電動(dòng)汽車車載充電器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電動(dòng)汽車車載充電器，包括：與牽引電機(jī)逆變器相連接的Boost電感、與電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器相連接的Buck電感、介于所述牽引電機(jī)逆變器和電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器之間的解耦電容，以及用于進(jìn)行充電模式和牽引模式切換的繼電器；其中，所述車載充電器還包括：第一開關(guān)組，連接于所述壓縮機(jī)電機(jī)，用于切斷或?qū)ㄅc控制所述壓縮機(jī)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的連接；第二開關(guān)組，連接于所述牽引電機(jī)，用于切斷或?qū)ㄅc控制所述牽引電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的牽引電機(jī)逆變器的連接；第三開關(guān)組，連接于所述Buck電感，用于所述電動(dòng)汽車的充電功能及所述壓縮機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能的切換；所述解耦電容連接于所述牽引電機(jī)逆變器和電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器之間，用于穩(wěn)壓。
【專利說明】電動(dòng)汽車車載充電器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車領(lǐng)域，尤其涉及一種新的集成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電動(dòng)汽車的車載充電器。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)汽車的車載充電器作為電動(dòng)汽車電池快速靈活充電以及推動(dòng)電動(dòng)汽車技術(shù)進(jìn)步及其市場(chǎng)推廣的關(guān)鍵部件之一，它的成本、體積及重量成為其開發(fā)的關(guān)鍵及制約因素。
[0003]傳統(tǒng)的車載充電器多為獨(dú)立式的充電裝置，其成本體積及重量取決與其功率等級(jí)等，目前也有部分技術(shù)研究集成方案，主要集中于車載充電器及牽引電機(jī)及其逆變器的集成，未涉及電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的集成來實(shí)現(xiàn)車載充電的功能，以使得成本體積及重量進(jìn)一步降低。
[0004]獨(dú)立式充電裝置是完全獨(dú)立的充電裝置，由外部交流3相或單相供電輸入，充電器將其轉(zhuǎn)化為符合電池充電標(biāo)準(zhǔn)的直流完成充電功能；電動(dòng)汽車牽引電機(jī)逆變器集成的車載充電裝置是在已有的牽引電機(jī)逆變器的基礎(chǔ)上增加額外的電力電子器件(如開關(guān)元器件，驅(qū)動(dòng)電路等)實(shí)現(xiàn)充電功能，部分地降低了成本、體積及重量，交流輸入條件與直流輸出規(guī)格與獨(dú)立式充電裝置類 似。
[0005]但是，獨(dú)立式充電裝置體積大，重量重，成本很高；已有的集成式充電裝置由于只是部分的集成了目前的牽引電機(jī)逆變器的電子器件，必須增加額外的電子器件(如功率開關(guān)管，驅(qū)動(dòng)電路等)才能實(shí)現(xiàn)充電功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種電動(dòng)汽車車載充電器，以解決目前的車載充電器體積大、重量重、成本高以及需要額外增加電力電子器件的問題。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種電動(dòng)汽車車載充電器，包括:與牽引電機(jī)逆變器相連接的Boost電感、與電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器相連接的Buck電感、介于所述牽引電機(jī)逆變器和電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器之間的解耦電容，以及用于進(jìn)行充電模式和牽引模式切換的繼電器；
[0008]其中，所述車載充電器還包括:第一開關(guān)組，連接于所述壓縮機(jī)電機(jī)，用于切斷或?qū)ㄅc控制所述壓縮機(jī)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的連接；第二開關(guān)組，連接于所述牽引電機(jī)，用于切斷或?qū)ㄅc控制所述牽引電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的牽引電機(jī)逆變器的連接；第三開關(guān)組，連接于所述Buck電感，用于所述電動(dòng)汽車的充電功能及所述壓縮機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能的切換；所述解耦電容連接于所述牽引電機(jī)逆變器和電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器之間，用于穩(wěn)壓。
[0009]進(jìn)一步地，在一實(shí)施例中，所述Boost電感與所述牽引電機(jī)逆變器的電子開關(guān)管共同實(shí)現(xiàn)PWM整流功能、電壓升壓功能以及輸入電流主動(dòng)功率因數(shù)校正功能。
