一种双绕组电机安全关断的器件、应用电路及控制方法

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体地说，是涉及一种双绕组电机安全关断的器件、应用电路及控制方法。

背景技术

车辆转向系统与行车安全密切相关。转向系统失效，安全风险极高。将单绕组电机替换为双电机、双绕组电机，是业内日趋广泛应用的一种解决方案。正常行驶时，主电机或绕组作为转向主回路，辅电机或绕组作为应急安全备份回路；当主回路发生故障或失效时，辅驱回路及时接入，以保证转向系统运行，进而保障行车安全。相较而言，双绕组电机由于共用转子、壳体等，成本、体积更具优势，但同时双绕组方案有其需解决的问题，主要体现在双绕组电磁、机械耦合带来的相关问题。

双绕组之间电磁耦合，类似变压器原理，当一绕组工作时，电流会在另外一通路感生电压；当电压超过一定值时，可通过续流二极管反向整流，对蓄电池充电，潜在发热，并潜在影响设备、人员安全。另外，双绕组电机中，当一绕组发生短路时，感生电压形成回路，阻碍转子转动，甚至抱死电机，使转向无法运转。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个目的是提供一种双绕组电机安全关断的器件，该器件可以使得双绕组电机的内部绕组断开或者闭合，本发明的第二个目的是提供一种双绕组电机安全关断的电路，该电路能有效避免电机抱死，提高安全性能。本发明的第三个目的是提供一种双绕组电机安全关断的电路的控制方法。

为了实现上述第一个发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种双绕组电机安全关断的器件，包括三个开关，每个开关均具有三个接线端子，分别为1号端子、用来与电机的三相中的某相相连的2号端子、以及用来与控制线路相连的3号端子，三个开关的1号端子相互连接。

一种双绕组电机安全关断的器件，包括三个开关，每个开关均具有三个接线端子，分别为1号端子、2号端子、以及用来与控制线路相连的3号端子，通过三个开关的1号端子、2号端子将电机的三相串联。

作为优选方案：所述三个开关均为继电器开关、MOS开关、IGBT开关、SiC开关或者GaN开关。

为了实现上述第二个发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种双绕组电机安全关断的电路，包括蓄电池、控制器、三相并联开关、双绕组电机以及如上所述的器件，所述双绕组电机包括主驱定子绕组和辅驱定子绕组，且主驱定子绕组和辅驱定子绕组分别位于主驱回路和辅驱回路中，所述主驱定子绕组和辅驱定子绕组的一侧上分别连接有器件，所述主驱定子绕组和辅驱定子绕组的另一侧分别与三相并联开关连接，每个回路中的控制器均包括控制电路与功率电路，所述控制电路驱动三相并联开关与所述器件，两组蓄电池分别为主驱回路和辅驱回路供电。

作为优选方案：所述功率电路由控制电路控制，将直流电转化为交流电，经主驱定子绕组或辅驱定子绕组后驱动电机轴。

作为优选方案：所述控制电路还设有用来监测各自控制器、电机绕组状态的传感器。

作为优选方案：所述功率电路采用六组MOSFET搭成的电机驱动桥电路。

为了实现上述第三个发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种如上所述的双绕组电机安全关断的电路的控制方法，包括如下步骤：

一、启动：开启两组蓄电池，分别为主驱回路以及辅驱回路通电运行；

二、自检：主驱回路、辅驱回路分别进行自检，

若主驱回路无故障，进入正常工况模式；正常工况模式时，主驱回路上的三相并联开关、器件均闭合，主驱回路中的控制电路驱动对应的功率电路，进而驱动主驱定子绕组进行工作，响应整车控制器信号进行转向；辅驱回路中的三相并联开关、器件均断开，辅驱回路中的控制器与辅驱定子绕组不工作；主驱回路的控制电路同时监控主驱回路是否发生故障；辅驱回路的控制电路与主驱回路的控制器通讯；

