CN112590563A - 一种汽车提供稳压电源的结构及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种汽车提供稳压电源的结构，其在电机三相线连接至电机控制器，电机控制器及时采集母线电压和三相电流状态，之后计算控制对应线路的状态，从而实现三相电流的控制，继而实现电机的转矩控制，进而控制输出电压的稳定可靠输出。发动机的输出端通过离合器连接电机的输入端，电机的输出端通过变速箱连接车轮，电机控制器包括控制电路，控制电路包括电流检测端、电压检测端和控制输出端，电机的三相线分别连接控制电路的电流检测端，母线的正极端电压和负极端电压分别连接至电压检测端，电机的每根相线分别通过独立的IGBT开关连接至母线的正极端、母线的负极端，控制输出端独立驱动六个IGBT开关的开通或关断，实现三相电流的控制。

Description

一种汽车提供稳压电源的结构及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车电源方案的技术领域，具体为一种汽车提供稳压电源的结构，本发明还提供了该结构的控制方法。
背景技术
现有的混合动力汽车，其电源的方案是通过发动机将机械能转化成电能存储在电池中，进而电池作为电源向系统供电，在这个过程中，一旦车内需要高压电力，发动机直接通过电机将动力传送至高压接口、其高压的参数不能准确可靠满足用电设备的需求。
发明内容
针对上述问题，本实用新型提供了一种汽车提供稳压电源的结构，其通过电机三相线连接至电机控制器，电机控制器及时采集母线电压和三相电流状态，之后计算控制对应线路的状态，从而实现三相电流的控制，继而实现电机的转矩控制，进而控制输出电压的稳定可靠输出。
一种汽车提供稳压电源的结构，其特征在于：其包括发动机、离合器、电机、变速箱、车轮、电机控制器、第一开关S1、第二开关S2、电池、高压接口，所述发动机的输出端通过离合器连接所述电机的输入端，所述电机的输出端通过变速箱连接所述车轮，所述电机控制器包括控制电路，所述控制电路包括电流检测端、电压检测端和控制输出端，所述电机的三相线分别连接所述控制电路的电流检测端，母线的正极端电压和负极端电压分别连接至所述电压检测端，所述电机的每根相线分别通过独立的IGBT开关连接至母线的正极端、母线的负极端，所述控制输出端独立驱动六个IGBT开关的开通或关断，实现三相电流的控制，继而实现电机的转矩控制，进而控制输出电压的稳定输出。
一种汽车提供稳压电源的控制方法，其特征在于：需要提供非电池电压的稳压直流电源时，闭合S1，断开S2，闭合离合器，用发动机拖动电机转动，电机控制器工作在发电状态，能量通过S1输出至高压接口，电机控制器的控制算法通过采样母线电压实现电压闭环控制，根据目标电压与实际输出电压的偏差，通过PI控制器输出转矩指令，调整IGBT开关的状态使电机输出指令转矩，继而调整母线电压。
其进一步特征在于：母线电压较目标值偏低，则使电机处于发电状态，机械能转换为电能充入母线电容C，抬升输出电压；若母线电压较目标值偏高，则使电机处于电动状态，电能转换为机械能，消耗母线电容C的能量，降低输出电压，从而实现母线电压闭环。
采用本发明后，其母线电压为控制目标，通过调整电机的转矩指令，实时调整电机的工作状态，实现电压闭环，其通过电机三相线连接至电机控制器，电机控制器及时采集母线电压和三相电流状态，之后计算控制对应线路的状态，从而实现三相电流的控制，继而实现电机的转矩控制，进而控制输出电压的稳定可靠输出。
附图说明
图1为本发明的混合动力系统结构示意框图；
图2为本发明的电气拓扑示意图；
图3为本发明的输出电压控制方法示意图。
具体实施方式
