一种电动汽车和一种开绕组电动汽车驱动及充电系统的制作方法

本发明属于开绕组电动汽车控制技术领域，具体涉及一种电动汽车和一种开绕组电动汽车驱动及充电系统。

背景技术：

电动汽车作为当前解决交通领域环境污染和能源危机的重要途径，越发受到全球领域的关注，在当前汽车行业技术日益成熟的今天，电动汽车普及推广的关键制约问题为蓄电池及充电技术，其中充电技术成为电动汽车续航和成本的关键。

目前电动汽车的蓄电池充电方式有两种，一种车载慢充装置，将蓄电池的充电装置安置电动汽车上，可以利用普通单相交流电源或安置于公共建筑和居民小区停车场内的充电插座或者充电桩直接充电，具有充电便利的优点，但是该慢速充电装置存在的问题是充电功率比较小，车载蓄电池充满电耗时较长，影响电动汽车的利用率，并且该车载充电机在电动汽车行驶过程中为固有的负载，影响整车运行性能的提升；另外一种为解决慢充装置充电速度的快速充电桩，通常布置于专用充电站，通过大功率变换器将工业三相交流电转换为大功率直流电，直接给车载蓄电池充电，可以在短时间内快速完成蓄电池的充电，能够有效提高电动汽车的充电效率和利用率，但是该快速充电装置由于功率、体积和重量较大，安装于电动汽车时，严重占据电动汽车有限的空间资源和重量资源。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种开绕组电动汽车驱动及充电系统，用于解决现有由于车载快速充电装置的体积和重量较大而造成其安装于电动汽车上时占用电动汽车上较大空间资源和重量资源的问题；相应的，本发明还提供一种电动汽车，用于解决现有由于车载快速充电装置的体积和重量较大而造成其安装于电动汽车上时占用电动汽车上较大空间资源和重量资源的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种开绕组电动汽车驱动及充电系统，包括开绕组电机和驱动电路，所述驱动电路包括用于连接车载动力电池的直流电接口、第一逆变电路、第二逆变电路以及用于与充电设备连接的充电接口，所述直流电接口连接所述第一逆变电路的直流侧和第二逆变电路的直流侧；所述开绕组电机中各绕组的第一端连接第一逆变电路的交流侧，第二端连接第二逆变器的交流侧，所述充电接口连接开绕组电机中各绕组的第一端；在所述充电接口连接开绕组电机中各绕组第一端的线路上分别设置有相应的充电开关，在所述第一逆变电路交流侧连接开绕组电机中各绕组第一端的线路上分别设置有相应的控制开关。

本发明提供的技术方案，将开绕组电动汽车的驱动系统和充电系统集成设置，从而减小车载快速充电装置的体积和重量，解决车载快速充电装置安装在电动汽车上会占用电动汽车较大的空间资源和重量资源的问题。

