CN112260610A - 一种电机绕组工作状态的切换装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电机绕组工作状态的切换装置，所述装置包括：驱动电路、第一电子开关以及第二电子开关；其中，所述驱动电路与所述第一电子开关和所述第二电子开关连接，用于向所述第一电子开关输入第一驱动信号或者向所述第二电子开关输入第二驱动信号；若所述第一电子开关接收到所述第一驱动信号，则所述第一电子开关处于工作状态；若所述第二电子开关接收到所述第二驱动信号，则所述第二电子开关处于工作状态；所述第一电子开关和所述第二电子开关分别与电机绕组连接；若所述第一电子开关处于工作状态，则所述电机绕组呈星形连接；若所述第二电子开关处于工作状态，则所述电机绕组呈角形连接。

Description

一种电机绕组工作状态的切换装置

技术领域

本申请实施例涉及电机的控制技术，尤其涉及一种电机绕组工作状态的切换装置。

背景技术

目前，市面上使用的电机的绕组连接方式一般为星形连接方式或者三角形连接方式，电机绕组的连接方式在出厂时就已经确定。电机绕组的星形连接方式或者三角形连接方式在不同的场景下存在相应的优点和缺点：在相同的电源电压下，电机的绕组为星形连接方式时，电机绕组的电压较小，扭力小，速度慢，对电源的冲击小，适用于对电机进行零速启动的场景；电机的绕组为三角形连接方式时，电机绕组的电压较大，扭力大，速度快，但对电源的冲击较大，不适用于对电机进行零速启动的场景。目前常用的对于电机绕组连接方式的切换一般采用机械式的切换方法，但采用机械式的切换方法切换电机绕组的连接方式时，会导致以下问题：1、切换速度慢，时间几十毫秒至几百毫秒不等；2、触点的工艺处理要求高；3、结构复杂，抗冲击、振动和高G值加减速的能力差；4、不具备箝位灭弧装置，需要依靠电气间隙灭弧，造成自身体积较大。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种电机绕组工作状态的切换装置。

本申请实施例提供的电机绕组工作状态的切换装置，所述装置包括：驱动电路、第一电子开关以及第二电子开关；其中，

所述驱动电路与所述第一电子开关和所述第二电子开关连接，用于向所述第一电子开关输入第一驱动信号或者向所述第二电子开关输入第二驱动信号；若所述第一电子开关接收到所述第一驱动信号，则所述第一电子开关处于工作状态；若所述第二电子开关接收到所述第二驱动信号，则所述第二电子开关处于工作状态；

所述第一电子开关和所述第二电子开关分别与电机绕组连接；若所述第一电子开关处于工作状态，则所述电机绕组呈星形连接；若所述第二电子开关处于工作状态，则所述电机绕组呈角形连接。

在本申请一可选实施方式中，所述驱动电路包括：控制器、星形驱动电路以及角形驱动电路；其中，

所述控制器分别与所述星形驱动电路和所述角形驱动电路连接，用于向所述星形驱动电路输入星形控制信号或者向所述角形驱动电路输入角形控制信号；若所述星形驱动电路接收到所述星形控制信号，则所述星形驱动电路向所述第一电子开关输入第一驱动信号；若所述角形驱动电路接收到所述角形控制信号，则所述角形驱动电路向所述第二电子开关输入第二驱动信号。

在本申请一可选实施方式中，所述星形驱动电路具有一个输出端，所述第一电子开关包括第一开关单元、第二开关单元以及第三开关单元；

所述星形驱动电路的一个输出端分别与所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元连接，用于向所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元输入第一驱动信号，所述第一驱动信号用于控制所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元处于导通状态；所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元处于导通状态的情况下，所述第一电子开关处于工作状态。

在本申请一可选实施方式中，所述电机绕组包括第一线圈、第二线圈以及第三线圈；所述第一开关单元的一端与所述第一线圈连接，所述第二开关单元的一端与所述第二线圈连接，所述第三开关单元的一端与所述第三线圈连接；所述第一开关单元的另一端、与所述第二开关单元的另一端以及所述第三开关单元的另一端连接；其中，

所述第一电子开关的三个开关单元处于导通状态的情况下，所述电机绕组呈的三个线圈呈星形连接。

在本申请一可选实施方式中，所述角形驱动电路具有第一输出端、第二输出端以及第三输出端；所述第二电子开关包括第一组开关单元、第二组开关单元以及第三组开关单元；所述第一组开关单元、所述第二组开关单元以及所述第三组开关单元处于导通状态的情况下，所述第二电子开关处于工作状态；

