用於電力驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器的製作方法

2023-09-10 12:28:50

專利名稱：用於電力驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及帶有中間變換為交流的直流功率輸入變換為直流功率輸出設備領域，具體為ー種用於電カ驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器。
技術背景 新能源汽車正日益得到廣泛應用，新能源汽車普遍採用電機驅動，由直流電源輸出的直流電經逆變器逆變成三相交流電後輸入電機，電機驅動汽車行駛，同時再配以電機控制器以控制同步電機的運行，控制迴路中通常需設有直流/直流(即DC/DC)變換，直流電源可以採用高壓電池組、燃料電池、超級電容等，尤其是超級電容正以其充電速度快、循環使用壽命長等優勢獲得青睞。但是，現有的電機在電壓低時效率顯著降低甚至無法運行，這就導致超級電容內的能量無法完全釋放。現有的電機控制方案中，雙向DC/DC變換多採用模擬電源控制，可調電壓範圍小，動態響應慢，單路或者雙路降壓-升壓(即buck-boost)電路輸出電流和輸出電壓紋波大，輸出功率較小。

實用新型內容為了克服現有技術的缺陷，提供ー種的可調範圍寬、動態響應迅速、電流和電壓輸出穩定、功率輸出大的電機控制設備，本實用新型公開了ー種用於電カ驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器。本實用新型通過如下技術方案達到發明目的一種用於電カ驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器，包括直流電源和電機控制器，其特徵是還包括功率管、電感、電容、電流傳感器和電壓傳感器，功率管共有六個，電感共有三個，電流傳感器共有三個，電壓傳感器共有兩個，電感甲、電感こ和電感丙的一端都通過導線連接直流電源的正扱；電感甲的另一端通過串聯一個電流傳感器和功率管甲的源極連接，功率管甲的源極還和功率管乙的漏極連接，功率管甲的漏極通過導線連接電機控制器的正電平信號輸入端；電感こ的另一端通過串聯一個電流傳感器和功率管丙的源極連接，功率管丙的源極還和功率管丁的漏極連接，功率管丙的漏極通過導線連接電機控制器的正電平信號輸入端；電感丙的另一端通過串聯一個電流傳感器和功率管戊的源極連接，功率管戊的源極還和功率管己的漏極連接，功率管戊的漏極通過導線連接電機控制器的正電平信號輸入端；功率管こ的源極、功率管丁的源極和功率管己的源極都通過導線連接電機控制器的負電平信號輸入端，功率管こ的源極還連接直流電源的負極；直流電源的正極和負極之間並聯ー個電壓傳感器，電機控制器的正電平信號輸入端和負電平信號輸入端之間並聯電容和ー個電壓傳感器；電機控制器的信號輸出端分別連接功率管甲的柵極、功率管こ的柵極、功率管丙的柵極、功率管丁的柵極、功率管戊的柵極和功率管己的柵極。所述的用於電カ驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器，其特徵是直流電源選用超級電容。所述的用於電カ驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器，其特徵是電機控制器選用數位訊號處理器或單片機。本實用新型的主迴路由三路相同的buck-boost電路並聯而成，每一路都由兩個功率管和ー個電感組成，是三相交錯式脈衝寬度調製(即pulse width modulation,簡稱PWM)的一種雙向DC/DC控制器。本實用新型中在直流電源端和電機控制端都用電壓傳感器檢測電壓，在三相中的每ー相上都串聯電流傳感器檢測電流，檢測到的電壓值和電流值經電機控制器處理後向功率管輸出PWM信號用於主迴路的控制。本實用新型可以改善DC/DC輸出性能，提高輸出功率，使得電機的輸入電壓穩定，能夠最大限度提升超級電容的電壓使用範圍和最大電流能力，加大超級電容的運行區間。本實用新型的有益效果是可調範圍寬，動態響應迅速，電流和電壓輸出穩定，功率輸出大，運行穩定，故障率低，結構緊湊，安裝方便。

