CN100450813C - 电动汽车用对称分布电源及电机驱动系统 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车用对称分布电源及电机驱动系统包括由低压电池、启动电机、能源驱动发动机和发电机构成的能量转换电力源。发电机的三相交流供电端经一功率整流器连接一动力电池构成一混合驱动电力源，驱动由驱动逆变器、驱动电机构成的至少一组电机驱动分支，以及经一直流/直流变换单元连接该动力电池和低压电池，特点是该发电机增设另一组独立的三相交流供电端并依次联结对称增设的另一功率整流器和另一动力电池而构成另一混合驱动电力源，其连接由对称增设的驱动逆变器及电机构成的另一至少一电机驱动分支，以及增设另一直流/直流变换单元连接该另一动力电池与低压电池。本发明除仍具节能特点外，还可进一步提高电机驱动系统总功率。

Description

电动汽车用对称分布电源及电机驱动系统
技术领域
本发明涉及一种改进的串联混合电动汽车用的电源及电机驱动系统，具体地说是串联混合电动汽车用的对称分布电源及电机驱动系统。
背景技术
目前串联混合电动汽车常使用的电源及电机驱动系统，如图1所示。该驱动系统由低压电池1、启动电机2、内燃式发动机3和发电机4依次联结构成。通过燃料燃烧使内燃式发动机3转动产生的机械能去驱动发电机4发电，即将机械能转换成驱动电力源。低压电池1提供汽车中的诸如照明系统及其它系统用电(未图示)，并用于向启动电机2供电，从而开启内燃式发动机工作。发电机4经功率整流器10而与动力电池11构成电路联结，将发电机4所产生的三相交流电整流成直流电源，其一方面用于对驱动电机13提供驱动电力源；一面对动力电池11充电。动力电池提供的标称电压通常在300V左右，其也起着稳定整流器输出直流电压的作用，因此，它一方面参与对驱动电机13输送驱动电力源，一方面则接收功率整流器10整流后的直流电源的充电，其电平一般为250V～400V。驱动电机13通过驱动逆变器12与动力电池11连接，其输出轴联结汽车驱动装置(图中未示出)。驱动电机13在驱动逆变器12及其控制器(图中未画出)的控制下可把发电机和动力电池产生的电能转化为驱动汽车行驶的机械能量，也可把汽车制动过程中释放的动能回收转化为电能存储于动力电池之中，使这种驱动系统具有节能的优点。另外动力电池11也经直流/直流变换单元18将储存电能对低压电池充电，以保证汽车中低压电路中各种设施的用电需要。
图1所示系统的最大功率主要受到高压动力电池电压与驱动逆变器中功率半导体开关器件电流能力的限制。为突破功率半导体开关器件电流能力的限制，取得更大的输出功率，通常的做法是把功率开关器件并联使用，缺点是并联电路中电流平衡的问题不易解决。为保证可靠性，功率开关器件并联后往往降电流能力运行，造成功率开关器件电流能力的浪费。功率开关器件并联使用的另一缺点是驱动电机、驱动逆变器中电流母排、功率电缆的物理尺寸增加，使制造、封装、车内布置的难度相应增加。
另一种提高电动汽车总驱动能力的方法如图2所示。即增设了由依次联结的驱动逆变器15、驱动电机16，由驱动逆变器15电连接动力电池11，使总的驱动功率提高了一倍。驱动电机13、16的输出轴可机械连接同一变速箱实现机械并联，也可分别通过变速装置驱动电动汽车的前、后传动桥，或直接驱动电动汽车的车轮。该系统的优点是增加了系统冗余，使驱动系统整体可靠性提高；系统中各部件物理尺寸小使得在汽车中的布置灵活，并能适应多种汽车动力系统结构，然而，若要进一步提高总的驱动功率去驱动更大功率的电动汽车，则几乎遭遇到几乎与图1所示系统所遭遇到的难以解决的问题。
发明内容
综上所述，如何保持已有技术的优点和克服提高驱动功率的局限，乃是本发明所要解决的技术问题，因此，本发明的目的在于提供一种电动汽车用对称分电源及电机驱动系统。
本发明的技术方案如下：
根据本发明的一种电动汽车用的对称分布电源及电机驱动系统，其由低压电池、启动电机、能源驱动发动机和发电机依次联结构成的转换电力源，该转换电力源中发电机的三相交流供电端经功率整流器与动力电池并联连接，构成混合驱动电力源，该混合驱动电力源的输出端经驱动逆变器连接驱动电机，再机械联结相应的动力驱动装置，以及该动力电池经直流/直流变换单元连接低压电池，其特征在于，
a、该发电机增设另一组与原有三相交流供电端独立的三相交流供电端；
b、对称增设连接该增设的一组三相交流供电端的功率整流器，其电路连接另一动力电池而构成另一对称分布的混合驱动电力源，该混合驱动电力源的输出端经驱动逆变器连接驱动电机，再机械联结另外相应的动力驱动装置，以及对称设置另一直流/直流变换单元连接该动力电池和低压电池。
更具体地，所说的能源驱动发动机为内燃式发动机。
本发明的优点是：与已有技术相比，其仍具有图1、图2所示系统的节能特点，具有图2所示系统的冗余可靠性、部件物理尺寸小、能适应多种汽车动力系统结构的特点。在此基础上，又实现了功率整流器、动力电池的对称冗余结构。使电动汽车动力系统布置更为灵活，并可实现结构对称的两个电机驱动系统之间的动力分配优化控制，动力电池SOC优化控制。
附图说明
图1和图2分别为现有的电动汽车使用的电源及电机驱动系统结构示意图；
图3为本发明的一个4x4对称分布电源混合动力大型客车电机驱动系统示意图。
具体实施方式
下面根据图3给出本发明一个较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地说明本发明的结构特征和功能特点，而不是用来限定本发明的范围。
请参阅图3，其示出了4x4对称分布电源混合动力电动汽车车轮电机直接驱动系统，其中，低压电池1、启动电机2、内燃式发动机3和发电机4依次联结构成转换驱动电力源，发电机4的一组三相供电端4a经功率整流器10与动力电池11成电路联结而为驱动电机13、16提供混合驱动电力源，驱动电机13经驱动逆变器12与动力电池11以电路连接及经变速箱14与一电驱动车轮直接机械联结；驱动电机16则经驱动逆变器15与动力电池11成电路联结和经变速箱17联结另一电驱动车轮，此外，动力电池11还经直流/直流转换单元18与低压电池1成电路联结，上述由部件1～4，10～18构成2路分布电源混合动力电机驱动系统，可以直接驱动电动车的两个电驱动车轮。在需要4轮直接驱动的情况下，可根据本发明的技术改进方案，由发电机4增设独立的另一组三相交流供电端4b，其与原有的一组三相供电端4a相独立隔离，并对称增设功率整流器20、动力电池21、驱动逆变器22、25，驱动电机23、26和变速箱24、27以及直流/直流变换单元28，即动力电池21经功率整流器20电路联结发电机4，对驱动电机23、26提供混合动力电源，而驱动机23经驱动逆变器22联结动力电池21，经变速箱24连接第三个电驱动车轮；驱动电机26经驱动逆变器25连接动力电池21和经变速箱27连接第四个电驱动车轮，以及动力电池21经直流/直流变换单元28连接低压电池1，从而构成4x4对称分布电源混合动力大型客车电动轮直接驱动系统。

