CN2915591Y - 混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统 - Google Patents

混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统 Download PDF

Info

Publication number
CN2915591Y
CN2915591Y CNU2006200398626U CN200620039862U CN2915591Y CN 2915591 Y CN2915591 Y CN 2915591Y CN U2006200398626 U CNU2006200398626 U CN U2006200398626U CN 200620039862 U CN200620039862 U CN 200620039862U CN 2915591 Y CN2915591 Y CN 2915591Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
storage units
power
bus
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNU2006200398626U
Other languages
English (en)
Inventor
赵一凡
徐性怡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Dajun Technologies Inc
Original Assignee
SHANGHAI KINWAY TECHNOLOGIES LNC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI KINWAY TECHNOLOGIES LNC filed Critical SHANGHAI KINWAY TECHNOLOGIES LNC
Priority to CNU2006200398626U priority Critical patent/CN2915591Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN2915591Y publication Critical patent/CN2915591Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统，包括内燃式发动机和发电机依次联结构成的转换电力源，该转换电力源经可控功率整流器与储能单元以电路连接构成混合驱动电力源，其经电容及驱动逆变器连接驱动电机，其特征在于，还包括一直流/直流变换单元，所述直流/直流变换单元一输入/输出两端与储能单元并联，另一输入/输出两端并联在可控功率整流器输出两端。本实用新型通过增设一直流/直流变换单元使直流母线上的电压升高并可控，以获得逆变器和驱动电机的最佳电压运行状态，不仅降低了功率开关器件损耗，使得电机驱动系统总成本可以降低，功率模快的选择余地大；另外还可减小电磁干扰，降低电流脉动。

