CN109703384B - 模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置，其结构包括电动车三相驱动电机、3个结构相同的电池单元和3个单刀双掷开关共同组成的三相单刀双掷开关，实现对电动车里使用的模块化级联逆变器进行逆变驱动模式和驱动模式之间的互锁切换。本发明的优点：1）结构简单，易于安装实施，通过一个三相单刀双掷开关即可控制车用电池系统工作状态的切换；2）简化操作过程，极大方便电动车用户进行驾驶和停车充电，提高电动车使用过程的安全性和稳定性。

Description

模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置

技术领域

本发明涉及的是一种模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置，属于电动汽车充电控制技术领域。

背景技术

目前，在电动车使用电网对电池直接进行充电的一体化设备里，通常是把多个电池模块化组合，并连接到模块化串级式逆变器上，组成车用三相电池系统结构；当电动车处于行驶状态时，三相电池系统中各相电池单元分别与电动汽车的三相电机连接，逆变输出三相变频调压信号驱动电机，即逆变驱动模式；当电动车电池使用单相电网对车载电池进行直接充电时，将各相电池组输出端分别接火线，输入端汇总接零线，即可使用单相电源进行充电，即单相充电模式。实际使用时，需要将电池系统的各输出端由三相电机手动接入电网，其操作过程不方便，且接入电网时存在安全隐患，易引发触电或着火等事故，影响电动车正常使用，严重时甚至造成财产损失和人员伤亡。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有模块化车用电池系统存在的问题，提出一种模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置，实现模块化车用电池系统在逆变驱动状态和电网充电状态之间安全方便的切换。

本发明的技术解决方案：模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置，其结构包括电动车三相驱动电机、3个结构相同的电池单元：A相电池、B相电池、C相电池，和3个单刀双掷开关：K-1开关、K-2开关、K-3开关（为方便说明，单刀双掷开关的动端记为A端，2个不动端分别记为B端和C端）；其中A相电池的输出端连接K-1开关的A端，K-1开关的B端接电动车三相驱动电机的A相输入端，K-1开关的C端在充电时接入外部单相电网的零线；B相电池的输出端的一端接电动车三相驱动电机的B相输入端，另一端接K-3开关的C端；C相电池的输出端接K-2开关的A端，K-2开关的B端接电动车三相驱动电机的C相输入端，K-2开关的C端在充电时通过1个电感线圈接入外部单相电网的火线；A相电池的输入端和B相电池的输入端相接，C相电池的输入端接K-3开关的A端，K-3开关的B端接入A相电池与B相电池相接的线路节点。

本发明的优点：

1）结构简单，易于安装实施，通过一个三相单刀双掷开关即可控制车用电池系统工作状态的切换；

2）简化操作过程，极大方便电动车用户进行驾驶和停车充电，提高电动车使用过程的安全性和稳定性。

附图说明

附图1是模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置的结构示意图。

附图2是模块化车用电池系统中每一相电池的等效结构示意图。

附图3是3个单刀双掷开关组合为三相单刀双掷开关的结构示意图。

附图4是驱动模式的开关控制原理图。

附图5是驱动模式的等效电路图。

附图6是充电模式的开关控制原理图。

附图7是充电模式的等效电路图。

具体实施方式

如图1所示，模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置，其结构包括电动车三相驱动电机、3个结构相同的电池单元：A相电池、B相电池、C相电池，和3个单刀双掷开关：K-1开关、K-2开关、K-3开关（为方便说明，单刀双掷开关的动端记为A端，2个不动端分别记为B端和C端）；其中A相电池的输出端连接K-1开关的A端，K-1开关的B端接电动车三相驱动电机的A相输入端，K-1开关的C端在充电时接入外部单相电网的零线；B相电池的输出端的一端接电动车三相驱动电机的B相输入端，另一端接K-3开关的C端；C相电池的输出端接K-2开关的A端，K-2开关的B端接电动车三相驱动电机的C相输入端，K-2开关的C端在充电时通过1个电感线圈接入外部单相电网的火线；A相电池的输入端和B相电池的输入端相接，C相电池的输入端接K-3开关的A端，K-3开关的B端接入A相电池与B相电池相接的线路节点。

