一種能變相運行的多相電機系統的製作方法
2023-05-14 10:30:06
一種能變相運行的多相電機系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種能變相運行的多相電機系統，包括多相電機及多相電機控制器，所述多相電機控制器和所述多相電機電連接，所述多相電機包括多個子系統，所述多相電機控制器包括多個子功率模塊和控制模塊，所述多個子功率模塊與所述多個子系統一一對應電連接，其中，所述多個子功率模塊之間並聯連接，所述多相電機控制器中的軟體與所述子功率模塊、所述控制模塊及所述子系統之間相結合從而實現多相電機的變相運行。本實用新型的多相電機系統可以根據車輛載荷情況變相控制運行，使得車輛運行在各種工況下時，多相電機系統始終工作在高效區域，提高電動車續駛裡程，降低能耗，同時降低整車對於儲能系統容量的要求。
【專利說明】一種能變相運行的多相電機系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種能變相運行的多相電機系統。
【背景技術】
[0002]在當今能源危機和環境汙染問題日益嚴峻的背景下，汽車節能減排的要求日益漸增，純電動車得到迅速發展。
[0003]電驅動電機系統作為純電動汽車的唯一動力來源，對於帶有變速箱的驅動電機系統來說，可以使用不同的變速比使得電機系統工作在高效區域。但是使用帶有變速箱的驅動電機系統，具有傳動效率低、可靠性低、噪音高、換擋過程舒適性不好等問題。
[0004]使用直驅技術的電驅動電機系統的純電動客車，有可靠性高、效率高、舒適性好等特點，但由於車輛載荷以及運行工況的變化和不可控性，比如整車配置不同，以及載客量、車速、車輛加速度、道路坡度以及道路工況等的變化，電機驅動系統不能總工作在最高效率區間。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是，為了進一步降低能耗，解決現有純電動車所使用的電機系統不能夠總工作在高效率區間的問題，提供一種能變相運行的多相電機系統，電機系統的變相運行使得電機系統在各種工況下均工作在最高效率區間，電機系統輸出功率與載荷保持一致性，電機系統適用性強，提高了電機系統工作效率，降低整車能量消耗率。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型的能變相運行的多相電機系統，其中，所述多相電機系統包括多相電機及多相電機控制器，所述多相電機控制器和所述多相電機電連接，所述多相電機控制器與一整車控制器低壓電連接，所述多相電機包括多個子系統，所述多相電機控制器包括多個子功率模塊、電源模塊和控制模塊，所述多個子功率模塊與所述多個子系統一一對應電連接，所述電源模塊與所述多個子功率模塊電連接，所述控制模塊分別與所述多個子功率模塊和所述整車控制器電連接。
[0007]上述的能變相運行的多相電機系統，其中，所述多個子系統為相互獨立的定子繞組。
[0008]上述的能變相運行的多相電機系統，其中，所述子功率模塊之間互相併聯。
[0009]本實用新型相對於一般的多相電機系統，其優點在於:
[0010]1.多相電機系統具有根據整車載荷能變相運行的功能，提高電機系統使用效率，使電機系統在各工況下均工作在高效率區，整車能耗更低。
[0011]2.多相電機系統的變相運行，增大了電機系統的適用範圍。
[0012]3.在整車動力電池或超級電容不足的情況下，多相電機系統的變相運行，有利於增加續駛裡程。
[0013]4.由於電機系統可以在各種工況下均在高效區運行，可以有效減少整車能量裝置如動力電池、超級電容的用量，降低整車成本，提高經濟效益，對於目前動力電池技術和產品不成熟的現狀有一定的優勢。
[0014]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的一種能變相運行的多相電機系統工作原理示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的能變相運行的六相電機系統示意圖。
[0017]其中，附圖標記
[0018]100多相電機系統
[0019]110多相電機
[0020]110』子系統
[0021]120多相電機控制器
[0022]121』子功率模塊
[0023]122』電源模塊
[0024]123』控制模塊
[0025]010整車控制器
[0026]020儲能模塊
[0027]030其它設備
[0028]200六相電機系統
[0029]210六相電機
[0030]211第一三相子系統
[0031]212第二三相子系統
[0032]220六相電機控制器
[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
