一種電動車用永磁電機驅(qū)動裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動汽車用驅(qū)動裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全社會對能源和環(huán)境問題的關(guān)注，電動汽車成為關(guān)注的焦點。永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)具有高效節(jié)能、功率密度高、出轉(zhuǎn)矩能力大等優(yōu)點，廣泛應用于電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)中。但是永磁電機如果處于弱磁狀態(tài)，一旦逆變器出現(xiàn)保護，IGBT封鎖，電機的反電勢迅速升高，此電壓如果超過逆變器的直流電壓，就會迅速向電池中充電，造成裝置的損壞。目前最常用的保護方法是將逆變器的直流側(cè)并聯(lián)泄放電路，再出現(xiàn)保護時接通泄放電路，將此部分能量消耗；但是這樣會造成泄放電阻瞬間承受很大電流，溫度迅速上升，電機轉(zhuǎn)速迅速下降，造成整車的安全性和舒適性變差。另一種方法是通過控制逆變器處于零矢量狀態(tài)，將電機短路，避免對逆變器造成損壞，但是這種方法只能保護逆變器本身，電機處于短路狀態(tài)，短路電流很快會使得電機溫度上升，嚴重時燒毀電機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有永磁電機弱磁保護的高反電勢問題，提出一種新的永磁電機驅(qū)動裝置。本發(fā)明既可以實現(xiàn)正常的電力驅(qū)動，也可以實現(xiàn)對電池的充電，在出現(xiàn)弱磁保護的情況時，還能對永磁電機驅(qū)動裝置進行保護，且在保護時不會對整車的安全性和舒適性造成影響。
[0004]本發(fā)明電動車用永磁電機驅(qū)動裝置，至少包含一個電池組、一個永磁電機、一個三相逆變器、一個預充電電路，以及一個車載充電裝置。所述三相逆變器包含第一電容和六個IGBT模塊，分別是第一 IGBT模塊、第二 IGBT模塊、第三IGBT模塊、第四IGBT模塊、第五IGBT模塊和第六IGBT模塊。電池組通過預充電電路和三相逆變器的直流側(cè)連接在一起。車載充電裝置包含一個三相整流橋、第七IGBT模塊、第八IGBT模塊、一個電感、開關(guān)和第二電容。第七IGBT模塊和第八IGBT模塊串聯(lián)在一起，并且和三相整流橋并聯(lián)；電感和開關(guān)串聯(lián)，且連接在第七IGBT模塊的發(fā)射極上；第二電容并聯(lián)在開關(guān)和第八IGBT模塊的發(fā)射極之間。第七IGBT模塊、第八IGBT模塊、電感、開關(guān)和第二電容形成BUCK斬波電路。永磁電機包含第一繞組、第二繞組和第三繞組，第一繞組的兩端為A、a，第二繞組的兩端B、b，第三繞組的兩端為C、c。第一繞組的一個端口 A、第二繞組的一個端口 B、第三繞組的一個端口 C分別與三相逆變器的交流輸出連接；與傳統(tǒng)三相星接繞組電機不同的是，第一繞組的另一個端口 a、第二繞組的另一個端口 b、第三繞組的另一個端口 c并不是直接連接在一起，第一繞組的另一個端口 a、第二繞組的另一個端口 b、第三繞組的另一個端口 c分別與車載充電裝置的輸入端連接在一起。車載充電裝置的輸出端與電池組連接在一起，通過控制第七IGBT模塊和第八IGBT模塊的導通和關(guān)斷可以實現(xiàn)第一繞組、第二繞組和第三繞組的端口 a、b、c的連接和分離。本發(fā)明巧妙的利用了永磁電機和三相逆變器工作時，車載充電裝置不工作，車載充電裝置工作時永磁電機和三相逆變器不工作的特性，在驅(qū)動狀態(tài)時借用車載充電裝置的電路實現(xiàn)保護功能。
[0005]通過控制車載充電裝置的第七IGBT模塊和第八IGBT模塊開通和關(guān)斷，可以實現(xiàn)三相整流橋交流輸入端的短路和開路，構(gòu)成一個短路裝置。當?shù)谄逫GBT模塊和第八IGBT模塊開通，假定三相整流橋的三端開路，則三端的電壓為三相逆變器控制的電壓，可能是直流母線電壓，也可能是零，此電壓由橋臂的開關(guān)狀態(tài)決定。當某一相的電壓為直流母線電壓時，對應的整流橋的上橋臂二極管導通；當某一相的電壓為零時，對應的整流橋的下橋臂二極管導通；而第七IGBT模塊和第八IGBT模塊開通，將母線短路，實際上也就將整流橋的交流三端輸入短路。同理當?shù)谄逫GBT模塊和第八IGBT模塊關(guān)斷時，也就將整流橋的交流三端輸入開路。在實際中，由于二極管和IGBT存在一定的導通壓降，因此這種短路與實際的三相直接連接在一起稍有差異，但并不影響應用。
[0006]當本發(fā)明所述的裝置處于正常電動狀態(tài)時，預充電電路完成預充電并閉合，車載充電裝置中的開關(guān)斷開，車載充電裝置不工作。第七IGBT模塊、第八IGBT模塊開通，將永磁電機的三相繞組的a、b、c端連接在一起，形成三相繞組星接的結(jié)構(gòu)，三相逆變器供電驅(qū)動電機正常工作。永磁電機的三相繞組電流經(jīng)過車載充電裝置中整流橋的整流，再經(jīng)過第七IGBT模塊、第八IGBT模塊實現(xiàn)電流的閉環(huán)。
