专利名称：电动车辆的三相马达控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种三相马达控制系统，特别是涉及一种具有多个三相驱动模块，且能由系统处理器切换驱动三相马达的三相驱动模块的电动车辆的三相马达控制系统及其控制方法。
背景技术：
参照图1A，其绘示现有技术电动车辆的三相马达控制等效电路示意图。现有技术中，三相马达控制电路包括电源模块14、三相马达、电流检测单元13、处理器11与三相驱动电路12。三相驱动电路12包括三个相位电路及连接上述相位电路与处理器11的驱动器 120。三相马达则包括定子17、转子15与霍尔元件16，其中，霍尔元件16配置于定子17与转子15之间，用以感应定子17与转子15之间的磁场变化，且回传磁场变化信号至处理器。当处理器11启动上述的三相驱动电路12时，三相驱动电路12会从电源模块14取得工作电力，再藉由相位电路产生三相电压。而三相驱动电路12运作时，电流检测单元13 会检测三相驱动电路12以产生电流信号(即三相驱动电路中所运作的相位电路的工作电流)，并回传至处理器11。处理器11会依据电流信号判断三相驱动电路12是否正常运作， 并依据磁场变化信号以判断改变相位时机，以控制驱动器120依特定顺序而切换并启动第一相位电路121、第二相位电路122与第三相位电路123，以调整上述三相电压的相位，进而驱动三相马达的运作。此外，三相驱动电路12常以相角差120°的三相电压来驱动三相马达，使三相马达以较为稳定的方式而被驱动运转。然而，每一个相位电路由多个晶体管结合串、并联而形成，晶体管如金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor, MOSi7ET)、双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor, BJT)或绝缘栅极双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)。但各晶体管形成导通的通路电压会因材料与制造手段的差异，亦有所不同。参照图IB所绘示现有技术电动车辆的三相马达控制等效电路另一种示意图。此结构中三相驱动电路12’，每一个相位电路各具有多个晶体管(以MOSFET为例)以并、串联接，以第一相位电路作说明。假设第一相位电路121’中，第一晶体管1211的第一通路电压较其它晶体管的通路电压为低，第二晶体管1212的第二通路电压较其它晶体管的通路电压为高，驱动器在启动第一相位电路121’时，需使用比第二通路电压略高的工作电压来启动第一相位电路121’。这会导致第一晶体管1211过早形成通路状态，且形成通路后不断取得逐渐升高的工作电压(远超出第一通路电压的规格)进行工作。反之，驱动器120停止第一相位电路121’时，因第一晶体管1211的第一通路电压为最低，故会比其它晶体管更晚形成开路状态。如此，单就第一晶体管1211所承受的电功率的功率值与承受时间皆会高于其它的晶体管所承受的电功率的功率值与承受时间，进而导致第一晶体管1211的工作寿命大幅缩短。反之，第二晶体管1212承受的电功率的功率值与承受时间会是最短，反而大幅延长其工作寿命。而相同情形亦会发生于第二相位电路122’与第三相位电路123’。再者，因第一晶体管1211是最早形成通路且最晚形成短路，第一相位电路121’启动与停止时，第一相位电路121’与电源模块14因电连接与中断产生的电力突波亦会由第一晶体管1211所承受，亦会导致第一晶体管1211的工作寿命大幅缩短。此外，不论是那个晶体管损坏，皆会造成整个三相马达控制电路失效，以致于三相马达控制电路无法驱动三相马达。就电动车辆而言，三相马达控制电路一旦失效，很可能会造成三相马达立即停止，造成轮胎被立即死锁，进而产生电动车辆打滑或翻车等情形，严重危害驾驶人的安全。因此，如何在三相马达运行期间，有效降低相位电路中，各晶体管的承受功效，而且在任一相位电路损坏时，仍有一备用结构与机制可令三相马达持续运作的三相马达控制电路，为厂商应思虑的问题。
发明内容
