專(zhuān)利名稱(chēng)：一種雙電源電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電機(jī)及其控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙電源供電的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)汽車(chē)不斷發(fā)展的同時(shí)，對(duì)其汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在不同路況下的工作性能、工作模式以及節(jié)能效果有了更高的要求。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需在不同的路況、行駛速度、運(yùn)行功率下實(shí)現(xiàn)適宜的工作方案，達(dá)到節(jié)能、安全可靠、高效、易操作等技術(shù)特點(diǎn)，而傳統(tǒng)的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作方案難以實(shí)現(xiàn)多元化，節(jié)能效果和能量回收效果也不佳。隨著電機(jī)功率需求的不斷增大，對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所要求變頻調(diào)速的應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的三相電機(jī)系統(tǒng)一般通過(guò)低壓大電流或高壓低電流兩種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于低壓大電流方案來(lái)說(shuō)，受到功率器件最大允許電流的限制，功率器件的選型和成本都不好控制；對(duì)于高壓低電流方案來(lái)說(shuō)，要求電機(jī)具有更高的絕緣等級(jí)，增加了電機(jī)的成本和材料選型的難度。 在系統(tǒng)缺相的等故障模式下，三相電機(jī)繞組電流急劇上升，振動(dòng)噪聲增大，影響系統(tǒng)的運(yùn)行性能和壽命，可靠性較差。因此，對(duì)于混合動(dòng)力汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)等對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性及實(shí)用性要求較高的場(chǎng)合，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要進(jìn)行升級(jí)和改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可適應(yīng)各種路況和行駛狀態(tài)，且可在電機(jī)出現(xiàn)故障的情況下具有一定的繼續(xù)工作能力的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本發(fā)明是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的具有第一組繞組和第二組繞組的交流電機(jī)、第一電源、第二電源、邏輯算法電路、驅(qū)動(dòng)電路、交直流轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊，第一電源和第二電源分別耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊，驅(qū)動(dòng)電路耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊，交直流轉(zhuǎn)換模塊耦合至交流電機(jī)的第一組繞組以及第二組繞組的出線(xiàn)端，邏輯算法電路耦合至驅(qū)動(dòng)電路，控制模塊耦合至邏輯算法電路；控制模塊配置邏輯算法電路，邏輯算法電路配置驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路配置交直流轉(zhuǎn)換模塊，完成對(duì)第一電源和第二電源以及交流電機(jī)的工作方式的控制。驅(qū)動(dòng)電路對(duì)輸入其的信號(hào)進(jìn)行功率放大；交直流轉(zhuǎn)換模塊對(duì)第一電源和第二電源所輸入的直流電流進(jìn)行直流變交流的轉(zhuǎn)換，對(duì)交流電機(jī)回流的交流電流進(jìn)行交流變直流的轉(zhuǎn)換。第一組繞組為三相繞組，第二組繞組為三相繞組，第一繞組和第二繞組纏繞于一個(gè)電機(jī)定子上，第一組繞組和第二組繞組之間的電角度相差30度或O度，第一組繞組和第二組繞組之間電隔離。第一電源為直流電源，第一電源與第一組繞組形成供能匹配；第二電源為直流電源，第二電源與第二組繞組形成供能匹配。第一電源和第二電源工作方式包括第一電源供電，第二電源不供電；或第一電源不供電，第二電源供電；或第一電源和第二電源同時(shí)供電；或第一電源接受交流電機(jī)提供的電能從而進(jìn)行充電，第二電源不進(jìn)行充電；或第二電源接受交流電機(jī)所提供的電能從而進(jìn)行充電，第一電源不進(jìn)行充電；或第一電源和第二電源同時(shí)接受交流電機(jī)所提供的電能從而進(jìn)行充電。第一電源和第二電源同時(shí)對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行供電時(shí)，第一電源和第二電源所提供的電流的頻率一致。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由控制模塊根據(jù)其采集的第一電源、第二電源、交流電機(jī)、以及車(chē)輛行駛信息、路況信息等，做出合理的能量分配方案，并向下級(jí)電路輸出指令，從而實(shí)現(xiàn)第一電源、第二電源、第一組繞組和第二組繞組間的功率分配，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需功率小時(shí)，合理分配能量，節(jié)約能量，并可在剎車(chē)、滑行等情況下回收能量，從而實(shí)現(xiàn)最佳的系統(tǒng)工作和節(jié)能效果。具體可體現(xiàn)為第一電源供電，第二電源不供電，第一組繞組驅(qū)動(dòng)電機(jī)；或第一電源不供電，第二電源供電，第二組繞組驅(qū)動(dòng)電機(jī)；或第一電源和第二電源共同供電，兩組繞組均驅(qū)動(dòng)電機(jī)；或第一電源接受交流電機(jī)提供的電能從而進(jìn)行充電；或第二電源接受交流電機(jī)提供的電能從而進(jìn)行充電；或第一電源和第二電源同時(shí)接受交流電機(jī)提供的電能從而進(jìn)行充電。此外，當(dāng)電機(jī)的兩組繞組其中一組繞組系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，另一組未發(fā)生故障的繞組可以繼續(xù)工作，以保證電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的可靠性。


