车辆用逆变器电路及车辆用逆变器电路的工作方法与流程

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1.本发明涉及车辆用逆变器电路及车辆用逆变器电路的工作方法，更详细地，涉及电动车中使用的逆变器电路及车辆用逆变器电路的工作方法。

背景技术：

2.电动汽车(ev)及混合动力汽车(hev)从通过逆变器驱动的电机获得动力。根据接线方式，电机可大体分为y接线方式或开放式绕组(或开放式接线)(open-end winding)方式。
3.在y接线方式中使用单一逆变器，在开放式绕组方式中使用双重逆变器(2个逆变器)。在y接线方式中能够以高效率使用电机，在开放式绕组方式中能够以高输出使用电机。
4.现有技术中存在的问题
5.如上所述，虽然在y接线方式中能够以高效率使用电机，但无法以高输出使用电机。在开放式绕组方式中能够以高输出使用电机，但无法以高效率使用电机。这是因为y接线结构与开放式绕组结构的硬件配置不同。
6.电动汽车(ev)及混合动力汽车(hev)在低速下车辆的效率比较重要，因此，y接线方式较为有利，在高速下输出比较重要，因此开放式绕组方式较为有利。因此，需要一种将两个优点都能够满足的方式，但至今对此的开发依然不足。

技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供能够驱动开放式绕组方式的电机和y接线方式的电机双方的逆变器的结构。
8.可使用本发明的逆变器结构来控制一部分开关，以能够驱动开放式绕组方式的电机和y接线方式的电机双方。
9.参照附图和与其一同详细后述的实施例，本发明的上述目的及此外的目的和优点、特征及实现这些的方法将变得更加明确。
10.为实现上述目的，本发明的车辆用逆变器电路包括：第一逆变器及第二逆变器，与电机连接；模式转换开关器件，根据开关工作来使所述第一逆变器和所述第二逆变器短路或开放，以使所述电机以y接线驱动模式及开放式绕组驱动模式中的一个驱动模式驱动；以及控制器，用于控制所述模式转换开关器件的开关工作。
11.在本发明的车辆用逆变器电路的工作方法中，所述车辆用逆变器电路包括：第一逆变器及第二逆变器，与电机连接；模式转换开关器件，用于使所述第一逆变器及所述第二逆变器短路或开放；以及控制器，用于控制所述模式转换开关器件的开关工作，所述车辆用逆变器电路的工作方法包括如下的步骤：所述控制器向所述模式转换开关器件施加控制信号；以及随着所述模式转换开关器件根据所述控制信号执行开关工作，所述电机以y接线驱动模式及开放式绕组驱动模式中的一个驱动模式驱动。
12.根据本发明的逆变器结构，当车辆高速运行时，可通过开放式绕组驱动电机来以
高输出使用电机，当车辆低速运行时，可通过y接线驱动电机来以高效率使用电机。由此，具有可同时满足高速及低速运行所需事项的优点。
附图说明
13.图1为使用单个逆变器的y接线方式的电机整体电路图。
14.图2为使用双重逆变器的开放式绕组方式的电机的整体电路图。
15.图3为可使用本发明实施例的y接线驱动模式和开放式绕组驱动方式双方的逆变器电路的等效电路图。
16.图4为示出去除在图3的等效电路图中的y接线驱动模式下开启的多个开关器件和关闭的多个开关器件后的状态下的等效电路图。
17.图5为示出去除在图3的等效电路图中的开放式绕组驱动模式下开启的开关器件后的状态下的等效电路图。
具体实施方式
18.本发明的实施例是为了向本领域技术人员更加完整地说明本发明而提供的，以下实施例可变形为多种不同的方式，本发明的范围并不局限于以下实施例。这些实施例用于使本发明的公开内容变得更充实且完整，并用于向本领域技术人员完整地传递本发明的构思。并且，在以下的附图中，为了说明的便利及明确性而放大了各个结构，附图中，相同的附图标记表示相同的要素。如在本说明书中使用的术语“和/或”包括对应列举的项目中的一个或更多的所有组合。
19.为了帮助本发明的理解，简单说明使用单个逆变器的y接线方式的电机(图1)和使用双重逆变器的开放式绕组方式的电机(图2)之后，对能够驱动本发明实施例的开放式绕组方式的电机和y接线方式的电机双方的逆变器的结构。
20.图1为使用单个逆变器的y接线方式的电机整体电路图。
21.若以等效电路示出使用单个逆变器的y接线方式的电机，则如图1所示，由直流电源(vdc)、单个逆变器10及电机20构成。
22.例如，电机20为永磁同步电机(pmsm：permanent magnet synchronous motor)，使用y接线结构。