所述角形驱动电路的第一输出端与所述第一组开关单元连接，用于向所述第一组开关单元输入第一路信号；

所述角形驱动电路的第二输出端与所述第二组开关单元连接，用于向所述第二组开关单元输入第二路信号；

所述角形驱动电路的第三输出端与所述第三组开关单元连接，用于向所述第三组开关单元输入第三路信号；

所述第一路信号、所述第二路信号以及所述第三路信号属于所述第二驱动信号。

在本申请一可选实施方式中，所述电机绕组包括第一线圈、第二线圈以及第三线圈；所述第一线圈的第一端与第一组开关单元的第一端连接，所述第一线圈的第二端与第二组开关单元的第二端连接，所述第二线圈的第一端与第三组开关单元的第一端连接，所述第二线圈的第二端与第一组开关单元的第二端连接，所述第三线圈的第一端与第二组开关单元的第一端连接，所述第三线圈的第二端与第三组开关单元的第二端连接；其中，

所述第二电子开关的三组开关单元处于导通状态的情况下，所述电机绕组呈的三个线圈呈角形连接。

在本申请一可选实施方式中，所述第一组开关单元包括第四开关单元和第五开关单元；其中，所述第四开关单元和所述第五开关单元串联；

所述第二组开关单元包括第六开关单元和第七开关单元；其中，所述第六开关单元和所述第七开关单元串联；

所述第三组开关单元包括第八开关单元和第九开关单元；其中，所述第八开关单元和所述第九开关单元串联。

在本申请一可选实施方式中，所述装置还包括：隔离开关电源；所述隔离开关电源与所述驱动电路连接，用于为所述驱动电路供电；其中，所述隔离开关电源的输出包括第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号以及第四输出信号；所述第一输出信号用于为所述星形驱动电路供电，所述第二输出信号、所述第三输出信号以及所述第四输出信号用于为所述角形驱动电路供电。

在本申请一可选实施方式中，所述隔离开关电源中具有整流电路，用于对所述隔离开关电源接收的外部电源信号进行整流。

在本申请一可选实施方式中，所述装置还包括：第一灭弧装置、第二灭弧装置以及第三灭弧装置；其中，

所述第一灭弧装置与所述第一线圈的第二端连接；所述第二灭弧装置与所述第二线圈的第二端连接；所述第三灭弧装置与所述第三线圈的第二端连接。

本申请实施例的技术方案中，通过所述驱动电路与所述第一电子开关和所述第二电子开关连接，用于向所述第一电子开关输入第一驱动信号或者向所述第二电子开关输入第二驱动信号；若所述第一电子开关接收到所述第一驱动信号，则所述第一电子开关处于工作状态；若所述第二电子开关接收到所述第二驱动信号，则所述第二电子开关处于工作状态；所述第一电子开关和所述第二电子开关分别与电机绕组连接；若所述第一电子开关处于工作状态，则所述电机绕组呈星形连接；若所述第二电子开关处于工作状态，则所述电机绕组呈角形连接。如此，能够通过驱动电子开关的方式实现电机绕组的星形连接方式和三角形连接方式的切换，整个切换过程动力中断时间短，使电机的绕组在不同的条件下能够快速的切换成更加合适的连接方式，进而保证电机在稳定运行的同时具有更大的扭力、速度和效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的电机绕组工作状态的切换装置的示意图一；

图2为本申请实施例提供的电机绕组工作状态的切换装置的原理示意图；

图3为本申请实施例提供的电机绕组呈星形连接状态的示意图；

图4为本申请实施例提供的电机绕组呈角形连接状态的示意图；

图5为本申请实施例提供的电机绕组工作状态的切换装置的示意图二；

图6为本申请实施例的提供的星形驱动电路的电路图；

图7为本申请实施例的提供的第一电子开关的电路图；

图8为本申请实施例提供的角形驱动电路的电路图；

图9为本申请实施例的提供的第二电子开关的电路图；

图10为本申请实施例提供的隔离开关电源的电路图；

图11为本申请实施例提供的灭弧装置的电路图；

图12为本申请实施例的外部84V电源的示意图；

图13为本申请实施例的电机绕组工作状态的切换装置的接口电路示意图；

图14为本申请实施例的技术方案所提供的电机绕组工作状态的切换装置的电路原理仿真图；

图15为本申请实施例的技术方案所提供的电机绕组工作状态的切换装置的电路原理仿真图中示波器测量结果图一；

图16为本申请实施例的技术方案所提供的电机绕组工作状态的切换装置的电路原理仿真图中示波器测量结果图二。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本申请的特点与技术内容，下面结合附图对本申请的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请。

本申请实施例以永磁同步电动机为例来说明本申请实施例的各个技术方案，需要说明的是，本申请实施例的技术方案并不仅限于对永磁同步电动机绕组的工作状态的切换，还能够用于对多种类型的电机的绕组工作状态的切换。

