CN113300657B - 电机的绕组接线状态切换系统、方法及电动设备 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种电机的绕组接线状态切换系统、方法及电动设备，所述系统包括驱动控制模块、绕组切换模块和电源模块，其中，所述驱动控制模块用于生成并输出绕组切换指令；所述绕组切换模块用于接收所述绕组切换指令并根据所述绕组切换指令对所述电机的绕组接线状态进行切换；以及所述电源模块用于给所述驱动控制模块和/或所述绕组切换模块供电，由此，实现电机绕组接线状态的切换，进而实现电机扩速。

Description

电机的绕组接线状态切换系统、方法及电动设备

技术领域

本申请涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机的绕组接线状态切换系统、方法及电动设备。

背景技术

相关电动产品多以永磁同步电机或者无刷电机作为动力电机。这类电机由于采用永磁励磁，励磁的磁势很难改变，在速度较高时，电机的反电动势较高，从而限制了电机进一步扩速的可能。

本申请内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种电机的绕组接线状态切换系统，以实现电机绕组接线状态的切换，进而实现电机扩速。

本申请的第二个目的在于提出一种电动设备。

本申请的第三个目的在于提出一种电机的绕组接线状态切换。

为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种电机的绕组接线状态切换系统，包括驱动控制模块、绕组切换模块和电源模块，其中，所述驱动控制模块用于生成并输出绕组切换指令；所述绕组切换模块用于接收所述绕组切换指令，并根据所述绕组切换指令对所述电机的绕组接线状态进行切换；以及所述电源模块用于给所述驱动控制模块和/或所述绕组切换模块供电。

根据本申请实施例提出的电机的绕组接线状态切换系统，驱动控制模块生成并输出绕组切换指令，绕组切换模块接收绕组切换指令并对电机的绕组接线状态进行切换，从而，实现电机绕组接线状态的切换，进而实现电机扩速。

根据本申请的一个实施例，所述绕组切换模块还用于在根据所述绕组切换指令进行切换后，向所述驱动控制模块反馈切换结果信号，以便所述驱动控制模块在确定切换成功后基于切换后的绕组接线状态驱动所述电机运行。

根据本申请的一个实施例，所述系统用于电动设备，所述驱动控制模块用于获取所述电动设备的工况信息，并根据所述电动设备的工况信息生成所述绕组切换指令。

根据本申请的一个实施例，所述驱动控制模块用于确定所述电动设备处于低速运行工况时，控制所述电机的绕组呈星形连接，以及确定所述电动设备处于高速运行工况时，控制所述电机的绕组呈角形连接。

根据本申请的一个实施例，所述驱动控制模块用于确定所述电动设备处于爬坡运行工况时，控制所述电机的绕组呈星形连接。

根据本申请的一个实施例，所述驱动控制模块还用于获取电机的当前转速，并根据所述电机的当前转速和切换转速生成所述绕组切换指令。

根据本申请的一个实施例，所述切换转速包括第一切换转速和第二切换转速，所述驱动控制模块还用于确定所述电机的当前转速上升到所述第一切换转速时，控制所述电机的绕组呈角形连接，以及确定所述电机的当前转速下降到所述第二切换转速时，控制所述电机的绕组呈星形连接，其中，所述第二切换转速小于所述第一切换转速。

根据本申请的一个实施例，所述第一切换转速小于所述电机在所述电机的绕组呈星形连接时的最高空载转速，其中，所述电机在所述电机绕组呈星形连接时的最高空载转速基于所述电机的当前母线电压确定。

根据本申请的一个实施例，所述驱动控制模块还用于获取所述电机绕组的位置信号，并根据所述电机绕组的位置信号驱动所述电机运行。

为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种电动设备，包括如第一方面实施例所述的电机的绕组接线状态切换系统。

为达上述目的，本申请第三方面实施例提出了一种电机的绕组接线状态切换方法，用于绕组切换模块中；所述方法包括以下步骤：接收绕组切换指令；根据所述绕组切换指令对所述电机的绕组接线状态进行切换；所述绕组切换指令由驱动控制模块生成。

根据本申请实施例提出的电机的绕组接线状态切换方法，接收绕组切换指令并对电机的绕组接线状态进行切换，从而，实现电机绕组接线状态的切换，进而实现电机扩速。

根据本申请的一个实施例，所述的电机的绕组接线状态切换方法还包括：在根据所述绕组切换指令进行切换后，向所述驱动控制模块反馈切换结果信号，以便所述驱动控制模块在确定切换成功后基于切换后的绕组接线状态驱动所述电机运行。

