[发明专利]电动驱动容错装置、多相电机、功率变换器以及电动设备

权利要求书

1.一种电动驱动容错装置，设置在电动设备中，用于驱动所述电动设备，包括：

多相电机，其多相电机绕组的相数为k，具有额定线电压和额定线电流；

直流电源，具有与所述多相电机的所述额定线电压相对应的恒定电压，用于提供与所述额定线电流相对应的线电流；

指令发送部，发送与所述多相电机输出的转速或转矩的值相对应的指令信号；

电流传感器，检测构成所述多相电机绕组的多相绕组单元的线电流，并发送对应的电流反馈信号；

输出传感器，检测所述多相电机输出的转速或转矩，并发送对应的输出反馈信号；

电池管理单元，检测构成所述直流电源的电池单元的容量、电压和温度，并生成对应的电池反馈信号；

控制器，根据所述指令信号、所述电流反馈信号和所述输出反馈信号计算并输出电机控制信号，根据所述电池反馈信号计算并输出驱动单元的运行控制信号；

驱动器，在所述运行控制信号作用下进入工作状态或停止状态，并在工作状态下根据所述运行控制信号产生驱动信号；以及

功率变换器，在所述驱动信号的作用下将所述直流电转换为所述多相电机需要的线电流，

其特征在于：

其中，所述多相电机绕组具有j+i个相互独立且参数相同的多相绕组单元，

所有所述多相绕组单元中同相的绕组是并绕的关系，所有所述多相绕组单元的相数、相序和连接方式相同，

所述直流电源具有j+i个相互独立且参数相同的电池单元，

所述功率变换器具有与所述j+i个多相绕组单元和j+i个电池单元一一对应连接的j+i个相互独立且参数相同的功率变换单元，

每个所述功率变换单元具有k个功率变换电路向对应的所述多相绕组单元提供k路线电流，

所述驱动器具有j+i个相互独立且参数相同的驱动单元，分别与j+i个功率变换单元相连接，

所述k为大于2的正整数，所述j为大于1的正整数，所述i是冗余数且为自然数，

当任意一个所述电池单元、所述功率变换单元、所述多相绕组单元或所述驱动单元产生故障时，通过检测计算所有所述电池管理单元的电池反馈信号、所有所述多相绕组单元同一相的线电流值判断出发生故障的所述电池单元、所述驱动单元、所述功率变换单元或所述多相绕组单元，所述控制器输出运行控制信号令对应的所述驱动单元失效，从而将损坏的所述电池单元、所述驱动单元、所述功率变换单元或所述多相绕组单元进行屏蔽隔离，当屏蔽数小于等于i时，所述多相电机正常运行，当屏蔽数大于i时，所述多相电机保持轻载运行。

2.根据权利要求1所述的电动驱动容错装置，其特征在于：

其中，当所述功率变换单元的单个功率变换电路正常输出的最大连续工作电流有效值为I₁，所述多相电机的最大线电流有效值为I_N时，所述多相绕组单元的个数j+i满足下述条件：

j+i ＞ I_N ÷ I₁，

其中，j为大于1的正整数。

3.根据权利要求1所述的电动驱动容错装置，其特征在于：

其中，所述电池单元是由多个电池单体串联组成或是由多个电池单体串并联组成。

4.根据权利要求1所述的电动驱动容错装置，其特征在于：

其中，所述多相电机为异步电机、同步电机、开关磁阻电机、无刷直流电机、步进电机中的任意一种，

所述多相电机绕组的并绕根数能被所述多相绕组单元的个数j+i整除，

所述多相电机绕组和所述多相绕组单元的绕组相数、绕组相序、绕组匝数、绕组连接方式和额定电压相同。

5.根据权利要求1所述的电动驱动容错装置，其特征在于：

其中，所述功率变换单元是由智能功率模块构成的或者包含多个类型和参数相同的功率开关管，

所述功率开关管为电力场效应晶体管（Power MOSFET）、门极可关断晶闸管（GTO）、集成门极换流晶闸管（IGCT）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、电力双极型晶体管（GTR）和门极换流晶闸管（SGCT）中的任意一种。