一種改進型電動汽車復合電源電路的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種改進型電動汽車復合電源電路，包括：主電源、副電源、整流器、逆變器、汽車電機、一個高頻電力電子器件IGBT、電感以及若干二極管，該主電源通過導線直接和整流橋、逆變器相連，汽車電機通過該整流器、逆變器連接到主電源上，該副電源通過一個升壓斬波電路和整流橋、逆變器相連，從而連接到該汽車電機，本發明電路結構和控制簡單，變流裝置成本低，工作可靠，能夠提高電動汽車的性能和能源利用效率。
【專利說明】
一種改進型電動汽車復合電源電路
技術領域
[0001]本發明涉及電動汽車領域，特別是涉及一種僅采用單個高頻電力電子器件的改進型電動汽車復合電源電路。
【背景技術】
[0002]能源危機、環境污染引起了世界范圍內的汽車動力系統革命。為保護自然環境，節約不可再生能源，改善能源使用結構，研發新能源動力汽車勢在必行，在純電動汽車和混合動力汽車研究高潮的推動下，全球汽車行業正邁向節能減排的時代。鑒于目前車載動力電池的發展現狀，純電動汽車的實用化還有很長的路要走，車載動力儲能裝置必將是未來清潔能源汽車的不可或缺的一部分，其性能的好壞直接影響整車的性能指標和未來新能源汽車的發展走勢。
[0003]車載電源需要一個先進的、結構緊湊的、高能量密度的電能存儲系統來提供高能量和大功率，而目前電動汽車復合電源電路均采用多個高頻電力電子器件進行控制，結構復雜，成本過高，直接影響蓄電池的工作和壽命。
【發明內容】
[0004]為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種改進型電動汽車復合電源電路，其電路結構和控制簡單，變流裝置成本低，工作可靠，能夠提高電動汽車的性能和能源利用效率。
[0005]為達上述及其它目的，本發明提出一種改進型電動汽車復合電源電路，包括:主電源、副電源、整流器、逆變器、汽車電機、一個高頻電力電子器件IGBT、電感以及若干二極管，主電源通過導線直接和整流橋、逆變器相連，汽車電機通過該整流器、逆變器連接到主電源上，該副電源通過一個升壓斬波電路和整流橋、逆變器相連，從而連接到該汽車電機。
[0006]進一步地，該復合電源電路包括逆變器(Tl)、整流器(T2)、高頻功率電子器件(D4)、第五可控開關(D5)、第六可控開關(D6)、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、電感(L)以及主電源(BTl)和副電源(BT2)，其中，逆變器(Tl)用于在HVM控制信號(CTl)的控制下將主電源(BTl)或副電源(BT2)輸出的直流轉換為該汽車電機所需的三相交流電壓，該整流器(T2)用于在控制信號(CT2)控制下將部分三相交流電轉換為直流電以供給副電源充電需要，該高頻功率電子器件(D4)、第五可控開關(D5)、第六可控開關(D6)、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、電感L用于在PffM控制信號(CT4)和其他控制信號(CT5、CT6)的控制下完成副電源輸出、充電和停止三種模式的的轉換，該主電源(BTI)用于存儲電動車工作所需能量，該副電源(BT2)用于短時間存儲能量以用于補充電動車需要的高能量。
[0007]進一步地，該整流器(T 2)的輸出負端、該逆變器(TI)的直流輸入負端、該主電源(BTI)負極、該副電源(BT2)負極、該高頻功率電子器件(D4)發射極接地，該逆變器(TI)交流輸出端連接該整流器(T2)交流輸入端和該電機輸入端，該主電源(BTl)正端連接該第一二極管(Dl)陰極和該逆變器(Tl)的直流輸入正端，該整流器(T2)的輸出正端連接該高頻功率電子器件(D4)集電極、該第六可控開關(D6)輸入端、該第五可控開關(D5)輸出端，該第六可控開關(D6)輸出端連接該第二二極管(D2)陽極，該第二二極管(D2)陰極接該副電源(BT2)正端和該電感(L)的一端，該電感(L)的另一端接該第一二極管(Dl)陽極和該第五可控開關(D5)輸入端，P麗控制信號(CT4)連接高頻功率電子器件(D4)的控制基極，該P麗控制信號(CTl)連接該逆變器(TI)的控制端，該控制信號(CT5、CT6)分別連接該第五可控開關(D5)、第六可控開關(D6)的控制端。
[0008]進一步地，該主電源(BTl)為高性能鋰或磷酸鐵鋰電池。
[0009 ] 進一步地，該副電源(BT2)為超級電容。
[0010]進一步地，當電動汽車加速或上坡時，該汽車電機負載較重，此時需要該副電源進行升壓輸出，整流橋截止，該第五可控開關(D5)導通。
[0011]進一步地，該第六可控開關(D6)需截止，該高頻功率電子器件(D4)輸入控制端接PffM控制信號。
