一种能变相运行的多相电机系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种能变相运行的多相电机系统，包括多相电机及多相电机控制器，所述多相电机控制器和所述多相电机电连接，所述多相电机包括多个子系统，所述多相电机控制器包括多个子功率模块和控制模块，所述多个子功率模块与所述多个子系统一一对应电连接，其中，所述多个子功率模块之间并联连接，所述多相电机控制器中的软件与所述子功率模块、所述控制模块及所述子系统之间相结合从而实现多相电机的变相运行。本实用新型的多相电机系统可以根据车辆载荷情况变相控制运行，使得车辆运行在各种工况下时，多相电机系统始终工作在高效区域，提高电动车续驶里程，降低能耗，同时降低整车对于储能系统容量的要求。
【专利说明】一种能变相运行的多相电机系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种能变相运行的多相电机系统。
【背景技术】
[0002]在当今能源危机和环境污染问题日益严峻的背景下，汽车节能减排的要求日益渐增，纯电动车得到迅速发展。
[0003]电驱动电机系统作为纯电动汽车的唯一动力来源，对于带有变速箱的驱动电机系统来说，可以使用不同的变速比使得电机系统工作在高效区域。但是使用带有变速箱的驱动电机系统，具有传动效率低、可靠性低、噪音高、换挡过程舒适性不好等问题。
[0004]使用直驱技术的电驱动电机系统的纯电动客车，有可靠性高、效率高、舒适性好等特点，但由于车辆载荷以及运行工况的变化和不可控性，比如整车配置不同，以及载客量、车速、车辆加速度、道路坡度以及道路工况等的变化，电机驱动系统不能总工作在最高效率区间。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是，为了进一步降低能耗，解决现有纯电动车所使用的电机系统不能够总工作在高效率区间的问题，提供一种能变相运行的多相电机系统，电机系统的变相运行使得电机系统在各种工况下均工作在最高效率区间，电机系统输出功率与载荷保持一致性，电机系统适用性强，提高了电机系统工作效率，降低整车能量消耗率。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型的能变相运行的多相电机系统，其中，所述多相电机系统包括多相电机及多相电机控制器，所述多相电机控制器和所述多相电机电连接，所述多相电机控制器与一整车控制器低压电连接，所述多相电机包括多个子系统，所述多相电机控制器包括多个子功率模块、电源模块和控制模块，所述多个子功率模块与所述多个子系统一一对应电连接，所述电源模块与所述多个子功率模块电连接，所述控制模块分别与所述多个子功率模块和所述整车控制器电连接。
[0007]上述的能变相运行的多相电机系统，其中，所述多个子系统为相互独立的定子绕组。
[0008]上述的能变相运行的多相电机系统，其中，所述子功率模块之间互相并联。
[0009]本实用新型相对于一般的多相电机系统，其优点在于:
[0010]1.多相电机系统具有根据整车载荷能变相运行的功能，提高电机系统使用效率，使电机系统在各工况下均工作在高效率区，整车能耗更低。
[0011]2.多相电机系统的变相运行，增大了电机系统的适用范围。
[0012]3.在整车动力电池或超级电容不足的情况下，多相电机系统的变相运行，有利于增加续驶里程。
[0013]4.由于电机系统可以在各种工况下均在高效区运行，可以有效减少整车能量装置如动力电池、超级电容的用量，降低整车成本，提高经济效益，对于目前动力电池技术和产品不成熟的现状有一定的优势。
[0014]以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的一种能变相运行的多相电机系统工作原理示意图；
[0016]图2为本实用新型的能变相运行的六相电机系统示意图。
[0017]其中，附图标记
[0018]100多相电机系统
[0019]110多相电机
[0020]110’子系统
[0021]120多相电机控制器
[0022]121’子功率模块
[0023]122’电源模块
[0024]123’控制模块
[0025]010整车控制器
[0026]020储能模块
[0027]030其它设备
[0028]200六相电机系统
[0029]210六相电机
[0030]211第一三相子系统
[0031]212第二三相子系统
[0032]220六相电机控制器
[0033]221第一子功率模块
[0034]222第二子功率模块
[0035]223电源模块
[0036]224控制模块
