CN100364806C - 电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置 - Google Patents

电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置，装置中燃料电池发动机的输出电流经过二级管、融断器和接触器进入高压直流/直流电压变换模块的输入端，该模块的输出端与经过融断器的二次能源部件的输出端并联，并经过解耦电容器连接到直流/交流逆变模块的输入端，直流/交流逆变模块输出的交变电流直接驱动电机，控制电源通过低压直流/直流变换模块从直流/交流逆变模块的输入端取电，其它高压设备也通过接触器和融断器从直流/交流逆变模块的输入端取电。本发明集中完成包括燃料电池发动机功率输出、控制辅助二次能源部件充放电和控制驱动电机转矩闭环等功能，克服了高压部件和装置的分散使汽车可靠性、安全性降低的缺点。

Description

电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置
技术领域
本发明涉及一种电功率控制装置，更具体地说是涉及一种主要应用于混合燃料电动汽车的集成一体化的电功率控制装置。
背景技术
燃料电池汽车的冷启动、能量回馈等问题的存在使得大多数燃料电池汽车设计中都引入了一个辅助二次能源部件，如动力蓄电池、超级电容等，即构成所谓的电电混合动力驱动系统方案。而且，燃料电池汽车中电堆电压波动范围一般较大，因此存在直流-直流电压变换的问题，另外燃料电池汽车中电机调速控制也是必需的。上述三类问题的存在决定了燃料电池汽车动力总成中存在较复杂的电功率流控制、电压变换/匹配、频率变换等问题。现有燃料电池汽车中采用的解决方案大多采用独立的功率控制/变换部件，比如用DC/DC变换器直流升/降压，用DC/AC实现电机的变频控制等。同时，燃料电池汽车动力总成中还必要地装备熔断器、接触器、高压软启动、高压放电回路，控制电源供电装置等功能部件或装置，它们分布在汽车中，用导线与燃料电池发动机、辅助二次能源部件、电机控制器、DC/DC等部件互连。因为燃料电池发动机的研制基于电动汽车或传统汽车技术。因此上述解决方案照顾了现有技术，在技术发展的一定阶段具有先进性和实效性。但是随着燃料电池汽车研发的不断深入和产业化阶段的逐渐临近，上述解决方案的缺点也日渐显著。突出表现在可靠性和成本两方面上。因为功能部件的分散，尤其是高压部件和装置的分散使得整车的可靠性和安全性要以很高的代价才能保证，也为安装、检测、维护、修理带来不便。另外，部件的增加直接导致汽车成本包括研究开发成本和生产维修成本的提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术，电电混合动力汽车的电功率控制装置各个功能部件分离所带来的缺陷，提供一种集成一体化的电功率控制装置，由其实现电电混合动力汽车所必需的电功率控制和变换功能。
本发明所采用的技术方案：一种电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置，在所述一体化电功率控制装置中燃料电池发动机的输出电流经过二级管、二个融断器和二个接触器进入高压直流/直流电压变换模块的输入端，高压直流/直流电压变换模块的输出端与经过二个融断器的二次能源部件的输出端并联，并经过解偶电容器连接到直流/交流逆变模块的输入端，直流/交流逆变模块输出的交变电流直接驱动电机，控制电源通过低压直流/直流变换模块从直流/交流逆变模块的输入端取电，其它高压设备也通过接触器和四个融断器从直流/交流逆变模块的输入端取电。
所述的电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置采用集中水冷方式，并置有温度、压力、流量传感监视部件构成智能系统通过CAN总线通讯与相关燃料电池发动机、驱动电机和辅助二次能源部件进行通讯和数据交换。
所述的电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置中低压直流/直流变换模块与直流/交流逆变模块的输入端之间置有串接的高压放电接触器和高压放电电阻。
本发明的有益效果在于：所述电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置首先提高了动力总成的可靠性，克服了高压部件和装置的分散使得整车的可靠性和安全性降低的缺点。其次，可以通过高度集成消除在开发、生产、组装和安装各个阶段存在的潜在质量隐患，提高部件和总成的可靠性。另外本发明通过准确的功能定义和划分有效降低了燃料电池汽车的生产、研发和维修成本。
附图说明
图1为电电混合动力汽车动力驱动系统结构框图；
图2为电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置电路连接框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细描述：如图1、图2所示，一种电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置，在所述一体化电功率控制装置22中燃料电池发动机21的输出电流经过二级管1、融断器2、3和接触器4、5进入高压直流/直流电压变换模块6的输入端，高压直流/直流电压变换模块6的输出端与经过融断器17、18的二次能源部件24的输出端并联，并经过解偶电容器7连接到直流/交流逆变模块8的输入端，直流/交流逆变模块8输出的交变电流直接驱动电机23，控制电源通过低压直流/直流变换模块9从直流/交流逆变模块8的输入端取电，逆变模块8的输入端也称为直流母线，因为电动汽车的所有能源均来自一次能源部件，所以其他高压设备也通过接触器12和融断器13、14、15、16从直流母线上取电。所述电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置22采用集中水冷方式，并置有温度、压力、流量传感监视部件构成智能系统通过CAN总线通讯与相关燃料电池发动机21、驱动电机23和辅助二次能源部件24进行通讯和数据交换。所述电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置22中低压直流/直流变换模块9与直流/交流逆变模块8的输入端之间置有串接的高压放电接触器10和高压放电电阻11。本发明作为一种新的集成一体化电功率控制装置，一种可能的实施方式是能够完全实现电电混合燃料电池汽车动力驱动系统中的电功率控制和变换功能，这些功能可以包括但不限于电压变换、电功率流控制、电机驱动等。所述的其它高压设备包括温度、压力、流量传感监视部件。
本发明可以有不同的集成级别，最简单地，可以仅仅集成传统电电混合燃料电池汽车中采用的高压直流直流变换器和驱动电机控制器的功能。更进一步，可以将电动汽车动力总成中必备的高压熔断器、高压软启动和高压放电四路等器件和装置集成进来。最后，一体化功率控制和变换装置还可以集成为电动汽车车载控制电源供电/充电的直流-直流变换装置。
以上所述仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置，其特征是：在所述一体化电功率控制装置(22)中燃料电池发动机(21)的输出电流经过二级管(1)、融断器(2、3)和接触器(4、5)进入高压直流/直流电压变换模块(6)的输入端，高压直流/直流电压变换模块(6)的输出端与经过融断器(17、18)的二次能源部件(24)的输出端并联，并经过解耦电容器(7)连接到直流/交流逆变模块(8)的输入端，直流/交流逆变模块(8)输出的交变电流直接驱动电机(23)，控制电源通过低压直流/直流变换模块(9)从直流/交流逆变模块(8)的输入端取电，其它高压设备也通过接触器(12)和融断器(13、14、15、16)从直流/交流逆变模块(8)的输入端取电。
2.根据权利要求1所述的一种电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置，其特征是：所述一体化电功率控制装置(22)采用集中水冷方式，并置有温度、压力、流量传感监视部件构成智能系统通过CAN总线通讯与相关燃料电池发动机(21)、驱动电机(23)和辅助二次能源部件(24)进行通讯和数据交换。
3.根据权利要求1或2所述的一种电电混合动力汽车的一体化电功率控制装置，其特征是：所述一体化电功率控制装置(22)中低压直流/直流变换模块(9)与直流/交流逆变模块(8)的输入端之间置有串接的高压放电接触器(10)和高压放电电阻(11)。
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