本发明欲解决的问题是提供一种配置有多个三相驱动模块，且能因应各种需求而对各三相驱动模块进行切换的三相马达控制电路。为解决上述电路问题，本发明揭示一种电动车辆的三相马达控制系统，其包括三相马达，用以控制该马达的三相控制电路，电源模块用以提供工作电力至该三相控制电路与该三相马达，用以检测该三相控制电路的电流以产生电流信号的电流检测单元，系统处理器依据该电流信号控制该三相控制电路的动作。其中，三相控制电路包括多个三相驱动模块，各三相驱动模块包括第一相位电路、 第二相位电路与第三相位电路与三相驱动器，三相驱动器连接上述相位电路与系统处理器。各三相驱动模块的第一相位电路、第二相位电路与第三相位电路，会依据相同组别以相互并联，再个别连接至三相马达的第一相位输入端、第二相位输入端与第三相位输入端。电路切换单元电连接于上述的三相驱动模块、系统处理器与电源模块之间。系统处理器会控制此电路切换单元以切换各三相驱动模块中，至少其一三相驱动模块与电源模块形成通路，并控制此三相驱动模块的三相驱动器来驱动其连接的相位电路，进而驱动该三相马达。本发明所揭示的系统中，当系统处理器启动第一三相驱动模块时，电流检测单元会检测启动的三相驱动模块，以产生上述的电流信号。系统处理器会依据电流信号与其启动的第一三相驱动模块来判断第一三相驱动模块是否损坏，以决定是否启动第二三相驱动模块，以藉由以第二三相驱动模块驱动三相马达。为解决上述电路问题，本发明系揭示一种电动车辆的三相马达控制方法，该方法包括由系统处理器取得至少一外部控制信号；由该系统处理器分析该外部控制信号，以依据分析结果利用电路切换单元从多个三相驱动模块中，选择第一三相驱动模块连通电源模块以取得工作电力；以及由该系统处理器启动该第一三相驱动模块，该第一三相驱动模块驱动该三相马达进行转动。本发明所揭露的三相马达控制方法中，外部控制信号包括电流信号、电门开度信号与刹车信号中至少其一。电流信号由电流检测单元检测任一三相驱动电路所产生，电门开度信号为电门检测单元检测其连接的电门的开度所产生，刹车信号为刹车模块因受控进行刹车时，由系统检测刹车模块动作而产生。系统处理器会依据电流信号以判定目前启动的三相驱动模块是否损坏，以决定是否切换并启动另一个三相驱动模块。系统处理器取得电门开度信号时，会依据电门的开度是否达到开度界定值，以决定是否启动一个以上的三相驱动模块来增加对三相马达的驱动功率。当系统处理器判定电门的开度未达到开度界定值，且又取得上述刹车信号时，即中断现启动的三相驱动模块，或是指定其一三相驱动模块进行马达刹车能源回充作业。本发明的特点在于本发明所揭示的系统，其在三相控制电路内配置多个结构相同或相近的三相驱动模块，每一个三相驱动模块于启动时，皆能驱动三相马达转动，故任一三相驱动模块于启动期间损坏时，系统处理器皆能切换并启动其它的三相驱动模块以持续且正常的驱动三相马达。再者，当系统处理器需以高功率来驱动三相马达时，可同时启动数个三相驱动模块以提供较高的电流来驱动三相马达进行旋转。其三，系统处理器可令不同的三相驱动模块执行不同的作业，以藉由分工而延长各三相驱动模块的使用寿命。其四，每一个晶体管承受的功率与承受功率的时间，其差距亦大幅缩小，同时降低各晶体管承受电力突波的突波值，故得以延长各晶体管的使用寿命。其五，当电动车辆进行期间，任一三相驱动模块失效时，系统处理器可启动另一个三相驱动模块来掌控三相马达的运作，三相马达即不会立刻停止动作，亦不会有轮胎死锁而使电动车辆打滑或翻车等情形发生，大幅提升行车人员的安全性。其六、每一个相位电路在设计上与元件配置上亦较具有活动性，同时， 藉由三相驱动模块的多重设计概念，每一相位电路所需的晶体管数量亦会减少，而且不需启动的相位电路并不会产生热量，有助于降低三相控制电路整体的工作温度，延长各晶体管及其所属三相驱动模块的使用寿命。此外，每一个相位电路在设计时，可结合散热结构一并设计，以更进一步降低各相位电路的晶体管的工作温度，进而达到延长各晶体管及其所属三相驱动模块的使用寿命的功效。
图IA绘示现有技术电动车辆的三相马达控制等效电路示意图；图IB所绘示现有技术电动车辆的三相马达控制等效电路另一种示意图；图2A所绘示本发明电动车辆的三相马达控制系统实施例的系统架构示意图；图2B绘示的本发明实施例的三相驱动模块切换示意图；图2C绘示的本发明实施例的三相驱动模块同时启动示意图；图2D绘示的本发明实施例的刹车能源回充示意图；图2E绘示的本发明实施例的散热结构配置示意图；图2F绘示的本发明实施例的温度感测单元配置示意图；图3A绘示本发明电动车辆的三相马达控制方法实施例的方法流程示意图；图;3B绘示本发明实施例的图3A的后续流程示意图；以及图3C绘示本发明实施例的图3A的后续流程示意图。
