電動(dòng)汽車sr電機(jī)調(diào)速控制方法
【專利摘要】一種電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速控制方法，該調(diào)速控制方法中，SR電機(jī)由蓄電池組供電，蓄電池組包括2N個(gè)蓄電池，2N個(gè)蓄電池通過串并聯(lián)實(shí)現(xiàn)m個(gè)級(jí)別的電壓等級(jí)，每個(gè)蓄電池的運(yùn)行工況相同，且不同電壓等級(jí)之間的切換通過接觸器調(diào)整來實(shí)現(xiàn)；將電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速設(shè)置m-1個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，從低到高依次是V1、V2、V3…Vm-1，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于V1時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U1，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V1且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U2，依次類推，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vm-1時(shí)，控制供電電壓為Um。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在低速段和高速段均獲得較高效率。
【專利說明】電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著節(jié)能減排的深入，電動(dòng)汽車已被公認(rèn)為節(jié)能環(huán)保的未來汽車。而所包含的燃料電池、混合動(dòng)力或純電動(dòng)任一類電動(dòng)汽車都需用電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)車輪行駛，因此如何充分發(fā)揮電機(jī)的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，選擇較佳的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用意義重大。綜合車輛動(dòng)力學(xué)、電機(jī)拖動(dòng)及其自動(dòng)控制工程等多項(xiàng)理論分析，采用輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車可歸納總結(jié)出如下諸多優(yōu)點(diǎn):簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)和降低車載自重以利汽車結(jié)構(gòu)布局，即可省去所有龐大而笨重的機(jī)械傳動(dòng)鏈，以騰出大量空間供蓄電池布局，又提高了動(dòng)能傳輸效率；可降低汽車質(zhì)心與車身高度；易實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)四輪轉(zhuǎn)向來提高車輪對(duì)地面附著力、轉(zhuǎn)向性能以及動(dòng)能回收率；提高了車輪控制快速響應(yīng)性，以更易實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)轎車較難實(shí)施的各種高性能控制，從而可極大改善汽車行駛安全性、操控性和穩(wěn)定性。
[0003]目前國際上也已越來越多地認(rèn)識(shí)到采用輪轂電機(jī)直驅(qū)的優(yōu)越性，近年來美、英、法、德等國紛紛將輪轂電機(jī)應(yīng)用于越野車上，并取得相應(yīng)成果。即通過理論分析和實(shí)踐證實(shí)，均說明輪轂電機(jī)是電動(dòng)汽車的最佳、最終驅(qū)動(dòng)方式，但由此對(duì)電機(jī)的調(diào)速性能等也提出更高的獨(dú)特要求。針對(duì)汽車行駛于多變路況，以及用蓄電池為能源等特點(diǎn)，對(duì)直驅(qū)輪轂電機(jī)又可歸納出如下要求:電機(jī)啟動(dòng)力矩大、啟動(dòng)電流小、短時(shí)過載能力強(qiáng)、能高效發(fā)電回饋制動(dòng)、調(diào)速范圍寬、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、故障容錯(cuò)性和系統(tǒng)可靠性高等要求。為此需對(duì)永磁直流無刷、交流變頻矢量控制以及開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)SRD等各類電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，通過相應(yīng)電磁理論以及計(jì)算機(jī)有限元仿真進(jìn)行分析比較，可以得出其中SRD是最能較全面地滿足上述的獨(dú)特要求。