圖I是本發(fā)明的雙電源電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述，以下關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的描述只是示例性，并不是為了限制本發(fā)明的所要保護(hù)的主題，對(duì)于本發(fā)明所描述的實(shí)施例還存在的其他在權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)的變化，都屬于本發(fā)明所需要保護(hù)的主題。對(duì)于本發(fā)明中所提到得“耦合”，根據(jù)電氣、電子、機(jī)械領(lǐng)域的定義，是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路元件或電網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過(guò)相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸信號(hào)或能量的現(xiàn)象，概括的說(shuō)耦合就是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)體相互依賴(lài)于對(duì)方的一個(gè)量度。在本發(fā)明中可以理解為數(shù)字信號(hào)、電壓、電流等能量流的傳輸方式，根據(jù)各模塊之間的不同情況下作用關(guān)系本發(fā)明的中的“耦合”可以進(jìn)一步理解為直接連接或間接連接。所以雖然本發(fā)明的實(shí)施例中公布了一種各個(gè)組件的示例性布局和結(jié)構(gòu)，但該發(fā)明的保護(hù)主題內(nèi)還包含在保護(hù)主題的范圍內(nèi)具有不同的耦合方式下的其他布局和結(jié)構(gòu)如附圖1，其中，I是第一組繞組，2是第二組繞組，3是交流電機(jī)，4是第一電源，5是第二電源，6是邏輯算法電路，7是驅(qū)動(dòng)電路，8是交直流轉(zhuǎn)換模塊，9是控制模塊。如圖I所示，第一電源4、第二電源5分別連接至交直流轉(zhuǎn)換模塊8，第一電源4和第二電源5之間相互獨(dú)立，交直流轉(zhuǎn)換模塊8的與第一組繞組I和第二組繞組2的出線(xiàn)端分別連接，第一電源4作為交流電機(jī)3的第一組繞組I的供電來(lái)源，第二電源5作為交流電機(jī)3的第二組繞組2的供電來(lái)源。第一電源4為電池或?yàn)殡娙?，第二電?為電池或電容。、控制模塊9連接至邏輯算法電路6，邏輯算法電路6連接至驅(qū)動(dòng)電路7，驅(qū)動(dòng)電路7連接至交直流轉(zhuǎn)換模塊8?？刂颇K9接收來(lái)自第一電源4和第二電源5的電壓信息、電流信息、電荷狀態(tài)信息，以及交流電機(jī)3的狀態(tài)信息、車(chē)速信息、駕駛員的指令信息等信息。并根據(jù)接收到的信息向邏輯算法電路6輸出指令，邏輯算法電路6對(duì)指令進(jìn)行接收后將處理和運(yùn)算的結(jié)果傳遞至下一級(jí)的驅(qū)動(dòng)電路7，驅(qū)動(dòng)電路7將接收到的信號(hào)進(jìn)行功率放大之后傳遞至交直流轉(zhuǎn)換模塊8,交直流轉(zhuǎn)換模塊8可將第一電源4和第二電源5所輸入的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，也可將由交流電機(jī)3回流的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，交直流轉(zhuǎn)換模塊8對(duì)通過(guò)其的能量流的進(jìn)行交流-直流或直流-交流變換，并實(shí)現(xiàn)第一電源4和第二電源5與交流電機(jī)3之間能量流的通斷的切換，完成對(duì)交流電機(jī)3、第一電源4和第二電源5的工作方式的切換。交流電機(jī)3的第一組繞組I和第二組繞組2均為定子繞組且均為三相繞組，第一繞組和第二繞組纏繞于一個(gè)電機(jī)定子上；第一組繞組I和第二組繞組2之間電隔離，即第一組繞組I與第 二組繞組2之間相互獨(dú)立；第一組繞組I和第二組繞組2之間的電角度相差30度或O度?？刂颇K9根據(jù)不同情況配置系統(tǒng)完成第一電源4、第二電源5和交流電機(jī)3的工作狀態(tài)的變換，表現(xiàn)形式為第一電源4供電,第二電源5不供電；或第一電源4不供電,第二電源5供電；或第一電源4和第二電源5共同供電；或第一電源4接受交流電機(jī)3提供的電能從而進(jìn)行充電；或第二電源5接受交流電機(jī)3提供的電能從而進(jìn)行充電；或第一電源4和第二電源5同時(shí)接受交流電機(jī)3提供的電能從而進(jìn)行充電等工作方式。接下來(lái)將根據(jù)汽車(chē)在不同路況和行駛狀態(tài)下對(duì)以上工作方式的實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)汽車(chē)處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于汽車(chē)的載荷、路況、所要求的加速度等情況的不同，汽車(chē)所需的啟動(dòng)功率也不同，系統(tǒng)可根據(jù)所需啟動(dòng)功率的大小自動(dòng)配置為所需功率小時(shí)配置為第一電源4獨(dú)立供電或第二電源5獨(dú)自供電，所需功率大時(shí)配置為第一電源4和第二電源5共同供電。當(dāng)汽車(chē)處于勻速行駛狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)通常自動(dòng)配置為第一電源4或第二電源5獨(dú)自供電，但若汽車(chē)的載荷過(guò)大，或路況阻力較大的情況下也可自動(dòng)配置為第一電源4和第二電源5共同供電。