WO2022021449A1 - 电机、控制方法、动力系统以及电动汽车 - Google Patents

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但志敏
李宝
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Abstract

一种电机、控制方法、动力系统以及电动汽车，电机的每相定子绕组包括两个子绕组集，当动力电池需要加热时，电机的两个子绕组集存储电能，通过逆变器向动力电池提供交变电流，动力电池利用自身内阻加热，另外，两个子绕组集产生相反的磁场，磁场相互抵消，每相定子绕组内磁场强度减少，气隙磁通减少，以减少电机发热以及电机NVH问题。

Description

电机、控制方法、动力系统以及电动汽车 技术领域
本申请涉及电动汽车领域，更具体地，涉及一种电机、控制方法、动力系统以及电动汽车。
背景技术
电动汽车是指由动力电池提供动力的汽车。由于动力电池材料限制，使其在额定电芯温度下才能稳定地发挥出最佳性能，因此，在电芯温度较低地区使用电动汽车时，需要将动力电池加热至额定电芯温度。
现有动力电池加热方式可以分为间接加热和直接加热。间接加热就是指在动力电池外部放置热源进行加热。直接加热是指在动力电池内部对动力电池进行加热。目前业内提出了一种直接加热方式为通过电机对动力电池进行加热。
然而，现有电机在向动力电池提供加热电流时，会出现转子发热严重以及电机NVH问题(NVH全称为：Noise，Vibration，Harshness，中文名称为：噪声、振动以及声振粗糙度)，进而影响电机寿命及降低乘客的舒适度，目前亟需改善电机发热及NVH问题。
发明内容
现有电机在向动力电池提供加热电流时，会出现转子发热严重不能维持加热工况长时间运行以及电机NVH(NVH全称为：Noise，Vibration，Harshness，中文名称为：噪声、振动以及声振粗糙度)严重的问题，进而降低驾驶员和乘客的舒适度。
本申请实施例提供一种电机、控制方法、动力系统以及电动汽车，旨在解决电机工作于为动力电池提供加热电流时，转子发热量大以及电机NVH指标不达标的技术问题。
第一方面，本申请提供一种电机，包括：M相定子绕组，其中，M为 正整数，每相定子绕组包括第一子绕组集和第二子绕组集，电机用于为动力电池加热；
当电机为动力电池加热，对第一子绕组集以及第二子绕组集进行通电时，使第一子绕组集产生的总磁场的方向与第二子绕组集产生的总磁场的方向相反。
在一些实施例中，第一子绕组集包括第一子绕组，二子绕组集包括第二子绕组，第一子绕组包括首端和尾端，第二子绕组包括首端和尾端；
其中，当电机为动力电池加热时，使第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接。
根据本实施例，通过将第一子绕组的尾端和第二子绕组的尾端连接，实现第一子绕组的总磁场的方向与第二子绕组集产生的总磁场的方向相反，两个绕组产生磁场相互抵消，气隙磁通量趋近于零，以减少电机发热和电机NVH问题。
在一些实施例中，电机还包括：M组相内开关，其中，每组相内开关包括第一相内开关和第二相内开关；
第一相内开关连接于其中一相定子绕组中第一子绕组的尾端和第二子绕组的首端之间，第二相内开关连接于其中一相定子绕组中第一子绕组的尾端和第二子绕组的尾端之间。
根据本实施例，通过设置两组相内开关实现第一子绕组和第二子绕组的连接方式切换，使电机为动力电池加热时，通过将第一子绕组的尾端和第二子绕组的尾端连接，两个绕组产生磁场相互抵消，气隙磁通量趋近于零，以减少电机发热和电机NVH问题。
在一些实施例中，电机还包括M组相间开关，其中，每组相间开关包括第一相间开关和第二相间开关；
第一相间开关连接于其中一相定子绕组中第二子绕组的首端和另一相定子绕组中第二子绕组的首端连接，第二相间开关连接于其中一相定子绕组中第二子绕组的尾端和另一相定子绕组第二子绕组的尾端之间。
