CN109455095A - 一种电动汽车驱动系统及相关方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电动汽车驱动系统，其特征在于，包括：电池、转换模块、双馈电机以及控制模块；当双馈电机的转子连接电网时，控制模块，用于控制双馈电机从电网获取电网交流电，以便双馈电机对电网交流电进行降压处理得到降压交流电，转换模块，用于将降压交流电转换为直流电输送给电池，以便对电池充电。通过双馈电机实现对电网交流电的变压处理，然后通过转换模块将降压交流电转换为直流电，以便对电池进行充电，也就是通过双馈电机和转换模块实现了现有技术中充电桩的功能，使得电动汽车可以脱离充电桩对电池进行充电，提高电动汽车的适用度和充电的便利性。本申请还公开了一种电动汽车驱动系统的控制方法以及车辆，具有以上有益效果。

Description

一种电动汽车驱动系统及相关方法和装置

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车驱动系统、控制方法以及车辆。

背景技术

随着电动汽车技术的不断发展，出现了多种多样的电动汽车技术。但是，由于电动汽车电池储能容量的限制，续航时间较短，需要在行驶途中通过充电桩对电动车进行充电。现有技术提供了一种针对充电桩进行充电的电路结构，具体的在充电时通过充电桩将电网的三相电转换为直流电对电池进行充电，相应的，在汽车行驶过程中将电网的直流电通过三相PWM变换器转换为交流电，驱动三相电机运行。

但是，现有技术中充电时必须依赖充电桩进行充电，但是目前充电桩的普及密度远远没有达到要求，用户必须行驶一段距离后可能才会寻找可使用的充电桩进行充电，使得目前电动车的充电环节十分不便，造成电动车的发展缓慢。

因此，如何提高电动汽车充电时的方便性是本领域技术人员关注的重点问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种电动汽车驱动系统、控制方法以及车辆，通过双馈电机实现对电网交流电的变压处理，然后通过转换模块将降压交流电转换为直流电，以便对电池进行充电，也就是通过双馈电机和转换模块实现了现有技术中充电桩的功能，使得电动汽车可以脱离充电桩对电池进行充电，提高电动汽车的适用度和充电的便利性。

为解决上述技术问题，本申请提供一种电动汽车驱动系统，包括：电池、转换模块、双馈电机以及控制模块；

当所述双馈电机的转子连接电网时，所述控制模块，用于控制所述双馈电机从所述电网获取电网交流电，以便所述双馈电机对所述电网交流电进行降压处理得到降压交流电，所述转换模块，用于将所述降压交流电转换为直流电输送给所述电池，以便对所述电池充电。

可选的，当所述电动汽车驱动系统接收到驱动信号时，所述转换模块，还用于将电池的直流电转换为驱动交流电，所述控制模块，还用于控制所述双馈电机的转子短路，以便所述双馈电机通过所述驱动交流电驱动所述汽车。

可选的，所述控制模块包括：控制器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关；

所述转子的第一端分别和所述第一开关的一端、所述第三开关的一端连接，所述转子的第二端分别和所述第一开关的另一端、所述第二开关的一端、所述第四开关的一端连接，所述转子的第三端分别和所述第二开关的另一端、所述第五开关的一端连接；所述第三开关的另一端、所述第四开关的另一端、所述第五开关的另一端依次与所述电网的第一端、第二端、第三端连接；

所述控制器，用于当所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关断开时，控制所述第一开关和所述第二开关闭合；当所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关闭合时，控制所述第一开关和所述第二开关断开。

