能量转换系统及动力系统的制作方法

文档序号:31466954发布日期:2022-09-09 21:45阅读:89来源:国知局
能量转换系统及动力系统的制作方法

1.本技术涉及电力电子技术领域,尤其涉及一种能量转换系统及动力系统。


背景技术:

2.电磁兼容(electromagnetic compatibility,emc),是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行,并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。
3.现代汽车向智能化发展的过程中,为了实现汽车的智能化则需要更多电子部件的支撑。为保障车辆运行的可靠性,质量检测机构以及车企通常会根据相关的emc标准对车辆进行检测。因此,车上各电子部件要做好emc设计以防止电磁噪声的互相干扰。
4.现有技术中,电动汽车中的电机控制机(motor control unit,mcu)通常设置有例如共模电感等共模滤波组件以降低emc干扰。但是,由于在电动汽车的充电过程中滤波组件的emc抑制效果较差的情况,该情况下无法有效降低emc干扰。


技术实现要素:

5.本技术提供一种能量转换系统及动力系统,其特征在于,可控制各桥臂开关配合工作,从而使滤波组件在工作状态时处于不饱和状态,从而实现有效的降低emc干扰。
6.第一方面,本技术提供了一种能量转换系统,该能量转换系统包括第一滤波组件、电机控制电路、电机以及控制模块;其中,上述电机控制电路的第一端连接直流电源;上述电机控制电路的第一端经上述第一滤波组件连接电池模块的第一端;上述电机控制电路的第二端经上述第一滤波组件连接上述电池模块的第二端;上述电机控制电路通过上述电机连接上述直流电源;上述控制模块用于控制上述电机控制电路以基于上述直流电源提供的直流输入电压驱动上述电机并对上述电池模块充电。本技术中,可控制各桥臂开关配合工作,从而使任意时刻通过第一滤波组件的电流和为0,使第一滤波组件在工作状态时处于不饱和状态,从而实现有效的降低emc干扰。
7.结合第一方面,在第一种可能的实施方式中,上述电机控制电路包括桥臂变换模块;上述电机控制电路的第一端为上述桥臂变换模块的第一端;上述电机控制电路的第二端为上述桥臂变换模块的第二端;上述能量转换系统还包括第二滤波组件;上述第二滤波组件的多个第一端分别连接至上述桥臂变换模块的多个桥臂开关的桥臂中点;上述第二滤波组件的多个第二端分别连接至上述电机中的三相绕组;上述电机的中线连接上述直流电源,上述电机的中线由上述三相绕组的公共连接端引出;上述控制模块用于控制上述电机控制电路中的桥臂开关动作以基于上述直流电源提供的直流输入电压驱动上述电机并对上述电池模块充电。本技术中,可控制各桥臂开关配合工作,使第一滤波组件在工作状态时处于不饱和状态;同时,增加了第二滤波组件,第二滤波组件可以起到抑制emc干扰的作用;从而实现有效的降低emc干扰。
8.结合第一方面第一种可能的实施方式,在第二种可能的实施方式中,上述桥臂变换模块的第一端连接上述直流电源的正极;上述电池模块的第一端为上述电池模块的正
极,上述电池模块的第二端为上述电池模块的负极;上述电机的中线连接上述直流电源的负极。在直流电源通过上述能量转换系统向电池模块充电的过程中,励磁回路不经过第一滤波组件;续流回路分别从正方向和负方向经过第一滤波组件;因此任意时刻通过第一滤波组件的电流和为0,第一滤波组件处于不饱和的状态,在充电状态下仍然可以起到较好的emc抑制效果,该能量转换系统可以有效降低emc干扰。
9.结合第一方面第一种可能的实施方式,在第三种可能的实施方式中,上述桥臂变换模块的第一端连接上述直流电源的负极;上述电池模块的第一端为上述电池模块的负极,上述电池模块的第二端为上述电池模块的正极;上述电机的中线连接上述直流电源的正极。在直流电源通过上述能量转换系统向电池模块充电的过程中,励磁回路不经过第一滤波组件;续流回路分别从正方向和负方向经过第一滤波组件;因此,任意时刻通过第一滤波组件的电流和为0,第一滤波组件处于不饱和的状态,在充电状态下仍然可以起到较好的emc抑制效果,该能量转换系统可以有效降低emc干扰。
10.结合第一方面,在第四种可能的实施方式中,上述电机控制电路包括桥臂变换模块;上述电机控制电路的第一端为上述桥臂变换模块的第一端;上述电机控制电路的第二端为上述桥臂变换模块的第二端;上述能量转换系统还包括第二滤波组件;上述第二滤波组件的多个第一端分别连接至上述桥臂变换模块的多个桥臂开关的桥臂中点;上述第二滤波组件的多个第二端分别连接至上述电机中的三相绕组;上述第二滤波组件的多个第一端中的任一连接端连接上述直流电源;上述控制模块用于控制上述桥臂变换模块中的桥臂开关动作以基于上述直流电源提供的直流输入电压驱动上述电机并对上述电池模块充电。本技术中,可控制各桥臂开关配合工作,从而使任意时刻通过第一滤波组件和第二滤波组件的电流和为0,使第一滤波组件和第二滤波组件在工作状态时均处于不饱和状态,从而实现有效的降低emc干扰。
11.结合第一方面第四种可能的实施方式,在第五种可能的实施方式中,上述第二滤波组件的多个第一端中的任一连接端连接上述直流电源的负极;上述桥臂变换模块的第一端连接上述直流电源的正极;上述电池模块的第一端为上述电池模块的正极,上述电池模块的第二端为上述电池模块的负极。在直流电源通过上述能量转换系统向电池模块充电的过程中,任意时刻通过第一滤波组件的电流和为0,任意时刻通过第二滤波组件的电流和为0,即第一滤波组件和第二滤波组件均处于不饱和的状态,在充电状态下均可以起到emc抑制效果,该能量转换系统可以有效降低emc干扰。
12.结合第一方面第四种可能的实施方式,在第六种可能的实施方式中,上述第二滤波组件的多个第一端中的任一连接端连接上述直流电源的正极;上述桥臂变换模块的第一端连接上述直流电源的负极;上述电池模块的第一端为上述电池模块的负极,上述电池模块的第二端为上述电池模块的正极。在直流电源通过上述能量转换系统向电池模块充电的过程中,任意时刻通过第一滤波组件的电流和为0,任意时刻通过第二滤波组件的电流和为0,即第一滤波组件和第二滤波组件均处于不饱和的状态,在充电状态下均可以起到emc抑制效果,该能量转换系统可以有效降低emc干扰。
13.第二方面,本技术实施例提供了一种能量转换系统,该能量转换系统包括第一滤波组件、电机控制电路、电机以及控制模块;其中,上述电机控制电路的第一端连接直流负载;上述电机控制电路的第一端经上述第一滤波组件连接电池模块的第一端;上述电机控
制电路的第二端经上述第一滤波组件连接上述电池模块的第二端;上述电机控制电路通过上述电机连接上述直流负载;上述控制模块用于控制上述电机控制电路以基于上述电池模块提供的输入电压驱动上述电机并对上述直流负载充电。本技术中,可控制各桥臂开关配合工作,从而使任意时刻通过第一滤波组件的电流和为0,使第一滤波组件在工作状态时处于不饱和状态,从而实现有效的降低emc干扰。