23.单个逆变器10包括6个电力开关器件，向电机20供给根据6个电力开关器件的开关工作生成的输出电压，可通过数量相对少的开关器件来以高效率驱动。在此情况下，逆变器10的输出电压为
24.图2为使用双重逆变器的开放式绕组方式的电机的整体电路图。
25.若以等效电路示出使用双重逆变器的开放式绕组方式的电机，则如图2所示，包括与直流电源(vdc)连接的第一逆变器30、与第一逆变器30连接的电机40及与电机40连接的第二逆变器50。
26.例如，电机40为永磁同步电机，使用开放式绕组结构。
27.隔着电机40连接在两端的第一逆变器30及第二逆变器50分别由6个电力开关器件构成，由此，开关器件的总数量为12。
28.随着12个开关器件进行开关工作，电机40能够以高输出驱动。在此情况下，逆变器
的输出电压为vdc。
29.图3为能够使用本发明实施例的y接线方式和开放式绕组方式双方的逆变器结构的等效电路图。
30.参照图3，能够使用本发明实施例的y接线方式和开放式绕组方式双方的逆变器结构包括隔着电机70连接的第一逆变器60及第二逆变器80，第一逆变器60与直流电源(vdc)连接。
31.各个逆变器60、80由6个开关器件q1、q2、q3、q4、q5、q6或6个开关器件q7、q8、q9、q10、q11、q12形成。例如，各个开关器件可以为基于绝缘栅双极晶体管(igbt，insulated gate bipolar transistor)的电力开关器件、基于硅碳化物(silicon carbide，sic)的电力开关器件或基于氮化镓(gallium nitride，gan)的电力开关器件，但并不局限于此。
32.6个开关器件q1、q2、q3、q4、q5、q6或6个开关器件q7、q8、q9、q10、q11、q12具有串联的2个开关器件构成一对且三对并联的结构。
33.在本说明书中，在各个对中，将图中上半部分示出的开关器件q1、q2、q3、q7、q8、q9称为上部开关器件，将图中下半部分示出的开关器件q4、q5、q6、q10、q11、q12称为下部开关器件。
34.能够使用本发明实施例的y接线方式和开放式绕组方式双方的逆变器结构还包括模式转换开关器件90，该模式转换开关器件90连接在第一逆变器60及第二逆变器80之间。模式转换开关器件90也可以由igbt来实现，但并不局限于此。
35.具体地，模式转换开关器件90的第一端子(例如集电极)可以与第二逆变器80的多个下部开关器件q10、q11、q12的多个第二端子(例如发射极)都连接，模式转换开关器件90的第二端子(例如发射极)可以与第一逆变器60的多个下部开关器件q4、q5、q6的多个第二端子(例如发射极)都连接。
36.图3还示出控制器100，控制器100用于控制多个开关器件q1至q12和模式转换开关器件90的开关工作。
37.具体地，控制器100可生成用于将电机70以y接线驱动模式或开放式绕组驱动模式驱动的多个控制信号，并将该控制信号施加到对应的开关器件的第三端子(控制端子或栅极端子)。
38.在一例中，在y接线驱动模式下，控制器100可输出多个控制信号，以开启(on)第二逆变器80的多个下部开关器件q10、q11、q12，关闭(off)第二逆变器80的多个上部开关器件q7、q8、q9，关闭(off)连接第一逆变器60与第二逆变器80的模式转换开关器件90。
39.在y接线驱动模式下，示出去除开启(on)的多个开关器件和关闭(off)的多个开关器件后的状态下的逆变器结构的等效电路图时，如图4所示。
40.如图4所示，若开启(on)第二逆变器80的多个下部开关器件q10、q11、q12，关闭(off)第二逆变器80的多个上部开关器件q7、q8、q9，关闭连接第一逆变器60与第二逆变器80的模式转换开关器件90，则可知与图1所示的单个逆变器结构中的等效电路图相同。
41.在另一例中，在开放式绕组驱动模式下，控制器100可开启模式转换开关器件90来输出控制信号。在开放式绕组驱动模式下，示出去除开启(on)的模式转换开关器件90后的状态下的逆变器结构的等效电路图时，如图5所示。
42.如图5所示，若开启模式转换开关器件90，则可知与图2所示的双重逆变器结构中
的等效电路图相同。
43.在本说明书中公开的实施例用于说明本发明，而并非用于限定本发明。本发明的范围通过权利要求书来呈现，而并非通过上述说明呈现，与此等同范围内的所有差异均属于本发明的范围内。

