[发明专利]微功耗电动汽车动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种微功耗电动汽车动力系统。 

背景技术

传统电动汽车动力系统包括以下4种功率变换器： 

1)DC/DC降压变换器，包括Buck降压变换器、单端正激式降压变换器； 

2)DC/DC升压变换器，包括Boost变换器、全桥逆变压器式变换器； 

3)DC/DC双向电源变换器，包括Buck-Boost变换器、桥式变换器； 

4)DC/AC直流逆变器，产生单相或三相交流电压。 

上述4类功率变换器的原理都是采用专用PWM控制芯片、磁芯或电感，先把输入直流电压变成高频率的方波电压，然后用大电容滤波，再变成直流电压输出，或者用小电容滤波变成交流电压，这种事倍功半、吃力不时好的方法，显然效率低而浪费能源，有以下毛病： 

1)采用脉宽调制的方法，高频率、大功率方波的产生过程，也就是强烈EMI干扰产生的过程，大功率直流逆变器相当于一个高频功率发射台，可以想见，所产生的干扰何其严重。 

2)功率变换过程中，输入功率的全部必须进行实际的功率变换，所有变换的功率必须通过磁芯变压器或电感传递才能到达输出端，损耗大，效率低。 

发明内容

微功耗电动汽车动力系统的功率变换器，采用微功耗电力电子变换技术，其方法是：只要把输入功率中极小部份进行功率变换，就可以得到全部输出功率，即输入功率中绝大部份既不必进行实际的功率变换，也不必通过磁芯变压器或电感传递，直接到达输出端，成为输出功率；主功率器件工作在工频，无EMI干扰，电路简单，因此功耗极小而寿命极长，成本、体积、重量、功耗都是传统电动汽车动力系统的十分之一。 

微功耗电动汽车动力系统采用直流变幅器取代传统电动汽车动力系统中的：1)DC/DC降压变换器，包括Buck降压变换器、单端正激式降压变换器；2)DC/DC升压变换器，包括Boost变换器、全桥逆变压器式变换器；3)DC/DC双向电源变换器，包括Buck-Boost变换器、桥式变换器；采用微功耗交流变频器取共传统动力汽车中的DC/AC直流逆变器，产生频率和幅值都可变的单相或三相交流电压。 

交流感应电机、交流永磁同步电机(PMSM)等，需要正弦波交流电压供电，蓄电池的直流电压必须进行逆变，可采用微功耗直流逆变器组成变频、变压调速(VVVF)；有刷直流电动机、永磁无刷直流电动机(BDCM)、开关磁阻电动机(SR)、双凸极永磁电动机(DSPM)等，本质上并不需要正弦波交流电压供电，蓄电池直流电压不必进行逆变，可采用由微功耗降压变换器和微功耗升压变换器组成的直流变幅器进行调速控制。 

微功耗电动汽车动力系统由直流变幅器或交流变频器组成。 

直流变幅器由场效应管Q1-Q4及周边元件组成，场效应管Q2、Q3的漏极，和二极管D1、D2的阳极，和电感L1的异名端部接在一起，二极管D1的阴极通过场效应管Q1的漏源极接电感L1的同名端，遇时通过电容C2接地，二极管D2的阴极通过电容C1接电感L1的同名端，同时通过场效应管Q4的漏源极和电容C3接地，场效应管Q2的源极通过电阻R1接地，场效应管Q3的源极接地；驱动信号V1-V4分别是场效应管Q1-Q4的栅极驱动信号，输入电压V5接在电感L1的同名端和地之间。 

交流变频器由场效应管Q1-Q12及周边元件组成，二极管D1-D4接成桥式整流电路，交流取样电压V5接在整流桥的输入端，整流桥的输出端的正极接场效应管Q5、Q6的漏极，其输出端的负极接地； 

电阻R2、R7和电容C2、C7，和信号电压V3的负极以及接场效应管Q5的源极都接在一起形成端点G1，电阻R2和电容C2并联，并联后的另一端接场效应管Q3的源极和场效应管Q5的栅极，场效应管Q3的漏极接信号电压V3的正极，电阻R7和电容C7并联，并联后的另一端接地，场效应管Q3的栅极接驱动信号V1； 

电阻R5、R8，和电容C3、C8，和信号电压V4的负极以及场效应管Q6的源极都接在一起形成端点G2，电阻R3和电容C3并联，并联后的另一端接场效应管Q4的源极和场效应管Q6的栅极，场效应管Q4的漏极接信号电压V4的正极，电阻R8和电容C8并联，并联后的另一端接地，场效应管Q4的栅极接驱动信号V2；