【具体实施方式】 [0037]下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。
[0038]参阅图1，图1为本实用新型的一种能变相运行的多相电机系统工作原理示意图。本实用新型提供一种能变相运行的多相电机系统100，多相电机系统100可以根据车辆载荷情况变相控制运行，使得车辆运行在各种工况下时，多相电机系统100均工作在高效区域，提高电动车续驶里程，降低能耗，同时降低整车对于储能装置的要求。
[0039]具体地，如图1所示，本实用新型提供的多相电机系统100主要基于的部件包括:多相电机110、多相电机控制器120。
[0040]其中，多相电机110与多相电机控制器120之间使用相电缆连接。所述多相电机控制器120低压电气连接整车控制器010，高压连接储能模块020。所述整车控制器010与其它设备030以低压电气连接。
[0041 ] 其它设备030将整车的载荷信息传送至整车控制器010，整车控制器010可将整车载荷信息传送至多相电机控制器120，实现多相电机控制器120对整车载荷信息的掌控，为实现多相电机系统100的变相控制提供信号控制来源。多相电机控制器120控制多相电机110各相的输入电压和输入电流，实现对多相电机的控制，包括变相控制策略。
[0042]如图1所示，多相电机110包括多个子系统110’，多相电机控制器120包括多个子功率模块121’、电源模块122’以及控制模块123’，子系统110’与子功率模块121’ 一一对应，在多相电机110内部的各子系统110’为独立的互不干扰的定子绕组，在电机控制器120内部的子功率模块121’相互并联连接，如此，子功率模块121’之间互不影响。多相电机110的子系统110’分别与电机控制器120的子功率模块121’使用相电缆电气相连，为实现多相电机控制器120对多相电机110变相控制提供基础。
[0043]其中，其它设备030包括油门踏板、制动踏板、储能管理系统、低压电源等设备，整车控制器010与其它设备030之间可互相通信或者单方向信号传递。
[0044]本实用新型揭示的多相电机系统变相控制方法流程如下:
[0045]在整车运行或者起步过程中，设置于其它设备030上的传感器感知整车载荷变化和大小信息，并将载荷信息传递至整车控制器010，整车控制器010将载荷信息经过计算处理得到电机转矩需求并发送转矩请求指令至多相电机控制器120，多相电机控制器120根据来自整车控制器010的转矩请求指令，通过控制模块123’控制多个子功率模块121’，从而控制多相电机110的多个子系统110’，实现多相电机110的变相控制和运行。
[0046]进一步地，图2示出了本实用新型的多相电机系统的一实施例的结构示意图。本实施例中，多相电机系统是六相电机系统200，基于的部件包括:六相电机210、六相电机控制器220，整车控制器010，储能模块020以及其它设备030。
[0047]六相电机210与六相电机控制器220之间使用相电缆连接。六相电机控制器220低压电气连接整车控制器010，高压连接储能模块020。所述整车控制器010与其它设备030以低压电气连接。
[0048]其它设备030将整车的载荷信息传送至整车控制器010，整车控制器010可将整车载荷信息传送至六相电机控制器220,实现六相电机控制器220对整车载荷信息的掌控，为实现六相电机系统200的变相控制提供信号控制来源。六相电机控制器220控制六相电机210各相的输入电压和输入电流，实现对六相电机的控制，包括变相控制策略，即三相运行和六相运行。
[0049]如图2所不,六相电机210内部包括两个子系统,分别为第一三相子系统211以及第二三相子系统212，第一三相子系统211以及第二三相子系统212是两个独立互不干扰的三相定子绕组。六相电机控制器220也包括两个并联的子功率模块，分别为第一子功率模块221和第二子功率模块222。第一子功率模块221与第一三相子系统211相电缆连接，第二子功率模块222与第二三相子系统212相电缆连接。
[0050]六相电机控制器220还包括与储能模块020电连接的电源模块223，第一子功率模块221和第二子功率模块222分别与电源模块223高压电连接，储能模块020和电源模块223高压电连接。电源模块223为第一子功率模块221和第二子功率模块222提供高压直流电力来源。
[0051 ] 六相电机控制器220还包括与整车控制器010低压电连接的控制模块224，第一子功率模块221和第二子功率模块222分别与控制模块224低压电连接。控制模块224向第一子功率模块221和第二子功率模块222发送控制指令。
[0052]如图2所示，其它设备030包括油门踏板，制动踏板，储能管理系统，低压电源等设备，整车控制器与其它设备030之间可互相通信或者单方向信号传递。
