源(BT2)輸出的直流轉(zhuǎn)換為該汽車電機(jī)所需的三相交流電壓，該整流器(T2)用于在控制信號(hào)(CT2)控制下將部分三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電以供給副電源充電需要，該高頻功率電子器件(D4)、第五可控開關(guān)(D5)、第六可控開關(guān)(D6)、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、電感L用于在PffM控制信號(hào)(CT4)和其他控制信號(hào)(CT5、CT6)的控制下完成副電源輸出、充電和停止三種模式的的轉(zhuǎn)換，該主電源(BTI)用于存儲(chǔ)電動(dòng)車工作所需能量，該副電源(BT2)用于短時(shí)間存儲(chǔ)能量以用于補(bǔ)充電動(dòng)車需要的高能量。
[0007]進(jìn)一步地，該整流器(T 2)的輸出負(fù)端、該逆變器(TI)的直流輸入負(fù)端、該主電源(BTI)負(fù)極、該副電源(BT2)負(fù)極、該高頻功率電子器件(D4)發(fā)射極接地，該逆變器(TI)交流輸出端連接該整流器(T2)交流輸入端和該電機(jī)輸入端，該主電源(BTl)正端連接該第一二極管(Dl)陰極和該逆變器(Tl)的直流輸入正端，該整流器(T2)的輸出正端連接該高頻功率電子器件(D4)集電極、該第六可控開關(guān)(D6)輸入端、該第五可控開關(guān)(D5)輸出端，該第六可控開關(guān)(D6)輸出端連接該第二二極管(D2)陽(yáng)極，該第二二極管(D2)陰極接該副電源(BT2)正端和該電感(L)的一端，該電感(L)的另一端接該第一二極管(Dl)陽(yáng)極和該第五可控開關(guān)(D5)輸入端，P麗控制信號(hào)(CT4)連接高頻功率電子器件(D4)的控制基極，該P(yáng)麗控制信號(hào)(CTl)連接該逆變器(TI)的控制端，該控制信號(hào)(CT5、CT6)分別連接該第五可控開關(guān)(D5)、第六可控開關(guān)(D6)的控制端。
[0008]進(jìn)一步地，該主電源(BTl)為高性能鋰或磷酸鐵鋰電池。
[0009 ] 進(jìn)一步地，該副電源(BT2)為超級(jí)電容。
[0010]進(jìn)一步地，當(dāng)電動(dòng)汽車加速或上坡時(shí)，該汽車電機(jī)負(fù)載較重，此時(shí)需要該副電源進(jìn)行升壓輸出，整流橋截止，該第五可控開關(guān)(D5)導(dǎo)通。
[0011]進(jìn)一步地，該第六可控開關(guān)(D6)需截止，該高頻功率電子器件(D4)輸入控制端接PffM控制信號(hào)。
[0012]進(jìn)一步地，當(dāng)該電動(dòng)汽車減速或下坡時(shí)，該汽車電機(jī)負(fù)載較輕，該汽車電機(jī)部分動(dòng)能可轉(zhuǎn)換為電能給超級(jí)電容進(jìn)行升壓充電，此時(shí)該高頻功率電子器件(D4)輸入控制端接PffM控制信號(hào)。
[0013]進(jìn)一步地，當(dāng)電動(dòng)汽車勻速行駛時(shí)，該汽車電機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，此時(shí)僅該主電源單獨(dú)工作，該整流器、該高頻功率電子器件(D4)以及該可控開關(guān)(D6)均截止，該副電源不進(jìn)行工作。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路電路結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單，變流裝置成本低，工作可靠，該電路能夠提高電動(dòng)汽車的性能和能源利用效率，由于超級(jí)電容充放電速度快，可以承擔(dān)復(fù)合電源系統(tǒng)瞬時(shí)峰值充放電電荷，提高了動(dòng)力電池的壽命，增加電動(dòng)車輛的續(xù)駛里程。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明應(yīng)用示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例并結(jié)合【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過(guò)其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。
[0018]圖1為本發(fā)明一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明應(yīng)用示意圖。如圖1及圖2所示，本發(fā)明一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，包括:逆變器Tl、整流器T2、高頻功率電子器件D4、可控開關(guān)D5-6、二極管D1-2、電感L以及主電源BTl和副電源BT2。其中，逆變器Tl用于在PffM控制信號(hào)CTI的控制下將主電源或副電源輸出的直流轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)(電機(jī))所需的三相交流電壓;整流器T2用于在控制信號(hào)CT2控制下將部分三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電以供給副電源充電需要;高頻功率電子器件D4、可控開關(guān)D5-D6、二極管D1-D2、電感L用于在HVM控制信號(hào)CT4和其他控制信號(hào)CT5/CT6的控制下完成副電源輸出、充電和停止三種模式的的轉(zhuǎn)換;主電源BTl用于存儲(chǔ)電動(dòng)車工作所需能量，通常為高性能鋰或磷酸鐵鋰電池；副電源BT2用于短時(shí)間存儲(chǔ)能量以用于補(bǔ)充電動(dòng)車加速或上坡等需要的高能量，一般為超級(jí)電容。
