单相/三相接口的电动汽车充电与驱动集成拓扑装置

1.本实用新型涉及电动汽车车载集成充电拓扑领域，具体涉及一种单相/三相接口的电动汽车充电与驱动集成拓扑装置。


背景技术：

2.随着未来智能电网的发展，大规模电动汽车接入电网，使电动汽车具有v2g功能。车载双向功率变换器成为关键设备，既能实现向电网回馈能量，又能实现向动力电池充电。车载充电机和电机驱动装置是电动汽车不可缺少的两大电气装置。由于车载充电机和电机驱动系统都利用了电力电子变换技术，因此两种不同功能的系统可共享电力电子变换器，能够减小体积和重量，降低成本。除了共享电力电子变换器外，还有的学者利用电机绕组充当充电机滤波电感，即也共享了电机本身，这种方案实现的集成充电机无电气隔离作用，功率等级受限，而且附加了额外滤波电感等，不能实现多个接口充电。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种单相/三相接口的电动汽车充电与驱动集成拓扑装置，结构简单，一机多充，可以实现单相慢充，三相快充，而且能量可双向流动。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供单相/三相接口的电动汽车充电与驱动集成拓扑装置，包括三相全桥变换器i、三相全桥变换器ⅱ、三相中间抽头的开绕组电机、切换开关k1、切换开关k2，所述切换开关k1为三联开关，所述切换开关k2为单路开关，所述切换开关k1的c端与动力电池电源正极相连，切换开关k1的1端与滤波电容的正端、三相全桥变换器i的第一输入端和三相全桥变换器ⅱ的第一输入端相连；所述滤波电容的负端与动力电池电源负极、三相全桥变换器i的第二输入端和三相全桥变换器ⅱ的第二输入端相连；所述三相全桥变换器i、三相全桥变换器ⅱ的输出端与三相中间抽头的开绕组电机连接，所述三相中间抽头的开绕组电机的bat端、ac+端、ac-端分别与切换开关k2的三个输入端相连，所述切换开关k2的第一输出端与切换开关k1的2端相连，所述切换开关k2的第二输出端、第三输出端分别与单相电网充电接口的两端相连，且所述切换开关k2的三个输出端分别与三相电网充电接口的三个端口相连。
5.优选地，所述三相全桥变换器i包括并联设置的第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂，每个桥臂上均设置有2个串联的全控型功率开关器件，所述第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂的上部汇集形成第一输入端，所述第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂的下部汇集形成第二输入端。
6.优选地，所述第一桥臂中间形成有三相全桥变换器i的第一输出端，所述第二桥臂的中间形成有三相全桥变换器i的第二输出端，所述第三桥臂的中间形成有三相全桥变换器i的第三输出端，所述三相全桥变换器i的第一输出端与三相中间抽头的开绕组电机的a1端连接，所述三相全桥变换器i的第二输出端与三相中间抽头的开绕组电机的b1端连接，所
述三相全桥变换器i的第三输出端与三相中间抽头的开绕组电机的c1端连接。
7.优选地，所述三相全桥变换器ⅱ包括并联设置的第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂，每个桥臂上均设置有2个串联的全控型功率开关器件，所述第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂的上部汇集形成第一输入端，所述第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂的下部汇集形成第二输入端。
8.优选地，所述第四桥臂中间形成有三相全桥变换器ⅱ的第一输出端，所述第五桥臂的中间形成有三相全桥变换器ⅱ的第二输出端，所述第六桥臂的中间形成有三相全桥变换器ⅱ的第三输出端，所述三相全桥变换器ⅱ的第一输出端与三相中间抽头的开绕组电机的a2端连接，所述三相全桥变换器ⅱ的第二输出端与三相中间抽头的开绕组电机的b2端连接，所述三相全桥变换器ⅱ的第三输出端与三相中间抽头的开绕组电机的c2端连接。
9.有益效果：
