TWI394360B

TWI394360B - Three - phase motor control system for electric vehicle and its control method

Info

Publication number: TWI394360B
Application number: TW099115864A
Authority: TW
Inventors: Shuen Te Ji
Original assignee: Kwang Yang Motor Co
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2013-04-21
Also published as: TW201143268A

Description

電動車輛之三相馬達控制系統及其控制方法

本發明係有關於一種三相馬達控制系統，特別是有關於一種具有多個三相驅動模組，且能由系統處理器切換驅動三相馬達的三相驅動模組的電動車輛之三相馬達控制系統及其控制方法。

請參閱圖1A繪示先前技術電動車輛之三相馬達控制等效電路示意圖。先前技術中，三相馬達控制電路包括一電源模組14、一三相馬達、一電流偵測單元13、一處理器11與一三相驅動電路12。三相驅動電路12包括三個相位電路及連接上述相位電路與處理器11的一驅動器120。三相馬達則包括定子17、轉子15與霍爾元件16，其中，霍爾元件16配置於定子17與轉子15之間，用以感應定子17與轉子15之間的磁場變化，且回傳一磁場變化訊號至處理器。

當處理器11啟動上述的三相驅動電路12時，三相驅動電路12會從電源模組14取得工作電力，再藉由相位電路產生一三相電壓。而三相驅動電路12運作時，電流偵測單元13會偵測三相驅動電路12以產生一電流訊號(即三相驅動電路中所運作之相位電路的工作電流)，並回傳至處理器11。處理器11會依據電流訊號判斷三相驅動電路12是否正常運作，並依據磁場變化訊號以判斷改變相位時機，以控制驅動器120依一特定順序而切換並啟動第一相位電路121、第二相位電路122與第三相位電路123，以調整上述三相電壓的相位，進而驅動三相馬達的運作。此外，三相驅動電路12常以相角差120^O 的三相電壓來驅動三相馬達，使三相馬達以較為穩定的方式而被驅動運轉。

然而，每一個相位電路係由多個電晶體結合串、並聯而形成，電晶體如金屬-氧化層-半導體-場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、雙極性接面電晶體(Bipolar Junction Transistor,BJT)或絕緣閘極雙極性電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)。但各電晶體形成導通的通路電壓會因材質與製造手段之差異，亦有所不同。

請參閱圖1B所繪示先前技術電動車輛之三相馬達控制等效電路另一種示意圖。此結構中三相驅動電路12’，每一個相位電路各具有多個電晶體(以MOSFET為例)以並、串聯接，以第一相位電路作說明。假設第一相位電路121’中，一第一電晶體1211的第一通路電壓較其它電晶體的通路電壓為低，一第二電晶體1212的第二通路電壓較其它電晶體的通路電壓為高，驅動器在啟動第一相位電路121’時，需使用比第二通路電壓略高的工作電壓來啟動第一相位電路121’。這會導致第一電晶體1211過早形成通路狀態，且形成通路後乃不斷取得逐漸升高的工作電壓(遠超出第一通路電壓的規格)進行工作。反之，驅動器120停止第一相位電路121’時，因第一電晶體1211的第一通路電壓為最低，故會比其它電晶體更晚形成開路狀態。

如此，單就第一電晶體1211所承受的電功率的功率值與承受時間皆會高於其它的電晶體所承受的電功率的功率值與承受時間，進而導致第一電晶體1211的工作壽命大幅縮短。反之，第二電晶體1212承受的電功率的功率值與承受時間會是最短，反而大幅延長其工作壽命。而相同情形亦會發生於第二相位電路122’與第三相位電路123’。

再者，因第一電晶體1211是最早形成通路且最晚形成短路，第一相位電路121’啟動與停止時，第一相位電路121’與電源模組14因電性連接與中斷產生的電力突波亦會由第一電晶體1211所承受，亦會導致第一電晶體1211的工作壽命大幅縮短。

此外，不論是那個電晶體損壞，皆會造成整個三相馬達控制電路失效，以致於三相馬達控制電路無法驅動三相馬達。就電動車輛而言，三相馬達控制電路一但失效，很可能會造成三相馬達立即停止，造成輪胎被立即鎖死，進而產生電動車輛打滑或翻車等情形，嚴重危害駕駛人的安全。

故，如何在三相馬達運行期間，有效降低相位電路中，各電晶體的承受功效，而且在任一相位電路損壞時，仍有一備用結構與機制可令三相馬達持續運作的三相馬達控制電路，為廠商應思慮的問題。

本發明欲解決的問題係提供一種配置有多個三相驅動模組，且能因應各種需求而對各三相驅動模組進行切換的三相馬達控制電路。

為解決上述電路問題，本發明係揭示一種電動車輛之三相馬達控制系統，其包括一三相馬達，一用以控制該馬達之三相控制電路，一電源模組用以提供一工作電力至該三相控制電路與該三相馬達，一用以偵測該三相控制電路之電流以產生一電流訊號的電流偵測單元，一系統處理器依據該電流訊號控制該三相控制電路之動作。