14.结合第二方面,在第一种可能的实施方式中,上述电机控制电路中包括桥臂变换模块;上述电机控制电路的第一端为上述桥臂变换模块的第一端;上述电机控制电路的第二端为上述桥臂变换模块的第二端;上述能量转换系统还包括第二滤波组件;上述第二滤波组件的多个第一端分别连接至上述桥臂变换模块的多个桥臂开关的桥臂中点;上述第二滤波组件的多个第二端分别连接至上述电机中的三相绕组;上述电机的中线连接上述直流负载,上述电机的中线由上述三相绕组的公共连接端引出;上述控制模块用于控制上述电机控制电路以基于上述电池模块提供的输入电压驱动上述电机并对上述直流负载充电。本技术中,可控制各桥臂开关配合工作,使第一滤波组件在工作状态时处于不饱和状态;同时,增加了第二滤波组件,第二滤波组件可以起到抑制emc干扰的作用;从而实现有效的降低emc干扰。
15.结合第二方面第一种可能的实施方式,在第二种可能的实施方式中,上述桥臂变换模块的第一端连接上述直流负载的正极;上述电池模块的第一端为上述电池模块的正极,上述电池模块的第二端为上述电池模块的负极;上述电机的中线连接上述直流负载的负极。在电池模块通过上述能量转换系统向直流负载充电的过程中,第一滤波组件处于不饱和的状态,在充电状态下仍然可以起到emc抑制效果,该能量转换系统可以有效降低emc干扰。
16.结合第二方面第一种可能的实施方式,在第三种可能的实施方式中,上述桥臂变换模块的第一端连接上述直流负载的负极;上述电池模块的第一端为上述电池模块的负极,上述电池模块的第二端为上述电池模块的正极;上述电机的中线连接上述直流负载的正极。在电池模块通过上述能量转换系统向直流负载充电的过程中,第一滤波组件处于不饱和的状态,在充电状态下仍然可以起到emc抑制效果,该能量转换系统可以有效降低emc干扰。
17.结合第二方面,在第四种可能的实施方式中,上述电机控制电路中包括桥臂变换模块;上述电机控制电路的第一端为上述桥臂变换模块的第一端;上述电机控制电路的第二端为上述桥臂变换模块的第二端;上述能量转换系统还包括第二滤波组件;上述第二滤波组件的多个第一端分别连接至上述桥臂变换模块的多个桥臂开关的桥臂中点;上述第二滤波组件的多个第二端分别连接至上述电机中的三相绕组;上述第二滤波组件的多个第一端中的任一连接端连接上述直流负载;上述控制模块用于控制上述电机控制电路以基于上述电池模块提供的输入电压驱动上述电机并对上述直流负载充电。本技术中,可控制各桥臂开关配合工作,从而使任意时刻通过第一滤波组件和第二滤波组件的电流和为0,使第一滤波组件和第二滤波组件在工作状态时均处于不饱和状态,从而实现有效的降低emc干扰。
18.结合第二方面第四种可能的实施方式,在第五种可能的实施方式中,上述第二滤波组件的多个第一端中的任一连接端连接上述直流负载的负极;上述桥臂变换模块的第一端连接上述直流负载的正极;上述电池模块的第一端为上述电池模块的正极,上述电池模
块的第二端为上述电池模块的负极。本技术中,可控制各桥臂开关配合工作,从而使任意时刻通过第一滤波组件和第二滤波组件的电流和为0,使第一滤波组件和第二滤波组件在工作状态时均处于不饱和状态,从而实现有效的降低emc干扰。
19.结合第二方面第四种可能的实施方式,在第六种可能的实施方式中,上述第二滤波组件的多个第一端中的任一连接端连接上述直流负载的正极;上述桥臂变换模块的第一端连接上述直流负载的负极;上述电池模块的第一端为上述电池模块的负极,上述电池模块的第二端为上述电池模块的正极。本技术中,可控制各桥臂开关配合工作,从而使任意时刻通过第一滤波组件和第二滤波组件的电流和为0,使第一滤波组件和第二滤波组件在工作状态时均处于不饱和状态,从而实现有效的降低emc干扰。
20.第三方面,本技术实施例提供了一种能量转换系统,该能量转换系统包括桥臂变换模块、共模滤波组件、电机和控制模块;上述共模滤波组件的多个连接端分别连接至上述桥臂变换模块的多个桥臂开关的桥臂中点;上述共模滤波组件的多个连接端分别连接至上述电机中的三相绕组;上述共模滤波组件的多个连接端中的任一连接端连接上述直流电源;上述控制模块用于控制上述桥臂变换模块中的桥臂开关动作以基于上述直流电源提供的直流输入电压驱动上述电机并对上述电池模块充电。本技术中,可控制各桥臂开关配合工作,从而使任意时刻通过共模滤波组件的电流和为0,使共模滤波组件在工作状态时处于不饱和状态,从而实现有效的降低emc干扰。
21.第四方面,本技术实施例提供了一种能量转换系统,该能量转换系统包括桥臂变换模块、共模滤波组件和电机和控制模块;上述共模滤波组件的多个连接端分别连接至上述桥臂变换模块的多个桥臂开关的桥臂中点;上述共模滤波组件的多个连接端分别连接至上述电机中的三相绕组;上述共模滤波组件的多个连接端中的任一连接端连接上述直流负载;上述控制模块用于控制上述桥臂变换模块中的桥臂开关动作以基于上述电池模块提供的输入电压驱动上述电机并对上述直流负载充电。在电池模块通过上述能量转换系统向直流负载充电的过程中,第一滤波组件处于不饱和的状态,在充电状态下仍然可以起到emc抑制效果,该能量转换系统可以有效降低emc干扰。
22.第五方面,本技术提供了一种动力系统,该动力系统中包括电池模块以及如上述第一方面至第四方面中任一种提供的能量转换系统,这里的电池模块可包括但不限于高压电池(也可称为动力电池)和低压电池。这里的动力系统适用于电动设备,该电动设备可包括但不限于电动汽车、电动游乐设备、电动列车、电动自行车、高尔夫球车或者其它电动设备。由于上述能量转换系统可在同时驱动电机且对电池模块充电、或者单独驱动电机、或者单独对电池模块充电,因此可提高动力系统的工作效率和灵活性,结构更加简单,成本低。
23.在本技术中,可控制各桥臂开关配合工作,从而使任意时刻通过第一滤波组件和/或第二滤波组件的电流和为0,使第一滤波组件和/或第二滤波组件在工作状态时处于不饱和状态,从而实现有效的降低在直流电源向电池模块充电或电池模块向直流负载充电的过程中的emc干扰。
附图说明
24.图1是本技术提供的能量转换系统的应用场景示意图;
25.图2a是本技术提供的能量转换系统的一结构示意图;
26.图2b是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
27.图3是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
28.图4是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
29.图5是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
30.图6是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
