电动汽车驱动装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及电动汽车驱动装置，更具体而言，涉及如下的电动汽车驱动装置：该电动汽车驱动装置在引擎没有驱动的情况下，利用某一电池的充电电压对其他电池进行充电，控制ISG的发电电压，在不用另外使用转换器的情况下也能够选择性地对具有相互不同的充电电压的多个电池进行充电，能够减小重量及体积。
【专利说明】
电动汽车驱动装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电动汽车驱动装置。
【背景技术】
[0002]最近，顺应世界性的环境规范的强化以及减少能源费用的趋势，对环保型电动汽车(EV:Electric Vehicle)的需求也在增加。在欧美，通过大气维护法的制定，电动汽车的普及也在义务化，在国内，对作为低碳绿色增长的一环的绿色汽车(Green car，环保汽车)的关注和研究也在活跃进行中。
[0003]另一方面，在电动汽车上安装有:用于驱动汽车的驱动马达；用于使各种电子装置工作的电池；以及用于夏季冷气或冬季暖气的空调装置。
[0004]另夕卜，一般来说，在电动汽车上设有用于起动引擎和使驱动马达旋转的IGS(Integrated Starter Generator:发电一体化电机)。上述IGS以用于使马达旋转的电动模式(Motoring mode)和用于输出规定的输出电压的发电模式工作。
[0005]另外，在上述电动汽车上可设有具有相互不同的充电电压的多个电池。此时，可通过上述IGS的发电模式对各电池进行充电。
[0006]在此，一般来说，上述ISG构成为能够发出较高的输出电压，因此若是高电压电池，则能够通过ISG的输出电压进行充电，但是若是低电压电池，则不能够通过ISG的输出电压进行充电，需要特别的DC-DC转换器(Converters)。
[0007]即，上述DC-DC转换器执行将ISG的较高的输出电压降低到低电压电池的充电电压的功能。
[0008]但是，上述DC-DC转换器重量较重，体积较大，产生增加电动汽车的重量或者降低内部空间使用率的问题，进而，降低电动汽车的效率。
[0009]因此，需要一种如下的结构，S卩，在备有相互不同的充电电压的多个电池的情况下，即使不用另外具有DC-DC转换器也能够通过一个ISG对各个电池进行充电的结构。
[0010]另一方面，若想要利用ISG对高电压电池和低电压电池进行充电，则需要使引擎的旋转力传递到ISG，很难在引擎没有驱动的状态下利用ISG对高电压电池和低电压电池进行充电。
[0011]因此，需要在引擎没有驱动的状态下也能够对特别是低电压电池进行应急充电的结构。
【发明内容】
[0012]所要解决的技术问题
[0013]本发明的技术课题是提供一种在引擎停止的状态下能够通过某一电池对其他电池进行充电的电动汽车驱动装置。
[0014]另外，本发明ISG的技术课题是提供一种能够控制ISG的发电电压的电动汽车驱动装置。
[0015]另外，本发明的技术课题是提供一种即使不用另外使用转换器也能够选择性地对具有相互不同的充电电压的多个电池进行充电的电动汽车驱动装置。
[0016]另外，本发明的技术课题是提供一种能够减小重量和体积、且能够提高空间使用率的电动汽车驱动装置。
[0017]用于解决技术课题的方案
[0018]为了解决上述技术课题，根据本发明的一个方案，提供一种电动汽车驱动装置，其包括:马达，包括卷绕有励磁线圈的转子及卷绕有电枢线圈的定子；引擎，选择性地使上述转子旋转；第一电池，驱动上述马达或通过上述马达进行充电；第二电池，通过上述马达进行充电，具有与上述第一电池不同的充电电压；以及马达控制部，根据上述引擎的驱动状态、上述第一电池及上述第二电池的剩余电量中的至少一个，利用与上述励磁线圈连接的励磁电流控制器来调节施加到上述励磁线圈的励磁电流值，由此选择性地对上述第一电池或上述第二电池进行充电。
[0019]在此，在上述励磁电流控制器分别设有二极管及控制开关元件，该二极管及控制开关元件与上述第一电池、上述第二电池及上述励磁线圈一同构成降压变换电路。
[0020]根据本发明的另一个方案，提供一种电动汽车驱动装置，其包括:马达，包括设有励磁线圈的转子及设有电枢线圈的定子；引擎，选择性地使上述转子旋转；第一电池，驱动上述马达或通过上述马达进行充电；第二电池，能够通过上述马达进行充电，具有比上述第一电池低的充电电压；以及马达控制部，包括与电枢线圈连接的变频器电路及与上述励磁线圈连接的励磁电流控制器，在上述励磁电流控制器与上述第一电池、上述第二电池及上述励磁线圈一同构成降压变换电路。
[0021]发明效果
[0022]如上所述，本发明的实施例涉及的电动汽车驱动装置，在引擎停止的状态下，能够通过某一个电池对其他电池进行充电，减少重量和体积，且提高空间使用率。
[0023]另外，本发明的实施例涉及的电动汽车驱动装置，能够控制ISG的发电电压，因此在不用另外使用转换器的情况下也能够有选择地对具有相互不同的充电电压的多个电池进行充电。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1A、图1B是本发明实施例的电动汽车驱动装置的概念图。
[0025]图2是能够应用于本发明实施例的马达的分解立体图。
[0026]图3是构成本发明实施例的电动汽车驱动装置的马达控制部的结构图。
[0027]图4是示出本发明第一实施例的电动汽车驱动装置的电路图。
