一種具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置的制作方法

一種具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置，屬于開關磁阻電機技術領域。

背景技術：

在現有技術的電動汽車中，電動汽車的電機驅動裝置和充電器均是獨立設置的：在小型和微型電動汽車中，充電裝置放置在電動汽車上；在大型電動汽車（如電動客車）中，將充電裝置放在地面上，由專門的充電樁對大型電動汽車進行充電。小型電動汽車中將充電裝置放在車上的方式，會占用大量的車用空間，并且會增加成本；而大型電動汽車中將充電裝置放置在地面上的方式，電動汽車需要去專門的充電樁進行充電，因此大大降低了電動汽車輛充電的靈活性，也在一定程度上限制了電動汽車的推廣。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種可以驅動開關磁阻電機工作，同時可以實現對開關磁阻電機內的直流電源進行充電，提高了電動汽車充電靈活性，有助于電動汽車推廣的具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：該具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置，其特征在于：包括直流電源、由升壓單元和降壓單元組成的升降壓模塊、多相繞組控制單元以及對升降壓模塊和每一相繞組控制單元進行控制的控制系統，直流電源同時與升壓單元和降壓單元相連，升壓單元和降壓單元分別同時與每一相繞組控制單元相連，每一相繞組控制單元分別連接開關磁阻電機中的相應繞組，在每一相繞組控制單元與開關磁阻電機中相應繞組之間并聯有充電接口，所述的繞組控制單元為四組開關器件組成的全橋控制單元。

優選的，所述的多相繞組控制單元為A相繞組控制單元、B相繞組控制單元以及C相繞組控制單元，A相繞組控制單元、B相繞組控制單元以及C相繞組控制單元分別與開關磁阻電機中的A相繞組、B相繞組以及C相繞組連接，充電接口分別并聯在A相繞組控制單元與A相繞組之間、B相繞組控制單元與B相繞組之間以及C相繞組控制單元與C相繞組之間。

優選的，所述的降壓單元包括串聯連接的開關管VT1和二極管VD2，所述的升壓單元包括串聯連接的開關管VT2和二極管VD1；

直流電源正極同時并聯開關管VT1的發射極、開關管VT2的集電極、二極管VD1的陽極以及二極管VD2的陰極，開關管VT1的集電極以及二極管VD1的陰極同時并聯每一相繞組控制單元的一端，直流電源的負極同時并聯開關管VT2的發射極以及二極管VD2的陽極和每一相繞組控制單元的另一端。

優選的，在所述的開關管VT1的集電極以及二極管VD1的陰極和所述的開關管VT2的發射極以及二極管VD2的陽極之間還并聯有電解電容C1，開關管VT1和開關管VT2的控制端與控制系統相連。

優選的，所述的A相繞組控制單元包括二極管VDA1~VDA2、二極管VDA1’~VDA2’以及控制端與控制系統相連的開關管VTA1~VTA2和開關管VTA1’~VTA2’，開關管VTA1的集電極、二極管VDA1的陰極以及開關管VTA2的集電極、二極管VDA2的陰極同時連接所述的升降壓模塊的正極，開關管VTA1’的發射極、二極管VDA1’的陽極以及開關管VTA2’的發射極、二極管VDA2’的陽極同時連接所述的升降壓模塊的負極；

開關管VTA1的發射極和二極管VDA1的陽極同時并聯開關管VTA1’的集電極和二極管VDA1’的陰極、開關磁阻電機中A相繞組LA的一端、充電接口的A相接口以及開關磁阻電機中A相繞組LA的一端；開關管VTA2的發射極和二極管VDA2的陽極同時并聯開關管VTA2’的集電極和二極管VDA2’的陰極以及開關磁阻電機中A相繞組LA的另一端。

優選的，所述的B相繞組控制單元包括二極管VDB1~VDB2、二極管VDB1’~VDB2’以及控制端與控制系統相連的開關管VTB1~VTB2和開關管VTB1’~VTB2’，開關管VTB1的集電極、二極管VDB1的陰極以及開關管VTB2的集電極、二極管VDB2的陰極同時連接所述的升降壓模塊的正極，開關管VTB1’的發射極、二極管VDB1’的陽極以及開關管VTB2’的發射極、二極管VDB2’的陽極同時連接所述的升降壓模塊的負極；