根据本申请的一个实施例，所述绕组切换指令由所述驱动控制模块根据所述电机所在的电动设备的工况信息生成。

根据本申请的一个实施例，当所述电动设备处于低速运行工况时，所述绕组切换指令指示控制所述电机的绕组呈星形连接；当所述电动设备处于高速运行工况时，所述绕组切换指令指示控制所述电机的绕组呈角形连接。

根据本申请的一个实施例，当所述电动设备处于爬坡运行工况时，所述绕组切换指令指示控制所述电机的绕组呈星形连接。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例的电机的绕组接线状态切换系统的放开示意图；

图2为根据本申请一个实施例的电机的绕组接线状态切换系统的放开示意图；

图3为根据本申请另一个实施例的电机的绕组接线状态切换系统的放开示意图；

图4为根据本申请又一个实施例的电机的绕组接线状态切换系统的放开示意图；

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一；

图6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7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8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9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10为本申请实施例的提供的星形驱动电路的电路图；

图11为本申请实施例的提供的第一电子开关的电路图；

图12为本申请实施例提供的角形驱动电路的电路图；

图13为本申请实施例的提供的第二电子开关的电路图；

图14为本申请实施例提供的隔离开关电源的电路图；

图15为本申请实施例提供的灭弧装置的电路图；

图16为本申请实施例的外部84V电源的示意图；

图17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18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19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20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。

图21为根据本申请实施例的电机的绕组接线状态切换方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例提出的电机的绕组接线状态切换方法、系统及具有其的电动设备。需要说明的是，本申请实施例的绕组接线状态切换系统可以应用于电动交通工具诸如电动滑板车、电动自行车、助力滑板车、助力自行车、平衡车、电动汽车、电动摩托车等，还可以应用于电动玩具诸如电动卡丁车等。

图1为根据本申请一个实施例的电机的绕组接线状态切换系统的方框示意图。如图1所示，电机的绕组接线状态切换系统包括：绕组切换模块20、驱动控制模块30和电源模块40。

驱动控制模块30用于生成并输出绕组切换指令，其中，绕组切换指令可以包括目标绕组接线状态；绕组切换模块20用于接收绕组切换指令并根据绕组切换指令对电机214的绕组接线状态进行切换，例如可以将电机214的绕组接线状态切换到切换指令对应的目标绕组接线状态；电源模块40用于给驱动控制模块30和/或绕组切换模块20供电。

作为一个示例，本申请实施例中的驱动控制模块30包括用于驱动电机的控制器，本申请实施例可以不在不改动上述控制器结构、只在控制器中做软件层面的更改，从而实现当前切换系统的功能。进一步，本申请实施例中的绕组切换模块20可以是一个独立于上述控制器的硬件单元。

例如，根据图5-8的示例，驱动单元可包括驱动电路10，控制单元可包括控制器或电机控制器215。

作为一个示例，绕组接线状态包括星形连接和角形连接。将电机214的绕组接线状态切换到切换指令对应的目标绕组接线状态可以包括，控制电机的绕组接线状态从星形连接切换到角形连接，或者控制电机的绕组接线状态从角形连接切换到星形连接。

另外，绕组切换模块20还用于在根据绕组切换指令进行切换后，向驱动控制模块30反馈切换结果信号，以便驱动控制模块30在确定切换成功后基于切换后的绕组接线状态驱动电机214运行。

也就是说，在绕组切换模块20执行绕组切换指令之后，还根据执行结果向驱动控制模块30反馈切换结果信号，例如，若电机214的绕组接线状态成功切换到目标绕组接线状态，则向驱动控制模块30反馈切换成功信号；若电机214的绕组接线状态未切换到目标绕组接线状态，则向驱动控制模块30反馈切换失败信号，从而使得驱动控制模块30能够了解切换结果以便于后续控制。

根据本申请的一个实施例，电机的绕组接线状态切换系统可以用于电动设备，驱动控制模块30用于获取电动设备的工况信息，并根据电动设备的工况信息生成绕组切换指令。

应理解，驱动控制模块30可判断电动设备当前所处工况以获取电动设备的工况信息，当电动设备当前所处工况满足切换条件时，发送绕组切换指令给绕组切换模块20，绕组切换模块20在接收到驱动控制模块30的绕组切换指令后，切换电机绕组到对应的状态(星形连接或者角形连接)，并将切换后的结果返回给驱动控制模块30。