进一步的，直流电接口与所述第一逆变电路的直流侧之间的连接线路上串设有第一电源开关，所述直流电接口与所述第二逆变电路的直流侧之间的连接线路上串设有第二电源开关。

设置第一电源开关和第二电源开关，能够通过控制第一电源开关和第二电源开关控制对开绕组电机的工作状态进行控制。

进一步的，所述第一逆变电路和第二逆变电路均为桥式逆变电路。

桥式逆变电路的结构简单且稳定性强。

进一步的，所述第一逆变电路和第二逆变电路的各桥臂的两端均设置有熔断器。

设置熔断器，能够防止相应的桥臂发生过流，提高逆变电路的安全性能。

进一步的，所述第一逆变电路和第二逆变电路的各桥臂均包括两个串联设置的igbt，且各igbt均反向并联设置有相应的二极管。

igbt器件的耐压性较好，设置反向并联的二极管能够起到防反和续流的作用。

进一步的，各控制开关均为双向晶闸管。

控制双向晶闸管打开和接通所用时间较短，能够提高控制的时效性。

一种电动汽车，包括车载动力电池，还包括开绕组电动汽车驱动及充电系统，开绕组电动汽车驱动及充电系统包括开绕组电机和驱动电路，所述驱动电路包括用于连接车载动力电池的直流电接口、第一逆变电路、第二逆变电路以及用于与充电设备连接的充电接口，所述直流电接口连接所述第一逆变电路的直流侧和第二逆变电路的直流侧；所述开绕组电机中各绕组的第一端连接第一逆变电路的交流侧，第二端连接第二逆变器的交流侧，所述充电接口连接开绕组电机中各绕组的第一端；在所述充电接口连接开绕组电机中各绕组第一端的线路上分别设置有相应的充电开关，在所述第一逆变器交流侧连接开绕组电机中各绕组第一端的线路上分别设置有相应的控制开关。

本发明提供的技术方案，将开绕组电动汽车的驱动系统和充电系统集成设置，从而减小车载快速充电装置的体积和重量，解决车载快速充电装置安装在电动汽车上会占用电动汽车较大的空间资源和重量资源的问题。

进一步的，直流电接口与所述第一逆变电路的直流侧之间的连接线路上串设有第一电源开关，所述直流电接口与所述第二逆变电路的直流侧之间的连接线路上串设有第二电源开关。

设置第一电源开关和第二电源开关，能够通过控制第一电源开关和第二电源开关控制对开绕组电机的工作状态进行控制。

进一步的，所述第一逆变电路和第二逆变电路均为桥式逆变电路。

桥式逆变电路的结构简单且稳定性强。

进一步的，所述第一逆变电路和第二逆变电路的各桥臂的两端均设置有熔断器。

设置熔断器，能够防止相应的桥臂发生过流，提高逆变电路的安全性能。

进一步的，所述第一逆变电路和第二逆变电路的各桥臂均包括两个串联设置的igbt，且各igbt均反向并联设置有相应的二极管。

igbt器件的耐压性较好，设置反向并联的二极管能够起到防反和续流的作用。

进一步的，各控制开关均为双向晶闸管。

控制双向晶闸管打开和接通所用时间较短，能够提高控制的时效性。

附图说明

图1为本发明系统实施例中开绕组电动汽车驱动及充电系统的结构原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

系统实施例：

本实施例提供一种开绕组电动汽车驱动及充电系统，用于解决现有由于车载快速充电装置的体积和重量较大而造成其安装于电动汽车上时占用电动汽车上较大空间资源和重量资源的问题。

本实施例所提供的开绕组电动汽车驱动及充电系统，其结构原理如图1所示，其中包括开绕组电机和驱动电路，开绕组电机具有a、b、c三相电机绕组，驱动电路包括直流电接口、第一逆变电路、第二逆变电路和充电接口。

第一逆变电路和第二逆变电路均为桥式逆变电路，其中第一逆变电路包括第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，第二逆变电路包括第四桥臂、第五桥臂和第六桥臂，第一桥臂上串设有第一功率管q1和第二功率管q2，第二桥臂上串设有第三功率管q3和第四功率管q4，第三桥臂上串设有第五功率管q5和第六功率管q6，第四桥臂上串设有第七功率管q7和第八功率管q8，第五桥臂上串设有第九功率管q9和第十功率管q10，第六桥臂上串设有第十一功率管q11和第十二功率管q12。

直流电接口与第一逆变电路和第二逆变电路的直流侧连接，并在直流电接口连接第一逆变电路直流侧的线路上设置有第一电源开关k1，连接第二逆变电路直流侧的线路上设置有第二电源开关k2；直流电接口用于连接电动汽车上的车载动力电池，从车载动力电池取电后为第一逆变电路和第二逆变电路供电。