根据本实施例，通过设置两组相间开关实现各相绕组连接方式切换，以适应不同绕组连接方式。
在一些实施例中，第一子绕组集包括N个第一子绕组，第二子绕组集包括N个第二子绕组，其中，N为大于1的整数；
当电机为动力电池加热时，第i个第一子绕组的尾端连接第i个第二子绕组的尾端，第 j个第二子绕组的首端连接第j+1个第一子绕组的首端，其中，1≤i≤N，1≤j≤N-1。
根据本实施例，可以设置多组子绕组，以提高电机为动力电池加热的加热功率。
在一些实施例中，每个第一子绕组的绕线方向与每个第二子绕组的绕线方向相同。
在一些实施例中，电机还包括转子；
当电机为动力电池加热时，转子处于静止状态。
第二方面，本申请提供一种加热控制方法，方法应用于如权利要求1～7任一项的电机，电机通过逆变器与动力电池连接，电机包括M相定子绕组，每相定子绕组包括第一子绕组和第二子绕组，方法包括：
接收动力电池的温度和电机的运行状态信息；
根据电芯温度和运行状态信息判断是否满足加热条件；
若判断结果为是，使第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接。
在一些实施例中，若判断结果为是，使第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接之后还包括：
控制逆变器的状态，以使当动力电池对第一子绕组以及第二子绕组进行通电时，第一子绕组产生的总磁场的方向与第二子绕组产生的总磁场的方向相反。
在一些实施例中，电机还包括：M组相间开关和M组相内开关，每组相间开关包括第一相间开关和第二相间开关，每组相内开关包括第一相内开关和第二相内开关；
若判断结果为是，使第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接，具体包括：
闭合每组相内开关内的第二相内开关和每组相间开关内的第一相间开关。
第三方面，本申请提供一种动力系统，系统包括：动力电池、逆变器以及第一方面及可选方案所涉及的电机，电机通过逆变器为动力电池加热。
第四方面，本申请提供一种电动汽车，包括动力系统，动力系统包括：电池、逆变器以及第一方面及可选方案所涉及的电机，电机通过逆变器为 动力电池加热。
本申请提供一种电机、控制方法、动力系统以及电动汽车，电机通过逆变器与动力电池连接，电机的每相定子绕组包括两个子绕组集，当动力电池需要加热时，电机中两个子绕组集作为储能元件，向动力电池提供交变电流，使动力电池利用自身内阻发热，同时，两个子绕组集产生相反的磁场，磁场相互抵消，使得定子绕组内磁场强度减少，气隙磁通减少，以减少电机发热和电机NVH问题。
附图说明
图1为本申请提供的电动汽车的动力系统的电路原理图；
图2为本申请提供的动力系统的功能框架图；
图3为本申请实施例二提供的电机处于输出动力工况下的定子绕组连接的示意图；
图4为本申请实施例二提供的电机处于加热工况下的定子绕组连接的示意图；
图5为本申请实施例三提供的定子绕组与开关的连接示意图；
图6为本申请实施例三提供的定子绕组的结构示意图；
图7为本申请实施例四提供的电机处于输出动力工况下的定子绕组连接的示意图；
图8为本申请实施例四提供的电机处于加热工况下的定子绕组连接的示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
电动汽车是指由动力电池提供动力的汽车。如图1所示，电动汽车的动力系统100包括动力电池10、逆变器20、电机30以及和电机控制器 (Motor Controller Unit，简称：MCU)40。动力电池10的正负极与逆变器300的直流侧连接，逆变器20的交流侧与电机30的定子绕组连接。当电动汽车处于行驶状态时，动力电池10通过逆变器20向电机30供电，电机输出动力，驱动汽车行驶。MCU 40设有多个输入端，用于接收电机运行状态数据、以及电机控制指令。MCU40根据电机控制指令、电机运行状态数据以及动力电池的运行状态数据，生成脉宽调制(Pulse Width Modulation，简称：PWM)信号，控制逆变器向电机30提供电压和电流大小，以控制电机转速，以实现汽车行驶速度控制。