31.图7是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
32.图8是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
33.图9是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
34.图10是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
35.图11是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
36.图12是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
37.图13a是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
38.图13b是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图;
39.图14是本技术提供的动力系统的结构示意图;
40.图15是本技术提供的动力系统的结构示意图。
具体实施方式
41.本技术提供的能量转换系统适用于电动设备中的电池模块(如高压电池和低压电池)和电机,从而实现对高压电池和低压电池充电、驱动电机或者同时驱动电机并对高压电池和低压电池充电,其中,电动设备可以包括但不限于电动汽车、电动游乐设备、电动列车、电动自行车、高尔夫球车或者其它电动设备,具体可根据实际应用场景确定,在此不做限制。本技术提供的能量转换系统可适配于不同的应用场景,比如,电动汽车应用场景和电动游乐设备应用场景等,本技术将以电动汽车应用场景为例进行说明。
42.请一并参见图1,图1是本技术提供的能量转换系统的应用场景示意图。
43.在电动汽车应用场景下,如图1所示,电动汽车10中可以包括高压电池(也可以称为动力电池)、低压电池(也可以称为低压蓄电池)以及能量转换系统,其中能量转换系统中的电机可以理解为电动汽车10中的电机(如空调压缩机电机)。在需要对高压电池和低压电池充电的情况下,能量转换系统可为高压电池和低压电池提供直流电能以对高压电池和低压电池充电,在高压电池完成充电之后,高压电池可为电动汽车10中行车用的驱动电机提供直流电能,该驱动电机可以将高压电池提供的直流电能转化为机械能,以驱动电动汽车10行驶。在需要驱动电机的情况下,能量转换系统中的其它功能模块可为电机提供交流电能以驱动电机工作,这时电动汽车10中的空调制冷系统可正常工作。可选的,能量转换系统也可以驱动电机并对高压电池和低压电池充电,从而实现了在空调制冷系统工作的同时对电池充电,满足了电动汽车的不同需求,并且简化了电动汽车的结构布局,成本低、体积小且集成度高,适用性更强。
44.如图1所示,在电动汽车10充电时,一般可以通过充电桩20为电动汽车10充电。其中,充电桩20可以包括电源电路和充电枪;电源电路的一端与工频电网连接,另一端通过线缆与充电枪连接。目前,充电桩多为直流充电桩,电源电路可以将工频电网提供的交流电转换为直流电。例如,操作人员可以将充电枪插入电动汽车的充电插口,使充电枪与电动汽车
内的动力电池实现连接,充电桩20的电源电路进而可以通过充电枪为动力电池充电。
45.其中,充电桩20的输出电压,可以理解为电动汽车10接收到的电源电压。在直流快充场景下,电动汽车10接收到的电源电压位于动力电池的充电电压范围之内,动力电池可以直接使用充电桩20的输出电压完成充电。
46.下面将结合图2a至图14对本技术提供的能量转换系统、动力系统及其工作原理进行示例说明。
47.请参见图2a,图2a是本技术提供的能量转换系统的一结构示意图。如图2a所示,能量转换系统1中包括第一滤波组件10、电机控制电路20、控制模块30和电机40。其中,电机控制电路20的第一端连接直流电源;电机控制电路20的第一端经第一滤波组件10连接电池模块的第一端;电机控制电路20的第二端经第一滤波组件10连接电池模块的第二端;电机40连接直流电源。
48.在一些可行的实施方式中,上述控制模块30可包括但不限于控制板、控制芯片或者控制器。控制模块30用于控制电机控制电路20以基于直流电源提供的直流输入电压驱动电机40并对电池模块充电,并在充电过程中实现第一滤波组件10均处于不饱和的状态,从而有效的降低emc干扰。
49.其中,电机控制电路20具体可以包括桥臂变换模块。需要说明的是,电机控制电路20的具体电路可根据实际应用场景确定,可以参见图3至图12示例性示出的相关结构,在此不做限制。
50.其中,能量转换系统1中还可以包括第二滤波组件。第二滤波组件和电机控制电路20可以集成为一个功能模块,或者为两个单独的功能模块。第一滤波组件10和第二滤波组件为共模的滤波组件,例如共模电感或共模磁环。
51.需要说明的是,图2a示出的能量转换系统的工作原理和具体实现等内容,可以参见图3至图12的实施例。
52.请参见图2b,图2b是本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图。如图2b所示,能量转换系统1中包括第一滤波组件10、电机控制电路20、控制模块30和电机40。其中,电机控制电路20的第一端连接直流负载;电机控制电路20的第一端经第一滤波组件10连接电池模块的第一端;电机控制电路20的第二端经第一滤波组件10连接电池模块的第二端;电机40连接直流负载。
53.在一些可行的实施方式中,上述控制模块30可包括但不限于控制板、控制芯片或者控制器。控制模块30用于控制电机控制电路20以基于电池模块提供的输入电压驱动电机40并对直流负载充电,并在充电过程中实现第一滤波组件10均处于不饱和的状态,从而有效的降低emc干扰。
54.其中,能量转换系统1中还包括第二滤波组件。第二滤波组件和电机控制电路20可以集成为一个功能模块,或者为两个单独的功能模块。
55.其中,电机控制电路20具体可以包括桥臂变换模块,还可以包括第二滤波组件等;第一滤波组件10为共模的滤波组件,例如共模电感或共模磁环。需要说明的是,电机控制电路20的具体电路可根据实际应用场景确定,可以参见图3至图12示例性示出的相关结构,在此不做限制。
56.需要说明的是,直流电源提供的直流输入电压驱动电机40并对电池模块充电可以
认为是该能量转换系统的升压模式;基于电池模块提供的输入电压驱动电机40并对直流负载充电可以认为是该能量转换系统的降压模式,需要说明的是,升压模式和降压模式的差异仅是控制模块30在控制电机控制电路20时的控制不同,工作原理相同,因此在以下实施例中均以直流电源向电池模块充电为例对工作原理进行说明,不再赘述。
57.图3示例性示出了能量转换系统的另一结构示意图。
