一種能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)，包括多相電機(jī)及多相電機(jī)控制器，所述多相電機(jī)控制器和所述多相電機(jī)電連接，所述多相電機(jī)包括多個(gè)子系統(tǒng)，所述多相電機(jī)控制器包括多個(gè)子功率模塊和控制模塊，所述多個(gè)子功率模塊與所述多個(gè)子系統(tǒng)一一對(duì)應(yīng)電連接，其中，所述多個(gè)子功率模塊之間并聯(lián)連接，所述多相電機(jī)控制器中的軟件與所述子功率模塊、所述控制模塊及所述子系統(tǒng)之間相結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)多相電機(jī)的變相運(yùn)行。本實(shí)用新型的多相電機(jī)系統(tǒng)可以根據(jù)車(chē)輛載荷情況變相控制運(yùn)行，使得車(chē)輛運(yùn)行在各種工況下時(shí)，多相電機(jī)系統(tǒng)始終工作在高效區(qū)域，提高電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)駛里程，降低能耗，同時(shí)降低整車(chē)對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)容量的要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻的背景下，汽車(chē)節(jié)能減排的要求日益漸增，純電動(dòng)車(chē)得到迅速發(fā)展。
[0003]電驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)作為純電動(dòng)汽車(chē)的唯一動(dòng)力來(lái)源，對(duì)于帶有變速箱的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以使用不同的變速比使得電機(jī)系統(tǒng)工作在高效區(qū)域。但是使用帶有變速箱的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)，具有傳動(dòng)效率低、可靠性低、噪音高、換擋過(guò)程舒適性不好等問(wèn)題。
[0004]使用直驅(qū)技術(shù)的電驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的純電動(dòng)客車(chē)，有可靠性高、效率高、舒適性好等特點(diǎn)，但由于車(chē)輛載荷以及運(yùn)行工況的變化和不可控性，比如整車(chē)配置不同，以及載客量、車(chē)速、車(chē)輛加速度、道路坡度以及道路工況等的變化，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不能總工作在最高效率區(qū)間。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是，為了進(jìn)一步降低能耗，解決現(xiàn)有純電動(dòng)車(chē)所使用的電機(jī)系統(tǒng)不能夠總工作在高效率區(qū)間的問(wèn)題，提供一種能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)，電機(jī)系統(tǒng)的變相運(yùn)行使得電機(jī)系統(tǒng)在各種工況下均工作在最高效率區(qū)間，電機(jī)系統(tǒng)輸出功率與載荷保持一致性，電機(jī)系統(tǒng)適用性強(qiáng)，提高了電機(jī)系統(tǒng)工作效率，降低整車(chē)能量消耗率。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述多相電機(jī)系統(tǒng)包括多相電機(jī)及多相電機(jī)控制器，所述多相電機(jī)控制器和所述多相電機(jī)電連接，所述多相電機(jī)控制器與一整車(chē)控制器低壓電連接，所述多相電機(jī)包括多個(gè)子系統(tǒng)，所述多相電機(jī)控制器包括多個(gè)子功率模塊、電源模塊和控制模塊，所述多個(gè)子功率模塊與所述多個(gè)子系統(tǒng)一一對(duì)應(yīng)電連接，所述電源模塊與所述多個(gè)子功率模塊電連接，所述控制模塊分別與所述多個(gè)子功率模塊和所述整車(chē)控制器電連接。
[0007]上述的能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)子系統(tǒng)為相互獨(dú)立的定子繞組。
[0008]上述的能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)，其中，所述子功率模塊之間互相并聯(lián)。
[0009]本實(shí)用新型相對(duì)于一般的多相電機(jī)系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0010]1.多相電機(jī)系統(tǒng)具有根據(jù)整車(chē)載荷能變相運(yùn)行的功能，提高電機(jī)系統(tǒng)使用效率，使電機(jī)系統(tǒng)在各工況下均工作在高效率區(qū)，整車(chē)能耗更低。
[0011]2.多相電機(jī)系統(tǒng)的變相運(yùn)行，增大了電機(jī)系統(tǒng)的適用范圍。
[0012]3.在整車(chē)動(dòng)力電池或超級(jí)電容不足的情況下，多相電機(jī)系統(tǒng)的變相運(yùn)行，有利于增加續(xù)駛里程。