可选的，所述控制模块还包括机械装置；所述机械装置，用于当所述双馈电机的转子连接电网时锁定所述双馈电机的活动构件，以使所述双馈电机从所述电网获取所述电网交流电。

可选的，所述双馈电机对所述电网交流电进行降压处理得到降压交流电，包括：

所述双馈电机对所述电网交流电进行滤波处理和变压处理得到所述降压交流电。

可选的，所述转换模块为三相PWM变换器。

可选的，所述转换模块为整流逆变器。

可选的，所述开关为继电器。

本申请还提供一种电动汽车驱动系统的控制方法，应用于如上所述的电动汽车驱动系统；

所述控制方法，包括：

当所述电动汽车驱动系统接收到驱动信号时，所述转换模块将所述电池的直流电转换为驱动交流电，所述控制模块控制所述双馈电机的转子短路，以便所述双馈电机通过所述驱动交流电驱动所述汽车；

当所述双馈电机的转子连接电网时，所述控制模块控制所述双馈电机从所述电网获取电网交流电，以便所述双馈电机对所述电网交流电进行降压处理得到降压交流电，所述转换模块将所述降压交流电转换为直流电输送给所述电池，以便对所述电池充电。

本申请还提供一种车辆，包括如上所述的电动汽车驱动系统。

本申请所提供的一种电动汽车驱动系统，其特征在于，包括：电池、转换模块、双馈电机以及控制模块；当所述双馈电机的转子连接电网时，所述控制模块，用于控制所述双馈电机从所述电网获取电网交流电，以便所述双馈电机对所述电网交流电进行降压处理得到降压交流电，所述转换模块，用于将所述降压交流电转换为直流电输送给所述电池，以便对所述电池充电。

当需要充电时，通过双馈电机的转子直接连接电网，控制模块控制双馈电机获取到电网交流电，并使双馈电机对电网交流电进行降压处理，得到降压交流电，也就是通过双馈电机实现对电网交流电的变压处理，然后通过转换模块将降压交流电转换为直流电，以便对电池进行充电，也就是通过双馈电机和转换模块实现了现有技术中充电桩的功能，使得电动汽车可以脱离充电桩对电池进行充电，提高电动汽车的适用度和充电的便利性。

本申请还提供一种电动汽车驱动系统的控制方法以及车辆，具有以上有益效果，在此不做赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种电动汽车驱动系统的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的电动汽车驱动系统的双馈电机等效示意图；

图3为本申请实施例所提供的电动汽车驱动系统的控制模块的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的一种电动汽车驱动系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种电动汽车驱动系统、控制方法以及车辆，通过双馈电机30实现对电网交流电的变压处理，然后通过转换模块20将降压交流电转换为直流电，以便对电池10进行充电，也就是通过双馈电机30和转换模块20实现了现有技术中充电桩的功能，使得电动汽车可以脱离充电桩对电池10进行充电，提高电动汽车的适用度和充电的便利性。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

现有技术中充电时必须依赖充电桩进行充电，但是目前充电桩的普及密度远远没有达到要求，用户必须行驶一段距离后可能才会寻找可使用的充电桩进行充电，使得目前电动车的充电环节十分不便，造成电动车的发展缓慢。

因此，本申请实施例提供一种电动汽车驱动系统，当需要充电时，通过双馈电机30的转子直接连接电网，控制模块40控制双馈电机30获取到电网交流电，并使双馈电机30对电网交流电进行降压处理，得到降压交流电，也就是通过双馈电机30实现对电网交流电的变压处理，然后通过转换模块20将降压交流电转换为直流电，以便对电池10进行充电，也就是通过双馈电机30和转换模块20实现了现有技术中充电桩的功能，使得电动汽车可以脱离充电桩对电池10进行充电，提高电动汽车的适用度和充电的便利性。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种电动汽车驱动系统的结构示意图。

该系统可以包括：

电池10、转换模块20、双馈电机30以及控制模块40；

当电动汽车驱动系统接收到驱动信号时，转换模块20，用于将电池10的直流电转换为驱动交流电，控制模块40，用于控制双馈电机30的转子短路，以便双馈电机30通过驱动交流电驱动汽车；