[0012]進一步地，當該電動汽車減速或下坡時，該汽車電機負載較輕，該汽車電機部分動能可轉換為電能給超級電容進行升壓充電，此時該高頻功率電子器件(D4)輸入控制端接PffM控制信號。
[0013]進一步地，當電動汽車勻速行駛時，該汽車電機負載穩定，此時僅該主電源單獨工作，該整流器、該高頻功率電子器件(D4)以及該可控開關(D6)均截止，該副電源不進行工作。
[0014]與現有技術相比，本發明一種改進型電動汽車復合電源電路電路結構和控制簡單，變流裝置成本低，工作可靠，該電路能夠提高電動汽車的性能和能源利用效率，由于超級電容充放電速度快，可以承擔復合電源系統瞬時峰值充放電電荷，提高了動力電池的壽命，增加電動車輛的續駛里程。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明一種改進型電動汽車復合電源電路的結構示意圖；
[0016]圖2為本發明應用示意圖。
【具體實施方式】
[0017]以下通過特定的具體實例并結合【附圖說明】本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其它優點與功效。本發明亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基于不同觀點與應用，在不背離本發明的精神下進行各種修飾與變更。
[0018]圖1為本發明一種改進型電動汽車復合電源電路的結構示意圖，圖2為本發明應用示意圖。如圖1及圖2所示，本發明一種改進型電動汽車復合電源電路，包括:逆變器Tl、整流器T2、高頻功率電子器件D4、可控開關D5-6、二極管D1-2、電感L以及主電源BTl和副電源BT2。其中，逆變器Tl用于在PffM控制信號CTI的控制下將主電源或副電源輸出的直流轉換為發電機-發動機(電機)所需的三相交流電壓;整流器T2用于在控制信號CT2控制下將部分三相交流電轉換為直流電以供給副電源充電需要;高頻功率電子器件D4、可控開關D5-D6、二極管D1-D2、電感L用于在HVM控制信號CT4和其他控制信號CT5/CT6的控制下完成副電源輸出、充電和停止三種模式的的轉換;主電源BTl用于存儲電動車工作所需能量，通常為高性能鋰或磷酸鐵鋰電池；副電源BT2用于短時間存儲能量以用于補充電動車加速或上坡等需要的高能量，一般為超級電容。
[0019]整流器T2輸出負端、逆變器TI直流輸入負端、主電源BTI負極、副電源BT2負極、高頻功率電子器件D4發射極接地，逆變器Tl交流輸出端連接整流器T2交流輸入端和發電機-發動機(電機)輸入端，主電源BTl正端連接二極管Dl陰極和逆變器Tl直流輸入正端，整流器T2輸出正端連接高頻功率電子器件D4集電極、可控開關D6輸入端、可控開關D5輸出端，可控開關D6輸出端連接二極管D2陽極，二極管D2陰極接副電源BT2正端和電感L之一端，電感L之另一端接二極管Dl陽極和可控開關D5輸入端，PffM控制信號CT4連接高頻功率電子器件D4之控制基極，PBi控制信號CTl連接逆變器Tl之控制端，控制信號CT5、CT6分別連接可控開關D5、D6的控制端。
[0020]本發明之復合電源電路進行工作時，分為如下三種模式:
[0021]第一種模式:
[0022]電動汽車加速或上坡時，發電機-發動機負載較重，此時需要超級電容進行升壓輸出，整流橋截止，D5導通，為防止電感L被短路，D6需截止，D4輸入控制端接P麗控制信號，構成的Boost電路為:
[0023]PffM控制信號控制D4截止時，超級電容正端一〉L一〉Dl—逆變器一〉地(超級電容負端)回路流過電流，超級電容電壓經升壓后輸送至逆變器，逆變器輸出交流電至發電機-發動機;P麗控制信號控制D4導通時，超級電容正端一〉L一〉D5—〉D4—〉地(超級電容負端)回路流過電流。
[0024]第二種模式:
[0025]發動汽車減速或下坡時，發電機-發動機負載較輕，發電機-發動機部分動能可以轉換為電能給超級電容進行升壓充電，此時D4輸入控制端接Pmi控制信號，構成的Boost電路為:
[0026]PWM控制信號控制D4截止時，發電機-發動機輸出的交流電進入整流橋整流后輸出，整流橋一>D6—>D2一>超級電容一>地(超級電容負端)回路流過電流，超級電容被充電；PWM控制信號控制D4導通時，發電機-發動機輸出的交流電進入整流橋整流后輸出，整流橋一>D4—>地(超級電容負端)流過電流。
[0027]設定超級電容運行電壓低于蓄電池額定電壓，超級電容充電電流不會通過Dl而對蓄電池進行充電。
[0028]第三種模式是:
[0029]發動汽車勻速行駛，發電機-發動機負載穩定，此時僅蓄電池單獨工作，整流橋T2、D4、D6均截止，超級電容因為整流橋T2、D4、D6的截止不進行工作(充電或輸出)。當蓄電池單獨輸出時，D5的狀態對電路無影響。