图1为本申请实施例提供的电机绕组工作状态的切换装置的示意图一。如图1所示，所述电机绕组工作状态的切换装置包括：驱动电路10、第一电子开关11以及第二电子开关12；其中，

所述驱动电路10与所述第一电子开关11和所述第二电子开关12连接，用于向所述第一电子开关11输入第一驱动信号或者向所述第二电子开关12输入第二驱动信号；若所述第一电子开关11接收到所述第一驱动信号，则所述第一电子开关11处于工作状态；若所述第二电子开关12接收到所述第二驱动信号，则所述第二电子开关12处于工作状态；

所述第一电子开关11和所述第二电子开关12分别与电机绕组13连接；若所述第一电子开关11处于工作状态，则所述电机绕组13呈星形连接；若所述第二电子开关12处于工作状态，则所述电机绕组13呈角形连接。

这里，通过驱动电路分别驱动和控制第一电子开关或第二电子开关处于工作状态，而不同的电子开关处于工作状态时，电机绕组的连接状态也不相同，因此，能够通过对电子开关的控制实现电机绕组连接状态的切换，进而使电机的绕组在不同的条件下切换成更加合适的连接方式，保证电机在稳定运行的同时具有更大的扭力、速度和效率。

本申请一可选实施方式中，所述驱动电路包括：控制器、星形驱动电路以及角形驱动电路；其中，

所述控制器分别与所述星形驱动电路和所述角形驱动电路连接，用于向所述星形驱动电路输入星形控制信号或者向所述角形驱动电路输入角形控制信号；若所述星形驱动电路接收到所述星形控制信号，则所述星形驱动电路向所述第一电子开关输入第一驱动信号；若所述角形驱动电路接收到所述角形控制信号，则所述角形驱动电路向所述第二电子开关输入第二驱动信号。

具体的，本申请实施例的驱动电路包括控制器、星形驱动电路以及角形驱动电路。控制器用于输出控制信号，这里，控制器可以是嵌入式芯片，通过将星形驱动或角形驱动电路分别接嵌入式芯片的两个引脚，通过控制嵌入式芯片的不同引脚输出电平信号，使星形驱动电路接收控制器输出的星形控制信号，进而向第一电子开关输入第一驱动信号；或者，使角形驱动电路接收角形驱动信号，进而向第二电子开关输入第二驱动信号。需要说明的是，这里的星形驱动信号和角形驱动信号可以相同也可以不同，例如，可以设置星形驱动信号以5V的方波信号，角形驱动信号为3.3V的方波信号，也可以将星形驱动信号和角形驱动信号都设置为3.3V的方波信号。优选的，还可以在控制器与星形驱动电路之间设置光电隔离电路，以及在控制器与角形驱动电路之间设置光电隔离电路，使得在控制器切换输出星形控制信号或角形驱动信号时，实现星形控制信号以及角形驱动信号的隔离，避免两种信号之间的干扰。

本申请实施例通过将驱动电路分别分为星形驱动电路和角形驱动电路，通过星形控制信号使星形驱动电路工作，进而向第一电子开关输入第一驱动信号，通过角形控制信号使角形驱动电路工作，进而向第二电子开关输入第二驱动信号，如此实现对第一电子开关和第二电子开关的切换，进而达到改变电机绕组连接状态的目的。

图2为本申请实施例提供的电机绕组工作状态的切换装置的原理示意图，如图2所示，本申请一可选实施方式中，所述星形驱动电路(图中未示出)具有一个输出端，所述第一电子开关11包括第一开关单元111、第二开关单元112以及第三开关单元113；

所述星形驱动电路的一个输出端分别与所述第一开关单元111、所述第二开关单元112以及所述第三开关单元113连接，用于向所述第一开关单元111、所述第二开关单元112以及所述第三开关单元113输入第一驱动信号，所述第一驱动信号用于控制所述第一开关单元111、所述第二开关单元112以及所述第三开关单元113处于导通状态；所述第一开关单元111、所述第二开关单元112以及所述第三开关单元113处于导通状态的情况下，所述第一电子开关11处于工作状态。

这里，第一电子开关，包括三个开关单元，并将三个开关单元分别与星形驱动电路的输出端连接，使得星形驱动电路在输出第一驱动信号后，能够同时驱动三个开关单元处于导通状态，当三个开关单元均处于导通状态时，第一电子开关处于导通状态。需要说明的是，本申请实施例的一个开关单元可以仅包括一个开关元件，也可以为由两个及两个以上的开关元件组成一个开关单元。本申请实施例对于选取的开关元件的类型不作具体限定，可以选用金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、可控硅或绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate BipolarTransistor)等类型的一个或多个开关元件构成本申请实施例的一个开关单元。在将三个开关单元接星形驱动电路时，需将每个开关单元中的每个开关元件的栅极与星形驱动电路的输出端连接，以使星形驱动电路驱动每个开关单元中的每个开关元件均处于导通状态。

