[发明专利]用于旋转电机的控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于旋转电机的控制装置，其通过操作逆变器来控制旋转电机的转矩。

背景技术

近些年来，无刷马达经常用于混合动力汽车、电动汽车以及类似物中的驱动马达。但是，不同于工业设备（例如电梯、索道等）或其它电动汽车（例如铁路车辆、手推车等），汽车使用仅来自安装在有限空间中的电池的能量来提供用于从停止状态起动的加速转矩，以及用于产生转矩、直至高速巡行的动力。因此，需要以紧凑的尺寸来实现极为广泛的操作特性。

此处，为了实现广泛的操作特性，例如在JP-A-2010-207010中所述，提出了一种通过按需要改变定子绕组中的圈数来操作电动机的方法。如JP-A-2010-207010中所述，这种方法在过去为已知的。但是，为了实施该方法，需要大量的大容量半导体开关，并且控制装置变得复杂。

当JP-A-2010-207010中所述的技术在有限的空间内使用时，例如在轿车内使用时，安装变得困难。事实上，JP-A-2010-207010中所述的技术的实际应用在安装空间所受限制相对较小的领域中—例如在电梯中—是有益的，然而该技术尚未在汽车中投入实际应用。

因此，需要一种用于旋转电机的控制装置，该装置能够以简单的结构来改变定子绕组的特性。

发明内容

作为一个典型实施例，本申请提供一种旋转电机10的控制装置，该控制装置包括第一定子绕组14和具有比第一定子绕组更高的额定电压的第二定子绕组16，第一定子绕组和第二定子绕组彼此绝缘。该控制装置包括：第一逆变器INV1，第一逆变器INV1连接到第一定子绕组；第二逆变器INV2，第二逆变器INV2连接到第二定子绕组；控制器40，控制器40操作第一逆变器和第二逆变器，从而控制旋转电机10的电流和电压（即转矩）；第一开关30，第一开关30用于切换第一状态和第二状态，其中第一状态为第一逆变器和第二逆变器电气地连接到第二直流电压源22的状态，并且第二状态为仅第二逆变器电气地连接到第二直流电压源22的状态；以及第二开关32，第二开关用于将第一逆变器连接到第一直流电压源20或者将第一逆变器与第一直流电压源20断开连接，其中第一直流电压源20的端子电压低于第二直流电压源22的端子电压。在该控制装置中，i）当旋转电机的转速较低时，控制器40执行将第一开关30切换为断开状态并且将第二开关32切换为闭合状态的操作，并且ii）当旋转电机的转速变高时，控制器40执行将第一开关30切换为闭合状态30并且将第二开关切换为断开状态的操作（根据本发明的第一方面的旋转电机的控制装置）。

此外，作为另一个典型实施例，本申请提供了一种旋转电机10的控制装置，该控制装置包括第一定子绕组14和具有比第一定子绕组更高的额定电压的第二定子绕组16。控制装置包括：第一逆变器INV1，第一逆变器INV1连接到第一定子绕组；第二逆变器INV2，第二逆变器INV2连接到第二定子绕组；控制器40，控制器40操作第一逆变器和第二逆变器，从而控制旋转电机的转矩；以及第一开关30，第一开关30在第一定子绕组的中心点与第二定子绕组的中性点之间断开和闭合。在该控制装置中，第一定子绕组与第二定子绕组彼此绝缘并且容置在旋转电机内。在第一逆变器的正极侧直流母线Lp1与第二逆变器的正极侧直流母线Lp2之间，或者设置在第一逆变器的负极侧直流母线Ln1与第二逆变器的负极侧直流母线Ln2之间进行电气有线连接。i）当旋转电机的转速较低时，控制器40将第一开关30设定为断开状态，将基于第一直流电压源20的电压的交流电压从第一逆变器INV1施加到第一定子绕组14，并且将基于第二直流电压源22的电压的交流电压从第二逆变器INV2施加到第二定子绕组16，并且ii）当旋转电机的转速变高时，控制器40将开关30切换为闭合状态，并且对连接到第一逆变器INV1的所述电气有线连接母线的第一开关元件组（S￥n1；￥=u、v、w）以及未连接到第二逆变器的所述电气有线连接母线的第二开关元件组（S￥p2；￥=u、v、w）执行ON和OFF操作（根据本发明的第二方面的旋转电机的控制装置）。

在每个典型实施例中，仅当旋转电机10的转速变高时，具有较低额定电压的第一定子绕组14连接到第二直流电压源22。因此，可以确保在较高旋转范围内的输出，同时防止第二定子绕组16达到发热限度。此外，可以通过第一开关30和第二开关32来实施这种切换操作。因此，可以通过相对简单的操作来实现旋转电机的控制装置。

附图说明

图1是根据第一实施方式的系统结构的简图；

图2是根据第一实施方式的控制器的切换过程中的步骤的时间图；