[0028]图5A?图5C是用于说明图4所示的电动汽车驱动装置的工作状态的电路图。
[0029]图6是示出本发明第二实施的电动汽车驱动装置的电路图。
[0030]图7A?图7C是用于说明图6所示的电动汽车驱动装置的工作状态的电路图。
[0031]图8是示出本发明第三实施例的电动汽车驱动装置的电路图。
[0032]图9A?图9C是用于说明图8所示的电动汽车驱动装置的工作状态的电路图。
[0033]图10是用于说明本发明第四实施例的电动汽车驱动装置的第一工作状态的电路图。
[0034]图11及图12是用于说明本发明第四实施例的电动汽车驱动装置的第二工作状态的电路图。
[0035]图13及图14是用于说明本发明第四实施例的电动汽车驱动装置的第三工作状态的电路图。
[0036]图15是用于说明本发明第四实施例的电动汽车驱动装置的第四工作状态的电路图。
[0037]其中，附图标记说明如下:
[0038]1:马达10:定子
[0039]12:电枢线圈20:转子
[0040]22:励磁线圈100:电动汽车驱动装置
[0041]110:引擎120:变频器
[0042]130:马达控制部140:第一电池
[0043]150:第二电池161:第一开关
[0044]162:第二开关
【具体实施方式】
[0045]下面，参照附图，对本发明的一实施例的电动汽车驱动装置(下面，有时也称作驱动装置)进行详细说明。附图示出了本发明的例示的形态，这仅仅是为了详细说明本发明而提供的，并不据此限定本发明的技术范围。
[0046]另外，与附图标记无关地对于相同或对应的构成要素标注了相同的参考标记，并省略对此的重复说明，为了便于说明，所图示的各构成部件的大小和形状有可能被放大或缩小表示。
[0047]另一方面，第一或第二等包含顺序的术语可用于说明各种构成要素，但是上述构成要素并不限于上述术语，上述术语仅仅为了将一个构成要素与其他构成要素区别开的目的。
[0048]图1A、图1B是本发明的实施例涉及的电动汽车驱动装置100的概念图。
[0049]参照图1A、图1B，本发明实施例的驱动装置100包括:马达1、引擎110、第一电池140、第二电池150、马达控制部130。
[0050]在此，第二电池150的充电电压可以设定为比第一电池140的充电电压低，作为一实施方式，第一电池140可以是43V,第二电池150可以是12V。
[0051]上述马达1包括卷绕了励磁线圈的转子20和卷绕了电枢线圈的定子10，具体而目，可以是励磁线圈马达。
[0052]另外，上述驱动装置100包括变频器120，该变频器(Inverter) 120与上述马达1，具体而言与上述马达1的定子10侧电连接。
[0053]在此，上述变频器120可以与上述马达1的定子10侧电连接，上述马达控制部130与上述马达1的转子20侧电连接。
[0054]上述马达1能够以引擎启动、助力器(Torque assist)等的电动模式(Motoringmode)和用于产生规定的输出电压的发电模式(Generating mode)工作。另外，上述发电模式可包括一般发电模式和后述的再生模式(Regenerating mode)。因此,可将上述马达1称为电动汽车用驱动马达或ISG(Integrated Starter Generator:发电一体化电机)。
[0055]此时，在发电模式下，上述马达I可利用输出电压选择性地对第一电池140和第二电池150进行充电。另外，上述马达I可被上述引擎110旋转而以发电模式工作。
[0056]上述引擎110使上述马达旋转，具体而言，上述引擎110选择性地使上述转子旋转。另外，在上述引擎110和上述马达I之间可配备用于选择性地传递旋转力的离合器(未图示)。
[0057]另外，上述第一电池140可驱动上述马达I或可通过上述马达I进行充电。
[0058]另外，上述第二电池150可被上述马达I充电且具有与第一电池140不同的充电电压。例如,第二电池150可以是12V的电池，第一电池140可以是具有比第二电池150高的充电电压的高电压电池，作为一实施方式，第一电池140可以是48V或43V电池。
[0059]另一方面，上述马达控制部130根据上述引擎110的驱动状态、第一电池140及第二电池150的剩余电量中的至少一个，调节施加到上述励磁线圈的励磁电流值，从而以选择性地对上述第一电池140或上述第二电池150进行充电的方式控制。
[0060]上述引擎110的驱动状态可包括上述引擎110的接通/断开状态和上述引擎的转速(RPM)。
[0061]为此，上述驱动装置100可包括:第一开关161，设在上述马达I的电压输出端和第一电池140之间；以及第二开关162，设在上述马达I的电压输出端和第二电池150之间。
[0062]另一方面，上述马达I的电压输出端可设在上述变频器120侧，在用第一电池140向上述马达I供电时，上述电压输出端可称为电压输入端。
[0063]下面，在本说明书中，在通过上述马达I对第一电池140、第二电池150进行充电时，将变频器120和各电池电连接的构成要素170称作电压输出端，在通过第一电池140驱动上述马达I时，将变频器120和第一电池140电连接的构成要素170称作电压输入端。
[0064]另外，上述第一电池140和第二电池150可分别并联连接到上述马达的电压输出端 170。
[0065]作为一实施方式,在因第一电池140的剩余充电量不足而对第一电池140进行充电时，上述马达控制部130接通上述第一开关161，断开第二开关162。