作为一种优选的实施方式，如图2所示，所述电机绕组包括第一线圈211、第二线圈212以及第三线圈213；所述第一开关单元111的一端与所述第一线圈211连接，所述第二开关单元112的一端与所述第二线圈212连接，所述第三开关单元113的一端与所述第三线圈213连接；所述第一开关单元111的另一端、与所述第二开关单元112的另一端以及所述第三开关单元113的另一端连接；其中，

所述第一电子开关11的三个开关单元处于导通状态的情况下，所述电机绕组呈的三个线圈呈星形连接。

具体的，图2中，A1和A2分别代表第一线圈的第一端和第二端，B1和B2分别代表第二线圈的第一端和第二端，C1和C2分别代表第三线圈的第一端和第二端。本申请实施例的三个开关单元中的每个开关单元都包括三个端子，其中，三个开关单元中的每个开关单元中都有一个端子接星形驱动电路的输出端，三个开关单元中的每个开关单元中的另外一个端子接另外两个开关单元的一端，再有三个开关单元中的每个开关单元的一端接分别接不同的线圈，当第一电子开关的三个开关单元均处于导通状态的情况下，电机绕组的3个线圈有一个共同连接的公共端，所述电机绕组三个线圈呈星形连接方式。图2中，当电子开关Q1、Q2和Q3都处于导通状态时，电机的三个绕组的A2、B2和C2端连接在一起，使电机绕组呈星形连接状态。这里，电机绕组的三个线圈还分别与电机控制器连接，由电机控制器实现对电机运行状态的控制。通常情况下，电机控制器又称之为电机驱动器。

如图2所示，本申请一可选实施方式中，所述角形驱动电路(图中未示出)具有第一输出端、第二输出端以及第三输出端；所述第二电子开关12包括第一组开关单元121、第二组开关单元122以及第三组开关单元123；所述第一组开关单元121、所述第二组开关单元122以及所述第三组开关单元123处于导通状态的情况下，所述第二电子开关12处于工作状态；

所述角形驱动电路的第一输出端与所述第一组开关单元121连接，用于向所述第一组开关单元121输入第一路信号；

所述角形驱动电路的第二输出端与所述第二组开关单元122连接，用于向所述第二组开关单元122输入第二路信号；

所述角形驱动电路的第三输出端与所述第三组开关单元123连接，用于向所述第三组开关单元123输入第三路信号；

所述第一路信号、所述第二路信号以及所述第三路信号属于所述第二驱动信号。

作为一种优选的实施方式，如图2所示，所述电机绕组包括第一线圈211、第二线圈212以及第三线圈213；所述第一线圈211的第一端与第一组开关单元121的第一端连接，所述第一线圈211的第二端与第二组开关单元122的第二端连接，所述第二线圈212的第一端与第三组开关单元123的第一端连接，所述第二线圈212的第二端与第一组开关单元121的第二端连接，所述第三线圈的第一端213与第二组开关单元122的第一端连接，所述第三线圈213的第二端与第三组开关单元123的第二端连接；其中，

所述第二电子开关12的三组开关单元处于导通状态的情况下，所述电机绕组的三个线圈呈角形连接。

具体的，本申请实施例的三组开关单元中的每组开关单元都包括三个端子，其中，三组开关单元中的每组开关单元中都有一个端子接角形驱动电路的输出端，角形驱动电路具有第一输出端、第二输出端以及第三输出端，每组开关单元分别接角形驱动电路的不同的输出端，以使角形驱动电路用于为不同组开关单元供电，这里，三组开关单元中，第一组开关单元中每个开关元件的栅极均与角形驱动电路的第一输出端连接，第二组开关单元中每个开关元件的栅极均与角形驱动电路的第二输出端连接，第三组开关单元中每个开关元件的栅极均与角形驱动电路的第三输出端连接，每组开关单元的两端分别接电机的不同线圈，按照将电机绕组呈三角形连接的方式实现电机绕组的连接，使得第二电子开关的三组开关单元处于导通状态的情况下，电机绕组的三个线圈呈角形连接。

