[发明专利]电压变换系统、控制方法和电动汽车

说明书

本发明属于电动汽车领域，具体提供一种电压变换系统、控制方法和电动汽车，旨在解决如何在复用电驱动系统实现直流升压，为动力电池提供充电电源的同时，能够有效利用电机绕组，平衡各相电流的问题。为此目的，通过控制充电输入电源与各相绕组的通断，形成三个结构相同的电压变换单元，并依次、等周期地控制三个电压变换单元轮流工作，使各相绕组参与电压变换的有效时间相同，既充分利用电机绕组电感实现升压变换，又解决了三相电机绕组发热不均衡、单相电机绕组铜耗过高的问题。并且，通过控制离合器断开电驱动系统和车轮之间的传动连接，避免了充电过程中电机绕组产生的偏置转矩所引起的电动汽车的意外移动，进一步保证车辆及周围人员的安全。

技术领域

本发明属于电动汽车领域，具体提供一种电压变换系统、控制方法和电动汽车。

背景技术

目前市场上主流电动汽车高压系统平台主要为直流400V，为了获取更高的效率和更快捷的充电体验，下一代电动汽车高压系统平台将会使用直流800V或者更高的电压。当电动汽车的动力电池切换到直流800V平台后，现有的直流400V的充电设备不能直接为800V平台的动力电池提供充电电源，因此需要在电动汽车内部增加相应的电压变换系统，将直流400V的充电电压提升到直流800V后再给动力电池进行充电，从而实现与现有直流400V充电设备的兼容。

电动汽车内部电压变换的解决方案主要有两种思路，第一种思路是增加额外的电压变换装置，这种方案技术成熟，但是会提高整车成本，并且所使用大功率器件体积、质量都比较大，不利于整车布置和轻量化；第二种思路是复用车用电机和电机驱动系统，实现电压变换，采用第二种思路的解决方案，大大降低整车成本、重量，节约整车空间。然而，第二种思路面临着电机电感利用不充足，电机三相绕组电流不均衡所带来的三相发热不平衡、某一相电机定子铜耗过高，进而影响电源转换效率、降低电机寿命等问题。因此，如何在复用电驱动系统实现直流升压变换为车载动力电池提供充电电源的同时，能够有效利用电机绕组电感，平衡电机绕组电流，已成为亟待解决的问题。

相应地，本领域需要一种新的方案来解决上述问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，即如何在复用电驱动系统实现直流升压变换为车载动力电池提供充电电源的同时，能够有效利用电机绕组电感，平衡电机绕组电流的问题。

在第一方面，本发明提供一种电压变换系统，所述系统包括多相同步电机，逆变器组件和开关组件，其中：

所述多相同步电机包括N相电机绕组，所述N相电机绕组中每一相电机绕组的第一端相连接，形成星形连接，其中，N为大于或等于3的整数；

所述逆变器组件包括N个桥臂，所述N个桥臂中的每一个桥臂包括上桥臂和下桥臂，所述N个桥臂中的每一个桥臂的上桥臂的第一端相连接，形成上桥臂公共端，所述N个桥臂中的每一个桥臂的下桥臂的第二端相连接，形成下桥臂公共端，所述N个桥臂中的每一个桥臂的桥臂中点分别与所述N相电机绕组中的一相电机绕组的第二端相连接，形成N个绕组桥臂公共端，其中，所述桥臂中点为所述上桥臂的第二端与所述下桥臂的第一端的连接点；

所述开关组件包括N路开关，所述N路开关中的每一路开关的第一端相连接，形成一个开关公共端，所述N路开关中的每一路开关的第二端分别与所述N个绕组桥臂公共端中的一个绕组桥臂公共端相连接，形成N个开关绕组桥臂公共端；

所述开关公共端与第一电源的高电平端相连接，所述上桥臂公共端与第二电源的高电平端相连接，所述下桥臂公共端分别与所述第一电源的低电平端和所述第二电源的低电平端相连接，其中，所述第一电源的电压低于所述第二电源的电压；

所述电压变换系统被配置成在一个控制周期内依次形成N个电压变换单元，每个所述电压变换单元由所述N路开关中闭合的一路开关与所述多相同步电机以及不与所述闭合的一路开关相连接的所述逆变器组件的N-1个桥臂组成。

在上述电压变换系统的一个实施方式中，所述多相同步电机为三相同步电机，所述系统包括：