[发明专利]一种多功能三相永磁电机集成系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种多功能三相永磁电机集成系统及其控制方法，该系统将三相永磁交流电机的转子与发动机输出轴直接连接，与控制模块结合组成一体，同时实现启动、点火、发电、测速等功能。该系统及其控制方法通过控制模块，主要基于对三相电流信号的采样和分析并进行控制，实现各个单元之间的协调配合。本发明与现有技术相比机械结构简单，无需任何传感器设备，特别适用于轻型两轮或三轮插电式混合动力车。

技术领域

本发明涉及发动机发电机领域，具体地说涉及一种多功能三相永磁电机集成系统及其控制方法，特别适用于轻型两轮或三轮插电式混合动力车。

背景技术

现有的燃油发动机的启动，除了手拉启动外，都需要通过专门的启动电机带动发动机运转，再通过活塞做功，点火装置点火，实现发动机的工作。而启动马达在启动不当或长时间使用下极容易损坏，给使用带来诸多不便。

虽然目前本领域有技术人员尝试利用发电机代替启动电机，开发出混合动力系统，但所采用实现启动功能的电机，与发动机的连接零件结构复杂，多含有传动齿轮等结构，实际应用可靠性受到质疑，每一套装置都需要有其对应的控制系统，零部件复杂，控制系统的设计需要考虑的因素就非常多，因此现有的利用电机启动发动机技术很多还停留在试验阶段，无法正常用于批量生产。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于控制系统有效简化结构，配合发动机使用可实现启动、点火、发电、测发动机转速等多功能；本发明的另一个目的是提供上述系统协调并有效实现启动、点火、发电及测速的控制方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明一种多功能三相永磁电机集成系统，包括互相连接的发动机和电机，以及控制模块，所述电机为三相永磁交流电机，电机转子与所述发动机输出轴连接，所述电机转子外周壁设有一个触发块，对应该触发块设有一个与控制模块相连的触发信号发生器，该系统还包括分别与控制模块通讯连接的点火装置、以及蓄电池；

所述控制模块包括：

启动单元，用于接收启动信号，使蓄电池向电机的转子供电；

启动控制单元，用于检测电机三相绕组的输出电流相位及电流大小并决定电机转子是否维持转动；

点火控制单元，用于接收触发信号发生器发送的点火控制脉冲信号，并传递到点火装置实施对发动机点火；

测速单元，用于检测三相绕组的交变电流，根据其周期性变化参数计算出当前发动机转速；

发电控制单元，通过检测三相电流的输出连续性及增量大小和方向，决定是否向负载或蓄电池发电。

本发明所述的发电控制单元与所述启动控制单元共同实现启动向发电模式的切换。启动控制单元通过控制，实现蓄电池向电机转子供电的终止；发电控制单元通过检测三相电流的输出连续性及增量大小和方向，判别和决定是否向负载含蓄电池发电。其主要是通过检测三相电流的输出连续性，用于确定控制。

通过在设置的时间T内，测量线电流I的变化率-di/dt，判断负载工作的状态。由于启动阶段是通过控制单元中的直流转交流电路，将直流电逆变为交流电提供给电机，因此启动阶段负载相对恒定，三相绕组的线电流I变化率较小。在启动成功后，随着发动机活塞和曲轴运动，电机转子转速发生变化，对应三相绕组的线电流I明显发生变化，发电控制单元通过判断三相电流的输出连续性及增量大小，判别启动是否成功。如启动成功，则发动机带动电机连续做功，通过电机的转子的旋转磁场切割定子中绕组产生发电，通过控制单元中的交流转直流电路，将交流电逆变为直流电开始向蓄电池或负载输电。进一步的，持续输电后，控制器检测蓄电池组的额定电量或电压，判断蓄电池是否充满，当蓄电池电量达到额定值时，终止电机发电，否则维持电机发电状态。

本发明三相绕组可采用Y形联接，也可采用三角形联接。Y形联接适用于低频小负载，而三角形联接则适用于高频大负载。