一種電動(dòng)汽車(chē)分布式高頻交流電氣系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車(chē)電氣系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種電動(dòng)汽車(chē)分布式高頻交流電氣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前汽車(chē)內(nèi)部電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要是14V和42V直流配電系統(tǒng)，隨著汽車(chē)自身負(fù)載及車(chē)載設(shè)備功率的不斷提高，直流14V配電系統(tǒng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足容量增長(zhǎng)的需求，其直接導(dǎo)致傳輸線成本上升、重量增加和傳輸效率下降；直流42V的PowerNet自上世紀(jì)90年代由美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)(SAE)提出后，由于其安全性、電磁兼容性差，以及電弧、線束連接頭腐蝕嚴(yán)重等問(wèn)題，加上需要額外的42V/14V變換裝置用以適應(yīng)配件廠商的要求，使得42V系統(tǒng)的難以推廣。
[0003]高頻交流(high frequency ac，HFAC)配電系統(tǒng)是通過(guò)功率電纜傳輸頻率數(shù)千赫茲以上交流電，實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的能量分配。自上個(gè)世紀(jì)80年代HFAC技術(shù)由美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)劉易斯研究中心提出后，其突出的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)體現(xiàn)在航天、通信等領(lǐng)域。隨著社會(huì)進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展，越來(lái)越多的空間、體積和重量受限的能量分配系統(tǒng)(譬如:電動(dòng)汽車(chē)電氣系統(tǒng)、新能源微網(wǎng)、船舶配電系統(tǒng)等等)正面臨著更多更復(fù)雜的負(fù)荷種類(lèi)和越來(lái)越高的容量要求的挑戰(zhàn)。降低成本、提高電氣系統(tǒng)效率、節(jié)約空間、提高負(fù)荷容量，以及提供優(yōu)質(zhì)、安全、環(huán)保的應(yīng)用環(huán)境，是這些能量配電系統(tǒng)所面臨的共同挑戰(zhàn)。作為一種先進(jìn)的能量分配方式，HFAC技術(shù)為此提供了一條有效的探索途徑和發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電動(dòng)汽車(chē)分布式高頻交流電氣系統(tǒng)，將分布式HFAC技術(shù)引入汽車(chē)配電系統(tǒng)，使用HFAC總線替換原來(lái)的14V/42V直流配電總線。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種電動(dòng)汽車(chē)分布式高頻交流電氣系統(tǒng)，所述高頻交流電氣系統(tǒng)將電動(dòng)汽車(chē)的全部負(fù)載按空間位置劃分為四個(gè)負(fù)載區(qū)域，分別為車(chē)輛前端照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域、車(chē)輛右側(cè)照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域、車(chē)輛左側(cè)照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域以及大功率負(fù)載區(qū)域，該大功率負(fù)載區(qū)域包含有電動(dòng)汽車(chē)的電氣懸掛系統(tǒng)；所述高頻交流電氣系統(tǒng)包括有四個(gè)高頻逆變器及四個(gè)直流輸入接口，且一個(gè)負(fù)載區(qū)域配置有一個(gè)高頻逆變器，一個(gè)高頻逆變器配置有一個(gè)直流輸入接口，所述直流輸入接口的一端與各自相應(yīng)的高頻逆變器的直流側(cè)連接，其另一端連接電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池，每個(gè)高頻逆變器的交流側(cè)輸出均連接有一條高頻交流總線，每條高頻交流總線為各自相應(yīng)的負(fù)載區(qū)域的負(fù)載供電，所述四個(gè)高頻逆變器通過(guò)高頻連接點(diǎn)使它們之間處于并聯(lián)工作狀態(tài)，所述高頻連接點(diǎn)分別連接四個(gè)高頻逆變器的高頻交流總線。
[0006]所述蓄電池通過(guò)一條直流母線連接四個(gè)高頻逆變器。
[0007]所述四個(gè)負(fù)載區(qū)域中的各個(gè)負(fù)載與高頻交流總線的連接是通過(guò)高頻變壓器和AC/DC整流模塊或者AC/AC變頻模塊實(shí)現(xiàn)。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0009]1、減少線束質(zhì)量，節(jié)省銅材料；
[0010]2、功率變換器數(shù)量的減少，無(wú)源器件體積和重量降低，系統(tǒng)簡(jiǎn)化；