58.如图3所示,电机控制电路20可以包括桥臂变换模块201、第二滤波组件202;桥臂变换模块201的第一端连接直流电源;桥臂变换模块201的第一端经第一滤波组件10连接电池模块的第一端;桥臂变换模块201的第二端经第一滤波组件10连接电池模块的第二端。
59.其中,桥臂变换模块201的多个桥臂开关的桥臂中点分别经第二滤波组件202连接至电机40中的三相绕组;电机40的中线连接直流电源,电机40的中线由三相绕组的公共连接端引出;控制模块用于控制桥臂变换模块201中的桥臂开关动作以基于直流电源提供的直流输入电压驱动电机40并对电池模块充电。需要说明的是,第一滤波组件10也可以称为直流(direct current,dc)滤波组件;第二滤波组件202也可以称为(alternating current,ac)滤波组件。
60.在一些可行的实施方式中,上述桥臂变换模块201中包括并联的多个桥臂开关,多个桥臂开关的并联连接端可作为桥臂变换模块201的输入/输出端。其中,一个桥臂开关中包括串联的上桥臂开关(也可以称为上管开关)和下桥臂开关(也可以称为下管开关),上桥臂开关和下桥臂开关的串联连接点可作为桥臂开关的桥臂中点,上述多个桥臂开关中一个桥臂开关的桥臂中点可连接电机40的三相绕组中的一相绕组。这里的多个桥臂开关可以是采用硅半导体材料(silicon,si),或者第三代宽禁带半导体材料的碳化硅(silicon carbide,sic),或者氮化镓(gallium nitride,gan),或者金刚石(diamond),或者氧化锌(zinc oxide,zno),或者其它材料制成的金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,可以简称为mosfet)或者绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,可以简称为igbt),具体可根据实际应用场景确定,在此不做限制。桥臂变换模块201的具体电路拓扑可根据实际应用场景确定,例如两电平拓扑结构或多电平拓扑结构,在此不作限制。
61.在一些可行的实施方式中,上述控制模块30可以与桥臂变换模块201集成在同一控制板或者电路板(printed circuit board,pcb)上,该控制模块30(也可以称为集成控制器)可控制桥臂变换模块201的导通或者关断。这里的电路板也可以称为pcb板、印制电路板或者印刷线路板,电路板是电子元器件的支撑体,同时也是电子元器件电气相互连接的载体。上述控制模块30可控制桥臂变换模块201中的桥臂开关动作(即桥臂开关的导通或者关断)以基于电源提供的输入电压驱动电机40并对高压电池和低压电池充电。这里的电机40可以为电动汽车中的电机,例如,行车用的驱动电机、空调压缩机电机或者其它电机。
62.在一些可行的实施方式中,上述图3所示的电机40可包括但不限于三相电机和六相电机,该电机40的具体类型可根据实际应用场景确定,在此不作限制。例如,在上述电机40为三相电机的情况下,多相绕组可以为三相绕组;在电机40为六相电机的情况下,多相绕组可以为六相绕组。为方便描述,下面将以电机40为三相电机为例进行说明,以下不再赘述。
63.关于图3所示的能量转换系统的工作原理可以参见下文中图4至图7的相关内容。
64.请参见图4,图4示例性示出了以共正接法连接能量转换系统、电池模块和直流电源时的示意图。
65.图4示例性示出了能量转换系统的另一结构示意图。如图4所示,能量转换系统1中包括第一滤波组件10、电机控制电路20、控制模块30和电机40,其中,电机控制电路20包括桥臂变换模块201、第二滤波组件202。
66.在一些可行的实施方式中,如上述图4所示,上述桥臂变换模块201中包括但不限于桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c;三相绕组可包括绕组v、绕组u以及绕组w,该绕组v、绕组u以及绕组w为频率和振幅相同的绕组。其中,桥臂开关201a包括串联的上桥臂开关s1和下桥臂开关s2,该桥臂开关201a的桥臂中点是指上桥臂开关s1和下桥臂开关s2的串联连接点;桥臂开关201b包括串联的上桥臂开关s3和下桥臂开关s4,该桥臂开关201b的桥臂中点是指上桥臂开关s3和下桥臂开关s4的串联连接点;桥臂开关201c包括串联的上桥臂开关s5和下桥臂开关s6,该桥臂开关201c的桥臂中点是指上桥臂开关s5和下桥臂开关s6的串联连接点。
67.在一些可行的实施方式中,桥臂变换模块201的第一端连接至直流电源的正极,桥臂变换模块201的第一端经第一滤波组件10连接电池模块的正极;电池模块的负极经第一滤波组件10连接桥臂变换模块201的第二端;桥臂开关201a的桥臂中点经第二滤波组件202连接至三相绕组的绕组u,桥臂开关201b的桥臂中点经第二滤波组件202连接至三相绕组的绕组v,桥臂开关201c的桥臂中点经第二滤波组件202连接至三相绕组的绕组w,三相绕组的公共连接端连接直流电源的负极。由此可见,桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c,与绕组u、绕组v和绕组w一一对应。上述桥臂变换模块201的输入/输出端可连接电池模块,其中桥臂变换模块201的输入/输出端可以理解为桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c的并联连接端。
68.在一些可行的实施方式中,上述控制模块30可包括但不限于控制板、控制芯片或者控制器;控制模块30可与桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c建立有线连接或者无线连接,具体可根据实际应用场景确定,在此不作限制。上述控制模块30可控制桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c中的各桥臂开关动作,例如控制模块30可以导通桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c中任一桥臂开关,从而实现基于直流电源提供的直流电压驱动电机40并对电池模块充电的目的,同时实现第一滤波组件10处于不饱和状态,可以有效降低emc干扰。
69.以下以直流电源向电池模块充电为例,介绍图4所示的能量转换系统的工作原理。
70.在一种可能的实现中,控制模块可以导通桥臂开关201b中上桥臂开关s3和下桥臂开关s4,实现直流电源向电池模块充电。
71.此时,励磁回路的流向是:从直流电源的正极流向桥臂变换模块201的第一端,经上桥臂开关s3后从桥臂开关201b的桥臂中点流向第二滤波组件202的第一端,从第二滤波组件202的第二端流向三相绕组的绕组v,从电机的中线流向直流电源的负极。可见,励磁回路不经过第一滤波组件10。