如图2所示，动力电池10包括电池模组101、辅助结构102、以及电池管理系统103。其中，电池模组101由多个动力电芯串并联而成，动力电芯是动力电池的核心部件，是动力电池提供电能的来源。常见辅助结构102包括外部框架、固定装置、电连接装置以及绝缘部件。电池管理系统103主要功能是进行充放电管理、高压控制、评估电池状态、采集电池数据、以及电池热管理。
电池管理系统103用于确保动力电池工作在适宜温度范围内。电池热管理系统主要功能是电池温度的准确测量和监控，电池组温度过高时进行有效散热，温度过低时，例如低于温度阈值时，进行快速加热以及保证电池组温度场的均匀分布。其中，由于动力电池材料限制，使其在额定电芯温度下才能稳定地发挥出最佳性能，因此，在电芯温度较低环境使用时，需要将动力电池加热至额定电芯温度。
现有动力电池加热方式可以分为间接加热和直接加热。间接加热就是指在动力电池外部放置热源进行加热。间接加热方法可以是空气加热、液体加热以及加热膜加热等。不同的加热源，电池的加热速率也会有所不同。由于是通过外部热源对电池进行加热，在传热介质上将会产生热损耗，因此，间接加热的效率并不高。直接加热是指在内部对动力电池进行加热。目前业内提出了一种直接加热方式为通过电机对动力电池进行加热。
然而，现有电机在向动力电池提供加热电流时，会出现转子发热严重不能维持加热工况长时间运行以及电机NVH问题。其中，NVH就是Noise，Vibration和Harshness的简称，分别表示噪声、振动以及声振粗糙度。NVH是衡量汽车舒适度的重要指标。
本申请提供一种电机、控制方法、动力系统以及电动汽车，旨在解决 上述问题。本申请的发明构思为：在用电机对电池进行直接加热时，改变了电机常规的运行工况，导致该工况下电机气隙的磁通密度分布极度不均匀，从而使转子发热严重，不能维持加热工况长时间运行，同时也产生电机NVH问题。为了解决磁通密度分布极度不均匀的问题，基于上述分析，本申请将定子绕组拆分成两组子绕组集，在电机向外输出动力时，两组子绕组集产生的磁场方向相同，电机内部磁场分布均匀，以为车辆提供动力。在电机作为动力电池的加热回路中电感时，两组子绕组集产生的磁场方向相反，使得磁场相互抵消，每相绕组内磁场减少，进而使得气隙磁通密度减少，转子上的磁密也会变得很小，以减少转子发热。电机振动与气隙的磁通密度和分布不均匀有关，由于气隙磁通密度减少，由磁场分布不均匀引起的电机NVH问题在根源上也得到了一定程度的抑制。
下面重点描述本申请实施例一提供的电机的结构，本申请提供的电机包括：M相定子绕组、定子铁芯及转子，其中，M为正整数。定子绕组用于与逆变器连接。
其中，定子绕组绕于定子铁芯上，定子绕组可以为集中式绕组或者分布式绕组，此处不限定。每相定子绕组包括第一子绕组集和第二子绕组集。
其中，电机有两个工作状态，一个是加热工况，另一个是输出动力工况。加热工况是指电机中定子绕组作为储能元件，向动力电池提供交变电流，使动力电池利用自身内阻发热，实现自身加热过程。输出动力工况是指电机向外输出机械动力情况。
当工作于输出动力工况时，对第一子绕组集以及第二子绕组集进行通电时，使第一子绕组集产生的总磁场的方向与第二子绕组集产生的总磁场的方向相同，第一子绕组集产生的总磁场与第二子绕组集产生的总磁场叠加增强，由第一子绕组集产生的总磁场与第二子绕组集产生的总磁场共同与转子作用，向外输出动力。
当电机为动力电池加热，对第一子绕组集以及第二子绕组集进行通电时，使第一子绕组集产生的总磁场的方向与第二子绕组集产生的总磁场的方向相反，第一子绕组集产生的总磁场与第二子绕组集产生的总磁场相互抵消，定子绕组产生的磁场趋近于零，气隙磁通密度减少，转子上的磁密也变小。
下面分析转子发热量降低和振动减少的原理，转子涡流损耗计算公式 如下所示：
Figure PCTCN2020106472-appb-000001
