CN207573056U - 一种电动汽车一体化充电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于蓄电池充电技术领域，具体涉及一种电动汽车一体化充电机。本实用新型所要解决的技术问题是提出一种电动汽车一体化充电机，解决车载充电机的体积大、重量大的问题。为了解决上述技术问题，本实用新型提出这样一种电动汽车一体化充电机，包括DSP控制模块、电源状态显示模块、采样模块、驱动模块、Z源变换器、蓄电池和电机绕组，采样模块采集电机绕组的电压和电流信息，并将采集信息传送给DSP控制模块，蓄电池通过电源状态显示模块将蓄电池状态信息发送给DSP控制模块，DSP控制模块处理获取的信息后向驱动模块发送命令，驱动模块控制Z源变换器的工作。本实用新型具有体积小、重量小、安全性高的效果。

Description

一种电动汽车一体化充电机

技术领域

本实用新型属于蓄电池充电技术领域，具体涉及一种电动汽车一体化充电机。

背景技术

电动汽车的大规模发展需要解决三个主要方面的技术问题：蓄电池、电机及控制器、电动汽车充电机。在这三方面之中，蓄电池扮演着至关重要的角色。蓄电池的性能不仅取决于蓄电池模块本身的特性，还取决于蓄电池模块的使用方式，即如何被充放电。因此，充电机对蓄电池的影响十分重要。随着电动汽车的普及，众多ACDC工作时会产生大量的谐波，对电网造成污染。车载充电机也存在问题，由于车内空间极其有限，车载充电机的体积、重量和成本必然受到严格限制，因而功率较小。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种电动汽车一体化充电机，通过在三相Z源变换器拓扑基础上，将电动机定子绕组变换为隔离型变压器的结构进行绕组集成，解决了车载充电机的体积大、重量大问题，具有体积小、重量小的效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种电动汽车一体化充电机，包括DSP控制模块、电源状态显示模块、采样模块、驱动模块、Z源变换器、蓄电池和电机绕组，采样模块与DSP控制模块连接，蓄电池通过电源状态显示模块与DSP控制模块连接，DSP控制模块通过驱动模块与Z源变换器连接。

优选的，所述电机绕组包括直流侧电机绕组和电网侧电机绕组，直流侧电机绕组与Z源变换器相连，所述采样模块包括电网侧采样分模块和直流侧采样分模块，电网侧采样分模块与电网侧电机绕组相连，直流侧采样分模块直流侧电机绕组相连。

优选的，所述电动汽车一体化充电机还包括过流保护电路，采样模块通过过流保护电路与DSP控制模块连接。

优选的，所述过流保护电路包括驱动电路和与所述驱动电路相连接的电源输出端，还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、三极管、MOS管、单向二极管、运算放大器和电容，所述运算放大器的输出端通过第一电阻连接在三极管的基极上，所述三极管的集电极与MOS管的栅极相连接，所述MOS管的漏极与驱动电路相连接，所述MOS管的源极通过第二电阻接地线，所述MOS管的栅极通过第三电阻接连接在MOS管的源极上，所述三极管的发射极连接在MOS管的源极上，所述三极管的基极通过第四电阻连接在MOS管的源极上，所述三极管的集电极通过第五电阻连接在固定电源输入端，所述第六电阻与第七电阻串联后连接在固定电源输入端与地线之间，所述运算放大器的负极输入端连接在第六电阻与第七电阻的连接点上，所述运算放大器的正极输入端通过电容接地线，所述单向二极管的正极连接的运算放大器的输出端、负极连接在运算放大器的正极输入端，所述第八电阻的一端连接在运算放大器的正极输入端、另一端连接在三极管的发射极上；所述MOS管为N型MOS管。

优选的，所述三极管为NPN型三极管。

本实用新型有益效果是:

1、节约了电动汽车有限的空间体积、减轻了汽车重量，更显著降低了整车成本。

2、利用电机绕组在整流桥和电网之间形成隔离，充电安全性更高。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本实用新型的具体实施方式的系统结构图。

图2是本实用新型的具体实施方式的隔离型电机绕组的Z源变换器拓扑结构图。

图3是本实用新型的具体实施方式的过流保护电路图。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1和图2所示，一种电动汽车一体化充电机，包括DSP控制模块、电源状态显示模块、采样模块、驱动模块、Z源变换器、蓄电池、直流侧电机绕组和电网侧电机绕组。采样模块包括电网侧采样分模块和直流侧采样分模块，分别用于采集电网侧电机绕组和直流侧电机绕组电压和电流。采样模块将采集信息传送给DSP控制模块，蓄电池通过电源状态显示模块将蓄电池状态信息发送给DSP控制模块，DSP控制模块处理获取的信息后向驱动模块发送命令，驱动模块控制Z源变换器的工作。

在三相Z源变换器拓扑基础上，将电动机定子绕组变换为隔离型变压器的结构进行绕组集成。当一体化充电机工作于电动模式时，电机绕组为普通的三相绕组，此时蓄电池经Z源变换器升压再经过逆变桥驱动电机。