具体实施例方式现结合附图将本发明优选实施例详细说明如下。首先参照图2A所绘示本发明电动车辆的三相马达控制系统实施例的系统架构示意图，同时参照图2B至图2D以利于了解。此系统包括三相马达、用以控制三相马达的三相控制电路、供给三相控制电路与三相马达的工作电力的电源模块14、电流检测单元13与系统处理器7。本实施例中，三相控制电路包括两个三相驱动模块(但不以此为限，以下的说明亦适用于三个以上三相驱动模块的情形)，一为第一三相驱动模块5，一为第二三相驱动模块6。每一个三相驱动模块各别包括第一相位电路(51、61)、第二相位电路(52、6幻与第三相位电路(53、6；3)，同一个三相驱动模块的相位电路的架构为相同或相近。每一个相位电路皆由多个晶体管以串、并联的方式相连而成。相同组别的相位电路以并联方式相接再连接至三相马达，如各三相驱动模块的第一相位电路(51、61)是并联再连接至三相马达的第一相位输入端171、各三相驱动模块的第二相位电路(52、6幻是并联再连接至三相马达的第二相位输入端172、及各三相驱动模块的第三相位电路(53、6；3)是并联再连接至三相马达的第三相位输入端173。第一三相驱动模块5包括第一三相驱动器50以控制第一三相驱动模块5的各相位电路，第二三相驱动模块6包括第二三相驱动器60以控制第二三相驱动模块6的各相位电路。而第一三相驱动器50与第二三相驱动器60再电连接至系统处理器 7,以受系统处理器7控管。系统处理器7即可通过控制第一三相驱动器50与第二三相驱动器60，达到控制第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6的启动与停止。本实施例中，三相马达包括定子17、转子15与霍尔元件16，其中，霍尔元件16用以感应定子17与转子15之间的磁场变化，且回传磁场变化信号92至系统处理器7。电路切换单元8配置于三相控制电路、电流检测单元13与处理器之间，用以受系统处理器7控制，以使电流模块与第一三相驱动模块5及第二三相驱动模块6的至少其一者，形成断路或通路。电路切换单元8的类别如继电器、单刀开关、双刀开关或半导体开关元件等元件，以其一者或多者进行设计。其中，半导体开关元件如同金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect iTransistor，MOSi7ET)、双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor, BJT)或绝缘栅极双极性晶体管 QnsulatedGate Bipolar Transistor, IGBT)，继电器如磁簧继电器(Reed Relay)或固态继电器(solid state relay) 0上述的继电器与半导体开关元件并不以上述切换的动作为限，亦得以当作电路的通路与断路的开关使用。电流检测单元13则各别连接第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6，以测量任一启动中的三相驱动模块的工作电流，以形成电流信号91并回传至系统处理器7。当系统处理器7取得外部控制信号(如电门开度信号95或车辆启动信号…等) 时，系统处理器7会依据内建的预设参数以启动任一个三相驱动模块，在此以先启动第一三相驱动模块5作为说明。系统处理器7会控制电路切换单元8以令第一三相驱动模块5取得电源模块14 提供的工作电力，同时系统处理器7会启动第一三相驱动模块5，工作电力即会通过第一三相驱动模块5形成第一三相电力而被提供至三相马达，三相马达即受电而开始转动。然而，系统处理器7会依据各霍尔元件16回传的磁场变化信号92以判定换相时机，再控制第一三相驱动器50在第一相位电路51、第二相位电路52与第三相位电路53之间进行切换与启动作业，以调整第一三相电力的相位，以持续驱动三相马达。然而，系统处理器7启动第二三相驱动模块6，或是中断第一三相驱动模块5而切换至第二三相驱动模块6的情形有下列数种(1)同时参照图2B绘示的本发明实施例的三相驱动模块切换示意图，此例中，系统处理器7判断第一三相驱动模块5损坏。当系统处理器7分析电流信号91，并判断电流信号91为不正常的数值时，系统处理器7会判断目前启动的三相驱动模块为何。以此例， 系统处理器7会判断第一三相驱动模块5正被启动，即判定第一三相驱动模块5为损坏，或为工作异常。系统处理器7即控制电路切换单元8中断电源模块14与第一三相驱动模块5 之间的连接，并建立电源模块14与第二三相驱动模块6之间的连接，令第二三相驱动模块 6接续第一三相驱动模块5的工作，以持续驱动三相马达的转动(结合图2B虚框以了解各元件的运作情形)。同理，第二三相驱动模块6取得电源模块14提供的工作电力，同时系统处理器7 会启动第二三相驱动模块6，工作电力即会通过第二三相驱动模块6形成与第一三相电力相近(或相同)数值的三相电力。