CN103963654A

CN103963654A - 用于混合动力汽车的驱动系统

Info

Publication number: CN103963654A
Application number: CN201310042338.9A
Authority: CN
Inventors: 马琳; 龚晓峰; 曹艺; 单亮; 廖华; 庄朝晖
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2014-08-06

Abstract

本发明涉及一种用于混合动力汽车的驱动系统（20），包括：第一直流-直流变换器（202），用于将来自电池组（30）的具有第一电压的直流电转换为具有第二电压的直流电并输出给直流母线，或者，将所述直流母线上的具有所述第二电压的直流电转换为具有所述第一电压的直流电并存储到所述电池组（30）中；逆变器（204），其与所述直流母线连接，用于将所述直流母线上的具有所述第二电压的直流电转换为交流电并输出给电动机（40）；整流器（206），用于将发电机（50）产生的交流电转换为直流电；以及，第二直流-直流变换器（208），用于将所述整流器（206）所转换的直流电转换为具有所述第二电压的直流电并输出给所述直流母线。利用该驱动系统（20），能够减少甚至消除开关次波纹对电池组（30）的不利影响。

Description

用于混合动力汽车的驱动系统

技术领域

本发明涉及混合动力汽车领域，尤其涉及一种用于混合动力汽车的驱动系统。

背景技术

混合动力汽车（HEV）技术经过近二十年的发展，已经逐渐成为一种相对成熟的技术。在混合动力汽车系统中，驱动系统包括内燃机发电机组和电动机驱动两部分装置。这两部分装置需要与电池组协同合作，以提高整车的燃油效率和电池能量使用效率。因此，如何把发电、电动和电池组可靠、合理和高效地连接在一起，就成为了混合动力汽车领域的关键技术之一。

题目为“一种增程式电动车的动力及其控制系统”的中国专利申请CN102837618A提出了一种用于电动车的动力及其控制系统。如图1所示，该动力及其控制系统包括电动机11、逆变器12、升降压变换器13、蓄电池组14、三相交流发电机组15和整流器16，其中，三相交流发电机组15包括三相发电机151、升速齿轮箱152和内燃机153。一方面，蓄电池组14输出的直流电经过其为直流-直流变换器的升降压变换器13升压后提供给逆变器12，逆变器12把来自升降压变换器13的经过升压的直流电转换为交流电输出给电动机11，电动机11使用来自逆变器12的交流电驱动车辆行驶。另一方面，在三相交流发电机组15中，内燃机153通过升速齿轮箱152带动三相发电机151产生交流电，整流器16将三相交流发电机组15产生的交流电转换为直流电并存储到蓄电池组14中。图1所示的系统已经把发电、电动和电池组可靠地连接在一起。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种用于混合动力汽车的驱动系统，其能够减少甚至消除开关次波纹对电池组的不利影响。

按照本发明实施例的一种混合动力汽车的驱动系统，包括：第一直流-直流变换器，用于将来自电池组的具有第一电压的直流电转换为具有第二电压的直流电并输出给直流母线，或者，将所述直流母线上的具有所述第二电压的直流电转换为具有所述第一电压的直流电并存储到所述电池组中；逆变器，其与所述直流母线连接，用于将所述直流母线上的具有所述第二电压的直流电转换为交流电并输出给电动机；整流器，用于将发电机产生的交流电转换为直流电；以及，第二直流-直流变换器，用于将所述整流器所转换的直流电转换为具有所述第二电压的直流电并输出给所述直流母线。

在一种具体实现方式中，所述第一直流-直流变换器由具有多个桥臂的直流-直流变换器中的一部分桥臂实现，以及，所述第二直流-直流变换器由所述具有多个桥臂的直流-直流变换器中的另一部分桥臂实现。