如图2所示，所述的3个电池单元每个均由n个电池模块串联构成，每个电池模块包括1个电池包和1个模块化逆变器，用于输出三相变频调压电流驱动三相电机，并可通过连接单相直流电源对电池包进行充电。

如图3所示，所述的3个单刀双掷开关共同组成一个三相单刀双掷开关，即3个单刀双掷开关通过1个总开关统一转动，同时连接各自的B端或C端，操作时只需简单控制1个总开关即可完成工作模式的转变，且切换过程为互锁切换。

实际操作时，如图4所示，当电动车行驶时，将总开关转至连接B端，K-1开关、K-2开关、K-3开关分别连通各自的A端与B端，其等效电路如图5所示：3个电池单元并联连接，并分别连接至电动车三相驱动电机的3个输入端，将三相变频调压信号逆变输出，驱动电机运行，使汽车正常行驶。

如图6所示，当电动车停车接入外部单相电网充电时，将总开关转至连接C端，K-1开关、K-2开关、K-3开关分别连通各自的A端与C端，K-1开关的C端在充电时接入外部单相电网的零线，K-2开关的C端在充电时通过1个电感线圈接入外部单相电网的火线，其等效电路如图7所示：3个电池单元依次串联连接，通过单相电网进行充电。

通过上述模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置的架构，电动车可方便地实现驾驶驱动工作模式和停车充电模式的切换，使用一个三相单刀双掷开关实现互锁切换，保证操作过程中人员和设备的安全。

需要说明的是，以上所述实施例是以A、C相电池组合控制的原理及说明，实际工程中由于电机驱动的A、B、C三相电池是对称的，因此可以有B、C相的电池组合和A、B相电池的组合，即A、B、C三相电池的位置可以任意调换。以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置，其特征是包括电动车三相驱动电机、3个结构相同的电池单元：A相电池、B相电池、C相电池，和3个单刀双掷开关：K-1开关、K-2开关、K-3开关；3个单刀双掷开关的动端记为A端，2个不动端分别记为B端和C端；其中A相电池的输出端连接K-1开关的A端，K-1开关的B端接电动车三相驱动电机的A相输入端，K-1开关的C端在充电时接入外部单相电网的零线；B相电池的输出端的一端接电动车三相驱动电机的B相输入端，另一端接K-3开关的C端；C相电池的输出端接K-2开关的A端，K-2开关的B端接电动车三相驱动电机的C相输入端，K-2开关的C端在充电时通过1个电感线圈接入外部单相电网的火线；A相电池的输入端和B相电池的输入端相接，C相电池的输入端接K-3开关的A端，K-3开关的B端接入A相电池与B相电池相接的线路节点。

2.根据权利要求1所述的模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置，其特征是所述的3个电池单元每个均由n个电池模块串联构成，每个电池模块包括1个电池包和1个模块化逆变器。

3.根据权利要求1所述的模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置，其特征是所述的3个单刀双掷开关共同组成一个三相单刀双掷开关，通过1个总开关统一转动，同时连接各自的B端或C端，切换过程为互锁切换。

4.如权利要求1所述的模块化车用电池系统单相充电和三相逆变行驶互锁装置，其特征在于，实际操作时，当电动车行驶时，将总开关转至连接B端，K-1开关、K-2开关、K-3开关分别连通各自的A端与B端，3个电池单元并联连接，并分别连接至电动车三相驱动电机的3个输入端，将三相变频调压信号逆变输出，驱动电机运行，使汽车正常行驶；当电动车停车接入外部单相电网充电时，将总开关转至连接C端，K-1开关、K-2开关、K-3开关分别连通各自的A端与C端，K-1开关的C端在充电时接入外部单相电网的零线，K-2开关的C端在充电时通过1个电感线圈接入外部单相电网的火线，3个电池单元依次串联连接，通过单相电网进行充电。