[0066]在此，上述马达控制部130控制励磁电流值以使上述马达I的定子的输出电压达到第一电池140的充电电压以上。
[0067]与此不同，当因第二电池150的剩余充电量不足而对第二电池150进行充电时，上述马达控制部130断开上述第一开关161，接通第二开关162。
[0068]在此，上述马达控制部130控制励磁电流值以使上述马达I的定子10的输出电压达到第二电池150的充电电压以上。
[0069]S卩，上述马达控制部130通过控制励磁电流值，从而可控制成即使不用另外具有DC-DC转换器也能够使上述马达I发出不同的输出电压。
[0070]为此，在上述马达控制部130可分别设有与上述定子10的输出电压及上述定子10的输出电压对应的励磁电流值，具体而言，将上述定子10的输出电压和与上述定子10的输出电压对应的励磁电流值设置成查找表(look-up)。
[0071]另一方面，如上所述，上述马达控制部130可包括:与电枢线圈电连接的变频器电路133 (参照图3)以及与上述励磁线圈电连接的励磁电流控制器132 (参照图3)。
[0072]在此，上述马达控制部130可与上述马达1 一体形成。具体而言，上述马达1、上述变频器120及上述马达控制部130形成一体。这种情况下，具有有利于确保电动汽车内部空间的优点。
[0073]并且，可利用用于冷却上述马达1的冷却水，来实现上述马达控制部130的冷却，随之，能够提高达控制部130及变频器120的冷却效率。
[0074]与此不同，在电动汽车内部，上述变频器120、上述马达控制部130以及上述马达1可设置成如下:上述变频器120和上述马达控制部130形成一体，而上述马达1与上述变频器120、上述马达控制部130形成分离状态。这种情况下，上述变频器120及上述马达控制部130和上述马达1可分别通过线缆C电连接。
[0075]下面，参照附图，依次说明马达1及马达控制部130。
[0076]图2是示出能够应用于本发明实施例的电动汽车用驱动马达1的一实施例的分解立体图。具体而言，示出励磁线圈马达1的一实施例。
[0077]上述马达1可包括定子10和转子20。上述转子20可通过与上述定子10之间的电磁效应，相对于上述定子10进行旋转。
[0078]上述定子10可包括定子铁芯11。在此，上述定子10可包括定子线圈12，用于形成磁通。上述定子线圈12卷绕到上述定子铁芯11上。因此，可认为上述定子10是电磁铁。
[0079]上述转子20可设置成在上述定子10的内侧旋转。
[0080]上述转子20可包括转子铁芯21。并且，上述转子20可包括卷绕到上述转子铁芯21上的转子线圈22。
[0081]在此，可认为上述转子线圈22是励磁线圈，可认为上述定子线圈12是电枢线圈。因此，可利用分别施加到上述励磁线圈和电枢线圈的励磁电流值和电枢电流值来控制上述转子20的输出。
[0082]另外，如上所述，上述马达1在对第一电池140或第二电池150进行充电的发电模式下工作时，上述马达控制部130可通过调节施加到上述励磁线圈上的励磁电流值，来控制经过上述电枢线圈的输出电压。
[0083]上述转子20可与旋转轴30连接，上述旋转轴30可与未图示的汽车的驱动轴连接。因此，转子20的扭矩和转速可借助上述旋转轴30传递到电动汽车的驱动轴。作为一实施方式，为连接旋转轴30和驱动轴，可在上述旋转轴30上形成中空31。通过在上述中空31中嵌入驱动轴，来实现两者的连接。
[0084]在上述转子20的前后可分别设有端板(End plate) 51、52。由此可稳定固定励磁线圈22。即，通过上述端板51、52，不管上述励磁线圈22是否在旋转，都可以稳定地固定到转子铁芯21上。
[0085]在上述定子10和转子20的前后方,可分别设置前方托架(Brackets) 61和后方托架62。并且，可围绕上述定子10和转子20来设置架体(Frame) 80。可在上述各托架和架体内部设有上述定子10和转子20。
[0086]在上述旋转轴30的前方设有前方轴承(Bearing) 63，在后方设有后方轴承64。此夕卜，借助这些轴承，上述转子20和旋转轴30以能够旋转的方式被支撑在上述各托架上。上述各轴承分别被上述各托架支撑。因此，可以将这种各托架61、62称作轴承壳体。
[0087]上述定子10稳定地固定在上述架体80的内侧。并且，上述架体80的两侧分别与前方托架61和后方托架62结合。
[0088]可设有冷却管90，用于防止马达过热。上述冷却管90能够设置成线圈形态，可设置在上述定子10和架体80之间。因此，利用冷却管90使冷却水在该冷却管90中流动，能够直接冷却定子10和架体80。S卩，冷却管90直接与上述定子10接触进行导热，由此使冷却成为可能。
[0089]如上所述，可延长上述冷却管90来同时冷却上述变频器120和上述马达控制部130。
[0090]并且,可设有空气流动装置,用于在上述马达I内部，具体而言,在由架体80和各托架构成的内部空间产生空气流动。上述空气流动装置可设置成风扇(fan)或叶片(Blade)41、42的形态。上述叶片与旋转轴30结合，随着旋转轴的旋转而一同旋转。并且，可分别设置在旋转轴30的前方和后方。
[0091]可在上述后方托架62的外部设置一对集电环70和一对电刷71。上述集电环70结合到上述旋转轴30，励磁电流经由上述集电环70流到上述励磁线圈22。