当双馈电机30的转子连接电网时，控制模块40，还用于控制双馈电机30从电网获取电网交流电，以便双馈电机30对电网交流电进行降压处理得到降压交流电，转换模块20，还用于将降压交流电转换为直流电输送给电池10，以便对电池10充电。

其中，电池10即为在电动汽车中使用的一般电池10，可以通过电池10释放直流电以使电机转动，驱动汽车行驶。当充电时可以通过向其输入直流电，对其补充电量。输入输出的均是直流电。因此在现有机数中通常需要三相变换器将电池10的直流电转换为交流电以便驱动三相电机，当充电时，需要充电桩将三相交流电转换为直流电对电池10进行充电。但是现有技术中对电池10进行充电必须要通过充电桩进行充电，而充电桩的设置数量和分布会严重影响电动车的充电体验。

其中，转换模块20主要是将交流电转换为直流电，直流电转换为交流电，也就是普通的交直流转换模块20。

其中，电网主要是在充电时对电池10提供交流电，现有技术中主要对通过充电桩将交流电转换为直流电对电池10进行充电。

本实施例中主要是通过双馈电机30在充电时，直接连接电网使双馈电机30等效为变压电路，以便将电网的交流电通过转换模块20变换为直流电，对电池10进行充电。本实施例中还需要双馈电机30和控制模块40，控制模块40控制双馈电机30的电路以便将双馈电机30实现不同的电路功能，具体的有两方面，一方面是在驱动时实现驱动功能，另一方面是在充电时实现变压功能。

具体的，在驱动时转换模块20将电池10的直流电转换为驱动交流电；控制模块40，用于控制双馈电机30的转子短路，以便双馈电机30通过驱动交流电驱动汽车；

驱动时，转换模块20负责将电池10一侧的直流电转换为交流电，将交流电提供给双馈电机30，以便双馈电机30进行驱动。此时，控制模块40需要将双馈电机30与电网断开，并且将双馈电机30的转子之间相互短路，以便双馈电机30可以通过直流电转动。

在充电时，也就是当双馈电机30的转子直接连接电网时，控制模块40，还用于当充电时控制双馈电机30从电网获取电网交流电，以便双馈电机30对电网交流电进行降压处理得到降压交流电；转换模块20，还用于将降压交流电转换为直流电输送给电池10，以便对电池10充电。

其中，双馈电机30的转子连接电网的方式有通过家用电路进行连接，也就是将双馈电机30的转子端口分别与家用电路的电极连接，例如，与家庭中的三相插座直接连接。双馈电机30的转子也可以通过动力电网，也就是380伏的三相电网进行连接，三相电网的三端分别与转子的三端连接，例如，与三相插座连接。

在现有技术中进行充电时，一般需要充电桩将电网的交流电进行降压和转换处理，得到低压的直流电提供给电池10，进行充电。在本实施例中是控制模块40将双馈电机30的绕组等效为变压电路，以便将交流电进行降压处理，得到降压交流电。再通过转换模块20将降压交流电转换为直流电输送给电池10，对电池10进行充电。

具体的，请参考图2，图2为本申请实施例所提供的电动汽车驱动系统的双馈电机等效示意图。

从图中可知定子的绕组等效成了L₁的线圈和R₁的电阻，转子绕子等效成了L₂的线圈和R₂的电阻，当L₁的线圈大于L₂的线圈时，该双馈电机30就可以将电网的电压进行降压处理，得到降压交流电，以便实现充电桩中的降压功能。双馈电机30等效电路图中的电阻R和电感L构成了RL滤波器，并且双馈电机30的等效电路图与变压器相似，因此只要合理选择定子绕组和转子绕组的匝数比就可以实现变压处理。例如，将定子绕组和转子绕组的匝数比设置为5:1，可以将电网交流电的电压降低为五分之一，以便转换为直流电后对电池10进行充电。

并且，等效后的RL滤波器还可以对电网交流电进行滤波处理。

可选的，本实施例中的控制模块40还可以包括机械装置；机械装置，用于当双馈电机30的转子连接电网时锁定双馈电机30的活动构件，以使双馈电机30从电网获取电网交流电。

