本实用新型属于车辆技术领域，尤其涉及一种车辆电动机启动控制电路，以及具有该电动机启动控制电路的电动车辆。
背景技术：
随着汽车技术的高速发展和油价的不断上调以及对环境保护的要求，新能源汽车技术应运而生，为了追求新能源汽车的加速性能，目前，新能源汽车驱动电机大多选用三相异步电机进行驱动，普遍采用的提升加速方法为提高电机功率或蓄电池电压，但是，同时也增加了车辆本身的自重，布置空间也需要更多的要求，再同时需要关注车辆的用电经济性，这就使新能源汽车轻量化的设计变得尤为重要。在车辆发动机舱也要求整齐合理的布置的条件下，驱动电动机的启动性能也急需进一步优化。
技术实现要素：
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型实施例提出一种车辆电动机启动控制电路，该电动机启动控制电路可以提升车辆在静止状态或低速状态下的启动和加速性能。本实用新型实施例还提出一种具有该电动机启动控制电路的电动车辆。
为了解决上述问题，本实用新型一方面实施例提出的车辆电动机启动控制电路，电动机包括定子绕组电路和转子绕组电路，且所述转子绕组电路串联启动辅助元件，所述启动控制电路包括：电源线路接触器，所述电源线路接触器分别与供电电源和所述电动机相连；电机控制器，所述电机控制器分别与车辆的整车控制器和所述电源线路接触器相连，所述电机控制器用于在检测到启动控制信号时控制所述电源线路接触器接通以启动所述电动机；和,切除控制电路，所述切除控制电路分别与所述电源线路接触器和所述启动辅助元件相连，所述切除控制电路用于响应于所述电源线路接触器的接通信号延时切除所述启动辅助元件。
根据本实用新型实施例的车辆电动机启动控制电路，基于电动机的转子绕组电路串接启动辅助元件，电机控制器在检测到启动控制信号时控制电源线路接触器接通，在电动机启动时可以抑制启动电流提高启动转矩，从而，在不改变电动机固有功率和大小的情况下可以提升启动性能，并在启动后由切除控制电路切除启动辅助元件，可以使得电动机运行在自然特性上，不会影响启动后的加速性能。
在本实用新型的一些实施例中，所述车辆电动机启动控制电路还包括：启动开关，所述启动开关与所述电机控制器相连，所述电机控制器在检测到所述启动控制信号时控制所述启动开关闭合。
在本实用新型的一些实施例中，所述电源线路接触器包括：电源线路开关，所述电源线路开关设置于所述供电电源与所述电动机的输入端之间；电源线路接触器线圈、第一常闭触点对和第一常开触点对，所述电源线路接触器线圈与所述启动开关串联连接，在所述启动开关闭合时，所述电源线路接触器线圈通电且所述电源线路开关闭合。
在本实用新型的一些实施例中，所述启动辅助元件包括多级启动电阻和频敏电阻器中的一种。
在本实用新型的一些实施例中，所述启动辅助元件为三级启动电阻，且所述三级启动电阻串联连接。
在本实用新型的一些实施例中，所述切除控制电路包括：第一时间继电器、第二时间继电器、第三时间继电器、第一接触器、第二接触器和第三接触器，其中，
所述第一时间继电器包括第一时间继电器线圈和第一时间继电器常闭触点对，所述第一时间继电器线圈与所述第一常闭触点对串联连接于所述电动机的W相输入和U相输入之间，所述第一时间继电器常闭触点对与所述第一常开触点对串联连接于所述电动机的W相输入和U相输入之间；
所述第一接触器包括第一接触器线圈、第一接触器常闭触点对和第一接触器常开开关，其中，所述第一接触器线圈与所述第一时间继电器常闭触点对串联连接，所述第一接触器常开开关与所述三级启动电阻中的第一级启动电阻并联连接；
所述第二时间继电器包括第二时间继电器线圈和第二时间继电器常闭触点对，所述第二时间继电器线圈与所述第一接触器常闭触点对串联连接于所述电动机的W相输入和U相输入之间；
所述第二接触器包括第二接触器线圈、第二接触器常闭触点对和第二接触器常开开关，其中，所述第二接触器线圈与所述第二时间继电器常闭触点对串联连接后与所述第一接触器线圈并联连接，所述第二接触器常开开关与所述三级启动电阻中的第二级启动电阻并联连接；