[0092]S卩，上述集电环70和电刷71是用于使励磁电流从转子20外部流向励磁线圈22的结构。换言之，从直流电源(例如第一电池140))经由上述电刷71和集电环70供给上述励磁电流。
[0093]另一方面，上述后方托架62可形成为固定流入口 91和流出口 92或将流入口 91和流出口 92连接到外部，该流入口 91用于向上述冷却线圈90供给冷却水，该流出口 92用于回收冷却水。并且，可在上述后方托架62上设置用于供给电枢电流的连接部。
[0094]图3是构成本发明一实施例的电动汽车驱动装置的马达控制部130的结构图。
[0095]可由马达控制器131决定施加到励磁线圈的励磁电流值和施加到电枢线圈的电枢电流值。由上述马达控制器131决定的励磁电流值可经由励磁电流控制器132施加到励磁线圈22。并且，由马达控制器131决定的电枢电流值可经由变频器电路133施加到电枢线圈12。
[0096]上述马达控制器131、励磁电流控制器132和变频器电路133等可以由一个模块形成。即，这些都可称作马达控制部130。
[0097]图4是示出本发明第一实施例的电动汽车驱动装置100的电路图，图5A?图5C是用于说明图4所示的电动汽车驱动装置的工作状态的电路图。
[0098]参照图4，本发明的第一实施例的电动汽车驱动装置100可包括马达控制部130'，该马达控制部130根据引擎的驱动状态、第一电池140及第二电池150的剩余电量中的至少一个，来调节施加到上述励磁线圈22上的励磁电流值，由此选择性地对上述第一电池140或上述第二电池150进行充电。
[0099]在第一实施例中，上述第一电池140和第二电池150可并联连接在上述马达I的电压输出端170,在上述马达I的电压输出端170和第一电池140之间设有第一开关161,在上述马达I的电压输出端170和第二电池150之间设有第二开关162。
[0100]特别是，上述马达控制部130'以如下方式控制:将马达I产生的发电电压通过励磁电流值控制和开关控制来对从两个电池中选择出的一个电池进行充电。另外，可根据第一电池140和第二电池150的剩余充电量来决定要充电的电池。
[0101]图5A是示出马达I在电动动作时的开关控制及电流方向的电路图。
[0102]参照图5A，在需要励磁线圈马达I的电动动作时，上述马达控制部130'接通第一开关161，断开第二开关162。
[0103]另外，上述马达控制部130'利用上述第一电池140 (高电压电池)使上述马达I工作，由此上述马达I能够驱动引擎110或辅助驱动扭矩。
[0104]具体而言，在启动引擎110时及进行低速扭矩辅助时，从第一电池140向变频器120输入电源来分别向转子20和定子10侧供给电流，由此能够驱动上述马达I。
[0105]图5B是示出对第一电池140进行充电时开关控制及电流方向的电路图。
[0106]参照图5B，上述马达控制部13(V在因第一电池140及第二电池150的剩余充电量不足而使上述马达I以发电模式工作时，能够分别确认第一电池140及第二电池150的剩余充电量。
[0107]在此，在对第一电池140进行充电时，马达控制部13(V接通上述第一开关161，断开第二开关162。另外，上述马达控制部130'控制励磁电流值以使定子10的输出电压达到第一电池140的充电电压以上。
[0108]如上所述，在上述马达控制部130'可分别设有上述定子的输出电压和与上述定子的输出电压对应的励磁电流值。
[0109]S卩，上述马达控制部130'控制上述励磁电流值以使上述马达I的发电电压维持在上述第一电池140电压，由此能够对上述第一电池140进行充电。
[0110]另外，在引擎110使上述马达I旋转的状态下，具体而言上述引擎110使上述马达I的转子20旋转的状态下，上述马达控制部13(V能够以对上述第一电池140进行充电的方式控制。
[0111]具体而言，在因引擎110工作而转子20借助传送带旋转的状态下，对第一电池140进行充电时，接通第一开关161，断开第二开关162。
[0112]此时，最初从第一电池140向转子20传送电流，从而磁化转子20来进行发电，在发电电压达到足以对第一电池140进行充电的水平时(例如，48V)，第一电池140开始充电。即，在初始启动或充电模式下，通过第一电池140向上述转子20供给电流规定时间。
[0113]S卩，为了对上述第一电池140进行充电，上述马达控制部130'能够通过第一电池140对励磁线圈22施加电流。
[0114]此时，上述马达控制部130,通过励磁电流控制器132以调节转子20的电流(励磁电流)来使发电电压达到48V的方式控制。之后，转子20的输入电流接收从定子10发电的一部分电流，从而能够执行自励式发电。
[0115]图5C是示出对第二电池150进行充电时开关控制及电流方向的电路图。
[0116]参照图5C，在需要对第二电池150(低电压电池)进行充电时，上述马达控制部130'接通上述第二开关162，接通上述第一开关161。上述马达控制部130'控制励磁电流值以使定子10的输出电压达到第二电池150的充电电压(例如，12V)以上。
[0117]S卩，上述马达控制部130'可控制上述励磁电流，以使上述马达I的发电电压维持12V,以对第二电池150进行充电。
[0118]另外，上述马达控制部130'能够以如下方式控制:在引擎110使上述马达I旋转的状态下，具体而言上述引擎110使上述马达I的转子20旋转的状态下，能够对上述第二电池150进行充电。
[0119]具体而言，在因引擎110工作而马达10的转子20借助传送带旋转的状态下对第二电池150进行充电时，接通第一开关161，接通第二开关162。