[0013]4.由于電機(jī)系統(tǒng)可以在各種工況下均在高效區(qū)運(yùn)行，可以有效減少整車(chē)能量裝置如動(dòng)力電池、超級(jí)電容的用量，降低整車(chē)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于目前動(dòng)力電池技術(shù)和產(chǎn)品不成熟的現(xiàn)狀有一定的優(yōu)勢(shì)。
[0014]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的一種能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)工作原理示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的能變相運(yùn)行的六相電機(jī)系統(tǒng)示意圖。
[0017]其中，附圖標(biāo)記
[0018]100多相電機(jī)系統(tǒng)
[0019]110多相電機(jī)
[0020]110’子系統(tǒng)
[0021]120多相電機(jī)控制器
[0022]121’子功率模塊
[0023]122’電源模塊
[0024]123’控制模塊
[0025]010整車(chē)控制器
[0026]020儲(chǔ)能模塊
[0027]030其它設(shè)備
[0028]200六相電機(jī)系統(tǒng)
[0029]210六相電機(jī)
[0030]211第一三相子系統(tǒng)
[0031]212第二三相子系統(tǒng)
[0032]220六相電機(jī)控制器
[0033]221第一子功率模塊
[0034]222第二子功率模塊
[0035]223電源模塊
[0036]224控制模塊
【具體實(shí)施方式】 [0037]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，以更進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的目的、方案及功效，但并非作為本實(shí)用新型所附權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。
[0038]參閱圖1，圖1為本實(shí)用新型的一種能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)工作原理示意圖。本實(shí)用新型提供一種能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)100，多相電機(jī)系統(tǒng)100可以根據(jù)車(chē)輛載荷情況變相控制運(yùn)行，使得車(chē)輛運(yùn)行在各種工況下時(shí)，多相電機(jī)系統(tǒng)100均工作在高效區(qū)域，提高電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)駛里程，降低能耗，同時(shí)降低整車(chē)對(duì)于儲(chǔ)能裝置的要求。
[0039]具體地，如圖1所示，本實(shí)用新型提供的多相電機(jī)系統(tǒng)100主要基于的部件包括:多相電機(jī)110、多相電機(jī)控制器120。
[0040]其中，多相電機(jī)110與多相電機(jī)控制器120之間使用相電纜連接。所述多相電機(jī)控制器120低壓電氣連接整車(chē)控制器010，高壓連接儲(chǔ)能模塊020。所述整車(chē)控制器010與其它設(shè)備030以低壓電氣連接。
[0041 ] 其它設(shè)備030將整車(chē)的載荷信息傳送至整車(chē)控制器010，整車(chē)控制器010可將整車(chē)載荷信息傳送至多相電機(jī)控制器120，實(shí)現(xiàn)多相電機(jī)控制器120對(duì)整車(chē)載荷信息的掌控，為實(shí)現(xiàn)多相電機(jī)系統(tǒng)100的變相控制提供信號(hào)控制來(lái)源。多相電機(jī)控制器120控制多相電機(jī)110各相的輸入電壓和輸入電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)多相電機(jī)的控制，包括變相控制策略。
[0042]如圖1所示，多相電機(jī)110包括多個(gè)子系統(tǒng)110’，多相電機(jī)控制器120包括多個(gè)子功率模塊121’、電源模塊122’以及控制模塊123’，子系統(tǒng)110’與子功率模塊121’ 一一對(duì)應(yīng)，在多相電機(jī)110內(nèi)部的各子系統(tǒng)110’為獨(dú)立的互不干擾的定子繞組，在電機(jī)控制器120內(nèi)部的子功率模塊121’相互并聯(lián)連接，如此，子功率模塊121’之間互不影響。多相電機(jī)110的子系統(tǒng)110’分別與電機(jī)控制器120的子功率模塊121’使用相電纜電氣相連，為實(shí)現(xiàn)多相電機(jī)控制器120對(duì)多相電機(jī)110變相控制提供基礎(chǔ)。
[0043]其中，其它設(shè)備030包括油門(mén)踏板、制動(dòng)踏板、儲(chǔ)能管理系統(tǒng)、低壓電源等設(shè)備，整車(chē)控制器010與其它設(shè)備030之間可互相通信或者單方向信號(hào)傳遞。
[0044]本實(shí)用新型揭示的多相電機(jī)系統(tǒng)變相控制方法流程如下:
