[发明专利]一种集成化插电式混合动力汽车开关磁阻电机驱动系统

说明书

本发明公开了一种集成化插电式混合动力汽车开关磁阻电机驱动系统，包括内燃机、发电机、整流器、牵引蓄电池、辅助蓄电池、开关磁阻电机三相定子绕组、第一～第五开关管、第一～第十二极管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第一继电器和第二继电器。第一～第四开关管、第一～第八二极管、第一电感和第二电容构成驱动开关磁阻电机的功率变换器，第五开关管、第九二极管、第十二极管和第二电感构成DC/DC变换器。通过控制第一继电器和第二继电器的开合，实现插电式混合动力汽车不同工作状态。本发明利用开关磁阻电机特有结构和各相电气隔离特性，利用电机绕组和已有功率开关器件构成车载充电系统，降低电动车成本、增加充电灵活性。

技术领域

本发明属于插电式混合动力汽车，特别涉及了一种插电式混合动力汽车开关磁阻电机驱动系统。

背景技术

相比于混合动力汽车，插电式混合动力汽车(PHEV)有较大的电池容量，同时还可以接入电网对蓄电池进行充电。相比于纯电动汽车，插电式混合动力汽车有内燃机，内燃机可以带动发电机给蓄电池充电，提高混合动力汽车的续航里程。电驱动系统是插电式混合动力汽车的核心技术，永磁同步电机因为高的驱动效率和高的功率密度，在电动汽车驱动系统中应用最广泛。但永磁同步电机需要价格昂贵的稀土材料，提高了驱动系统的成本；同时电机中的永磁体存在退磁风险，降低了驱动系统的可靠性。开关磁阻电机结构简单、牢固，无永磁体；具有高的可靠性和鲁棒性；启动转矩大；宽的调速范围；在宽的转速和转矩工作区内保持较高的效率；可以再生制动，回收能量，因此适用于电动汽车电驱动系统。然而，特殊的变换器结构和较大的转矩脉动限制了开关磁阻电机在电动汽车中的应用。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种集成化插电式混合动力汽车开关磁阻电机驱动系统。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种集成化插电式混合动力汽车开关磁阻电机驱动系统，包括内燃机、发电机、整流器、牵引蓄电池、辅助蓄电池、开关磁阻电机三相定子绕组、第一～第五开关管、第一～第十二极管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第一继电器和第二继电器；发电机与内燃机机械连接，内燃机驱动发电机产生三相交流电，发电机与整流器电气连接，整流器将三相交流电整成直流电；第一电容的正极经第二继电器与整流器的正输出端相连，第一电容的负极与整流器的负输出端相连，开关磁阻电机三相定子绕组的一端分别与整流器的正输出端相连，开关磁阻电机三相定子绕组的另一端分别与第一～第三开关管的集电极相连，第一～第三开关管的发射极与整流器的负输出端相连，第一～第三开关管的发射极分别连接第一～第三二极管的阳极，第一～第三开关管的集电极分别连接第一～第三二极管的阴极，第四～第六二极管的阳极分别连接第一～第三开关管的集电极，第二电容的正极连接第四～第六二极管的阴极，第二电容的负极连接整流器的负输出端，第四开关管的集电极连接第二电容的正极和第七二极管的阴极，第四开关管的发射极连接第七二极管的阳极和第八二极管的阴极，第八二极管的阳极连接整流器的负输出端，第一电感的两端分别连接第八二极管的阴极和牵引蓄电池的正极，牵引蓄电池的正极与第一电感的公共端经第一继电器与整流器的正输出端相连，牵引蓄电池的负极与整流器的负输出端相连，第五开关管的集电极连接第十二极管的阴极和整流器的正输出端，第五开关管的发射极连接第九二极管的阴极和第十二极管的阳极，辅助蓄电池的阳极经第二电感与第九二极管的阴极相连，辅助蓄电池的负极与整流器的负输出端相连；通过控制第一继电器和第二继电器的开合，实现插电式混合动力汽车不同的工作状态。

进一步地，插电式混合动力汽车工作在驱动模式时，第二继电器闭合，通过控制第一继电器和发电机实现蓄电池单独驱动、发电机单独驱动和蓄电池-发电机共同驱动3种驱动状态。

进一步地，当插电式混合动力汽车处于轻载时，第一继电器闭合，发电机处于空闲状态，此时处于蓄电池单独驱动状态；当牵引蓄电池荷电状态低于设定值时，第一继电器断开，牵引蓄电池处于空闲状态，此时处于发电机单独驱动状态；当插电式混合动力汽车加速或爬坡时，第一继电器闭合，此时处于蓄电池-发电机共同驱动状态。