而且，系统处理器7会依据各霍尔元件16回传的磁场变化信号92以判定换相时机，再控制第二三相驱动器60在第一相位电路61、第二相位电路62与第三相位电路63之间进行相位切换与电路启动作业，以调整三相电力的相位，使三相马达持续受电转动。此外，系统处理器7更可产生装置损坏数据94并记录于维修内存71中。维修人员即能通过电动车辆的维修机器读取维修内存71，得知第一三相驱动模块5已损坏，进而加快维修作业。亦或系统处理器7可产生并显示警示信号93于该电动车辆的仪表板72上。(2)同时参照图2C绘示的本发明实施例的三相驱动模块同时启动示意图，此例中，系统处理器7判断三相马达需取得较大的电功率以进行运作。假设，系统处理器7连接一个电门检测单元73，且所取得的外部控制信号亦包括电门检测单元73所提供的电门开度信号95。系统处理器7会分析此电门开度信号95，并判断电门检测单元73连接的电门的电门开度已达到开度界定值(由设计人员所设定，一般以开度50%为界定值)时，系统处理器7即会控制电路切换单元8同时将第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6连通电源模块14，以取得其提供的工作电力。系统处理器7亦启动第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6，且控制第一三相驱动器50与第二三相驱动器60，使其连接的相位电路进行同步，即依据三相马达需求的电力相位，以同步驱动相同组别的相位电路。如第一三相驱动器50与第二三相驱动器60同步驱动第一相位电路(51、61)、同步驱动第二相位电路(52、6幻及同步驱动第三相位电路 (53、63)，但不以此顺序为限，等效或相似近的驱动方式亦适用。故第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6即能合作以提供较高电功率的第二三相电力至三相马达。换句话说，假设三相马达最高运作功率为3000瓦特(Walt，W)，第一三相驱动模块 5与第二三相驱动模块6可各别提供1500W的三相电力。当系统处理器7判定三相马达需要1500W以上的电功率，则需同时启动第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6。(3)同时参照图2D绘示的本发明实施例的刹车能源回充示意图，此例中，系统处理器7的预设参数即是在不同时机令不同的三相驱动模块工作。在此假设，系统处理器7连接刹车模块76。当刹车模块76受控进行刹车时，系统处理器7会判断出刹车模块76的动作而产生刹车信号96。当系统处理器7判断上述电门的电门开度未达到开度界定值(此时的电门开度通常为接近电门开度的起始值或数值为零者)，且取得上述的刹车信号96时，系统处理器7会利用电路切换单元8中断第一三相驱动模块5与电源模块14的通路，并连通第二三相驱动模块6与电源模块14，且启动第二三相驱动模块6以进行马达刹车能源回充作业97。然另一方面，系统处理器7亦有不需启动第二三相驱动模块6的情形。说明如下系统处理器7判断三相马达需以较低电功率运作。系统处理器7会分析此电门开度信号95，并判断电门检测单元73连接的电门的电门开度未达到开度界定值时，系统处理器7即不会控制电路切换单元8动作，以维持由第一三相驱动模块5取得电源模块14提供的工作电力，三相马达仍由第一三相驱动模块5所驱动。换句话说，假设三相马达最高运作功率为3000瓦特(Walt，W)，第一三相驱动模块 5与第二三相驱动模块6可各别提供1500W的三相电力。当系统处理器7判定三相马达仅需要1500W以下的电功率时，仅需启动第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6任一者。综上所述，当系统处理器7从所有三相驱动模块中启动第一三相驱动模块5时，系依据启动的第一三相驱动模块5与电流信号91来判定第一三相驱动模块5是否损坏，以决定是否控制电路切换单元8来中断第一三相驱动模块5与电源模块14的通路，并建立第二三相驱动模块6与电源模块14的连接。其次，系统处理器7会在取得电门检测单元73 提供的电门开度信号95，与检测刹车模块76动作而产生的刹车信号96的至少其一时，决定应启动的三相驱动模块及模块数量。此外，各相位电路的晶体管的配置方式与数量并不以此实施例的方式为限，相近或其它等效的配置方式亦适用。