[0004]解決電動(dòng)汽車普及的最大問題是提高其續(xù)行里程，為此全球各國在蓄電池比能量、比功率的瓶頸口上已花費(fèi)了數(shù)十年和大量經(jīng)費(fèi)。若使直驅(qū)輪轂電機(jī)在滿足上述獨(dú)特要求的前提下，即能騰出更多空間供蓄電池布局用，又能減輕車載自重和提高動(dòng)能傳輸效率，并根據(jù)只有驅(qū)動(dòng)輪才能實(shí)現(xiàn)動(dòng)能回收，即使輪轂電機(jī)在降速制動(dòng)和下坡過程中能直接經(jīng)發(fā)電回饋，來更有效地提高能量回收率。而按環(huán)保要求，電動(dòng)汽車最急需在城市推廣，所應(yīng)設(shè)法使汽車在行駛所需的市郊高速段和城區(qū)低速段均能高效驅(qū)動(dòng)運(yùn)行。從而使車載自重與能源消耗得以良性循環(huán)，以此來有效提高續(xù)行里程。為此本發(fā)明人之一雖曾在今年2月7日提出了申請(qǐng)?zhí)枮?01310048749，名稱為“一種SR電機(jī)低高速均能高效運(yùn)行的方法及其SR電機(jī)”發(fā)明專利。但由于該發(fā)明在實(shí)施中需通過開關(guān)觸點(diǎn)數(shù)較多的專用接觸器進(jìn)行SR電機(jī)繞組串、并聯(lián)換接，特別是在輪轂電機(jī)或其輪輞內(nèi)部難以布局該專用接觸器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速技術(shù)的無法同時(shí)在低速段和高速段獲得較高效率的不足，本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)在低速段和高速段均獲得較高效率的電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速控制方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速控制方法，該調(diào)速控制方法中，SR電機(jī)由蓄電池組供電，所述蓄電池組包括2N個(gè)蓄電池，N為正整數(shù)，所述2N個(gè)蓄電池通過串并聯(lián)實(shí)現(xiàn)m個(gè)級(jí)別的電壓等級(jí)，從低到高分別為Ul、U2、…、Um，m為大于等于2的自然數(shù)，其中，最低等級(jí)的電壓Ul為單個(gè)畜電池的額定電壓U,最聞等級(jí)的電壓Um為2NU,所述串并聯(lián)的約束條件為:每個(gè)蓄電池的運(yùn)行工況相同，且不同電壓等級(jí)之間的切換通過接觸器調(diào)整來實(shí)現(xiàn)；將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速設(shè)置m-1個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，從低到高依次是V1、V2、…、Vm-1 ；所述驅(qū)動(dòng)控制器包括調(diào)速控制模塊，用于當(dāng)轉(zhuǎn)速低于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為Ul，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U2，依次類推，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vm-1時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為Um。
[0007]對(duì)于上述方案中，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于最低額定轉(zhuǎn)速VO時(shí)，VO < VI，由驅(qū)動(dòng)器采用電流斬波(CCC)控制；在不低于VO且低于Vl時(shí)，由驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)高效率的角度位置(APC)方式控制，該控制方式為本領(lǐng)域的常規(guī)控制方式，該兩種情況下，控制蓄電池組的供電電壓均為U ；當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速抬升后，均采用角度位置(APC)方式控制，按照本發(fā)明提供的方案，對(duì)蓄電池的供電電壓實(shí)現(xiàn)分級(jí)控制。
[0008]進(jìn)一步，所述蓄電池組包括2個(gè)蓄電池，蓄電池組的供電電壓分別是U和2U;將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置I個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為2U。
[0009]或者是，所述蓄電池組包括4個(gè)蓄電池，蓄電池組的供電電壓分別是U、2U和4U ；將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置2個(gè)調(diào)壓速`度節(jié)點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速不高于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為2U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為4U。
[0010]或者是，所述蓄電池組包括6個(gè)蓄電池，蓄電池組的供電電壓分別是U、2U、3U和6U ;將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置3個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速不高于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為2U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V2且低于V3時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為3U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V3時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為6U。