當(dāng)汽車(chē)處于加速行駛狀態(tài)時(shí)，根據(jù)汽車(chē)載荷、路況、所要求的加速度等情況，系統(tǒng)可根據(jù)所需功率的大小自動(dòng)配置為所需功率小時(shí)由第一電源4獨(dú)自供電或第二電源5獨(dú)自供電，所需功率大時(shí)自動(dòng)配置為第一電源4和第二電源5共同供電。當(dāng)汽車(chē)處于剎車(chē)或滑行的行駛狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)配置為回收交流電機(jī)3產(chǎn)生的電能至第一電源4或第二電源5。根據(jù)減速的加速度和剎車(chē)力度所決定的交流電機(jī)3產(chǎn)生可回收的電能，系統(tǒng)可根據(jù)電機(jī)狀態(tài)、電源狀態(tài)、行駛狀態(tài)等狀態(tài)信息配置為以下電能回收方案第一電源4接收電能，第二電源5不接收電能；或第二電源5接收電能，第一電源4不接收電能；或第一電源4和第二電源5同時(shí)接收電能。當(dāng)系統(tǒng)處于一個(gè)電源供電的狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)也可根據(jù)不同功率的供求情況自動(dòng)配置另一個(gè)電源是否接收交流電機(jī)3所產(chǎn)生的電能，而當(dāng)?shù)谝浑娫春?第二電源5同時(shí)對(duì)交流電機(jī)3進(jìn)行供電時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配置使第一電源4和第二電源5所提供的電流的頻率一致，以保證交流電機(jī)3的轉(zhuǎn)子可以有效運(yùn)轉(zhuǎn)。
關(guān)于電源4和電源5對(duì)交流電機(jī)3的電能回收的方案在這里做進(jìn)一步說(shuō)明控制模塊9發(fā)出指令至邏輯算法電路6再至驅(qū)動(dòng)電路7最后至交直流轉(zhuǎn)換模塊8，完成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作方式的配置。一種方式為由一個(gè)電源經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換模塊8逆變后給與其相對(duì)應(yīng)的一組繞組供電驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)3，另一組繞組在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)下產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換模塊8整流后給另一個(gè)電源充電；另一種方式為由外部動(dòng)力帶動(dòng)交流電機(jī)3的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(如剎車(chē)、滑行等行駛狀態(tài))，兩組繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換模塊8整流后完成對(duì)電源的充電作用。上述描述為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在開(kāi)啟充電的回路情況下的工作方案，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際的行駛過(guò)程中，控制模塊9會(huì)通過(guò)采集交流電機(jī)3狀態(tài)信息、電源電壓及荷電狀態(tài)等狀態(tài)信息、駕駛員操作信息和路況、速度信息等確定當(dāng)前是否進(jìn)行電能回收以及兩個(gè)電源各自的充電方案，從而進(jìn)一步對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行配置，在當(dāng)電源已充滿(mǎn)電或存在其他不適宜對(duì)電源進(jìn)行充電的情況下，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將不開(kāi)啟充電回路，或在充電過(guò)程中斷開(kāi)充電回路。第一電源4充電回路的通斷和第二電源5的充電回路的通斷，是相互獨(dú)立的。若交流電機(jī)3為交流異步電機(jī)，則在開(kāi)啟某個(gè)電源的充電回路時(shí)，需向該電源所匹配的繞組提供勵(lì)磁；若交流電機(jī)3為永磁電機(jī)，則在開(kāi)啟某個(gè)電源的充電回路時(shí)，不需向該電源所匹配的繞組提供勵(lì)磁。 關(guān)于以上的工作方式，第一電源4與第一組繞組I形成供能匹配，第二電源5與第二組繞組2形成供能匹配，即無(wú)論是電源供電還是電機(jī)回流的電能對(duì)電源進(jìn)行充電，其對(duì)應(yīng)關(guān)系均為第一電源4無(wú)論是供電還是充電均是與第一組繞組I相對(duì)應(yīng)，第二電源5無(wú)論是供電還是充電均是與第二組繞組2相對(duì)應(yīng)。關(guān)于該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在交流電機(jī)3發(fā)生故障時(shí)的工作方式如下當(dāng)交流電機(jī)3的兩組繞組其中的一組繞組發(fā)生故障時(shí)，由控制模塊9配置邏輯算法電路6，邏輯算法電路6配置驅(qū)動(dòng)電路7，驅(qū)動(dòng)電路7配置交直流轉(zhuǎn)換模塊8，使未發(fā)生故障的另一組繞組在與之對(duì)應(yīng)的電源的供電下保證交流電機(jī)3繼續(xù)工作，以保證驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行。對(duì)于為本發(fā)明的示范性實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解為是本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍內(nèi)其中的某一種示范性示例，具有對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)方案的指導(dǎo)性作用，而非對(duì)本發(fā)明的限定。