[0010]進(jìn)一步地，在一實(shí)施例中，所述Buck電感與所述電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的電子開關(guān)管共同實(shí)現(xiàn)三路并聯(lián)的Buck功能。[0011]進(jìn)一步地,在一實(shí)施例中，所述Boost電感連接于外部交流電源,其包括三個(gè)分別串聯(lián)連接在每相中的電感，當(dāng)所述交流電源為三相輸入時(shí)，三相交流電通過所述三個(gè)分別串聯(lián)連接在每相中的電感及所述牽引電機(jī)逆變器的電子開關(guān)管進(jìn)行PWM整流。
[0012]進(jìn)一步地,在一實(shí)施例中，所述Boost電感連接于外部交流電源,其包括三個(gè)分別串聯(lián)連接在每相中的電感，當(dāng)所述交流電源為單相輸入時(shí)，單相交流電通過所述三個(gè)分別串聯(lián)連接在每相中的電感中的其中兩個(gè)電感及所述牽引電機(jī)逆變器的相應(yīng)電子開關(guān)管進(jìn)行PWM整流。
[0013]本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車車載充電器，提出了一種新的集成式拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，即共用電動(dòng)汽車中已有的牽引電機(jī)逆變器及電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的電力電子開關(guān)器件及驅(qū)動(dòng)電路及其散熱冷卻裝置，加入輔助切換開關(guān)以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車車載充電的能力，同時(shí)可以兼容三相交流及單相交流輸入，故該發(fā)明可以大幅度降低車載充電器的成本、體積及重量，并實(shí)現(xiàn)大功率快速充電能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車車載充電器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017]本發(fā)明主要由共享器件及輔助開關(guān)組成:
[0018]共享器件:①電子器件如牽引電機(jī)逆變器的功率開關(guān)管(分立式IGBT或IGBT模塊)及其驅(qū)動(dòng)電路，采樣電路等，電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的功率開關(guān)管(分立式IGBT/M0SFET或模塊)及其驅(qū)動(dòng)電路，采樣電路等；②機(jī)械及散熱裝置，如牽引電機(jī)逆變器的冷卻裝置等。
[0019]輔助開關(guān)及電感:開關(guān)主要用于電動(dòng)汽車充電和電動(dòng)汽車行駛(牽弓I電機(jī)運(yùn)行時(shí))模式的切換；電感為充電器工作于Boost升壓電路及Buck降壓電路中電感。
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車車載充電器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例的電動(dòng)汽車車載充電器包括:與牽引電機(jī)逆變器相連接的Boost電感L’、與電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器相連接的Buck電感L、介于所述牽引電機(jī)逆變器(圖中示意為IGBT開關(guān)管)和電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器(圖1中示意為IGBT開關(guān)管)之間的解耦電容C，以及用于進(jìn)行充電模式和牽引模式切換的繼電器Kl ；
[0021 ] 其中，所述車載充電器還包括:第一開關(guān)組K2/K3/K4，連接于所述壓縮機(jī)電機(jī)Ml，用于切斷或?qū)ㄅc控制所述壓縮機(jī)電機(jī)Ml運(yùn)轉(zhuǎn)的電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的連接；第二開關(guān)組K5/K6/K7，連接于所述牽弓I電機(jī)M2，用于切斷或?qū)ㄅc控制所述牽弓I電機(jī)M2運(yùn)轉(zhuǎn)的牽弓I電機(jī)逆變器的連接；第三開關(guān)組K8/K9/K10，連接于所述Buck電感L，用于所述電動(dòng)汽車的充電功能及電壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)功能的切換；所述解耦電容C連接于所述牽引電機(jī)逆變器和電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器之間，用于穩(wěn)壓。由于該拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)的前級(jí)為Boost電路，后級(jí)為Buck電路，故中間需并聯(lián)電容，其作用是將整流電路的輸出電壓平波，將交流分量減小到最小，為后面的Buck電路提供直流電壓,減小Buck電路輸入的失真。同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)Boost及Buck電路的功率平衡。
