CN204836020U - 电动车及其双绕组电机控制*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电机控制领域，尤其涉及一种电动车及其双绕组电机控制***。该双绕组电机控制***包括主控芯片MCU、电子开关、两个驱动电路和两个绕组逆变电路，两个绕组逆变电路分别连接电机高速绕组和低速绕组，并分别由一个驱动电路驱动。主控芯片MCU输出的PWM脉冲信号通过电子开关分别输入到两个驱动电路中；在同一时间，脉冲驱动信号只能传输给其中一个驱动电路。本实用新型提供的电动车及其双绕组电机控制***，不会产生因打火发生触点粘接而不能切换的情况，且高速绕组和低速绕组之间切换时间很短，不会发生转速突变而骑行卡顿的现象，性能可靠，骑行更加舒适，极大地提高了用户的舒适度和满意度。
Description
技术领域
本实用新型属于电机控制领域，尤其涉及一种电动车及其双绕组电机控制***。
背景技术
随着新能源技术的发展及人们生活水平的提高，电动车在国内近几年的发展较为迅速，目前国内市场依然有数量可观的保有量。中国属于多地形国家，在地形较为复杂的地区，电动车的骑行效果不能完全满足用户的使用需求。如在平路骑行时，需要电动车快速省电行驶，在一定坡度骑行时，需要电动车强劲有力地爬坡。因电动车速度和扭矩的潜能基本上由电机决定，单绕组电机很难完全满足速度和扭矩两方面的需求。
针对这种情况，目前已有一种双绕组电机基本上可解决这种问题，即在电机里面分别绕一组低速绕组和一组高速绕组，低速绕组工作时，电机扭矩大，适合爬坡；高速绕组工作时，电机转速快，适合平路骑行。图1即示出了该双绕组电机控制***的模块框图，绕组逆变器电路的大电流信号通过继电器分别连接到电机低速绕组和高速绕组，MCU控制继电器在电机低速绕组和高速绕组之间切换，即可实现电动车平路时高速行驶、爬坡时以大转矩行驶的需求。但图1所示的方案至少有两个缺陷：一是因为继电器是切换大电流信号，在继电器触点断开和连接的瞬间较容易产生打火现象，严重时会使触点粘接导致后续不能切换；二是大电流继电器切换的反应时间通常在500ms以上，在电动车低速行驶时切换会使骑行者感觉到明显的卡顿感，影响用户使用满意度。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的首先即在于提供一种双绕组电机控制***，在能完全发挥双绕组电机速度和扭矩的前提下，解决现有技术使用继电器切换绕组，易发生触点打火花粘接不能切换和切换时骑行产生明显卡顿感的缺点。
为了实现上述目的，本实用新型提供的双绕组电机控制***，包括：主控芯片MCU、电子开关、两个驱动电路和两个绕组逆变电路；
所述两个绕组逆变电路分别与电机的低速绕组和高速绕组相连，分别对应为低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路；所述低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路分别由第一驱动电路和第二驱动电路驱动，所述主控芯片MCU输出的PWM脉冲信号通过所述电子开关分别传输给所述第一驱动电路或者所述第二驱动电路；在同一时间，脉冲驱动信号只能传输给其中一个驱动电路。
进一步地，本实用新型提供的双绕组电机控制***，还包括分别对低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路的电流信号进行采样、并反馈给所述主控芯片MCU的低速电流采样电路和高速电流采样电路。
具体地，所述低速电流采样电路设置在所述低速绕组逆变电路和所述电子开关之间，所述高速电流采样电路设置在所述高速绕组逆变电路和所述电子开关之间；低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路的采样电流分别通过所述电子开关传输给所述主控芯片MCU。或者，所述低速电流采样电路设置在所述低速绕组逆变电路和所述主控芯片MCU之间，所述高速电流采样电路设置在所述高速绕组逆变电路和所述主控芯片MCU之间；采样电流直接传输给所述主控芯片MCU。
进一步地，所述两个绕组逆变电路均包括由多个功率开关管组成的三个桥臂，每个桥臂分为上桥和下桥，每个上桥臂和下桥臂由一个或多个功率开关管并联而成。在一优选实施例中，因为电机的高速绕组运行时所需的电流较小，所述高速绕组逆变电路的上下桥臂分别包括一个功率开关管即可；低速绕组运行时所需的电流较大，低速绕组逆变电路的上下桥臂各用两个功率管并联而成。
另一方面，本实用新型还提供一种电动车，该电动车内设有一双绕组电机控制***对电机进行控制，作为改进，其双绕组电机控制***为如上所述的任一形式下的双绕组电机控制***。