参照图2E绘示的本发明实施例的散热结构配置示意图，本实施例中，以第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6的相位电路配置进行说明。如图2E绘示，第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6中，同一组别的相位电路相隔甚远，即第一相位电路51与第一相位电路61、第二相位电路52与第二相位电路62、 第三相位电路53与第三相位电路63彼此同组的相位电路并非相邻配置。故系统处理器7 在驱动同一组别的相位电路(如图2E中，系统处理器7驱动第一相位电路51与第一相位电路61)时，因同组别的相位电路相隔甚远，并未摆放在一起。故各相位电路在运作时即具有较大的散热空间，而且再利用散热结构74协助相位电路进行散热，即能有效的提升每一相位电路的散热效果。同时参照图2F绘示的本发明实施例的温度感测单元配置示意图。本实施例结合图2A绘示的系统结构进行说明。如图2F，每一个相位电路皆配置有一个或一个以上温度感测单元75，各温度感测单元75连接至系统处理器7。以此例而言，当系统处理器7在驱动第一三相驱动模块5或第二三相驱动模块6，或是同时驱动上述两者时。运作中的相位电路会产生工作温度，相关的温度感测单元75即会感应此工作温度并将之回传至系统处理器 7。系统处理器即判断运作中的相位电路是否过热，以决定是否中断正运作中的三相驱动模块，而切换驱动至另一三相驱动模块。以本实施例来而，第一相位电路51工作时，其所属的温度感测单元75即会取得第一相位电路51的工作温度并回传至系统处理器7。若系统处理器7判定第一相位电路51的工作温度过高时(一般最高温度为120°C )。系统处理器7 即停止驱动第一三相驱动模块5，而改驱动第二三相驱动模块6。同理，当第二三相驱动模块6的任一相位电路的工作温度过高时，系统处理器7即停止驱动第二三相驱动模块6，而改驱动其它的三相驱动模块。参照图3A绘示本发明电动车辆的三相马达控制方法实施例的方法流程示意图。 此方法请同时参照图2绘示的系统架构示意图以利于了解，此方法如下所述由系统处理器7取得至少一外部控制信号(步骤S10)。本实施例中，三相控制电路包括两个三相驱动模块，一为第一三相驱动模块5，一为第二三相驱动模块6。每一个三相驱动模块各别包括第一相位电路(51、61)、第二相位电路(52、62)与第三相位电路(53、 63)，同一个三相驱动模块的相位电路的架构为相同或相近。每一个相位电路皆由多个晶体管以串、并联的方式相连而成。相同组别的相位电路以并联方式相接再连接至三相马达， 如各三相驱动模块的第一相位电路(51、61)是并联再连接至三相马达的第一相位输入端 171、各三相驱动模块的第二相位电路(52、6幻是并联再连接至三相马达的第二相位输入端172、及各三相驱动模块的第三相位电路(53、6；3)是并联再连接至三相马达的第三相位输入端173。第一三相驱动模块5包括第一三相驱动器50以控制第一三相驱动模块5的各相位电路，第二三相驱动模块6包括第二三相驱动器60以控制第二三相驱动模块6的各相位电路。而第一三相驱动器50与第二三相驱动器60再电连接至系统处理器7，以受系统处理器7控管。系统处理器7即可通过控制第一三相驱动器50与第二三相驱动器60，达到控制第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6的启动与停止。电流检测单元13则各别连接第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6，以测量任一启动中的三相驱动模块的工作电流，以形成电流信号91并回传至系统处理器7。电路切换单元8配置于三相控制电路、电流检测单元13与处理器之间，用以受系统处理器7控制，以使电流模块与第一三相驱动模块5及第二三相驱动模块6的至少其一者，形成断路或通路。电路切换单元8的类别如继电器、单刀开关或双刀开关等元件，以其一者或多者进行设计。本实施例中，三相马达包括定子17、转子15与霍尔元件16，其中，霍尔元件16用以感应定子17与转子15之间的磁场变化，且回传磁场变化信号92至系统处理器7。于步骤SlO中，系统处理器7所取得的外部控制信号的类型包括有电门开度信号 95或车辆启动信号…等任一种或数种。由系统处理器7分析外部控制信号，以依据分析结果利用电路切换单元8从多个三相驱动模块中，选择第一三相驱动模块5连通电源模块14以取得工作电力(步骤S20)。此步骤中，当系统处理器7取得上述的外部控制信号时，系统处理器7会分析外部控制信号的内容，以依据内建的预设参数来启动任一个三相驱动模块。在此以先启动第一三相驱动模块5作为说明。系统处理器7会控制电路切换单元8，以令第一三相驱动模块 5取得电源模块14提供的工作电力。由系统处理器7启动第一三相驱动模块5，第一三相驱动模块5系驱动三相马达进行转动(步骤S30)。此步骤中，系统处理器7会启动第一三相驱动模块5，工作电力即会通过第一三相驱动模块5形成第一三相电力而被提供至三相马达，三相马达即受电而开始转动。然而，系统处理器7会依据各霍尔元件16回传的磁场变化信号92以判定换相时机，再控制第一三相驱动器50在第一相位电路51、第二相位电路52与第三相位电路53之