所述第三时间继电器包括第三时间继电器线圈和第三时间继电器常闭触点对，所述第三时间继电器线圈与所述第二接触器常闭触点对串联连接于所述电动机的W相输入和U相输入之间；
所述第三接触器包括第三接触器线圈和第三接触器常开开关，所述第三接触器线圈与所述第三时间继电器常闭触点对串联连接后与所述第二接触器线圈并联连接，所述第三接触器常开开关与所述三级启动电阻中的第三级启动电阻并联连接。
在本实用新型的一些实施例中，在所述电源线路接触器线圈通电时，所述第一常闭触点对断开，所述第一时间继电器线圈失电且所述第一时间继电器常闭触点对延时闭合，响应于所述第一时间继电器常闭触点对闭合，所述第一接触器线圈通电且所述第一接触器常开开关闭合，以切除所述第一级启动电阻；在所述第一接触器线圈通电时，所述第一接触器常闭触点对断开，所述第二时间继电器线圈失电且所述第二时间继电器常闭触点对延时闭合，响应于所述第二时间继电器常闭触点对闭合，所述第二接触器线圈通电且所述第二接触器常开开关闭合，以切除所述第二级启动电阻；在所述第二接触器线圈通电时，所述第二接触器常闭触点对断开，所述第三时间继电器线圈失电且所述第三时间继电器常闭触点对延时闭合，响应于所述第三时间继电器常闭触点对闭合，所述第三接触器线圈通电且所述第三接触器常开开关闭合，以切除所述第三级启动电阻。
在本实用新型的一些实施例中，所述车辆电动机启动控制电路还包括：欠电压控制电路，所述欠电压控制电路包括欠电压控制开关和欠电压继电器，其中，所述欠电压继电器包括欠电压继电器线圈和欠电压继电器常开触点对，所述欠电压继电器线圈与所述欠电压继电器常开触点对串联连接于所述电动机的W相输入与U相输入之间，所述欠电压控制开关与所述欠电压继电器常开触点并联连接且与所述启动开关串联连接。
在本实用新型的一些实施例中，所述车辆电动机启动控制电路还包括：电源开关，所述电源开关设置于所述供电电源和电源线路开关之间，所述电源开关与所述电机控制器相连，所述电机控制器在检测到所述启动控制信号时控制所述电源开关闭合，且控制所述第一时间继电器线圈、所述第二时间继电器线圈和所述第三时间继电器线圈通电。
基于上述方面实施例的车辆电动机启动控制电路，本实用新型另一方面实施例的电动车辆，包括：电动机，所述电动机包括定子绕组电路和转子绕组电路，且所述转子绕组电路串联启动辅助元件；整车控制器，所述整车控制器根据车辆状态参数生成启动控制信号；和，上述方面实施例的车辆电动机启动控制电路，所述车辆电动机启动控制电路分别与所述电动机和所述整车控制器相连。
根据本实用新型实施例的电动车辆，在电动机的转子绕组电路中串联启动辅助元件，可以限制电动机的启动电流并提高启动转矩，从而在不改变电动机固有频率和大小的情况下提升启动加速性能，并且，在启动之后切除启动辅助元件，使得电动机运行于自然特性上，不影响运行中的加速性能。
附图说明
图1是根据本实用新型实施例的车辆电动机启动控制电路的框图；
图2是根据本实用新型的一个实施例的车辆电动器启动控制电路的电路连接示意图；以及
图3是根据本实用新型实施例的电动车辆的框图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面参照附图描述根据本实用新型实施例的车辆电动机启动控制电路。
考虑到电动车辆在公路上频繁起步，电动机需要频繁启动，因此，在不改变电动机固有功率和大小的情况下提升电动车辆静止状态以及低速状态下的启动、爬坡以及加速性能是必要的。
在本实用新型的实施例中，电动车辆的电动机通常采用三相异步绕线式电动机，当然也可以采用其他适用的电动机结构形式。下面结合附图对三相异步绕线式电动机的结构及其输出转矩做简单的说明。
异步电动机的转矩T是由旋转磁场的每极磁通量Φ与转子电流I相互作用而产生的，电磁转矩的大小与转子绕组电路中的电流I及旋转磁场的强弱有关，经过理论证明，存在以下关系：