由于当双馈电机30的转子连接电网时，有可能出现双馈电机30转动的情况，因此为了避免双馈电机30转动的情况，控制模块40中还包括机械装置，在转子连接电网时锁定双馈电机30的活动构件，避免出现转动情况，使双馈电机30可以稳定的从电网中获取电网交流电。

可选的，本实施例中双馈电机30对电网交流电进行降压处理得到降压交流电，可以包括：

双馈电机30对电网交流电进行滤波处理和变压处理得到降压交流电。

可选的，本实施例中的转换模块20可以为三相PWM变换器。

可选的，本实施例中的转换模块20可以为整流逆变器。

可选的，上一可选方案中的整流逆变器可以为三相全控整流器。

可选的，本实施例中的开关可以为继电器。

综上，本实施例通过双馈电机30的转子直接连接电网，控制模块40控制双馈电机30获取到电网交流电，并使双馈电机30对电网交流电进行降压处理，得到降压交流电，也就是通过双馈电机30实现对电网交流电的变压处理，然后通过转换模块20将降压交流电转换为直流电，以便对电池10进行充电，也就是通过双馈电机30和转换模块20实现了现有技术中充电桩的功能，使得电动汽车可以脱离充电桩对电池10进行充电，提高电动汽车的适用度和充电的便利性。

基于上一实施例，本实施例主要是针对上一实施例中的控制模块40做一个具体说明，其他部分与上一实施例大体相同，相同部分可以参考上一实施例，在此不做赘述。

请参考图3，图3为本申请实施例所提供的电动汽车驱动系统的控制模块的结构示意图。

该模块可以包括：

控制器、第一开关S₁、第二开关S₂直至第五开关S₅；

转子的第一端分别和第一开关S₁的一端、第三开关S₃的一端连接，转子的第二端分别和第一开关S₁的另一端、第二开关S₂的一端、第四开关S₄的一端连接，转子的第三端分别和第二开关S₂的另一端、第五开关S₅的一端连接；第三开关S₃的另一端、第四开关S₄的另一端、第五开关S₅的另一端依次与电网的第一端、第二端、第三端连接；

控制器，用于当第三开关S₃、第四开关S₄、第五开关S₅断开时，控制第一开关S₁和第二开关S₂闭合；当第三开关S₃、第四开关S₄、第五开关S₅闭合时，控制第一开关S₁和第二开关S₂断开。

其中，第三开关S₃、第四开关S₄、第五开关S₅，主要是将双馈电机30与电网进行连接的开关，可以想到是，在实际情况中并不存在该开关，也就是在两者的连接关系中没有实体开关，但是，本实施例中的双馈电机30的转子在驱动和充电两种状态下与电网存在关开和闭合的两种关系，因此，将该关系看作是在电网和转子之间存在这样的开关。当第三开关S₃、第四开关S₄、第五开关S₅断开时，也就是转子与电网断开连接，此时电动汽车驱动系统应该在驱动状态或待驱动状态。当处于驱动状态或待驱动状态时，控制器控制第一开关S₁和第二开关S₂闭合，也就是将双馈电机30的转子短路，以便双馈电机30驱动汽车。

当第三开关S₃、第四开关S₄、第五开关S₅闭合时，也就是表示双馈电机30的转子与电网之间相互连接，此时应为充电状态。当处于充电状态时，双馈电机30的转子之间不断路，并且保持与电网连接的状态，使得双馈电机30从电网中获取电网交流电。

本实施例中，通过控制模块40中的开关将双馈电机30等效为变压器和滤波器，该双馈电机30实现了现有技术中充电桩的功能，使得电动汽车可以脱离充电桩对电池10进行充电，提高电动汽车的适用度和充电的便利性。