[0030]可見，本發明之電動汽車復合電源電路減少了高頻開關數量，使裝置成本有所下降，可控性強。
[0031 ]綜上所述，本發明一種改進型電動汽車復合電源電路電路結構和控制簡單，變流裝置成本低，工作可靠，該電路能夠提高電動汽車的性能和能源利用效率，由于超級電容充放電速度快，可以承擔復合電源系統瞬時峰值充放電電荷，提高了動力電池的壽命，增加電動車輛的續駛里程。
[0032]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何本領域技術人員均可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。
【主權項】
1.一種改進型電動汽車復合電源電路，包括:主電源、副電源、整流器、逆變器、汽車電機、一個高頻電力電子器件IGBT、電感以及若干二極管，主電源通過導線直接和整流橋、逆變器相連，汽車電機通過該整流器、逆變器連接到主電源上，該副電源通過一個升壓斬波電路和整流器、逆變器相連，從而連接到該汽車電機。2.如權利要求1所述的一種改進型電動汽車復合電源電路，包括:該復合電源電路包括逆變器(Tl)、整流器(T2)、高頻功率電子器件(D4)、第五可控開關(D5)、第六可控開關(D6)、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、電感(L)以及主電源(BTl)和副電源(BT2)，其中，逆變器(Tl)用于在HVM控制信號(CTI)的控制下將主電源(BTI)或副電源(BT2)輸出的直流轉換為該汽車電機所需的三相交流電壓，該整流器(T2)用于在控制信號(CT2)控制下將部分三相交流電轉換為直流電以供給副電源充電需要，該高頻功率電子器件(D4)、第五可控開關(D5)、第六可控開關(D6)、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、電感L用于在PWM控制信號(CT4)和其他控制信號(CT5、CT6)的控制下完成副電源輸出、充電和停止三種模式的的轉換，該主電源(BTl)用于存儲電動車工作所需能量，該副電源(BT2)用于短時間存儲能量以用于補充電動車需要的高能量。3.如權利要求2所述的一種改進型電動汽車復合電源電路，其特征在于:該整流器(T2)的輸出負端、該逆變器(TI)的直流輸入負端、該主電源(BTI)負極、該副電源(BT2)負極、該高頻功率電子器件(D4)發射極接地，該逆變器(Tl)交流輸出端連接該整流器(T2)交流輸入端和該電機輸入端，該主電源(BTl)正端連接該第一二極管(Dl)陰極和該逆變器(Tl)的直流輸入正端，該整流器(T2)的輸出正端連接該高頻功率電子器件(D4)集電極、該第六可控開關(D6)輸入端、該第五可控開關(D5)輸出端，該第六可控開關(D6)輸出端連接該第二二極管(D2)陽極，該第二二極管(D2)陰極接該副電源(BT2)正端和該電感(L)的一端，該電感(L)的另一端接該第一二極管(Dl)陽極和該第五可控開關(D5)輸入端，PffM控制信號(CT4)連接高頻功率電子器件(D4)的控制基極，該HVM控制信號(CTl)連接該逆變器(Tl)的控制端，該控制信號(CT5、CT6)分別連接該第五可控開關(D5)、第六可控開關(D6)的控制端。4.如權利要求3所述的一種改進型電動汽車復合電源電路，其特征在于:該主電源(BTl)為高性能鋰或磷酸鐵鋰電池。5.如權利要求3所述的一種改進型電動汽車復合電源電路，其特征在于:該副電源(BT2)為超級電容。6.如權利要求3所述的一種改進型電動汽車復合電源電路，其特征在于:當電動汽車加速或上坡時，該汽車電機負載較重，此時需要該副電源進行升壓輸出，整流橋截止，該第五可控開關(D5)導通。7.如權利要求6所述的一種改進型電動汽車復合電源電路，其特征在于:該第六可控開關(D6)需截止，該高頻功率電子器件(D4)輸入控制端接PffM控制信號。8.如權利要求6所述的一種改進型電動汽車復合電源電路，其特征在于:當該電動汽車減速或下坡時，該汽車電機負載較輕，該汽車電機部分動能可轉換為電能給超級電容進行升壓充電，此時該高頻功率電子器件(D4)輸入控制端接PffM控制信號。9.如權利要求8所述的一種改進型電動汽車復合電源電路，其特征在于: 當電動汽車勻速行駛時，該汽車電機負載穩定，此時僅該主電源單獨工作，該整流器、該高頻功率電子器件(D4)以及該可控開關(D6)均截止，該副電源不進行工作。
【文檔編號】H02P27/06GK105978323SQ201610428169
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】謝濤, 高桂革, 曾憲文, 丁昱文, 馬咪, 劉劍
【申請人】上海電機學院