具体地，驱动控制模块30用于确定电动设备处于低速运行工况时，控制电机214的绕组呈星形连接，以及确定电动设备处于高速运行工况时，控制电机214的绕组呈角形连接。例如，当电动设备的速度小于预设速度阈值时，确定电动设备处于低速运行工况，当电动设备的速度大于或等于预设速度阈值时，确定电动设备处于高速运行工况。

驱动控制模块30用于确定电动设备处于爬坡运行工况时，控制电机214的绕组呈星形连接。例如，当电动设备检测到自身处于坡道时，确定电动设备处于爬坡运行工况。

应理解，驱动控制模块30可以在电动设备处于低速运行工况或爬坡运行工况时，控制电机214的绕组呈星形连接，此时电机在低速下工作，在电机的逆变器驱动电流限制的前提下输出更大扭矩，从而增强产品的爬坡性能。驱动控制模块30可以在电动设备处于高速运行工况时，控制电机214的绕组呈角形连接，此时在电机的逆变器驱动电流限制的前提下，电机工作在更高转速，从而扩展产品的上限速度。

根据本申请的另一个实施例，驱动控制模块30还用于获取电机的当前转速，并根据电机的当前转速和切换转速生成绕组切换指令。

作为一个示例，驱动控制模块30可实时或每隔预设采样时间采集电机214的当前转速。

具体地，切换转速包括第一切换转速和第二切换转速，驱动控制模块30还用于确定电机214的当前转速上升到第一切换转速时，控制电机的绕组呈角形连接，以及确定电机的当前转速下降到第二切换转速时，控制电机的绕组呈星形连接，其中，第二切换转速小于第一切换转速。

也就是说，第一切换转速为星形连接切换到角形连接的切换转速，第二切换转速为角形连接切换到星形连接的切换转速，第二切换转速略小于第一切换转速，例如，第二切换转速可为第一切换转速减去预设回差转速，从而避免电机绕组的接线状态在切换转速附近频繁变化。

更具体地，在电机214启动时，驱动控制模块30控制电机214的绕组呈星形连接。在电机运行过程中，驱动控制模块30实时获取电机214的当前转速，当电机214的当前转速上升且上升到第一切换转速时，确定电机214处于高速状态，此时，驱动控制模块30控制电机214的绕组接线状态从星形连接切换到角形连接，从而拓宽电机的调速范围，使得电机能够达到更高的速度。之后，当当电机214的当前转速下降且下降到第二切换转速，即第一切换转速与预设回差转速之差时，确定电机214处于低速状态，此时，驱动控制模块30控制电机214的绕组接线状态从角形连接切换到星形连接，从而使得电机214可以输出更大扭矩。

在一些实施例中，第一切换转速小于电机在电机的绕组呈星形连接时的最高空载转速。需要说明的是，电机的最高空载转速为电机的反电势与电机的母线电压相等时电机214所达到的空载转速。

由此，将第一切换转速设置为小于电机在星形连接的最高空载转速，基于电机的当前转速和第一切换转速控制电机的绕组接线状态进行切换，由此，该方法能够保证电机绕组接线状态的顺利切换，实现电机扩速。而且，相对于通过弱磁扩速的方案，该方法的电机运行效率高、转矩脉动小，安全性能高。

根据本申请一些实施例，第一切换转速可以为电机绕组呈星形连接的最高空载转速与第一转速阈值之差，其中，第一转速阈值大于零。

可以理解的是，假设电机在星形连接的最高空载转速为Nmax，当电机的转速达到最高空载转速Nmax时，因为电压限制，电机的反电势与电机的母线电压Vpp相等，此时电机将无法对外输出转矩，为了保证电机从星接顺利切换到角接，第一切换转速设置为小于Nmax，从而用一部分固定的转差例如第一转速阈值Nsave来提供转矩，即第一切换转速可以为Nmax-Nsave。

根据本申请的一些实施例，第一切换转速可以为预先设定的固定转速，或者，电机在电机绕组呈星形连接时的最高空载转速基于电机的当前母线电压确定，进而，第一切换转速可根据电机的当前母线电压计算得到。