其中，T为电磁转矩，KT为与电动机结构有关的常数，φ为旋转磁场每个极的磁通量，I2为转子绕组电路中电流的有效值，为转子电流滞后于转子电势的相位角。
若考虑电源电压及电机的一些参数与电磁转矩的关系，公式(1)可以修正为：
其中，K'T为常数，U1为定子绕组的相电压，s为转差率，R2为转子每相的电阻， X20为转子静止时每相绕组的感抗。
由公式(2)可知，电动机转矩T还与电子每相电压U1的平方成正比，所以，当店员电压变动时，对转矩影响很大，此外电动机转矩T还受转子电阻R2的影响。
基于上述对电动机转矩的分析，在本实用新型的实施例中，电动机包括定子绕组电路和转子绕组电路，且转子绕组电路串联启动辅助元件，通过串联启动辅助元件来限制电动机的启动电流并提高启动转矩。在本实用新型的一些实施例中，启动辅助元件可以包括多级启动电阻和频敏电阻器中的一种。例如，对于三相异步绕组式电动机可以在转子绕组电路中串联三级启动电阻，且三级启动电阻串联连接。可以理解的是，也可以串联连接更多或更少级的启动电阻，在电动机启动时，可以实现对启动电流的限制以及提高启动转矩即可。
图1是根据本实用新型实施例的车辆电动机启动控制电路的框图，如图1所示，本实用新型实施例的车辆电动机启动控制电路100包括电源线路接触器10、电机控制器 20和切除控制电路30。
其中，电源线路接触器10分别与供电电源和电动机相连，在电源线路接触器10接通时供电电源为电动机供电。
电机控制器20分别与车辆整车控制器和电源线路接触器10相连，电机控制器20用于在检测到启动控制信号时控制电源线路接触器10接通以启动电动机；例如，整车控制器可以根据车辆的状态参数判断是否启动电动机，在需要启动电动机时生成启动控制信号并将启动控制信号发送至电机控制器20，进而电机控制器20控制电源线路接触器10接通，以使得电动机的定子绕组加上额定电压启动。由于转子绕组电路中串接有启动辅助元件例如启动电阻或频敏电阻器，可以起到抑制启动电流的作用，提高启动转矩，从而在不改变电动机固有功率和大小的情况下，可以提升启动性能。
切除控制电路30分别与电源线路接触器10和启动辅助元件相连，切除控制电路30用于响应于电源线路接触器10的接通信号延时切除启动辅助元件，在电动机启动之后自动切除串接的启动辅助元件，对电动机启动后加速性能不影响，电动机可以运行于自然特性上。
根据本实用新型实施例的车辆电动机启动控制电路100，基于电动机的转子绕组电路串接启动辅助元件，电机控制器20在检测到启动控制信号时控制电源线路接触器10 接通，在电动机启动时可以抑制启动电流提高启动转矩，从而，在不改变电动机固有功率和大小的情况下可以提升启动性能，并在启动后由切除控制电路30切除启动辅助元件，可以使得电动机运行在自然特性上，不会影响启动后的加速性能。
进一步地，在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，本实用新型实施例的车辆电动机启动控制电路100还包括启动开关SB2，启动开关SB2与电机控制器20相连，电机控制器20在检测到启动控制信号时控制启动开关SB2闭合。
参照图2所示，本实用新型实施例的电源线路接触器10包括电源线路开关11、电源线路接触器线圈KMa、第一常闭触点对KMb和第一常开触点对KMc，电源线路开关11设置于供电电源与电动机M的输入端之间；电源线路接触器线圈KMa与启动开关SB2串联连接，在启动开关SB2闭合时，电源线路接触器线圈KMa通电且电源线路开关11闭合，供电电源为电动机供电。
在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，启动辅助元件包括三级启动电阻例如启动电阻R1、启动电阻R2和启动电阻R3。
在一些实施例中，切除控制电路30包括第一时间继电器、第二时间继电器、第三时间继电器、第一接触器、第二接触器和第三接触器。