開關管VTB1的發射極和二極管VDB1的陽極同時并聯開關管VTB1’的集電極和二極管VDB1’的陰極、開關磁阻電機中B相繞組LB的一端、充電接口的B相接口以及開關磁阻電機中B相繞組LB的一端；開關管VTB2的發射極和二極管VDB2的陽極同時并聯開關管VTB2’的集電極和二極管VDB2’的陰極以及開關磁阻電機中B相繞組LB的另一端。

優選的，所述的C相繞組控制單元包括二極管VDC1~VDC2、二極管VDC1’~VDC2’以及控制端與控制系統相連的開關管VTC1~VTC2和開關管VTC1’~VTC2’，開關管VTC1的集電極、二極管VDC1的陰極以及開關管VTC2的集電極、二極管VDC2的陰極同時連接所述的升降壓模塊的正極，開關管VTC1’的發射極、二極管VDC1’的陽極以及開關管VTC2’的發射極、二極管VDC2’的陽極同時連接所述的升降壓模塊的負極；

開關管VTC1的發射極和二極管VDC1的陽極同時并聯開關管VTC1’的集電極和二極管VDC1’的陰極、開關磁阻電機中C相繞組LC的一端、充電接口的C相接口以及開關磁阻電機中C相繞組LC的一端；開關管VTC2的發射極和二極管VDC2的陽極同時并聯開關管VTC2’的集電極和二極管VDC2’的陰極以及開關磁阻電機中C相繞組LC的另一端。

優選的，所述的繞組控制單元可以為除A相繞組控制單元、B相繞組控制單元以及C相繞組控制單元之外的其他數量。

與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果是：

1、在本實用新型的具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置中，在控制系統的驅動下，可分別工作在電機驅動模式和充電模式，工作在電機驅動模式時，驅動電動汽車中的開關磁阻電機運轉，實現了電動汽車的正常行駛，當工作在充電模式時，可以通過充電接口實現為電動汽車中的直流電源進行充電，因此提高了電動汽車充電的靈活性，推動了電動汽車的發展。

2、在本具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置中，利用了開關磁阻電機各相繞組分別獨立的特點，在充電模式下，利用其各相的繞組作為交流濾波電感，降低了系統整體成本，同時減小了本充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置的體積，因此節省了電動汽車的車內空間。

3、本實用新型的具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置，除了A相繞組控制單元、B相繞組控制單元以及C相繞組控制單元外，還可以設置為其他相數的繞組控制單元，應用范圍更廣。

4、在本具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置處于電機驅動模式時，通過控制A相繞組控制單元中的開關管VTA1和開關管VTA2’導通，開關管VTA1’和開關管VTA2截止，實現了驅動開關磁阻電動機中A相繞組LA的目的。當開關管VTA1和/或開關管VTA2’無法正常使用時，可以臨時驅動A相繞組控制單元中的開關管VTA1’和開關管VTA2導通，驅動A相繞組LA工作，因此形成了驅動A相繞組LA的冗余系統，避免因開關器件突然損壞而導致的開關磁阻電機無法正常工作的情況發生，提高了系統運行的可靠性，B相繞組控制單元以及C相繞組控制單元具有相同的工作原理。

5、在本具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置處于充電模式時，通過將A相繞組控制單元中的開關管VTA2和開關管VTA2’導通，使得充電時交流電源的充電電流波形為正弦波，功率因數接近1，充電效果更好，B相繞組控制單元和C相繞組控制單元由于相同的原理同樣得到正弦波的充電電流。

附圖說明

圖1為具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置原理方框圖。

圖2具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置電路原理圖。

圖3為具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置電機驅動模式電路原理圖。

圖4為具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置充電模式電路原理圖。

具體實施方式

圖1~4是本實用新型的最佳實施例，下面結合附圖1~4對本實用新型做進一步說明。

如圖1所示，一種具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置，包括直流電源、由降壓單元和升壓單元組成的升降壓模塊、A相繞組控制單元、B相繞組控制單元以及C相繞組控制單元。直流電源同時與升降壓模塊內的降壓單元和升壓單元相連，升降壓模塊內的降壓單元和升壓單元同時與A相繞組控制單元、B相繞組控制單元以及C相繞組控制單元相連。A相繞組控制單元、B相繞組控制單元以及C相繞組控制單元相連分別對應連接開關磁阻電機內的A相繞組、B相繞組以及C相繞組，在A相繞組控制單元、B相繞組控制單元以及C相繞組控制單元與開關磁阻電機內的A相繞組、B相繞組以及C相繞組的連接線上還分別引出三條線路同時與充電接口相連。同時設置有對升降壓模塊以及A相繞組控制單元、B相繞組控制單元、C相繞組控制單元進行控制的控制系統。