一种汽车提供稳压电源的结构，见图1-图3：其包括发动机、离合器、电机、变速箱、车轮、电机控制器、第一开关S1、第二开关S2、电池、高压接口，所述发动机的输出端通过离合器连接所述电机的输入端，所述电机的输出端通过变速箱连接所述车轮，所述电机控制器包括控制电路，所述控制电路包括电流检测端、电压检测端和控制输出端，所述电机的三相线分别连接所述控制电路的电流检测端，母线的正极端电压和负极端电压分别连接至所述电压检测端，所述电机的每根相线分别通过独立的IGBT开关连接至母线的正极端、母线的负极端，所述控制输出端独立驱动六个IGBT开关的开通或关断，实现三相电流的控制，继而实现电机的转矩控制，进而控制输出电压的稳定输出。
发动力转矩经离合器与电机转矩耦合，经变速箱后输出至车轮。电机通过三相线与电机控制相连。电机控制器通过S1与高压接口相连，通过S2与电池相连。
正常工作时，S1断开，S2闭合，电机控制器消耗电池的能量驱动电机，或者将能量充入电池中实现能量回收。
需要提供非电池电压的稳压直流电源时，闭合S1，断开S2，闭合离合器，用发动机拖动电机转动，电机控制器工作在发电状态，则能量通过S1输出至高压接口。
一种汽车提供稳压电源的控制方法，见图1-图3：需要提供非电池电压的稳压直流电源时，闭合S1，断开S2，闭合离合器，用发动机拖动电机转动，电机控制器工作在发电状态，能量通过S1输出至高压接口，电机控制器的控制算法通过采样母线电压实现电压闭环控制，根据目标电压与实际输出电压的偏差，通过PI控制器输出转矩指令，调整IGBT开关的状态使电机输出指令转矩，继而调整母线电压。
母线电压较目标值偏低时，则使电机处于发电状态，机械能转换为电能充入母线电容C，抬升输出电压；母线电压较目标值偏高时，则使电机处于电动状态，电能转换为机械能，消耗母线电容C的能量，降低输出电压，从而实现母线电压闭环。
其工作原理如下：以母线电压为控制目标，通过调整电机的转矩指令，实时调整电机的工作状态，实现电压闭环，其通过电机三相线连接至电机控制器，电机控制器及时采集母线电压和三相电流状态，之后计算控制对应线路的状态，从而实现三相电流的控制，继而实现电机的转矩控制，进而控制输出电压的稳定可靠输出；其在混合动力汽车的基础上，增加很少的成本即可获得电压可调的稳压直流电源，灵活方便，适应野外等不易获得直流电源的场合。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种汽车提供稳压电源的结构，其特征在于：其包括发动机、离合器、电机、变速箱、车轮、电机控制器、第一开关S1、第二开关S2、电池、高压接口，所述发动机的输出端通过离合器连接所述电机的输入端，所述电机的输出端通过变速箱连接所述车轮，所述电机控制器包括控制电路，所述控制电路包括电流检测端、电压检测端和控制输出端，所述电机的三相线分别连接所述控制电路的电流检测端，母线的正极端电压和负极端电压分别连接至所述电压检测端，所述电机的每根相线分别通过独立的IGBT开关连接至母线的正极端、母线的负极端，所述控制输出端独立驱动六个IGBT开关的开通或关断，实现三相电流的控制，继而实现电机的转矩控制，进而控制输出电压的稳定输出。
2.一种汽车提供稳压电源的控制方法，其特征在于：需要提供非电池电压的稳压直流电源时，闭合S1，断开S2，闭合离合器，用发动机拖动电机转动，电机控制器工作在发电状态，能量通过S1输出至高压接口，电机控制器的控制算法通过采样母线电压实现电压闭环控制，根据目标电压与实际输出电压的偏差，通过PI控制器输出转矩指令，调整IGBT开关的状态使电机输出指令转矩，继而调整母线电压。
3.如权利要求2所述的一种汽车提供稳压电源的控制方法，其特征母线电压较目标值偏低，则使电机处于发电状态，机械能转换为电能充入母线电容C，抬升输出电压；若母线电压较目标值偏高，则使电机处于电动状态，电能转换为机械能，消耗母线电容C的能量，降低输出电压，从而实现母线电压闭环。
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