[发明专利]一种高效冗余并联纯电动汽车变频器的控制方法

说明书

本发明涉及一种高效冗余并联纯电动汽车变频器及其控制方法，所述变频器由多个并联的变频单元组成，所述变频器连接纯电动汽车的控制器；当变频器负荷较低时，控制器根据负荷情况分配变频器中的某几个变频单元工作，不仅能够满足系统的正常工作，同时也提高了整体的效率，降低了不必要的损耗，在一些特殊的情况下，多个变频单元中的某一个发生故障，并不影响电动汽车的正常运行。

技术领域

本发明涉及电动汽车技术，尤其涉及一种高效冗余并联纯电动汽车变频器及其控制方法。

背景技术

电动车是一种高新技术,它综合了汽车、电机、电池、空气动力学、计算机、自动控制、高分子材料以及人体工程各学科的最新研究成果。因此,电动车也成了各国进行高新技术竞争的一个重要领域之一。我国在八十年代,相继在上海、郑州、武汉、温州、深圳等地不少单位开展了研究工作,并试制出样车。进入21 世纪以来，我提出“节能和新能源汽车战略”，政府高度重视新能源汽车的研发和产业化。在国家政策倡导和支持下，我国各地有关节能与新能源的汽车的产品研发以及示范推广可谓风起云涌。2014年新能源汽车生产78499辆，销量7476 辆，比上年增长3.5倍和3.2倍。2015年新能源汽车产量达340471辆，销量331092 辆，其中纯电动车型产销量分别完成254633辆和247822辆；插电式混合电动车型产销量分别完成85838辆和85630辆。仅2016年上半年，新能源汽车就生产了17.7万辆，销量17.0万辆，同比分别增长125％和126.9％。其中纯电动汽车产销分别完成13.4万辆和12.6万辆；插电式混合电动车型产销量分别完成4.4 万辆和4.3万辆。

电动汽车主要分几个部件：蓄电池，变频器，电机，电子控制单元(ECU)，整体结构框图如图1所示。电动汽车的核心部件之一是变频器，对整车的性能及安全可靠性起着非常重要的作用。电动汽车是以电动机来驱动车辆前进的车辆。电动汽车的基本工作原理是由蓄电池或其他能够产生电源或电能的装置提供电流，通过变频器将稳定的直流电源变成能够驱动电动机转动的三相交流电源，通过调节参数来实现电动机转速扭矩等的变化，调节电动机转动，再通过动力传动系统驱动汽车前进行驶。但是根据变频器负载率与效率曲线(如图2) 可知，当在低负荷下，变频器的效率比较低，降低了利用率，并且当变频器发生故障的时候，系统将无法正常工作。

发明内容

为了解决上述技术问题，提供一种效率高、运行可靠性强、冗余率高的纯电动汽车变频器及其控制方法，本发明提供以下技术方案：

一种高效冗余并联纯电动汽车变频器及其控制方法，所述变频器由n个并联的变频单元组成，所述变频单元均与纯电动汽车的控制器连接，每个变频单元的额定功率为Pm、变频器实时总功率为Ps：

当Ps≤Pm时，控制器控制n个变频单元轮流工作一段时间；

当Pm<Ps≤2*Pm,总功率Ps分配到两个变频单元，当[Ps-Pm]≤1/2*Pm时，总功率Ps均分到两个工作的变频单元；当[Ps-Pm]>1/2*Pm时，前1个变频单元满载工作，第2个变频单元工作在Ps-Pm功率下，同时每两个变频单元轮流工作一段时间；

…

当(k-1)*Pm<Ps≤k*Pm，总功率Ps分配到k个变频单元，当[Ps-(k-1)*Pm] ≤1/2*Pm时，总功率均分到k个工作的变频单元；当[Ps-(k-1)*Pm]>1/2*Pm时，前(k-1)个变频单元满载工作，第k个变频单元工作在[Ps-(k-1)*Pm]功率下；当k≤n/2时，每k个变频单元轮流工作一段时间，当k>n/2时，k个变频单元工作一段时间后，由第k+1个变频单元代替第1个变频单元工作，如此循环；

当满载时,n个变频单元同时工作。

本发明采用的是多子模块协同工作的冗余控制，结构简单、生产方便且制作成本低，运行可靠性强；在额定负荷区间内，效率提高了；可提供多组冗余，当某一组逆变器损坏时，可以保证系统仍可运行，提高了冗余率。