其中，三相控制電路包括複數個三相驅動模組，各三相驅動模組包括一第一相位電路、一第二相位電路與一第三相位電路與一三相驅動器，三相驅動器係連接上述相位電路與系統處理器。各三相驅動模組的第一相位電路、第二相位電路與第三相位電路，會依據相同組別以相互並聯，再個別連接至三相馬達的第一相位輸入端、第二相位輸入端與第三相位輸入端。

一電路切換單元電性連接於上述的三相驅動模組、系統處理器與電源模組之間。系統處理器會控制此電路切換單元以切換各三相驅動模組中，至少其一三相驅動模組與電源模組形成通路，並控制此三相驅動模組的三相驅動器來驅動其連接的相位電路，進而驅動該三相馬達。

本發明所揭示的系統中，當系統處理器啟動一第一三相驅動模組時，電流偵測單元會偵測啟動的三相驅動模組，以產生上述的電流訊號。系統處理器會依據電流訊號與其啟動的第一三相驅動模組來判斷第一三相驅動模組是否損壞，以決定是否啟動一第二三相驅動模組，以藉由以第二三相驅動模組驅動三相馬達。

為解決上述電路問題，本發明係揭示一種電動車輛之三相馬達控制方法，該方法包括由一系統處理器取得至少一外部控制訊號；由該系統處理器分析該外部控制訊號，以依據分析結果利用一電路切換單元從複數個三相驅動模組中，擇一第一三相驅動模組連通一電源模組以取得工作電力；以及由該系統處理器啟動該第一三相驅動模組，該第一三相驅動模組係驅動該三相馬達進行轉動。

本發明所揭露的三相馬達控制方法中，外部控制訊號包括一電流訊號、一電門開度訊號與一煞車訊號中至少其一。電流訊號由一電流偵測單元偵測任一三相驅動電路所產生，電門開度訊號為一電門偵測單元偵測其連接的電門的開度所產生，煞車訊號為一煞車模組因受控進行煞車時，由系統偵測煞車模組動作而產生。系統處理器會依據電流訊號以判定目前啟動的三相驅動模組是否損壞，以決定是否切換並啟動另一個三相驅動模組。系統處理器取得電門開度訊號時，會依據電門的開度是否達到一開度界定值，以決定是否啟動一個以上的三相驅動模組來增加對三相馬達的驅動功率。當系統處理器判定電門的開度未達到一開度界定值，且又取得上述煞車訊號時，即中斷現啟動的三相驅動模組，或是指定其一三相驅動模組進行馬達煞車能源回充作業。

本發明之特點係在於本發明所揭示的系統，其在三相控制電路內配置複數個結構相同或相近的三相驅動模組，每一個三相驅動模組於啟動時，皆能驅動三相馬達轉動，故任一三相驅動模組於啟動期間損壞時，系統處理器皆能切換並啟動其它的三相驅動模組以持續且正常的驅動三相馬達。再者，當系統處理器需以高功率來驅動三相馬達時，可同時啟動數個三相驅動模組以提供較高的電流來驅動三相馬達進行旋轉。其三，系統處理器可令不同的三相驅動模組執行不同的作業，以藉由分工而延長各三相驅動模組的使用壽命。其四，每一個電晶體承受的功率與承受功率的時間，其差距亦大幅縮小，同時降低各電晶體承受電力突波的突波值，故得以延長各電晶體的使用壽命。其五，當電動車輛進行期間，任一三相驅動模組失效時，系統處理器可啟動另一個三相驅動模組來掌控三相馬達的運作，三相馬達即不會立刻停止動作，亦不會有輪胎鎖死而使電動車輛打滑或翻車等情形發生，大幅提升行車人員的安全性。其六、每一個相位電路在設計上與元件配置上亦較具有活動性，同時，藉由三相驅動模組的多重設計概念，每一相位電路所需的電晶體數量亦會減少，而且不需啟動的相位電路並不會產生熱量，有助於降低三相控制電路整體的工作溫度，延長各電晶體及其所屬三相驅動模組的使用壽命。此外，每一個相位電路在設計時，可結合散熱結構一併設計，以更進一步降低各相位電路之電晶體的工作溫度，進而達到延長各電晶體及其所屬三相驅動模組的使用壽命之功效。

茲配合圖式將本發明較佳實施例詳細說明如下。

首先請參照圖2A所繪示本發明電動車輛之三相馬達控制系統實施例之系統架構示意圖，請同時參閱圖2B至圖2D以利於了解。此系統包括一三相馬達、一用以控制三相馬達的三相控制電路、供給三相控制電路與三相馬達之工作電力的一電源模組14、一電流偵測單元13與一系統處理器7。

