本发明涉及电子，尤其是指一种大负载工程车辆充电电驱复用电路。
背景技术：
1、大负载工程车辆电动化越来越普及，如叉车，剪叉车，运输车；该系列车辆的电机驱动器具有输入直流电压低，但输出电流大的特点；输入直流电压一般为36v至144v，输出电流最大可达800a。
2、参照图1所示，为传统电机驱动器的拓扑结构图。电池通过能量转换单元，将电能转化为动能，来驱动电机。能量转换单元为三相全桥变换器，由于电动工程车辆电池电压最高为144v，能量转换单元的功率器件的耐压值采用200v即可。
3、大负载电动工程车辆的充电多采用交流220v，参照图2所示，为大负载电动工程车辆的充电器结构示意图；交流220v通过工频整流，高频逆变整流，对电池充电；高频逆变整流单元为全桥变换器，交流220v经过工频整流，变为直流300v，由于线路及元件的寄生参数，高频逆变整流单元的功率器件的耐压值采用600v。
4、随着大负载电动工程车辆对成本及体积要求越来越高，电机驱动器及充电器作为每台大负载电动工程车辆必备的组件，占用了较多的体积；传统方案中，两套系统分立存在，导致元器件冗余、体积大、成本高，不利于车辆轻量化与成本控制；现有的一些复用电路，为了实现复用，大多只通过增加大量的开关器件来重构电路路径，这导致拓扑结构变得繁琐，控制逻辑变得异常复杂，且复用不彻底，在降低大负载工程车辆的体积与成本方面，仍存在不足。
技术实现思路
1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中无法有效通过复用驱动与充电电路来降低大负载工程车辆的体积与成本。
2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种大负载工程车辆充电电驱复用电路，包括：
3、工频整流单元，其第一交流输入端与第二交流输入端并联接入外部的工频交流电两端，将工频交流电转换为直流电输出；
4、第一开关，其输入端连接工频整流单元的正极输出端，其输出端连接直流母线正极；
5、能量转换单元，其第一相输入端连接直流母线正极，其第三相输入端连接直流母线负极，用于在有直流电输入时，将直流电转换为三相交流电，通过三相输出端输出至大负载工程车辆的三相电机；
6、第二开关，其输入端连接大负载工程车辆的车载蓄电池的正极，其输出端连接直流母线正极；其中，车载蓄电池的负极连接直流母线负极；
7、第三开关，其输入端连接大负载工程车辆的车载蓄电池的正极，其输出端连接能量转换单元的第二相输入端；
8、第四开关，其输入端连接工频整流单元的负极输出端，其输出端连接直流母线负极；
9、控制单元，与第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、能量转换单元均通讯连接，包括：
10、驱动控制模块，用于控制第一开关、第三开关与第四开关断开，第二开关闭合，令车载蓄电池输出的能量经过能量转换单元后输出，驱动大负载工程车辆的三相电机转动；
11、充电控制模块，用于控制第一开关、第三开关、第四开关与能量转换单元中的第一mos管闭合，第二开关断开，将能量转换单元简化为降压变换器，将三相电机的绕组复用为储能电感，使得外部的工频交流电经过工频整流单元、降压变换器与储能电感为车载蓄电池充电。
12、优选地，控制单元控制第一开关、第三开关与第四开关断开，第二开关闭合，此时：
13、能量转换单元的第一相输入端，连接大负载工程车辆的车载蓄电池的正极；
14、能量转换单元的第二相输入端，连接大负载工程车辆的车载蓄电池的负极；
15、大负载工程车辆的车载蓄电池输出的能量经过能量转换单元，转换成三相交流电，从三相输出端输出至三相电机，驱动三相电机转动。