[0120]另一方面，最初从第一电池140向转子20传输电流,从而磁化转子20来进行发电，在发电电压达到足以对第二电池150进行充电的水平时(12V)，第二电池150开始充电。
[0121]此时，上述马达控制部130,通过励磁电流控制器132以调节转子20的励磁电流来使发电电压达到12V的方式控制。之后，当转子20的输入电流接收定子10发电的一部分电流而能够进行自励式发电时，马达控制部130'断开第一开关161。
[0122]综上所述，上述马达控制部130'为了对第二电池150进行充电，通过第一电池140向励磁线圈22施加电流。
[0123]另外，上述马达控制部130'为了对上述第二电池150进行充电以如下方式控制:通过第一电池140对励磁线圈22施加电流，在经过规定时间之后，不再对上述励磁线圈22施加电流。
[0124]S卩，上述马达控制部130'能够以在经过规定时间之后，使从电枢线圈发电的电流的一部分传到上述励磁线圈22的方式进行控制。
[0125]图6是示出本发明第二实施例的电动汽车驱动装置200的电路图，图7A?图7C是用于说明图6所示的电动汽车驱动装置的工作状态的电路图。
[0126]参照图6，在第二实施例涉及的电动汽车驱动装置200中，在上述励磁线圈22的电压输出端和上述电枢线圈的电压输出端之间设有第一开关261,在上述马达的电压输出端270和第二电池150之间设有第二开关262。
[0127]S卩，第二实施例与第一实施例相比，第一开关261的位置不同。
[0128]图7A是示出马达1在电动动作时的开关控制及电流方向的电路图。
[0129]在需要励磁线圈马达1的电动动作时，上述马达控制部130"接通第一开关261，断开第二开关262。
[0130]另外，上述马达控制部130"利用上述第一电池140使上述马达1工作，由此上述马达1能够驱动引擎110或辅助驱动扭矩。
[0131]图7B是示出对第一电池140进行充电时的开关控制及电流方向的电路图。
[0132]在引擎旋转转子的状态下对第一电池140进行充电时，上述马达控制部130"接通上述第一开关261,控制励磁电流值以使定子的输出电压达到第一电池140的充电电压以上。
[0133]图7C是示出对第二电池150进行充电时的开关控制及电流方向的电路图。
[0134]在引擎使转子旋转的状态下对第二电池150进行充电时，上述马达控制部130"接通上述第二开关262，而且接通第一开关261来通过第一电池140对励磁线圈22施加电流，并控制励磁电流值以使定子的输出电压达到第二电池150的充电电压以上。
[0135]图8是示出本发明第三实施例的电动汽车驱动装置300的电路图，图9A?图9C是用于说明图8所示的电动汽车驱动装置的工作状态的电路图。
[0136]参照图8，在第三实施例中，在上述马达的电压输出端和第一电池340之间设有第一开关361，在上述马达的电压输出端和第二电池之间设有第二开关362，在上述励磁线圈的电压输出端和上述电枢线圈的电压输出端之间设有第三开关363。
[0137]S卩，第三实施例是可以同时应用第一实施例和第二实施例的各功能的结构。具体而言，马达I的电动动作和第一电池340、第二电池350的充电过程与第一实施例相同。
[0138]图9A是示出马达I的电动动作时的开关控制及电流方向的电路图。
[0139]在需要励磁线圈马达I的电动动作时，上述马达控制部330接通第一开关361和第三开关363，断开第二开关362。
[0140]另外,上述马达控制部330利用上述第一电池340使上述马达I工作，由此上述马达I能够驱动引擎110或辅助驱动扭矩。
[0141]图9B是示出对第一电池340进行充电时的开关控制及电流方向的电路图。
[0142]在引擎旋转转子的状态下对第一电池进行充电时，上述马达控制部330接通上述第一开关361及第三开关363，断开第二开关362。上述马达控制部330控制励磁电流值以使定子的输出电压达到第一电池340的充电电压以上。
[0143]图9C是示出对第二电池350进行充电时的开关控制及电流方向的电路图。
[0144]在引擎使转子旋转的状态下对第二电池350进行充电时，上述马达控制部330接通第二开关362，而且接通第一开关361及第三开关363来通过第一电池340对励磁线圈22施加电流，在经过规定时间之后(也就是当转子20的输入电流接收定子10发电的一部分电流而能够进行自励式发电时)，断开第一开关361来切断从第一电池340施加至励磁线圈22的电流。上述马达控制部330控制励磁电流值以使定子的输出电压达到第二电池350的充电电压以上。
[0145]图10是用于说明本发明第四实施例的电动汽车驱动装置100的第一工作状态的电路图。
[0146]上述电动汽车驱动装置100包括:马达1，包括设有励磁线圈22的转子20及设有电枢线圈12的定子10 ;引擎110 (参照图1)，选择性地使上述转子20旋转；第一电池140，能够驱动上述马达I或通过上述马达进行充电；以及第二电池150，能够通过上述马达I进行充电，具有比第一电池140低的充电电压。
[0147]另外，上述驱动装置100包括马达控制部130，该马达控制部130包括:与电枢线圈12连接的变频器电路133 ;以及与上述励磁线圈22连接的励磁电流控制器132。
[0148]在此，上述励磁电流控制器132分别设有二极管180和控制开关元件230，二极管180和控制开关元件230与上述第一电池140、上述第二电池150及上述励磁线圈22 —同形成降压变换电路。