本實施例中，三相控制電路包括兩個三相驅動模組(但不以此為限，以下之說明亦適用於三個以上三相驅動模組的情形)，一為第一三相驅動模組5，一為第二三相驅動模組6。每一個三相驅動模組各別包括一第一相位電路(51、61)、一第二相位電路(52、62)與一第三相位電路(53、63)，同一個三相驅動模組的相位電路之架構為相同或相近。每一個相位電路皆由複數個電晶體以串、並聯的方式相連而成。相同組別的相位電路以並聯方式相接再連接至三相馬達，如各三相驅動模組的第一相位電路(51、61)係並聯再連接至三相馬達的第一相位輸入端171、各三相驅動模組的第二相位電路(52、62)係並聯再連接至三相馬達的第二相位輸入端172、及各三相驅動模組的第三相位電路(53、63)係並聯再連接至三相馬達的第三相位輸入端173。第一三相驅動模組5包括一第一三相驅動器50以控制第一三相驅動模組5的各相位電路，第二三相驅動模組6包括一第二三相驅動器60以控制第二三相驅動模組6的各相位電路。而第一三相驅動器50與第二三相驅動器60再電性連接至系統處理器7，以受系統處理器7控管。系統處理器7即可透過控制第一三相驅動器50與第二三相驅動器60，達到控制第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6的啟動與停止。

本實施例中，三相馬達包括定子17、轉子15與霍爾元件16，其中，霍爾元件16用以感應定子17與轉子15之間的磁場變化，且回傳一磁場變化訊號92至系統處理器7。

一電路切換單元8配置於三相控制電路、電流偵測單元13與處理器之間，用以受系統處理器7控制，以使電流模組與第一三相驅動模組5及第二三相驅動模組6之至少其一者，形成斷路或通路。電路切換單元8的類別如繼電器、單刀開關、雙刀開關或半導體開關元件等元件，以其一者或複數者進行設計。其中，半導體開關元件如同金屬-氧化層-半導體-場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、雙極性接面電晶體(Bipolar Junction Transistor,BJT)或絕緣閘極雙極性電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)，繼電器如磁簧繼電器(Reed Relay)或固態繼電器(solid state relay)。上述的繼電器與半導體開關元件並不以上述切換之動作為限，亦得以當作電路之通路與斷路之開關使用。

電流偵測單元13則各別連接第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6，以量測任一啟動中的三相驅動模組的工作電流，以形成一電流訊號91並回傳至系統處理器7。

當系統處理器7取得一外部控制訊號(如電門開度訊號95或車輛啟動訊號…等)時，系統處理器7會依據內建的預設參數以啟動任一個三相驅動模組，在此以先啟動第一三相驅動模組5作為說明。

系統處理器7會控制電路切換單元8以令第一三相驅動模組5取得電源模組14提供的工作電力，同時系統處理器7會啟動第一三相驅動模組5，工作電力即會透過第一三相驅動模組5形成一第一三相電力而被提供至三相馬達，三相馬達即受電而開始轉動。

然而，系統處理器7會依據各霍爾元件16回傳的磁場變化訊號92以判定換相時機，再控制第一三相驅動器50在第一相位電路51、第二相位電路52與第三相位電路53之間進行切換與啟動作業，以調整第一三相電力的相位，以持續驅動三相馬達。

然而，系統處理器7啟動第二三相驅動模組6，或是中斷第一三相驅動模組5而切換至第二三相驅動模組6的情形有下列數種：

(1)請同時參閱圖2B繪示之本發明實施例之三相驅動模組切換示意圖，此例中，系統處理器7判斷第一三相驅動模組5損壞。當系統處理器7分析電流訊號91，並判斷電流訊號91為不正常的數值時，系統處理器7會判斷目前啟動的三相驅動模組為何。以此例，系統處理器7會判斷第一三相驅動模組5正被啟動，即判定第一三相驅動模組5為損壞，或為工作異常。系統處理器7即控制電路切換單元8中斷電源模組14與第一三相驅動模組5之間的連接，並建立電源模組14與第二三相驅動模組6之間的連接，令第二三相驅動模組6接續第一三相驅動模組5的工作，以持續驅動三相馬達的轉動(請配合圖2B虛框以了解各元件的運作情形)。

同理，第二三相驅動模組6取得電源模組14提供的工作電力，同時系統處理器7會啟動第二三相驅動模組6，工作電力即會透過第二三相驅動模組6形成與第一三相電力相近(或相同)數值的三相電力。

而且，系統處理器7會依據各霍爾元件16回傳的磁場變化訊號92以判定換相時機，再控制第二三相驅動器60在第一相位電路61、第二相位電路62與第三相位電路63之間進行相位切換與電路啟動作業，以調整三相電力的相位，使三相馬達持續受電轉動。

