CN202557318U - 一种车用起动/发电/助力一体化电机系统 - Google Patents

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Abstract

一种车用起动/发电/助力一体化电机系统，它含有电机、储能部件、双向直流变换器和全控型整流/逆变器；全控型整流/逆变器分别与电机和双向直流变换器的输出连接，双向直流变换器的输入与储能部件连接；该电机类型为交流电机，与发动机曲轴通过皮带连接；该储能部件是蓄电池或电容，也可以由二者共同组成；该双向直流变换器是直流电能转换装置；该全控型整流/逆变器是基于全控型电力电子器件构成的电能转换及传输装置。本实用新型在车用控制装置范围内具有较好的实用价值和广阔的应用前景。

Description

一种车用起动/发电/助力一体化电机系统
技术领域
本实用新型涉及一种车用起动/发电/助力一体化电机系统，属于车用控制装置范围。
背景技术
随着汽车拥有量的快速增加，能源消耗和尾气排放问题也更加突出。目前汽车上广泛采用爪极发电机和直流起动机，存在着发动机起动较慢、发电效率较低、尾气排放较多等问题。
为有效实现汽车的节能减排，起动/发电一体化电机系统近期受到关注，该技术方案将发动机上原来彼此独立的起动机和发电机进行一体化设计，起动时系统电动运行，在怠速速度以上发电运行。由于发电效率提高并且起动转矩加大，发动机起动时间可缩短至几百毫秒，因此，可以实现怠速停机功能，这使得无论是在发动机起动过程中还是在汽车行进过程中油耗和排放均大大降低。该方案采用的一体化电机功率不大，一般在2kW左右，通常采用14V蓄电池作为储能部件。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了提供一种车用起动/发电/助力一体化电机系统，它能拓展起动/发电一体化电机系统的助力功能，即在发动机的中高转速区，电机系统增加了电动运行模式，这样就可以在汽车需要短时大扭矩的工况下为其提供除发动机以外的一部分辅助动力，从而既能降低油耗和排放，又能提高车辆的动力性。
为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。
本实用新型一种车用起动/发电/助力一体化电机系统，含有电机、储能部件、双向直流变换器和全控型整流/逆变器；其间关系是：
全控型整流/逆变器分别与电机和双向直流变换器的输出连接，双向直流变换器的输入与储能部件连接。
所述电机类型为交流电机，与发动机曲轴通过皮带连接，可分时工作于电动状态或发电状态；
所述储能部件是蓄电池或电容，也可以由二者共同组成；
所述双向直流变换器是直流电能转换装置，具有升压/降压功能，能够将输入直流转换为不同电压等级的直流输出；其结构型式为：由带有续流二极管的全控功率开关器件和电感连接而成，其中，两个全控功率开关器件串联成一个桥臂，桥臂的公共端与电感的一端连接，电感的另一端与下桥臂全控功率开关器件的非公共端构成双向直流变换器的一个端口，两个全控功率开关器件的非公共端构成双向直流变换器的另一个端口，全控功率开关器件通过单片机或DSP及其信号处理电路进行控制。
所述全控型整流/逆变器是基于全控型电力电子器件构成的电能转换及传输装置，具备电能双向可控传输功能，可将双向直流变换器提供的直流电逆变为交流电供给电机，也可将电机发出的交流电整流为直流电供给双向直流变换器。其结构型式为：由全控型电力电子器件构成三相全控桥，每个桥臂的公共端分别与电机三相绕组相连，直流母线与双向直流变换器的输出端口相连，全控功率开关器件通过单片机或DSP及其信号处理电路进行控制。
起动发动机时，电能由储能部件经双向直流变换器升压后，通过全控型整流/逆变器流向电机。
高效率发电时，电机发出的交流电通过全控型整流/逆变器整流后供给双向直流变换器，经其降压后供给储能部件。
助力工作时，电能由储能部件经双向直流变换器升压后，通过全控型整流/逆变器流向电机。与起动过程相比，助力时需要一体化电机系统提供更大的功率，因此，该过程中的实际电流更大。
本实用新型的有益效果在于：