[0007]當本發(fā)明所述的裝置中的永磁電機出現(xiàn)弱磁保護故障，即永磁電機工作于高速弱磁狀態(tài)，三相逆變器控制電壓，在電機中產(chǎn)生直軸電流，將永磁體產(chǎn)生的磁場消弱，從而使得永磁電機的端電壓小于母線電壓。此時當電機出現(xiàn)故障時，產(chǎn)生三相逆變器的IGBT模塊第一 IGBT模塊、第二 IGBT模塊、第三IGBT模塊、第四IGBT模塊、第五IGBT模塊、第六IGBT模塊出現(xiàn)保護而全部封鎖，由于永磁電機的繞組不能夠獲得正常的電壓，從而產(chǎn)生合適的直軸電流，永磁體產(chǎn)生的磁場不能夠得到削弱，永磁電機的端電壓，也就是反電勢迅速升高，具體值與轉(zhuǎn)速成正比，永磁電機失控，如果不進行保護措施，此反電勢會對三相逆變器和電池組造成影響，嚴重時可能損壞。此時可以控制車載充電裝置的第七IGBT模塊、第八IGBT模塊斷開，從而使永磁電機的三相繞組的a、b、c端斷開，永磁電機三相繞組的均不能形成回路，三相繞組雖然有很高的反電勢，但是不會產(chǎn)生電流，避免了對三相逆變器造成損壞，有效保護了整個驅(qū)動裝置。
[0008]當本發(fā)明所述的裝置處于停止充電狀態(tài)時，預充電電路斷開，車載充電裝置中的開關(guān)開通，三相繞組的a、b、c端與電網(wǎng)相連，三相電通過整流橋整流后，再經(jīng)過第七IGBT模塊進行斬波降壓，經(jīng)過電感和第二電容濾波穩(wěn)壓后，為電池組進行充電。雖然此時電網(wǎng)的電也會通過三相逆變器的反并聯(lián)二極管整流為直流，但是預充電電路斷開，電流無法回到電池組。
[0009]本發(fā)明所述的電機不限于三相，根據(jù)需要可以是多相，對應的逆變器和整流橋也相應是多相。本發(fā)明的第七IGBT模塊可以和其他IGBT模塊相同帶反并聯(lián)二極管，也可以是單獨的IGBT模塊不帶反并聯(lián)二極管的形式。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
[0011]1、本發(fā)明的裝置即可實現(xiàn)正常的電力驅(qū)動，又可以實現(xiàn)對電池的充電，而且能夠防止永磁電機驅(qū)動裝置的弱磁保護后，反電勢對裝置的損傷。
[0012]2、保留了原有的驅(qū)動裝置和車載充電裝置，在不增加成本的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對裝置了可靠和有效的保護，對傳統(tǒng)驅(qū)動裝置進行簡單的升級改造即可實現(xiàn)。
[0013]3、本發(fā)明的保護策略在保護時不會對整車的安全性和舒適性造成影響，不會帶來負面效果。
【附圖說明】
[0014]圖1本發(fā)明電動車用永磁電機驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中:1電池組，2永磁電機、3三相逆變器，4預充電電路，5車載充電裝置，21第一繞組，22第二繞組，23第三繞組，37第一電容，31第一 IGBT模塊，32第二 IGBT模塊，33第三IGBT模塊，34第四IGBT模塊，35第五IGBT模塊，36第六IGBT模塊，51三相整流橋、52第七IGBT模塊，53第八IGBT模塊，54電感，55開關(guān)，56第二電容；
[0015]圖2本發(fā)明永磁電機驅(qū)動裝置處于正常驅(qū)動狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3本發(fā)明永磁電機驅(qū)動裝置處于保護狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4本發(fā)明永磁電機驅(qū)動裝置處于停車充電狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】進一步說明本發(fā)明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明的電動車用永磁電機驅(qū)動裝置，包含一個電池組1、一個永磁電機2、一個三相逆變器3、一個預充電電路4和一個車載充電裝置5。三相逆變器3包含第一電容37和第一 IGBT模塊31、第二 IGBT模塊32、第三IGBT模塊33、第四IGBT模塊34、第五IGBT模塊35，以及第六IGBT模塊36。電池組I通過預充電電路4和三相逆變器3的直流母線連接在一起。車載充電裝置5包含一個三相整流橋51、第七IGBT模塊52、第八IGBT模塊53、一個電感54、開關(guān)55和第二電容56。第七IGBT模塊52和第八IGBT模塊53串聯(lián)在一起，并且和三相整流橋51并聯(lián)；電感54和開關(guān)55串聯(lián)，且連接在第七IGBT模塊52的發(fā)射極上，第二電容56并聯(lián)在開關(guān)55和第八IGBT模塊53的發(fā)射極之間，第七IGBT模塊52、第八IGBT模塊53、電感54、開關(guān)55和第二電容56形成BUCK斬波電路。永磁電機2包含第一繞組21、第二繞組22和第三繞組23。第一繞組21的兩個端口為A、a，第二繞組22的兩個端口為B、b，第三繞組23的兩個端口為C、Co第一繞組21的一個端口 A、第二繞組22的一個端