此外，系統處理器7更可產生一裝置損壞資料94並記錄於一維修記憶體71中。維修人員即能透過電動車輛的維修機器讀取維修記憶體71，得知第一三相驅動模組5已損壞，進而加快維修作業。亦或系統處理器7可產生並顯示一警示訊號93於該電動車輛之一儀表板72上。

(2)請同時參閱圖2C繪示之本發明實施例之三相驅動模組同時啟動示意圖，此例中，系統處理器7判斷三相馬達需取得較大的電功率以進行運作。假設，系統處理器7連接一個電門偵測單元73，且所取得的外部控制訊號亦包括電門偵測單元73所提供的電門開度訊號95。系統處理器7會分析此電門開度訊號95，並判斷電門偵測單元73連接的電門的電門開度已達到一開度界定值(由設計人員所設定，一般以開度50%為界定值)時，系統處理器7即會控制電路切換單元8同時將第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6連通電源模組14，以取得其提供的工作電力。

系統處理器7亦啟動第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6，且控制第一三相驅動器50與第二三相驅動器60，使其連接的相位電路進行同步，即依據三相馬達需求的電力相位，以同步驅動相同組別的相位電路。如第一三相驅動器50與第二三相驅動器60同步驅動第一相位電路(51、61)、同步驅動第二相位電路(52、62)及同步驅動第三相位電路(53、63)，但不以此順序為限，等效或相似近的驅動方式亦適用。故第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6即能合作以提供較高電功率的第二三相電力至三相馬達。

另言之，假設三相馬達最高運作功率為3000瓦特(Walt,W)，第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6可各別提供1500W的三相電力。當系統處理器7判定三相馬達需要1500W以上的電功率，則需同時啟動第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6。

(3)請同時參閱圖2D繪示之本發明實施例之煞車能源回充示意圖，此例中，系統處理器7的預設參數即是在不同時機令不同的三相驅動模組工作。在此假設，系統處理器7連接一煞車模組76。當煞車模組76受控進行煞車時，系統處理器7會判斷出煞車模組76之動作而產生煞車訊號96。當系統處理器7判斷上述電門的電門開度未達到一開度界定值(此時的電門開度通常為接近電門開度的起始值或數值為零者)，且取得上述的煞車訊號96時，系統處理器7會利用電路切換單元8中斷第一三相驅動模組5與電源模組14之通路，並連通第二三相驅動模組6與電源模組14，且啟動第二三相驅動模組6以進行一馬達煞車能源回充作業97。

然另一方面，系統處理器7亦有不需啟動第二三相驅動模組6的情形。說明如下：

系統處理器7判斷三相馬達需以較低電功率運作。系統處理器7會分析此電門開度訊號95，並判斷電門偵測單元73連接之電門的電門開度未達到一開度界定值時，系統處理器7即不會控制電路切換單元8動作，以維持由第一三相驅動模組5取得電源模組14提供的工作電力，三相馬達仍由第一三相驅動模組5所驅動。

另言之，假設三相馬達最高運作功率為3000瓦特(Walt,W)，第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6可各別提供1500W的三相電力。當系統處理器7判定三相馬達僅需要1500W以下的電功率時，僅需啟動第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6任一者。

綜上所述，當系統處理器7從所有三相驅動模組中啟動一第一三相驅動模組5時，係依據啟動的第一三相驅動模組5與電流訊號91來判定第一三相驅動模組5是否損壞，以決定是否控制電路切換單元8來中斷第一三相驅動模組5與電源模組14的通路，並建立第二三相驅動模組6與電源模組14的連接。其次，系統處理器7會在取得電門偵測單元73提供的電門開度訊號95，與偵測煞車模組76動作而產生的煞車訊號96之至少其一時，決定應啟動的三相驅動模組及模組數量。

此外，各相位電路的電晶體之配置方式與數量並不以此實施例之方式為限，相近或其它等效的配置方式亦適用。

請參閱圖2E繪示之本發明實施例之散熱結構配置示意圖，本實施例中，以第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6之相位電路配置進行說明。

如圖2E繪示，第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6中，同一組別的相位電路相隔甚遠，即第一相位電路51與第一相位電路61、第二相位電路52與第二相位電路62、第三相位電路53與第三相位電路63彼此同組的相位電路並非相鄰配置。故系統處理器7在驅動同一組別的相位電路(如圖2E中，系統處理器7驅動第一相位電路51與第一相位電路61)時，因同組別的相位電路相隔甚遠，並未擺放在一起。故各相位電路在運作時即具有較大的散熱空間，而且再利用散熱結構74協助相位電路進行散熱，即能有效的提升每一相位電路的散熱效果。