根据本申请的一个实施例，驱动控制模块30可通过以下公式确定电机在星形连接的当前最高空载转速：

Nmax＝Vpp*K,

其中，Nmax为电机在星形连接的当前最高空载转速，Vpp为电机的当前母线电压，K为在电机控制器最大输出下，单位母线电压对应的电机空载转速。

也就是说，在确定需要计算最高空载转速时，驱动控制模块30可以通过计算公式Vpp*K计算电机在星形连接的当前最高空载转速Nmax，由此，能够准确计算出当前母线电压对应的最高空载转速Nmax，确保了绕组接线状态是在较佳切换点被切换。

根据本申请的另一个实施例，驱动控制模块30可以通过预设关系表确定电机在星形连接的当前最高空载转速，其中，预设关系表用于指示多个母线电压区间分别与多个最高空载转速之间的对应关系。

也就是说，驱动控制模块30可预设多个母线电压区间分别与多个最高空载转速之间的对应关系，例如在上述公式Nmax＝Vpp*K对应的曲线上等间隔地取若干个点(如U1～U1+Δu的电压区间下对应的最高转速为U1/K)，然后，根据该对应关系，确定电机的当前母线电压所属的电压区间，进而确定电机在星形连接的当前最高空载转速。

由此，实现切换转速的动态调整，能够准确计算出当前母线电压对应的最高空载转速Nmax，确保了绕组接线状态是在较佳切换点被切换。

在本申请的其他实施例中，驱动控制模块30还可以进一步考虑电机反电动势系数，根据电机反电动势系数及当前母线电压Vpp，实时计算出当前母线电压对应的最高空载转速Nmax。

可理解，在确定出电机在星形连接的当前最高空载转速Nmax，可以设置第一切换转速为小于Nmax的转速，例如第一切换转速可以为Nmax-Nsave。

根据本申请的一些实施例，驱动控制模块30还用于获取电机绕组的位置信号，并根据电机绕组的位置信号驱动电机214运行。

在本申请的一个实施例中，电机214设置有一个位置传感器，驱动控制模块30通过位置信号线获取一个位置传感器输出的位置信号，并根据电机的当前绕组接线状态、位置信号以及当前绕组接线状态下的目标映射关系，确定电机绕组的实际位置，以及根据电机绕组的实际位置通过相线驱动电机214，其中，目标映射关系用于指示当前绕组接线状态下位置信号与电机的实际位置之间的对应关系。

位置传感器输出的位置信号可以用于指示位置传感器的观察角度，即位置传感器实际所观测到的角度。

可以理解的是，电机可具有多种绕组接线状态，多种绕组接线状态之间可进行切换，每种绕组接线状态下均具有对应的目标映射关系，以指示位置传感器所观测到的位置信号与电机的实际位置之间的对应关系。

举例来说，电机的绕组接线状态可以包括角形连接和星形连接，其中，星形连接下位置传感器的位置信号与电机的实际位置之间的对应关系与角形连接下位置传感器的位置观测信号与电机的实际位置信号之间的对应关系是不同，因此，不同绕组接线状态，采用不同的目标映射关系，即可得到不同绕组接线状态的下的电机实际电角度。

多种绕组接线状态下使用同一个位置传感器，分别根据多种不同的目标映射关系对位置传感器的位置信号进行处理，即可得到多种绕组接线状态下电机的实际位置，进而，根据电机的实际位置即可对电机进行控制。

由此，通过一个位置传感器实现不同绕组接线装下的位置检测，有效降低位置检测的成本。

具体地，电机绕组呈星形连接和角形连接中的一种绕组接线状态时，位置传感器输出的位置信号与电机的实际位置对应；以及，电机绕组呈星形连接和角形连接中的另一种绕组接线状态时，电机的实际位置与位置传感器输出的位置信号之间相差预设偏差调整角。其中，预设偏差调整角可以为30°。

或者，电机绕组呈星形连接和角形连接中的一种绕组接线状态时，电机的实际位置与位置传感器输出的位置信号之间相差零位偏差角；以及，电机绕组呈星形连接和角形连接中的另一种绕组接线状态时，电机的实际位置与位置传感器输出的位置信号之间相差目标偏差角，其中，目标偏差角基于零位偏差角和预设偏差调整角确定。其中，预设偏差调整角可以为30°。

需要说明的是，由于安装的误差会使位置传感器的零位产生偏差,因此，可以计算位置传感器的零位偏差角以对位置传感器的零位进行校正，进而，在每次根据位置传感器的位置信号确定电机的实际位置即实际电角度时，还可以考虑位置传感器的零位偏差角。

