电动汽车的动力驱动系统及其逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车的动力驱动系统及其逆变器。
【背景技术】
[0002]电动汽车成为汽车发展的重要方向之一，其动力源来自车载电源。电动汽车与传统燃油汽车的重要区别之一在于动力驱动系统。
[0003]如图1所示，现有一种电动汽车的动力驱动系统包括:电连接的电源1、逆变器2、以及电机3，逆变器2位于电源1、电机3之间；与电机3的输出轴连接的变速器4。
[0004]电源I 一般供给直流电，该直流电经由逆变器2转变成交流电后输出至电机3，使电机3转动，电机3通过变速器4驱使车轮转动，进而驱动汽车行驶。变速器4为多档变速器，其作用在于:通过改变传动比，以适应在不同行驶条件下对转矩和车速的需要。
[0005]但是，上述现有电动汽车的动力驱动系统存在以下不足:变速器为多档变速器，结构较为复杂、占用空间较大、成本较高，而且还需要设置专门的换挡执行机构来执行换挡操作。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是:提供一种新的电动汽车的动力驱动系统，以满足在不同行驶条件下对转矩的要求。
[0007]本发明所提供的一种电动汽车的动力驱动系统包括:电连接的电源、逆变器、电机，所述逆变器位于电源和电机之间；所述电机包括:嵌放在定子铁芯的槽内的三相定子绕组；所述动力驱动系统还包括:开关装置，与所述三相定子绕组的所有端子电连接；控制电路，用于接收换挡指令，并根据所述换挡指令控制所述开关装置的工作状态，使得所述三相定子绕组至少在两种接线方式之间切换；在所述控制电路接收到换挡指令时，所述三相定子绕组切换接线方式，使得在所述电机转速相同的条件下，电机在切换后的接线方式下的输出转矩大于在其余接线方式下的输出转矩。
[0008]可选的，所述三相定子绕组中至少有一相绕组分割为至少两段子绕组，每段所述子绕组具有两个独立的端子；所述三相定子绕组的接线方式切换时，同一相定子绕组的各段子绕组之间在以下两种连接方式之间切换:各段所述子绕组串联；各段所述子绕组并联。
[0009]可选的，所述三相定子绕组的接线方式切换时，所述三相定子绕组始终以星形接法或三角形接法连接；或者，所述三相定子绕组的接线方式在星形接法和三角形接法之间切换。
[0010]可选的，所述控制电路集成在逆变器内。
[0011]可选的，还包括:单档变速器，与所述电机的输出轴连接。
[0012]可选的，所述开关装置具有多个开关，所述开关为半导体元件。
[0013]可选的，所述半导体元件为MOSFET或IGBT。
[0014]可选的，所述开关装置集成在所述逆变器内。
[0015]另外，本发明还提供了一种应用于上述任一所述的电动汽车的动力驱动系统的逆变器，所述逆变器包括:控制电路，用于接收换挡指令，并基于所述换挡指令所述开关装置的工作状态。
[0016]可选的，所述逆变器集成有所述开关装置。
[0017]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0018]控制电路接收到换挡指令时，在控制电路和开关装置的作用下，切换电机的三相定子绕组的接线方式，使得在电机转速相同的条件下，电机在切换后的接线方式下的输出转矩大于在其余接线方式下的输出转矩，使得电机的输出转矩增大，满足了在不同行驶条件下对转矩的要求。
[0019]进一步地，电动汽车的动力驱动系统还包括单档变速器。与多档变速器相比，单档变速器具有以下优点:结构更为简单、占用空间更小、成本降低；另外，无需设置专门的换挡执行机构来执行换挡操作。
【附图说明】
[0020]图1是现有一种动力汽车的动力驱动系统的简化示意图；
[0021]图2是本发明的第一实施例中动力汽车的动力驱动系统的简化示意图；
[0022]图3是本发明的第一实施例中电机的定子铁芯沿轴向的平面示意图；
[0023]图4是本发明的第一实施例中三相定子绕组未被分割之前嵌放在图3所示定子铁芯的槽内时，定子铁芯的展开示意图；
[0024]图5是本发明的第一实施例中定子铁芯展开后，嵌放在定子铁芯的槽内、且分割为两段子绕组的U相绕组与开关装置电连接的示意图；
[0025]图6是图5中开关装置在第一种工作状态下U相绕组的各段子绕组之间的连接示意图；
[0026]图7是图5中开关装置在第二种工作状态下U相绕组的各段子绕组之间的连接示意图；