10间进行切换与启动作业，以调整第一三相电力的相位，以持续驱动三相马达。参照图;3B绘示本发明实施例的图3A的后续流程示意图，其是说明系统处理器7 启动第二三相驱动模块6，或是中断第一三相驱动模块5而切换至第二三相驱动模块6的第一种情形，系统处理器7判断第一三相驱动模块5损坏的情形，方法如下由系统处理器7取得电流检测单元13检测三相驱动模块所产生的电流信号 91 (步骤S41)。当第一三相驱动模块5运作时，电流检测单元13会测量第一三相驱动模块 5的工作电流以产生上述的电流信号91，以传输此电流信号91至系统处理器7。由系统处理器7分析电流信号91以判定第一三相驱动模块5是否损坏(步骤 S42)。当系统处理器7判定第一三相驱动模块5损坏时，系统处理器7利用该电路切换单元8中断第一三相驱动模块5与电源模块14，并连通第二三相驱动模块6与电源模块 14(步骤 S43)。上述步骤中，当系统处理器7分析电流信号91，并判断电流信号91为不正常的数值，且判断第一三相驱动模块5正被启动时，即判定第一三相驱动模块5为损坏，或为工作异常。系统处理器7即控制电路切换单元8中断电源模块14与第一三相驱动模块5之间的连接，并建立电源模块14与第二三相驱动模块6之间的连接。由系统处理器7启动第二三相驱动模块6，第二三相驱动模块6系驱动该三相马达进行转动(步骤S44)。第二三相驱动模块6取得电源模块14提供的工作电力，同时系统处理器7会启动第二三相驱动模块6，工作电力即会通过第二三相驱动模块6形成与第一三相电力相近(或相同)数值的三相电力并提供至第二三相驱动模块6，令第二三相驱动模块6接续第一三相驱动模块5的工作，以持续驱动三相马达的转动。系统处理器7会依据各霍尔元件16回传的磁场变化信号92以判定换相时机，再控制第二三相驱动器60在第一相位电路61、第二相位电路62与第三相位电路63之间进行切换与启动作业，以调整三相电力的相位，使三相马达持续受电转动。反之，当该系统处理器7判定第一三相驱动模块5未损坏时，即由系统处理器7判断是否再次取得外部控制信号(步骤S45)，以决定切换驱动的三相驱动模块、中断驱动的三相驱动模块或是驱动所有的三相驱动模块。参照图3C绘示本发明实施例的图3A的后续流程示意图，其是说明系统处理器7 启动第二三相驱动模块6，或是中断第一三相驱动模块5而切换至第二三相驱动模块6的第二种情形，系统处理器7判断三相马达是否需取得较大的电功率以进行运作的情形。方法如下于步骤S45后，系统处理器7再次取得外部控制信号，且系统处理器7分析出外部控制信号包括电门开度信号95时，判断电门检测单元73所连接的电门的电门开度是否达到开度界定值(步骤S51)。在此说明，电门开度信号95为连接系统处理器7的电门检测单元73所提供，电门开度信号95记录电门检测单元73连接的电门的电门开度信息。开度界定值通常由电动车辆的设计人员所设定，一般以开度50%为界定值。当系统处理器7判定电门开度未达到开度界定值时会判断是否取得刹车信号 96 (步骤S5》，此步骤中，系统处理器7会在检测到刹车模块76动作时，产生供相关处理程序或硬件单元使用的刹车信号96。当系统处理器7未取得刹车信号96时，由系统处理器7利用电路切换单元8连通第一三相驱动模块5与该电源模块14，并启动第一三相驱动模块5以提供第一三相电力来驱动三相马达(步骤S53)。若是系统处理器7以判断出第一三相驱动模块5与该电源模块14已建立连接。系统处理器7即不会控制电路切换单元8动作，以维持由第一三相驱动模块5取得电源模块 14提供的工作电力，三相马达仍由第一三相驱动模块5所驱动。换句话说，假设三相马达最高运作功率为3000瓦特(Walt，W)，第一三相驱动模块 5与第二三相驱动模块6可各别提供1500W的三相电力。当系统处理器7判定三相马达仅需要1500W以下的电功率时，仅需启动第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6任一者。