16、优选地，控制第一开关、第三开关、第四开关与能量转换单元中的第一mos管闭合，此时：
17、第一mos管的漏极连接工频整流单元的正极输出端，第一mos管的源极连接第四体二极管的阴极，第四体二极管的阳极连接工频整流单元的负极输出端；
18、大负载工程车辆的三相电机作为三个储能电感，其中第一相输出端与第二相输出端连接的第一电感与第二电感串联后，一端连接第一mos管的源极，另一端连接大负载工程车辆的车载蓄电池的正极；
19、大负载工程车辆的车载蓄电池的负极连接工频整流单元的负极输出端；
20、外部的工频交流电经过工频整流单元输出直流电，经过第一mos管与第四体二极管组成的降压变换器后，转换为电压值为预设电压的直流电，为大负载工程车辆的车载蓄电池充电。
21、优选地，若所述大负载工程车辆为支持交流电直接接入的大负载工程车辆，则所述控制单元，还包括：
22、交流电驱动模块，用于控制第二开关与第三开关断开，第一开关与第四开关闭合，令外部工频交流电经过工频整流单元与能量转换单元后输出，驱动大负载工程车辆的三相电机转动。
23、优选地，支持交流电直接接入的大负载工程车辆，包括：起重机、装载机。
24、优选地，控制第二开关与第三开关断开，第一开关与第四开关闭合，此时：
25、工频整流单元的第一交流输入端与第二交流输入端并联接入外部的工频交流电两端，将工频交流电转换为直流电输出；
26、能量转换单元的第一相输入端与第三相输入端分别连接工频整流单元的正极输出端与负极输出端，将工频整流单元输出的直流电转换为三相交流电，从能量转换单元的三相输出端输出至大负载工程车辆的三相电机，驱动三相电机转动。
27、优选地，所述工频整流单元，包括：
28、第一二极管，其阳极连接外部的工频交流电的一端，其阴极连接第一开关的输入端；
29、第二二极管，其阳极连接外部的工频交流电的另一端，其阴极连接第一开关的输入端；
30、第三二极管，其阳极连接第四开关的输入端，其阴极连接外部的工频交流电的一端；
31、第四二极管，其阳极连接第四开关的输入端，其阴极连接外部的工频交流电的另一端。
32、优选地，所述能量转换单元为三相全桥变换器。
33、优选地，所述能量转换单元，包括上桥臂与下桥臂，其中：
34、所述上桥臂包括：
35、第一mos管，其漏极连接直流母线正极，其栅极连接控制单元；
36、第一体二极管，并联在所述第一mos管两端，其阳极连接所述第一mos管的源极，其阴极连接所述第一mos管的漏极；
37、第二mos管，其漏极连接直流母线正极，其栅极连接控制单元；
38、第二体二极管，并联在第二mos管两端，其阳极连接第二mos管的源极，其阴极连接第二mos管的漏极；
39、第三mos管，其漏极连接直流母线正极，其栅极连接控制单元；
40、第三体二极管，并联在第三mos管两端，其阳极连接第三mos管的源极，其阴极连接第三mos管的漏极；
41、所述下桥臂包括：
42、第四mos管，其漏极连接第一mos管的源极，连接点作为能量转换单元的第三相输出端；其源极连接母线电压负极，其栅极连接控制单元；
43、第四体二极管，并联在第四mos管两端，其阳极连接第四mos管的源极，其阴极连接第四mos管的漏极；
44、第五mos管，其漏极连接所述第二mos管的源极，连接点作为能量转换单元的第二输出端；其源极连接母线电压负极，其栅极连接控制单元；
45、第五体二极管，并联在第五mos管两端，其阳极连接第五mos管的源极，其阴极连接第五mos管的漏极；
46、第六mos管，其漏极连接第三mos管的源极，连接点作为能量转换单元的第一输出端；其源极连接母线电压负极，其栅极连接控制单元；
47、第六体二极管，并联在第六mos管两端，其阳极连接第六mos管的源极，其阴极连接第六mos管的漏极。