[0019]整流器T2輸出負(fù)端、逆變器TI直流輸入負(fù)端、主電源BTI負(fù)極、副電源BT2負(fù)極、高頻功率電子器件D4發(fā)射極接地，逆變器Tl交流輸出端連接整流器T2交流輸入端和發(fā)電機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)(電機(jī))輸入端，主電源BTl正端連接二極管Dl陰極和逆變器Tl直流輸入正端，整流器T2輸出正端連接高頻功率電子器件D4集電極、可控開關(guān)D6輸入端、可控開關(guān)D5輸出端，可控開關(guān)D6輸出端連接二極管D2陽(yáng)極，二極管D2陰極接副電源BT2正端和電感L之一端，電感L之另一端接二極管Dl陽(yáng)極和可控開關(guān)D5輸入端，PffM控制信號(hào)CT4連接高頻功率電子器件D4之控制基極，PBi控制信號(hào)CTl連接逆變器Tl之控制端，控制信號(hào)CT5、CT6分別連接可控開關(guān)D5、D6的控制端。
[0020]本發(fā)明之復(fù)合電源電路進(jìn)行工作時(shí)，分為如下三種模式:
[0021]第一種模式:
[0022]電動(dòng)汽車加速或上坡時(shí)，發(fā)電機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載較重，此時(shí)需要超級(jí)電容進(jìn)行升壓輸出，整流橋截止，D5導(dǎo)通，為防止電感L被短路，D6需截止，D4輸入控制端接P麗控制信號(hào)，構(gòu)成的Boost電路為:
[0023]PffM控制信號(hào)控制D4截止時(shí)，超級(jí)電容正端一〉L一〉Dl—逆變器一〉地(超級(jí)電容負(fù)端)回路流過(guò)電流，超級(jí)電容電壓經(jīng)升壓后輸送至逆變器，逆變器輸出交流電至發(fā)電機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī);P麗控制信號(hào)控制D4導(dǎo)通時(shí)，超級(jí)電容正端一〉L一〉D5—〉D4—〉地(超級(jí)電容負(fù)端)回路流過(guò)電流。
[0024]第二種模式:
[0025]發(fā)動(dòng)汽車減速或下坡時(shí)，發(fā)電機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載較輕，發(fā)電機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)部分動(dòng)能可以轉(zhuǎn)換為電能給超級(jí)電容進(jìn)行升壓充電，此時(shí)D4輸入控制端接Pmi控制信號(hào)，構(gòu)成的Boost電路為:
[0026]PWM控制信號(hào)控制D4截止時(shí)，發(fā)電機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的交流電進(jìn)入整流橋整流后輸出，整流橋一>D6—>D2一>超級(jí)電容一>地(超級(jí)電容負(fù)端)回路流過(guò)電流，超級(jí)電容被充電；PWM控制信號(hào)控制D4導(dǎo)通時(shí)，發(fā)電機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的交流電進(jìn)入整流橋整流后輸出，整流橋一>D4—>地(超級(jí)電容負(fù)端)流過(guò)電流。
[0027]設(shè)定超級(jí)電容運(yùn)行電壓低于蓄電池額定電壓，超級(jí)電容充電電流不會(huì)通過(guò)Dl而對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。
[0028]第三種模式是:
[0029]發(fā)動(dòng)汽車勻速行駛，發(fā)電機(jī)-發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，此時(shí)僅蓄電池單獨(dú)工作，整流橋T2、D4、D6均截止，超級(jí)電容因?yàn)檎鳂騎2、D4、D6的截止不進(jìn)行工作(充電或輸出)。當(dāng)蓄電池單獨(dú)輸出時(shí)，D5的狀態(tài)對(duì)電路無(wú)影響。
[0030]可見，本發(fā)明之電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路減少了高頻開關(guān)數(shù)量，使裝置成本有所下降，可控性強(qiáng)。
[0031 ]綜上所述，本發(fā)明一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路電路結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單，變流裝置成本低，工作可靠，該電路能夠提高電動(dòng)汽車的性能和能源利用效率，由于超級(jí)電容充放電速度快，可以承擔(dān)復(fù)合電源系統(tǒng)瞬時(shí)峰值充放電電荷，提高了動(dòng)力電池的壽命，增加電動(dòng)車輛的續(xù)駛里程。