需要说明的是，本申请实施例对于三组开关单元与线圈的连接次序不作具体限定，只要最终使线圈的连接方式为三角形连接即可。

本申请一可选实施方式中，所述第一组开关单元121包括第四开关单元和第五开关单元；其中，所述第四开关单元和所述第五开关单元串联；

所述第二组开关单元122包括第六开关单元和第七开关单元；其中，所述第六开关单元和所述第七开关单元串联；

所述第三组开关单元123包括第八开关单元和第九开关单元；其中，所述第八开关单元和所述第九开关单元串联。

具体的，如图2所示，本申请实施例的每组开关单元都包括两个开关单元，通过将一组开关单元中的两个开关单元串联，能够实现当线圈中的电流方向变化时，在角形驱动信号的作用下，第二电子开关的三组开关单元均能处于导通状态。以第一组开关单元121为例，第一组开关单元121包括第四开关单元(即Q4)和第五开关单元(即Q7)，两个开关单元以串联的方式连接，通过将一组开关单元中的两个开关单元串联，能够实现当线圈中的电流方向变化时，在角形驱动信号的作用下，第四开关单元(即Q4)和第五开关单元(即Q7)构成的第一组开关单元121均能处于导通状态。这里，以即Q4和Q7均为MOS管为例，Q4和Q7为共源级(即S级)串联，当第一组开关单元处于接通状态时，第一组开关单元中电流的流向为：Q4的漏极(即D极)→Q4的S极→Q7的S极→Q7的D极，或者为：Q7的D极→Q7的S极→Q4的S极→Q4的D极。

如图2所示，当电子开关Q4～Q9均处于导通状态时，电子绕组的A1与B2相连，B1与C2相连，C1与A2相连，电机绕组为三角形连接。

图3为本申请实施例提供的电机绕组呈星形连接状态的示意图，图4为本申请实施例提供的电机绕组呈角形连接状态的示意图，如图3和图4所示，本申请一可选实施方式中，所述装置还包括：隔离开关电源31；所述隔离开关电源31与所述驱动电路连接，用于为所述驱动电路供电；其中，所述隔离开关电源31的输出包括第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号以及第四输出信号；所述第一输出信号用于为所述星形驱动电路32供电，所述第二输出信号、所述第三输出信号以及所述第四输出信号用于为所述角形驱动电路33供电。

如图3所示，隔离开关电源能够输出第一输出信号为星形驱动电路供电，星形电路通过接收控制器输出的星形驱动信号，驱动第一电子开关中的三个开关单元均处于导通状态，进而使电机的绕组呈星形连接。

如图4所示，隔离开关电源能够分别输出第二输出信号、第三输出信号以及第四输出信号分别为角形驱动电路供电，角形驱动电路通过接收控制器输出的角形控制信号，驱动第二电子开关中的三组开关单元处于导通状态，进而使电机的绕组呈角形连接。

如图3和图4所示，本申请实施例中，外部电源34分别为电机控制器215和隔离开关电源31提供电能，隔离开关电源31通过对接收的外部电源34信号进行的处理输出第一输出信号为星形驱动电路32供电，通过输出第二输出信号、第三输出信号以及第四输出信号为角形驱动电路41供电，进而驱动第一电子开关11或者第二电子开关12处于导通状态。

本申请一可选实施方式中，所述隔离开关电源中具有整流电路，用于对所述隔离开关电源接收的外部电源信号进行整流。

具体的，本申请实施例在设计隔离开关电源时，可以在隔离开关电源的输入端设置整流电路，使得电机绕组工作状态的切换装置中的隔离开关电源能够接收宽电压的外部信号输入，实现隔离开关电源与电机控制器的共母线运行，通过一个外部电源即可实现为电机控制器和隔离开关电源供电，不需要再设置额外的电能转换装置。例如，将本申请实施例的电机绕组工作状态的切换装置、电机和电机控制器用于车辆上时，能够仅通过车辆上提供的电源同时为隔离开关电源和电机控制器供电，实现电机绕组连接方式的切换，保证电机的运行。

图5为本申请实施例提供的电机绕组工作状态的切换装置的示意图二，作为一种优选的实施方式，如图5所示，所述装置还包括：第一灭弧装置51、第二灭弧装置52以及第三灭弧装置53；其中，

所述第一灭弧装置51与所述第一线圈211的第二端连接；所述第二灭弧装置52与所述第二线圈212的第二端连接；所述第三灭弧装置53与所述第三线圈213的第二端连接。