10.与现有技术相比，本实用新型采用三相全桥变换器i、三相全桥变换器ⅱ、三相带中间抽头的开绕组电机、和切换开关k1～k2相结合方式，通过控制切换开关k1～k2的接通、关断状态，实现单相/三相充电，以及充电模式和驱动模式的切换；当电动汽车处于单相充电模式时，切换开关k1的c端和2端相连，同时与切换开关k2的第一输出端相连，切换开关k2的第二、三输出端分别接入单相电网充电接口；当电动汽车处于三相充电模式时，切换开关k1的c端和1端相连，三相电网接口接入切换开关k2的三个输出端；当电动汽车处于驱动模式时，切换开关k1的c端和1端连通，切换开关k2处于断开状态。
11.本实用新型具有如下优点：
12.1.集成的车载充电机能量可以双向流动。
13.2.一机多充，三相、单相充电接口均可。
14.3.集成的车载充电机无需额外增加功率器件和无源器件，从而降低了硬件成本。
15.4.三相带抽头的开绕组电机可以实现多相绕组电机功能。
附图说明
16.图1是本实用新型的电路原理图；
17.图2是本实用新型处于驱动模式的拓扑图；
18.图3是本实用新型处于单相充电模式的拓扑图；
19.图4是本实用新型处于三相充电模式的拓扑图；
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
21.如图1所示，本实施例提供一种单相/三相接口的电动汽车充电与驱动集成拓扑装置，包括三相全桥变换器i、三相全桥变换器ⅱ、三相中间抽头的开绕组电机、切换开关k1和k2，所述切换开关k1为三联开关，切换开关k2为单路开关；三相全桥变换器i由第一至第三桥臂组成；三相全桥变换器ii由第四至第六桥臂组成。
22.所述切换开关k1的c端与动力电池电源正极相连，切换开关k1的1端与滤波电容的正端、三相全桥变换器i的输入端和三相全桥变换器ⅱ的输入端相连；滤波电容的负端与动力电池电源负极、三相全桥变换器i的第二输入端和三相全桥变换器ⅱ的第二输入端相连；
23.所述三相全桥变换器i的第一至第三输出端分别与三相中间抽头的开绕组电机的a1端、b1端、c1端相连；
24.所述三相全桥变换器ⅱ的第一至第三输出端分别与三相中间抽头的开绕组电机的a2端、b2端、c2端相连；
25.所述三相中间抽头的开绕组电机的bat端、ac+端、ac-端分别与切换开关k2的三个输入端相连；
26.所述切换开关k2的第一输出端与切换开关k1的2端相连，切换开关k2的第二输出端、第三输出端分别与单相电网充电接口的两端相连，同时切换开关k2的三个输出端分别与三相电网充电接口的三个端口相连；
27.当电动汽车处于单相充电模式时，切换开关k1的c端和2端相连，同时与切换开关k2的第一输出端相连，切换开关k2的第二、三输出端分别接入单相电网充电接口；
28.当电动汽车处于三相充电模式时，切换开关k1的c端和1端相连，三相电网接口接入切换开关k2的三个输出端；
29.当电动汽车处于驱动模式时，切换开关k1的c端和1端连通，切换开关k2处于断开状态。
30.如图2所示，当电动汽车处于驱动模式时，切换开关k1的c端和1端连通，切换开关k2处于断开状态，动力电池电源经三相全桥变换器i和三相全桥变换器i逆变成三相交流电，其输出侧接入三相开绕组电机。
31.如图3所示，当电动汽车处于单相充电模式时，切换开关k1的c端和2端相连，切换开关k1的2端与切换开关k2的第一输出端相连，切换开关k2的第二、三输出端分别接入单相电网充电接口。单相交流电一端接入绕组a的中点ac+，绕组a的a1、a2端分别接入第一、四桥臂的输出端，单相交流电另一端接入绕组b的中点ac-，绕组b的b1、b2端分别接入第二、五桥臂的输出端，第一至六桥臂的第一输入端相连，第二输入端相连；电容的两端分别与第一至六桥臂的两端相连；第三、六桥臂的输出端分别与绕组c的c1、c2端相连；绕组c的中点bat与动力电池的正端相连；动力电池的负端与第一至六桥臂的第二输入端相连。
32.如图4所示，当电动汽车处于三相充电模式时，切换开关k1的c端和1端相连，三相电网接口接入切换开关k2的三个输出端，切换开关k2处于闭合状态。三相交流电第一端接入绕组a的中点ac+，绕组a的a1、a2端分别接入第一、四桥臂的输出端；三相交流电第二端接入绕组b的中点ac-，绕组b的b1、b2端分别接入第二、五桥臂的输出端；三相交流电第三端接入绕组c的中点bat，绕组b的b1、b2端分别接入第二、五桥臂的输出端；第一至六桥臂的第一输入端与动力电池的正端、电容的一端相连；第一至六桥臂的第二输入端与动力电池的负端、电容的另一端相连。
33.本实施例采用三相全桥变换器i、三相全桥变换器ⅱ、三相带中间抽头的开绕组电机、和切换开关k1～k2相结合方式，通过控制切换开关k1～k2的接通、关断状态，实现能量的双向流动，以及充电模式和驱动模式的切换。
34.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。