连接在双触点开关(3)的三个接头上，可以被双触点开关
(3)连接在一起或完全断开。
[0025]第一逆变器(I)的正极和负极分别接蓄电池的正极的负极，第二逆变器(4)与切换开关(5)串联后再分别接在蓄电池的正极和负极上；
控制器可以控制第一逆变器(I)与第二逆变器(4)的开关管、双触点开关(3)和切换开关(5)。
[0026]另外，值得指出的是，从原理上讲，第二逆变器(4)完全可以使用一个三相半控桥取代。但由于目前IPM技术的发展，购置一件IPM作为逆变器的成本远比搭建一个三相半控桥低，因此从成本上考虑，本申请的技术采用两个逆变器。
[0027]图2是本发明一种汽车起动发电机及其控制装置起动状态A-B通电模态电流图，图中的三个负极开关管全部导通。当发动机起动时，双触点开关(3)和切换开关(5)断开，三相定子绕组(2)的三个中间抽头悬置。
[0028]当切换开关(5)连接在第一逆变器(I)和第二逆变器(4)的负极之间时，控制器控制第二逆变器(4)的三个负极开关管同时导通；当切换开关(5)连接在第一逆变器(I)和第二逆变器(4)的正极之间时，控制器控制第二逆变器(4)的三个正极开关管同时导通。这样便可以将三相绕组的末端短接在一起。图中加粗黑线为A-B通电时电流流向，可以看出A相绕组和B相绕组被第二逆变器(4)上的T2开关管和D4 二极管连接在一起。
[0029]图3为本发明一种汽车起动发电机及其控制装置。当发动机起动后，起动发电机处于高速发电状态，三相定子绕组(2)的三个中间抽头被双触点开关(3)短接在一起，第一逆变器(I)和第二逆变器(4)上的开关管全被关闭，此时起动发电机相当于两个三相发电机运行。图中开关管为虚线，表示无触发信号开关管被关闭，绕组发出的电压经过逆变器上的二极管整流后对外输出。
[0030]图4为一种汽车起动发电机及其控制装置采用三相整流桥的方案。
[0031]包括三相电机、第一逆变器(I)、第二逆变器(4)、三相整流桥、切换开关(5)和控制器；
所述三相电机的三相定子绕组(2)中间具有抽头，三相绕组的两端分别接在第一逆变器(I)和第二逆变器(4)的三个桥臂中点；三相定子绕组(2)中间的三个抽头分别接三相整流桥的三个桥臂中点。
[0032]第一逆变器(I)的正极和负极分别接蓄电池的正极的负极，第二逆变器(4)与切换开关(5)串联后再分别接在蓄电池的正极和负极上。
[0033]控制器可以控制第一逆变器(I)与第二逆变器(4)的开关管、双触点开关(3)和切换开关(5)。
[0034]当发动机起动时，控制器控制切换开关(5)断开，第二逆变器(4)的三个负极开关管或三个正极开关管同时导通，将三相绕组的末端短接在一起。
[0035]当发动机起动后，起动发电机处于高速发电状态，第一逆变器(I)和第二逆变器
(4)上的整流管和三相整流桥上的整流管组成H桥整流器，使起动发电机对外输出直流电。
[0036]下面对本发明提出的起动发电机进行工作原理的说明。
[0037]本发明的电动发电机工作在发电状态时，电枢绕组有磁链通过。当外转子旋转时，电枢绕组耦合的磁链发生变化，因此电枢绕组的磁链就会发生变化，从而产生感应电动势。由于此时三相电枢绕组中间抽头被短接在一起，因此电枢线圈Al、电枢线圈BI和电枢线圈Cl产生的感应电动势经过第一逆变器上的二极管整流后对外输出。电枢线圈A2、电枢线圈B2和电枢线圈C2产生的感应电动势经过第二逆变器上的二极管整流后对外输出。由于电枢线圈Al的匝数为A相总匝数的一半，因此其与传统的方案相比，其输出电压也下降一半。
[0038]本发明的起动发电机工作在起动状态时，若给磁链增加的一相绕组通以正向电流，给磁链减小的一相绕组通以正向电流，则电机会产生正的转矩，驱动电机正转。由于三相电枢绕组的末端被第二逆变器巧妙地短接在一起，因此所有绕组皆会被通电，其输出转矩大。