Claims (2)

1、一种电动汽车用对称分布电源及电机驱动系统，包括由低压电池(1)、启动电机(2)、能源驱动发动机(3)和发电机(4)依次联结构成的转换电力源，该转换电力源中发电机(4)的三相交流供电端(4a)经功率整流器(10)与动力电池(11)并联连接，构成混合驱动电力源，该混合驱动电力源的输出端经驱动逆变器(12、15)连接驱动电机(13、16)，再机械联结相应的动力驱动装置，以及该动力电池(11)经直流/直流变换单元(18)连接低压电池(1)，其特征在于，
a、该发电机(4)增设另一组与原有三相交流供电端(4a)独立的三相交流供电端(4b)；
b、对称增设连接该增设的一组三相交流供电端(4b)的功率整流器(20)，其电路连接另一动力电池(21)而构成另一对称分布的混合驱动电力源，该混合驱动电力源的输出端经驱动逆变器(22、25)连接驱动电机(23、26)，再机械联结另外相应的动力驱动装置，以及对称设置另一直流/直流变换单元(28)连接该动力电池(21)和低压电池(1)。
2、根据权利要求1所述的电动汽车用对称分布电源及电机驱动系统，其特征在于，所说的能源驱动发动机(3)是由内燃式驱动的内燃式发动机。
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