第一逆变电路的交流侧连接开绕组电机中a、b、c三相电机绕组的第一端，第二逆变电路的交路侧连接开绕组电机中a、b、c三相电机绕组的第二端，并且在第一逆变电路交流侧连接a、b、c三相电机绕组第一端的线路上分别设置有第一控制开关tr1、第二控制开关tr2和第三控制开关tr3；本实施例中第一控制开关tr1、第二控制开关tr2和第三控制开关tr3采用的是双向晶闸管，作为其他实施方式，第一控制开关tr1、第二控制开关tr2和第三控制开关tr3可以采用其他可控的双向导通开关，如继电器开关等。

由于开绕组电机中设置有三相绕组，所以本实施例中充电接口为三相充电接口；三相充电接口中的各相分别与a、b、c三相电机绕组的第一端连接；充电接口用于连接外界充电设备，从外界充电设备取电后为车载动力电池充电；在三相充电接口中的各相分别与a、b、c三相电机绕组第一端连接的线路上分别设置有第一充电开关k3、第二充电开关k4和第三充电开关k5。

本实施例中第一功率管q1、第二功率管q2、第三功率管q3、第四功率管q4、第五功率管q5、第六功率管q6、第七功率管q7、第八功率管q8、第九功率管q9、第十功率管q10、第十一功率管q11和第十二功率管q12均为igbt，且各功率管均反向并联设置有相应的二极管；作为其他实施方式，第一功率管q1、第二功率管q2、第三功率管q3、第四功率管q4、第五功率管q5、第六功率管q6、第七功率管q7、第八功率管q8、第九功率管q9、第十功率管q10、第十一功率管q11和第十二功率管q12可采用其他单向导通可控器件。

本实施例中，第一桥臂的两端分别设置有第一熔断器f1和第二熔断器f2，第二桥臂的两端分别设置有第三熔断器f3和第四熔断器f4，第三桥臂的两端分别设置有第五熔断器f5和第六熔断器f6，第四桥臂的两端分别设置有第七熔断器f7和第八熔断器f8，第五桥臂的两端分别设置有第九熔断器f9和第十熔断器f10，第六桥臂的两端分别设置有第十一熔断器f11和第十二熔断器f12；作为其他实施方式，熔断器可以设置在各桥臂连接开绕组电机中a、b、c三相电机绕组相应端的线路上。

控制器连接第一功率管q1、第二功率管q2、第三功率管q3、第四功率管q4、第五功率管q5、第六功率管q6、第七功率管q7、第八功率管q8、第九功率管q9、第十功率管q10、第十一功率管q11和第十二功率管q12的控制端，控制各功率管的工作状态。控制器还连接第一控制开关tr1、第二控制开关tr2和第三控制开关tr3的控制端。

本实施例所提供的开绕组电动汽车驱动及充电系统，其工作原理是：

当开绕组电动汽车驱动及充电系统处于驱动状态时，控制第一电源开关k1和第二电源开关k2闭合，并控制第一控制开关tr1、第二控制开关tr2和第三控制开关tr3闭合，此时车载的动力电池通过第一逆变电路和第二逆变电路为开绕组电机的a、b、c三相绕组供电，开绕组电机正常工作；

当开绕组电动汽车驱动及充电系统处于充电状态时，控制第一电源开关k1、第一控制开关tr1、第二控制开关tr2和第三控制开关tr3断开，并控制第一充电开关k3、第二充电开关k4和第三充电开关k5闭合，充电设备通过充电接口、开绕组电机中的三相绕组和第二逆变电路为车载动力电池充电；

充电设备为车载动力电池充电的过程中，开绕组电机中的三相绕组对充电电流进行稳压和滤波，从而防止由于进入逆变器的充电电流不稳定而损坏其中的元器件。

汽车实施例：

本实施例提供一种电动汽车，包括车载动力电池和开绕组电动汽车驱动及充电系统，其中开绕组电动汽车驱动及充电系统与上述系统实施例中的开绕组电动汽车驱动及充电系统相同，该开绕组电动汽车驱动及充电系统与上述系统实施例中做了详细介绍，这里不多做说明。