請同時參閱圖2F繪示之本發明實施例之溫度感測單元配置示意圖。本實施例結合圖2A繪示的系統結構進行說明。如圖2F，每一個相位電路皆配置有一個或一個以上溫度感測單元75，各溫度感測單元75係連接至系統處理器7。以此例而言，當系統處理器7在驅動第一三相驅動模組5或第二三相驅動模組6，或是同時驅動上述兩者時。運作中的相位電路會產生工作溫度，相關的溫度感測單元75即會感應此工作溫度並將之回傳至系統處理器7。系統處理器即判斷運作中的相位電路是否過熱，以決定是否中斷正運作中的三相驅動模組，而切換驅動至另一三相驅動模組。以本實施例來而，第一相位電路51工作時，其所屬的溫度感測單元75即會取得第一相位電路51的工作溫度並回傳至系統處理器7。若系統處理器7判定第一相位電路51的工作溫度過高時(一般最高溫度為120℃)。系統處理器7即停止驅動第一三相驅動模組5，而改驅動第二三相驅動模組6。同理，當第二三相驅動模組6的任一相位電路之工作溫度過高時，系統處理器7即停止驅動第二三相驅動模組6，而改驅動其它的三相驅動模組。

請參閱圖3A繪示本發明電動車輛之三相馬達控制方法實施例之方法流程示意圖。此方法請同時參閱圖2繪示的系統架構示意圖以利於了解，此方法如下所述：

由一系統處理器7取得至少一外部控制訊號(步驟S10)。本實施例中，三相控制電路包括兩個三相驅動模組，一為第一三相驅動模組5，一為第二三相驅動模組6。每一個三相驅動模組各別包括一第一相位電路(51、61)、一第二相位電路(52、62)與一第三相位電路(53、63)，同一個三相驅動模組的相位電路之架構為相同或相近。每一個相位電路皆由複數個電晶體以串、並聯的方式相連而成。相同組別的相位電路以並聯方式相接再連接至三相馬達，如各三相驅動模組的第一相位電路(51、61)係並聯再連接至三相馬達的第一相位輸入端171、各三相驅動模組的第二相位電路(52、62)係並聯再連接至三相馬達的第二相位輸入端172、及各三相驅動模組的第三相位電路(53、63)係並聯再連接至三相馬達的第三相位輸入端173。

第一三相驅動模組5包括一第一三相驅動器50以控制第一三相驅動模組5的各相位電路，第二三相驅動模組6包括一第二三相驅動器60以控制第二三相驅動模組6的各相位電路。而第一三相驅動器50與第二三相驅動器60再電性連接至系統處理器7，以受系統處理器7控管。系統處理器7即可透過控制第一三相驅動器50與第二三相驅動器60，達到控制第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6的啟動與停止。

一電路切換單元8配置於三相控制電路、電流偵測單元13與處理器之間，用以受系統處理器7控制，以使電流模組與第一三相驅動模組5及第二三相驅動模組6之至少其一者，形成斷路或通路。電路切換單元8的類別如繼電器、單刀開關或雙刀開關等元件，以其一者或複數者進行設計。

於步驟S10中，系統處理器7所取得的外部控制訊號的類型包括有電門開度訊號95或車輛啟動訊號…等任一種或數種。

由系統處理器7分析外部控制訊號，以依據分析結果利用一電路切換單元8從複數個三相驅動模組中，擇一第一三相驅動模組5連通一電源模組14以取得工作電力(步驟S20)。

此步驟中，當系統處理器7取得上述的外部控制訊號時，系統處理器7會分析外部控制訊號的內容，以依據內建的預設參數來啟動任一個三相驅動模組。在此以先啟動第一三相驅動模組5作為說明。系統處理器7會控制電路切換單元8，以令第一三相驅動模組5取得電源模組14提供的工作電力。

由系統處理器7啟動第一三相驅動模組5，第一三相驅動模組5係驅動三相馬達進行轉動(步驟S30)。

此步驟中，系統處理器7會啟動第一三相驅動模組5，工作電力即會透過第一三相驅動模組5形成一第一三相電力而被提供至三相馬達，三相馬達即受電而開始轉動。

續請參閱圖3B繪示本發明實施例之圖3A之後續流程示意圖，其係說明系統處理器7啟動第二三相驅動模組6，或是中斷第一三相驅動模組5而切換至第二三相驅動模組6的第一種情形，系統處理器7判斷第一三相驅動模組5損壞的情形，方法如下：

由系統處理器7取得電流偵測單元13偵測三相驅動模組所產生之一電流訊號91(步驟S41)。當第一三相驅動模組5運作時，電流偵測單元13會量測第一三相驅動模組5的工作電流以產生上述的電流訊號91，以傳輸此電流訊號91至系統處理器7。