由此，两种绕组接线状态下使用同一个位置传感器，分别通过上述两种方式对位置传感器的位置信号进行调整，使得调整后的两个位置信号分别对应两种不同绕组接线状态下电机的准确位置，在实现电机扩速的同时还可以降低位置检测的成本。

在本申请的另一个实施例中，电机214可设置有第一位置传感器和第二位置传感器，第一位置传感器位于电机绕组呈星形连接时的检测位，第二位置传感器位于电机绕组呈角形连接时的检测位，驱动控制模块30根据电机的当前绕组接线状态选择第一位置信号和第二位置信号中的一个作为当前绕组接线状态对应的实际位置，并根据实际位置通过相线驱动电机214。

也就是说，可以分别设置两个位置传感器，两个位置传感器的位置信号分别对应两种不同绕组接线状态下电机的准确位置，根据绕组接线状态选择相应的位置信号以作为电机绕组的实际位置，从而在实现电机扩速的同时还可以准确电机绕组的位置。

下面结合详细描述本申请实施例的电机的绕组接线状态切换系统的具体实现架构。

如图2-3所示，电机214具有绕组以及从每相绕组引出的两个接线端。具体地，电机214可具有三相绕组(例如A相绕组、B相绕组和C相绕组)，从三相绕组共引出六个接线端，例如可从A相绕组两端分别引出接线端A1和A2，从B相绕组两端分别引出接线端B1和B2，从C相绕组两端分别引出接线端C1和C2。电机214的绕组可以设置在壳体内部，而从每相绕组引出的接线端可以设置在壳体上或壳体外部，从而，便于将绕组与外部连接，并且便于改变电机绕组接线状态。

绕组切换模块20通过第一组相线L1分别连接从每相绕组引出的两个接线端。可理解，绕组切换模块20连接从每相绕组引出的两个接线端，例如通过六根相线连接到六个接线端，从而便于绕组切换模块改变电机绕组接线状态。

驱动控制模块30通过切换信号线Ls与绕组切换模块20进行通信连接。具体地，驱动控制模块30可以通过切换信号线Ls向绕组切换模块20输送绕组切换指令，以控制绕组切换模块20对电机绕组接线状态进行设置，例如将电机设置成角形连接或星形连接。另外，绕组切换模块20还可以通过切换信号线Ls向驱动控制模块30反馈切换结果信号，例如反馈切换成功信号或切换失败信号，从而便于驱动控制模块了解切换结果。

进一步地，如图2所示，驱动控制模块30可以通过位置信号线Lp与电机214进行通信连接，驱动控制模块30还与电机的每相绕组所对应的任一接线端连接。驱动控制模块30可以通过位置信号线Lp获取电机绕组的位置信号，例如电机绕组的电角度，并根据电机绕组的位置信号驱动电机的运行。

作为一个示例，驱动控制模块30包括：驱动单元和控制单元。驱动单元与电机的每相绕组所对应的任一接线端连接；控制单元与驱动单元连接，控制单元通过位置信号线Lp与电机214进行通信，并通过切换信号线Ls与绕组切换模块20进行通信。也就是说，控制单元可以通过位置信号线Lp获取电机绕组的位置信号，并根据电机绕组的位置信号通过驱动单元驱动电机的运行，控制单元还可以通过切换信号线Ls向绕组切换模块20输送绕组切换指令，以控制绕组切换模块20对电机绕组接线状态进行设置。

更具体地，如图3所示，驱动控制模块30通过第二组相线L2直接与电机的每相绕组所对应的任一接线端相连，或者，如图2所示，绕组切换模块20将电机214的每相绕组所对应的任一接线端通过第三组相线L3连接至驱动控制模块30。

作为一个具体实例，电机214具有三相绕组以及从三相绕组引出的六个接线端，其中，三相绕组中的A相绕组的第一端连接第一接线端A1，A相绕组的第二端连接第二接线端A2，三相绕组中的B相绕组的第一端连接第三接线端B1，B相绕组的第二端连接第四接线端B2，三相绕组中的C相绕组的第一端连接第五接线端C1，C相绕组的第二端连接第六接线端C2，绕组切换模块20连接与六个接线端A1、A2、B1、B2、C1和C2，驱动控制模块30连接第一接线端A1和第二接线端A2中的一个、第三接线端B1和第四接线端B2中的一个以及第五接线端C1和第六接线端C2中的一个。