【具體實施方式】 [0037]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型技術方案進行詳細的描述，以更進一步了解本實用新型的目的、方案及功效，但並非作為本實用新型所附權利要求保護範圍的限制。
[0038]參閱圖1，圖1為本實用新型的一種能變相運行的多相電機系統工作原理示意圖。本實用新型提供一種能變相運行的多相電機系統100，多相電機系統100可以根據車輛載荷情況變相控制運行，使得車輛運行在各種工況下時，多相電機系統100均工作在高效區域，提高電動車續駛裡程，降低能耗，同時降低整車對於儲能裝置的要求。
[0039]具體地，如圖1所示，本實用新型提供的多相電機系統100主要基於的部件包括:多相電機110、多相電機控制器120。
[0040]其中，多相電機110與多相電機控制器120之間使用相電纜連接。所述多相電機控制器120低壓電氣連接整車控制器010，高壓連接儲能模塊020。所述整車控制器010與其它設備030以低壓電氣連接。
[0041 ] 其它設備030將整車的載荷信息傳送至整車控制器010，整車控制器010可將整車載荷信息傳送至多相電機控制器120，實現多相電機控制器120對整車載荷信息的掌控，為實現多相電機系統100的變相控制提供信號控制來源。多相電機控制器120控制多相電機110各相的輸入電壓和輸入電流，實現對多相電機的控制，包括變相控制策略。
[0042]如圖1所示，多相電機110包括多個子系統110』，多相電機控制器120包括多個子功率模塊121』、電源模塊122』以及控制模塊123』，子系統110』與子功率模塊121』 一一對應，在多相電機110內部的各子系統110』為獨立的互不幹擾的定子繞組，在電機控制器120內部的子功率模塊121』相互並聯連接，如此，子功率模塊121』之間互不影響。多相電機110的子系統110』分別與電機控制器120的子功率模塊121』使用相電纜電氣相連，為實現多相電機控制器120對多相電機110變相控制提供基礎。
[0043]其中，其它設備030包括油門踏板、制動踏板、儲能管理系統、低壓電源等設備，整車控制器010與其它設備030之間可互相通信或者單方向信號傳遞。
[0044]本實用新型揭示的多相電機系統變相控制方法流程如下:
[0045]在整車運行或者起步過程中，設置於其它設備030上的傳感器感知整車載荷變化和大小信息，並將載荷信息傳遞至整車控制器010，整車控制器010將載荷信息經過計算處理得到電機轉矩需求並發送轉矩請求指令至多相電機控制器120，多相電機控制器120根據來自整車控制器010的轉矩請求指令，通過控制模塊123』控制多個子功率模塊121』，從而控制多相電機110的多個子系統110』，實現多相電機110的變相控制和運行。
[0046]進一步地，圖2示出了本實用新型的多相電機系統的一實施例的結構示意圖。本實施例中，多相電機系統是六相電機系統200，基於的部件包括:六相電機210、六相電機控制器220，整車控制器010，儲能模塊020以及其它設備030。
[0047]六相電機210與六相電機控制器220之間使用相電纜連接。六相電機控制器220低壓電氣連接整車控制器010，高壓連接儲能模塊020。所述整車控制器010與其它設備030以低壓電氣連接。
[0048]其它設備030將整車的載荷信息傳送至整車控制器010，整車控制器010可將整車載荷信息傳送至六相電機控制器220,實現六相電機控制器220對整車載荷信息的掌控，為實現六相電機系統200的變相控制提供信號控制來源。六相電機控制器220控制六相電機210各相的輸入電壓和輸入電流，實現對六相電機的控制，包括變相控制策略，即三相運行和六相運行。
[0049]如圖2所不,六相電機210內部包括兩個子系統,分別為第一三相子系統211以及第二三相子系統212，第一三相子系統211以及第二三相子系統212是兩個獨立互不幹擾的三相定子繞組。六相電機控制器220也包括兩個並聯的子功率模塊，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211相電纜連接，第二子功率模塊222與第二三相子系統212相電纜連接。
[0050]六相電機控制器220還包括與儲能模塊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源。
[0051 ] 六相電機控制器220還包括與整車控制器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。控制模塊224向第一子功率模塊221和第二子功率模塊222發送控制指令。
[0052]如圖2所示，其它設備030包括油門踏板，制動踏板，儲能管理系統，低壓電源等設備，整車控制器與其它設備030之間可互相通信或者單方向信號傳遞。