其中，P C表示转子涡流损耗，K C为涡流损耗系数，f为电流频率，B S为转子磁通密度幅值。
根据上述公式可知，转子涡流损耗与转子磁通密度的2次方成正比，转子磁通密度的削弱，转子涡流损耗成平方关系下降，进而减少发热功率，即可解决转子温升高的问题，进而解决自加热不能长时间使用的问题。又由于电机振动与气隙的磁通密度大小和分布不均匀有关，气隙磁通密度趋向于0，由磁场分布不均匀引起的电机振动噪声的问题也得到大幅改善。
在本申请实施例提供的电机，当电机工作于加热工况时，使两个子绕组集产生相反的磁场，磁场相互抵消，可以控制总磁场在合理的阈值范围内，使利用电机为动力电池加热的过程中能满足NVH的要求，同时，由于电机本身的设置即可使加热的过程中能满足NVH的要求，所以也能降低对电机控制难度的要求。
下面以第一子绕组集和第二子绕组集中仅包含一个子绕组，且第一子绕组的绕制方向和第二子绕组的绕制方向相同为例说明本申请实施例二提供的电机。本申请实施例提供的电机包括：M相定子绕组、定子铁芯及转子。
其中，每相定子绕组包括第一子绕组集和第二子绕组集。第一子绕组集包括第一子绕组，第二子绕组集包括第二子绕组。并且第一子绕组的绕制方向与第二子绕组的绕制方向相同。第一子绕组和第二子绕组均设有首端和尾端。其中，将绕组的绕制起始点或者终止点中任意一端作为首端，并将另一端称为尾端。
每相定子绕组中的第一子绕组的首端用于与逆变器连接。当电机处于动力输出工况时，第一子绕组的尾端与第二子绕组的首端连接。又第一子绕组的绕制方向和第二子绕组的绕制方向相同，使得第一子绕组产生的磁场的方向与第二子绕组产生的磁场的方向相同，两个子绕组产生的磁场叠加，定子绕组产生磁场和转子产生磁场相互作用，驱动转子旋转，以向外输出动力。
当电机处于加热工况时，固定电机转子，使第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接。电机控制器向逆变器的控制端输入PWM信号，动力电池、逆变器和定子绕组形成闭合回路，定子绕组存储电能。由于定子绕组的电感特性，定子绕组又向电池施加交变的电流激励，动力电池利用自身的内阻进行加热。由于第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接，又第一子绕组的绕制方向和第二子绕组的绕制方向相同，使得第一子绕组产生的磁场的方向与第二子绕组产生的磁场的方向相反，两个子绕组产生的磁场抵消，定子绕组产生的磁场趋近于零，气隙磁通密度减少，转子上的磁密也变小。
在一些实施例中，每个第一子绕组的匝数相同与每个第二子绕组的匝数相同，且第一子绕组和第二子绕组可以采用相同的导线绕制。通过上述设置，使得第一子绕组集中总磁场和第二子绕组集中总磁场可以完全抵消，气隙的磁通密度趋于零，转子发热量可以趋于零。需要说明的是，第一子绕组和第二子绕组也可以采用不同的导线绕制。第一子绕组和第二子绕组的匝数也可以不相同，此处不做限制。
下面以三相电机为例描述电机的定子绕组，定子绕组按照常规绕线方式绕制，需要将A相绕组、B相绕组和C相绕组分隔成两组子绕组，可以通过截断每相绕组的方式进行分割，也可以在绕制过程中分成两个绕组绕制每相绕组。如图3所示，分割后的A相绕组包括第一子绕组A1X1和第二子绕组A2X2，分割后的B相绕组包括第一子绕组B1Y1和第二子绕组B2Y2，分割后的C相绕组包括第一子绕组C1Z1和第二子绕组C2Z2。
继续参考图3，电机工作于输出动力工况下，每相绕组串联连接，第一子绕组A1X1的尾端X1连接第二子绕组A2X2的首端A2，第一子绕组B1Y1的尾端Y1连接第二子绕组B2Y2的首端B2，第一子绕组C1Z1的尾端Z1连接第二子绕组C2Z2的首端C2。第一子绕组产生的磁场的方向与第二子绕组产生的磁场的方向相同，两个子绕组产生的磁场叠加，定子绕组产生磁场和转子产生磁场相互作用，驱动转子旋转，并向外输出动力。