[0011]3、可提供可靠的高頻電氣隔離和便利的電壓變換；
[0012]4、易于分布式電氣結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)；
[0013]5、易于實(shí)現(xiàn)高效率的400Hz電機(jī)驅(qū)動(dòng)和LED照明系統(tǒng)；
[0014]6、對(duì)人體更安全和易于交流斷路器設(shè)計(jì)；
[0015]7、可與無(wú)接觸式充電技術(shù)結(jié)合起來(lái)，提供更舒適的用戶體驗(yàn)；
[0016]8、高頻交流傳輸具備數(shù)據(jù)通信的能力，可實(shí)現(xiàn)電力線載波通信，進(jìn)一步簡(jiǎn)化車(chē)內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)。
[0017]這種分布式高頻交流電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)除了具備HFAC配電本身的優(yōu)點(diǎn)外，還具備:對(duì)各分布式區(qū)域無(wú)功和諧波的有效控制，減小集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)導(dǎo)致的高頻傳輸損耗；易于軟開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)，提高轉(zhuǎn)換效率和減弱EMI干擾；分布式結(jié)構(gòu)可提高配電系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)局部功率限制，以增強(qiáng)電氣系統(tǒng)的安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明的電動(dòng)汽車(chē)分布式高頻交流電氣系統(tǒng)在汽車(chē)內(nèi)部的連接關(guān)系示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的蓄電池與直流輸入接口的連接關(guān)系示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的負(fù)載與高頻交流總線的連接關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022]如圖1所示，本實(shí)施例所述的電動(dòng)汽車(chē)分布式高頻交流電氣系統(tǒng)，將電動(dòng)汽車(chē)的全部負(fù)載按空間位置劃分為四個(gè)負(fù)載區(qū)域，分別為車(chē)輛前端照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域1、車(chē)輛右偵U照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域2、車(chē)輛左側(cè)照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域3以及大功率負(fù)載區(qū)域4，該大功率負(fù)載區(qū)域包含有電動(dòng)汽車(chē)的電氣懸掛系統(tǒng)；所述高頻交流電氣系統(tǒng)包括有四個(gè)高頻逆變器5、6、7、8及四個(gè)直流輸入接口 13、14、15、16，且一個(gè)負(fù)載區(qū)域配置有一個(gè)高頻逆變器，一個(gè)高頻逆變器配置有一個(gè)直流輸入接口，即該車(chē)輛前端照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域1配置有一個(gè)高頻逆變器5，該高頻逆變器5配置有一個(gè)直流輸入接口 13，該車(chē)輛右側(cè)照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域2配置有一個(gè)高頻逆變器6，該高頻逆變器6配置有一個(gè)直流輸入接口 14，該車(chē)輛左側(cè)照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域3配置有一個(gè)高頻逆變器7，該高頻逆變器7配置有一個(gè)直流輸入接口15，該大功率負(fù)載區(qū)域4配置有一個(gè)高頻逆變器8，該高頻逆變器8配置有一個(gè)直流輸入接口 16 ;所述四個(gè)直流輸入接口 13、14、15、16的一端均與各自相應(yīng)的高頻逆變器的直流側(cè)連接，其另一端均連接電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池18，四個(gè)高頻逆變器5、6、7、8的交流側(cè)輸出分別連接有一條高頻交流總線，即共帶有四條高頻交流總線9、10、11、12，該四條高頻交流總線9、10,11,12分別為各自相應(yīng)的負(fù)載區(qū)域的負(fù)載供電，即高頻交流總線9為車(chē)輛前端照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域1的負(fù)載供電，高頻交流總線10為車(chē)輛右側(cè)照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域2的負(fù)載供電，高頻交流總線11為車(chē)輛左側(cè)照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域3的負(fù)載供電，高頻交流總線12為大功率負(fù)載區(qū)域4的負(fù)載供電；此外，上述四個(gè)高頻逆變器5、6、7、8還通過(guò)一高頻連接點(diǎn)17使它們之間處于并聯(lián)工作狀態(tài)，該高頻連接點(diǎn)17分別連接四個(gè)高頻逆變器5、6、7、8的四條高頻交流總線9、10、11、12。
