CN210027056U - 一种电机驱动系统和一种新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机驱动系统和一种新能源汽车。一种电机驱动系统，包括：主电源、辅助电源、降压电路、三相全桥电路以及电机；三相全桥电路连接并驱动电机，辅助电源的两极分别连接三相全桥电路的两个输入端，主电源经降压电路与辅助电源并联；在电机驱动系统的启动阶段，辅助电源提供电机驱动系统所需的功率，在电机驱动系统运行平稳后，主电源和降压电路工作，由主电源提供电机驱动系统平稳运行的功率。本实用新型通过辅助电源和主电源之间的相互配合，让辅助电源提供系统启动阶段的瞬时大功率能量，可以有效地延长主电源的使用寿命，提高供电效率，而且，通过增加降压电路，可以方便地匹配主电源与辅助电源的电压等级，方便应用。

Description

一种电机驱动系统和一种新能源汽车

技术领域

本实用新型涉及电机驱动技术领域，特别涉及一种电机驱动系统和一种新能源汽车。

背景技术

在新能源汽车的制造生产中，电机控制器是新能源汽车的核心部件，现有电机控制器的功率部分，拓扑结构一般采用的是三相全桥结构，包括6个功率开关管，驱动桥的能量来源通常只有汽车动力电池这一个单一能量来源。由于汽车在不同运行阶段所需驱动电流和驱动功率相差很大，因此对汽车动力电池这一单一能源的负荷变化就大，长此以往，会造成汽车电池老化，寿命缩短。

而且，现有技术中，为了提高载荷能力增加至多个能量来源时，通常是将新接入能量源和之前的能量源直接进行并联，这种结构方式要求新增能量源的电压等级必须和之前的能量源一致，因此对新增能量源的电压等级和种类有更多限制，应用存在不足。

实用新型内容

鉴于现有技术汽车所需驱动电流和驱动功率变化大，导致电池寿命缩短和多源系统电压等级匹配的问题，提出了本实用新型的一种电机驱动系统和一种新能源汽车，以便克服上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

依据本实用新型的一个方面，提供了一种电机驱动系统，包括：主电源、辅助电源、降压电路、三相全桥电路以及电机；

所述三相全桥电路连接并驱动所述电机，所述辅助电源的两极分别连接所述三相全桥电路的两个输入端，所述主电源经所述降压电路与所述辅助电源并联；在所述电机驱动系统的启动阶段，所述辅助电源提供所述电机驱动系统所需的功率，在所述电机驱动系统运行平稳后，所述主电源和所述降压电路工作，由所述主电源提供所述电机驱动系统平稳运行的功率。

可选地，该电机驱动系统包括一个或多个所述辅助电源。

可选地，在所述电机驱动系统的制动阶段，所述降压电路工作导通，以将制动回收的能量回馈至所述主电源。

可选地，所述主电源为能量型电源，所述辅助电源为功率型电源。

可选地，所述辅助电源为超级电容、燃料电池、功率型锂电池或铝电池。

可选地，该电机驱动系统还包括控制电路，所述控制电路与所述降压电路连接，控制所述降压电路的工作。

可选地，所述降压电路包括：第一功率开关管、第二功率开关管和第一电感；

所述第一功率开关管和所述第二功率开关管串联连接在所述主电源的两极之间，所述辅助电源的一极与所述主电源的同极连接，所述辅助电源的另一极经所述第一电感连接至所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的连接端；在所述电机驱动系统运行平稳后，所述第一功率开关管关闭，所述第二功率开关管反复开闭以调整所述主电源经所述降压电路输出的电压等级。

可选地，在所述电机驱动系统的制动阶段，所述第二功率开关管首先打开，使制动回收能量为所述第一电感充电，而后所述第二功率开关管关闭且所述第一功率开关管打开，将制动回收的能量回馈至所述主电源。

可选地，该电机驱动系统还包括控制电路，所述控制电路连接所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的控制端，利用PWM信号控制所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的开闭。

依据本实用新型的另一个方面，提供了一种新能源汽车，该新能源汽车配备有如上任一项所述的电机驱动系统。

综上所述，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过辅助电源和主电源之间的相互配合，让辅助电源提供系统启动阶段的瞬时大功率能量，可以有效地延长主电源的使用寿命，而且主电源能够以较小的电流进行工作，提高了主电源的供电效率，从而可以提高整车的续驶里程。同时，由于本申请在电机控制系统前端增加了一级降压电路，可以方便地匹配主电源与辅助电源的电压等级，方便应用。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例提供的一种电机驱动系统的结构示意图；