在本充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置工作在電機驅動模式時，控制系統控制升降壓模塊內的升壓單元導通，同時控制A相繞組控制單元、B相繞組控制單元、C相繞組控制單元工作在電機驅動模式下，此時直流電源輸出的電能通過升壓單元進入A相繞組控制單元、B相繞組控制單元、C相繞組控制單元中，并通過A相繞組控制單元、B相繞組控制單元、C相繞組控制單元將電能分別送入開關磁阻電機的A相繞組、B相繞組和C相繞組內，驅動開關磁阻電機運轉。

當本充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置工作在充電模式時，控制系統控制升降壓模塊內的降壓單元導通，同時控制A相繞組控制單元、B相繞組控制單元、C相繞組控制單元工作在充電模式下，并將外接電源與充電接口相連接，外接電源通過A相繞組控制單元、B相繞組控制單元、C相繞組控制單元以及降壓單元為直流電源進行充電。

在如圖2所示的具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置電路原理圖中，電池BT1的正極串聯電感L1之后同時并聯開關管VT1的發射極、開關管VT2的集電極、二極管VD1的陽極以及二極管VD2的陰極。開關管VT1的集電極以及二極管VD1的陰極同時與開關管VTA1的集電極以及二極管VDA1的陰極、開關管VTA2的集電極以及二極管VDA2的陰極、開關管VTB1的集電極以及二極管VDB1的陰極、開關管VTB2的集電極以及二極管VDB2的陰極、開關管VTC1的集電極以及二極管VDC1的陰極、開關管VTC2的集電極以及二極管VDC2的陰極、電解電容C1的正極并聯。

電池BT1的負極同時并聯：開關管VT2的發射極以及二極管VD2的陽極、電解電容C1的負極、開關管VTA1’的發射極以及二極管VDA1’的陽極、開關管VTA2’的發射極以及二極管VDA2’的陽極、開關管VTB1’的發射極以及二極管VDB1’的陽極、開關管VTB2’的發射極以及二極管VDB2’的陽極、開關管VTC1’的發射極以及二極管VDC1’的陽極、開關管VTC2’的發射極以及二極管VDC2’的陽極。

開關管VTA1的發射極和二極管VDA1的陽極同時并聯開關管VTA1’的集電極和二極管VDA1’的陰極、開關磁阻電機中A相繞組LA的一端以及充電接口中的A相接口UA；開關管VTA2的發射極和二極管VDA2的陽極同時并聯開關管VTA2’的集電極和二極管VDA2’的陰極以及開關磁阻電機中A相繞組LA的另一端。開關管VTB1的發射極和二極管VDB1的陽極同時并聯開關管VTB1’的集電極和二極管VDB1’的陰極、開關磁阻電機中B相繞組LB的一端以及充電接口中的B相接口UB；開關管VTB2的發射極和二極管VDB2的陽極同時并聯開關管VTB2’的集電極和二極管VDB2’的陰極以及開關磁阻電機中B相繞組LB的另一端。開關管VTC1的發射極和二極管VDC1的陽極同時并聯開關管VTC1’的集電極和二極管VDC1’的陰極、開關磁阻電機中C相繞組LC的一端以及充電接口中的C相接口UC；開關管VTC2的發射極和二極管VDC2的陽極同時并聯開關管VTC2’的集電極和二極管VDC2’的陰極以及開關磁阻電機中C相繞組LC的另一端。

在具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置的電路原理圖中，電池BT1為上述的直流電源。開關管VT1和二極管VD2串聯組成上述的升降壓模塊內的降壓單元，開關管VT2和二極管VD1組成上述的升降壓模塊內的升壓單元。其中開關管VT1的集電極與二極管VD1的陰極并聯的一端為升降壓模塊的輸出正極，開關管VT2的發射極與二極管VD2的陽極并聯的一端為升降壓模塊的輸出負極。開關管VTA1~VTA2、開關管VTA1’~VTA2’和二極管VDA1~VDA2、二極管VDA1’~VDA2’組成上述的A相繞組控制單元；開關管VTB1~VTB2、開關管VTB1’~VTB2’和二極管VDB1~VDB2、二極管VDB1’~VDB2’組成上述的B相繞組控制單元；開關管VTC1~VTC2、開關管VTC1’~VTC2’和二極管VDC1~VDC2、二極管VDC1’~VDC2’組成上述的C相繞組控制單元，在A相繞組控制單元中，通過設置開關管VTA1~VTA2、開關管VTA1’~VTA2’和二極管VDA1~VDA2、二極管VDA1’~VDA2’，形成了與開關磁阻電機中A相繞組LA連接的全橋控制回路，B相繞組控制單元以及C相繞組控制單元同樣為全橋控制回路。