也就是说，电机214对外引出六根相线和一路位置信号线，六根相线分别连接六个接线端A1、A2、B1、B2、C1和C2,其中A1和A2为电机同相绕组的两端抽头，其余两相同理。电机214的六根相线连接到绕组切换模块20，以便由绕组切换模块20改变绕组接线状态。位置信号线Lp连接到驱动控制模块30，以便驱动控制模块30获取电机的电角度信号；绕组切换模块20的一端如前述方式连接电机214的六根相线，绕组切换模块20的另一端将电机的与A1、B1和C1相连的三根相线连接至驱动控制模块30，这三根相线能够用于驱动控制模块30对经绕组切换模块20设置绕组接线状态后的电机20进行控制。另外，绕组切换模块20与驱动控制模块30之间还有一束切换信号线Ls，切换信号线Ls用于传递驱动控制模块30对绕组切换模块20的绕组接线状态设置信号即绕组切换指令以及绕组切换模块20对驱动控制模块30反馈的切换结果信号。

例如，根据图6所示，A相绕组可包括第一线圈211，B相绕组可包括第二线圈212，C相绕组可包括第三线圈213。

需说明的是，不指定与A1、B1和C1相连的三根相线必须经绕组切换模块20后连接至驱动控制模块30，也可以不经过绕组切换模块20，将与A1、B1和C1相连的三根相线直接连接至驱动控制模块30。

进一步地，如图2和3所示，电机的绕组接线状态切换系统还包括：电源模块40，电源模块40通过第一电源线S1与驱动控制模块30连接以给驱动控制模块30供电。

并且，电源模块40还可通过第二电源线S2与绕组切换模块20连接以给绕组切换模块20供电。或者，驱动控制模块30包括电源提供单元，电源提供单元通过第三电源线L3与绕组切换模块20连接以给绕组切换模块20供电。

也就是说，驱动控制模块30的电源由电源模块40提供，绕组切换模块20的电源可以来源于电源模块40，也可以由驱动控制模块30提供。

根据图7-图8实施例，电源模块40可以包括外部电源34，电源提供单元可以包括隔离开关电源31。

具体地，如图4所示，绕组切换模块20包括第一切换单元201和第二切换单元202，第一切换单元201与从每相绕组引出的两个接线端相连，第二切换单元202与从每相绕组引出的两个接线端中的一个相连，第一切换单元201和第二切换单元202连接驱动控制模块，其中，当第一切换单元201在驱动控制模块30的控制下处于工作状态时，电机绕组呈星形连接；当第二切换单元202在驱动控制模块30的控制下处于工作状态时，电机绕组呈角形连接。

具体地，绕组切换模块20的电路结构可以如图6所示。第一切换单元201可为第一电子开关11，第二切换单元202可为第二电子开关12。

当绕组切换模块20接收到星形连接控制信号时，绕组切换模块20将第一电子开关11中的电子开关Q1,Q2,Q3打开，第二电子开关12中的Q4,Q5,Q6,Q7,Q8,Q9关闭，电机绕组的一端连接驱动控制模块30，电机绕组的另一端被短接在一起，例如与接线端A1相连的A相绕组的一端、与接线端B1相连的B相绕组的一端和与接线端C1相连的C相绕组的一端连接驱动控制模块30，而与接线端A2相连的A相绕组的另一端、与接线端B2相连的B相绕组的另一端和与接线端C2相连的C相绕组的另一端被短接在一起，此时电机绕组呈星形连接。

当绕组切换模块20接收到角形连接控制信号时，绕组切换模块20将第一电子开关11中的电子开关Q1,Q2,Q3关闭，第二电子开关12中的Q4,Q5,Q6,Q7,Q8,Q9打开，与接线端A1相连的A相绕组的一端和与接线端B2相连的B相绕组的另一端短接在一起，与接线端B1相连的B相绕组的一端和与接线端C2相连的C相绕组的另一端短接在一起,与接线端C1相连的C相绕组的一端和与接线端A2相连的A相绕组的另一端被短接在一起，此时电机绕组呈角形连接。