[0011]或者是，所述蓄電池組包括8個(gè)蓄電池，蓄電池組的供電電壓分別是U、2U、4U和8U ;將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置3個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速不高于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為2U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V2且低于V3時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為4U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V3時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為8U。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:根據(jù)SR電機(jī)的繞組匝數(shù)與其額定轉(zhuǎn)速和額定電壓的公式:匝數(shù)與電壓成正比；與轉(zhuǎn)速成反比。即匝數(shù)固定不變時(shí)，所適合額定轉(zhuǎn)速隨電源電壓下降而降低。且電機(jī)功率也隨轉(zhuǎn)速下降而降低，如此繞組線徑也不必隨電壓下降而增粗。通常要求SR電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下采用電流斬波(CCC)控制；在額定轉(zhuǎn)速以上采用角度位置(APC)方式控制；且由于SR電機(jī)采用APC控制效率較高。為此可采取車用電源蓄電池經(jīng)串、并聯(lián)換接來有級(jí)調(diào)整電壓，從而實(shí)現(xiàn)高、低多檔額定轉(zhuǎn)速，使SR電機(jī)在低電壓相應(yīng)的低額定轉(zhuǎn)速時(shí)采用APC控制仍能獲得較高效率。而且蓄電池經(jīng)串、并聯(lián)換接后總?cè)萘烤蛔儯敵鲭娏髟诟邏簳r(shí)小、低壓時(shí)大，也適于SR電機(jī)隨轉(zhuǎn)速降低力矩變大而要求電流增大。
[0013]通過發(fā)明人持續(xù)地研究，經(jīng)數(shù)千次對(duì)SR輪轂電機(jī)設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)有限元分析仿真，找到了更易在電動(dòng)汽車上實(shí)施，且更合理的方法，使SR直驅(qū)輪轂電機(jī)在高、低速段仍均能獲得較高效率。
[0014]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:能夠?qū)崿F(xiàn)在低速段和高速段均獲得較高效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是2個(gè)蓄電池的蓄電池組的接線示意圖。
[0016]圖2是4個(gè)蓄電池的蓄電池組的接線示意圖。
[0017]圖3是6個(gè)蓄電池的蓄電池組的接線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0019]參照?qǐng)Df圖3，一種電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速控制方法，該調(diào)速控制方法中，SR電機(jī)由蓄電池組供電，所述蓄電池組包括2N個(gè)蓄電池，N為正整數(shù)，所述2N個(gè)蓄電池通過串并聯(lián)實(shí)現(xiàn)m個(gè)級(jí)別的電壓等級(jí)，從低到高分別為U1、U2、…、Um，m為大于等于2的自然數(shù)，其中，最低等級(jí)的電壓Ul為單個(gè)畜電池的額定電壓U,最聞等級(jí)的電壓Um為2NU,所述串并聯(lián)的約束條件為:每個(gè)蓄電池的運(yùn)行工況相同，且不同電壓等級(jí)之間的切換通過接觸器調(diào)整來實(shí)現(xiàn)；將所述電動(dòng)汽車S R電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速設(shè)置m-1個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，從低到高依次是V1、V2、-,Vm-1 ；
所述驅(qū)動(dòng)控制器包括調(diào)速控制模塊，用于當(dāng)轉(zhuǎn)速低于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為Ul，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U2，依次類推，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vm-1時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為Um。