[0053]該六相電機系統變相控制方法如下:
[0054]在整車運行或者起步過程中，連接在其它設備030上的傳感器感知整車載荷變化和大小信息，並將載荷信息傳遞至整車控制器010，整車控制器010將載荷信息經過計算處理得到電機轉矩需求並發送轉矩請求指令至六相電機控制器220的控制模塊224，控制模塊224根據來自整車控制器010的轉矩請求指令，通過第一子功率模塊221和第二子功率模塊222控制六相電機210的第一三相子系統211和第二三相子系統212的運行。當第一子功率模塊221有輸出電流,第一三相子系統211工作,六相電機210三相運行；或者第二子功率模塊222有輸出電流,第二三相子系統212工作,六相電機210三相運行；當第一子功率模塊221和第二子功率模塊222同時輸出電流時，六相電機210六相運行。
[0055]本實用新型的六相電機系統200中，整車載荷的大小由多個因素共同決定，包括整備質量、載客量、路面條件、車速等。整車控制器010針對這些影響因素計算轉矩值並發送指令至六相電機控制器220的控制模塊224。六相電機控制器220的控制模塊224中設定電機變相運行的控制策略，如在六相電機控制器220的控制模塊224中設定轉矩響應閾值，六相電機控制器220的控制模塊224根據收到的轉矩指令以及轉矩閾值判定整車載荷情況並控制電機的運行。
[0056]若整車的載荷較大，此時六相電機控制器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同時工作，驅動第一三相子系統211以及第二三相子系統212同時工作，使電機大功率輸出，滿足整車載荷大的運行工況。
[0057]若整車載荷較小，此時六相電機控制器220的控制模塊224可控制其中一個三相子系統工作，即令第一三相子系統211或第二三相子系統212運行,從而輸出適當功率,使系統工作於高效區，降低能耗。
[0058]在整車儲能模塊020電量不足或較低的情況下，六相電機控制器220的控制模塊224可根據儲能模塊020電壓控制第一三相子系統211或第二三相子系統212工作，從而降低能耗，增加續駛裡程。
[0059]本實用新型中的多相電機系統亦可為九相電機系統或者更多相電機系統，包括三個或以上的三相子系統；多相電機控制器亦可為九相電機控制器更多相電機控制器，包括三個或以上的子系統控制器，三個或以上的子系統控制器分別與三個或以上的三相子系統一一對應連接，其工作原理與上述的六相電機系統相同，此處不再贅述。
[0060]本實用新型還揭示了一種採用上述能變相運行的多相電機系統的電動車。
[0061]如上所述，本實用新型揭示的能變相運行的多相電機系統，多相電機控制器可根據整車載荷信息對多相電機進行變相控制實現變相運行的目的。
[0062]本實用新型揭示的能變相運行的多相電機系統相對於現有的電機系統，具有如下特點:[0063]1.多相電機可根據整車載荷進行變相控制，改善了電機系統工作效率區與整車運行工況不同步的現象，使得電機系統在各種工況下均工作在高效率區域，能耗更低，節能效果更明顯。
[0064]2.採用變相控制策略後，由於能耗的降低，因而提高了電動車續駛裡程，降低整車對於儲能模塊如動力電池和超級電容的要求。
[0065]3.由於整車對儲能模塊要求的降低，因而縮減了儲能模塊成本，具有更高的經濟效益。
[0066]4.多相電機系統由於其變相控制和運行模式，使得各子系統有輪換工作時間，有利於提高多相電機系統的壽命，可靠性更高。
[0067]當然，本實用新型還可有其它多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本實用新型所附的權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種能變相運行的多相電機系統，其特徵在於，所述多相電機系統包括多相電機及多相電機控制器，所述多相電機控制器和所述多相電機電連接，所述多相電機控制器與一整車控制器低壓電連接，所述多相電機包括多個子系統，所述多相電機控制器包括多個子功率模塊、電源模塊和控制模塊，所述多個子功率模塊與所述多個子系統一一對應電連接，所述電源模塊與所述多個子功率模塊電連接，所述控制模塊分別與所述多個子功率模塊和所述整車控制器電連接。
2.根據權利要求1所述的能變相運行的多相電機系統，其特徵在於，所述多個子系統為相互獨立的定子繞組。
3.根據權利要求1所述的能變相運行的多相電機系統，其特徵在於，所述子功率模塊之間互相併聯。
【文檔編號】B60L15/20GK203472574SQ201320509496
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】張力, 張晉玄, 肖丹 申請人:北京佩特來電機驅動技術有限公司