本实用新型还包括过流保护电路，采样模块通过过流保护电路与DSP控制模块连接。所述过流保护电路包括驱动电路和与所述驱动电路相连接的电源输出端(VCC)，还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、三极管Q1、MOS管Q2、单向二极管D1、运算放大器U1和电容C，所述运算放大器U1的型号为LM358。运算放大器U1的输出端通过第一电阻R1连接在三极管Q1的基极上，所述三极管Q1为NPN型三极管。三极管Q1的集电极与MOS管Q2的栅极相连接，所述MOS管Q2选用N型MOS管，MOS管Q2的漏极与驱动电路相连接，所述MOS管Q2的源极通过第二电阻R2接地线，所述MOS管Q2的栅极通过第三电阻R3接连接在MOS管Q2的源极上，所述三极管Q1的发射极连接在MOS管Q2的源极上，所述三极管Q1的基极通过第四电阻R4连接在MOS管Q2的源极上，所述三极管Q1的集电极通过第五电阻R5连接在固定电源输入端VDD，所述第六电阻R6与第七电阻R7串联后连接在固定电源输入端VDD与地线之间，所述运算放大器U1的负极输入端连接在第六电阻R6与第七电阻R7的连接点上，所述运算放大器U1的正极输入端通过电容C接地线，所述单向二极管D1的正极连接的运算放大器U1的输出端、负极连接在运算放大器U1的正极输入端，所述第八电阻R8的一端连接在运算放大器U1的正极输入端、另一端连接在三极管Q1的发射极上。

本实用新型的工作流程如下，包括同步过程和充电过程。

当一体化充电机工作于充电模式时，电机各相绕组从中点处断开，在给蓄电池充电之前，为了防止网侧三相开关闭合S1、S2和S3的瞬间造成过大的启动冲击电流，要进行同步过程，电网侧的三相开关S1、S2和S3断开，DSP控制模块发出命令给驱动模块，驱动模块控制Z源变换器的全部IGBT关断，保持开关S4断开；闭合开关S4，控制Z源变换器的开关管，将系统接入调压器产生的三相电；蓄电池先通过Z源变换器升压，然后经过逆变为连接至整流桥的直流侧电机绕组供电，驱动转子以工频下的同步速旋转，此时气隙内存在旋转磁场，该旋转磁场将在连接至三相电网侧的电网侧电机绕组上产生感生电动势；通过微调转子的转速来改变电网侧三相绕组感生电动势的相位，再通过采集模块获得其感生电动势的幅值与相位和三相电网电压的幅值与相位，送给DSP控制模块进行比较，当两侧采集电压的幅值与相位一致时，同步过程结束。

同步过程结束后进入充电过程，闭合电网的三相开关S1、S2和S3，同时Z源变换器的整流桥处于整流模式为蓄电池充电；电网向电网侧电机绕组供电，利用直流侧电机绕组的感生电动势通过整流桥变换为高压直流电，再通过Z源变换器降压为蓄电池充电；充电稳态时，系统实现单位功率因数运行，电源状态显示器始终显示蓄电池的电量。

上面对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种电动汽车一体化充电机，其特征在于,包括DSP控制模块、电源状态显示模块、采样模块、驱动模块、Z源变换器、蓄电池和电机绕组，采样模块与DSP控制模块连接，蓄电池通过电源状态显示模块与DSP控制模块连接，DSP控制模块通过驱动模块与Z源变换器连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车一体化充电机，其特征在于,所述电机绕组包括直流侧电机绕组和电网侧电机绕组，直流侧电机绕组与Z源变换器相连，所述采样模块包括电网侧采样分模块和直流侧采样分模块，电网侧采样分模块与电网侧电机绕组相连，直流侧采样分模块直流侧电机绕组相连。

3.根据权利要求1所述的电动汽车一体化充电机，其特征在于,所述电动汽车一体化充电机还包括过流保护电路，采样模块通过过流保护电路与DSP控制模块连接。

4.根据权利要求3所述的电动汽车一体化充电机，其特征在于,所述过流保护电路包括驱动电路和与所述驱动电路相连接的电源输出端，还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、三极管、MOS管、单向二极管、运算放大器和电容，所述运算放大器的输出端通过第一电阻连接在三极管的基极上，所述三极管的集电极与MOS管的栅极相连接，所述MOS管的漏极与驱动电路相连接，所述MOS管的源极通过第二电阻接地线，所述MOS管的栅极通过第三电阻接连接在MOS管的源极上，所述三极管的发射极连接在MOS管的源极上，所述三极管的基极通过第四电阻连接在MOS管的源极上，所述三极管的集电极通过第五电阻连接在固定电源输入端，所述第六电阻与第七电阻串联后连接在固定电源输入端与地线之间，所述运算放大器的负极输入端连接在第六电阻与第七电阻的连接点上，所述运算放大器的正极输入端通过电容接地线，所述单向二极管的正极连接的运算放大器的输出端、负极连接在运算放大器的正极输入端，所述第八电阻的一端连接在运算放大器的正极输入端、另一端连接在三极管的发射极上；所述MOS管为N型MOS管。

5.根据权利要求4所述的电动汽车一体化充电机，其特征在于，所述三极管为NPN型三极管。