[0020]對(duì)于上述方案中，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于最低額定轉(zhuǎn)速VO時(shí)，VO < VI，由驅(qū)動(dòng)器采用電流斬波(CCC)控制；在不低于VO且低于Vl時(shí)，由驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)高效率的角度位置(APC)方式控制，該控制方式為本領(lǐng)域的常規(guī)控制方式，該兩種情況下，控制蓄電池組的供電電壓均為U ；當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速抬升后，均采用角度位置(APC)方式控制，按照本發(fā)明提供的方案，對(duì)蓄電池的供電電壓實(shí)現(xiàn)分級(jí)控制。
[0021]所述調(diào)速控制模塊的控制策略為:依照m-1個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速從低到高劃分為m個(gè)區(qū)間，蓄電池組的供電電壓從低到高分別為U1、U2、…、Um,這樣形成m個(gè)區(qū)間和m個(gè)供電電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)分級(jí)控制，在低速段和高速段均獲得較高效率。
[0022]進(jìn)一步，所述蓄電池組包括2個(gè)蓄電池，蓄電池組的供電電壓分別是U和2U;將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置I個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為2U。
[0023]或者是，所述蓄電池組包括4個(gè)蓄電池，蓄電池組的供電電壓分別是U、2U和4U ；將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置2個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速不高于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為2U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為4U。
[0024]或者是，所述蓄電池組包括6個(gè)蓄電池，蓄電池組的供電電壓分別是U、2U、3U和6U ;將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置3個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速不高于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為2U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V2且低于V3時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為3U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V3時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為6U。
[0025]或者是，所述蓄電池組包括8個(gè)蓄電池，蓄電池組的供電電壓分別是U、2U、4U和8U ;將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置3個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速不高于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為2U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V2且低于V3時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為4U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V3時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為8U。
[0026]本發(fā)明中，眾所周知各類電機(jī)在所設(shè)計(jì)的額定轉(zhuǎn)速附近效率較高。而其最高轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速之比X按諸多資料表明:永磁電機(jī)的X約為2 ;交流異步電機(jī)的X約為4 ;開關(guān)磁阻電機(jī)的X約為6。按此計(jì)算，如按目前電動(dòng)汽車對(duì)電機(jī)動(dòng)能傳輸已不采用多級(jí)齒輪換檔所考慮:對(duì)于永磁電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速如按車速60km/h設(shè)計(jì),最高轉(zhuǎn)速即為車速120km/h,但按此如車速低于約15km/h時(shí)效率通常就會(huì)低于80%，并隨速度進(jìn)一步下降效率將急劇下降。而對(duì)于SR電機(jī)即可將額定轉(zhuǎn)速按偏于汽車行駛的更低車速設(shè)計(jì)，如SR電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速按車速30km/h設(shè)計(jì),其最高轉(zhuǎn)速卻還可高達(dá)車速約180km/h。
