CN109525165A - 一种新能源汽车用强容错永磁电机驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车用强容错永磁电机驱动系统，该新能源汽车用强容错永磁电机驱动系统包括一台强容错永磁电机、十二个功率开关管、六个熔断器、两个双向晶闸管、两个独立直流电源和四个电解电容。本发明能有效提高系统的安全可靠性，相比于双余度电机驱动系统本发明具有更强的容错能力，相比于开关磁阻电机驱动系统本发明具有更好的电机输出性能。同时，本发明所需独立电源和功率开关管数量少、整体容量功率比大，且能够实现功率开关管开路和短路故障、电机绕组开路和短路故障、桥臂短路直通以及多相绕组或多个功率开关管同时故障的容错运行。

Description

一种新能源汽车用强容错永磁电机驱动系统

技术领域

本发明涉及永磁电机驱动系统领域，尤其是涉及一种新能源汽车用强容错永磁电机驱动系统。

背景技术

新能源汽车的大规模发展能有效缓解我国能源与环境压力，是推动汽车产业技术创新与转型升级的重要战略举措。电动汽车作为新能源汽车的重要组成部分，在国家与地方的产业政策和各种研发计划的支持和推动下，我国电动汽车产业发展较快，电动汽车总量已达世界前列。电动汽车电驱动系统是整车系统的心脏，主要由驱动电机、驱动拓扑以及控制技术构成，其相关研发一直受到整车企业、专业厂家、科研院所和高等院校的关注，各项新技术层出不穷，甚至在部分核心技术上取得了重大突破。

但是，由于电动汽车目前存在当电动汽车工作于雨雪、高低温等恶劣环境下适应能力差的问题以及当电动汽车电驱动系统发生故障，将危及人身安全的问题。尤其是在高速公路场景中，电动汽车处于高速运行状态，一旦汽车的驱动系统发生故障，在惯性的作用下，汽车将陷入不可预测的非人为控制状态，引发严重的交通事故。因此，针对电动汽车电驱动系统，除了要满足特定功能外，还必须具备高可靠性和强容错性。

对于电动汽车电驱动系统中的驱动电机，永磁同步电机具有高转矩密度、高控制精度、低噪声以及良好的转矩平稳性等特点，被认为是一种比较理想的驱动电机，广泛应用于电动汽车中。然而，当前的永磁电机驱动系统所需独立电源数较多、功率开关管数量多、整体容量功率比不够大、可靠性和容错能力上还待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是克服上述的缺陷，提供一种拥有高可靠性和强容错能力的新能源汽车用强容错永磁电机驱动系统。

实现本发明的技术方案为：一种新能源汽车用强容错永磁电机驱动系统，包括一台强容错永磁电机、十二个功率开关管、六个熔断器、两个双向晶闸管、两个独立直流电源和四个电解电容，其中：

强容错永磁电机，由12槽的定子和10极表贴式永磁体组成，12槽定子中包括两套相互独立且相差30°电角度的三相集中式隔齿绕制的电枢绕组，分别为ABC 绕组和XYZ绕组；

十二个功率开关管，组成两套三相全桥驱动电路，分别为功率开关管T1、T2、 T3、T4、T5、T6和T7、T8、T9、T10、T11、T12，强容错永磁电机的ABC绕组是由T1、T2、T3、T4、T5、T6组成的三相全桥电路进行驱动控制，XYZ绕组是由T7、T8、T9、T10、T11、T12组成的三相全桥电路进行驱动控制；

系统两套三相全桥驱动电路中的每个桥臂底端设置一个熔断器，分别为熔断器 F1、F2、F3、F4、F5、F6，熔断器F1、F2、F3、F4、F5、F6分别与功率开关管T2、T4、T6、T8、T10、T12连接；

两个双向晶闸管分别为TR1和TR2，当系统正常运行时双向晶闸管处于断开状态，当系统出现故障时对应的双向晶闸管处于开通状态；

两个独立直流电源，分别为电机的两套绕组供电，每个独立电源两端有两个串联的电解电容，两个电解电容的中点与双向晶闸管的一端连接，双向晶闸管的另一端与一套三相绕组的中性点连接。