[0053]该六相电机系统变相控制方法如下:
[0054]在整车运行或者起步过程中，连接在其它设备030上的传感器感知整车载荷变化和大小信息，并将载荷信息传递至整车控制器010，整车控制器010将载荷信息经过计算处理得到电机转矩需求并发送转矩请求指令至六相电机控制器220的控制模块224，控制模块224根据来自整车控制器010的转矩请求指令，通过第一子功率模块221和第二子功率模块222控制六相电机210的第一三相子系统211和第二三相子系统212的运行。当第一子功率模块221有输出电流,第一三相子系统211工作,六相电机210三相运行；或者第二子功率模块222有输出电流,第二三相子系统212工作,六相电机210三相运行；当第一子功率模块221和第二子功率模块222同时输出电流时，六相电机210六相运行。
[0055]本实用新型的六相电机系统200中，整车载荷的大小由多个因素共同决定，包括整备质量、载客量、路面条件、车速等。整车控制器010针对这些影响因素计算转矩值并发送指令至六相电机控制器220的控制模块224。六相电机控制器220的控制模块224中设定电机变相运行的控制策略，如在六相电机控制器220的控制模块224中设定转矩响应阈值，六相电机控制器220的控制模块224根据收到的转矩指令以及转矩阈值判定整车载荷情况并控制电机的运行。
[0056]若整车的载荷较大，此时六相电机控制器220的控制模块224将控制第一子功率模块221和第二子功率模块222同时工作，驱动第一三相子系统211以及第二三相子系统212同时工作，使电机大功率输出，满足整车载荷大的运行工况。
[0057]若整车载荷较小，此时六相电机控制器220的控制模块224可控制其中一个三相子系统工作，即令第一三相子系统211或第二三相子系统212运行,从而输出适当功率,使系统工作于高效区，降低能耗。
[0058]在整车储能模块020电量不足或较低的情况下，六相电机控制器220的控制模块224可根据储能模块020电压控制第一三相子系统211或第二三相子系统212工作，从而降低能耗，增加续驶里程。
[0059]本实用新型中的多相电机系统亦可为九相电机系统或者更多相电机系统，包括三个或以上的三相子系统；多相电机控制器亦可为九相电机控制器更多相电机控制器，包括三个或以上的子系统控制器，三个或以上的子系统控制器分别与三个或以上的三相子系统一一对应连接，其工作原理与上述的六相电机系统相同，此处不再赘述。
[0060]本实用新型还揭示了一种采用上述能变相运行的多相电机系统的电动车。
[0061]如上所述，本实用新型揭示的能变相运行的多相电机系统，多相电机控制器可根据整车载荷信息对多相电机进行变相控制实现变相运行的目的。
[0062]本实用新型揭示的能变相运行的多相电机系统相对于现有的电机系统，具有如下特点:[0063]1.多相电机可根据整车载荷进行变相控制，改善了电机系统工作效率区与整车运行工况不同步的现象，使得电机系统在各种工况下均工作在高效率区域，能耗更低，节能效果更明显。
[0064]2.采用变相控制策略后，由于能耗的降低，因而提高了电动车续驶里程，降低整车对于储能模块如动力电池和超级电容的要求。
[0065]3.由于整车对储能模块要求的降低，因而缩减了储能模块成本，具有更高的经济效益。
[0066]4.多相电机系统由于其变相控制和运行模式，使得各子系统有轮换工作时间，有利于提高多相电机系统的寿命，可靠性更高。
[0067]当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种能变相运行的多相电机系统，其特征在于，所述多相电机系统包括多相电机及多相电机控制器，所述多相电机控制器和所述多相电机电连接，所述多相电机控制器与一整车控制器低压电连接，所述多相电机包括多个子系统，所述多相电机控制器包括多个子功率模块、电源模块和控制模块，所述多个子功率模块与所述多个子系统一一对应电连接，所述电源模块与所述多个子功率模块电连接，所述控制模块分别与所述多个子功率模块和所述整车控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的能变相运行的多相电机系统，其特征在于，所述多个子系统为相互独立的定子绕组。
3.根据权利要求1所述的能变相运行的多相电机系统，其特征在于，所述子功率模块之间互相并联。
【文档编号】B60L15/20GK203472574SQ201320509496
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】张力, 张晋玄, 肖丹 申请人:北京佩特来电机驱动技术有限公司