Description

混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统
技术领域
本实用新型涉及一种混合动力汽车用的电机驱动系统，具体地说是使用内燃发动机和电动机驱动汽车运行的混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统。
背景技术
目前混合动力汽车用的电机驱动系统的一种如图1所示。图1所示虽然为串联混合动力汽车驱动系统结构，但是该结构也适用于其它类型混合动力汽车驱动系统结构的电机驱动部分。其中由发动机1和发电机2依次联结构成转换电力源，发动机1可以是柴油、汽油、天然气或氢气等内燃式发动机。燃烧燃油使发动机1将热能转换为机械能去驱动发电机2发电，即将机械能转换成驱动电力源，其经功率整流器3与储能单元4成电路联结，将发电机2所产生的三相交流电整流成直流电源，其一方面用于对驱动电机6提供驱动电力源，一方面又对储能单元4充电。储能单元4可以是动力电池或超级电容器，一般常常使用动力电池作为储能单元，储能单元4提供的标称电压一般约为300v。在汽车加速阶段，储能单元4工作于放电状态，经过逆变器5的控制向电动机6提供电力源，这时储能单元4端电压降低，如可低至250V。在汽车减速阶段，电动机工作于制动发电状态，通过逆变器5的控制向储能单元4充电使汽车减速时释放的动能得以回收，因此该系统具有节能的优点。但是在制动发电时储能单元4端电压升高，如可高达450V。驱动电机6通过驱动逆变器5与储能单元4连接，并经变速箱(未图示)联结汽车驱动装置(图中未示出)。这样的系统的主要缺点是：
1.为了满足汽车的动力性要求，电动机设计工作电压应选择最低正常工作电压，例如250V，造成电机工作电流增加。由此引起功率开关电流能力、电机动力电缆截面，逆变器电流母排尺寸等的增加，从而增加电机驱动系统的成本和布线封装难度；
2.为了满足逆变器耐电压可靠性的要求，功率开关器件的电压等级应按照储能单元最高电压选择，如450V，使逆变器的成本进一步升高。
发明内容
如上所述，如何对现有技术予以扬长避短，即能控制母线电压来获得驱动电机的最佳电压运行状态乃是本实用新型涉亟待解决的技术问题。因此，本实用新型的目的在于提供一种混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统。
实现上述目的的技术方案是：一种混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统，包括内燃式发动机和发电机依次联结构成的转换电力源，该转换电力源经可控功率整流器与储能单元以电路连接构成混合驱动电力源，其经电容及驱动逆变器连接驱动电机，还包括一直流/直流变换单元，所述直流/直流变换单元一输入/输出两端与储能单元并联，另一输入/输出两端并联在可控功率整流器输出两端。
上述的混合电动汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统，其中，所述直流/直流变换单元与储能单元连接的两端为低电压输入或输出端，与电容连接的两端为高电压输入或输出端。
上述的混合电动汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统，其中，所述直流/直流变换单元的低电压输入/输出端的电压随储能单元端电压变化，高电压输入/输出端电压为连续可控，其电压值可低于或高于储能单元端电压。
上述的混合电动汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统，其中，所述直流/直流变换单元的结构之一是由一直流电抗器及第一与第二功率开关器件构成的，其中直流电抗器L一端与储能单元正极端连接，另一端与第一功率开关器件和第二功率开关器件的中点连结，第一功率开关器件的另一端与电容C的正极端连接；第二功率开关器件连接电容C的负极端并连接储能单元负极端。
上述的混合电动汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统，其中，所述直流/直流变换单元的高电压输入/输出端的电压值可等于或高于储能单元端电压。
上述的混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统，其中，所述储能单元可以是动力电池或超级电容器。
本实用新型的优点是：具有现有技术的节能的特点，并且通过增设一直流/直流变换单元使直流母线上的电压升高并可控，以获得驱动电机和逆变器的最佳电压运行状态，使驱动电机在低速工作或制动发电时，逆变器直流母线被控制为低电压，驱动电机在高速或大功率电动工作时，逆变器直流母线被控制为高电压；使逆变器和电机的设计工作电压保持一致并选择为较高的电压，因而使电动机工作电流相对于在低电压设计时减小，使逆变器可控功率开关所需的的电流能力相对减小，而且连接驱动电机的电缆截面可减小，连接逆变器上功率模块的母排尺寸可减小。上述优点使得电机驱动系统总成本可以在即使增加了直流/直流变换单元后仍然能够降低。由于汽车运行时，特别是在城市路况下，并不需要长期运行在最高车速或大力矩加速工况下，因而逆变器直流母线电压可在直流/直流变换单元的控制下处于低于电动机和逆变器设计电压的最佳值，这样的结果不仅降低了功率开关器件损耗，另外还可减小电磁干扰，降低电流脉动。
附图说明
图1是现有的混合动力汽车用的电机驱动系统电路原理图；
图2是本实用新型的混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统电路原理图；
图3是本实用新型的混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统中采用的一种直流/直流变换单元的电路结构图。
具体实施方式
下面根据图2给出本实用新型一个较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地说明本发明的结构特征和功能特点，而不是用来限定本发明的范围。
请参阅图2，一种混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统，包括驱动发动机1、发电机2、功率整流器3、储能单元4、驱动逆变器5、驱动电机6和直流/直流变换单元7。首先考虑不包含直流/直流变换单元7，如图1所示，其中，驱动发动机1和发电机2依次联结构成的转换电力源，驱动发动机1是内燃式驱动发动机，燃烧燃油使发动机1转动产生的机械能去驱动发电机2发电，即将机械能转换成驱动电力源，发电机2所产生的三相交流电经功率整流器3整流成直流电源再与储能单元4以并联连接，储能单元4可以是动力电池或超级电容器，一般常常使用动力电池作为储能单元4，其一方面用于对驱动电机6提供驱动电力源，另一方面对储能单元4充电；功率整流器3经与储能单元4并联后再与滤波电容C并联，经功率整流器3整流后的直流电源加上储能单元4的直流电源经滤波电容C滤波后连接到驱动逆变器5，而驱动逆变器5则再将直流电源变成三相交流电提供给驱动电机6。上述由部件1～6构成混合动力电机驱动系统，其特点是油、电发动机的互补工作模式，使内燃发动机以最大可能工作在高燃油经济和低排放区，并且在车辆制动时，该系统能将动能转化为电能，并储存在储能单元4中，储能单元4可以是动力电池或超级电容器，一般常常使用动力电池作为储能单元4。因此该系统具有节能和污染小的优点。但是该系统在功率整流器3的输出端到驱动逆变器5的输入端之间的直流母线上的电压却始终被限制在储能单元4的电平电压，这就限制了驱动电机6的电压设计和工作范围，使驱动电机6得不到最佳的运行状态。
上述情况是不包含直流/直流变换单元7的所述电机驱动系统的情况。在所述直流/直流变换单元7装入后，其一输入/输出两端与储能单元4并联，另一输入/输出两端并联在功率整流器3输出两端，如图2所示。其中与储能单元4并联的两端为低电压端(250v～380v)，并联在功率整流器3输出两端和电容C之间的输出端为高电压端(250v～650v)。
在较佳实施例中，本实用新型采用的一种直流/直流变换单元7是由直流电抗器L及两个功率开关器件K1、K2构成的(如图3所示)，储能单元4为动力电池，即其中直流电抗器L一端与储能单元4正极端连接，另一端与第一功率开关器件K1和第二功率开关器件K2的中点连结，第一功率开关器件K1的另一端与电容C的正极端连接；第二功率开关器件K2连接电容C的负极端并连接储能单元4负极端。采用该种结构的直流/直流变换单元的高电压输入/输出端的电压值可等于或高于动力电池端电压。该直流/直流变换单元7属于BUCK-BOOST类型，能将储能单元4电压转换成高于该电压的逆变器5直流母线电压，并可将逆变器5直流母线电压调整到电机当前工作点所需的最佳值，例如可将储能单元4的电平电压250v～380v升高到可控的250v～650v。该直流/直流变换单元7可以实现双向能量流控制，即当驱动电机6工作于电动状态时，直流/直流变换单元7把储能单元4储存的电能通过逆变器5输送到驱动电机6；当驱动电机6工作于发电制动状态时，直流/直流变换单元7把驱动电机6在逆变器5控制下发出的电能经过降压送回到储能单元4储存。在本实例中驱动电机6和逆变器5的设计工作电压可选为650V。相对于在没有直流/直流变换单元7时驱动电机6的设计工作电压应当为250V，在同样功率和力矩下驱动电机6的工作电流会减小2到3倍，因而可以降低系统成本和提高系统效率。另外由于直流/直流变换单元7的存在，驱动电机6的实际工作电压可以根据驱动电机6当前的速度、力矩、发电/电动工况等进行设定并通过控制直流/直流变换单元7中的功率开关器件K1、K2的开关来实现。例如当驱动电机6工作在低速或中等速时，可把驱动电机6工作电压控制在接近和略高于储能单元4电压，以降低逆变器5中功率半导体器件的开关损耗和产生的电磁干扰，并减少电流谐波以降低电动机的高频损耗，进一步提高电动机系统的工作效率。当驱动电机6工作在高速或接近高速同时输出大的功率时，可把驱动电机6工作电压控制在设计工作电压以保证电动机的出力能满足汽车运行的要求。而当驱动电机6工作在高速并且在发电制动状态时，可把驱动电机6工作电压控制在设计工作电压以下以保证电动机的制动出力能力并满足逆变器5电压安全性的要求。