图2为图1所示实施例中主要由辅助电源S2回收制动能量的电流示意图；

图3为图1所示实施例中由主电源S1回收制动能量的电流示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本实用新型的技术构思是：本实用新型通过辅助电源和主电源之间的相互配合，让辅助电源提供系统启动阶段的瞬时大功率能量，可以有效地延长主电源的使用寿命，而且主电源能够以较小的电流进行工作，提高了主电源的供电效率，从而可以提高整车的续驶里程。同时，由于本申请在电机控制系统前端增加了一级降压电路，可以方便地匹配主电源与辅助电源的电压等级，方便应用。

图1示出了本申请一个实施例提供的一种电机驱动系统的结构示意图，如图1所示，该电机驱动系统，包括：主电源S1、辅助电源S2、降压电路、三相全桥电路以及电机M1。其中，三相全桥电路为现有电机驱动系统中的常规设置，包括功率开关管Q3、Q4、Q5、Q6、Q7和Q8，三相全桥电路工作的基本原理为：通过控制各功率开关管的开闭，实现直流电源的三相逆变，以驱动电机M1转动。电容C1为电源滤波电容，滤除电机M1产生的反电动势，以保护三相全桥。

如图1所示，三相全桥电路连接并驱动电机M1，辅助电源S2的两极分别连接三相全桥电路的两个输入端，主电源S1经降压电路与辅助电源S2并联。在电机驱动系统的启动阶段，辅助电源S2提供电机驱动系统所需的功率，在电机驱动系统运行平稳后，主电源S1和降压电路工作，由主电源S1提供电机驱动系统平稳运行的功率，该过程可以参考图2或图3中所示的启动阶段和平稳阶段。

如图2和图3所示，通过辅助电源S2和主电源S1之间的相互配合，让辅助电源S2提供系统启动阶段的瞬时大功率能量，可以使主电源S1以较小的电流平稳工作，有效延长了主电源S1的使用寿命，并且，由于主电源S1以较小的电流工作，因而主电源S1的供电效率也得到了提高，这样就可以提高整车的续驶里程。此外，为更好地匹配多电源电压等级，本实用新型在电机控制系统前端增加了一级降压电路，从而可以方便地匹配主电源与辅助电源的电压等级，方便应用，这样可以使用更多类型的辅助电源S2，便于控制辅助电源S2的体积和成本。

在本实施例中，主电源S1为能量型电源，能量型电源的特性就是比能量(Wh/kg)较高，具有较持久的输出能力，但大电流放电能力不强。而辅助电源S2为功率型电源，支持大倍率的充放电，但电源容量有所降低。

通过能量型的主电源S1和功率型的辅助电源S2相互配合，既能达到电动汽车的驱动功率要求，又可以将不同类型的电源优势互补。而且，通过为主电源S1添加一级降压电路，可以方便地降低电压等级，从而与各类不同的辅助电源S2相匹配，便于控制辅助电源S2的体积和成本。例如，对于336V的能量型电源S1来说，采用传统直接并联电源的方式，就需要将7个超级电容(最大电压为48V)串联使用，而本申请通过增加主电源S1的降压电路，就可以降低主电源S1至48V，从而仅需要1个超级电容作为辅助电源S2，解决了辅助电源S2的体积和成本问题。本实施例中，辅助电源S2可选用超级电容、燃料电池、功率型锂电池或铝电池中的任一种。

在本申请的一些实施例中，在电机驱动系统的制动阶段，降压电路也会工作导通，以将制动回收的能量回馈至主电源S1，从而延长主电源S1的续航能力，该过程可参考图3所示的电流示意图。当然，若是辅助电源S2也可充电回收制动能量，例如超级电容等，也可以将制动阶段回收的能量主要回收到辅助电源S2中，该过程可参考图2所示的电流示意图。

在本申请的一些实施例中，该电机驱动系统还包括控制电路，控制电路与降压电路连接，控制降压电路的工作，以调节降压电路的降压倍率，从而调整主电源S1经降压电路输出的电压等级，便于适配多种不同类型的辅助电源S2。