由此，通过第一切换单元和第二切换单元，可以实现电机的绕组接线状态的切换，例如由星形连接切换为角形连接，或者由角形连接切换为星形连接。

根据本申请的一些实施例中，绕组切换模块20与驱动控制模块30可以设置于同一电路板上，从而提高空间的利用率。或者，在另一些实施例中，绕组切换模块20与驱动控制模块30也可以分别设置于两个分离的电路板上。本申请对此不做限定。

由此，电机的绕组接线状态切换系统可以由电源模块40、驱动控制模块30、绕组切换模块20以及电机214组成。电源模块40用于给系统供电；驱动控制模块30用于实现不同工况下绕组接线状态的切换匹配及电机214的驱动；绕组切换模块20用于接收驱动控制模块30的绕组切换指令并将电机绕组切换到对应绕组接线状态；电机214是定制的，绕组的连接端全部引出，以便由绕组切换模块20改变电机绕组星形连接或者角形连接的状态，从而，实现电机绕组接线状态的切换，进而实现电机扩速。

另外，本申请实施例还提出了一种电动设备，包括前述实施例提出的电机的绕组接线状态切换系统。

下面详细描述本申请的一个具体实施例。

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一。如图5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6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6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6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6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6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6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6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6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6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7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8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7和图8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7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8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7和图8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9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9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10至图17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10至图17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10为本申请实施例的提供的星形驱动电路的电路图，图10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11为本申请实施例的提供的第一电子开关的电路图，图11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10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12为本申请实施例提供的角形驱动电路的电路图，图12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13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13为本申请实施例的提供的第二电子开关的电路图，图13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13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10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10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10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14为本申请实施例提供的隔离开关电源的电路图，如图14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15为本申请实施例提供的灭弧装置的电路图，如图15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16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17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17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11和图13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11和图13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11和图13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10至图17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10中的星形驱动电路输入星形控制信号，或者，为图12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18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18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18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19中纵轴的每个格的高度代表50V，横轴的每个格代表100us。

图18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20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20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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

与上述实施例的电机的绕组接线状态切换系统相对应，本本申请实施例还提出了一种电机的绕组接线状态切换方法。

图21为根据本申请实施例的电机的绕组接线状态切换方法的流程图。如图21所示，该电机的绕组接线状态切换方法，用于绕组切换模块中。该方法包括以下步骤：

S100：接收绕组切换指令。

其中，绕组切换指令由驱动控制模块生成。

S200：根据绕组切换指令对电机的绕组接线状态进行切换。

由此，本申请实施例提出的电机的绕组接线状态切换方法，接收绕组切换指令并对电机的绕组接线状态进行切换，从而，实现电机绕组接线状态的切换，进而实现电机扩速。

根据本申请的一个实施例，的电机的绕组接线状态切换方法还包括：在根据绕组切换指令进行切换后，向驱动控制模块反馈切换结果信号，以便驱动控制模块在确定切换成功后基于切换后的绕组接线状态驱动电机运行。

根据本申请的一个实施例，绕组切换指令由驱动控制模块根据电机所在的电动设备的工况信息生成。

根据本申请的一个实施例，当电动设备处于低速运行工况时，绕组切换指令指示控制电机的绕组呈星形连接；当电动设备处于高速运行工况时，绕组切换指令指示控制电机的绕组呈角形连接。

根据本申请的一个实施例，当电动设备处于爬坡运行工况时，绕组切换指令指示控制电机的绕组呈星形连接。

需要说明的是，前述对电机的绕组接线状态切换系统实施例的解释说明也适用于该实施例的电机的绕组接线状态切换方法，此处不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种电机的绕组接线状态切换系统，其特征在于，包括驱动控制模块、绕组切换模块和电源模块，其中，

所述驱动控制模块用于生成并输出绕组切换指令；

所述绕组切换模块用于接收所述绕组切换指令，并根据所述绕组切换指令对所述电机的绕组接线状态进行切换；以及

所述电源模块用于给所述驱动控制模块和/或所述绕组切换模块供电；

所述驱动控制模块还用于获取电机的当前转速，并根据所述电机的当前转速和切换转速生成所述绕组切换指令；

其中，所述切换转速包括第一切换转速和第二切换转速，所述驱动控制模块还用于确定所述电机的当前转速上升到所述第一切换转速时，控制所述电机的绕组呈角形连接，以及确定所述电机的当前转速下降到所述第二切换转速时，控制所述电机的绕组呈星形连接，其中，所述第二切换转速小于所述第一切换转速，所述第一切换转速根据所述电机的当前母线电压计算得到，包括：根据所述电机的当前母线电压确定所述电机在星接状态的当前最高空载转速，所述最高空载转速为所述电机的反电势与所述电机的母线电压相等时所述电机达到的空载转速；

