[发明专利]一种电动汽车用九相永磁电驱重构型车载充电系统

说明书

本发明涉及一种电动汽车用九相永磁电驱重构型车载充电系统，该系统包括三相电源、切换开关、九相永磁电机的九相永磁电机绕组、电容、三相组电压型逆变器、继电器、蓄电池。该充电系统充分利用电动汽车原有的九相逆变器、九相永磁电机绕组、控制及传感器单元等，并通过优化拓扑完成整流、逆变、功率因数校正，实现电机驱动、高功率因数充电、谐波治理等功能总集成。在充电时，利用六相绕组的三个独立中性点作为三相交流接口；六相绕组作为三相AC/DC整流器的滤波电感；余下三相绕组的自感重构为三相交错DC/DC变流器的储能电感。两套三相电压型逆变器实现AC/DC整流功能，一套三相电压型逆变器实现DC/DC直流变换功能。

技术领域

本发明涉及一种电动汽车用九相永磁电驱重构型车载充电系统，应用于电动汽车等三相大功率车载充电应用场合。

背景技术

近年来，汽车保有量一直处于不断增长的趋势，不可再生能源的消耗也随之加剧，而且传统汽车排放的尾气造成了大气污染，其引发的雾霾问题也对人类健康构成了直接威胁。相比传统的内燃机汽车，电动汽车具有节能、环保、高效等优势。纯电动汽车是“零污染”的车辆，不消耗石油，不排放废气，电动机驱动噪声小，易于控制，可以获得良好的稳态特性和四象限(再生制动)运行的能力，代表了未来世界汽车发展的方向。作为电动汽车的关键技术，动力电池组的充电时间与续航里程是制约其推广的主要因素之一，而这些技术指标与动力电池组的充电技术息息相关。因此，电动汽车的充电技术受到了国内外学术界和工业界的重视。根据充电机所放位置的不同，电动汽车充电机可以分为非车载充电机和车载充电机。

根据现有的应用成果，具有车载型充电系统的电动汽车其电机驱动系统和蓄电池充电装置并不同时工作(不考虑刹车时候的储能)，即电动汽车运行时充电装置闲置，电动汽车充电时驱动系统静止。故根据实际需要通过控制整流器和逆变器分时工作用以分别实现充电和电驱功能，而且变流器中一般会含有大电感和大电容。这种结构无疑增加了电动汽车的重量和成本，浪费了电动汽车内有限的空间。

近年来，随着人们对快速充电、续航里程的需求越来越高，大功率、紧凑型车载充电机将是未来电动汽车的一个发展趋势。为了实现大功率快速充电，端电压越高，所需要的电源容量就越大，输入电源的相数就越多，一般为三相交流电源。同时，电动汽车因其特殊的性能要求与恶劣的运行环境，对电驱系统提出了苛刻的要求。与三相电机驱动相比，多相电机驱动系统具有许多突出的优点，如高效、低转矩脉动、容错能力强等，为电动汽车的动力执行机构提供了一种新的解决方案。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种电动汽车用九相永磁电驱重构型车载充电系统，以实现电动汽车驱动系统与蓄电池充电一体化混合拓扑结构。

技术方案：一种电动汽车用九相永磁电驱重构型车载充电系统，包括九相永磁电机所使用的九相永磁电机绕组和三相组电压型逆变器，还包括三相电源、电容、蓄电池；在充电时，其中两组三相电压型逆变器重构为一套三相AC/DC整流器，交流侧滤波电感采用所述九相永磁电机绕组的两套三相组绕组，并调整转子初始位置角为九相永磁电机的所述两套三相组绕组中心轴位置；另一组三相电压型逆变器重构为一套三相交错DC/DC变流器，所述永磁电机绕组的另外一套三相组绕组作为所述三相交错DC/DC变流器的储能电感；电容并接在所述三相AC/DC整流器输出侧和所述三相交错DC/DC变流器输入侧之间；其中，所述九相永磁电机绕组为开绕组结构，充电时所述九相永磁电机绕组一端改接成四个中性点，由三相电源输入的三相交流电从所述六相绕组的中性点流入，对并联在所述三相AC/DC整流器输出侧之间的蓄电池充电。

进一步的，重构的所述三相AC/DC整流器采用并联型三相PWM变换器拓扑结构。

进一步的，包括切换开关和继电器，通过切换开关和继电器的配合，将所述九相永磁电机绕组一端改接成四个中性点，并将三相电源接入形成充电模式；或将所述九相永磁电机绕组一端改接成三中性点，并将蓄电池接入所述三相AC/DC整流器输出侧，形成仅由蓄电池供电的电驱模式。