下面对本申请实施例提供的一种电动汽车驱动系统的控制方法进行介绍，下文描述的一种电动汽车驱动系统的控制方法与上文描述的一种电动汽车驱动系统可相互对应参照。

请参考图4，图4为本申请实施例所提供的一种电动汽车驱动系统的控制方法的流程图。

该控制方法应用于如以上实施例的电动汽车驱动系统；

该控制方法，可以包括：

S101，当电动汽车驱动系统接收到驱动信号时，转换模块将电池的直流电转换为驱动交流电，控制模块控制双馈电机的转子短路，以便双馈电机通过驱动交流电驱动汽车；

S102，当双馈电机的转子连接电网时，控制模块控制双馈电机从电网获取电网交流电，以便双馈电机对电网交流电进行降压处理得到降压交流电，转换模块将降压交流电转换为直流电输送给电池，以便对电池充电。

本申请实施例还提供一种车辆，包括如以上实施例所述的电动汽车驱动系统。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本申请所提供的一种电动汽车驱动系统、控制方法以及车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车驱动系统，其特征在于，包括：电池、转换模块、双馈电机以及控制模块；

当所述双馈电机的转子连接电网时，所述控制模块，用于控制所述双馈电机从所述电网获取电网交流电，以便所述双馈电机对所述电网交流电进行降压处理得到降压交流电，所述转换模块，用于将所述降压交流电转换为直流电输送给所述电池，以便对所述电池充电。

2.根据权利要求1所述的电动汽车驱动系统，其特征在于，当所述电动汽车驱动系统接收到驱动信号时，所述转换模块，还用于将电池的直流电转换为驱动交流电，所述控制模块，还用于控制所述双馈电机的转子短路，以便所述双馈电机通过所述驱动交流电驱动所述汽车。

3.根据权利要求1所述的电动汽车驱动系统，其特征在于，所述控制模块包括：控制器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关；

所述转子的第一端分别和所述第一开关的一端、所述第三开关的一端连接，所述转子的第二端分别和所述第一开关的另一端、所述第二开关的一端、所述第四开关的一端连接，所述转子的第三端分别和所述第二开关的另一端、所述第五开关的一端连接；所述第三开关的另一端、所述第四开关的另一端、所述第五开关的另一端依次与所述电网的第一端、第二端、第三端连接；

所述控制器，用于当所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关断开时，控制所述第一开关和所述第二开关闭合；当所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关闭合时，控制所述第一开关和所述第二开关断开。

4.根据权利要求1所述的电动汽车驱动系统，其特征在于，所述控制模块还包括机械装置；所述机械装置，用于当所述双馈电机的转子连接电网时锁定所述双馈电机的活动构件，以使所述双馈电机从所述电网获取所述电网交流电。

5.根据权利要求1所述的电动汽车驱动系统，其特征在于，所述双馈电机对所述电网交流电进行降压处理得到降压交流电，包括：

所述双馈电机对所述电网交流电进行滤波处理和变压处理得到所述降压交流电。

6.根据权利要求1所述的电动汽车驱动系统，其特征在于，所述转换模块为三相PWM变换器。

7.根据权利要求1所述的电动汽车驱动系统，其特征在于，所述转换模块为整流逆变器。

8.根据权利要求1所述的电动汽车驱动系统，其特征在于，所述开关为继电器。

9.一种电动汽车驱动系统的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8任一项所述的电动汽车驱动系统；

所述控制方法，包括：

当所述电动汽车驱动系统接收到驱动信号时，所述转换模块将所述电池的直流电转换为驱动交流电，所述控制模块控制所述双馈电机的转子短路，以便所述双馈电机通过所述驱动交流电驱动所述汽车；

当所述双馈电机的转子连接电网时，所述控制模块控制所述双馈电机从所述电网获取电网交流电，以便所述双馈电机对所述电网交流电进行降压处理得到降压交流电，所述转换模块将所述降压交流电转换为直流电输送给所述电池，以便对所述电池充电。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的电动汽车驱动系统。