多个锂电池电芯串并联得到高压的电池,通过电机控制器较难实现单个锂电池电芯的均压控制,且电机控制器需要使用价格昂贵的IGBT进行控制,增加了控制成本。基于此,本实用新型实施例提供了一种电机控制系统及新型电动汽车,实现通过电池电控器独立的低压电池直接输出低压直流电给H桥阵列,H桥阵列在H桥控制器的P W M (P u I s e W i d t hModulat1n,脉冲宽度调制)控制信号的控制下通过MOSFET (Metal-Oxide-Semi conductorField-Effect Transistor,半导体场效应晶体管)管输出三相正弦交流电给三相交流电机,驱动三相交流电机运转,如此,独立的低压电池组不再需要均压控制,MOSFET管相对IGBT的成本较低,从而降低了控制成本。下面通过实施例进行描述。
[0051 ] 实施例1
[0052]参见图1A,本实用新型实施例提供了一种电机控制系统。该系统包括:电池电控器2和三相交流电机I;
[0053]电池电控器2与三相交流电机I连接,输出三相交流电给三相交流电机I,驱动三相交流电机I运转。
[0054]上述电池电控器2包括电池21、H桥阵列22和H桥控制器23;电池21与H桥阵列22连接,分组传输直流电给H桥阵列22 ;H桥阵列22分别与H桥控制器23和三相交流电机I连接,接收H桥控制器23传输的HVM控制信号,在所述PWM控制信号的控制下输出三相正弦交流电给三相交流电机I,驱动三相交流电机I运转,如图1B所示。
[0055]上述电池21包括多个独立的低压电池组211;独立的低压电池组211由多个电池电芯串并联组成,如图1C所示。
[0056]上述独立的低压电池组211,还可以是电池厂家直接生产的独立电池模块。假设每个低压电池组211的电压为60V,则每个低压电池组211可通过16个3.6V-4.2V的电池电芯串并联组成,或者每个独立的低压电池组211直接使用电池厂家生产的60V电池模块。
[0057]上述H桥阵列22包括多级H桥分组221; H桥分组221包括多个独立的H桥2211,多级H桥分组221之间串行连接;多级H桥分组221与多个独立的低压电池组211——对应,H桥分组221与其对应的低压电池组211连接,如图1C所示。
[0058]上述H桥阵列22包括的H桥分组221的具体级数由电池21的低压电池组211的数目来决定,每个H桥分组221对应一组低压电池211桥分组221在低压电池组211的供电下,将低压电池组211输入的直流电转变为三相交流电,H桥阵列22输出三相交流电给三相交流电机I,驱动三相交流电机I运转。
[0059]上述H桥2211包括多个MOSFET管22111。多个MOSFET管22111之间通过串并联进行连接。在本实用新型中H桥可以包括4个MOSFET管22111,每两个MOSFET管22111之间串行连接后再并行连接,如图1D所示。
[0060]为了更清楚地说明本实用新型,在本实用新型实施例及图1C中,都示意性地标出了每个H桥分组221包含的H桥2211的具体个数,例如每个H桥分组221包括3个H桥2211;在本实用新型实施例及图1D中,都示意性地标出了每个H桥2211包含的MOSFET管22111的具体个数,例如每个H桥2211包括4个MOSFET管22111。但本实用新型本身并不具体限制H桥阵列22包括的H桥分组221的具体级数、每个H桥分组221包含的H桥2211的具体个数以及每个H桥2211包括的MOSFET管22111的具体个数。
[0061]在本实用新型中,当电池21为H桥阵列22的多级H桥分组221提供电源后,每个低压电池组211为对应的H桥分组221供电,每个H桥分组221的多个H桥2211在每个低压电池组211的供电下工作。每个H桥2211工作时,在H桥控制器23的控制下将低压电池组211输入的直流电转变为三相正弦交流电,H桥阵列22输出三相正弦交流电给三相交流电机,驱动三相交流电机I运转,三相交流电机I转动时便可驱动电动汽车行驶。
[0062]参见图1C,H桥控制器23包括DSP(digital signal processor,数字信号处理器)231 和FPGA(Field—Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)232;