[0039]由于发动机起动转速为200r/min，而起动以后发动机的转速会升到700r/min以上，因此发动机在这期间有一个加速过程，在此过程中起动发电机只是空转而不对外输出电流，此时双触点开关和切换开关闭合，且不会产生大的电火花及电压波动。
[0040]需要指出的是，以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种汽车起动发电机及其控制装置，其特征在于: 包括三相电机、第一逆变器(I)、第二逆变器(4)、双触点开关(3)、切换开关(5)和控制器; 所述三相电机的三相定子绕组(2)中间具有抽头，三相绕组的两端分别接在第一逆变器(I)和第二逆变器(4)的三个桥臂中点；三相定子绕组(2)中间的三个抽头连接在双触点开关(3)的三个接头上，可以被双触点开关(3)连接在一起或完全断开； 第一逆变器(I)的正极和负极分别接蓄电池的正极的负极，第二逆变器(4)与切换开关(5)串联后再分别接在蓄电池的正极和负极上； 控制器可以控制第一逆变器(I)与第二逆变器(4)的开关管、双触点开关(3)和切换开关(5)。
2.如权利要求1所述的一种汽车起动发电机及其控制装置，其特征在于: 当发动机起动时，控制器控制双触点开关(3)和切换开关(5)断开，三相定子绕组(2)的三个中间抽头悬置，第二逆变器(4)的三个负极开关管或三个正极开关管同时导通，将三相绕组的末端短接在一起； 当发动机起动后，汽车起动发电机处于高速发电状态，三相定子绕组(2)的三个中间抽头被双触点开关(3)短接在一起，第一逆变器(I)和第二逆变器(4)的正极和负极分别接在蓄电池的正极和负极上，第一逆变器⑴和第二逆变器⑷上的开关管皆被关闭，此时汽车起动发电机相当于两个三相发电机运行。
3.一种汽车起动发电机及其控制装置，其特征在于: 包括三相电机、第一逆变器(I)、第二逆变器(4)、三相整流桥、切换开关(5)和控制器; 所述三相电机的三相定子绕组(2)中间具有抽头，三相绕组的两端分别接在第一逆变器(I)和第二逆变器(4)的三个桥臂中点；三相定子绕组(2)中间的三个抽头分别接三相整流桥的三个桥臂中点； 第一逆变器(I)的正极和负极分别接蓄电池的正极的负极，第二逆变器(4)与切换开关(5)串联后再分别接在蓄电池的正极和负极上； 控制器可以控制第一逆变器(I)与第二逆变器(4)的开关管、双触点开关(3)和切换开关(5)。
4.如权利要求3所述的一种汽车起动发电机及其控制装置，其特征在于: 当发动机起动时，控制器控制切换开关(5)断开，第二逆变器(4)的三个负极开关管或三个正极开关管同时导通，将三相绕组的末端短接在一起； 当发动机起动后，汽车起动发电机处于高速发电状态，第一逆变器(I)和第二逆变器(4)上的整流管和三相整流桥上的整流管组成H桥整流器，使起动发电机对外输出直流电。
【专利摘要】本发明提出了一种汽车起动发电机及其控制装置，包括中间具有抽头的三相电机、第一逆变器、第二逆变器和双触点开关。其特征在于：当发动机起动时，三相绕组的三个中间抽头悬置，第二桥式变换器的三个负极开关管或三个正极开关管同时导通，三相绕组的末端被短接在一起。当发动机起动后，起动发电机处于高速发电状态，此时三相绕组的三个中间抽头被电磁开关短接在一起，起动发电机相当于两个三相发电机运行。本发明的技术可以有效地实现电机高速运行时的弱磁扩速问题。
【IPC分类】H02J7-14
【公开号】CN104753160
【申请号】CN201510188217
【发明人】史立伟, 巩合聪, 张学义, 徐进彬, 耿慧慧
【申请人】山东理工大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月21日