[0149]当需要低于输入电压的输出电压时使用上述降压变换电路(Buckconverter)。具体而言，上述励磁线圈22对应于一般的降压变换电路的电感,上述第一电池140对应于输入电压(例如，43V)，第二电池150对应于输出电压(例如，12V)，能够利用上述控制开关元件230来调节上述二极管180的两端的电压。
[0150]S卩，即使不用另外具有转换器，通过在既有构成要素的第一电池140和第二电池150及励磁线圈22上追加设置上述二极管180和控制开关元件230，也能够构成降压变换电路(Buck converter)。
[0151]此时，上述马达控制部130可通过对上述控制开关元件230进行PWM控制(脉冲宽度调制(占空比控制))，能够调节施加到上述励磁线圈22的励磁电流值。
[0152]另一方面，上述控制开关元件230可以是IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor:绝缘栅双极型晶体管)开关兀件或 MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor:金氧半场效晶体管)开关元件，在上述控制开关元件230可设有续流二极管(Flywheel d1de)。另外，为了便于说明，有时将上述控制开关元件230称作第三开关元件。
[0153]另外，上述马达控制部130可在上述引擎停止的状态下以利用上述第一电池140的充电电压经由上述降压变换电路对上述第二电池150进行充电的方式控制。
[0154]参照图10，上述电动汽车驱动装置100还可以追加包括:第一开关元件210，设在上述控制开关元件230和上述第一电池之间；以及第五开关元件250，设在上述励磁线圈22和上述第二电池150之间。
[0155]此时，在引擎110停止的状态下用第一电池140对第二电池150进行充电时，上述马达控制部130通过分别接通上述第一开关元件210及第五开关元件250，对上述控制开关元件230进行PWM控制，由此控制励磁电流值。
[0156]这种情况下，充在上述第一电池140的电压，能够通过上述第一电池140、第一开关元件210、控制开关元件230、励磁线圈22及第五开关元件250，被供给到第二电池150。
[0157]具体而言，上述驱动装置100可以包括；第一开关元件210，设在上述控制开关元件230和上述第一电池140之间；第二开关元件220，设在上述第二电池150和控制开关元件230之间；以及第四开关元件240，设在上述励磁线圈22和接地部G之间。
[0158]另外，上述驱动装置100可包括:第五开关元件250，设在上述励磁线圈22和上述第二电池150之间；以及第六开关元件260，在上述第二电池150和控制开关元件230之间与上述第二开关元件220并联设置。
[0159]此时，第一开关元件210至第六开关元件260分别可以是IGBT开关元件或M0SFET开关元件，上述第一开关元件210至第六开关元件上可分别设有续流二极管(Flywheeld1de)。
[0160]在此，上述第二开关元件220被设置成从第二电池150向上述励磁线圈22供给电流，第六开关元件260被设置成将从电枢线圈12输出的电流供给到第二电池150。
[0161]为此，第二开关元件220的续流二极管和第六开关元件260的续流二极管被设置成相反的方向。
[0162]另外，在上述第二开关元件220和第二电池150之间设有第一二极管221，在第六开关元件260和第二电池150之间设有第二二极管261。
[0163]在此，第一二极管221被设置成仅允许从第二电池150向上述励磁线圈22供给电流，第二二极管261被设置成仅允许从电枢线圈12输出的电流供给到第二电池150。
[0164]另外，可在上述第五开关元件250和上述第二电池150之间设有第三二极管251。上述第三二极管251被设置成仅允许从励磁线圈22向第二电池150方向流通电流。
[0165]另一方面，未说明的附图标记C1表不设在第一电池140侧的第一电容，未说明的附图标记C2表示设在第二电池150侧的第二电容。
[0166]此时，在引擎10停止的状态下通过上述第一电池140对第二电池150进行充电时，上述马达控制部130分别接通上述第一开关元件210及第五开关元件250，分别断开第二开关元件220、第四开关元件240及第六开关元件260，对上述控制开关元件230进行PWM控制，由此能够调节励磁电流值。
[0167]图11及图12是用于说明本发明第四实施例的电动汽车驱动装置100的第二工作状态的电路图。
[0168]参照图11，在引擎110使转子20旋转的状态下对第一电池140进行充电时，上述马达控制部130分别接通上述第一开关元件210及第四开关元件240，并控制励磁电流值，以便利用上述第一电池140的电流来使上述励磁线圈22励磁。在此，可通过上述控制开关元件230形成励磁电流值,上述励磁量与充电量成比例。
[0169]另外，上述第一电池140可由从上述电枢线圈12经由变频器电路133供给的电流进行充电。
[0170]具体而言，在引擎110使转子20旋转的状态下对第一电池140进行充电时，上述马达控制部130分别接通上述第一开关元件210及第四开关元件240，断开第二开关元件220、第五开关元件250及第六开关元件260，控制励磁电流值以利用上述第一电池140的电流使上述励磁线圈22励磁。