本实用新型提供的电动车及其双绕组电机控制***，通过一个电子开关、两个驱动电路和两个绕组逆变电路对电机的两个绕组分别进行控制。当骑行需要高速行驶时，主控芯片MCU控制电子开关将六路PWM脉冲信号输入第二驱动电路，驱动高速绕组逆变电路工作，使电机高速绕组通电，从而使电机高速运转；当骑行需要大转矩时，主控芯片MCU控制电子开关将六路PWM脉冲信号输入第一驱动电路，驱动低速绕组逆变电路工作，使电机低速绕组通电，从而使电机输出大转矩转动。因电子开关切换的是六路PWM脉冲弱电流信号，并不会发生继电器触点因打火粘接的现象，且电子开关切换的时间很短，在几个us之内即可完成，完全不会因切换时间长导致电机转速变化而产生卡顿的情况。因此，本实用新型提供的电动车及其双绕组电机控制***，不会产生因打火发生触点粘接而不能切换的情况，且高速绕组和低速绕组之间切换时间很短，不会发生转速突变而骑行卡顿的现象，性能可靠，骑行更加舒适，极大地提高了用户的舒适度和满意度。
附图说明
图1是现有技术中的双绕组电机控制***的结构框图；
图2是本实用新型实施例提供的双绕组电机控制***的结构框图；
图3是本实用新型一优选实施例提供的双绕组电机控制***的结构框图；
图4是本实用新型另一优选实施例提供的双绕组电机控制***的结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型首先提供了一种电动车的双绕组电机控制***。图2即示出了本实用新型实施例提供的双绕组电机控制***的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。参见图2，该双绕组电机控制***包括主控芯片MCU并且，区别于图1中现有控制***的一个绕组逆变电路和继电器的结构，本实用新型实施例提供的控制***包括一个电子开关100、两个驱动电路和两个绕组逆变电路。
如图2所示，两个绕组逆变电路分别与电机的低速绕组和高速绕组相连，分别对应为低速绕组逆变电路301和高速绕组逆变电路302，所述低速绕组逆变电路301和高速绕组逆变电路302分别由第一驱动电路201和第二驱动电路202驱动。主控芯片MCU输出六路PWM脉冲信号给电子开关100，电子开关100进而分别传输给第一驱动电路201或者所述第二驱动电路202。驱动电路再产生驱动信号分别驱动两个绕组逆变电路工作，使对应的电机绕组通电，从而驱动电机运转。
根据本实用新型提供的双绕组电机控制***，通过一个电子开关、两个驱动电路和两个绕组逆变电路对电机的两个绕组分别进行控制。当骑行需要高速行驶时，主控芯片MCU控制电子开关将六路PWM脉冲信号输入第二驱动电路，驱动高速绕组逆变电路工作，使电机高速绕组通电，从而使电机高速运转；当骑行需要大转矩时，主控芯片MCU控制电子开关将六路PWM脉冲信号输入第一驱动电路，驱动低速绕组逆变电路工作，使电机低速绕组通电，从而使电机输出大转矩转动。因电子开关切换的是六路PWM脉冲弱电流信号，并不会发生继电器触点因打火粘接的现象，且电子开关切换的时间很短，在几个us之内即可完成，完全不会因切换时间长导致电机转速变化而产生卡顿的情况。
作为优选，本实用新型提供的双绕组电机控制***还包括分别对低速绕组逆变电路301和高速绕组逆变电路302的电流信号进行采样、并反馈给主控芯片MCU的低速电流采样电路401和高速电流采样电路402。图3和图4分别是本实用新型两个优选实施例提供的双绕组电机控制***的结构框图。同样的，为了便于说明，都仅示出了与实施例相关的部分。
参见图3，该优选实施例提供的双绕组电机控制***除了包括主控芯片MCU、电子开关100、两个驱动电路和两个绕组逆变电路之外，还包括低速电流采样电路401和高速电流采样电路402。低速电流采样电路401设置在低速绕组逆变电路301和电子开关100之间，高速电流采样电路402设置在高速绕组逆变电路302和电子开关100之间。由此可知，低速绕组逆变电路301和高速绕组逆变电路302的采样电流是分别通过电子开关100传输给主控芯片MCU的。
继续参见图4，该优选实施例提供的双绕组电机控制***除了包括主控芯片MCU、电子开关100、两个驱动电路和两个绕组逆变电路之外，还包括低速电流采样电路401和高速电流采样电路402。与图3所示实施例不同的是，低速电流采样电路401设置在低速绕组逆变电路301和主控芯片MCU之间，高速电流采样电路402设置在高速绕组逆变电路302和主控芯片MCU之间；也就是说，在本实施例中，采样电流是从电流采样电路直接传输到主控芯片MCU的。
在具体实现时，两个绕组逆变电路均包括由多个功率开关管组成的三个桥臂，每个桥臂分为上桥和下桥，且每个上桥臂和下桥臂由一个或多个功率开关管并联而成。
进一步地，在一优选实施方式中，因为电机的高速绕组运行时所需的电流较小，高速绕组逆变电路302的上下桥臂分别包括一个功率开关管即可；低速绕组运行时所需的电流较大，低速绕组逆变电路301的上下桥臂各用两个功率管并联而成。
另外，本实用新型实施例还提供一种电动车。该电动车内设有一双绕组电机控制***对电机进行控制，并且，该双绕组电机控制***为如图2-图4所示任一形式的双绕组电机控制***。并且，在具体实现时，两个绕组逆变电路均包括由多个功率开关管组成的三个桥臂，每个桥臂分为上桥和下桥，且每个上桥臂和下桥臂由一个或多个功率开关管并联而成。进一步地，在一优选实施方式中，因为电机的高速绕组运行时所需的电流较小，高速绕组逆变电路302的上下桥臂分别包括一个功率开关管即可；低速绕组运行时所需的电流较大，低速绕组逆变电路301的上下桥臂各用两个功率管并联而成。