[0032]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，包括:主電源、副電源、整流器、逆變器、汽車電機(jī)、一個(gè)高頻電力電子器件IGBT、電感以及若干二極管，主電源通過(guò)導(dǎo)線直接和整流橋、逆變器相連，汽車電機(jī)通過(guò)該整流器、逆變器連接到主電源上，該副電源通過(guò)一個(gè)升壓斬波電路和整流器、逆變器相連，從而連接到該汽車電機(jī)。2.如權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，包括:該復(fù)合電源電路包括逆變器(Tl)、整流器(T2)、高頻功率電子器件(D4)、第五可控開關(guān)(D5)、第六可控開關(guān)(D6)、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、電感(L)以及主電源(BTl)和副電源(BT2)，其中，逆變器(Tl)用于在HVM控制信號(hào)(CTI)的控制下將主電源(BTI)或副電源(BT2)輸出的直流轉(zhuǎn)換為該汽車電機(jī)所需的三相交流電壓，該整流器(T2)用于在控制信號(hào)(CT2)控制下將部分三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電以供給副電源充電需要，該高頻功率電子器件(D4)、第五可控開關(guān)(D5)、第六可控開關(guān)(D6)、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、電感L用于在PWM控制信號(hào)(CT4)和其他控制信號(hào)(CT5、CT6)的控制下完成副電源輸出、充電和停止三種模式的的轉(zhuǎn)換，該主電源(BTl)用于存儲(chǔ)電動(dòng)車工作所需能量，該副電源(BT2)用于短時(shí)間存儲(chǔ)能量以用于補(bǔ)充電動(dòng)車需要的高能量。3.如權(quán)利要求2所述的一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，其特征在于:該整流器(T2)的輸出負(fù)端、該逆變器(TI)的直流輸入負(fù)端、該主電源(BTI)負(fù)極、該副電源(BT2)負(fù)極、該高頻功率電子器件(D4)發(fā)射極接地，該逆變器(Tl)交流輸出端連接該整流器(T2)交流輸入端和該電機(jī)輸入端，該主電源(BTl)正端連接該第一二極管(Dl)陰極和該逆變器(Tl)的直流輸入正端，該整流器(T2)的輸出正端連接該高頻功率電子器件(D4)集電極、該第六可控開關(guān)(D6)輸入端、該第五可控開關(guān)(D5)輸出端，該第六可控開關(guān)(D6)輸出端連接該第二二極管(D2)陽(yáng)極，該第二二極管(D2)陰極接該副電源(BT2)正端和該電感(L)的一端，該電感(L)的另一端接該第一二極管(Dl)陽(yáng)極和該第五可控開關(guān)(D5)輸入端，PffM控制信號(hào)(CT4)連接高頻功率電子器件(D4)的控制基極，該HVM控制信號(hào)(CTl)連接該逆變器(Tl)的控制端，該控制信號(hào)(CT5、CT6)分別連接該第五可控開關(guān)(D5)、第六可控開關(guān)(D6)的控制端。4.如權(quán)利要求3所述的一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，其特征在于:該主電源(BTl)為高性能鋰或磷酸鐵鋰電池。5.如權(quán)利要求3所述的一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，其特征在于:該副電源(BT2)為超級(jí)電容。6.如權(quán)利要求3所述的一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，其特征在于:當(dāng)電動(dòng)汽車加速或上坡時(shí)，該汽車電機(jī)負(fù)載較重，此時(shí)需要該副電源進(jìn)行升壓輸出，整流橋截止，該第五可控開關(guān)(D5)導(dǎo)通。7.如權(quán)利要求6所述的一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，其特征在于:該第六可控開關(guān)(D6)需截止，該高頻功率電子器件(D4)輸入控制端接PffM控制信號(hào)。8.如權(quán)利要求6所述的一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，其特征在于:當(dāng)該電動(dòng)汽車減速或下坡時(shí)，該汽車電機(jī)負(fù)載較輕，該汽車電機(jī)部分動(dòng)能可轉(zhuǎn)換為電能給超級(jí)電容進(jìn)行升壓充電，此時(shí)該高頻功率電子器件(D4)輸入控制端接PffM控制信號(hào)。9.如權(quán)利要求8所述的一種改進(jìn)型電動(dòng)汽車復(fù)合電源電路，其特征在于: 當(dāng)電動(dòng)汽車勻速行駛時(shí)，該汽車電機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，此時(shí)僅該主電源單獨(dú)工作，該整流器、該高頻功率電子器件(D4)以及該可控開關(guān)(D6)均截止，該副電源不進(jìn)行工作。
【文檔編號(hào)】H02P27/06GK105978323SQ201610428169
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】謝濤, 高桂革, 曾憲文, 丁昱文, 馬咪, 劉劍
【申請(qǐng)人】上海電機(jī)學(xué)院