上述的控制系統同時與升降壓模塊中的開關管VT1~VT2、A相繞組控制單元中的開關管VTA1~VTA2和開關管VTA1’~VTA2’、B相繞組控制單元中的開關管VTB1~VTB2和開關管VTB1’~VTB2’以及C相繞組控制單元中的開關管VTC1~VTC2和開關管VTC1’~VTC2’的控制端連接，并驅動相應的開關管在不同工作模式下導通和截止。

如圖3所示，在本具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置處于電機驅動模式時，控制系統控制升壓單元中的開關管VT2導通，降壓單元中的開關管VT1截止。同時控制A相繞組控制單元中的開關管VTA1和開關管VTA2’導通，開關管VTA1’和開關管VTA2截止；B相繞組控制單元中的開關管VTB1和開關管VTB2’導通，開關管VTB1’和開關管VTB2截止；C相繞組控制單元中的開關管VTC1和開關管VTC2’導通，開關管VTC1’和開關管VTC2截止。

在電機驅動模式下，電池BT1輸出的直流電源通過升壓單元升壓之后分別進入A相繞組控制單元、B相繞組控制單元、C相繞組控制單元中，并通過A相繞組控制單元、B相繞組控制單元、C相繞組控制單元分別對開關磁阻電機內的A相繞組、B相繞組、C相繞組進行供電，并與電池BT1的負極形成回路，實現驅動開關磁阻電機進行運轉。

如上所述，在本具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置處于電機驅動模式時，通過控制A相繞組控制單元中的開關管VTA1和開關管VTA2’導通，開關管VTA1’和開關管VTA2截止，實現了驅動開關磁阻電動機中A相繞組LA的目的。當開關管VTA1和/或開關管VTA2’無法正常使用時，可以臨時驅動A相繞組控制單元中的開關管VTA1’和開關管VTA2導通，驅動A相繞組LA工作，因此形成了驅動A相繞組LA的冗余系統，避免因開關器件突然損壞而導致的開關磁阻電機無法正常工作的情況發生，提高了系統運行的可靠性，B相繞組控制單元以及C相繞組控制單元具有相同的工作原理。

如圖4所示，在本具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置處于充電模式時，控制系統控制降壓單元中的開關管VT1導通，升壓單元中的開關管VT2截止。同時控制A相繞組控制單元中的開關管VTA2和開關管VTA2’導通，開關管VTA1’和開關管VTA1截止；B相繞組控制單元中的開關管VTB2和開關管VTB2’導通，開關管VTB1’和開關管VTB1截止；C相繞組控制單元中的開關管VTC2和開關管VTC2’導通，開關管VTC1’和開關管VTC1截止。

在充電模式下，由充電接口引入的三相交流電UA、UB、UC分別經過開關磁阻電機內的A相繞組LA、B相繞組LB以及C相繞組LC進入A相繞組控制單元、B相繞組控制單元、C相繞組控制單元中，并通過A相繞組控制單元、B相繞組控制單元、C相繞組控制單元將電能送入電池BT1的兩端，實現為電池BT1進行充電。

在本具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置中，利用了開關磁阻電機各相繞組分別獨立的特點，在充電模式下，利用其各相的繞組作為交流濾波電感，降低了系統整體成本。在充電模式下，在A相繞組控制單元中，通過對開關管VTA2和開關管VTA2’的開關狀態進行控制，使母線電壓UA升高超過相電壓幅值，控制母線電壓可以控制充電電流。

如上所述，在本具有充電功能的電動汽車開關磁阻電機驅動裝置處于充電模式時，通過將A相繞組控制單元中的開關管VTA2和開關管VTA2’導通，使得充電時交流電源的充電電流波形為正弦波，功率因數接近1，充電效果更好，B相繞組控制單元和C相繞組控制單元由于相同的原理同樣得到正弦波的充電電流。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍。