專利名稱：電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置，尤其是一種用于微型電動(dòng)汽車的以車載直流電源為動(dòng)力的以三相交流電動(dòng)機(jī)輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車專用直流--三相交流變流及供電裝置。
當(dāng)前世界各國(guó)以汽油為燃料的汽車為主要乘用車型，但它們正在遇到排放方面的麻煩，而高性能的，低污染或零污染的汽車還是一個(gè)艱巨的課題。
電動(dòng)車--這是極為適合我國(guó)國(guó)情的新型乘用車輛，因其具有技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，必將得到迅速發(fā)展。但是，電動(dòng)汽車在技術(shù)上有一些老大難課題，例如效率、重量、可靠性等，難以達(dá)到大批量生產(chǎn)和應(yīng)用的程度，主要有車載電源及其變流裝置，拖動(dòng)設(shè)備和能源補(bǔ)給、行馳里程、重量速度、性能等問題急待解決，目前公知的上述問題的解決方案，還需要予以改進(jìn)和提出新的先進(jìn)的方案。
本實(shí)用新型的目的是提供一種用于電動(dòng)車的三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置。其著重點(diǎn)在于解決車載直流電源變換成三相交流電源用以拖動(dòng)三相交流電動(dòng)輪/三相交流電動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋。其中車載直流電源、三相交流電動(dòng)輪/三相交流電力驅(qū)動(dòng)橋?qū)⒘戆干暾?qǐng)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置由數(shù)字電路與非門IC1組成RC低頻脈沖發(fā)生器，經(jīng)過整形電路構(gòu)成調(diào)頻脈沖輸出單元4，其輸出信號(hào)接至IC2～八進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器和IC3～三輸入端3或門組成的三相控制信號(hào)輸出單元1，該單元輸出三相控制信號(hào)Va、Vb、Vc接至三相橋式直流--交流變流單元3的各開關(guān)管的控制極，其輸入側(cè)接至車載直流電源2的正負(fù)極，其輸出側(cè)輸出三相交流矩形波或正弦波電壓接至三相交流電動(dòng)輪/三相交流驅(qū)動(dòng)橋6之感應(yīng)式三相交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)M。
由于采用上述將車載直流電源經(jīng)過橋式直流～三相交流變流裝置以驅(qū)動(dòng)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)方案，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車交流驅(qū)動(dòng)的目的。它極大的提高了整體可靠性，減少重量1/3，降低成本1/2，并且可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速以及節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，消除污染等多種目標(biāo)，本裝置無(wú)變壓器等元件，故其效率較高。
本實(shí)用新型給出的實(shí)施例和附圖如下


圖1是本實(shí)用新型原理方框圖。
圖2是低頻脈沖輸出單元4和三相控制信號(hào)輸出單元1和三相交流電源形成單元3總原理電路圖。
圖3是圖2各部分的波形圖。
圖4是本實(shí)用新型第二實(shí)施例--共軛直流電動(dòng)機(jī)--三相交流發(fā)電機(jī)--變壓器式三相交流控制信號(hào)輸出裝置電路原理圖。
圖5是三個(gè)橋式直流--交流變流裝置單元電原理接線圖。
圖6是用“J-K”觸發(fā)器組成的三相正，反相控制信號(hào)輸出裝置電原理圖。
圖7是橋式直流--交流變流電路模塊圖。
圖8是帶有垂直散熱鰭片的橋式直流--交流變流電路模塊圖。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明，本實(shí)用新型的原理方框圖如