[0022]在本實(shí)施例中，電動(dòng)汽車中已有的器件有牽引電機(jī)逆變器，電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器，繼電器Kl，牽引電機(jī)，壓縮機(jī)電機(jī)，增加的輔助器件有介于兩個(gè)逆變器之間的解耦電容C，用于斷開/閉合兩個(gè)電機(jī)的開關(guān)(K5，K6，K7，K2，K3，K4)，用于充電模式工作時(shí)Boost電感L’及Buck電感L，用于充電及牽引模式功能轉(zhuǎn)換的開關(guān)K8/K9/K10。
[0023]在本實(shí)施例中，所述Boost電感L’與所述牽引電機(jī)逆變器的電子開關(guān)管共同實(shí)現(xiàn)PWM整流功能、電壓升壓功能以及輸入電流主動(dòng)功率因數(shù)校正功能；所述Buck電感L與所述電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的電子開關(guān)管共同實(shí)現(xiàn)三路并聯(lián)的Buck功能。
[0024]在本實(shí)施例中，所述Boost電感L’連接于外部交流電源，其包括三個(gè)分別串聯(lián)連接在每相中的電感，當(dāng)所述交流電源為三相輸入時(shí)，三相交流電通過所述三個(gè)分別串聯(lián)連接在每相中的電感及所述牽弓I電機(jī)逆變器的電子開關(guān)管進(jìn)行PWM整流；當(dāng)所述交流電源為單相輸入時(shí)，單相交流電通過所述三個(gè)分別串聯(lián)連接在每相中的電感中的其中兩個(gè)電感及所述牽引電機(jī)逆變器的相應(yīng)電子開關(guān)管進(jìn)行PWM整流。
[0025]當(dāng)充電時(shí)，如果運(yùn)行在三相交流輸入的情況，牽引電機(jī)逆變器三相逆變橋均參與工作，實(shí)現(xiàn)PWM整流的功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)輸入電流的主動(dòng)功率因數(shù)校正的功能以及逆變橋輸出電壓的升壓功能。PWM的基本思想是，將正弦低頻調(diào)制信號(hào)在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的平均值用一段等幅值的脈寬來表示，按照正弦信號(hào)和三角波信號(hào)比較的方法對(duì)拓補(bǔ)中的牽引電機(jī)逆變器三相橋的六個(gè)開關(guān)管進(jìn)行PWM控制，同時(shí)由于Boost電感的儲(chǔ)能及濾波作用，就可以實(shí)現(xiàn)將交流輸入電流整流成直流的功能，直流輸出側(cè)電壓較之交流輸入側(cè)線電壓體現(xiàn)升壓能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)三相輸入各相電流與電壓基本達(dá)到同頻率同相位的功率因數(shù)校正功倉泛。
[0026]當(dāng)運(yùn)行在單相輸入時(shí)，牽引電機(jī)逆變器三相逆變橋中的兩相參與工作，與其相連接的兩個(gè)電感參與工作。此時(shí)為單相H橋完成PWM整流及升壓功能，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)輸入電流的功率因數(shù)校正的功能。
[0027]當(dāng)進(jìn)行充電時(shí)，壓縮機(jī)逆變器的六個(gè)電子開關(guān)管及六個(gè)反并聯(lián)二極管中，只用到了上橋臂的三個(gè)電子開關(guān)管，下橋臂的三個(gè)反并聯(lián)二極管，而上橋臂的三個(gè)反并聯(lián)二極管及下橋臂的三個(gè)電子開關(guān)管是出去空閑狀態(tài)的。其中一個(gè)上橋臂的電子開關(guān)管及相應(yīng)的下橋臂的反并聯(lián)二極管形成一路單管Buck電路，進(jìn)而由上橋臂的三個(gè)電子開關(guān)管及下橋臂的相應(yīng)的三個(gè)反并聯(lián)二極管組成三路單管Buck電路，該三路Buck電路或者實(shí)現(xiàn)三個(gè)開關(guān)管同時(shí)開通同時(shí)關(guān)斷模式的并聯(lián)Buck，或者實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)并聯(lián)模式的并聯(lián)Buck功能。其中每一路的Buck電路即為常見的單開關(guān)管Buck降壓電路。
[0028]上述實(shí)施例的電動(dòng)汽車車載充電器的工作模式如下:
[0029]1、電動(dòng)汽車處于牽弓丨模式時(shí)(電動(dòng)汽車行駛或牽引電機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)或待運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài))，繼電器Kl閉合，開關(guān)K8/K9/K10斷開，開關(guān)K5/K6/K7，K2/K3/K4均閉合，此時(shí)牽引電機(jī)及電驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)電機(jī)處于同時(shí)可被驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(滿足電動(dòng)汽車行駛的同時(shí)空調(diào)正常運(yùn)行)。
[0030]2、電動(dòng)汽車處于充電模式時(shí):
[0031]A、充電電源為三相輸入時(shí)，開關(guān)K5/K6/K7，K2/K3/K4均斷開，繼電器Kl斷開，開關(guān)Κ8/Κ9/Κ10均閉合，三相交流電源輸入如圖1中所示(牽引電機(jī)下方)，三相交流電通過電感L’(三個(gè)電感)及牽弓I電機(jī)逆變器的電子開關(guān)管進(jìn)行PWM整流，可以同時(shí)滿足輸入側(cè)電流功率因數(shù)及諧波的要求以及電直流側(cè)電壓的提升，通過中間的解耦電容C之后，再通過電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的電子開關(guān)管及電感L (三個(gè)電感)實(shí)現(xiàn)三路并聯(lián)的Buck功能，達(dá)到降壓的目的，以滿足給電池充電的要求。