本发明与现有技术相比的优势为：(1)本发明能有效提高系统的安全可靠性，相比于双余度电机驱动系统本发明具有更强的容错能力，相比于开关磁阻电机驱动系统本发明具有更好的电机输出性能。(2)本发明所需独立电源和功率开关管数量少、整体容量功率比大。(3)本发明能够实现功率开关管开路和短路故障、电机绕组开路和短路故障、桥臂短路直通以及多相绕组或多个功率开关管同时故障的容错运行。

附图说明

图1为本发明一种新能源汽车用强容错永磁电机驱动系统的拓扑结构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，本发明一种新能源汽车用强容错永磁电机驱动系统，包括一台强容错永磁电机、十二个功率开关管、六个熔断器、两个双向晶闸管、两个独立直流电源和四个电解电容，其中：

强容错永磁电机，由12槽的定子和10极表贴式永磁体组成，12槽定子中包括两套相互独立且相差30°电角度的三相集中式隔齿绕制的电枢绕组，分别为ABC 绕组和XYZ绕组；

十二个功率开关管，组成两套三相全桥驱动电路，分别为功率开关管T1、T2、 T3、T4、T5、T6和T7、T8、T9、T10、T11、T12，强容错永磁电机的ABC绕组是由T1、T2、T3、T4、T5、T6组成的三相全桥电路进行驱动控制，XYZ绕组是由T7、T8、T9、T10、T11、T12组成的三相全桥电路进行驱动控制；

系统两套三相全桥驱动电路中的每个桥臂底端设置一个熔断器，分别为熔断器 F1、F2、F3、F4、F5、F6，熔断器F1、F2、F3、F4、F5、F6分别与功率开关管T2、T4、T6、T8、T10、T12连接；

两个双向晶闸管分别为TR1和TR2，当系统正常运行时双向晶闸管处于断开状态，当系统出现故障时对应的双向晶闸管处于开通状态；

两个独立直流电源，分别为电机的两套绕组供电，每个独立电源两端有两个串联的电解电容，两个电解电容的中点与双向晶闸管的一端连接，双向晶闸管的另一端与一套三相绕组的中性点连接。

本发明能有效提高系统的安全可靠性，相比于双余度电机驱动系统本发明具有更强的容错能力，相比于开关磁阻电机驱动系统本发明具有更好的电机输出性能。同时，本发明所需独立电源和功率开关管数量少、整体容量功率比大，且能够实现功率开关管开路和短路故障、电机绕组开路和短路故障、桥臂短路直通以及多相绕组或多个功率开关管同时故障的容错运行。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种新能源汽车用强容错永磁电机驱动系统，其特征在于，包括一台强容错永磁电机、十二个功率开关管、六个熔断器、两个双向晶闸管、两个独立直流电源和四个电解电容，其中：

强容错永磁电机，由12槽的定子和10极表贴式永磁体组成，12槽定子中包括两套相互独立且相差30^o电角度的三相集中式隔齿绕制的电枢绕组，分别为ABC绕组和XYZ绕组；

十二个功率开关管，组成两套三相全桥驱动电路，分别为功率开关管T1、T2、T3、T4、T5、T6和T7、T8、T9、T10、T11、T12，强容错永磁电机的ABC绕组是由T1、T2、T3、T4、T5、T6组成的三相全桥电路进行驱动控制，XYZ绕组是由T7、T8、T9、T10、T11、T12组成的三相全桥电路进行驱动控制；

系统两套三相全桥驱动电路中的每个桥臂底端设置一个熔断器，分别为熔断器F1、F2、F3、F4、F5、F6，熔断器F1、F2、F3、F4、F5、F6分别与功率开关管T2、T4、T6、T8、T10、T12连接；

两个双向晶闸管分别为TR1和TR2，当系统正常运行时双向晶闸管处于断开状态，当系统出现故障时对应的双向晶闸管处于开通状态；

两个独立直流电源，分别为电机的两套绕组供电，每个独立电源两端有两个串联的电解电容，两个电解电容的中点与双向晶闸管的一端连接，双向晶闸管的另一端与一套三相绕组的中性点连接。