[0027]又根據(jù)SR電機(jī)的繞組匝數(shù)與其額定轉(zhuǎn)速和額定電壓的公式:匝數(shù)與電壓成正比；與轉(zhuǎn)速成反比。即匝數(shù)固定不變時(shí)，所適合額定轉(zhuǎn)速隨電源電壓下降而降低。且電機(jī)功率也隨轉(zhuǎn)速下降而降低，如此繞組線徑也不必隨電壓下降而增粗。通常要求SR電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下采用電流斬波(CCC)控制；在額定轉(zhuǎn)速以上采用角度位置(APC)方式控制；且由于SR電機(jī)采用APC控制效率較高。為此可采取車用電源蓄電池經(jīng)串、并聯(lián)換接來有級(jí)調(diào)整電壓，從而實(shí)現(xiàn)高、低多檔額定轉(zhuǎn)速，使SR電機(jī)在低電壓相應(yīng)的低額定轉(zhuǎn)速時(shí)采用APC控制仍能獲得較高效率。而且蓄電池經(jīng)串、并聯(lián)換接后總?cè)萘烤蛔儯敵鲭娏髟诟邏簳r(shí)小、低壓時(shí)大，也適于SR電機(jī)隨轉(zhuǎn)速降低力矩變大而要求電流增大。
[0028]并根據(jù)蓄電池在整車位置布局，即按車輛動(dòng)力學(xué)對(duì)車輛質(zhì)量重心要求，需將蓄電池作為配重物分散存放，如置于座位下面以降低質(zhì)心高度，即正好也需將分散的蓄電池連接起來。如按下述將蓄電池分為兩部分或四部分，經(jīng)串、并聯(lián)換接就分別可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)等級(jí)或三個(gè)等級(jí)的電壓調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)二或三個(gè)高低不同檔次的額定轉(zhuǎn)速。并且蓄電池按如此串、并聯(lián)方式換接，在保持車載蓄電池原有總?cè)萘壳疤嵯拢€可適當(dāng)增加單體電池串聯(lián)數(shù)，以提高蓄電池按串聯(lián)方式連接的最高電壓值，如此按經(jīng)驗(yàn)可知提高總電壓即有利于提高SR電機(jī)的總體運(yùn)行效率，如將車載蓄電池的常規(guī)電壓320V提高到400V或更高。在此還需強(qiáng)調(diào)說明:對(duì)電壓調(diào)節(jié)雖可通過電子開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)壓，但如此即存在其損耗而降低整體效率，也較大提高了器件成本。
[0029]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
為便于說明在此設(shè)定蓄電池最高電壓為400V。
[0030]參照?qǐng)D1，方案1:蓄電池分為兩部分，采用兩并聯(lián)和兩串聯(lián)兩種方式換接，電壓分別為200V和400V兩個(gè)等級(jí)，需采用一只具有兩常閉、一常斷的接觸器換接，如附圖1所示，兩并聯(lián)時(shí)接觸器KMl不通電，由兩只常閉開關(guān)分別將+與2、I與-連接，電壓為200V ;兩串聯(lián)時(shí)接觸器KMl通電，由一只常斷開關(guān)將I與2連接，電壓為400V。
[0031]參照?qǐng)D2，方案2:蓄電池分為四部分，采用四并聯(lián)、兩串兩并聯(lián)和四串聯(lián)三種方式換接:電壓分別為100V、200V和400V三個(gè)等級(jí)，需采用兩只接觸器換接:一只接觸器KMl為四常閉、兩常斷；另一只接觸器KM2為兩常閉、一常斷。如附圖2所示，四并聯(lián)時(shí)兩只接觸器均不通電，由六只常閉開關(guān)分別將+與2、2與4、4與6、I與3、3與5、5與-連接，電壓為100V ;兩串兩并聯(lián)時(shí)接觸器KMl不通電，由四只常閉開關(guān)分別將+與2、4與6、1與3、5與-連接，接觸器KM2通電，由一只常斷開關(guān)將3與4連接，電壓為200V ;四串聯(lián)時(shí)兩只接觸器均通電，由三只常斷開關(guān)分別將I與2、3與4、5與6連接，電壓為400V。[0032]參照?qǐng)D3，方案3:蓄電池分為六部分，可有4種換接方式獲4種電壓等級(jí):6串聯(lián)電壓=V總、2并3串電壓=V總/2、3并2串電壓=V總/3、6并聯(lián)電壓=V總/6 ;需采用三只接觸器換接:接觸器KM1、KM2均為四常閉、兩常斷；接觸器KM3為兩常閉、一常斷。如附圖3所示，六并聯(lián)時(shí)三只接觸器均不通電，由十只常閉開關(guān)分別將+與2、2與4、4與6、6與8、8與10、I與3、3與5、5與7、7與9、9與-連接，電壓為V總/6 ;三并兩串聯(lián)時(shí)接觸器KM1、KM2不通電，由八只常閉開關(guān)分別將+與2、2與4、1與3、3與5、6與8、8與10、7與9、9與-連接，接觸器KM3通電，由一只常斷開關(guān)將5與6連接，電壓為V,6/3 ;兩并三串聯(lián)時(shí)接觸器KMl、KM3不通電，由六只常閉開關(guān)分別將+與2、1與3、4與6、5與7、8與10、9與-連接，接觸器KM2通電，由兩只常斷開關(guān)將3與4、7與8連接，電壓為V&/2 ;六串聯(lián)時(shí)三只接觸器均通電，由五只常斷開關(guān)分別將I與2、3與4、5與6、7與8、9與10連接，電壓為V總。
[0033]方案4:蓄電池分為8部分，也只有4種換接方式獲4種電壓等級(jí):8串聯(lián)電壓=V總、4串2并電壓=V總/2、2串4并電壓=V總/4、8并聯(lián)電壓=V總/8 ；
方案5:蓄電池分為10部分，也只有4種換接方式獲4種電壓等級(jí):10串聯(lián)電壓=Vg串2并電壓=V總/2、2串5并電壓=V總/5、10并聯(lián)電壓=V總/10 ；
方案6:蓄電池分為12部分，可有6種換接方式獲6種電壓等級(jí):12串聯(lián)電壓=Va、6串2并電壓=V總/2、4串3并電壓=V總/3、3串4并電壓=V總/4、2串6并電壓=V總/6、12并聯(lián)電壓=V總/12。