如图4所示，电机工作在加热工况时，每相绕组并联连接，第一子绕组A1X1的尾端X1连接第二子绕组A2X2的尾端X2，第一子绕组B1Y1的尾端Y1连接第二子绕组B2Y2的尾端Y2，第一子绕组C1Z1的尾端Z1连接第二子绕组C2Z2的尾端Z2。第一子绕组产生的磁场的方向与第二子 绕组产生的磁场的方向相反，两个子绕组产生的磁场全部或部分抵消，定子绕组产生的磁场减少，气隙磁通密度减少，转子上的磁密减少，电机振动和转子发热也相应减少。当通过对两个子绕组的匝数和导线的设置使两个绕组产生的磁场理论上全部抵消时，定子绕组产生的磁场趋近于零，转子上的磁密也可以忽略不计，电机振动和转子发热也会大幅减少。
在一些实施例中，当电机工作于加热工况时，使两个子绕组集产生相反的磁场，磁场完全抵消，每相定子绕组内磁场强度趋近于零，气隙磁通减少，电机振动和转子发热也相应减少。
在本申请实施例提供的电机，当电机工作于加热工况时，使第一子绕组和第二子绕组产生相反的磁场，磁场相互抵消，控制总磁场在合理的阈值范围内，使利用电机为动力电池加热的过程中能满足NVH的要求，同时，由于电机本身的设置即可使加热的过程中能满足NVH的要求，所以也能降低对电机控制难度的要求。
下面重点描述本申请实施例三提供的电机的结构，本申请实施例提供的电机包括：M相定子绕组。与实施例一提供的电机不同在于，本实施例中电机还包括：M组相内开关和M组相间开关。其中，每组相内开关包括第一相内开关和第二相内开关。每组相间开关包括第一相间开关和第二相间开关。
第一相内开关连接于其中一相定子绕组中第一子绕组的尾端和第二子绕组的首端之间。第二相内开关连接于其中一相定子绕组中第一子绕组的尾端和第二子绕组的尾端之间。第一相间开关连接于其中一相定子绕组中第二子绕组的首端和另一相定子绕组中第二子绕组的首端连接。第二相间开关连接于其中一相定子绕组中第二子绕组的尾端和另一相定子绕组第二子绕组的尾端之间。
其中，电机还包括电机控制器，电机控制器用于控制M组相内开关和M组相间开关闭合或者断开，实现切换第一子绕组和第二子绕组的连接方式。
当电机工作在输出动力工况下，电机控制器闭合每组相内开关内的第一相内开关和每组相间开关内的第二相间开关，第一子绕组的尾端与第二子绕组的首端连接。第一子绕组产生的磁场的方向与第二子绕组产生的磁 场的方向相同，两个子绕组产生的磁场叠加，定子绕组产生磁场和转子产生磁场相互作用，驱动转子旋转，并向外输出动力。
当电机工作在加热工况下，电机控制器闭合每组相内开关内的第二相内开关和每组相间开关内的第一相间开关，第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接。第一子绕组产生的磁场的方向与第二子绕组产生的磁场的方向相反，两个子绕组产生的磁场抵消，定子绕组产生的磁场趋近于零，进而使得气隙磁通密度减少，转子上的磁密减少，进而减少电机振动和转子发热。
下面以三相电机为例描述开关切换过程，如图5和图6所示，A相、B相和C相的第一子绕组A1X1的首端通过逆变器与动力电池连接，第一相内开关K1连接于A相绕组中第一子绕组A1X1的尾端和第二子绕组A2X2的首端A2，第二相内开关K2连接于A相绕组中第一子绕组A1X1的尾端和第二子绕组A2X2的尾端X2。B相和C相的开关连接方式与A相相同，此处不再赘述。
第一相间开关K3连接于A相定子绕组中第二子绕组A2X2的首端A2和B相定子绕组中第二子绕组B2Y2的首端B2连接。第二相间开关K4连接于A相定子绕组中第二子绕组A2X2的尾端X2和B定子绕组第二子绕组B2Y2的尾端之间。B相和C相之间，以及A相和C相之间开关连接方式与A相和B相之间的连接方式相同，此处不再赘述。
当电机工作在输出动力工况下，闭合每组相内开关内的第一相内开关K1和每组相间开关内的第二相间开关K4，使第一子绕组的尾端与第二子绕组的首端连接，各相的第二子绕组尾端相互连接，各相的第一子绕组的首端通过逆变器与动力电池连接。当电机工作在加热工况下，闭合每组相内开关内的第二相内开关K2和每组相间开关内的第一相间开关K3，使第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接，各相得第二子绕组首端相互连接，各相的第一子绕组的首端通过逆变器与动力电池连接。