由系統處理器7分析電流訊號91以判定第一三相驅動模組5是否損壞(步驟S42)。

當系統處理器7判定第一三相驅動模組5損壞時，系統處理器7利用該電路切換單元8中斷第一三相驅動模組5與電源模組14，並連通第二三相驅動模組6與電源模組14(步驟S43)。

上述步驟中，當系統處理器7分析電流訊號91，並判斷電流訊號91為不正常的數值，且判斷第一三相驅動模組5正被啟動時，即判定第一三相驅動模組5為損壞，或為工作異常。系統處理器7即控制電路切換單元8中斷電源模組14與第一三相驅動模組5之間的連接，並建立電源模組14與第二三相驅動模組6之間的連接。

由系統處理器7啟動第二三相驅動模組6，第二三相驅動模組6係驅動該三相馬達進行轉動(步驟S44)。

第二三相驅動模組6取得電源模組14提供的工作電力，同時系統處理器7會啟動第二三相驅動模組6，工作電力即會透過第二三相驅動模組6形成與第一三相電力相近(或相同)數值的三相電力並提供至第二三相驅動模組6，令第二三相驅動模組6接續第一三相驅動模組5的工作，以持續驅動三相馬達的轉動。

系統處理器7會依據各霍爾元件16回傳的磁場變化訊號92以判定換相時機，再控制第二三相驅動器60在第一相位電路61、第二相位電路62與第三相位電路63之間進行切換與啟動作業，以調整三相電力的相位，使三相馬達持續受電轉動。

反之，當該系統處理器7判定第一三相驅動模組5未損壞時，即由系統處理器7判斷是否再次取得外部控制訊號(步驟S45)，以決定切換驅動的三相驅動模組、中斷驅動的三相驅動模組或是驅動所有的三相驅動模組。

續請參閱圖3C繪示本發明實施例之圖3A之後續流程示意圖，其係說明系統處理器7啟動第二三相驅動模組6，或是中斷第一三相驅動模組5而切換至第二三相驅動模組6的第二種情形，系統處理器7判斷三相馬達是否需取得較大的電功率以進行運作的情形。方法如下：

於步驟S45後，系統處理器7再次取得一外部控制訊號，且系統處理器7分析出外部控制訊號包括一電門開度訊號95時，係判斷電門偵測單元73所連接之電門的電門開度是否達到一開度界定值(步驟S51)。在此說明，電門開度訊號95為連接系統處理器7之電門偵測單元73所提供，電門開度訊號95係記錄電門偵測單元73連接之電門的電門開度資訊。開度界定值通常由電動車輛的設計人員所設定，一般以開度50%為界定值。

當系統處理器7判定電門開度未達到開度界定值時會判斷是否取得一煞車訊號96(步驟S52)，此步驟中，系統處理器7會在偵測到煞車模組76動作時，產生供相關處理程序或硬體單元使用的煞車訊號96。

當系統處理器7未取得煞車訊號96時，由系統處理器7利用電路切換單元8連通第一三相驅動模組5與該電源模組14，並啟動第一三相驅動模組5以提供一第一三相電力來驅動三相馬達(步驟S53)。

若是系統處理器7以判斷出第一三相驅動模組5與該電源模組14已建立連接。系統處理器7即不會控制電路切換單元8動作，以維持由第一三相驅動模組5取得電源模組14提供的工作電力，三相馬達仍由第一三相驅動模組5所驅動。

然而，當系統處理器7判斷電門偵測單元73所連接之電門的電門開度未達到一開度界定值(此時的電門開度通常為接近電門開度的起始值或數值為零者)，且取得煞車訊號96時，系統處理器7係利用電路切換單元8中斷第一三相驅動模組5與電源模組14之通路，並連通第二三相驅動模組6與該電源模組14，且啟動第二三相驅動模組6以進行一馬達煞車能源回充作業97(步驟S54)。

然而，當系統處理器7判定電門開度達到開度界定值時，由系統處理器7利用電路切換單元8將第一三相驅動模組5、第二三相驅動模組6連通至電源模組14，並啟動第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6以提供一第二三相電力來驅動三相馬達(步驟S55)。

此步驟中，系統處理器7會控制電路切換單元8同時將電源模組14連通第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6，使第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6取得電源模組14提供的工作電力。

系統處理器7亦啟動第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6，且控制第一三相驅動器50與第二三相驅動器60，使其連接的相位電路進行同步，即依據三相馬達需求的電力相位，以同步驅動相同組別的相位電路。故第一三相驅動模組5與第二三相驅動模組6即能合作以提供較高電功率的第二三相電力至三相馬達。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

