混合动力电动汽车系统电路解析 —电路图天天读（237）

作者：时间：2017-10-25来源：网络收藏

　　近几十年来，资源短缺和环境保护成为世界汽车工业面临的两大挑战。石油资源短缺，汽车尾气对大气的污染日趋严重，因此，各国汽车工业都加大了研究和开发其它燃料汽车和电动汽车的力度。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201710/368340.htm

　　1 混合动力电动汽车系统结构

　　图1为串联式混合动力系统拓扑结构图，整个混合动力系统采用串联式结构，主要由能源供给系统、电气驱动系统和机械传动系统三大部分构成。能源供给系统由动力电池组、发动机-发电机机组组成;电气驱动系统由逆变器和电动机组成;机械传动系统将电动机的机械输出通过减速器送给驱动桥。整车系统采用can总线传输信息和命令，通讯介质采用屏蔽双绞线。

　　图1 串联式混合动力系统拓扑结构图

　　2 电机驱动系统主电路结构

　　2.1 主回路元件选择

　　图2 驱动系统主回路电路图

　　电机驱动系统主回路原理如图2所示，采用三相桥式逆变器，根据牵引电机的参数：额定功率50kw; 额定电流167a; 额定电压240v;额定频率200hz; 峰值频率400hz。功率器件可选600v/600a，开关频率10khz。

　　直流侧支撑电容采用4个3300μf的电解电容并联而成，并联在高压直流母线两端。由于直流侧电压udc=336v，所以支撑电容的耐压等级应高于336v，取450v。

　　3 控制电路

　　3.1 驱动系统控制部分设计

　　图3 电机驱动系统控制框图

　　图3为电机驱动系统控制框图，它由传感器测量与信号处理电路、控制板以及驱动板等组成。

　　电机控制电路分为电机电压控制电路（功率放大电路和 H 型双极驱动电路）和 P W M 脉宽调制电路。抗干扰电路和过、欠电压检测与保护电路已分别嵌入到了电机电压控制电路和 P W M 脉宽调制电路两大模块内。

　　P WM脉宽调制电路

　　图 4　P W M脉宽调制电路原理图

　　设计依据如下： U C 3 637 的控制电压（ 16 端）在± 5V 变化时，经 U C 3 637 内部比例放大器处理后的电压（即引脚 9、1 1两端）在 2 ～ 8V 之间变化且线性较好。

　　3. 2　H 型双极功率电路

　　H 型双极功率电路原理图如图 5 所示。它由 4个大功率管 V T 1 ～ V T 4 和 2 个新型双极续流二极管D V 1、D V 2 构成。

　　图 5 　H型双极功率电路原理图

　　3. 3　I R 21 10功率放大电路设计

　　依据大功率管 I R F 6 40容量较小，承受反压能力较低的优点，采用 4 个大功率管作为功率驱动电路开关元件，同时用 2 个 I R 21 10作为基极驱动器对称地驱动每侧大功率管 I R F 6 40，如图 6 所示。图 6 是左侧 I R 2110 功率放大电路原理图。

　　图 6　左侧 I R 211 0 功率放大电路原理图

　　I R 2110 功率放大电路主要由电容 C 205 和二极管 D 201 构成的自举电路来实现功率驱动。因此I R 2110 功率放大电路参数设计重点是自举电容和自举二极管的选取。

　　4　电机的工作原理

　　控制电路性能可通过检测电机的性能好坏来评价。电机的性能试验通过混合动力电动汽车系统来实现，如图 7中的虚线框所示。混合动力电动汽车系统控制方案为：和电机控制电压相对应的转速 n 1与转速传感器反馈转速 n 2 之差的电压信号，经 P I D外环控制器后与角位移传感器反馈的角位移信号合成且经内环 P I 控制器后形成控制电压，来控制电机转动某个角度 θ ，最后经发动机输出转速 n 。