具体的，本申请实施例的灭弧装置为钳位灭弧装置，通过在电机绕组的每个线圈与开关组件之间设置钳位灭弧装置，能够吸收电机运行时的相关电路中感性负载关断时产生的高压。

本申请实施例提供的电机绕组工作状态的切换装置，能够通过电子电路装置实现电机绕组星形连接方式和三角形连接方式。本申请实施例的星形驱动电路在接收到星形控制信号时，驱动与星形驱动电路连接的第一电子开关，使电机工作在绕组呈星形连接的状态，同样的，当角形驱动电路在接收到角形控制信号时，驱动与角形驱动电路连接的第二电子开关，使电机工作在绕组呈角形连接的状态，通过不同的控制信号输出不同的驱动信号实现第一电子开关和第二电子开关的切换，整个切换的时间在10μs以下，能够明显的缩短切换过程电机动力中断时间短。在不同的条件下，通过切换电子开关的方式实现对电机绕组连接方式的切换，能够使电机在稳定运行的同时具有更大的扭力、速度和效率。

下面结合一个具体实施例来说明本申请实施例提供的电机绕组工作状态的切换装置的电路设计，本具体实施例的电路用于对车辆上的永磁同步电机的绕组工作状态的切换。需要说明的是，本申请实施例的电机绕组工作状态的切换装置的电路组成并不仅限于本申请实施例中的具体电路。

图6至图13即为本申请实施例提供的电机绕组工作状态的切换装置的一种实现方式的电路图。通过图6至图13设计的电机绕组工作状态的切换装置的电路，能够实现电机绕组的连接方式的切换。

图6为本申请实施例的提供的星形驱动电路的电路图，图6中，星形控制信号从星形驱动电路的输入端(即IO1)输入星形驱动电路，经过光电隔离电路61后，输入光电耦合器芯片ACPL-P314，芯片ACPL-P314中包含有功率级输出电路，能够用于驱动电路中的电子开关。这里，在实际设计驱动电路时，所选用的驱动芯片并不仅限于ACPL-P314，还可以选用其它的驱动芯片或能够实现同等功能的驱动电路。

图7为本申请实施例的提供的第一电子开关的电路图，图7中第一开关单元111、第二开关单元112、第三开关单元113均由两个开关元件组成，将两个开关元件串联组成一个开关单元，能够提高一个开关单元的功率，具体在设计电路时，可以根据具体情况选用开关元件的类型、型号及个数。这里，每个开关元件的栅极均与图6中星形驱动电路的输出端STAR-C连接。需要说明的是，图中PA2与电机的第一线圈的第二端连接，PB2与电机的第二线圈的第二端连接，PC2与电机的第三线圈的第二端连接。

图8为本申请实施例提供的角形驱动电路的电路图，图8中，角形控制信号从角形驱动电路的输入端(即IO2)输入角形驱动电路，经过光电隔离电路81后，输入三个光电耦合器芯片ACPL-P314，芯片ACPL-P314中包含有功率级输出电路，能够用于驱动电路中的电子开关。角形驱动电路有三个输出，分别为图9中的第一组开关单元、第二组开关单元以及第三组开关单元提供驱动信号。

图9为本申请实施例的提供的第二电子开关的电路图，图9中，第一组开关单元121由Q8、Q11、Q14、Q17共4个开关元件组成，其中Q8、Q17构成本申请实施例的第四开关单元，Q11、Q14构成本申请实施例的第七开关单元；第二组开关单元122由Q9、Q12、Q15、Q18共4个开关元件组成，其中Q9、Q18构成本申请实施例的第五开关单元，Q12、Q15构成本申请实施例的第八开关单元；第三组开关单元123由Q10、Q13、Q16、Q19共4个开关元件组成，其中Q10、Q19构成本申请实施例的第六开关单元，Q13、Q16构成本申请实施例的第九开关单元。

图9中，第四开关单元至第九开关单元均由两个开关元件组成，将两个开关元件串联组成一个开关单元，能够提高一个开关单元的功率，具体在设计电路时，可以根据具体情况选用开关元件的类型、型号及个数。这里，第一组开关单元121中每个开关元件的栅极均与图8的角形驱动电路的输出端PA-PB连接,第二组开关单元122中每个开关元件的栅极均与图8的角形驱动电路的输出端PB-PC连接,第三组开关单元123中每个开关元件的栅极均与图8的角形驱动电路的输出端PC-PA连接。需要说明的是，图中PA1与电机的第一线圈的第一端连接，PB1与电机的第二线圈的第一端连接，PC1与电机的第三线圈的第一端连接；图中PA2与电机的第一线圈的第二端连接，PB2与电机的第二线圈的第二端连接，PC2与电机的第三线圈的第二端连接。

