用于車輛的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及調(diào)整電動(dòng)機(jī)的線圈繞組數(shù)的方法
【專利說明】用于車輛的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及調(diào)整電動(dòng)機(jī)的線圈繞組數(shù)的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請根據(jù)美國法典第35章第119節(jié)要求保護(hù)于2014年11月18日提交的韓國專利申請?zhí)?0-2014-0160778的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其全部公開內(nèi)容結(jié)合在此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種用于車輛的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，更具體地，涉及車輛的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其調(diào)整車輛電動(dòng)機(jī)的線圈繞組數(shù)。
【背景技術(shù)】
[0004]通常，混合式車輛指使用兩種或兩種以上不同的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的車輛。在該混合式車輛中，混合電動(dòng)車輛(HEV)指使用引擎和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源而驅(qū)動(dòng)的車輛。
[0005]HEV配備有從電池接收電壓、以產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)(以下被稱之為車輛電動(dòng)機(jī))。
[0006]除車輛以比基本速度更低的低速行駛的低速驅(qū)動(dòng)模式之外，該車輛電動(dòng)機(jī)被設(shè)計(jì)成在車輛以基本速度以上驅(qū)動(dòng)行駛的高速驅(qū)動(dòng)模式下有效操作。
[0007]在高速驅(qū)動(dòng)模式下，反電動(dòng)勢表示為圍繞電動(dòng)機(jī)的定子纏繞的線圈的磁通量與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度的乘積，并且反電動(dòng)勢與旋轉(zhuǎn)速度成比例地增加，并且由此超過車輛中配備的電池的電壓。
[0008]因此，為了使反電動(dòng)勢在高速驅(qū)動(dòng)模式下變得低于電池的限制電壓，需要設(shè)計(jì)減少串聯(lián)連接的繞組線圈的單相的繞組數(shù)。
[0009]另一方面，在低速驅(qū)動(dòng)模式下，因?yàn)殡娏魇芟拗?，所以需要高反電?dòng)勢來產(chǎn)生最大扭矩，為此，需要增加繞組線圈的單相的繞組數(shù)的設(shè)計(jì)。
[0010]在相關(guān)技術(shù)的線圈設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，不能改變線圈繞組數(shù)。因此，如果線圈繞組數(shù)增加，以滿足低速驅(qū)動(dòng)模式下需要的電動(dòng)機(jī)的所需性能(或所需扭矩)，則由于基于高速驅(qū)動(dòng)模式下增加的線圈繞組數(shù)的弱場控制電流，或因?yàn)殡姵氐碾妷菏芟拗?，而使得效率降低，在高速?qū)動(dòng)模式下不滿足所需性能。
[0011]而且，在相關(guān)技術(shù)的線圈設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，如果減少線圈繞組數(shù)來滿足高速驅(qū)動(dòng)模式下需要的電動(dòng)機(jī)的所需性能(或所需扭矩)，則應(yīng)在低速驅(qū)動(dòng)模式下對電動(dòng)機(jī)施加高繞組電流，并且因此，因?yàn)槭褂美@組電流“I”的平方“I2”與線圈繞組的電阻“r”表達(dá)的銅損耗“P = I2r”增加，所以效率降低，或者限制電流的規(guī)格不能滿足所需性能(或所需扭矩)。
[0012]如上所述，在相關(guān)技術(shù)中，當(dāng)車輛電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，不能改變圍繞定子纏繞的線圈的繞組數(shù)，所以不能夠滿足低速驅(qū)動(dòng)模式下需要的所需性能和高速驅(qū)動(dòng)模式下需要的所需性會(huì)K。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此，本發(fā)明提供一種用于車輛的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及調(diào)整車輛電動(dòng)機(jī)的線圈繞組數(shù)的方法，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)根據(jù)車輛驅(qū)動(dòng)模式調(diào)整電動(dòng)機(jī)的線圈繞組數(shù)，從而滿足車輛的高速驅(qū)動(dòng)模式和低速驅(qū)動(dòng)模式下的所需性能。
[0014]就一整體方面而言，用于車輛的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括:逆變器，逆變器被配置為包括并聯(lián)連接至車輛電池的功率切換電路和連接至功率切換電路的線圈切換電路，其中，線圈切換電路接收并且輸出根據(jù)功率切換電路的切換操作產(chǎn)生的具有不同相位的驅(qū)動(dòng)電流；電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)被配置為包括接收驅(qū)動(dòng)電流并且以多級纏繞的多個(gè)繞組線圈；以及控制器，控制器被配置為控制線圈切換電路的切換操作，從而在低速驅(qū)動(dòng)模式下，通過串聯(lián)連接該多個(gè)繞組線圈的全部將該多個(gè)繞組線圈中的每個(gè)的繞組數(shù)調(diào)整至最大線圈繞組數(shù)，并且在高速驅(qū)動(dòng)模式下，通過串聯(lián)連接該多個(gè)繞組線圈中的一些將該多個(gè)繞組線圈中的每一個(gè)的繞組數(shù)調(diào)整至最小線圈繞組數(shù)。