[0034]對(duì)于蓄電池通過串、并聯(lián)換接進(jìn)行有級(jí)調(diào)壓所需分的組數(shù)，需考慮蓄電池在汽車布局實(shí)施中進(jìn)行分組放置的可行性，和通過多級(jí)調(diào)壓進(jìn)行相應(yīng)級(jí)別額定轉(zhuǎn)速控制的實(shí)效性，以及實(shí)施所需增加成本等對(duì)總體性價(jià)比的影響。因此對(duì)于如公交車等大型汽車可考慮分為較多(不宜超過12)組，以更好兼顧低速行駛效率；而對(duì)于小轎車不宜超過6組，按上述說明分為8、10部分均與分為6部分類同，也只有4種換接方式,獲4種電壓等級(jí),且電壓等級(jí)值相差也較大，所需接觸器及其開關(guān)數(shù)也更多，因此從實(shí)際工業(yè)應(yīng)用而言，分為8、10部分應(yīng)根本不適宜采用。
[0035]為使SR電機(jī)在低、高速均能高效運(yùn)行，比較申請(qǐng)?zhí)?01310048749的發(fā)明專利采用電機(jī)繞組串、并聯(lián)換接方法，相比本發(fā)明通過蓄電池串、并聯(lián)換接有級(jí)調(diào)壓方法，即可減少換接所用接觸器的觸點(diǎn)開關(guān)數(shù)。由于采用電機(jī)繞組串、并聯(lián)換接方法所需觸點(diǎn)開關(guān)數(shù)隨電機(jī)相數(shù)增加而增加，尤其近期經(jīng)深入研究和計(jì)算機(jī)有限元分析仿真，找到了解決SR電機(jī)最大缺陷即轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的方法:需采用五相SR電機(jī)結(jié)合調(diào)整相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。如此相比之下，采用蓄電池串、并聯(lián)換接有級(jí)調(diào)壓所需接觸器換接用的觸點(diǎn)開關(guān)數(shù)即為大大減少。并且對(duì)于采用輪轂電機(jī)來說，不必為減少與外部連接線需設(shè)法將換接專用接觸器安裝在有限空間的輪轂電機(jī)或其輪輞內(nèi)部。
[0036]為驗(yàn)證本發(fā)明效果，發(fā)明人通過改變各種相應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)了多種SR輪轂電機(jī)，進(jìn)行了大量計(jì)算機(jī)仿真。如將電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)均選定為同一種，分別采用400V、200V、100V三種額定電壓等級(jí)，相應(yīng)額定轉(zhuǎn)速分別為1000、300、150、75rpm進(jìn)行多種仿真比較。仿真結(jié)果為:額定電壓為400V時(shí)，設(shè)定額定轉(zhuǎn)速IOOOrpm (按所適于安裝輪轂電機(jī)的輪胎直徑折算車速約為128km/h，后述以此類推)時(shí)，效率約為96%;設(shè)定額定轉(zhuǎn)速300rpm(相當(dāng)于車速約38km/h)時(shí),效率約為93% ;設(shè)定額定轉(zhuǎn)速150rpm(相當(dāng)于車速約19km/h)時(shí),效率約為48% ;設(shè)定額定轉(zhuǎn)速75rpm(相當(dāng)于車速約9.6km/h)時(shí)，效率僅為10%，但此時(shí)可獲約7.6倍的平均扭矩(按額定轉(zhuǎn)速300rpm時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩約為100N ? m)，即輸出扭矩可達(dá)760 N ? m以上，如此高的過載扭矩即可有效應(yīng)付行駛途中突遇的較大阻力障礙，效率雖低但僅為短時(shí)。額定電壓為200V時(shí)，設(shè)定額定轉(zhuǎn)速150rpm(相當(dāng)于車速約19km/h)時(shí)，效率約為89% ;設(shè)定額定轉(zhuǎn)速75rpm(相當(dāng)于車速約9.6km/h)時(shí),效率約為48%。額定電壓為100V時(shí),設(shè)定額定轉(zhuǎn)速75rpm(相當(dāng)于車速約9.6km/h)時(shí)，效率約為81%。
[0037]如此即可采用如下控制方法:電機(jī)在低于75rpm (車速9.6km/h)運(yùn)行時(shí),采用額定電壓100V，由驅(qū)動(dòng)器采用電流斬波(CCC)控制；在高于75rpm(車速9.6km/h)運(yùn)行時(shí)，由驅(qū)動(dòng)器均實(shí)現(xiàn)高效率的角度位置(APC)方式控制；調(diào)速范圍在75-150rpm時(shí)，仍采用額定電壓100V ;調(diào)速范圍在150-300rpm時(shí)，采用額定電壓200V ;電機(jī)轉(zhuǎn)速高于300 rpm時(shí)，均采用額定電壓400V。