综上所述，本实用新型提供的电动车及其双绕组电机控制***，不会产生因打火发生触点粘接而不能切换的情况，且高速绕组和低速绕组之间切换时间很短，不会发生转速突变而骑行卡顿的现象，性能可靠，骑行更加舒适，极大地提高了用户的舒适度和满意度。
值得注意的是，上述实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本实用新型的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了较详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双绕组电机控制***，用于驱动双绕组电机，其特征在于，所述控制***包括：主控芯片MCU、电子开关、两个驱动电路和两个绕组逆变电路；
所述两个绕组逆变电路分别与电机的低速绕组和高速绕组相连，分别对应为低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路；所述低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路分别由第一驱动电路和第二驱动电路驱动，所述主控芯片MCU输出的PWM脉冲信号通过所述电子开关分别传输给所述第一驱动电路或者所述第二驱动电路。
2.如权利要求1所述的双绕组电机控制***，其特征在于，所述控制***还包括：分别对所述低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路的电流信号进行采样、并反馈给所述主控芯片MCU的低速电流采样电路和高速电流采样电路；
所述低速电流采样电路设置在所述低速绕组逆变电路和所述电子开关之间，所述高速电流采样电路设置在所述高速绕组逆变电路和所述电子开关之间；低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路的采样电流分别通过所述电子开关传输给所述主控芯片MCU。
3.如权利要求1所述的双绕组电机控制***，其特征在于，所述控制***还包括：分别对所述低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路的电流信号进行采样、并反馈给所述主控芯片MCU的低速电流采样电路和高速电流采样电路；
所述低速电流采样电路设置在所述低速绕组逆变电路和所述主控芯片MCU之间，所述高速电流采样电路设置在所述高速绕组逆变电路和所述主控芯片MCU之间；采样电流直接传输给所述主控芯片MCU。
4.如权利要求1所述的双绕组电机控制***，其特征在于，所述两个绕组逆变电路均包括由多个功率开关管组成的三个桥臂，每个桥臂分为上桥和下桥，每个上桥臂和下桥臂由一个或多个功率开关管并联而成。
5.如权利要求4所述的双绕组电机控制***，其特征在于，所述高速绕组逆变电路的上下桥臂分别包括一个功率开关管；所述低速绕组逆变电路的上下桥臂分别包括两个并联的功率开关管。
6.一种电动车，内置一双绕组电机控制***对电机进行控制，其特征在于，所述双绕组电机控制***包括：
主控芯片MCU、电子开关、两个驱动电路和两个绕组逆变电路；
所述两个绕组逆变电路分别与电机的低速绕组和高速绕组相连，分别对应为低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路；所述低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路分别由第一驱动电路和第二驱动电路驱动，所述主控芯片MCU输出的PWM脉冲信号通过所述电子开关分别传输给所述第一驱动电路或者所述第二驱动电路。
7.如权利要求6所述的电动车，其特征在于，所述控制***还包括：分别对所述低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路的电流信号进行采样、并反馈给所述主控芯片MCU的低速电流采样电路和高速电流采样电路；
所述低速电流采样电路设置在所述低速绕组逆变电路和所述电子开关之间，所述高速电流采样电路设置在所述高速绕组逆变电路和所述电子开关之间；低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路的采样电流分别通过所述电子开关传输给所述主控芯片MCU。
8.如权利要求6所述的电动车，其特征在于，所述控制***还包括：分别对所述低速绕组逆变电路和高速绕组逆变电路的电流信号进行采样、并反馈给所述主控芯片MCU的低速电流采样电路和高速电流采样电路；
所述低速电流采样电路设置在所述低速绕组逆变电路和所述主控芯片MCU之间，所述高速电流采样电路设置在所述高速绕组逆变电路和所述主控芯片MCU之间；采样电流直接传输给所述主控芯片MCU。
9.如权利要求6所述的电动车，其特征在于，所述两个绕组逆变电路均包括由多个功率开关管组成的三个桥臂，每个桥臂分为上桥和下桥，每个上桥臂和下桥臂由一个或多个功率开关管并联而成。
10.如权利要求9所述的电动车，其特征在于，所述高速绕组逆变电路的上下桥臂分别包括一个功率开关管；所述低速绕组逆变电路的上下桥臂分别包括两个并联的功率开关管。
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