[0032]B、充電電源為單相輸入時(shí)，開關(guān)K5/K6/K7，K2/K3/K4均斷開，繼電器Kl斷開，開關(guān)Κ8/Κ9/Κ10均閉合，單相交流電源輸入時(shí)可取三相輸入時(shí)任意兩線(兩個(gè)接頭)，單相交流電通過電感L’(其中的兩個(gè)電感)及牽引電機(jī)逆變器的電子開關(guān)管(圖1中相應(yīng)于單相輸入的兩個(gè)對(duì)應(yīng)上下橋臂)進(jìn)行PWM整流，可以同時(shí)滿足輸入側(cè)電流功率因數(shù)及諧波的要求以及電直流側(cè)電壓的提升，通過中間的解耦電容之后，再通過電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的電子開關(guān)管及電感L (三個(gè)電感)實(shí)現(xiàn)三路并聯(lián)的Buck功能，達(dá)到降壓的目的，以滿足給電池充電的要求。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車車載充電器，提出了一種新的集成式拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，利用電動(dòng)汽車中即有的器件(拓補(bǔ)中主要為電子器件，如牽引電機(jī)及電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的功率開關(guān)管及其驅(qū)動(dòng)電路及其他電路等，另外可以共用冷卻系統(tǒng)/裝置)實(shí)現(xiàn)兼容三相/單相交流輸入的大功率車載充電器的功能。該發(fā)明可以大幅度降低車載充電器的成本、體積及重量，并實(shí)現(xiàn)大功率快速充電能力。降低成本、體積及重量。
[0034]本發(fā)明中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車車載充電器，其特征在于，所述車載充電器包括:與牽引電機(jī)逆變器相連接的Boost電感、與電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器相連接的Buck電感、介于所述牽引電機(jī)逆變器和電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器之間的解耦電容，以及用于進(jìn)行充電模式和牽引模式切換的繼電器； 其中，所述車載充電器還包括: 第一開關(guān)組，連接于所述壓縮機(jī)電機(jī)，用于切斷或?qū)ㄅc控制所述壓縮機(jī)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的連接； 第二開關(guān)組，連接于所述牽引電機(jī)，用于切斷或?qū)ㄅc控制所述牽引電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的牽引電機(jī)逆變器的連接； 第三開關(guān)組，連接于所述Buck電感，用于所述電動(dòng)汽車的充電功能及所述壓縮機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)功能的切換； 所述解耦電容連接于所述牽弓I電機(jī)逆變器和電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器之間，用于穩(wěn)壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車車載充電器，其特征在于，所述Boost電感與所述牽引電機(jī)逆變器的電子開關(guān)管共同實(shí)現(xiàn)PWM整流功能、電壓升壓功能以及輸入電流主動(dòng)功率因數(shù)校正功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車車載充電器，其特征在于，所述Buck電感與所述電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)逆變器的電子開關(guān)管共同實(shí)現(xiàn)三路并聯(lián)的Buck功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車車載充電器，其特征在于，所述Boost電感連接于外部交流電源，其包括三個(gè)分別串聯(lián)連接在每相中的電感，當(dāng)所述交流電源為三相輸入時(shí)，三相交流電通過所述三個(gè)分別串聯(lián)連接在每相中的電感及所述牽引電機(jī)逆變器的電子開關(guān)管進(jìn)行PWM整流。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車車載充電器，其特征在于，所述Boost電感連接于外部交流電源，其包括三個(gè)分別串聯(lián)連接在每相中的電感，當(dāng)所述交流電源為單相輸入時(shí)，單相交流電通過所述三個(gè)分別串聯(lián)連接在每相中的電感中的其中兩個(gè)電感及所述牽引電機(jī)逆變器的相應(yīng)電子開關(guān)管進(jìn)行PWM整流。
【文檔編號(hào)】H02J7/02GK103730940SQ201410006610
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】張軼強(qiáng) 申請(qǐng)人:樂金電子研發(fā)中心(上海)有限公司