Claims (4)

1.一种混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统，包括内燃式发动机和发电机依次联结构成的转换电力源，该转换电力源经可控功率整流器与储能单元以电路连接构成混合驱动电力源，其经电容及驱动逆变器连接驱动电机，其特征在于，还包括一直流/直流变换单元，所述直流/直流变换单元一输入/输出两端与储能单元并联，另一输入/输出两端并联在可控功率整流器输出两端。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统，其特征在于，所述直流/直流变换单元与储能单元连接的两端为低电压输入/输出端，与功率整流器输出端连接的两端为高电压输入/输出端。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统，其特征在于，所述直流/直流变换单元结构之一是由一直流电抗器L及第一与第二功率开关器件K1、K2构成的，其中直流电抗器L一端与储能单元正极端连接，另一端与第一功率开关器件和第二功率开关器件的中点连结，第一功率开关器件的另一端与电容C的正极端连接；第二功率开关器件连接电容C的负极端并连接储能单元负极端。
4.根据权利要求1所述的混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统，其特征在于，所述储能单元可以是动力电池或超级电容器。
CNU2006200398626U 2006-03-01 2006-03-01 混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统 Expired - Fee Related CN2915591Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2006200398626U CN2915591Y (zh) 2006-03-01 2006-03-01 混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2006200398626U CN2915591Y (zh) 2006-03-01 2006-03-01 混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN2915591Y true CN2915591Y (zh) 2007-06-27