72.续流回路的流向是:从直流电源的正极经第一滤波组件10后流向电池模块的正极,从电池模块的正极经该第一滤波组件10后流向桥臂变换模块201的第二端,经下桥臂开关s4后从桥臂开关201b的桥臂中点流出,流向第二滤波组件202的第一端,从第一滤波组件
20的第二端流向三相绕组的绕组w,从电机的中线流向直流电源的负极。可见,续流回路分别从正方向和负方向经过第一滤波组件10。
73.综上可见,在直流电源通过上述能量转换系统向电池模块充电的过程中,任意时刻通过第一滤波组件10的电流和为0,第一滤波组件10处于不饱和的状态,在充电状态下仍然可以起到emc抑制效果,该能量转换系统可以有效降低emc干扰。
74.在一种可能的实现中,能量转换系统还可以包括若干个开关以及电容等。请参见图5,图5示例性示出了能量转换系统的另一结构示意图。如图5所示,能量转换系统1还可以开关k1、开关k2、开关k3、开关k4、开关k5以及电容c。其中,开关k1位于桥臂变换模块201与直流电源的正极之间;开关k2设置于第一滤波组件10和电池正极之间;开关k3位于电池负极和第一滤波组件10之间;开关k4位于三相绕组的公共端与直流电源的负极之间;开关k5的第一端位于桥臂变换模块201与直流电源的正极之间,开关k5的第二端连接电容c的第一端,电容的第二端位于三相绕组的公共连接端与直流电源的负极之间。其中,开关k1、开关k2、开关k3、开关k4、开关k5可以为大电流接触器;开关k1可以为直流快充继电器,开关k2可以为主正继电器,开关k3可以为主负继电器。
75.在一些可行的实施方式中,在对电池模块充电的情况下,上述控制模块30还可控制开关k1、开关k2、开关k3、开关k4导通,控制开关k5断开,并控制上述各桥臂开关动作来实现基于直流电源提供的电压对电池模块充电的目的。
76.图5所示的能量转换系统的工作原理可以参加图4的相关描述,此处不再赘述。
77.请参见图6,图6示例性示出了通过共负接法连接能量转换系统、电池模块和直流电源时的示意图。
78.图6示例性示出了能量转换系统的另一结构示意图。如图6所示,能量转换系统1中包括第一滤波组件10、电机控制电路20、控制模块30和电机40,其中,电机控制电路20包括桥臂变换模块201、第二滤波组件202。
79.在一些可行的实施方式中,如上述图6所示,上述桥臂变换模块201中包括但不限于桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c。其中,桥臂开关201a包括串联的上桥臂开关s1和下桥臂开关s2,该桥臂开关201a的桥臂中点是指上桥臂开关s1和下桥臂开关s2的串联连接点;桥臂开关201b包括串联的上桥臂开关s3和下桥臂开关s4,该桥臂开关201b的桥臂中点是指上桥臂开关s3和下桥臂开关s4的串联连接点;桥臂开关201c包括串联的上桥臂开关s5和下桥臂开关s6,该桥臂开关201c的桥臂中点是指上桥臂开关s5和下桥臂开关s6的串联连接点。
80.其中,桥臂变换模块201的第一端连接至直流电源的负极,桥臂变换模块201的第一端经第一滤波组件10连接电池模块的负极;电池模块的正极经第一滤波组件10连接桥臂变换模块201的第二端;桥臂开关201a的桥臂中点经第二滤波组件202连接至三相绕组的绕组u,桥臂开关201b的桥臂中点经第二滤波组件202连接至三相绕组的绕组v,桥臂开关201c的桥臂中点经第二滤波组件202连接至三相绕组的绕组w,三相绕组的公共连接端连接直流电源的正极。
81.在一些可行的实施方式中,上述控制模块30可包括但不限于控制板、控制芯片或者控制器;控制模块30可与桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c建立有线连接或者无线连接,具体可根据实际应用场景确定,在此不作限制。上述控制模块30可控制桥臂开
关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c中的各桥臂开关动作,例如控制模块30可以导通桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c中任意桥臂开关,从而实现基于直流电源提供的直流电压驱动电机40并对电池模块充电的目的,同时实现第一滤波组件10处于不饱和状态,可以有效降低emc干扰。
82.以下以直流电源向电池模块充电为例,介绍图6所示的能量转换系统的工作原理。
83.在一种可能的实现中,控制模块可以导通桥臂开关201a中上桥臂开关s3和下桥臂开关s4,实现直流电源向电池模块充电。
84.此时,励磁回路的流向是:从直流电源的正极流向三相绕组的公共端,经三相绕组的绕组v流向第二滤波组件202,进而,经桥臂变换模块201中桥臂开关201b的桥臂中点流入下桥臂开关s4,进而,从桥臂变换模块201的第一端流向直流电源的负极。可见,励磁回路不经过第一滤波组件10。
85.续流回路的流向是:从直流电源的正极流向三相绕组的公共端,经三相绕组的绕组v流向第二滤波组件202,进而,经桥臂变换模块201中桥臂开关201b的桥臂中点流入上桥臂开关s3,进而,从桥臂变换模块201的第二端经第一滤波组件10流向直流电源的正极,从直流电源的负极经第一滤波组件10流向直流电源的负极。可见,续流回路分别从正方向和负方向经过第一滤波组件10。
86.综上可见,在直流电源通过上述能量转换系统向电池模块充电的过程中,任意时刻通过第一滤波组件10的电流和为0,第一滤波组件10处于不饱和的状态,在充电状态下仍然可以起到emc抑制效果,该能量转换系统可以有效降低emc干扰。
87.在一种可能的实现中,能量转换系统还可以包括若干个开关以及电容等。请参见图7,图7示例性示出了能量转换系统的另一结构示意图。如图7所示,能量转换系统1还可以开关k1、开关k2、开关k3、开关k4、开关k5以及电容c。其中,开关k1位于桥臂变换模块201的第一端与直流电源的负极之间;开关k2设置于第一滤波组件10和电池正极之间;开关k3位于电池的负极和第一滤波组件10之间;开关k4位于三相绕组的公共端与直流电源的正极之间;开关k5的第一端位于桥臂变换模块201与直流电源的负极之间,开关k5的第二端连接电容c的第一端,电容c的第二端位于三相绕组的公共连接端与直流电源的正极之间。
88.在一些可行的实施方式中,在对电池模块充电的情况下,上述控制模块30还可控制开关k1、开关k2、开关k3、开关k4导通,控制开关k5断开,并控制上述各桥臂开关动作来实现基于直流电源提供的电压对电池模块充电的目的。
89.图7所示的能量转换系统的工作原理可以参加图6的相关描述,此处不再赘述。
90.图8示例性示出了能量转换系统的另一结构示意图。