图10为本申请实施例提供的隔离开关电源的电路图，如图10所示，隔离开关电源电路的输入端设置有整流桥，能够对输入隔离开关电源的外部电源信号进行整流，使隔离开关电源能够接受宽电压范围的外部电源信号的输入，外部电源的信号可以为直流信号也可以为交流信号。隔离开关电源具有四路输出信号，其中一路输出信号为星形驱动电路供电，其余三路输出信号为角形驱动电路供电，能够为第一电子开关和第二电子开关中的各开关元件提供隔离的驱动电源。隔离开关电源的四个12V的输出相互隔离，能够提高电源的抗干扰能力，使隔离开关电源输出的四路信号之间不存在相互影响。这里，隔离开关电源电路中还包括反馈电路102，能够实时监测隔离开关电源的输出电压，保证隔离开关电源的输出稳定在目标输出值。

图11为本申请实施例提供的灭弧装置的电路图，如图11所示，第一灭弧装置51、第二灭弧装置52以及第三灭弧装置53的组成都相同，以第一灭弧装置51为例，第一灭弧装置51包括两个串联的二极管D1和D2，D2的负极与D1的正极连接，D2的正极连接外部84V电源的负极。图12为本申请实施例的外部84V电源的示意图，该外部电源可以为车辆上的电源。这里，外部电源根据实际应用场景进行选择，并不仅限于84V的电源。D1的负极连接84V电源的正极，D1的正极还与电机绕组A相绕组连接，即将第一灭弧装置与本申请实施例的第一绕组的第二端连接，若二极管D1和D2的导通压降为0.7V，则通过本申请实施例设置的钳位灭弧装置，能够保证第一绕组的第二端的电压处于-0.7V～84.7V的范围内，避免电路中感性负载关断时产生的电弧。同样的，通过在电机B相绕组以及电机C相绕组的第二端设置灭弧装置，能够电路中感性负载关断时产生的电弧，避免电弧对本申请实施例的机绕组工作状态的切换装置以及负载造成损害。

图13为本申请实施例的电机绕组工作状态的切换装置的接口电路示意图，如图13所示，所述装置还包括第一接口电路1301、第二接口电路1302以及第三接口电路1303，其中，第一接口电路1301的PA1连接图7和图9的输出端PA1，P3连接电机绕组的第一线圈的第一端，即连接电机A相绕组的第一端，P5连接电机控制器的A相输出端；第二接口电路1302的PB1连接图7和图9的输出端PB1，P6连接电机绕组的第二线圈的第一端，即连接电机B相绕组的第一端，P8连接电机控制器的B相输出端；第三接口电路1303的PC1连接图7和图9的输出端PC1，P9连接电机绕组的第三线圈的第一端，即连接电机C相绕组的第一端，P11连接电机控制器的C相输出端。

这里，通过设置接口电路，能够将接口设置为1分2的形式，将电子开关的输出端分别连接电机绕组的三个线圈中一个线圈的第二端以及与该线圈对应的电机控制器的输出端。

图6至图13组成的电机绕组工作状态的切换装置的电路中，通过切换控制信号，为图6中的星形驱动电路输入星形控制信号，或者，为图8中的角形驱动电路输入角形控制信号，即可通过改变电路中电子开关元件的导通状态实现电机绕组星形或三角形连接状态的切换。

图14为采用本申请实施例的技术方案所提供的电机绕组工作状态的切换装置的电路原理仿真图。如图14所示，以L1、L2和L3分别代表电机绕组的第一线圈、第二线圈和第三线圈，V7代表电机控制器的输出信号，利用XSC1测量第一线圈的电压，通过开关S1实现装置中输入的星形控制信号和角形控制信号的切换。图14中，U1、U2、U3、U4均为驱动电路，其中，U1、U2、U3为角形驱动电路，当为U1、U2、U3输入角形控制信号后，通过U1向第一组开关单元Q6和Q9输出第一路驱动信号，驱动Q6和Q9均处于导通状态；通过U2向第二组开关单元Q5和Q8输出第二路信号，驱动Q5和Q8均处于导通状态；通过U3向第三组开关单元Q4和Q7输出第三路信号，驱动Q4和Q7均处于导通状态；如图15所示，当Q4～Q9均处于导通状态时，L1、L2和L3呈角形连接状态，利用示波器测得的第一线圈的峰峰值电压(即Vpp)约为84V，图15中纵轴的每个格的高度代表50V，横轴的每个格代表100us。

图14中，当为U4输入星形驱动信号后，通过U4同时向第一开关单元的Q1、第二开关单元Q2、第三开关单元Q3输出第一驱动信号，使Q1、Q2和Q3均处于导通状态；如图16所示，当Q1、Q2和Q3均处于导通状态时，L1、L2和L3呈星形连接状态，利用示波器测得的第一线圈的峰峰值电压(即Vpp)约为42V，图16中纵轴的每个格的高度代表50V，横轴的每个格代表100us。