Family

ID=38186499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNU2006200398626U Expired - Fee Related CN2915591Y (zh) 2006-03-01 2006-03-01 混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN2915591Y (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102714471A (zh) * 2009-11-19 2012-10-03 西门子公司 用于对储能器充电和放电的变流器和变流器的子模块
CN101357593B (zh) * 2007-07-30 2012-12-05 通用汽车环球科技运作公司 使用双端逆变器系统用整流器对能源充电
CN103545902A (zh) * 2012-07-09 2014-01-29 Abb公司 具有dc链的电气系统
CN103762920A (zh) * 2014-01-20 2014-04-30 漳州科华技术有限责任公司 用于发电机的变流器及其发电供电装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101357593B (zh) * 2007-07-30 2012-12-05 通用汽车环球科技运作公司 使用双端逆变器系统用整流器对能源充电
CN102714471A (zh) * 2009-11-19 2012-10-03 西门子公司 用于对储能器充电和放电的变流器和变流器的子模块
US8981712B2 (en) 2009-11-19 2015-03-17 Siemens Aktiengesellschaft Converter and submodule of a converter for charging or discharging an energy store
CN102714471B (zh) * 2009-11-19 2016-01-13 西门子公司 用于对储能器充电和放电的变流器和变流器的子模块
CN103545902A (zh) * 2012-07-09 2014-01-29 Abb公司 具有dc链的电气系统
US9461475B2 (en) 2012-07-09 2016-10-04 Abb Technology Oy Electrical system having a DC link
CN103762920A (zh) * 2014-01-20 2014-04-30 漳州科华技术有限责任公司 用于发电机的变流器及其发电供电装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204179737U (zh) 一种供电装置
CN107947679B (zh) 一种用于太阳能混合动力汽车的多端口双向开关磁阻电机驱动系统
CN105253028B (zh) 一种复合电源增程式电动车的控制方法及其控制装置
CN104163111A (zh) 基于双向dc/dc的电动车复合能源增程系统
CN101425771A (zh) 直流电动机控制电路、制动方法、发电方法及装置
CN1970359A (zh) 一种充电式混合动力电动汽车的动力系统
CN204726251U (zh) 燃料电池机车及其动力系统
CN2871284Y (zh) 双逆变器推挽式电机驱动系统
CN108437827A (zh) 一种纯电动动力系统
CN104859478A (zh) 一种燃料电池机车及其动力系统
CN102891522B (zh) 具有车载充电功能的双储能装置
CN2915591Y (zh) 混合动力汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统
CN201207620Y (zh) 车用集成起动/发电系统功率变换器
CN100450813C (zh) 电动汽车用对称分布电源及电机驱动系统
CN2915592Y (zh) 纯电动汽车用直流母线电压主动控制式电机驱动系统
CN102229410A (zh) 轮胎臂架式起重机回转机构的混合动力装置
CN205292311U (zh) 六轮独立驱动混合动力车
CN101797894A (zh) 结合超级电容及内燃机驱动发电的电动车电力供应装置
CN201544810U (zh) 一种电动车的里程增加器
CN201472138U (zh) 混合动力电动汽车驱动器
CN101277074A (zh) 车用集成起动/发电系统功率变换器及其控制方法
CN201663488U (zh) 一种混合动力电动汽车用超级电容器控制装置
CN101257225B (zh) 汽车用无刷直流发电机/电动机系统
CN211816574U (zh) 一种挖掘机电控系统
CN208452802U (zh) 一种增程式电动叉车电气系统

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANGHAI DAJUN AUTOMATION SYSTEM ENGINEERING CORP

Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI KINWAY TECHNOLOGIES LNC.

Effective date: 20080530

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20080530

Address after: Shanghai Minhang District Ji He Lu No. 2 Building 1 A-17, zip code: 201107

Patentee after: Shanghai Kinway Technologies lnc.

Address before: Jing Shanghai Zhangjiang High Tech Park of Pudong New Area No. 351 Building No. 2 room 690-18, zip code: 200120

Patentee before: Shanghai Kinway Technologies lnc.

C56 Change in the name or address of the patentee

Owner name: SHANGHAI DAJUN POWER CONTROL TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER NAME: SHANGHAI DAJUN AUTOMATIC SYSTEM PROJECT CO., LTD.

CP03 Change of name, title or address

Address after: 201114, C105, building 189, building 188, building 2, No. 1, Chun Chun Road, Shanghai, Minhang District

Patentee after: Shanghai Dajun Technologies, Inc.

Address before: 201107 Shanghai Minhang District Ji He Lu No. 2 Building 1 A-17

Patentee before: Shanghai Kinway Technologies lnc.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070627

Termination date: 20150301

EXPY Termination of patent right or utility model