圖1，它的核心部分是三相控制信號(hào)輸出單元1，該單元在調(diào)頻脈沖信號(hào)輸出單元4的輸出信號(hào)的推動(dòng)下工作。本實(shí)施例如圖2，它是由數(shù)字電路IC1～CD4011和可變電阻VR、電容C組成RC脈沖振蕩器，由VR調(diào)節(jié)振蕩頻率，它輸出低頻脈沖信號(hào)經(jīng)與非門C整形和控制門D之后，進(jìn)入由IC2--CD4022八進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器，它由時(shí)鐘CP端輸入，其輸出各端子接至IC3-CD-4075，3-三輸入端或門，其Y0、Y1、Y2接至第1或門，在這種接線方式下，或門在連續(xù)3個(gè)脈沖周期內(nèi)維持輸出高電平，第2或門輸入側(cè)接有Y2、Y3、Y4，該Y2信號(hào)是同時(shí)進(jìn)入第一、第2兩個(gè)或門的，因此，第二或門的輸出是和第1或門形成重疊，其相差為2個(gè)輸入脈沖周期，其第三或門工作情況類推。
如此構(gòu)成三相循環(huán)工作信號(hào)輸出電路，其輸出信號(hào)記為V0a、V0b和V0c。圖3的波形圖分別表明時(shí)鐘脈沖CP(調(diào)頻輸出信號(hào))，八進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器輸出信號(hào)Y0-Y1及三個(gè)或門輸出的其相位差為2輸入脈沖周期的矩形波三相控制信號(hào)V0a、V0b和V0c。但是，這種三相信號(hào)只有半個(gè)周期，因此它還不能用于建立三相交流電路。
為了獲得建立交流三相控制信號(hào)，本實(shí)用新型第一實(shí)施例采用圖2所示的電路，它是由IC4--CD4069六與非門a-d構(gòu)成正反相電路，例如信號(hào)脈沖V0a進(jìn)入與非門“a”，在相位上V0a1為零電位，而V0a2為高是平，當(dāng)V0a為低電平時(shí)，兩者剛好相反，如此便可獲得兩相的控制信號(hào)，其它兩相類推。
在兩相信號(hào)的推動(dòng)下，當(dāng)V0a1為零時(shí)，橋式變流電路中Ta22、Ta21截止，V0a2為高電平，Ta11、Ta12的基極(控制極)在信號(hào)電壓為高電平時(shí)，進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，直流電流經(jīng)電源Ea1至Ta11的集電極至發(fā)射極至輸出端子La1再經(jīng)負(fù)載回路至La2至Ta12的集電極至發(fā)射極至Ea2完成半個(gè)周期的導(dǎo)通、其輸出電流方向?yàn)長(zhǎng)a1--La2；在第2個(gè)脈沖到達(dá)時(shí)，情形剛好相反，Ta11、Ta12截止而Ta21、T22飽和導(dǎo)通，電流方向是La2--La1，如此，在負(fù)載電路中，流通交變電流，其余兩相類推，這樣形成了完整的橋式直流--三相交流的變換過程。圖中在各開關(guān)管集電極和發(fā)射板之間接有保護(hù)電容C，它防止在管子截止時(shí)產(chǎn)生過電壓。
圖3繪出了本實(shí)施例中反相及正相控制信號(hào)波形，V0a1、V0a2、V0b1、V0b2、V0c1、V0c2，它們實(shí)際上等于將V0a1、V0b1和V0c1的基軸上兩相鄰波幅之間增加虛線部分矩形波，在它的驅(qū)動(dòng)下，在橋式直流--三相交流變流電路的輸出端La1--La2，Lb1--Lb2和Lc1--Lc2的負(fù)載電路中流過三相交變矩形波電流Ia、Ib和Ic。
圖4給出第2實(shí)施例的原理接線圖。它們以CD4011為基礎(chǔ)構(gòu)成RC振蕩器，其輸出接至J-K觸發(fā)器IC6--CD4027，在輸入時(shí)鐘信號(hào)CP的推動(dòng)下，J-K觸發(fā)器Q、Q端交替產(chǎn)生兩相信號(hào)V01和02，并將其接至開關(guān)管Ta、Tb的控制極，在其電路中接有直流共軛電動(dòng)機(jī)M的靜子共軛繞組W1和W2，在該電機(jī)的拖動(dòng)下，三相交流信號(hào)發(fā)電機(jī)發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)正位波的三相交流控制信號(hào)V′0a、V′0b和V′0c。此信號(hào)電壓接至變壓器Ta、Tb和Tc，其二次側(cè)中點(diǎn)接“地”，并經(jīng)過二極管D1～D12輸出Va11、Va12、Va21、Va22，這是兩組兩相正--正弦波電壓，它們接至橋式直流--三相交流變換電路中各開關(guān)管的控制極Ta11、Ta12和Ta21、Ta22使之輪流導(dǎo)通，并在輸出端La1-La2輸出正弦波交流電流La，其余兩相類此。
圖5示出本實(shí)施例中橋式直流三相交流變流裝置功率元件原理接線圖，它們可以獨(dú)立構(gòu)成一個(gè)模塊。如圖7和圖8，橋式電路中Ta11和Ta21的集電極是等電位的，它們連接在一起并安裝在散熱片3上，它接至直流電源的正極Ea11、Ta12和Ta22的發(fā)射極等電位，它接在一起并接至直流電源負(fù)極Ea2，它們放在另一塊散熱片上，此二散熱片互相絕緣。該散熱片有水平式鰭片圖7，和垂直式鰭片圖8，它們外殼上面設(shè)置控制極端子b11、b12，b21、b22以及交流輸出端子L1、L2，兩個(gè)散熱片則分別接至直流正負(fù)電源側(cè)。該模塊可以多個(gè)并聯(lián)使用，它可用風(fēng)冷，也可安放在油系統(tǒng)中采用油冷。