48、优选地，令车载蓄电池输出的能量经过能量转换单元，驱动大负载工程车辆的三相电机转动时，包括：将能量转换单元中上桥臂中的任一mos管，以及下桥臂中不与该mos管属于同一相的任一mos管，作为一组mos管单元，调节每组mos管单元中两个mos管的占空比，来控制能量转换单元输出的三相交流电的大小。
49、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下有益效果：
50、本发明在发挥驱动功能时，断开第一开关，切断工频整流单元与直流母线正极的连接，确保驱动时高压电网与车辆系统完全电气隔离，保障安全；闭合第二开关，将车载蓄电池的正极直接连接至直流母线正极，为能量转换单元提供驱动所需的直流电源；断开第三开关与第四开关，令充电回路断开，防止驱动时的高压或大电流干扰充电通路；并控制能量转换单元将车载蓄电池提供的直流电逆变为频率与幅值可调的三相交流电，直接输出至三相电机的绕组，控制电机的转速，实现大负载工程车辆的行驶、举升等驱动功能。此时，本发明将能量转换单元作为逆变器使用，实现了与充电功能中作为降压变换器使用的功能复用，无需额外配备独立的电机驱动器，简化了系统结构，提高了元器件利用率，降低了复用电路的体积与成本。
51、本发明在发挥充电功能时，闭合第一开关，将外部工频交流电经工频整流后产生的高压直流电，接入内部的直流母线正极，为整个充电流程提供了能量来源；断开第二开关，物理上隔绝了车载蓄电池与直流母线正极的直接连接，防止高压电对车载蓄电池造成冲击，确保了充电过程的安全与可控；闭合第三开关与第四开关，将电池的正负极接入到能量转换单元的输出端，构成了完整的充电能量闭环回路。此时，能量转换单元中的器件被拆分重组，使得能量转换单元作为降压变换器，并复用三相电机中的绕组，作为降压变换器中的储能电感。本发明通过控制四个开关以及能量转换单元中mos管的状态，将三相电机的三相绕组中的两相串联，与第一mos管和第四体二极管构成降压变换器，实现对电池的充电控制；绕组复用为储能电感，使得整个复用电路的体积和重量得以大幅缩减。
52、本发明所述的大负载工程车辆充电电驱复用电路，通过第一开关、第二开关、第三开关与第四开关的联合使用，实现了基于工频整流单元与能量转换单元的充电功能与驱动功能的切换，实现功能复用；本发明通过直接复用三相电机绕组，作为充电时的储能电感，实现了器件级复用，省去额外电感，减小了电路体积，降低了成本；同时复用同一套能量转换单元，既用于驱动电机时的能量转换，也用于充电时构造降压变换器，进一步减小了电路体积，提高了元器件利用率；且元器件数量的减少直接降低了电路的故障率，提高了大负载工程车辆充电与驱动的可靠性。
53、本发明在应用于可以直接连接外部工频交流电的大负载工程车辆时，闭合第一开关与第四开关，将工频整流输出的高压直流电接入直流母线正极与负极，建立直流母线完整回路；断开第二开关，切断大负载工程车辆的车载蓄电池与驱动回路的连接，避免电池供电；断开第三开关，切断电池的充电回路；此时，工频整流单元将工频交流电转换为直流电，并提供给直流母线，能量转换单元作为一台标准三相逆变器工作，控制单元通过控制能量转换单元中mos管的导通和关断，将母线直流电逆变成频率和电压可调的三相交流电，直接驱动三相电机运转，从而带动起重机、装载机等执行起升、变幅等动作。车载蓄电池在整个过程中完全不参与工作，处于静置状态，既不被消耗也不被充电；因此，在大负载工程车辆可以直接接入外部工频交流电，且有固定电源接入的场合时，使用交流电驱动可完全避免使用电池，将充放电循环节省下来，极大延长电池的使用寿命，降低维护更换成本，同时也可避免了因电池电量下降而导致的性能衰减，提高能量利用率。