91.如图8所示,电机控制电路20可以包括桥臂变换模块201、第二滤波组件202;桥臂变换模块201的第一端连接直流电源;桥臂变换模块201的第一端经第一滤波组件10连接电池模块的第一端;桥臂变换模块201的第二端经第一滤波组件10连接电池模块的第二端;其中,桥臂变换模块201的多个桥臂开关的桥臂中点分别连接至第二滤波组件202的多个第一端;第二滤波组件202的多个第二端分别连接至电机40中的三相绕组;第二滤波组件202的任一第一端经连接直流电源。
92.其中,控制模块用于控制桥臂变换模块201中的桥臂开关动作以基于直流电源提供的直流输入电压驱动电机40并对电池模块充电。
93.在一些可行的实施方式中,上述桥臂变换模块201中包括并联的多个桥臂开关,多个桥臂开关的并联连接端可作为桥臂变换模块201的输入/输出端。其中,一个桥臂开关中包括串联的上桥臂开关(也可以称为上管开关)和下桥臂开关(也可以称为下管开关),上桥臂开关和下桥臂开关的串联连接点可作为桥臂开关的桥臂中点,上述多个桥臂开关中一个桥臂开关的桥臂中点可连接电机40的三相绕组中的一相绕组。这里的多个桥臂开关可以是采用硅半导体材料(silicon,si),或者第三代宽禁带半导体材料的碳化硅(silicon carbide,sic),或者氮化镓(gallium nitride,gan),或者金刚石(diamond),或者氧化锌(zinc oxide,zno),或者其它材料制成的金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,可以简称为mosfet)或者绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor,可以简称为igbt),具体可根据实际应用场景确定,在此不做限制。桥臂变换模块201的具体电路拓扑可根据实际应用场景确定,在此不作限制。
94.在一些可行的实施方式中,上述控制模块30可以与桥臂变换模块201集成在同一控制板或者电路板(printed circuit board,pcb)上,该控制模块30(也可以称为集成控制器)可控制桥臂变换模块201的导通或者关断。这里的电路板也可以称为pcb板、印制电路板或者印刷线路板,电路板是电子元器件的支撑体,同时也是电子元器件电气相互连接的载体。上述控制模块30可控制桥臂变换模块201中的桥臂开关动作(即桥臂开关的导通或者关断)以基于电源提供的输入电压驱动电机40对高压电池和低压电池充电。这里的电机40可以为电动汽车中的电机,例如,行车用的驱动电机、空调压缩机电机或者其它电机。以空调压缩机电机为例进行说明,控制模块30可控制桥臂变换模块201中的桥臂开关动作以基于电源提供的交流输入电压驱动电机40,这时电动汽车上的空调制冷系统可以正常工作。
95.在一些可行的实施方式中,上述图8所示的电机40可包括但不限于三相电机和六相电机,该电机40的具体类型可根据实际应用场景确定,在此不作限制。例如,在上述电机40为三相电机的情况下,多相绕组可以为三相绕组;在电机40为六相电机的情况下,多相绕组可以为六相绕组。为方便描述,下面将以电机40为三相电机为例进行说明,以下不再赘述。
96.关于图8所示的能量转换系统的工作原理可以参见下文中图9至图12的相关内容。
97.请参见图9,图9示例性示出了通过共正接法连接能量转换系统、电池模块和直流电源时的示意图。
98.图9示例性示出了能量转换系统的另一结构示意图。如图9所示,能量转换系统1中包括第一滤波组件10、电机控制电路20、控制模块30和电机40,其中,电机控制电路20包括桥臂变换模块201、第二滤波组件202。
99.在一些可行的实施方式中,如上述图9所示,上述桥臂变换模块201中包括但不限于桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c。其中,桥臂开关201a包括串联的上桥臂开关s1和下桥臂开关s2,该桥臂开关201a的桥臂中点是指上桥臂开关s1和下桥臂开关s2的串联连接点;桥臂开关201b包括串联的上桥臂开关s3和下桥臂开关s4,该桥臂开关201b的桥臂中点是指上桥臂开关s3和下桥臂开关s4的串联连接点;桥臂开关201c包括串联的上桥臂开关s5和下桥臂开关s6,该桥臂开关201c的桥臂中点是指上桥臂开关s5和下桥臂开关s6的串联连接点。
100.其中,桥臂变换模块201的第一端连接至直流电源的正极,桥臂变换模块201的第一端经第一滤波组件10连接电池模块的正极;电池模块的负极经第一滤波组件10连接桥臂变换模块201的第二端;桥臂开关201a的桥臂中点经第二滤波组件202连接至三相绕组的绕组u,桥臂开关201b的桥臂中点经第二滤波组件202连接至三相绕组的绕组v,桥臂开关201c的桥臂中点经第二滤波组件202连接至三相绕组的绕组w;桥臂开关201a的桥臂中点与第二滤波组件的连接点连接至直流电源的负极。
101.在一些可行的实施方式中,上述控制模块30可包括但不限于控制板、控制芯片或者控制器;控制模块30可与桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c建立有线连接或者无线连接,具体可根据实际应用场景确定,在此不作限制。上述控制模块30可控制桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c中的各桥臂开关动作,例如控制模块30可以导通桥臂开关201b和/或桥臂开关201c,实现在第一滤波组件10和第二滤波组件202均不饱和的情况下,基于直流电源提供的直流电压驱动电机40并对电池模块充电的目的,从而实现有效的降低emc干扰。
102.以下以直流电源向电池模块充电为例,介绍图9所示的能量转换系统的工作原理。
103.在一种可能的实现中,控制模块可以同时导通桥臂开关201b和桥臂开关201c,实现直流电源向电池模块充电。
104.此时,励磁回路的流向是:从直流电源的正极流向桥臂变换模块201的第一端;进而,分两路,第一电流经上桥臂开关s3后,从桥臂开关201b的桥臂中点经第二滤波组件202流向三相绕组的绕组v;第二电流经上桥臂开关s5后从桥臂开关201c的桥臂中点经第二滤波组件202流向三相绕组的绕组w;最后,两路电流均通过绕组u流出,经第二滤波组件202后流向直流电源的负极。
105.可见,第一电流和第二电流分别正向经过第二滤波组件进入三相绕组,又经三相绕组的绕组u汇合后反向经过第二滤波组件,因此,励磁回路任意时刻通过第二滤波组件202的电流和为0;第一电流和第二电流均未通过第一滤波组件10,因此,励磁回路任意时刻通过第一滤波组件10的电流和为0。
106.续流回路的流向是:从直流电源的正极经第一滤波组件10后流向电池模块的正极,从电池模块的负极经第一滤波组件10后流向桥臂变换模块201的第二端;进而,分两路,第三电流经下桥臂开关s4后,从桥臂开关201b的桥臂中点经第二滤波组件202流向三相绕组的绕组v;第四电流经下桥臂开关s6后,从桥臂变换模块201的桥臂中点经第二滤波组件202后流向三相绕组的绕组w;进而,两路电流均通过绕组u流出,经第二滤波组件202后流向直流电源的负极。