若主驱回路故障，进入应急工况模式；应急工况模式时，主驱回路上的三相并联开关、器件均切断，并且通知辅驱回路上的控制器，辅驱回路上的控制器控制三相并联开关、器件闭合，驱动辅驱定子绕组工作，响应整车控制器信号进行转向。

作为优选方案，所述自检步骤中，若辅驱回路故障，且主驱回路无故障，则进入常规工况模式，并将故障信息上报整车控制器。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的器件使得双绕电机内部绕组之间可以控制相互通断，提高了双绕组电机控制的灵活性，避免了电机相短路时的电机抱死。本发明的电路采用了上述的器件，且在控制器与电机之间还设置了三相并联开关，避免了感应电压的反灌，且在此种拓扑下，只有绕组两端都发生短路，才可能形成回路，而此种情况可能性极小，极大提升了电流切断功能的可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是本发明电路的整体示意图；

图2是本发明双绕组电机安全关断的电路的控制方法的示意图；

图3是本发明器件的端子接线示意图；

图4是本发明器件的具体结构示意图；

图5是本发明功率电路、三相并联开关、主驱定子绕组以及器件的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示，本实施例提供一种双绕组电机安全关断的电路，包括蓄电池、控制器、三相并联开关、双绕组电机以及器件，如图4所示，双绕组电机的定子绕组成星型连接时，所述器件包括三个开关，每个开关均具有三个接线端子，分别为1号端子、用来与电机的三相中的某相相连的2号端子、以及用来与控制线路相连的3号端子，三个开关的1号端子相互连接；相应的当双绕组电机的定子绕组成三角形型连接时，所述器件包括三个开关，每个开关均具有三个接线端子，分别为1号端子、2号端子、以及用来与控制线路相连的3号端子，通过三个开关的1号端子、2号端子将电机的三相串联。所述器件的三个开关均为继电器开关、MOS开关、IGBT开关、SiC开关或者GaN开关。

所述双绕组电机包括主驱定子绕组和辅驱定子绕组，且主驱定子绕组和辅驱定子绕组分别位于主驱回路和辅驱回路中，所述主驱定子绕组和辅驱定子绕组的一侧上分别连接有器件，所述主驱定子绕组和辅驱定子绕组的另一侧分别与三相并联开关连接，每个回路中的控制器均包括控制电路与功率电路，所述控制电路驱动三相并联开关与所述器件，两组蓄电池分别为主驱回路和辅驱回路供电。

所述功率电路由控制电路控制，将直流电转化为交流电，经主驱定子绕组或辅驱定子绕组后驱动电机轴。所述控制电路还设有用来监测各自控制器、电机绕组状态的传感器。所述功率电路采用六组MOSFET搭成的电机驱动桥电路。

如图2所示，一种双绕组电机安全关断的电路的控制方法，包括如下步骤

一、启动：开启两组蓄电池，分别为主驱回路以及辅驱回路通电运行；

二、自检：主驱回路、辅驱回路分别进行自检，

若主驱回路无故障，进入正常工况模式；正常工况模式时，主驱回路上的三相并联开关、器件均闭合，主驱回路中的控制电路驱动对应的功率电路，进而驱动主驱定子绕组进行工作，响应整车控制器信号进行转向；辅驱回路中的三相并联开关、器件均断开，辅驱回路中的控制器与辅驱定子绕组不工作；主驱回路的控制电路同时监控主驱回路是否发生故障；辅驱回路的控制电路与主驱回路的控制器通讯；

若主驱回路故障，进入应急工况模式；应急工况模式时，主驱回路上的三相并联开关、器件均切断，并且通知辅驱回路上的控制器，辅驱回路上的控制器控制三相并联开关、器件闭合，驱动辅驱定子绕组工作，响应整车控制器信号进行转向。

作为优选方案，所述自检步骤中，若辅驱回路故障，且主驱回路无故障，则进入常规工况模式，并将故障信息上报整车控制器。

综上如图1所示，开关K1、K3或K2、K4联动工作，保障了电气、电磁的物理隔绝，主辅驱绕组电气、磁场将不再耦合，不会发生电流倒灌、抱死等非预期状态。