1)双向直流变换器的升压功能使得电机及全控型整流/逆变器工作于相对较高的电压和较低电流状态，有助于降低其热损耗、提高效率、减小体积。
2)双向直流变换器的降压功能使得电机发电时易于实现稳压储能。
3)所需储能部件的电压较低，有利于减少储能部件使用数量，节省其在车辆上占用的空间。
附图说明
图1是车用起动/发电/助力一体化电机系统结构图
图中符号说明如下：
1功率变换器；2双向直流变换器；3全控型整流/逆变器；4电机；5储能部件。
具体实施方式
下面结合图1对本实用新型作进一步说明：
本实用新型一种车用起动/发电/助力一体化电机系统，包括有功率变换器1、电机4、储能部件5，功率变换器1由双向直流变换器2和全控型整流/逆变器3组成。其中：
双向直流变换器2和全控型整流/逆变器3两部分相级联，全控型整流/逆变器3的输出与电机4连接，双向直流变换器2的输入与储能部件5连接。
所述电机4类型为交流电机，与发动机曲轴通过皮带连接，可分时工作于电动状态或发电状态；
所述储能部件5是蓄电池或电容，也可以由二者共同组成；
所述双向直流变换器2是直流电能转换装置，具有升压/降压功能，能够将输入直流转换为不同电压等级的直流输出；其结构型式为：由带有续流二极管的全控功率开关器件和电感连接而成，其中，两个全控功率开关器件串联成一个桥臂，桥臂的公共端与电感的一端连接，电感的另一端与下桥臂全控功率开关器件的非公共端构成双向直流变换器的一个端口，两个全控功率开关器件的非公共端构成双向直流变换器的另一个端口，全控功率开关器件通过单片机或DSP及其信号处理电路进行控制。
所述全控型整流/逆变器3是基于全控型电力电子器件构成的电能转换及传输装置，具备电能双向可控传输功能，可将双向直流变换器2提供的直流电逆变为交流电供给电机4，也可将电机4发出的交流电整流为直流电供给双向直流变换器2。其结构型式为：由全控型电力电子器件构成三相全控桥，每个桥臂的公共端分别与电机三相绕组相连，直流母线与双向直流变换器的输出端口相连，全控功率开关器件通过单片机或DSP及其信号处理电路进行控制。
当需要一体化电机系统起动发动机时，电机4由静止状态开始低速电动运行，电能由储能部件5经双向直流变换器2、全控型整流/逆变器3流向电机4，全控型整流/逆变器3将双向直流变换器2提供的直流电逆变为交流电供给电机4。该过程中，双向直流变换器2工作在升压状态。
当需要一体化电机系统高效率发电时，电机4在怠速转速以上进入发电运行状态，全控型整流/逆变器3将电机4发出的交流电进行可控整流后供给双向直流变换器2，其输出的直流电能供给储能部件5。该过程中，双向直流变换器2工作在降压状态。
当需要一体化电机系统进行助力时，电机4在高转速区进入电动运行状态，电能由储能部件5经双向直流变换器2、全控型整流/逆变器3流向电机4，全控型整流/逆变器3将双向直流变换器2提供的直流电逆变为交流电供给电机4。该过程中，双向直流变换器2工作在升压状态。

Claims (1)

1.一种车用起动/发电/助力一体化电机系统，其特征在于：它含有电机、储能部件、双向直流变换器和全控型整流/逆变器；全控型整流/逆变器分别与电机和双向直流变换器的输出连接，双向直流变换器的输入与储能部件连接；
所述电机类型为交流电机，与发动机曲轴通过皮带连接；
所述储能部件是蓄电池或电容，也可以由二者共同组成；
所述双向直流变换器是由带有续流二极管的全控功率开关器件和电感连接而成，其中，两个全控功率开关器件串联成一个桥臂，桥臂的公共端与电感的一端连接，电感的另一端与下桥臂全控功率开关器件的非公共端构成双向直流变换器的一个端口，两个全控功率开关器件的非公共端构成双向直流变换器的另一个端口，全控功率开关器件通过单片机或DSP及其信号处理电路进行控制；
所述全控型整流/逆变器是由全控型电力电子器件构成三相全控桥，每个桥臂的公共端分别与电机三相绕组相连，直流母线与双向直流变换器的输出端口相连，全控功率开关器件通过单片机或DSP及其信号处理电路进行控制。
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