CN203522539U - 电动车用驱动电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动车用驱动电源系统，包括电源；变压器，包括原边和多路副边，所述原边连接至所述电源，用于将所述电源电压转换为多路输出电压；IGBT单元，分别连接至由所述变压器的多路副边与驱动模块形成的驱动电路；每个所述变压器的副边输出电压用于向各所述IGBT单元提供独立的驱动电压。

Description

电动车用驱动电源系统

技术领域

本实用新型涉及一种电动车用驱动电源系统，特别涉及一种用于双轮或四轮驱动的多路输出的驱动电源系统。 

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的日益严重，发展电动汽车已经成为人们研究的热点。其主要工作原理就是通过在车上安装电池(锂电或铅酸电池)然后通过功率变换器将电池的直流电转换成三相斩波电压对电机供电，从而达到调节TM(Technological Motor)驱动电机的转速并将电能转化成机械能使得汽车行进。 

图1所示为单个TM电机驱动的功率变换器电路拓扑结构图。其中包括电池提供的输入电压Us、滤波电容Cs以及由功率变换器的主开关器件T1-T6、续流二极管D1-D6组成的不对称半桥电路。各主开关器件T1-T6分别连接至驱动电源系统，其中包括由驱动芯片M57962AL(未示出)形成的驱动电路单元，用于精确地控制其导通和关断。由于图1所示的功率变换器的主开关器件T1-T6需要提供正向开通电压+25V和负向关断电压-9V，因此其驱动电源系统需要向各驱动芯片提供正向和负向的电压。IGBT以其压控特性常用于作为开关器件。 

本领域技术人员可以理解，车用电机驱动器IGBT单元驱动电源应该具有隔离高电压、多组输出、耐高温和抗电磁干扰等特点。从目前开关电源的拓扑分析，反激电源拓扑适合车用IGBT单元驱动电源。反激电源具有结构简单、性能价格比高、控制简单、多绕组交叉调整等优点。并且，在IGBT单元的应用中，特别是中大功率IGBT单元，每一个IGBT单元驱动电路需要使用独立的驱动电源供电，以减小母线寄生电感的影响。 

图2所示为电机驱动电源结构图。其中包括电池电源10，用于向整车提供电源；变压器11，包括至少一个原边和多个副边，用于将电池电压转换为电动车系统各部分所需的供电电压；控制部分12，进一步包括PWM控制单元，用于通过从电动车系统反馈端电路检测的信号产生PWM信号，并控制开关13的导通和关断时间，从而控制变压器11工作。变压器11进一步包括多个副边绕组，其中共地的两路绕组(虚线框113)用于向控制部分12中的各单元提供电源；互相隔绝的三路副边绕组(虚线框111所示)用于向三路上半桥臂的IGBT单元提供电源，三路隔离的+25V单独供电；由于受到变压器骨架结构中针脚数量(例如14针脚)的限制，下半桥的三个功率开关管共地，采用一路副边绕组(虚线框112所示)用于向一路公共的+15V供电，三个功率开关管并联连接到同一个次级线圈。，其中控制电源和驱动电源部分需要进行隔离。控制电源是提供给控制电路，例如PWM控制单元、反馈检测单元，工作时所需的±5V、±25V三路共地电源。 

图3为现有技术的变压器的管脚图。其中包括控制电源引出管脚与驱动电源引出管脚。其中，管脚13、14用于连接原边线圈，其余管脚用于连接副边线圈，包括L1-L3线圈分别向三路IGBT单元提供驱动电压，管脚5、6连接的副边线圈可以向三路IGBT单元提供共地的驱动电压；其余部分为控制部分的副边输出电压。 

但是，采用上述结构的电源系统，有如下缺点： 

(1)反激电源的缺点是功率等级受限。如果利用图3所示的单个TM电机功率变换器驱动电源变压器实现双电机功率变换器驱动就需要两块驱动电源控制板，这样使得功率变换器的结构复杂、双电机驱动信号同时给定比较困难； 

(2)另外产生的+25V和-9V电源有三路是共用的，变压器在缠绕时，不可避免存在三路之间电压的互相影响，明显的现象是共用的三路驱动电压较独立的电源电压低1～2V，会使得IGBT不能可靠开通和关断。 

(3)并且，上述电源系统只能为电动车中单轮驱动电机供电，如果需要向两轮甚至四轮驱动电机供电时，则需要设置两个以上的电源系统为各个电动轮分别提供电源。这样，使得控制板的体积增大，造成不必要的空间浪费。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种用于电动车双轮驱动的多路输出的驱动电源。 

为达到上述目的，本实用新型提供了一种电动车用驱动电源电路，包括， 

电池电源； 

变压器，包括原边和多路副边，所述原边连接至所述电源，用于将所述电源电压转换为多路输出电压； 

IGBT单元，分别连接至所述变压器的多路副边； 

每个所述变压器的副边输出电压用于向各所述IGBT单元提供独立的驱动电压。 

其中， 

所述IGBT单元的数量为12个； 

所述变压器包括骨架及其上的绕组线圈； 

所述骨架的底部包括32针脚。 

其中， 

所述32针脚包括1路原边绕组输入和16路副边绕组输出； 

其中， 

所述16路输出包括反馈供电绕组； 

3路控制端电源； 

12路相互隔离的驱动电源； 

1路反馈电路电源。 

其中， 

所述3路控制端电源分别为+15V绕组、-15V绕组、+5V绕组；所述12路相互隔离的驱动电源为+25V绕组。 

本实用新型所设计的驱动电源变压器及电路只需设计在同一个驱动电路板上，节省原材料，使功率变换器的结构简单，控制TM电机方便，最重要的使得各路驱动电源相互独立，为M57962AL提供稳定的+25V和-9V电源。 