根据所述电机在所述星接状态的当前最高空载转速确定所述电机的绕组接线状态的第一切换转速；其中，所述第一切换转速为所述电机在所述星接状态的最高空载转速与第一转速阈值之差，其中，所述第一转速阈值大于零。

2.根据权利要求1所述的电机的绕组接线状态切换系统，其特征在于，所述绕组切换模块还用于在根据所述绕组切换指令进行切换后，向所述驱动控制模块反馈切换结果信号，以便所述驱动控制模块在确定切换成功后基于切换后的绕组接线状态驱动所述电机运行。

3.根据权利要求1所述的电机的绕组接线状态切换系统，其特征在于，所述系统用于电动设备，所述驱动控制模块用于获取所述电动设备的工况信息，并根据所述电动设备的工况信息生成所述绕组切换指令。

4.根据权利要求3所述的电机的绕组接线状态切换系统，其特征在于，所述驱动控制模块用于确定所述电动设备处于低速运行工况时，控制所述电机的绕组呈星形连接，以及确定所述电动设备处于高速运行工况时，控制所述电机的绕组呈角形连接。

5.根据权利要求3所述的电机的绕组接线状态切换系统，其特征在于，所述驱动控制模块用于确定所述电动设备处于爬坡运行工况时，控制所述电机的绕组呈星形连接。

6.根据权利要求1所述的电机的绕组接线状态切换系统，其特征在于，所述第一切换转速小于所述电机在所述电机的绕组呈星形连接时的最高空载转速，其中，所述电机在所述电机绕组呈星形连接时的最高空载转速基于所述电机的当前母线电压确定。

7.根据权利要求1所述的电机的绕组接线状态切换系统，其特征在于，所述驱动控制模块还用于获取所述电机绕组的位置信号，并根据所述电机绕组的位置信号驱动所述电机运行。

8.一种电动设备，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的电机的绕组接线状态切换系统。

9.一种电机的绕组接线状态切换方法，其特征在于，用于绕组切换模块中；所述方法包括以下步骤：

接收绕组切换指令；

根据所述绕组切换指令对所述电机的绕组接线状态进行切换；

所述绕组切换指令由驱动控制模块生成；

其中，所述驱动控制模块用于获取电机的当前转速，并根据所述电机的当前转速和切换转速生成所述绕组切换指令；

其中，所述切换转速包括第一切换转速和第二切换转速，确定所述电机的当前转速上升到所述第一切换转速时，控制所述电机的绕组呈角形连接，以及确定所述电机的当前转速下降到所述第二切换转速时，控制所述电机的绕组呈星形连接，其中，所述第二切换转速小于所述第一切换转速，所述第一切换转速根据所述电机的当前母线电压计算得到，包括：根据所述电机的当前母线电压确定所述电机在星接状态的当前最高空载转速，所述最高空载转速为所述电机的反电势与所述电机的母线电压相等时所述电机达到的空载转速；

根据所述电机在所述星接状态的当前最高空载转速确定所述电机的绕组接线状态的第一切换转速；其中，所述第一切换转速为所述电机在所述星接状态的最高空载转速与第一转速阈值之差，其中，所述第一转速阈值大于零。

10.根据权利要求9所述的电机的绕组接线状态切换方法，其特征在于，还包括：

在根据所述绕组切换指令进行切换后，向所述驱动控制模块反馈切换结果信号，以便所述驱动控制模块在确定切换成功后基于切换后的绕组接线状态驱动所述电机运行。

11.根据权利要求9所述的电机的绕组接线状态切换方法，其特征在于，所述绕组切换指令由所述驱动控制模块根据所述电机所在的电动设备的工况信息生成。

12.根据权利要求11所述的电机的绕组接线状态切换方法，其特征在于，

当所述电动设备处于低速运行工况时，所述绕组切换指令指示控制所述电机的绕组呈星形连接；

当所述电动设备处于高速运行工况时，所述绕组切换指令指示控制所述电机的绕组呈角形连接。

13.根据权利要求11所述的电机的绕组接线状态切换方法，其特征在于，当所述电动设备处于爬坡运行工况时，所述绕组切换指令指示控制所述电机的绕组呈星形连接。