[0045]在整車(chē)運(yùn)行或者起步過(guò)程中，設(shè)置于其它設(shè)備030上的傳感器感知整車(chē)載荷變化和大小信息，并將載荷信息傳遞至整車(chē)控制器010，整車(chē)控制器010將載荷信息經(jīng)過(guò)計(jì)算處理得到電機(jī)轉(zhuǎn)矩需求并發(fā)送轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求指令至多相電機(jī)控制器120，多相電機(jī)控制器120根據(jù)來(lái)自整車(chē)控制器010的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求指令，通過(guò)控制模塊123’控制多個(gè)子功率模塊121’，從而控制多相電機(jī)110的多個(gè)子系統(tǒng)110’，實(shí)現(xiàn)多相電機(jī)110的變相控制和運(yùn)行。
[0046]進(jìn)一步地，圖2示出了本實(shí)用新型的多相電機(jī)系統(tǒng)的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，多相電機(jī)系統(tǒng)是六相電機(jī)系統(tǒng)200，基于的部件包括:六相電機(jī)210、六相電機(jī)控制器220，整車(chē)控制器010，儲(chǔ)能模塊020以及其它設(shè)備030。
[0047]六相電機(jī)210與六相電機(jī)控制器220之間使用相電纜連接。六相電機(jī)控制器220低壓電氣連接整車(chē)控制器010，高壓連接儲(chǔ)能模塊020。所述整車(chē)控制器010與其它設(shè)備030以低壓電氣連接。
[0048]其它設(shè)備030將整車(chē)的載荷信息傳送至整車(chē)控制器010，整車(chē)控制器010可將整車(chē)載荷信息傳送至六相電機(jī)控制器220,實(shí)現(xiàn)六相電機(jī)控制器220對(duì)整車(chē)載荷信息的掌控，為實(shí)現(xiàn)六相電機(jī)系統(tǒng)200的變相控制提供信號(hào)控制來(lái)源。六相電機(jī)控制器220控制六相電機(jī)210各相的輸入電壓和輸入電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)六相電機(jī)的控制，包括變相控制策略，即三相運(yùn)行和六相運(yùn)行。
[0049]如圖2所不,六相電機(jī)210內(nèi)部包括兩個(gè)子系統(tǒng),分別為第一三相子系統(tǒng)211以及第二三相子系統(tǒng)212，第一三相子系統(tǒng)211以及第二三相子系統(tǒng)212是兩個(gè)獨(dú)立互不干擾的三相定子繞組。六相電機(jī)控制器220也包括兩個(gè)并聯(lián)的子功率模塊，分別為第一子功率模塊221和第二子功率模塊222。第一子功率模塊221與第一三相子系統(tǒng)211相電纜連接，第二子功率模塊222與第二三相子系統(tǒng)212相電纜連接。
[0050]六相電機(jī)控制器220還包括與儲(chǔ)能模塊020電連接的電源模塊223，第一子功率模塊221和第二子功率模塊222分別與電源模塊223高壓電連接，儲(chǔ)能模塊020和電源模塊223高壓電連接。電源模塊223為第一子功率模塊221和第二子功率模塊222提供高壓直流電力來(lái)源。
[0051 ] 六相電機(jī)控制器220還包括與整車(chē)控制器010低壓電連接的控制模塊224，第一子功率模塊221和第二子功率模塊222分別與控制模塊224低壓電連接?？刂颇K224向第一子功率模塊221和第二子功率模塊222發(fā)送控制指令。
[0052]如圖2所示，其它設(shè)備030包括油門(mén)踏板，制動(dòng)踏板，儲(chǔ)能管理系統(tǒng)，低壓電源等設(shè)備，整車(chē)控制器與其它設(shè)備030之間可互相通信或者單方向信號(hào)傳遞。
[0053]該六相電機(jī)系統(tǒng)變相控制方法如下:
[0054]在整車(chē)運(yùn)行或者起步過(guò)程中，連接在其它設(shè)備030上的傳感器感知整車(chē)載荷變化和大小信息，并將載荷信息傳遞至整車(chē)控制器010，整車(chē)控制器010將載荷信息經(jīng)過(guò)計(jì)算處理得到電機(jī)轉(zhuǎn)矩需求并發(fā)送轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求指令至六相電機(jī)控制器220的控制模塊224，控制模塊224根據(jù)來(lái)自整車(chē)控制器010的轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求指令，通過(guò)第一子功率模塊221和第二子功率模塊222控制六相電機(jī)210的第一三相子系統(tǒng)211和第二三相子系統(tǒng)212的運(yùn)行。當(dāng)?shù)谝蛔庸β誓K221有輸出電流,第一三相子系統(tǒng)211工作,六相電機(jī)210三相運(yùn)行；或者第二子功率模塊222有輸出電流,第二三相子系統(tǒng)212工作,六相電機(jī)210三相運(yùn)行；當(dāng)?shù)谝蛔庸β誓K221和第二子功率模塊222同時(shí)輸出電流時(shí)，六相電機(jī)210六相運(yùn)行。