[0038]相比于目前在純電動(dòng)汽車采用較多的驅(qū)動(dòng)方式:由單臺(tái)永磁同步或交流異步電機(jī)經(jīng)一級(jí)齒輪箱減速，再經(jīng)后橋差速等機(jī)械傳輸至車輪，就電機(jī)本身效率還相差不多，即本發(fā)明在低速時(shí)略高。但實(shí)際還應(yīng)將機(jī)械傳輸效率折算進(jìn)去就明顯相差較大，并且在汽車降速制動(dòng)或下坡時(shí)還可大大提高動(dòng)能回收率。如此使汽車在行駛所需的市郊高速段和城區(qū)低速段均能高效驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，使車載自重與`能源消耗得以良性循環(huán)，以此既能有效提高續(xù)行里程。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速控制方法，該調(diào)速控制方法中，SR電機(jī)由蓄電池組供電，其特征在于:所述蓄電池組包括2N個(gè)蓄電池，N為正整數(shù)，所述2N個(gè)蓄電池通過串并聯(lián)實(shí)現(xiàn)m個(gè)級(jí)別的電壓等級(jí)，從低到高分別為U1、U2、…、Um，m為大于等于2的自然數(shù)，其中，最低等級(jí)的電壓Ul為單個(gè)畜電池的額定電壓U,最聞等級(jí)的電壓Um為2NU,所述串并聯(lián)的約束條件為:每個(gè)蓄電池的運(yùn)行工況相同，且不同電壓等級(jí)之間的切換通過接觸器調(diào)整來實(shí)現(xiàn)；將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速設(shè)置m-1個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，從低到高依次是V1、V2、…、Vm-1; 所述驅(qū)動(dòng)控制器包括調(diào)速控制模塊，用于當(dāng)轉(zhuǎn)速低于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為Ul，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U2，依次類推，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vm-1時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為Um。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速控制方法，其特征在于: 所述蓄電池組包括2個(gè)蓄電池，蓄電池組的供電電壓分別是U和2U ;將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置I個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為2U。
3.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速控制方法，其特征在于: 所述蓄電池組包括4個(gè)蓄電池，蓄電池組的供電電壓分別是U、2U和4U ;將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置2個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速不高于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為2U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為4U。
4.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速控制方法，其特征在于: 所述蓄電池組包括6個(gè)蓄電池，蓄電池組的供電電壓分別是U、2U、3U和6U;將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置3個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速不高于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為2U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V2且低于V3時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為3U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V3時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為6U。
5.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車SR電機(jī)調(diào)速控制方法，其特征在于: 所述蓄電池組包括8個(gè)蓄電池，蓄電池組的供電電壓分別是U、2U、4U和8U;將所述電動(dòng)汽車SR電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置3個(gè)調(diào)壓速度節(jié)點(diǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速不高于Vl時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于Vl且低于V2時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為2U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V2且低于V3時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為4U，當(dāng)轉(zhuǎn)速不低于V3時(shí)，控制蓄電池組的供電電壓為8U。
【文檔編號(hào)】B60L15/20GK103448567SQ201310361276
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】王貴明, 董煒江, 張華 , 張曉
申請(qǐng)人:浙江眾泰新能源汽車科技有限公司