通过仿真电路中示波器测出L1、L2和L3呈角形连接方式和星形连接方式时的L1两端的电压，符合在三角形连接方式下L1两端电压大于星形连接方式下L1两端电压的特点。

本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置的实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个第二处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机绕组工作状态的切换装置，其特征在于，所述装置包括：驱动电路、第一电子开关以及第二电子开关；其中，

所述驱动电路与所述第一电子开关和所述第二电子开关连接，用于向所述第一电子开关输入第一驱动信号或者向所述第二电子开关输入第二驱动信号；若所述第一电子开关接收到所述第一驱动信号，则所述第一电子开关处于工作状态；若所述第二电子开关接收到所述第二驱动信号，则所述第二电子开关处于工作状态；

所述第一电子开关和所述第二电子开关分别与电机绕组连接；若所述第一电子开关处于工作状态，则所述电机绕组呈星形连接；若所述第二电子开关处于工作状态，则所述电机绕组呈角形连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动电路包括：控制器、星形驱动电路以及角形驱动电路；其中，

所述控制器分别与所述星形驱动电路和所述角形驱动电路连接，用于向所述星形驱动电路输入星形控制信号或者向所述角形驱动电路输入角形控制信号；若所述星形驱动电路接收到所述星形控制信号，则所述星形驱动电路向所述第一电子开关输入第一驱动信号；若所述角形驱动电路接收到所述角形控制信号，则所述角形驱动电路向所述第二电子开关输入第二驱动信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述星形驱动电路具有一个输出端，所述第一电子开关包括第一开关单元、第二开关单元以及第三开关单元；

所述星形驱动电路的一个输出端分别与所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元连接，用于向所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元输入第一驱动信号，所述第一驱动信号用于控制所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元处于导通状态；所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元处于导通状态的情况下，所述第一电子开关处于工作状态。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电机绕组包括第一线圈、第二线圈以及第三线圈；所述第一开关单元的一端与所述第一线圈连接，所述第二开关单元的一端与所述第二线圈连接，所述第三开关单元的一端与所述第三线圈连接；所述第一开关单元的另一端、与所述第二开关单元的另一端以及所述第三开关单元的另一端连接；其中，

所述第一电子开关的三个开关单元处于导通状态的情况下，所述电机绕组呈的三个线圈呈星形连接。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述角形驱动电路具有第一输出端、第二输出端以及第三输出端；所述第二电子开关包括第一组开关单元、第二组开关单元以及第三组开关单元；所述第一组开关单元、所述第二组开关单元以及所述第三组开关单元处于导通状态的情况下，所述第二电子开关处于工作状态；

所述角形驱动电路的第一输出端与所述第一组开关单元连接，用于向所述第一组开关单元输入第一路信号；

所述角形驱动电路的第二输出端与所述第二组开关单元连接，用于向所述第二组开关单元输入第二路信号；

所述角形驱动电路的第三输出端与所述第三组开关单元连接，用于向所述第三组开关单元输入第三路信号；

所述第一路信号、所述第二路信号以及所述第三路信号属于所述第二驱动信号。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电机绕组包括第一线圈、第二线圈以及第三线圈；所述第一线圈的第一端与第一组开关单元的第一端连接，所述第一线圈的第二端与第二组开关单元的第二端连接，所述第二线圈的第一端与第三组开关单元的第一端连接，所述第二线圈的第二端与第一组开关单元的第二端连接，所述第三线圈的第一端与第二组开关单元的第一端连接，所述第三线圈的第二端与第三组开关单元的第二端连接；其中，

所述第二电子开关的三组开关单元处于导通状态的情况下，所述电机绕组的三个线圈呈角形连接。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，

所述第一组开关单元包括第四开关单元和第五开关单元；其中，所述第四开关单元和所述第五开关单元串联；

所述第二组开关单元包括第六开关单元和第七开关单元；其中，所述第六开关单元和所述第七开关单元串联；

所述第三组开关单元包括第八开关单元和第九开关单元；其中，所述第八开关单元和所述第九开关单元串联。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：隔离开关电源；所述隔离开关电源与所述驱动电路连接，用于为所述驱动电路供电；其中，所述隔离开关电源的输出包括第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号以及第四输出信号；所述第一输出信号用于为所述星形驱动电路供电，所述第二输出信号、所述第三输出信号以及所述第四输出信号用于为所述角形驱动电路供电。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述隔离开关电源中具有整流电路，用于对所述隔离开关电源接收的外部电源信号进行整流。

10.根据权利要求4或6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第一灭弧装置、第二灭弧装置以及第三灭弧装置；其中，

所述第一灭弧装置与所述第一线圈的第二端连接；所述第二灭弧装置与所述第二线圈的第二端连接；所述第三灭弧装置与所述第三线圈的第二端连接。

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