先前技術：

11．．．處理器

12、12’．．．三相驅動電路

120．．．驅動器

121、121’．．．第一相位電路

1211．．．第一電晶體

1212．．．第二電晶體

122、122’．．．第二相位電路

123、123’．．．第三相位電路

13．．．電流偵測單元

14．．．電源模組

15．．．轉子

16．．．霍爾元件

17．．．定子

本發明：

13．．．電流偵測單元

14．．．電源模組

15．．．轉子

16．．．霍爾元件

17．．．定子

171．．．第一相位輸入端

172．．．第二相位輸入端

173．．．第三相位輸入端

5．．．第一三相驅動模組

50．．．第一三相驅動器

51．．．第一三相驅動模組的第一相位電路

52．．．第一三相驅動模組的第二相位電路

53．．．第一三相驅動模組的第三相位電路

6．．．第二三相驅動模組

60．．．第二三相驅動器

61．．．第二三相驅動模組的第一相位電路

62．．．第二三相驅動模組的第二相位電路

63．．．第二三相驅動模組的第三相位電路

7．．．系統處理器

71．．．維修記憶體

72．．．儀表板

73．．．電門偵測單元

74．．．散熱結構

75．．．溫度感測單元

76．．．煞車模組

8．．．電路切換單元

91．．．電流訊號

92．．．磁場變化訊號

93．．．警示訊號

94．．．裝置損壞資料

95．．．電門開度訊號

96．．．煞車訊號

97．．．馬達煞車能源回充作業

圖1A繪示先前技術電動車輛之三相馬達控制等效電路示意圖；

圖1B所繪示先前技術電動車輛之三相馬達控制等效電路另一種示意圖；

圖2A所繪示本發明電動車輛之三相馬達控制系統實施例之系統架構示意圖；

圖2B繪示之本發明實施例之三相驅動模組切換示意圖；

圖2C繪示之本發明實施例之三相驅動模組同時啟動示意圖；

圖2D繪示之本發明實施例之煞車能源回充示意圖；

圖2E繪示之本發明實施例之散熱結構配置示意圖；

圖2F繪示之本發明實施例之溫度感測單元配置示意圖；

圖3A繪示本發明電動車輛之三相馬達控制方法實施例之方法流程示意圖；

圖3B繪示本發明實施例之圖3A之後續流程示意圖；以及

圖3C繪示本發明實施例之圖3A之後續流程示意圖。

13．．．電流偵測單元

14．．．電源模組

15．．．轉子

16．．．霍爾元件

17．．．定子

171．．．第一相位輸入端

172．．．第二相位輸入端

173．．．第三相位輸入端

5．．．第一三相驅動模組

50．．．第一三相驅動器

51．．．第一三相驅動模組的第一相位電路

52．．．第一三相驅動模組的第二相位電路

53．．．第一三相驅動模組的第三相位電路

6．．．第二三相驅動模組

60．．．第二三相驅動器

61．．．第二三相驅動模組的第一相位電路

62．．．第二三相驅動模組的第二相位電路

63．．．第二三相驅動模組的第三相位電路

7．．．系統處理器

8．．．電路切換單元

Claims

一種電動車輛之三相馬達控制系統，其包括一三相馬達，一用以控制該三相馬達之三相控制電路，一電源模組用以提供一工作電力至該三相控制電路與該三相馬達，一用以偵測該三相控制電路之電流以產生一電流訊號的電流偵測單元，一系統處理器依據該電流訊號控制該三相控制電路之動作，其特徵在於：該三相控制電路包括複數個三相驅動模組，每一三相驅動模組包括一第一相位電路、一第二相位電路與一第三相位電路以及一連接該系統處理器、該第一相位電路、該第二相位電路與該第三相位電路之三相驅動器，其中，各該第一相位電路係並聯以連接至該三相馬達之第一相位輸入端，各該第二相位電路係並聯以連接至該三相馬達之第二相位輸入端，及各該第三相位電路係並聯以連接至該三相馬達之第三相位輸入端，以及一電路切換單元電性連接於該等三相驅動模組、該系統處理器與該電源模組之間，該系統處理器係控制該電路切換單元以切換該等三相驅動模組之至少其一三相驅動模組與該電源模組通路，並控制該至少其一三相驅動模組之該三相驅動器，以令該至少其一三相驅動模組驅動該三相馬達。
如申請專利範圍第1項所述電動車輛之三相馬達控制系統，其中當該系統處理器從該等三相驅動模組中啟動一第一三相驅動模組時，係依據啟動之該第一三相驅動模組與該電流訊號判定該第一三相驅動模組是否損壞，以決定是否中斷該第一三相驅動模組與該電源模組的通路。