107.可见,第三电流和第四电流分别正向经过第二滤波组件202进入三相绕组,又经三相绕组汇合后反向经过第二滤波组件202,因此,续流回路任意时刻通过第二滤波组件202的电流和为0;续流回路正反向经过第一滤波组件10,因此,续流回路任意时刻通过第一滤波组件10的电流和为0。
108.综上可见,在直流电源通过上述能量转换系统向电池模块充电的过程中,任意时刻通过第一滤波组件10的电流和为0,任意时刻通过第二滤波组件202的电流和为0,即第一滤波组件10和第二滤波组件202均处于不饱和的状态,在充电状态下均可以起到emc抑制效果,该能量转换系统可以有效降低emc干扰。
109.在一种可能的实现中,能量转换系统还可以包括若干个开关以及电容等。请参见图10,图10示例性示出了能量转换系统的另一结构示意图。如图10所示,能量转换系统1还可以开关k1、开关k2、开关k3、开关k4、开关k5以及电容c。其中,开关k1的第一端位于桥臂变换模块201和第一滤波组件10之间,开关k1的第二端连接直流电源的正极;开关k2设置于第一滤波组件10和电池正极之间;开关k3位于电池负极和第一滤波组件10之间;开关k4位于第二滤波组件与直流电源的负极之间;开关k5的第一端位于桥臂变换模块201与直流电源的正极之间,开关k5的第二端连接电容c的第一端,电容的第二端位于三相绕组的公共连接端与直流电源的负极之间。
110.在一些可行的实施方式中,在对电池模块充电的情况下,上述控制模块30还可控制开关k1、开关k2、开关k3、开关k4导通,控制开关k5断开,并控制桥臂开关201b和/或桥臂开关201c导通来实现基于直流电源提供的电压对电池模块充电的目的。
111.图10所示的能量转换系统的工作原理可以参加图9的相关描述,此处不再赘述。
112.请参见图11,图11示例性示出了通过共负接法连接能量转换系统、电池模块和直流电源时的示意图。
113.如图11所示,能量转换系统1中包括第一滤波组件10、电机控制电路20、控制模块30和电机40,其中,电机控制电路20包括桥臂变换模块201、第二滤波组件202。
114.在一些可行的实施方式中,如上述图11所示,上述桥臂变换模块201中包括但不限于桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c。其中,桥臂开关201a包括串联的上桥臂开关s1和下桥臂开关s2,该桥臂开关201a的桥臂中点是指上桥臂开关s1和下桥臂开关s2的串联连接点;桥臂开关201b包括串联的上桥臂开关s3和下桥臂开关s4,该桥臂开关201b的桥臂中点是指上桥臂开关s3和下桥臂开关s4的串联连接点;桥臂开关201c包括串联的上桥臂开关s5和下桥臂开关s6,该桥臂开关201c的桥臂中点是指上桥臂开关s5和下桥臂开关s6的串联连接点。
115.其中,桥臂变换模块201的第一端连接至直流电源的负极,桥臂变换模块201的第一端经第一滤波组件10连接电池模块的负极;电池模块的正极经第一滤波组件10连接桥臂变换模块201的第二端;桥臂开关201a的桥臂中点经第二滤波组件202连接至三相绕组的绕组u,桥臂开关201b的桥臂中点经第二滤波组件202连接至三相绕组的绕组v,桥臂开关201c的桥臂中点经第二滤波组件202连接至三相绕组的绕组w,桥臂开关201a的桥臂中点与第二滤波组件的连接点连接至直流电源的负极。
116.在一些可行的实施方式中,上述控制模块30可包括但不限于控制板、控制芯片或者控制器;控制模块30可与桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c建立有线连接或者无线连接,具体可根据实际应用场景确定,在此不作限制。上述控制模块30可控制桥臂开关201a、桥臂开关201b和桥臂开关201c中的各桥臂开关动作,例如控制模块30可以导通桥臂开关201b和/或桥臂开关201c,从而实现基于直流电源提供的直流电压驱动电机40并对电池模块充电的目的。
117.在一种可能的实现中,控制模块可以导通桥臂开关201b和桥臂开关201c,实现直流电源向电池模块充电。
118.此时,励磁回路的流向是:从直流电源的正极流向第二滤波组件202的第一端,从第二滤波组件的第二端流向绕组u;进而,分两路,第一电流从绕组v经第二滤波组件202后
流向桥臂开关201b的桥臂中点,经下桥臂开关s4从桥臂变换模块201的第一端流向直流电源的负极;第二电流从绕组w经第二滤波组件202后流向桥臂开关201c的桥臂中点,经下桥臂开关s6从桥臂变换模块201的第一端流向直流电源的负极。
119.可见,励磁回路正向经过第二滤波组件202进入绕组u,进而,分成两路电路分别反向经过第二滤波组件202,因此,励磁回路任意时刻通过第二滤波组件202的电流和为0;励磁回路未经过第一滤波组件10,因此,励磁回路任意时刻通过第一滤波组件10的电流和为0。
120.续流回路的流向是:从直流电源的正极流向第二滤波组件202的第一端,从第二滤波组件的第二端流向绕组u;进而,分两路,第三电流从绕组v经第二滤波组件202后流向桥臂开关201b的桥臂中点,第三电流经上桥臂开关s3后从桥臂变换模块201的第二端流出,第四电流从绕组w经第二滤波组件202后流向桥臂开关201c的桥臂中点,经下桥臂开关s6从桥臂变换模块201的第二端流出;第三电流和第四电流经桥臂变换模块201的第二端流出的总电流,经第一滤波组件10流向电池模块的正极,从电池模块的负极经第一滤波组件流向直流电源的负极。
121.可见,续流回路正向经过第二滤波组件202进入绕组u,进而,分成两路电路分别从绕组v和绕组w反向经过第二滤波组件202,因此,续流回路任意时刻通过第二滤波组件202的电流和为0;续流回路正方向和负方向均经过第一滤波组件10,因此,续流回路任意时刻通过第一滤波组件10的电流和为0。
122.综上可见,在直流电源通过上述能量转换系统向电池模块充电的过程中,任意时刻通过第一滤波组件10的电流和为0,任意时刻通过第二滤波组件202的电流和为0,即第一滤波组件10和第二滤波组件202均处于不饱和的状态,在充电状态下均可以起到emc抑制效果,该能量转换系统可以有效降低emc干扰。
123.在一种可能的实现中,能量转换系统还可以包括若干个开关以及电容等。请参见图12,图12示例性示出了能量转换系统的另一结构示意图。如图12所示,能量转换系统1还可以开关k1、开关k2、开关k3、开关k4、开关k5以及电容c。其中,开关k1的第一端位于桥臂变换模块201和第一滤波组件10之间,开关k1的第二端连接直流电源的负极;开关k2设置于第一滤波组件10和电池模块的正极之间;开关k3位于电池模块的负极和第一滤波组件10之间;开关k4位于三相绕组的公共端与直流电源的正极之间;开关k5的第一端位于桥臂变换模块201与直流电源的负极之间,开关k5的第二端连接电容c的第一端,电容c的第二端位于三相绕组的公共连接端与直流电源的正极之间。