圖6給出另一種產(chǎn)生兩相電壓的電路，由J-K觸發(fā)器IC7-IC9-CD4027構(gòu)成，其輸入側(cè)接至可調(diào)頻脈沖輸出單元4經(jīng)三相控制信號(hào)輸出單元1的V0a、V0b和V0c的三相控制信號(hào)，分別進(jìn)入J-K觸發(fā)器的輸入端CP，將J、K端子與Q、Q端子交叉連接，則構(gòu)成交變?nèi)嗫刂菩盘?hào)輸出電路，其控制信號(hào)分別是Va1、Va2，Vb1、Vb2和Vc1、Vc2。
上述各元件集中安裝在電路板上，形成一個(gè)工作單元。當(dāng)它們的輸出功率不足時(shí)，另需增加一個(gè)放大環(huán)節(jié)，圖中未示出，它可用公知技術(shù)實(shí)施。
本實(shí)用新型中自動(dòng)保護(hù)及控制單元5，采用中國(guó)專利942046005-電子/感應(yīng)式直流電量表和42120248-蓄電池裝置和/或直流系統(tǒng)充放電量自動(dòng)控制裝置及產(chǎn)品。
本實(shí)用新型的橋式直流--三相交流變流電路制成模塊式結(jié)構(gòu)后，為了增加其輸出功率，除采用大功率開關(guān)管外，也可以采取并聯(lián)接線的方式以擴(kuò)大其輸出功率，并聯(lián)的原則是同名端相相接，另外，其控制信號(hào)回路中應(yīng)增加放大環(huán)節(jié)，它們均可采用已知技術(shù)實(shí)施。例如各并聯(lián)模塊的控制極b11、b12、b21、b22；E1和E2，L1、L2等需要分別接在一起。其中若干個(gè)模塊的直流側(cè)的同名端子如Ea1、Eb1和Ec1連在一起，Ea2、Eb2和Ec2連在一起，再與直流電源的正負(fù)極連接之。它們也可以接到獨(dú)立的，電壓相同的，互不連接的三組直流電源上。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，所說該裝置由與非門IC1組成RC低頻脈沖發(fā)生器經(jīng)過整形電路構(gòu)成調(diào)頻脈沖輸出單元4，其輸出的脈沖信號(hào)接至IC2-八進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器和IC3-三輸入端或門組成的三相控制信號(hào)輸出單元1，該單元輸出三相控制信號(hào)Va、Vb和Vc接至橋式-三相交流變流單元3的多開關(guān)管Ta11]、Ta12，Ta21、T22的各控制極ba11、ba12，ba21、b22，其余兩相類推，其交流電路之輸入側(cè)接至車載直流電源2的正負(fù)極；其輸出三相交流矩形波或正弦波電壓接至三相交流電動(dòng)輪/三相交流電力驅(qū)動(dòng)橋6之驅(qū)動(dòng)電機(jī)M；其頻率連續(xù)可調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所說的調(diào)頻脈沖信號(hào)輸出單元4由IC1(CD4011)-4二輸入端與非門組成RC低頻振蕩器，經(jīng)過兩級(jí)與非門整形后，該單元4輸出低頻脈沖信號(hào)接至三相控制信號(hào)輸出單元1，其脈沖頻率為RC的乘積決定，并由電位器VR調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所說三相控制信號(hào)輸出單元1由八進(jìn)制計(jì)數(shù)/分配器-IC2(CD4022)和IC3-3輸入端或門(CD4075)組成的三相控制信號(hào)形成電路，其Y0、Y1、Y2，Y2、Y3、Y4和Y0、Y2、Y5分別接至IC3(CD4075)的輸入端，該三個(gè)或門輸出相位差為2個(gè)輸入脈沖周期的三相電壓信號(hào)V0a、V0b和V0c，其周期為6輸入信號(hào)周期，其波形為矩形波接至三相交流電源形成單元3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所說的三相交流電源形成單元3是由IC4-CD4069組成正相反相推動(dòng)級(jí)，由開關(guān)管Ta11、Ta12，T21、T22組成橋式直流一單相交流變流電路，其余兩相類推，由上述三個(gè)橋式直流-交流變流電路組成三相交流電源形成單元3，其前級(jí)-三相控制信號(hào)輸出單元1輸?shù)娜嗫刂菩盘?hào)V0a、V0b和V0c被接到本單元3的由IC4(CD4069)組成的三組兩級(jí)串聯(lián)“與非門”，構(gòu)成第1級(jí)反相信號(hào)V0a1、V0b1及V0c1；在第2級(jí)給出同相信號(hào)V0a2、V0b2和V0c2，此同相信號(hào)接至功率開關(guān)管Ta11、Ta12，Tb11和b12和Tc11、Tc12的基極；反相信號(hào)接至各開關(guān)管Ta21、Ta22，Tb21、Tb22，Tc21、Tc22的基極；開關(guān)管Ta11與Ta22串聯(lián)；Ta21與Ta22串聯(lián)，此兩串聯(lián)電路并聯(lián)后接至直流電源端子Ea1和Ea2，組成橋式直流-交流變換電路，其輸出側(cè)記為L(zhǎng)a1和La2，輸出矩形波的交流電壓，其它兩相類推。