如申請專利範圍第2項所述電動車輛之三相馬達控制系統，其中該系統處理器判定該第一三相驅動模組損壞時，係產生一裝置損壞資料並記錄於一維修記憶體中並產生並顯示一警示訊號於該電動車輛之一儀表板上。
如申請專利範圍第2項所述電動車輛之三相馬達控制系統，其中該系統處理器判定該第一三相驅動模組損壞時，係中斷啟動該第一三相驅動模組，並將該等三相驅動模組中之一第二三相驅動模組連通至該電源模組，並啟動該第二三相驅動模組以驅動該三相馬達。
如申請專利範圍第1項所述電動車輛之三相馬達控制系統，其中該系統處理器更電性連接一電門偵測單元與一煞車模組，以取得該電門偵測單元提供之一電門開度訊號且該系統處理器判斷該煞車模組動作時係產生一煞車訊號，該等三相驅動模組包括一第一三相驅動模組與一第二三相驅動模組，該系統處理器依據該電門開度訊號判斷該電門偵測單元所偵測之電門的電門開度未達到一開度界定值時，該系統處理器係利用該電路切換單元連通該第一三相驅動模組與該電源模組，並啟動該第一三相驅動模組以提供一第一三相電力來驅動該三相馬達，與當該系統處理器判斷該電門偵測單元所偵測之電門的電門開度達到一開度界定值時，該系統處理器係利用該電路切換單元將該第一三相驅動模組、該第二三相驅動模組連通至該電源模組，並啟動該第一三相驅動模組與該第二三相驅動模組以提供一第二三相電力來驅動該三相馬達，以及當該系統處理器判斷該電門偵測單元所偵測之電門的電門開度未達到一開度界定值，且取得該煞車訊號時，該系統處理器係利用該電路切換單元中斷該第一三相驅動模組與該電源模組之通路，並連通該第二三相驅動模組與該電源模組，且啟動該第二三相驅動模組以進行一馬達煞車能源回充作業。
如申請專利範圍第1項所述電動車輛之三相馬達控制系統，其中更包括複數個溫度感測單元，該等溫度感測單元個別感測該等第一相位電路、該等第二相位電路與該等第三相位電路之工作溫度，當該至少其一三相驅動模組之至少運作時，該系統處理器係依據該等工作溫度以決定是否中斷該至少其一三相驅動模組之運作並切換驅動另一三相驅動模組。
一種電動車輛之三相馬達控制方法，該方法包括：由一系統處理器取得至少一外部控制訊號；由該系統處理器分析該外部控制訊號，以依據分析結果利用一電路切換單元從複數個三相驅動模組中，擇一第一三相驅動模組連通一電源模組以取得工作電力；以及由該系統處理器啟動該第一三相驅動模組，該第一三相驅動模組係驅動該三相馬達進行轉動。
如申請專利範圍第7項所述之電動車輛之三相馬達控制方法，其中一電流偵測單元連接於該系統處理器、該電源模組與該等三相驅動模組之間，該方法更包括：由該系統處理器取得該電流偵測單元偵測該等三相驅動模組所產生之一電流訊號；以及由該系統處理器分析該電流訊號以判定該第一三相驅動模組是否損壞，以決定是否中斷啟動該第一三相驅動模組，並啟動一第二三相驅動模組。
如申請專利範圍第8項所述之電動車輛之三相馬達控制方法，其中更包括：當該系統處理器判定該第一三相驅動模組損壞時，該系統處理器係利用該電路切換單元中斷該第一三相驅動模組與該電源模組，並連接該第二三相驅動模組與該電源模組；由該系統處理器啟動該第二三相驅動模組，該第二三相驅動模組係驅動該三相馬達進行轉動；以及當該系統處理器判定該第一三相驅動模組未損壞時，由該系統處理器判斷是否取得該外部控制訊號。。
如申請專利範圍第9項所述之電動車輛之三相馬達控制方法，其中該系統處理器係連接一電門偵測單元與一煞車模組，該方法更包括：當該系統處理器分析出該外部控制訊號包括一電門開度訊號時，係判斷該電門偵測單元所偵測之電門的電門開度是否達到一開度界定值；當系統處理器判定該電門開度未達到該開度界定值，且該系統處理器未取得一煞車訊號時，由該系統處理器利用該電路切換單元連通該第一三相驅動模組與該電源模組，並啟動該第一三相驅動模組以提供一第一三相電力來驅動該三相馬達，其中該煞車訊號為該系統處理器判斷該煞車模組動作時所產生；當系統處理器判定該電門開度達到該開度界定值時，由該系統處理器利用該電路切換單元將該第一三相驅動模組、該第二三相驅動模組連通至該電源模組，並啟動該第一三相驅動模組與該第二三相驅動模組以提供一第二三相電力來驅動該三相馬達；以及當該系統處理器判斷該電門偵測單元所偵測之電門的電門開度未達到一開度界定值，且取得該煞車訊號時，該系統處理器係利用該電路切換單元中斷該第一三相驅動模組與該電源模組之通路，並連通該第二三相驅動模組與該電源模組，且啟動該第二三相驅動模組以進行一馬達煞車能源回充作業。