在本申请实施例提供的电机，当电机工作于加热工况时，闭合每组相内开关内的第二相内开关和每组相间开关内的第一相间开关，使第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接。两个子绕组集产生相反的磁场，磁场相互抵消，每相定子绕组内磁场强度趋近于零，气隙磁通减少，以减少电机振动和转子发热。
下面重点描述本申请实施例四提供的电机的结构，本申请提供的电机包括：M相定子绕组、定子铁芯及转子。与实施例二提供的电机不同在于，第一子绕组集包括N个第一子绕组，第二子绕组集包括N个第二子绕组。其中，N为大于1的整数。也就是，第一子绕组集包括两个或者以上的第一子绕组，第二子绕组集包括两个或者以上的第二子绕组。
当电机工作于输出动力工况时，第i个第一子绕组的尾端连接第i个第二子绕组的首端，第j个第二子绕组的尾端连接第j+1个第一子绕组的首端，其中，1≤i≤N，1≤j≤N-1。又第一子绕组的绕制方向和第二子绕组的绕制方向相同，第i个第一子绕组产生的磁场方向与第i个第二子绕组产生的磁场方向相同，磁场叠加加强，以产生机械动力。
当电机工作于加热工况时，第i个第一子绕组的尾端连接第i个第二子绕组的尾端，第j个第二子绕组的首端连接第j+1个第一子绕组的首端，其中，1≤i≤N，1≤j≤N-1。又第一子绕组的绕制方向和第二子绕组的绕制方向相同，第i个第一子绕组产生的磁场方向与第i个第二子绕组产生的磁场方向相反，磁场相互抵消，每相定子绕组内磁场减少。
下面以N＝2为例，并结合图7和图8说明子绕组连接方式，分割后的A相绕组包括第一个第一子绕组A11X11和第二个第一子绕组A12X12，以及第一个第二子绕组A21X21和第二个第二子绕组A22X22。分割后的B相绕组包括第一个第一子绕组B11Y11和第二个第一子绕组B12Y12，以及第一个第二子绕组B21Y21和第二个第二子绕组B22Y22。分割后的C相绕组包括第一个第一子绕组C11Z11和第二个第一子绕组C12Z12，以及第一个第二子绕组C21Z21和第二个第二子绕组C22Z22。
继续参考图7，电机在输出动力工况下，每相绕组成串联连接，第一个第一子绕组A11X11的尾端X11连接第一个第二子绕组A21X21的首端A21，第一个第二子绕组A21X21的尾端X21与第二个第一子绕组A12X12的首端A12连接。第二个第一子绕组A12X12的尾端X12连接第二个第二子绕组A22X22的首端A22。B相和C相连接方式同A相相同，此处不再赘述。第一子绕组产生的磁场的方向与第二子绕组产生的磁场的方向相同，两个子绕组产生的磁场叠加增强，定子绕组产生磁场和转子产生磁场相互作用，驱动转子旋转，以向外输出动力。
如图8所示，电机在加热工况时，第一个第一子绕组A11X11的尾端X11连接第一个第二子绕组A21X21的尾端X21，第一个第二子绕组A21X21的首端A21与第二个第一子绕组A12X12的首端A12连接。第二个第一子绕组A12X12的尾端X12连接第二个第二子绕组A22X22的尾端X22。B相和C相连接方式同A相相同，此处不再赘述。第一子绕组产生的磁场的方向与第二子绕组产生的磁场的方向相反，两个子绕组产生的磁场抵消，定子绕组产生的磁场减少，进而使得气隙磁通密度减少，转子上的磁密减少，进而减少电机振动和转子发热。
在本申请实施例提供的电机，当电机工作于加热工况时，使两个子绕组集产生相反的磁场，磁场相互抵消，使得每相定子绕组内磁场强度趋近于零，进而使得气隙磁通减少，以减少电机振动和转子发热。
下面重点描述本申请实施例五提供的加热控制方法，本申请实施例四提供的加热控制方法基于实施例三提供的电机，控制方法包括如下步骤：
S201、获取动力电池的电芯温度和电机的运行状态信息。
其中，通过布置在动力电池内部的温度传感器采集的动力电池的电芯温度。