[0171]另外，上述马达控制部130控制励磁电流值以使定子10的输出电压达到第一电池140的充电电压以上，在上述马达控制部130可分别设有上述定子的输出电压和与上述定子的输出电压对应的励磁电流值。
[0172]最初，从第一电池140向励磁线圈22传输电流，从而磁化转子20来进行发电，当发电电压达到足以对第一电池140进行充电的水平时(例如，43V或48V)，第一电池140开始充电。
[0173]参照图12，上述马达控制部130能够在再生制动模式下对第一电池140进行充电。此时，各开关元件的接通/断开状态与参照图12说明的开关元件的接通/断开状态相同。
[0174]此时，上述马达控制部130可对变频器电路133进行矢量(Vector)控制以产生负(_)的扭矩。
[0175]S卩，上述马达控制部130能够在再生制动模式下控制励磁电流值来控制变频器电路 133。
[0176]图13及图14是用于说明第四实施例的电动汽车驱动装置的第三工作状态的电路图。
[0177]参照图13，在引擎110使转子20旋转的状态下对第二电池150进行充电时，上述马达控制部130分别接通第四开关元件220及第六开关元件260，控制励磁电流值以便用上述第二电池150的电流使上述励磁线圈励磁。
[0178]在此，上述励磁电流值可通过上述控制开关元件230形成，上述励磁量可与充电量成比例。另外,上述第二电池150可由从上述电枢线圈12经由变频器电路133供给的电流进行充电。
[0179]具体而言，在引擎110使转子20旋转的状态下对第二电池150进行充电时，上述马达控制部130分别接通上述第二开关元件220、第四开关元件240及第六开关元件260，分别断开第一开关元件210及第五开关元件250，控制励磁电流值以用上述第二电池150的电流来使上述励磁线圈22励磁。
[0180]作为一实施方式，最初从第二电池150向励磁线圈22传输电流从而磁化转子20来进行发电，当发电的电压达到能够对第二电池150进行充电的水平时(12V)，第二电池150开始充电。此时，上述马达控制部130通过励磁电流控制器132调节励磁线圈22的励磁电流，以使发电电压达到12V。
[0181]参照图14，在再生制动模式下对第二电池150进行充电时，上述马达控制部130能够对变频器电路133进行矢量控制以产生负(-)的扭矩。另外，各开关元件的接通/断开状态与参照图14说明的开关元件的接通/断开状态相同。
[0182]S卩，上述马达控制部130能够在再生制动模式下控制励磁电流值来控制上述变频器电路133。
[0183]图15是用于说明本发明第四实施例的电动汽车驱动装置的第四工作状态的电路图。
[0184]参照图15，在通过第一电池140使上述马达1旋转时，上述马达控制部130可分别接通上述第一开关元件210及第四开关元件240，分别断开第二开关元件220、第五开关元件250及第六开关元件260。
[0185]具体而言，在引擎110启动时及进行低速扭矩辅助时，从第一电池140向变频器电路133输入电源来分别向转子20和定子10侧供给电流，由此能够驱动上述马达1。
[0186]此时，上述马达1能够驱动引擎110或辅助驱动扭矩。
[0187]如上所述，通过对第一开关元件210至第六开关元件260进行开关控制，并调节施加到上述励磁线圈22上的励磁电流值，由此能够在引擎驱动的状态下选择性地对上述第一电池140或上述第二电池150进行充电，在引擎停止的状态下能够通过第一电池140对第二电池150进行充电。
【权利要求】
1.一种电动汽车驱动装置，其特征在于， 包括: 马达，包括卷绕有励磁线圈的转子及卷绕有电枢线圈的定子； 引擎，选择性地使上述转子旋转； 第一电池，驱动上述马达或通过上述马达进行充电； 第二电池，通过上述马达进行充电，具有与上述第一电池不同的充电电压；以及马达控制部，根据上述引擎的驱动状态、上述第一电池及上述第二电池的剩余电量中的至少一个，利用与上述励磁线圈连接的励磁电流控制器来调节施加到上述励磁线圈的励磁电流值，由此选择性地对上述第一电池或上述第二电池进行充电。
2.根据权利要求1的电动汽车驱动装置，其特征在于， 包括:第一开关，设在上述马达的电压输出端和第一电池之间；以及第二开关，设在上述马达的电压输出端和第二电池之间， 在通过第一电池使上述马达旋转时，上述马达控制部接通上述第一开关，断开上述第二开关。
3.根据权利要求1的电动汽车驱动装置，其特征在于， 包括:第一开关，设在上述马达的电压输出端和第一电池之间；以及第二开关，设在上述马达的电压输出端和第二电池之间， 在上述引擎使转子旋转的状态下对上述第一电池进行充电时，上述马达控制部接通上述第一开关，断开上述第二开关，并控制励磁电流值以使定子的输出电压达到上述第一电池的充电电压以上。
4.根据权利要求1的电动汽车驱动装置，其特征在于， 包括:第一开关，设在上述马达的电压输出端和第一电池之间；以及第二开关，设在上述马达的电压输出端和第二电池之间， 在上述引擎使转子旋转的状态下对上述第二电池进行充电时，上述马达控制部接通上述第一开关及上述第二开关，利用上述第一电池对励磁线圈施加电流，在经过规定时间之后断开上述第一开关，并控制励磁电流值以使定子的输出电压达到上述第二电池的充电电压以上。
5.根据权利要求1的电动汽车驱动装置，其特征在于， 包括:第一开关，设在上述励磁线圈的电压输出端和上述电枢线圈的电压输出端之间；以及第二开关，设在上述马达的电压输出端和第二电池之间， 在利用上述第一电池使上述马达旋转时，上述马达控制部接通上述第一开关，断开上述第二开关。