在一种具体实现方式中，所述驱动系统还包括所述电池组。

在一种具体实现方式中，所述驱动系统还包括所述发电机。

在一种具体实现方式中，所述驱动系统还包括：第一电容，其连接在所述电池组的正极和负极之间。

在一种具体实现方式中，所述驱动系统还包括：第二电容，其连接在所述逆变器的正输入端和负输入端之间。

在一种具体实现方式中，所述驱动系统还包括：第三电容，其连接在所述整流器的正输出端和负输出端之间。

从以上描述可以看出，由于在整流器和电池组之间引入了具有滤波功能的直流-直流变换器，因此本发明实施例的驱动系统能够减少甚至消除开关次波纹对电池组的不利影响。

附图说明

本发明的其它特点、特征、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。其中：

图1示出了一种用于电动车的动力及其控制系统；

图2示出了根据本发明一个实施例的用于混合动力汽车的驱动系统的示意图；以及

图3示出了根据本发明一个实施例的利用直流-直流变换器实现直流-直流变换器的示意图。

以下是各个附图标记及其所表示的对象：

20---驱动系统

14、30---电池组

13---升降压变换器

15---三相交流发电机组

11、40---电动机

50、151---发电机

152---升速齿轮箱

153---内燃机

202、208、K---直流-直流变换器

12、204---逆变器

16、206---整流器

210、212、214---电容

ZL---直流母线

T11、T12、T21、T22、T31、T32---开关器件

L1、L2、L3---电感

具体实施方式

下面，将结合附图详细描述本发明的各个实施例。

图2示出了根据本发明一个实施例的用于混合动力汽车的驱动系统的示意图。如图2所示，驱动系统20可以包括直流-直流（DC-DC）变换器202、逆变器204、整流器206、直流-直流变换器208、电容210、电容212和电容214。

直流-直流变换器202连接电池组30和直流母线ZL，其中，直流-直流变换器202的正输入端和负输入端分别连接电池组30的正极和负极，直流-直流变换器202的正输出端和负输出端连接直流母线ZL。直流-直流变换器202可以将来自电池组30的具有第一电压的直流电转换为具有第二电压的直流电并输出给直流母线ZL，或者，将直流母线ZL上的具有第二电压的直流电转化为具有第一电压的直流电并存储在电池组30中。这里，第一电压例如可以是260V至375V，第二电压例如可以是400V。

逆变器204是一个直流-交流（DC-AC）变换器，其连接直流母线ZL和电动机40，其中，逆变器204的正输入端和负输入端连接直流母线ZL。逆变器204可以用于将直流母线ZL上的具有第二电压的直流电转换为交流电并输出给电动机40，以便电动机40驱动汽车行驶。

整流器206是一个交流-直流（AC-DC）变换器，其连接发电机组50，用于将发电机组50所产生的交流电转换为直流电。

直流-直流变换器208连接直流母线ZL和整流器206，其中，直流-直流变换器208的正输入端和负输入端分别连接整流器206的正输出端和负输出端。直流-直流变换器208可以将整流器206输出的直流电转化为具有第二电压的直流电并输出给直流母线ZL。

电容210连接在电池组30的正极和负极之间，用于过滤电池组30所输出的直流电中的谐波或者过滤直流-直流变换器202要存储到电池组30的直流电中的谐波。

电容212连接在逆变器204的正输入端和负输入端之间，用于过滤直流母线ZL上要输入到逆变器204的直流电中的谐波。

电容214连接在整流器206的正输出端和负输出端之间，用于过滤整流器206所输出的直流电中的谐波。

如图3所示，直流-直流变换器202和直流-直流变换器208利用一个具有三个桥臂的直流-直流变换器K来实现，其中，直流-直流变换器208使用直流-直流变换器K中由电感L1和开关器件T11、T12形成的桥臂来实现，而直流-直流变换器202使用直流-直流变换器K中由电感L2和开关器件T21、T22形成的桥臂和由电感L3和开关器件T31、T32形成的桥臂来实现。

这里，发电机组50所产生的电能经整流器206转换为直流电后输出到直流母线ZL，当经整流器206转换的直流电超过电动机40所需的电能时，超出的直流电经由直流-直流变换器202存储到电池组30中，而当经整流器206转换的直流电少于电动机40所需的电能时，缺少的直流电由电池组30通过直流-直流变换器202提供到直流母线ZL。