[0015]就另一整體方面而言，調(diào)整車輛電動(dòng)機(jī)的線圈繞組數(shù)的方法包括:通過控制器確定當(dāng)前車輛驅(qū)動(dòng)模式是低速驅(qū)動(dòng)模式還是高速驅(qū)動(dòng)模式；根據(jù)控制器的確定的結(jié)果，在低速驅(qū)動(dòng)模式下，通過與功率切換電路的輸出節(jié)點(diǎn)連接的線圈切換電路執(zhí)行切換操作，從而將該多個(gè)繞組線圈中的每一個(gè)的繞組數(shù)調(diào)整至最大線圈繞組數(shù)；并且根據(jù)控制器的確定的結(jié)果，在高速驅(qū)動(dòng)模式下，通過線圈切換電路執(zhí)行切換操作，從而將該多個(gè)繞組線圈中的每一個(gè)的繞組數(shù)調(diào)整至最小線圈繞組數(shù)。
[0016]從下列細(xì)節(jié)描述、附圖、以及權(quán)利要求中，其他特征和方面將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0017]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于車輛的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示圖。
[0018]圖2是示出了圖1中示出的第一線圈切換電路與電動(dòng)機(jī)的對應(yīng)繞組線圈之間的連接結(jié)構(gòu)的等效電路圖。
[0019]圖3和圖4是用于描述圖2中示出的等效電路的操作的示圖。
[0020]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的用于車輛的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示圖。
[0021]圖6是示出了圖5中示出的第一線圈切換電路與電動(dòng)機(jī)的對應(yīng)繞組線圈之間的連接結(jié)構(gòu)的等效電路圖。
[0022]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的調(diào)整車輛電動(dòng)機(jī)的線圈繞組數(shù)的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]因?yàn)楸景l(fā)明可具有不同的變形實(shí)施方式，所以在附圖中示出并且在本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中描述了優(yōu)選實(shí)施方式。然而，并不將本發(fā)明限制在【具體實(shí)施方式】內(nèi)并且應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明覆蓋本發(fā)明的理念和技術(shù)范圍內(nèi)的所有變形、等同物、以及替換。類似參考標(biāo)號始終指代類似元件。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管此處使用諸如第一或第二等包括普通編號的術(shù)語來描述各種元件，然而，這些元件不應(yīng)受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于區(qū)分一個(gè)元件與另一元件。
[0024]在下列描述中，技術(shù)術(shù)語僅用于說明不限制本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方式。單數(shù)形式的術(shù)語可包括復(fù)數(shù)形式，除非指出相反?！?comprise) ’、‘包括(include) ’、或‘具有’的含義指性質(zhì)、區(qū)域、固定數(shù)字、步驟、過程、元件、和/或部件，但并不排除其他性質(zhì)、區(qū)域、固定數(shù)字、步驟、過程、元件、和/或部件。
[0025]在下文中，將參考所附附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0026]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于車輛的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的示圖。
[0027]參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于車輛的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可包括車輛電池110、平滑電容器120、逆變器130、控制器140、以及電動(dòng)機(jī)150。
[0028]車輛電池110可以是輸出直流(DC)電壓的二次電池。二次電池可以是鎳金屬混合電池、鋰離子電池等。車輛電池110可以并聯(lián)連接至平滑電容器120，以對平滑電容器120施加DC電壓。
[0029]平滑電容器120可使從車輛電池110施加的DC電壓平滑并且可對逆變器130中包括的電力線5和接地線6施加平滑的DC電壓。
[0030]逆變器130可將從平滑電容器120施加的平滑的DC電壓轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的交流(AC)電壓(AC電流)。為此，逆變器130可包括多個(gè)功率切換電路SMl至SM3和分別與功率切換電路SMl至SM3的輸出節(jié)點(diǎn)NI至N3連接的多個(gè)線圈切換電路。
[0031]在本發(fā)明的實(shí)施方式中，該多個(gè)功率切換電路SMl至SM3可包括第一功率切換電路SMl至第三功率切換電路SM3以及分別與功率切換電路SMl至SM3的輸出節(jié)點(diǎn)NI至N3連接的第一線圈切換電路SWl至第三線圈切換電路SW3。
[0032]第一功率切換電路SMl至第三功率切換電路SM3可以在電力線5與接地線6之間并聯(lián)連接。
[0033]第一功率切換單元SMl可包括上拉晶體管Q1、下拉晶體管Q2、以及將上拉晶體管Ql串聯(lián)連接至下拉晶體管Q2的輸出節(jié)點(diǎn)NI。
[0034]第二功率切換電路SM2可包括上拉晶體管Q3、下拉晶體管Q4、以及將上拉晶體管Q3串聯(lián)連接至下拉晶體管Q4的輸出節(jié)點(diǎn)N2。
[0035]第三功率切換電路SM3可包括上拉晶體管Q5、下拉晶體管Q6、以及將上拉晶體管Q5串聯(lián)連接至下拉晶體管Q6的輸出節(jié)點(diǎn)N3。
[0036]多個(gè)反并聯(lián)二極管Dl、D3、以及D5可以分別并聯(lián)連接至上拉晶體管Ql、Q3、以及Q5。反并聯(lián)二極管Dl、D3、以及D5中的每個(gè)均可允許電流從相應(yīng)上拉晶體管發(fā)射極(emitter)流至的集電極(collector)。
[0037]同樣，多個(gè)反并聯(lián)二極管D2、D4、以及D5可以分別并聯(lián)連接至下拉晶體管Q2、Q4、以及Q6。
[0038]上拉晶體管Q1、Q3、以及Q5與下拉晶體管Q2、Q4、以及Q6各自可根據(jù)從控制器140施加的控制信號執(zhí)行切換操作。此處，控制信號可以是脈沖寬度調(diào)制(PWM)