[0027]图8是本发明的第一实施例中定子铁芯展开后，嵌放在定子铁芯的槽内、且分割为两段子绕组的V相绕组与开关装置电连接的示意图；
[0028]图9是图8中开关装置在第一种工作状态下V相绕组的各段子绕组之间的连接示意图；
[0029]图10是图8中开关装置在第二种工作状态下V相绕组的各段子绕组之间的连接不意图；
[0030]图11是本发明的第一实施例中定子铁芯展开后，嵌放在定子铁芯的槽内、且分割为两段子绕组的W相绕组与开关装置电连接的示意图；
[0031]图12是图11中开关装置在第一种工作状态下W相绕组的各段子绕组之间的连接示意图；
[0032]图13是图11中开关装置在第二种工作状态下W相绕组的各段子绕组之间的连接不意图；
[0033]图14是本发明的第一实施例中开关装置分别在第一、二种工作状态下，电机的三相定子绕组以第一、二种接线方式连接的示意图，其中，图(a)、(b)依次是三相定子绕组以第一、二种接线方式连接的示意图；
[0034]图15是本发明的第一实施例中电机的三相定子绕组分别以第一、二种接线方式连接时，电机的转速与输出转矩之间的关系曲线图；
[0035]图16是本发明的第一实施例中电机的三相定子绕组分别以第一、二种接线方式连接时，电机的转速与输出功率之间的关系曲线图；
[0036]图17是本发明的第二实施例中开关装置分别在第一、二种工作状态下，电机的三相定子绕组以第一、二种接线方式连接的示意图，其中，图(a)、(b)依次是三相定子绕组以第一、二种接线方式连接的示意图；
[0037]图18是本发明的第三实施例中开关装置分别在第一、二种工作状态下，电机的三相定子绕组以第一、二种接线方式连接的示意图，其中，图(a)、(b)依次是三相定子绕组以第一、二种接线方式连接的示意图；
[0038]图19是本发明的第四实施例中开关装置分别在第一、二种工作状态下，电机的三相定子绕组以第一、二种接线方式连接的示意图，其中，图(a)、(b)依次是三相定子绕组以第一、二种接线方式连接的示意图；
[0039]图20是本发明的第五实施例中开关装置分别在第一、二、三种工作状态下，电机的三相定子绕组以第一、二、三种接线方式连接的示意图，其中，图(a)、(b)、(c)依次是三相定子绕组以第一、二、三种接线方式连接的示意图；
[0040]图21是本发明的第六实施例中动力汽车的动力驱动系统的简化示意图。
【具体实施方式】
[0041]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0042]第一实施例
[0043]如图2所示，本实施例的电动汽车的动力驱动系统Q包括:电连接的电源10、逆变器20、电机30、以及与电机30的输出轴连接的变速器40，逆变器20位于电源10和电机30之间。在本实施例中，电源10为蓄电池。
[0044]动力驱动系统Q还包括:开关装置60，与电机30的三相定子绕组的所有端子电连接。在本实施例中，开关装置60具有9个开关，9个开关与三相定子绕组所有端子如何电连接将在后续作具体介绍。
[0045]如图3所示，电机30包括定子铁芯50，定子铁芯50具有多个沿周向均匀间隔排列的槽和齿(未标识)，所述槽由相邻两齿围成。所述槽和齿的数量一般为3的倍数，在本实施例中，所述槽和齿的数量以12个为例，12个所述齿依次以1、2、3、......、11、12标识。在其他实施例中，所述槽和齿的数量也可以为其他数量，如24、36、48等。
[0046]如图4所示，电机30还包括:嵌放在定子铁芯50的槽内的三相定子绕组。所述三相定子绕组分别为U相定子绕组、V相定子绕组、W相定子绕组。其中，U相定子绕组绕制在齿1、4、7、10上，V相定子绕组绕制在齿2、5、8、11上，W相定子绕组绕制在齿3、6、9、12上。
[0047]如图5所示，U相定子绕组分割为两段子绕组，使得U相定子绕组具有四个彼此独立的端子，分别为+Ul端子、+U2端子、+U3端子、-U端子。两个端子分别为+Ul、+U2的一段子绕组绕制在齿1、4上，两个端子分别为+U3、-U的一段子绕组绕制在齿7、10上。开关SI电连接在端子+U2、+U3之间，开关S2电连接在端子+Ul、+U3之间，开关S3电连接在端子+U2、-U之间。
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