[发明专利]电动汽车驱动与充电集成控制方法及其应用的电动汽车

说明书

技术领域：

本发明涉及电动汽车驱动与充电集成控制方法及其应用的电动汽车。

背景技术：

现有电动汽车用逆变器(INVERTER)进行驱动电机，利用高压电池输出的高压直流电通过逆变器转换成3相交流输出到电机，当高压电池电量较低时，需要对高压电池进行充电，否则无法驱动汽车。现有对高压电池进行充电的方式主要包括如下两种：

第一种方式如图1所示，3相供电电源通过独立的充电器换成高压直流电对高压电池进行充电，这样明显增加了独立的充电器，导致产品结构复杂，成本偏高，另外这种充电器的运作原理是基于整流(Rectifier)的概念，即整流器+三相交错的DC/DC的组合，充电效率较低，不能满足快速高效充电的要求。

第二种方式如图2所示，利用逆变器(INVERTER)的部分元器件形成整流器(Rectifier)，外加电感器利用单相交流电源对高压电池进行充电。当充电时，首先需要通过开关K1切断逆变器与电机三相绕组之间的连接，单相供电电源通过电感器L与逆变器连接并通过整流器转换成高压直流电对高压电池进行充电，这种结构见美国专利US8441229(B2)，这种方式，他们的拓扑结构是传统的充电器的概念，即，整流器+三相交错的DC/DC；需要额外增加电感器L，体积大，成本高，充电效率低，因为使用两阶段的功率转换，即交流AC-直流DC-交流AC，需要一个全新的充电器控制器包括AC/DC和DC/DC，控制较为复杂。

发明内容：

本发明的目的是提供电动汽车驱动与充电集成控制方法及其应用的电动汽车，利用三相电机驱动系统--即逆变器的反向操作，对高压电池进行充电，在充电状态下，把逆变器变成充电器，结构更加简单，控制简便体积紧凑，成本低，处于全功率驱动的充电能力，充电快速，效率高。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：

电动汽车驱动与充电集成控制方法，所述的电动汽车包括高压电池、逆变器和至少含有3相线圈绕组的电机，其特征在于：当电动汽车处于驱动状态，高压电池输出的高压直流电通过逆变器正向操作控制转换成3相交流电输出到电机，驱动电机运转；当电动汽车处于充电状态，外部3相交流电经过3个充电电感器输入到逆变器，通过逆变器反向操作控制转换成直流电对高压电池进行充电。

上述所述的3个充电电感器是由电机的3相线圈绕组组成，利用电机的线圈绕组作为充电电感器，然后才进入到逆变器。

上述所述的逆变器正向操作控制是指通过检测电机线圈绕组的相电流和转子位置对3相电机的电流进行控制驱动电机的转子运转；所述的反向操作控制是指检测电机线圈绕组的电流、外部3相交流电的端电压使外部3相交流电转换成直流电对高压电池进行充电。

上述所述的电机的线圈绕组的相数是3N，N是整数。

上述所述的逆变器的个数是N个，每个逆变器对应连接电机的3个线圈绕组。

一种利用权利要求1所述的电动汽车驱动与充电集成控制方法的电动汽车，包括高压电池、逆变器和电机，所述的电机包括定子组件和转子组件，定子组件里面含有若干相线圈绕组，高压电池与逆变器连接，其特征在于：电动汽车处于驱动状态，高压电池通过逆变器连接电机的线圈绕组，高压电池输出的高压直流电通过逆变器正向操作控制转换成交流电输出到电机，驱动电机运转牵引电动车；电动汽车处于充电状态，外部3相交流电通过输入连接器连接到逆变器，利用逆变器作为充电器，外部3相交流电通过逆变器反向操作控制转换成高压直流电对高压电池进行充电。

上述所述的外部3相交流电先连接到电机的线圈绕组，电机的线圈绕组再与逆变器连接，利用电机的线圈绕组作为充电电感器。

上述所述的用来输入3相交流电的输入连接器后面连接三相开关控制盒，其中电机连接在逆变器与三相开关控制盒之间；当电动汽车处于驱动状态，电机的线圈绕组的一端与逆变器连接，通过对三相开关控制盒的控制使线圈绕组另一端短路连接起来；当电动汽车处于充电状态，电机的线圈绕组一端与逆变器连接，通过对三相开关控制盒的控制使线圈绕组的另一端与输入连接器连接，外部3相交流电通过电机的线圈绕组，然后进入逆变器。

上述所述的电机的线圈绕组的相数是3N，N是整数。

上述所述的逆变器具有N个，每个逆变器与电机的3相线圈绕组连接。

上述所述的N＝3，即电机是9相电机，逆变器具有3个，每3相线圈绕组一端短路连接起来并连接外部1相交流电，另一端连接一个逆变器。