附图说明

图1为电动车中功率变换器结构示意图； 

图2为现有技术的驱动电源结构图； 

图3为图2所示的驱动电源中变压器管脚示意图； 

图4为根据本实用新型的实施例的电源系统结构图； 

图5为根据本实用新型的实施例的电源系统的变压器结构示意图； 

图6所示为根据本实用新型的变压器的管脚图； 

图7所示为根据本实用新型的双轮驱动电源连接方式； 

图8所示为根据本实用新型的四轮驱动电源连接方式。 

具体实施方式

下面结合附图及本实用新型的实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细的说明。 

图4所示为根据本实用新型的电源系统结构图。其中，与图2所示的电源系统不同之处在于，本实用新型的电源系统可以用于为多个IGBT单元提供独立的驱动电源。 

图5所示为根据本实用新型的变压器的结构图。其中，包括固定骨架20、其上的绕组和磁芯。骨架20底部固定有针脚；骨架上具有线槽21用于缠绕绕组线圈。为了使得副边线圈的输出电压能够同时驱动12个IGBT单元，需要针脚个数输出路数比较多，本实用新型采用特制的具有32管脚底座的变压器，其配套的磁芯为EE40，该磁芯完全能够满足传输功率为100W的要求。 

驱动电源的输出包括：十二路隔离的电源电压，用于给驱动电路供电，保证驱动电路不受电源侧的互相干扰，从而确保IGBT单元的稳定工作和电机的正常运转；还包括共地的控制电压，用于给控制系统供电。一路隔离反馈电压用于给PWM控制芯片供电的，确保正常工作。 

其中，驱动电路的开通电压可以根据驱动芯片的特性进行设计，例如本实用新型采用M57962AL芯片，其驱动电压为+24-+26V，优选地为+25V；控制部分的电源可以根据各控制单元的需要提供相应的电压，例如+5V，±15V。 

图6所示为根据本实用新型的变压器的管脚图。其中包括32个针脚，总共为一路原边输入，十六路副边输出，+5V，±15V电源共用一个地，因此采用32管脚的变压器座。L17为原边绕组，L16为反馈电路供电绕组，L13为+15V电源绕组，L14为-15V电源绕组，L15为+5V电源绕组。其余为驱动模块供电+25V电源绕组。其中，+5V电源副边绕组匝数为4匝；+15V电源副边绕组匝数为11匝；+25V电源副边绕组匝数为17匝。 

其中，通过将副边L1-L12输出分别连接至12个IGBT单元开关管，可以控制12路IGBT单元。其中，由于L13-L15为共地，因此可以使用其输出控制其他功率控制电路。这样，可以连接更多数量的IGBT单元，如图所示。 

变压器绕组的绕制方式为磁芯由里到外先绕原边绕组，然后做一层2500V电气隔离层，一层电磁屏蔽层。然后绕+5V，+15V和-15V，三绕组共地，各绕组之间做好绝缘。然后再绕+25V绕组，最后绕+15V反馈绕组。 

可以理解的是，可以通过变压器原边和副边的比例可以设置不同大小的副边输出电压。根据本实用新型的方案，使得更多的IGBT单元能够独立地进行供电，相互没有寄生电感的影响，从而能够使用一个电源系统对电动车的双轮或四轮同时进行驱动供电，如图7所示，当为双轮功率变换器提供驱动电源时，则可以各路独立地为IGBT单元供电。 

进一步，可以理解的是，当为四轮功率变换器提供驱动电源时，如图8所示，则变压器还可以采用如图2所示的连接方式，对各轮的功率变换器中上半 桥的IGBT单元独立地进行供电，而对各轮的功率变换器中下半桥的三路共地IGBT单元采用共用一路进行供电。从而节省了TM电机功率变换器的空间。 

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用以限定本实用新型的保护范围。 

Claims (5)

1.一种电动车用驱动电源电路，包括： 

电池电源； 

变压器，包括原边和多路副边，所述原边连接至所述电源，用于将所述电源电压转换为多路输出电压； 

IGBT驱动电路单元，分别连接至所述变压器的多路副边； 

每个所述变压器的副边输出电压用于向各所述IGBT驱动电路单元提供独立的驱动电压。 

2.根据权利要求1所述的电动车用驱动电源电路，其特征在于： 

所述IGBT单元的数量为12个； 

所述变压器包括骨架及其上的绕组线圈； 

所述骨架的底部包括32针脚。 

3.根据权利要求1所述的电动车用驱动电源电路，其特征在于： 

所述32针脚包括1路原边绕组输入和16路副边绕组输出； 

4.根据权利要求3所述的电动车用驱动电源电路，其特征在于： 

所述16路输出包括，反馈供电绕组、3路控制端电源、12路相互隔离的驱动电源、以及1路反馈电路电源。 

5.根据权利要求4所述的电动车用驱动电源电路，其特征在于：所述3路 

控制端电源分别为+15V绕组、-15V绕组、+5V绕组；所述12路相互隔离的驱动电源为+25V绕组。 

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