[0055]本實(shí)用新型的六相電機(jī)系統(tǒng)200中，整車(chē)載荷的大小由多個(gè)因素共同決定，包括整備質(zhì)量、載客量、路面條件、車(chē)速等。整車(chē)控制器010針對(duì)這些影響因素計(jì)算轉(zhuǎn)矩值并發(fā)送指令至六相電機(jī)控制器220的控制模塊224。六相電機(jī)控制器220的控制模塊224中設(shè)定電機(jī)變相運(yùn)行的控制策略，如在六相電機(jī)控制器220的控制模塊224中設(shè)定轉(zhuǎn)矩響應(yīng)閾值，六相電機(jī)控制器220的控制模塊224根據(jù)收到的轉(zhuǎn)矩指令以及轉(zhuǎn)矩閾值判定整車(chē)載荷情況并控制電機(jī)的運(yùn)行。
[0056]若整車(chē)的載荷較大，此時(shí)六相電機(jī)控制器220的控制模塊224將控制第一子功率模塊221和第二子功率模塊222同時(shí)工作，驅(qū)動(dòng)第一三相子系統(tǒng)211以及第二三相子系統(tǒng)212同時(shí)工作，使電機(jī)大功率輸出，滿足整車(chē)載荷大的運(yùn)行工況。
[0057]若整車(chē)載荷較小，此時(shí)六相電機(jī)控制器220的控制模塊224可控制其中一個(gè)三相子系統(tǒng)工作，即令第一三相子系統(tǒng)211或第二三相子系統(tǒng)212運(yùn)行,從而輸出適當(dāng)功率,使系統(tǒng)工作于高效區(qū)，降低能耗。
[0058]在整車(chē)儲(chǔ)能模塊020電量不足或較低的情況下，六相電機(jī)控制器220的控制模塊224可根據(jù)儲(chǔ)能模塊020電壓控制第一三相子系統(tǒng)211或第二三相子系統(tǒng)212工作，從而降低能耗，增加續(xù)駛里程。
[0059]本實(shí)用新型中的多相電機(jī)系統(tǒng)亦可為九相電機(jī)系統(tǒng)或者更多相電機(jī)系統(tǒng)，包括三個(gè)或以上的三相子系統(tǒng)；多相電機(jī)控制器亦可為九相電機(jī)控制器更多相電機(jī)控制器，包括三個(gè)或以上的子系統(tǒng)控制器，三個(gè)或以上的子系統(tǒng)控制器分別與三個(gè)或以上的三相子系統(tǒng)一一對(duì)應(yīng)連接，其工作原理與上述的六相電機(jī)系統(tǒng)相同，此處不再贅述。
[0060]本實(shí)用新型還揭示了一種采用上述能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)的電動(dòng)車(chē)。
[0061]如上所述，本實(shí)用新型揭示的能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)，多相電機(jī)控制器可根據(jù)整車(chē)載荷信息對(duì)多相電機(jī)進(jìn)行變相控制實(shí)現(xiàn)變相運(yùn)行的目的。
[0062]本實(shí)用新型揭示的能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)相對(duì)于現(xiàn)有的電機(jī)系統(tǒng)，具有如下特點(diǎn):[0063]1.多相電機(jī)可根據(jù)整車(chē)載荷進(jìn)行變相控制，改善了電機(jī)系統(tǒng)工作效率區(qū)與整車(chē)運(yùn)行工況不同步的現(xiàn)象，使得電機(jī)系統(tǒng)在各種工況下均工作在高效率區(qū)域，能耗更低，節(jié)能效果更明顯。
[0064]2.采用變相控制策略后，由于能耗的降低，因而提高了電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)駛里程，降低整車(chē)對(duì)于儲(chǔ)能模塊如動(dòng)力電池和超級(jí)電容的要求。
[0065]3.由于整車(chē)對(duì)儲(chǔ)能模塊要求的降低，因而縮減了儲(chǔ)能模塊成本，具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。
[0066]4.多相電機(jī)系統(tǒng)由于其變相控制和運(yùn)行模式，使得各子系統(tǒng)有輪換工作時(shí)間，有利于提高多相電機(jī)系統(tǒng)的壽命，可靠性更高。
[0067]當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述多相電機(jī)系統(tǒng)包括多相電機(jī)及多相電機(jī)控制器，所述多相電機(jī)控制器和所述多相電機(jī)電連接，所述多相電機(jī)控制器與一整車(chē)控制器低壓電連接，所述多相電機(jī)包括多個(gè)子系統(tǒng)，所述多相電機(jī)控制器包括多個(gè)子功率模塊、電源模塊和控制模塊，所述多個(gè)子功率模塊與所述多個(gè)子系統(tǒng)一一對(duì)應(yīng)電連接，所述電源模塊與所述多個(gè)子功率模塊電連接，所述控制模塊分別與所述多個(gè)子功率模塊和所述整車(chē)控制器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)子系統(tǒng)為相互獨(dú)立的定子繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能變相運(yùn)行的多相電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述子功率模塊之間互相并聯(lián)。
【文檔編號(hào)】B60L15/20GK203472574SQ201320509496
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】張力, 張晉玄, 肖丹 申請(qǐng)人:北京佩特來(lái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司