参照图2所示，第一时间继电器包括第一时间继电器线圈KT1a和第一时间继电器常闭触点对KT1b，第一时间继电器线圈KT1a与第一常闭触点对KMb串联连接于电动机M的W 相输入和U相输入之间，第一时间继电器常闭触点对KT1b与第一常开触点对KMc串联连接于电动机的W相输入和U相输入之间。
第一接触器包括第一接触器线圈KM1a、第一接触器常闭触点对KM1b和第一接触器常开开关KM1c，其中，第一接触器线圈KM1a与第一时间继电器常闭触点对KM1b串联连接，第一接触器常开开关KM1c与三级启动电阻中的第一级启动电阻R1并联连接。
第二时间继电器包括第二时间继电器线圈KT2a和第二时间继电器常闭触点对KT2b，第二时间继电器线圈KT2a与第一接触器常闭触点对KM1b串联连接于电动机M的W相输入和U相输入之间。
第二接触器包括第二接触器线圈KM2a、第二接触器常闭触点对KM2b和第二接触器常开开关KM2c，其中，第二接触器线圈KM2a与第二时间继电器常闭触点对KT2b串联连接后与第一接触器线圈KM1a并联连接，第二接触器常开开关KM2c与三级启动电阻中的第二级启动电阻R2并联连接。
第三时间继电器包括第三时间继电器线圈KT3a和第三时间继电器常闭触点对KT3b，第三时间继电器线圈KT3a与第二接触器常闭触点对KM2b串联连接于电动机M的W相输入和U相输入之间。
第三接触器包括第三接触器线圈KM3a和第三接触器常开开关KM3b，第三接触器线圈 KM3a与第三时间继电器常闭触点对KT3b串联连接后与第二接触器线圈KM2a并联连接，第三接触器常开开关KM3b与三级启动电阻中的第三级启动电阻R3并联连接。
在本实用新型的实施例中，在电源线路接触器线圈KMa通电时，第一常闭触点对KMb 断开，第一时间继电器线圈KT1a失电且第一时间继电器常闭触点对KT1b延时闭合，响应于第一时间继电器常闭触点对KT1b闭合，第一接触器线圈KM1a通电且第一接触器常开开关KM1c闭合，以短路掉一级启动电阻R1即切除第一级启动电阻R1。
在第一接触器线圈KM1a通电时，第一接触器常闭触点对KM1b断开，第二时间继电器线圈KT2a失电且第二时间继电器常闭触点对KT2b延时闭合，响应于第二时间继电器常闭触点对KT2b闭合，第二接触器线圈KM2a通电且第二接触器常开开关KM2c闭合，以切除第二级启动电阻R2。
在第二接触器线圈KM2a通电时，第二接触器常闭触点对KM2b断开，第三时间继电器线圈KT3a失电且第三时间继电器常闭触点对KT3b延时闭合，响应于第三时间继电器常闭触点对KT3b闭合，第三接触器线圈KM3a通电且第三接触器常开开关KM3c闭合，以切除第三级启动电阻R3。
参照图2所示，本实用新型实施例的车辆电动机启动控制电路100还可以包括欠电压控制电路，欠电压控制电路包括欠电压控制开关SB1和欠电压继电器，其中，欠电压继电器包括欠电压继电器线圈KAVa和欠电压继电器常开触点对KAVb，欠电压继电器线圈KAVa 与欠电压继电器常开触点对KAVa串联连接于电动机M的W相输入与U相输入之间，欠电压控制开关SB1与欠电压继电器常开触点对KAVb并联连接且与启动开关SB2串联连接。
在本实用新型的一些实施例中，本实用新型实施例的车辆电动机启动控制电路100还包括电源开关QS，电源开关QS设置于供电电源和电源线路开关11之间，电源开关QS与电机控制器20相连，电机控制器20在检测到启动控制信号时控制电源开关QS闭合，且控制第一时间继电器线圈KT1a、第二时间继电器线圈KT2a和第三时间继电器线圈KT3a通电。
