[发明专利]一种电动汽车用双向电能驱动系统

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车用双向电能驱动系统。

背景技术

根据中国社科院发布的《中国汽车社会发展报告2012-2013》披露，我国2012年末全国民用汽车保有量达到12089万辆，未来10年左右每百户汽车拥有量将达到或接近60辆，汽车总保有量将超过2亿辆。巨大的汽车保有量将使得城市交通拥堵从大城市向中小城市蔓延，在城市工况下，汽车需要频繁的起停，发动机经常处于怠速运行状态。研究表明，发动机怠速运行时的能量利用率仅为正常运行时的10%左右，造成能源的大量浪费；同时CO、微粒等污染物排放急剧升高，这将使得城市环境污染加剧。由于这些问题，人们对于汽车的节能和环保要求不断提高。

电动汽车技术（Electric Vehicle）是近些年来发展起来的一类新型环保汽车，它采用驱动电机来替换汽车原来的内燃机，实现汽车在运行过程中无排放。电动汽车是未来汽车工业的发展方向，它的出现，为解决城市空气污染提供了可能，引起了国内外众多学者的研究兴趣。但是，目前电动汽车还不能很好的满足消费者的需求，主要原因是续驶里程低的问题还未能很好的突破，电动汽车续驶里程要远小于传统汽车，这是许多消费者没办法接受的。电池比容量和驱动电机性能是解决这个问题的两个重要方向。近几年，在电动汽车的电池和驱动电机方面的研究非常活跃，也取得了巨大的进步。然而，对于电池和驱动电机之间的电能传递系统却很少被研究，现有的电能传递系统大多单向的将电能从电池输送向驱动电机和车载用电器，这种造成了电能的浪费，并不是电动汽车上最优的配置方案。

发明内容

为了克服现有驱动系统中的缺点，本发明的目的在于提供一种电动汽车用双向电能驱动系统，基于开关磁通型驱动电机实现电动汽车上电能的双向输送，提高电动汽车的能量利用率，从而提高电动汽车的续驶里程。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种电动汽车用双向电能驱动系统，包括开关磁通电机、模式控制继电器、整流滤波模块、CUK斩波模块、三相H桥驱动模块、逻辑控制单元和编码器，其中开关磁通电机通过多根电缆与模式控制继电器连接，同时开关磁通电机与编码器机械耦合用以提供转速信号；所述模式控制继电器一部分通道与整流滤波模块连接，另一部分通道与三相H桥驱动模块连接；整流滤波模块的输出部分与CUK斩波模块连接，CUK斩波模块的输出为48V直流电，作为整个电源系统的输出连接蓄电池对其进行充电；三相H桥驱动模块的输入端连接蓄电池，接收蓄电池放电的48V直流电，输出端与模式控制继电器连接，同时，三相H桥驱动模块通过弱电信号与逻辑控制单元连接；逻辑控制单元通过弱电信号与编码器连接，另一方面逻辑控制单元与三相H桥驱动模块连接，获得三相电压传感信号u_a，u_b，u_c和三相电流传感信号i_a，i_b，i_c。

所述的开关磁通电机是一类特种电动机，当线圈中通以合适的激励电流时，其能够向外输出机械转矩；当通过外部转矩拖动电机输出轴时，它的线圈中能够产生三相的类正弦输出电压。

所述的模式控制继电器是一系列数字控制继电器的集合，其主要有两种工作模式，分别对应不同的电路连接，第一种模式为发电模式，模式控制继电器的右侧部分电路接通，左侧部分电路断开，使得开关磁通电机的三相线圈一侧星型连接，另一侧与整流滤波模块连接；第二种模式为驱动模式，模式控制继电器的右侧部分电路断开，左侧部分电路接通，使得开关磁通电机的三相线圈与三相H桥驱动模块的输出相连，模式控制继电器可通过数字信号进行控制，适时的在两种工作模式之间切换。

所述整流滤波模块包含六个整流二极管和一个滤波电容，其原理与普通整流滤波电路相同。

所述CUK斩波模块包括三极管VT 、二极管VD 、输出电阻R 、二级电感l₂ 、电容C 和一级电感l₁，它可以通过调节占空比信号α来实现将不同的直流电压输入转换为固定的48V直流电压输出。