在各開關(guān)管的發(fā)射極e和集電極c之間接有補(bǔ)償電容Ca11、Ca21和Ca12、Ca22，其余各相類推，各開關(guān)管可用三極管，場(chǎng)效應(yīng)管和達(dá)林頓管，并可在控制信號(hào)回路中增加推動(dòng)管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所說該裝置的前級(jí)調(diào)頻脈沖信號(hào)輸出單元4是由IC5-(CD4011)-四2輸入端與非門組成脈沖振蕩器，其振蕩頻率由RC的乘績(jī)確定，其振蕩信號(hào)經(jīng)整形后接至ICG(CD4027)-雙J-K觸發(fā)器的CP端，將“J”，“K”與“Q”“Q”交叉連接并將“R”，“S”端接地，其“Q”、“Q”端子上輸出兩相脈沖信號(hào)VQ、VQ，此信號(hào)引入Ta、Tb組成的共軛直流電動(dòng)機(jī)M的繞組W1及W2，該電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)三相交流信號(hào)發(fā)電機(jī)G同步旋轉(zhuǎn)，該發(fā)電機(jī)G輸出三相交流正弦電壓信號(hào)至變壓器Ta、Tb、Tc，該變壓器二次側(cè)輸出兩組相位相反的三相正弦波信號(hào)電壓Va11、Va12及Va21、Va22，其余兩相類推，此信號(hào)電壓接至橋式變換電路中T11、T12及T21、T22的基極(控制極)b11、b12及b21、b22，其輸出端La1及La2輸出交流正弦波電壓，其余兩相類推，在各輸出端接有二極管D1～D12。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所說的三相交流電源形成單元3的橋式直流-交流變流裝置，由開關(guān)管T11、T12、T21、T22安裝在電路板上，并將其制成模塊(1)，它有4個(gè)控制極端子(b11、b21、b22、b12)；兩個(gè)輸出端子L1、L2及直流端子D1、D2；該模塊有鰭片式散熱片(3)、在該散熱片上固定安裝開關(guān)管，并接有發(fā)射極或集電極引線，在模塊兩側(cè)設(shè)置安裝孔(4、5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置，特征在于，所說三相控制信號(hào)輸出單元1的輸出信號(hào)Va、Vb和Vc接至IC7～I(xiàn)C9(3×CD4027)-雙J-K觸發(fā)器，其“J”、“K”端和“Q”、“Q”端交叉連接，其輸出電壓信號(hào)Va1、Va2，Vb1、Vb2，Vc1、Vc2引至直流-交流橋式變換電路的開關(guān)管的各控制極ba11、ba12；ba21、ba22；bb11、bb12；bb21、bb22；bc11、bc12；bc21、bc22。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所說的三相交流電源形成單元3的各相出口電路La1-La2、Lb1-Lb2和Lc1、Lc2為各自絕緣的獨(dú)立電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所說的三相交流電源成單元3的交流輸出側(cè)La1-La2，Lb1-Lb2，Lc1-Lc2端子間，分別接補(bǔ)償電容器Ca、Cb、Cc。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所說的橋式直流--三相交流變流模塊(1)，為每相多個(gè)并聯(lián)接線，其各對(duì)應(yīng)的同名端子短接在一起；各個(gè)模塊、排列順序是其電源側(cè)端子Ea1、Eb1、Ec1相互短接；Ea2、Eb2、Ec2相互短接后，兩者接至車載直流電源的正負(fù)端，也可以分別接到三組互不連接的直流電源上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)車三相交流電力驅(qū)動(dòng)裝置，由與非門IC
文檔編號(hào)B60L15/00GK2225390SQ9521409
公開日1996年4月24日 申請(qǐng)日期1995年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月12日
發(fā)明者霍佃玖 申請(qǐng)人:霍佃玖