[发明专利]一种采用开关磁阻电机作为功率变压器的动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力系统，特别是一种采用开关磁阻电机作为功率变压器的动力系统。

背景技术

新能源电动汽车最主要的部件是动力电池、电动机和能量转换控制系统，而动力电池要实现快速充电、安全等高性能，是技术门槛最高、也是利润最集中的部分,目前仍没有被很好的解决。新能源汽车对电池要求很高，必须具有高比能量、高比功率、快速充电和深度放电的性能，而且要求成本尽量低、使用寿命尽量长。传统的铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池本身技术比较成熟，但它们用在汽车上作为动力电池则存在较大的问题。目前，越来越多的汽车厂家选择采用锂电池作为新能源汽车的动力电池。

锂电池具有体积小、质量轻、工作电压高（是镍镉电池、氢镍电池的3倍）、比能量大（可达200WH/㎏，是氢镍电池的3倍）、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、无污染、安全性好等优点。目前阻碍动力锂离子电池发展的瓶颈是安全性能和汽车动力电池的管理系统。安全性能方面，由于锂离子动力电池能量密度大、工作温度高、工作环境恶劣使其安全性能大大降低，加上以人为本的安全理念，用户对电池的安全性提出了非常高的要求。汽车动力电池的管理系统方面，由于单个动力锂离子电池的工作电压是3.7V，铁锂电池为3.2v 为了达到汽车动力需要的功率往往需要数百v电压，因此必须由多个电池串联而提高电压，但由于电池难以做到完全均一的充放电，因此导致串联的多个电池组内的单个电池会出现充放电不平衡的状况，电池会出现充电不足和过放电现象，而这种状况会导致电池性能的急剧恶化，最终导致整组电池无法正常工作，甚至报废，从而大大影响电池的使用寿命和可靠性能。以磷酸铁锂电池为例，其单体电池充放电次数正常情况下是2000次，但成组后整体的充放电次数往往只有300~500次，使用的时间太短，比如早期北京奥运会投入的电动车辆只用了3个月电池就不能用了，这使得动力电池成本增加，不利于电动汽车的推广使用。

“单体充放电次数”是在实验室环境中由专业人员操作进行实践的，但实际运行中，温度、湿度、震动等都会影响电池寿命，因此，有人从技术、成本上得出结论，锂电动力系统充放电次数在700~800次时，与燃油车的成本相平，若锂电动力系统充放电次数超过1000次，则综合成本会优于燃油车。但充放电次数如何超过1000次仍是个世界性难题。

由于电动汽车成本中，动力系统要占一半左右，因此，尽管国家有政策支持与补贴，相关试点城市也在不断扩大，各地鼓励电动汽车产业发展的积极性也很高，但由于电池技术本身尚有待攻克和完善之处，电动汽车仍然没能很好的发展起来。因此，尽管电动汽车热度很高，但来自终端的需求却难以旺盛，这反过来限制了锂电产业的发展。

为了能实现动力锂电池组的无充电站快速充电，具有高可靠性，减少电池成组效应，使得整个动力系统重量轻，体积小，组装容易和制造便利，本发明绕开传统电池简单串联后在通过一个功率变换器驱动一个电机的特点，创造性地提出采用多个应用独立储电装置转子机械并联的开关磁阻电机的驱动系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够高效利用较低的系统电压，输出较大功率，能容忍储电装置间的差异性，容错能力强，系统制造柔性好，紧凑度高，重量低的采用开关磁阻电机作为功率变压器的动力系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种采用开关磁阻电机作为功率变压器的动力系统，它包括电机控制器单元、储电装置、两个功率变换器和电机组，储电装置、功率变换器和电机分别与电机控制器单元连接，一个功率变换器与储电装置连接，另一个功率变换器与外部电源连接，两个功率变换器分别与电机组连接。

所述的电机组包括一个或一个以上机械并联的电机，每个电机都与两个功率变换器直接连接。

所述的电机为开关磁阻电机。

所述的电机至少有一相包含了两个独立的线圈绕组，两个线圈绕组分别与两个驱动电路相连，驱动电路分别与电储能元件和外部电源连接，电机控制器单元通过两套独立的电源和驱动电路，控制所述电机的四象限运行。

所述的储电装置为能够反复充放电的装置。

它包括一个总控制器，电机控制器单元接收和执行总控制器单元的控制信号，同时将电机控制单元采集的实时运行数据上传总控制器，并执行基本的控制策略。

所述的电机为变压器。

所述的控制策略包括电池管理控制策略、充电控制策略、储电模组平衡控制策略、太阳能最大功率追踪控制策略。