然而，当系统处理器7判断电门检测单元73所连接的电门的电门开度未达到开度界定值(此时的电门开度通常为接近电门开度的起始值或数值为零者)，且取得刹车信号 96时，系统处理器7利用电路切换单元8中断第一三相驱动模块5与电源模块14的通路， 并连通第二三相驱动模块6与该电源模块14，且启动第二三相驱动模块6以进行马达刹车能源回充作业97(步骤S54)。然而，当系统处理器7判定电门开度达到开度界定值时，由系统处理器7利用电路切换单元8将第一三相驱动模块5、第二三相驱动模块6连通至电源模块14，并启动第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6以提供第二三相电力来驱动三相马达(步骤S55)。此步骤中，系统处理器7会控制电路切换单元8同时将电源模块14连通第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6，使第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6取得电源模块14提供的工作电力。系统处理器7亦启动第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6，且控制第一三相驱动器50与第二三相驱动器60，使其连接的相位电路进行同步，即依据三相马达需求的电力相位，以同步驱动相同组别的相位电路。故第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块 6即能合作以提供较高电功率的第二三相电力至三相马达。换句话说，假设三相马达最高运作功率为3000瓦特(Walt，W)，第一三相驱动模块 5与第二三相驱动模块6可各别提供1500W的三相电力。当系统处理器7判定三相马达需要1500W以上的电功率，则需同时启动第一三相驱动模块5与第二三相驱动模块6。综上所述，仅记载本发明为呈现解决问题所采用的技术手段的实施方式或实施例而已，并非用来限定本发明专利实施的范围。即凡与本发明权利要求文义相符，或依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。
权利要求
1.一种电动车辆的三相马达控制系统，其包括三相马达，用以控制所述三相马达的三相控制电路，电源模块用以提供工作电力至所述三相控制电路与所述三相马达，用以检测所述三相控制电路的电流以产生电流信号的电流检测单元，系统处理器依据所述电流信号控制所述三相控制电路的动作，其特征在于所述三相控制电路包括多个三相驱动模块，每一三相驱动模块包括第一相位电路、第二相位电路与第三相位电路以及连接所述系统处理器、所述第一相位电路、所述第二相位电路与所述第三相位电路的三相驱动器，其中，各所述第一相位电路并联以连接至所述三相马达的第一相位输入端，各所述第二相位电路并联以连接至所述三相马达的第二相位输入端，及各所述第三相位电路并联以连接至所述三相马达的第三相位输入端，以及电路切换单元电连接于所述三相驱动模块、所述系统处理器与所述电源模块之间，所述系统处理器控制所述电路切换单元以切换所述三相驱动模块的至少其一三相驱动模块与所述电源模块通路，并控制所述至少其一三相驱动模块的所述三相驱动器，以令所述至少其一三相驱动模块驱动所述三相马达。
2.如权利要求1所述的电动车辆的三相马达控制系统，其中当所述系统处理器从所述三相驱动模块中启动第一三相驱动模块时，依据启动的所述第一三相驱动模块与所述电流信号判定所述第一三相驱动模块是否损坏，以决定是否中断所述第一三相驱动模块与所述电源模块的通路。
3.如权利要求2所述的电动车辆的三相马达控制系统，其中所述系统处理器判定所述第一三相驱动模块损坏时，产生装置损坏数据并记录于维修内存中并产生并显示警示信号于所述电动车辆的仪表板上。
4.如权利要求2所述的电动车辆的三相马达控制系统，其中所述系统处理器判定所述第一三相驱动模块损坏时，中断启动所述第一三相驱动模块，并将所述三相驱动模块中的第二三相驱动模块连通至所述电源模块，并启动所述第二三相驱动模块以驱动所述三相马达。