圖I是本實用新型的電路圖； 圖2是本實用新型中電機控制器和傳感器、功率管的連接示意圖。
具體實施方式
以下通過具體實施例進ー步說明本實用新型。實施例I一種用於電カ驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器，包括直流電源I、電機控制器2、功率管、電感、電容5、電流傳感器6和電壓傳感器7，如圖I和圖2所示，具體結構是功率管共有六個，電感共有三個，電流傳感器6共有三個，電壓傳感器7共有兩個；電感甲41、電感こ42和電感丙43的一端都通過導線連接直流電源I的正扱；電感甲41的另ー端通過串聯一個電流傳感器6和功率管甲31的源極連接，功率管甲31的源極還和功率管こ32的漏極連接，功率管甲31的漏極通過導線連接電機控制器2的正電平信號輸入端；電感こ42的另一端通過串聯一個電流傳感器6和功率管丙33的源極連接，功率管丙33的源極還和功率管丁 34的漏極連接，功率管丙33的漏極通過導線連接電機控制器2的正電平信號輸入端；電感丙43的另一端通過串聯一個電流傳感器6和功率管戊35的源極連接，功率管戊35的源極還和功率管己36的漏極連接，功率管戊35的漏極通過導線連接電機控制器2的正電平信號輸入端；功率管こ32的源極、功率管丁 34的源極和功率管己36的源極都通過導線連接電機控制器2的負電平信號輸入端，功率管こ32的源極還連接直流電源2的負極；直流電源I的正極和負極之間並聯ー個電壓傳感器7，電機控制器2的正電平信號輸入端和負電平信號輸入端之間並聯電容5和一個電壓傳感器7 ;電機控制器2的信號輸出端分別連接功率管甲31的柵極、功率管こ32的柵極、功率管丙33的柵極、功率管丁 34的柵極、功率管戊35的柵極和功率管己36的柵極。為簡便清晰起見，圖I中電機控制器2和各個功率管的連接未予畫出，電機控制器2和傳感器及功率管的連接見圖2所示。直流電源I可以選用高壓電池組、燃料電池和超級電容，本實施例選用超級電容；電機控制器2可以選用數位訊號處理器或單片機，本實施例選用數位訊號處理器(SPdigital signal processor,簡稱DSP),選用DSP不僅能夠有效地控制轉換器，還能通過CAN總線等通訊方式，根據上位機指令，靈活地控制輸出電壓或輸出電流的大小。三路buck-boost電路可以使用一個六管封裝的絕緣柵雙極型電晶體(即insulated gate bipolar transistor，簡稱 IGBT)。
權利要求1.一種用於電カ驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器，包括直流電源(I)和電機控制器(2)，其特徵是還包括功率管、電感、電容(5)、電流傳感器(6)和電壓傳感器(7)，功率管共有六個，電感共有三個，電流傳感器(6)共有三個，電壓傳感器(7)共有兩個， 電感甲(41)、電感こ(42)和電感丙(43)的一端都通過導線連接直流電源(I)的正扱，電感甲(41)的另一端通過串聯一個電流傳感器(6)和功率管甲(31)的源極連接，功率管甲(31)的源極還和功率管こ(32)的漏極連接，功率管甲(31)的漏極通過導線連接電機控制器(2)的正電平信號輸入端， 電感こ(42)的另一端通過串聯一個電流傳感器(6)和功率管丙(33)的源極連接，功率管丙(33)的源極還和功率管丁(34)的漏極連接，功率管丙(33)的漏極通過導線連接電機控制器(2)的正電平信號輸入端， 電感丙(43)的另一端通過串聯一個電流傳感器(6)和功率管戊(35)的源極連接，功率管戊(35)的源極還和功率管己(36)的漏極連接，功率管戊(35)的漏極通過導線連接電機控制器(2)的正電平信號輸入端， 功率管こ(32)的源極、功率管丁(34)的源極和功率管己(36)的源極都通過導線連接電機控制器(2)的負電平信號輸入端，功率管こ(32)的源極還連接直流電源(2)的負極，直流電源(I)的正極和負極之間並聯ー個電壓傳感器(7)，電機控制器(2)的正電平信號輸入端和負電平信號輸入端之間並聯電容(5)和一個電壓傳感器(7), 電機控制器⑵的信號輸出端分別連接功率管甲(31)的柵極、功率管こ(32)的柵極、功率管丙(33)的柵極、功率管丁(34)的柵極、功率管戊(35)的柵極和功率管己(36)的柵扱。
2.如權利要求I所述的用於電カ驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器，其特徵是直流電源⑴選用超級電容。
3.如權利要求I或2所述的用於電カ驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器，其特徵是電機控制器(2)選用數位訊號處理器或單片機。
專利摘要本實用新型涉及帶有中間變換為交流的直流功率輸入變換為直流功率輸出設備領域，具體為一種用於電力驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器。一種用於電力驅動汽車的數字型雙向直流/直流轉換器，包括直流電源(1)和電機控制器(2)，其特徵是還包括功率管、電感、電容(5)、電流傳感器(6)和電壓傳感器(7)，電感甲(41)、電感乙(42)和電感丙(43)的一端都通過導線連接直流電源(1)的正極，電感甲(41)的另一端通過串聯一個電流傳感器(6)和功率管甲(31)的源極連接，功率管甲(31)的源極還和功率管乙(32)的漏極連接。本實用新型可調範圍寬，運行穩定，結構緊湊。
文檔編號H02M3/335GK202455273SQ20112055125
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者徐性怡, 殷浩, 雷小軍 申請人:上海大郡動力控制技術有限公司