在一些实施例中，动力电池包括电池管理系统，电池管理系统获取电动力电池温度，并将电池温度信息发送给电机控制器，其中，电机包括电机控制器。电机控制器接收电池的温度信息。
在一些实施例中，电机控制器还接收电机的运行状态信息，电机的运行状态信息包括，电机定子的温度、电机定子绕组的温度、电机处于加热工况、动力传输工况、电机处于堵转状态和/或电机处于停止工作状态，在此不作具体限定。
S202、判断电芯温度和电机的运行状态是否满足加热条件，若判断结果为是，则进入S203，否则，进入S204或者使电机处于停止工作状态。
在一些实施例中，加热条件包括动力电池的电芯温度小于预设温度阈值，和电机的运行状态为堵转状态。其中，预设温度阈值根据动力电池的额定工作温度确定。
在一些实施例中，加热条件包括动力电池的电芯温度小于预设温度阈值，和电机的运行状态为停止工作状态。
在一些实施例中，加热条件包括动力电池的电芯温度小于预设温度阈值，电机的运行状态为堵转状态，和电机定子的温度、电机定子绕组的温度低于预设电机温度阈值，预设电机温度阈值根据动力电池的额定工作温度确定。
本领域技术人员应当理解，可以根据需要设置加热条件，在此不作限定。
S203、使第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接。
其中，第二相内开关连接于其中一相定子绕组中第一子绕组的尾端和第二子绕组的尾端之间。第一相间开关连接于其中一相定子绕组中第二子绕组的首端和另一相定子绕组中第二子绕组的首端连接。电机控制器控制闭合每组相内开关内的第二相内开关和每组相间开关内的第一相间开关，使第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接。
S204、使第一子绕组的尾端连接第二子绕组的首端。
其中，第一相内开关连接于其中一相定子绕组中第一子绕组的尾端和第二子绕组的首端之间。第二相间开关连接于其中一相定子绕组中第二子绕组的尾端和另一相定子绕组第二子绕组的尾端之间。电机控制器控制闭合每组相内开关内的第一相内开关和每组相间开关内的第二相间开关，使第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接。
在本申请实施例提供的加热控制方法，当电机工作于加热工况时，闭合每组相内开关内的第二相内开关和每组相间开关内的第一相间开关，使第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接。在对第一子绕组和第二子绕组通电时，两个子绕组集产生相反的磁场，磁场相互抵消，每相定子绕组内磁场强度减小，气隙磁通减少，以减少电机振动和转子发热。
在一些实施例中，上述方法S203之后还包括S205。
S205为控制逆变器的状态，使电池对第一子绕组以及第二子绕组进行通电，第一子绕组产生的总磁场的方向与第二子绕组产生的总磁场的方向相反。
其中，逆变器包括开关组件，电机定子绕组通过开关组件连接动力电池。电机控制器控制开关组件的通断状态，当电池和其中一相或M相定子绕组形成闭合回路时，该相定子绕组存储电能。当电池和该一相或M相定子绕组的回路断开时，由于定子绕组的电感特性，该一相或M相定子绕组 又向电池施加电流，因此M相定子绕组和电池连接的回路中产生交变的电流激励，动力电池利用自身的内阻进行加热。此时，由于第一子绕组的尾端与第二子绕组的尾端连接，第一子绕组和第二子绕组产生的磁场方向相反，根据第一子绕组和第二子绕组的匝数和导线的设置，可以使磁场全部或部分相互抵消，每相定子绕组内磁场强度减小，气隙磁通减少，以减少电机振动和转子发热。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

  1. 一种电机，其特征在于，包括：M相定子绕组，其中，M为正整数，每相定子绕组包括第一子绕组集和第二子绕组集，所述电机用于为动力电池加热；
    当所述电机为动力电池加热，对所述第一子绕组集以及所述第二子绕组集进行通电时，使所述第一子绕组集产生的总磁场的方向与所述第二子绕组集产生的总磁场的方向相反。