5.如权利要求1所述的电动车辆的三相马达控制系统，其中所述系统处理器还电连接电门检测单元与刹车模块，以取得所述电门检测单元提供的电门开度信号且所述系统处理器判断所述刹车模块动作时产生刹车信号，所述三相驱动模块包括第一三相驱动模块与第二三相驱动模块，所述系统处理器依据所述电门开度信号判断所述电门检测单元所检测的电门的电门开度未达到开度界定值时，所述系统处理器利用所述电路切换单元连通所述第一三相驱动模块与所述电源模块，并启动所述第一三相驱动模块以提供第一三相电力来驱动所述三相马达，与当所述系统处理器判断所述电门检测单元所检测的电门的电门开度达到开度界定值时，所述系统处理器利用所述电路切换单元将所述第一三相驱动模块、所述第二三相驱动模块连通至所述电源模块，并启动所述第一三相驱动模块与所述第二三相驱动模块以提供第二三相电力来驱动所述三相马达，以及当所述系统处理器判断所述电门检测单元所检测的电门的电门开度未达到开度界定值，且取得所述刹车信号时，所述系统处理器利用所述电路切换单元中断所述第一三相驱动模块与所述电源模块的通路，并连通所述第二三相驱动模块与所述电源模块，且启动所述第二三相驱动模块以进行马达刹车能源回充作业。
6.如权利要求1所述的电动车辆的三相马达控制系统，其中还包括多个温度感测单元，所述温度感测单元个别感测所述第一相位电路、所述第二相位电路与所述第三相位电路的工作温度，当所述至少其一三相驱动模块运作时，所述系统处理器依据所述工作温度以决定是否中断所述至少其一三相驱动模块的运作并切换驱动另一三相驱动模块。
7.一种电动车辆的三相马达控制方法，所述方法包括由系统处理器取得至少一外部控制信号；由所述系统处理器分析所述外部控制信号，以依据分析结果利用电路切换单元从多个三相驱动模块中，选择第一三相驱动模块连通电源模块以取得工作电力；以及由所述系统处理器启动所述第一三相驱动模块，所述第一三相驱动模块驱动所述三相马达进行转动。
8.如权利要求7所述的电动车辆的三相马达控制方法，其中电流检测单元连接于所述系统处理器、所述电源模块与所述三相驱动模块之间，所述方法还包括由所述系统处理器取得所述电流检测单元检测所述三相驱动模块所产生的电流信号；以及由所述系统处理器分析所述电流信号以判定所述第一三相驱动模块是否损坏，以决定是否中断启动所述第一三相驱动模块，并启动第二三相驱动模块。
9.如权利要求8所述的电动车辆的三相马达控制方法，其中还包括当所述系统处理器判定所述第一三相驱动模块损坏时，所述系统处理器利用所述电路切换单元中断所述第一三相驱动模块与所述电源模块，并连接所述第二三相驱动模块与所述电源模块；由所述系统处理器启动所述第二三相驱动模块，所述第二三相驱动模块驱动所述三相马达进行转动；以及当所述系统处理器判定所述第一三相驱动模块未损坏时，由所述系统处理器判断是否取得所述外部控制信号。
10.如权利要求9所述的电动车辆的三相马达控制方法，其中所述系统处理器连接电门检测单元与刹车模块，所述方法还包括当所述系统处理器分析出所述外部控制信号包括电门开度信号时，判断所述电门检测单元所检测的电门的电门开度是否达到开度界定值；当系统处理器判定所述电门开度未达到所述开度界定值，且所述系统处理器未取得刹车信号时，由所述系统处理器利用所述电路切换单元连通所述第一三相驱动模块与所述电源模块，并启动所述第一三相驱动模块以提供第一三相电力来驱动所述三相马达，其中所述刹车信号为所述系统处理器判断所述刹车模块动作时所产生；当系统处理器判定所述电门开度达到所述开度界定值时，由所述系统处理器利用所述电路切换单元将所述第一三相驱动模块、所述第二三相驱动模块连通至所述电源模块，并启动所述第一三相驱动模块与所述第二三相驱动模块以提供第二三相电力来驱动所述三相马达；以及当所述系统处理器判断所述电门检测单元所检测的电门的电门开度未达到开度界定值，且取得所述刹车信号时，所述系统处理器利用所述电路切换单元中断所述第一三相驱动模块与所述电源模块的通路，并连通所述第二三相驱动模块与所述电源模块，且启动所述第二三相驱动模块以进行马达刹车能源回充作业。
全文摘要
本发明揭露一种电动车辆的三相马达控制系统及其控制方法。此系统包括电源模块、三相马达、三相控制电路、电流检测单元与系统处理器。三相控制电路包括多个三相驱动模块，每一三相驱动模块包括三相驱动器及其控制的第一相位电路、第二相位电路与第三相位电路，同组的相位电路是并联再连接至三相马达与电流检测单元，电路切换单元配置于各三相驱动模块、电源模块与系统处理器之间。系统处理器依据电流检测单元测量三相驱动模块后产生的电流信号或外部控制信号，判断是否切换并启动另一三相驱动模块来驱动三相马达。
文档编号H02P6/08GK102263533SQ20101019340
公开日2011年11月30日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者纪顺得 申请人:光阳工业股份有限公司