比亚迪驱动复用升压充电专利解析

  作者:fanxiaoxi 时间:2024-06-25

之前了解了BOOST升压电路的原理,再来理解升压充电就容易多了。

我们观察下,发现升压电路的实现,无非就是输入端的电源Vin,储存电流的电感L,开关器件(可以是MOSFET,也可以是IGBT等),二极管D,储存电荷的电容C,以及输出端的负载。

开关管闭合时,电源Vin给电感充电

开关断开时,由于电感中电流不能突变,电感会感应出一个与电流下降方向相反的电压ΔV=-Ldi/dt,叠加在输入端,电流流向负载,因此,此时负载端的电压变成了Vout=Vin+ΔV

开关再次闭合时,电源被短路,负载端的电压和电流由电容C来维持。

因此,整个升压电路的核心在于电感,只要有大电感,配合MOSFET/IGBT和电容,就能实现BOOST升压。

对于800V的车来说,只能使用800V的充电桩,400V的桩是充不进去电的,要想充电,就要整车增加400V升800V的额外的升压系统来兼容400V的桩。目前一般方法是通过额外增加升压DC-DC boost电路实现。这样多了一个系统,对整车的布局和成本控制都是不利的。(保时捷Tycan就额外增加了400V转800V的升压系统)

前几天看到去年比亚迪发部的驱动复用电机升压方案替代传统DC-DC,国内的车企在这方面的技术让人眼前一亮,查了下专利,发现除了比亚迪,还有广汽埃安,华为,小米,蔚来等都有专利布局。

原理逻辑很简单,实现升压的关键元器件是电感,而电动汽车的驱动电机,不就是一个大电感么,那么直接把驱动电机当成电感来用,不就可以实现这个升压功能了嘛,何必再去搞一个独立的DC-DC升压系统。

同时有人会问了,除了电感,开关管也是要的;巧了,电驱中驱动电机的正好是3项6组IGBT/MOSFET,正好就是开关管的功能,专业对口。

如果上面这个三相的不好理解,补一张单项的:

如果还是不好理解,看下图,有一一对应关系:

完整对应400V转800V的电路功能,充电枪400V对应boost电路的输入Vin,使用电机来实现boost电路中电感的功能,使用电控中的IGBT/MOSFET模块来实现开关和二极管的功能,最后将电压升到800V输出到电池,给电池充电。

这样就实现了,通过利用电驱动系统来进行升压,无需再用单独的DC-DC升压模块。

来看看比亚迪2018年的专利:

再看看广汽埃安2022年12月份的专利:

再看小米2022年底的专利:

总的来讲,都是通过把电驱动里的电机当作电感,IGBT/MOSFET模块正好也是开关管,就实现了把驱动电路倒过来,也可以当升压BOOST电路使用,这样,就不需要再重新买个升压DC-DC系统了,节约了整车的成本,也节约了整车电器架构的设计空间。

关键词: MOSFET 升压电路 IGBT Boost 开关管

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