在本实施例中，该电机驱动系统包括一个辅助电源S2。而在本申请的其他一个实施例中，该电机驱动系统也可以包括多个辅助电源S2，例如，将多个超级电容并联供电，以提供汽车电机M1启动所需的较大电流。

在图1所示实施例中，降压电路具体包括：第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2和第一电感L1。

第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2串联，并连接在主电源S1的两极之间，辅助电源S2的一极与主电源S1的同极连接，辅助电源S2的另一极经第一电感连接至第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2的连接端。

图1所示实施例的工作原理为：

在电机驱动系统的启动阶段，辅助电源S2提供系统启动所需的较大电流和较大功率，而第一功率开关管Q1关闭(截止)，因此主电源S1并不需要承担电机M1的负载。

在电机驱动系统运行平稳后，第一功率开关管Q1打开(导通)，第二功率开关管Q2反复开闭，以调整主电源S1经降压电路输出的电压等级，从而输出与辅助电源S2电压匹配的、可供三相全桥和电机M1使用的直流电源。

在电机驱动系统的制动阶段，第二功率开关管Q2首先打开，使制动回收能量为第一电感L1充电，而后第二功率开关管Q2关闭，并且第一功率开关管Q1打开，将制动回收的能量回馈至主电源S1，用来提高主电源S1的续航里程，该过程的能量分配如图3所示。当然，若是辅助电源S2也为通过充电回收制动能量，则还可以将较多的制动能量回馈至辅助电源S2，该过程的能量分配如图2所示。

在图1所示实施例的基础上，该电机驱动系统还包括控制电路，控制电路例如采用单片机电路，控制电路连接第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2的控制端(即Q1和Q2的基极)，利用PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号控制第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2的开闭，以灵活降低主电源S1的电压。并且，本实施例中控制电路还可设置为带有反馈回路的闭环控制电路，从而提高输出电源的稳定性。

本申请还公开了一种新能源汽车，该新能源汽车配备有如上任一实施例所述的电机驱动系统，从而可以保护主电源S1具有更长的使用寿命、更高的能量效率，提高新能源汽车的续航能力和寿命。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电机驱动系统，其特征在于，包括：主电源、辅助电源、降压电路、三相全桥电路以及电机；

所述三相全桥电路连接并驱动所述电机，所述辅助电源的两极分别连接所述三相全桥电路的两个输入端，所述主电源经所述降压电路与所述辅助电源并联；在所述电机驱动系统的启动阶段，所述辅助电源提供所述电机驱动系统所需的功率，在所述电机驱动系统运行平稳后，所述主电源和所述降压电路工作，由所述主电源提供所述电机驱动系统平稳运行的功率。

2.根据权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于，该电机驱动系统包括一个或多个所述辅助电源。

3.根据权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于，在所述电机驱动系统的制动阶段，所述降压电路工作导通，以将制动回收的能量回馈至所述主电源。

4.根据权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于，所述主电源为能量型电源，所述辅助电源为功率型电源。

5.根据权利要求4所述的电机驱动系统，其特征在于，所述辅助电源为超级电容、燃料电池、功率型锂电池或铝电池。

6.根据权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于，该电机驱动系统还包括控制电路，所述控制电路与所述降压电路连接，控制所述降压电路的工作。

7.根据权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于，所述降压电路包括：第一功率开关管、第二功率开关管和第一电感；

所述第一功率开关管和所述第二功率开关管串联连接在所述主电源的两极之间，所述辅助电源的一极与所述主电源的同极连接，所述辅助电源的另一极经所述第一电感连接至所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的连接端；在所述电机驱动系统运行平稳后，所述第一功率开关管关闭，所述第二功率开关管反复开闭以调整所述主电源经所述降压电路输出的电压等级。

8.根据权利要求7所述的电机驱动系统，其特征在于，在所述电机驱动系统的制动阶段，所述第二功率开关管首先打开，使制动回收能量为所述第一电感充电，而后所述第二功率开关管关闭且所述第一功率开关管打开，将制动回收的能量回馈至所述主电源。

9.根据权利要求7所述的电机驱动系统，其特征在于，该电机驱动系统还包括控制电路，所述控制电路连接所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的控制端，利用PWM信号控制所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的开闭。

10.一种新能源汽车，其特征在于，该新能源汽车配备有根据权利要求1-9任一项所述的电机驱动系统。

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