从上面的描述可以看出，经整流器206转换的超过电动机40所需的电能的直流电通过直流-直流变换器202存储到电池组30，而直流-直流变换器202是使用直流-直流变换器K中由电感L2和开关器件T21、T22形成的桥臂和由电感L3和开关器件T31、T32形成的桥臂来实现的，电感L2和L3具有滤波作用，因此，经整流器206转换的直流电中所存在的开关次波纹将被电感L2和L3滤波掉，从而本实施例的驱动系统可以减少甚至消除开关次波纹对电池组30的不利影响。换言之，由于在整流器206和电池组30之间引入了直流-直流变换器202，因此能够减少甚至消除整流器206的开关次波纹对电池组30的不利影响。

此外，直流-直流变换器202和直流-直流变换器208可由一个直流-直流变换器实现的，即可以利用现有的升降压变换器13来实现直流-直流变换器202和直流-直流变换器208，因此，本实施例的驱动系统相对于前述的现有技术不改变硬件设备，从而降低了成本。

此外，由于分别使用直流-直流变换器202和直流-直流变换器208来控制发电机组50的直流母线电压和电动机40的直流母线电压，因此，发电机组50的直流母线电压不需要与电动机40的直流母线电压相同，从而增加发电机组50和电动机40的选择自由度。

其它变形

本领域技术人员应当理解，虽然在上面的实施例中，直流-直流变换器202和直流-直流变换器208是由一个具有三个桥臂的直流-直流变换器来实现的，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例，直流-直流变换器202和直流-直流变换器208也可以由一个具有两个或多于三个桥臂的直流-直流变换器来实现，其中，直流-直流变换器202由该具有两个或多于三个桥臂的直流-直流变换器中的一部分桥臂实现，而直流-直流变换器208由该具有两个或多于三个桥臂的直流-直流变换器中的另一部分桥臂实现。

本领域技术人员应当理解，虽然在上面的实施例中，直流-直流变换器202和直流-直流变换器208是由一个直流-直流变换器来实现的，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例，直流-直流变换器202和直流-直流变换器208页可以分别由不同的直流-直流变换器来实现。

本领域技术人员应当理解，虽然在上面的实施例中，驱动系统20包括电容210、电容212和电容214，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例，驱动系统20也可以不包括电容210、电容212和电容214中的任意一个、任意两个或所有。

本领域技术人员应当理解，虽然在上面的实施例中，驱动系统20不包括电池组30和发电机组50，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例，驱动系统20也可以包括电池组30和/或发电机组50。

本领域技术人员应当理解，上面所公开的各个实施例，可以在不偏离发明实质的情况下做出各种变形和改变。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书来限定。

Claims

1.一种混合动力汽车的驱动系统（20），包括：

第一直流-直流变换器（202），用于将来自电池组（30）的具有第一电压的直流电转换为具有第二电压的直流电并输出给直流母线，或者，将所述直流母线上的具有所述第二电压的直流电转换为具有所述第一电压的直流电并存储到所述电池组（30）中；

逆变器（204），其与所述直流母线连接，用于将所述直流母线上的具有所述第二电压的直流电转换为交流电并输出给电动机（40）；

整流器（206），用于将发电机（50）产生的交流电转换为直流电；以及

第二直流-直流变换器（208），用于将所述整流器（206）所转换的直流电转换为具有所述第二电压的直流电并输出给所述直流母线。

2.如权利要求1所述的驱动系统（20），其中，

所述第一直流-直流变换器（202）由具有多个桥臂的直流-直流变换器中的一部分桥臂实现，以及，所述第二直流-直流变换器（208）由所述具有多个桥臂的直流-直流变换器中的另一部分桥臂实现。

3.如权利要求1或2所述的驱动系统（20），其中，还包括所述电池组（30）。

4.如权利要求1或2所述的驱动系统（20），其中，还包括所述发电机（50）。

5.如权利要求1或2所述的驱动系统（20），其中，还包括：

第一电容（210），其连接在所述电池组（30）的正极和负极之间。

6.如权利要求1或2所述的驱动系统（20），其中，还包括：

第二电容（212），其连接在所述逆变器（204）的正输入端和负输入端之间。

7.如权利要求1或2所述的驱动系统（20），其中，还包括：

第三电容（214），其连接在所述整流器（206）的正输出端和负输出端之间。