具体来说，以电动机M转子绕组电路中串联三级启动电阻为例，参照附图2所示，当车辆的电机控制器20控制电源开关QS闭合之后，第一时间继电器线圈KT1a、第二时间继电器线圈KT2a和第三时间继电器线圈KT3a通电，对应的延时闭合的常闭触点对立即断开即第一时间继电器常闭触点对KT1b、第二时间继电器常闭触点对KT2b以及第三时间继电器常闭触点对KT3b立即断开，使得第一接触器线圈KM1a、第二接触器线圈KM2a和第三接触器线圈KM3a暂时不会通电，以便电动机的定子绕组加上额定电压启动时，转子绕组电路中串接启动电阻R1、R2和R3以限制启动电流并提高启动转矩。
在车辆启动时，电机控制器20控制欠电压控制开关SB1闭合，接通欠电压继电器线圈 KAVa，则欠电压继电器常开触点对KAVb闭合，当电源电压严重降低或电路突然失电时，欠电压继电器常开触点对KAVa断开，以对电动机M起保护作用。电机控制器20控制启动开关SB2闭合，接通电源线路接触器线圈KMa，则电源线路开关11闭合，电动机M的定子绕组加上额定电压启动。第一常闭触点对KMb断开，第一时间继电器线圈KT1a失电，则第一时间继电器触笔触点对KT1b闭合，第一接触器线圈KM1a接通，则第一接触器常开触点对 KM1c闭合，切除电动机M的转子电路串联的第一级启动电阻R1。此时，电动机M在转子电路中只有启动电阻R2和R3的人为特性上运行，继续加速。
在第一接触器线圈KM1a接通以后，则第一接触器常闭触点对KM1b断开，使得第二时间继电器线圈KT2a失电，第二时间继电器常闭触点对KT2b延时一段时间闭合，使得第二接触器线圈KM2a通电，则第二接触器常开触点对KM2c闭合，又将电动机M的转子电路的第二级启动电子R2切除，此时，电动机M在只有第三级启动电阻R3的人为特性上运行，急速加速。
在第二接触器线圈KM2a通电之后，则第二接触器常闭触点对KM2b断开，第三时间继电器线圈KT3a失电，则第三时间继电器常闭触点对KT3b延时一段时间闭合，使得第三接触器线圈KM3a通电，则第三接触器常开触点对KM3c闭合，则短路掉第三级启动电阻R3. 至此，电动机M的转子电路无外加电阻，电动机M运行于自然特性上，启动过程结束。
概括来说，本实用新型实施例的车辆电动机启动控制电路100，为了限制启动电流保护车辆电动机M并提高启动转矩，可以在电动机M的转子绕组电路中串接启动辅助元件例如几级启动电阻或者串接频敏电阻器，并在启动完成之后自动切除串接的启动辅助元件，对于电动机M启动之后的加速性能不影响，电动机M可以运行于自然特性上。从而，对于电动车辆频繁起步加速且电动机M需要频繁启动的情况，在不改变电动机M固有频率和大小的情况下可以提升电动车辆静止状态以及低速状态下的起步、爬坡以及加速性能。
基于上述方面实施例的车辆电动机启动控制电路，下面参照附图3描述根据本实用新型另一方面实施例的电动车辆。
如图3所示，本实用新型实施例的电动车辆1000包括电动机M、整车控制器200和上述方面实施例的车辆电动机启动控制电路100，车辆电动机启动控制电路100分别与电动机M和整车控制器200相连。当然，电动车辆1000还包括其他必要的结构部分，在此不做一一说明。
在本实用新型的实施例中，电动机M包括定子绕组电路310和转子绕组电路320，且转子绕组电路320串联启动辅助元件330，例如几级启动电阻如图2中的启动电阻R1、R2 和R3,或者，串接入频敏电阻器。
整车控制器200可以根据车辆状态参数生成启动控制信号，例如检测到钥匙打开信号，用户想启动，则输出启动控制信号至车辆电动机启动控制电路100，车辆电动机启动控制电路100对电动机M进行启动控制，具体启动控制过程参照上述方面实施例说明，在此不再赘述。
根据本实用新型实施例的电动车辆1000，在电动机M的转子绕组电路320中串联启动辅助元件330，可以限制电动机M的启动电流并提高启动转矩，从而在不改变电动机M固有频率和大小的情况下提升启动加速性能，并且，在启动之后切除启动辅助元件330，使得电动机M运行于自然特性上，不影响运行中的加速性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。