權(quán)利要求
1.一種雙電源電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括具有第一組繞組(I)和第二組繞組(2)的交流電機(jī)(3)、第一電源(4)、第二電源(5)、邏輯算法電路(6)、驅(qū)動(dòng)電路(7)、交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)、控制模塊(9)，其特征在于第一電源(4)和第二電源(5)分別耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)，驅(qū)動(dòng)電路(7 )耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(8 )，交直流轉(zhuǎn)換模塊(8 )耦合至交流電機(jī)(3 )的第一組繞組(I)以及第二組繞組(2)的出線(xiàn)端，邏輯算法電路(6)耦合至驅(qū)動(dòng)電路(7)，控制模塊(9 )耦合至邏輯算法電路(6 );控制模塊(9 )配置邏輯算法電路(6 )，邏輯算法電路(6 )配置驅(qū)動(dòng)電路(7)，驅(qū)動(dòng)電路(7)配置交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)，完成對(duì)第一電源(4)和第二電源(5)以及交流電機(jī)(3)的工作方式的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙電源電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路(7)對(duì)輸入其的信號(hào)進(jìn)行功率放大。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙電源電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)對(duì)第一電源(4 )和第二電源(5 )所輸入的直流電流進(jìn)行直流變交流的轉(zhuǎn)換，對(duì)交流電機(jī)(3 )所回流的交流電流進(jìn)行交流變直流的轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙電源電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述第一組繞組(I)為三相繞組，第二組繞組(2)為三相繞組，第一繞組(I)和第二繞組(2)纏繞于一個(gè)電機(jī)定子上，第一組繞組(I)和第二組繞組(2)之間的電角度相差30度或O度，第一組繞組(I)和第二組繞組(2)之間電隔離。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙電源電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述第一電源(4)為直流電源，第一電源(4)與第一組繞組(I)形成供能匹配；第二電源(5)為直流電源，第二電源(5)與第二組繞組(2)形成供能匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙電源電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述第一電源(4)和第二電源(5)的工作方式包括第一電源(4)供電，第二電源(5)不供電；或第一電源(4)不供電，第二電源(5)供電；或第一電源(4)和第二電源(5)同時(shí)供電；或第一電源(4)接受交流電機(jī)(3 )所提供的電能從而進(jìn)行充電，第二電源(5 )不進(jìn)行充電；或第二電源(5 )接受交流電機(jī)(3)所提供的電能從而進(jìn)行充電，第一電源(4)不進(jìn)行充電；或第一電源(4)和第二電源(5 )同時(shí)接受交流電機(jī)(3 )所提供的電能從而進(jìn)行充電。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求6所述的雙電源電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述第一電源(4)和第二電源(5)同時(shí)對(duì)交流電機(jī)(3)進(jìn)行供電時(shí)，第一電源(4)和第二電源(5)所提供的電流的頻率一致。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種雙電源電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有第一組繞組(1)和第二組繞組(2)的交流電機(jī)(3)、第一電源(4)、第二電源(5)、邏輯算法電路(6)、驅(qū)動(dòng)電路(7)、交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)、控制模塊(9)，其特征在于第一電源(4)和第二電源(5)分別耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)，驅(qū)動(dòng)電路(7)耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)，交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)耦合至交流電機(jī)(3)的第一組繞組(1)以及第二組繞組(2)的出線(xiàn)端，邏輯算法電路(6)耦合至驅(qū)動(dòng)電路(7)，控制模塊(9)耦合至邏輯算法電路(6)。針對(duì)傳統(tǒng)車(chē)用三相電機(jī)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種可優(yōu)化電源供電和配置并提高工作的可靠性的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H02P4/00GK102780426SQ20121029495
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者余國(guó)權(quán), 趙建虎, 高小二 申請(qǐng)人:天津市松正電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)股份有限公司