[0023]如圖2所示，所述蓄電池18通過(guò)一條直流母線19連接分布于各負(fù)載區(qū)域的高頻逆變器。
[0024]如圖3所示，各個(gè)負(fù)載與高頻交流總線的連接通過(guò)高頻變壓器20、22和AC/DC整流模塊21或者AC/AC變頻模塊23實(shí)現(xiàn)。
[0025]綜上所述，本發(fā)明系統(tǒng)通過(guò)將電動(dòng)汽車(chē)的全部負(fù)載按空間位置劃分為四個(gè)負(fù)載區(qū)域，并設(shè)置有四個(gè)高頻逆變器及四個(gè)直流輸入接口，以完成將蓄電池的直流電逆變?yōu)楦哳l交流電，并通過(guò)四條高頻交流總線分別饋送至負(fù)載終端，由負(fù)載端的電壓調(diào)節(jié)模塊實(shí)現(xiàn)變壓、整流或變頻后供給直流或交流負(fù)載。這相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明系統(tǒng)具有簡(jiǎn)化汽車(chē)電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)可靠性等優(yōu)點(diǎn)，值得推廣。
[0026]以上所述之實(shí)施例子只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動(dòng)汽車(chē)分布式高頻交流電氣系統(tǒng)，其特征在于:所述高頻交流電氣系統(tǒng)將電動(dòng)汽車(chē)的全部負(fù)載按空間位置劃分為四個(gè)負(fù)載區(qū)域，分別為車(chē)輛前端照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域、車(chē)輛右側(cè)照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域、車(chē)輛左側(cè)照明和電機(jī)負(fù)載區(qū)域以及大功率負(fù)載區(qū)域，該大功率負(fù)載區(qū)域包含有電動(dòng)汽車(chē)的電氣懸掛系統(tǒng)；所述高頻交流電氣系統(tǒng)包括有四個(gè)高頻逆變器及四個(gè)直流輸入接口，且一個(gè)負(fù)載區(qū)域配置有一個(gè)高頻逆變器，一個(gè)高頻逆變器配置有一個(gè)直流輸入接口，所述直流輸入接口的一端與各自相應(yīng)的高頻逆變器的直流側(cè)連接，其另一端連接電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池，每個(gè)高頻逆變器的交流側(cè)輸出均連接有一條高頻交流總線，每條高頻交流總線為各自相應(yīng)的負(fù)載區(qū)域的負(fù)載供電，所述四個(gè)高頻逆變器通過(guò)高頻連接點(diǎn)使它們之間處于并聯(lián)工作狀態(tài)，所述高頻連接點(diǎn)分別連接四個(gè)高頻逆變器的高頻交流總線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)分布式高頻交流電氣系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池通過(guò)一條直流母線連接四個(gè)高頻逆變器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)分布式高頻交流電氣系統(tǒng)，其特征在于:所述四個(gè)負(fù)載區(qū)域中的各個(gè)負(fù)載與高頻交流總線的連接是通過(guò)高頻變壓器和AC/DC整流模塊或者AC/AC變頻模塊實(shí)現(xiàn)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車(chē)分布式高頻交流電氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)將電動(dòng)汽車(chē)的全部負(fù)載按空間位置劃分為四個(gè)負(fù)載區(qū)域，該系統(tǒng)包括有四個(gè)高頻逆變器及四個(gè)直流輸入接口，且一個(gè)負(fù)載區(qū)域配置有一個(gè)高頻逆變器，一個(gè)高頻逆變器配置有一個(gè)直流輸入接口，所述直流輸入接口的一端與各自相應(yīng)的高頻逆變器的直流側(cè)連接，其另一端連接電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池，每個(gè)高頻逆變器的交流側(cè)輸出均連接有一條高頻交流總線，每條高頻交流總線為各自相應(yīng)的負(fù)載區(qū)域的負(fù)載供電，所述四個(gè)高頻逆變器通過(guò)高頻連接點(diǎn)使它們之間處于并聯(lián)工作狀態(tài)，所述高頻連接點(diǎn)分別連接四個(gè)高頻逆變器的高頻交流總線。本發(fā)明具有簡(jiǎn)化汽車(chē)電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】B60L11/18, B60L1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105291842
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510843489
【發(fā)明人】劉俊峰, 吳佳磊, 曾君
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月27日