6.根据权利要求1的电动汽车驱动装置，其特征在于， 包括:第一开关，设在上述励磁线圈的电压输出端和上述电枢线圈的电压输出端之间；以及第二开关，设在上述马达的电压输出端和第二电池之间， 在引擎使转子旋转的状态下对上述第一电池进行充电时，上述马达控制部接通上述第一开关，断开上述第二开关，并控制励磁电流值以使定子的输出电压达到上述第一电池的充电电压以上。
7.根据权利要求1的电动汽车驱动装置，其特征在于， 包括:第一开关，设在上述励磁线圈的电压输出端和上述电枢线圈的电压输出端之间；以及第二开关，设在上述马达的电压输出端和第二电池之间， 在引擎使转子旋转的状态下对上述第二电池进行充电时，上述马达控制部接通上述第一开关及上述第二开关，利用上述第一电池对励磁线圈施加电流，并控制励磁电流值以使定子的输出电压达到上述第二电池的充电电压以上。
8.根据权利要求1的电动汽车驱动装置，其特征在于， 包括:第一开关，设在上述马达的电压输出端和第一电池之间；第二开关，设在上述马达的电压输出端和第二电池之间；以及第三开关，设在上述励磁线圈的电压输出端和上述电枢线圈的电压输出端之间， 在利用上述第一电池使上述马达旋转时，上述马达控制部接通上述第一开关及上述第三开关，断开上述第二开关。
9.根据权利要求1的电动汽车驱动装置，其特征在于， 包括:第一开关，设在上述马达的电压输出端和第一电池之间；第二开关，设在上述马达的电压输出端和第二电池之间；以及第三开关，设在上述励磁线圈的电压输出端和上述电枢线圈的电压输出端之间， 在引擎使转子旋转的状态下对上述第一电池进行充电时，上述马达控制部接通上述第一开关及上述第三开关，断开上述第二开关，并控制励磁电流值以使定子的输出电压达到上述第一电池的充电电压以上。
10.根据权利要求1的电动汽车驱动装置，其特征在于， 包括:第一开关，设在上述马达的电压输出端和第一电池之间；第二开关，设在上述马达的电压输出端和第二电池之间；以及第三开关，设在上述励磁线圈的电压输出端和上述电枢线圈的电压输出端之间， 在引擎使转子旋转的状态下对上述第二电池进行充电时，上述马达控制部接通上述第一开关、上述第二开关及上述第三开关，利用上述第一电池对励磁线圈施加电流，在经过规定时间之后断开上述第一开关，并控制励磁电流值以使定子的输出电压达到上述第二电池的充电电压以上。
11.一种电动汽车驱动装置，其特征在于， 包括: 马达，包括设有励磁线圈的转子及设有电枢线圈的定子； 引擎，选择性地使上述转子旋转； 第一电池，驱动上述马达或通过上述马达进行充电； 第二电池，能够通过上述马达进行充电，具有比上述第一电池低的充电电压；以及马达控制部，包括与电枢线圈连接的变频器电路及与上述励磁线圈连接的励磁电流控制器， 在上述励磁电流控制器与上述第一电池、上述第二电池及上述励磁线圈一同构成降压变换电路。
12.根据权利要求11所述的电动汽车驱动装置，其特征在于，在上述励磁电流控制器中分别设有二极管及控制开关元件。
13.根据权利要求11所述的电动汽车驱动装置，其特征在于，上述马达控制部在上述引擎停止的状态下，以利用上述第一电池的充电电压经由上述降压变换电路来对上述第二电池进行充电方式控制。
14.根据权利要求12所述的电动汽车驱动装置，其特征在于， 还包括:第一开关元件，设在上述控制开关元件和上述第一电池之间；第五开关元件，设在上述励磁线圈和上述第二电池之间， 上述马达控制部在引擎停止的状态下用第一电池对第二电池进行充电时，分别接通上述第一开关元件及第五开关元件，对上述控制开关元件进行脉宽调制，以调节励磁电流值。
15.根据权利要求12所述的电动汽车驱动装置，其特征在于， 还包括:第一开关元件，设在上述控制开关元件和上述第一电池之间；第四开关元件，设在上述励磁线圈和接地部之间， 上述马达控制部在引擎使转子旋转的状态下对第一电池进行充电时，分别接通上述第一开关元件及第四开关元件，并控制励磁电流值以使能够用上述第一电池的电流来使上述励磁线圈励磁。
16.根据权利要求15所述的电动汽车驱动装置，其特征在于，上述马达控制部在再生制动模式下对第一电池进行充电时，以产生负扭矩的方式矢量控制变频器电路。
17.根据权利要求12所述的电动汽车驱动装置，其特征在于， 还包括:第二开关元件，设在上述第二电池和控制开关元件之间；第六开关元件，设在上述第二电池和控制开关元件之间与上述第二开关元件并联连接；第四开关元件，设在上述励磁线圈和接地部之间， 上述马达控制部在引擎使转子旋转的状态下对第二电池进行充电时，分别接通上述第二开关元件、第四开关元件及第六开关元件，并控制励磁电流值以使能够用上述第二电池的电流来使上述励磁线圈励磁。
18.根据权利要求17所述的电动汽车驱动装置，其特征在于，上述马达控制部在再生制动模式下对第二电池进行充电时，以产生负扭矩的方式矢量控制变频器电路。
19.根据权利要求17所述的电动汽车驱动装置，其特征在于，上述第二开关元件被设置成使电流从上述第二电池供给至上述励磁线圈，上述第六开关元件被设置成使从电枢线圈输出的电流供给至上述第二电池。
【文档编号】B60L11/12GK104249626SQ201410174083
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】金荣朋, 尹浚辅, 丁喜奭, 林俊荣, 尹修永, 金晸焕, 韩承道 申请人:Lg电子株式会社