124.在一些可行的实施方式中,在对电池模块充电的情况下,上述控制模块30还可控制开关k1、开关k2、开关k3、开关k4导通,控制开关k5断开,并控制桥臂开关201b和/或桥臂开关201c导通来实现基于直流电源提供的电压对电池模块充电的目的。
125.图12所示的能量转换系统的工作原理可以参加图11的相关描述,此处不再赘述。
126.请参见图13a,图13a是本技术提供的能量转换系统的一结构示意图。
127.如图13a所示,能量转换系统2中包括能量转换系统包括电机10、共模滤波组件20、桥臂变换模块30和控制模块40。
128.共模滤波组件20的多个连接端分别连接至桥臂变换模块30的多个桥臂开关的桥臂中点;共模滤波组件20的多个连接端分别连接至电机10中的三相绕组;共模滤波组件20
的多个连接端中的任一连接端连接直流电源;
129.控制模块40用于控制桥臂变换模块30中的桥臂开关动作以基于直流电源提供的直流输入电压驱动电机10并对电池模块充电。
130.其中,电机控制电路20可以包括其他滤波组件或开关等;第一滤波组件10为共模的滤波组件,例如共模电感和共模磁环。
131.请参见图13b,图13b是本技术提供的能量转换系统的一结构示意图。
132.如图13b所示,能量转换系统2中包括能量转换系统包括电机10、共模滤波组件20、桥臂变换模块30和控制模块40。
133.共模滤波组件20的多个连接端分别连接至桥臂变换模块30的多个桥臂开关的桥臂中点;共模滤波组件20的多个连接端分别连接至电机10中的三相绕组;共模滤波组件20的多个连接端中的任一连接端连接直流负载;
134.控制模块40用于控制桥臂变换模块30中的桥臂开关动作以基于电池模块提供的直流输入电压驱动电机10并对直流负载充电。
135.其中,电机控制电路20可以包括其他滤波组件或开关等;第一滤波组件10为共模的滤波组件,例如共模电感和共模磁环。
136.以下示例性的以图14介绍图13a所示的能量转换系统的工作原理。请参见图14,图14示例性示出了以共正接法连接能量转换系统2、电池模块和直流电源时的示意图。
137.图14示例性示出了能量转换系统的另一结构示意图。如图14所示,能量转换系统1中包括电机10、共模滤波组件20、桥臂变换模块30和控制模块40。其中,桥臂变换模块30包括桥臂开关301、桥臂开关302和桥臂开关303,桥臂开关201a包括上桥臂开关s1和下桥臂开关s2,桥臂开关201b包括上桥臂开关s3和下桥臂开关s4,桥臂开关201c包括上桥臂开关s5和下桥臂开关s6。
138.其中,桥臂变换模块30的第一端连接至直流电源的正极,桥臂变换模块30的第一端连接电池模块的正极;电池模块的负极连接桥臂变换模块30的第二端;桥臂开关301的桥臂中点经共模滤波组件20连接至三相绕组的绕组u,桥臂开关302的桥臂中点经共模滤波组件20连接至三相绕组的绕组v,桥臂开关303的桥臂中点经共模滤波组件20连接至三相绕组的绕组w,桥臂开关301的桥臂中点与共模滤波组件20的连接点连接至直流电源的负极。
139.在一些可行的实施方式中,上述控制模块30可包括但不限于控制板、控制芯片或者控制器;控制模块30可与桥臂开关301、桥臂开关302和桥臂开关303建立有线连接或者无线连接,具体可根据实际应用场景确定,在此不作限制。上述控制模块30可控制桥臂开关301、桥臂开关302和桥臂开关303中的各桥臂开关动作,例如控制模块30可以导通桥臂开关302和/或桥臂开关303,从而实现基于直流电源提供的直流电压驱动电机40并对电池模块充电的目的。
140.以下以直流电源向电池模块充电为例,介绍图14所示的能量转换系统的工作原理。
141.在一种可能的实现中,控制模块可以导通桥臂开关302和桥臂开关303,实现直流电源向电池模块充电。
142.此时,励磁回路的流向是:从直流电源的正极流向桥臂变换模块30的第一端;进而,分两路,第一电流经上桥臂开关s3后从桥臂开关302的桥臂中点经共模滤波组件20流向
三相绕组的绕组v;第二电流经上桥臂开关s5后从桥臂开关303的桥臂中点经共模滤波组件20流向三相绕组的绕组w;进而,两路电流均通过绕组u流出,经共模滤波组件20后流向直流电源的负极。
143.可见,第一电流和第二电流分别正向经过共模滤波组件20进入三相绕组,又经三相绕组的绕组u汇合后反向经过共模滤波组件20,因此,励磁回路任意时刻通过共模滤波组件20的电流和为0。
144.续流回路的流向是:从直流电源的正极流向电池模块的正极,从电池模块的正极流向桥臂变换模块30的第二端;进而,分两路,第三电流经下桥臂开关s4后从桥臂开关302的桥臂中点经共模滤波组件20流向三相绕组的绕组v;第四电流经下桥臂开关s6后从桥臂变换模块30的桥臂中点经共模滤波组件20流向三相绕组的绕组w;进而,两路电流均通过绕组u流出,经共模滤波组件20后流向直流电源的负极。
145.可见,第三电流和第四电流分别正向经过共模滤波组件20进入三相绕组,又经三相绕组汇合后反向经过共模滤波组件20,因此,续流回路任意时刻通过共模滤波组件20的电流和为0。
146.综上可见,在直流电源通过上述能量转换系统向电池模块充电的过程中,任意时刻通过共模滤波组件20的电流和为0,共模滤波组件20均处于不饱和的状态,在充电状态下均可以起到emc抑制效果,该能量转换系统可以有效降低emc干扰。
147.在一种可能的实现中,能量转换系统2也可以通过共负接法与电池模块和直流电源相连接;能量转换系统2还可以包括若干个开关以及电容等,具体实现可以参见上述能量转换系统1中的相关内容,此处不再赘述。
148.进一步地,请参见图15,图15是本技术提供的动力系统的结构示意图。本技术提供的动力系统适用于上述电动设备,该动力系统的具体结构如图15所示,该动力系统中包括电池模块和能量转换系统(如上述图2a至图13b所示的能量转换系统),其中,电池模块可包括但不限于高压电池和低压电池。这里的高压电池可以指为电动设备提供动力来源的电源,高压电池可包括但不限于三元锂电池、磷酸铁锂电池以及其它高压电池。由于上述能量转换系统可在同时驱动电机且对电池模块充电、或者单独驱动电机、或者单独对电池模块进行单相充电或者三相充电,因此可提高动力系统的工作效率和灵活性,结构更加简单且集成度高,成本低;另外,上述能量转换系统可集成电机和车载充电机,无需使用高压配电盒集成电机和车载充电机,从而减少了动力系统中使用高压部件的数量,成本更低,适用性更强。
149.以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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