技术特征：

1.一种车辆用逆变器电路，其特征在于，包括：第一逆变器及第二逆变器，与电机连接；模式转换开关器件，根据开关工作来使所述第一逆变器和所述第二逆变器短路或开放，以使所述电机以y接线驱动模式及开放式绕组驱动模式中的一个驱动模式驱动；以及控制器，用于控制所述模式转换开关器件的开关工作。2.根据权利要求1所述的车辆用逆变器电路，其特征在于，所述第一逆变器及所述第二逆变器各自的多个开关器件对并联，各个开关器件对包括与直流电源的阳极连接的上部开关器件和与直流电源的阴极连接的下部开关器件，所述第一逆变器的多个下部开关器件都与所述模式转换开关器件的第二端子连接，所述第二逆变器的多个下部开关器件都与所述模式转换开关器件的第一端子连接。3.根据权利要求2所述的车辆用逆变器电路，其特征在于，在所述y接线驱动模式下，根据所述控制器的控制，所述第二逆变器的多个上部开关器件都被关闭，所述第二逆变器的多个下部开关器件都被开启，所述模式转换开关器件被关闭。4.根据权利要求2所述的车辆用逆变器电路，其特征在于，在所述开放式绕组驱动模式下，根据所述控制器的控制来开启所述模式转换开关器件。5.一种车辆用逆变器电路的工作方法，所述车辆用逆变器电路包括：第一逆变器及第二逆变器，与电机连接；模式转换开关器件，用于使所述第一逆变器及所述第二逆变器短路或开放；以及控制器，用于控制所述模式转换开关器件的开关工作，所述车辆用逆变器电路的工作方法的特征在于，包括如下的步骤：所述控制器向所述模式转换开关器件施加控制信号；以及随着所述模式转换开关器件根据所述控制信号执行开关工作，所述电机以y接线驱动模式及开放式绕组驱动模式中的一个驱动模式驱动。6.根据权利要求5所述的车辆用逆变器电路的工作方法，其特征在于，所述第一逆变器及所述第二逆变器各自的多个开关器件对并联，各个开关器件对包括与直流电源的阳极连接的上部开关器件和与直流电源的阴极连接的下部开关器件，在施加所述控制信号的步骤中，在所述y接线驱动模式下，所述第二逆变器的多个上部开关器件都被关闭，所述第二逆变器的多个下部开关器件都被开启，所述模式转换开关器件被关闭。7.根据权利要求5所述的车辆用逆变器电路的工作方法，其特征在于，所述第一逆变器及所述第二逆变器各自的多个开关器件对并联，各个开关器件对包括与直流电源的阳极连接的上部开关器件和与直流电源的阴极连接的下部开关器件，在施加所述控制信号的步骤中，在所述开放式绕组驱动模式下，所述模式转换开关器件被开启。

技术总结

本发明涉及车辆用逆变器电路及车辆用逆变器电路的工作方法，该车辆用逆变器电路包括：第一逆变器及第二逆变器，与电机连接；模式转换开关器件，根据开关工作来使所述第一逆变器和所述第二逆变器短路或开放，以使所述电机以Y接线驱动模式及开放式绕组驱动模式中的一个驱动模式驱动；以及控制器，用于控制所述模式转换开关器件的开关工作。式转换开关器件的开关工作。式转换开关器件的开关工作。