  2. 如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一子绕组集包括第一子绕组，所述二子绕组集包括第二子绕组，所述第一子绕组包括首端和尾端，所述第二子绕组包括首端和尾端；
    其中，当所述电机为动力电池加热时，使所述第一子绕组的尾端与所述第二子绕组的尾端连接。
  3. 根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述电机还包括：M组相内开关，其中，每组相内开关包括第一相内开关和第二相内开关；
    所述第一相内开关连接于其中一相定子绕组中第一子绕组的尾端和第二子绕组的首端之间，所述第二相内开关连接于其中一相定子绕组中第一子绕组的尾端和第二子绕组的尾端之间。
  4. 根据权利要求2或3所述的电机，其特征在于，所述电机还包括M组相间开关，其中，每组相间开关包括第一相间开关和第二相间开关；
    所述第一相间开关连接于其中一相定子绕组中第二子绕组的首端和另一相定子绕组中第二子绕组的首端连接，所述第二相间开关连接于其中一相定子绕组中第二子绕组的尾端和另一相定子绕组第二子绕组的尾端之间。
  5. 根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一子绕组集包括N个第一子绕组，所述第二子绕组集包括N个第二子绕组，其中，N为大于1的整数；
    当所述电机为动力电池加热时，第i个第一子绕组的尾端连接第i个第二子绕组的尾端，第j_个第二子绕组的首端连接第j+1个第一子绕组的首端，其中，1≤i≤N，1≤j≤N-1。
  6. 根据权利要求2至5中任意一项所述的电机，其特征在于，每个第 一子绕组的绕线方向与每个第二子绕组的绕线方向相同。
  7. 如权利要求1至6中任意一项所述的电机，其特征在于，所述电机还包括转子；
    当所述电机为动力电池加热时，所述转子处于静止状态。
  8. 一种加热控制方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1～7任一项所述的电机，所述电机通过逆变器与动力电池连接，所述电机包括M相定子绕组，每相定子绕组包括第一子绕组和第二子绕组，所述方法包括：
    接收所述动力电池的电芯温度和所述电机的运行状态信息；
    根据所述电芯温度和所述运行状态信息判断是否满足加热条件；
    若判断结果为是，使所述第一子绕组的尾端与所述第二子绕组的尾端连接。
  9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，若判断结果为是，使所述第一子绕组的尾端与所述第二子绕组的尾端连接之后还包括：
    控制逆变器的状态，以使当所述动力电池对所述第一子绕组以及所述第二子绕组进行通电时，所述第一子绕组产生的总磁场的方向与所述第二子绕组产生的总磁场的方向相反。
  10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电机还包括：M组相间开关和M组相内开关，每组相间开关包括第一相间开关和第二相间开关，每组相内开关包括第一相内开关和第二相内开关；
    若判断结果为是，使所述第一子绕组的尾端与所述第二子绕组的尾端连接，具体包括：
    闭合每组相内开关内的第二相内开关和每组相间开关内的第一相间开关。
  11. 一种动力系统，其特征在于，所述系统包括：动力电池、逆变器以及如权利要求1至7任意一项所述的电机，所述电机通过所述逆变器为所述动力电池加热。
  12. 一种电动汽车，其特征在于，包括动力系统，所述动力系统包括：电池、逆变器以及如权利要求1至7任意一项所述的电机，所述电机通过所述逆变器为所述动力电池加热。
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