[0063]DSP231分别与三相交流电机I和FPGA232连接,接收三相交流电机I传输的工作信息,并传输PWM控制信号给FPGA232;
[0064]FPGA232与H桥阵列22连接,对DSP231传输的PffM控制信号进行转换,并传输转换后的PffM控制信号给H桥阵列22。
[0065]上述三相交流电机I传输的工作信息可以包括三相交流电机I当前的电流、转速与角度等采样数据。上述DSP231中事先存储有基于速度的动态PWM调制算法,当DSP231接收到三相交流电机I传输的工作信息后,DSP231根据基于速度的动态PffM调制算法对三相交流电机I当前的电流、转速与角度等采样数据进行矢量运算,得到PWM控制信号。
[0066]在本实用新型中,为了更好地理解本实用新型,以下通过举例说明H桥阵列22的工作情况,假定H桥阵列22中每个H桥2211输出4路信号,每个H桥分组221输出就是12路控制信号,在H桥阵列22的H桥分组221的级数较多时,DSP231需要控制的信号路数大大增加,由于普通的DSP231自身的信号处理能力有限,此时,可通过FPGA232以增加信号的输出能力,满足H桥阵列22的控制需求。
[0067]当DSP231将得到的PWM控制信号传输给FPGA232后,FPGA232对PffM控制信号进行扩展,输出满足所有H桥2211的PffM控制信号给H桥阵列22,对H桥阵列22中每个H桥2211进行控制。
[0068]当H桥阵列22接收到FPGA232传输的P丽控制信号,H桥阵列22中的每个H桥2211在PffM控制信号的控制下输出相应的三相正弦交流电给三相交流电机I,驱动三相交流电机I运转,从而驱动电动汽车行驶。
[0069]参见图1C,电机控制系统还包括故障检测元件3;
[0070]故障检测元件3分别与DSP231和H桥阵列22连接,检测H桥阵列22是否出现故障,并在检测出故障时,传输故障信息给DSP231。
[0071]上述故障信息包括H桥阵列22中发生故障的对应的H桥2211的位置信息,该位置信息可以是某一 H桥分组221的几号H桥2211。当故障检测元件3将具体位置的H桥2211发生故障的信息传输给DSP231时,DSP231对该位置的H桥2211进行处理。
[0072]上述DSP231包括动态脉冲宽度调制器2311和旁路触发器2312;动态脉冲宽度调制器2311分别与三相交流电机I和FPGA232连接,接收三相交流电机I传输的工作信息,对工作信息进行调制,传输PWM控制信号给FPGA232;
[0073]上述脉冲宽度调制器2311中事先存储有基于速度的动态PWM调制算法,当脉冲宽度调制器2311接收到三相交流电机I传输的工作信息后,脉冲宽度调制器2311根据基于速度的动态HVM调制算法对三相交流电机I当前的电流、转速与角度等采样数据进行矢量运算,得到PffM控制信号,脉冲宽度调制器2311将PffM控制信号传输给FPGA232。
[0074]旁路触发器2312分别与故障检测元件3和H桥阵列22连接,接收故障检测元件3传输的故障信息,传输旁路触发信号给H桥阵列22,对H桥阵列22进行旁路处理,如图1C所示。
[0075]当旁路触发器2312接收到故障检测元件3传输的故障信息时,旁路触发器2312传输旁路触发信号给该位置的H桥2211的控制开关,触发该控制开关,该控制开关将发生故障的H桥2211进行旁路,发生故障的H桥2211旁路后停止工作。由于每个H桥2211是独立的,所以对故障的H桥2211进行更换比较方便。
[0076]当三相交流电机I运转时,电池电控器2中的实时检测三相交流电机I的工作情况,三相交流电机I会将自身的工作信息实时地传输给电池电控器2;电池电控器2将实时接收到的三相交流电机I传输的工作信息传输给DSP231,DSP231根据预先存储的基于速度的动态的PffM调制算法对接收到的三相交流电机I的电流采样数据进行谐波分量等控制,对三相交流电机I的转速进行调快或调慢等控制,对三相交流电机I的角度进行改变等控制,并传输相应的电流谐波分量PWM控制信号、转速PWM控制信号或角度P丽控制信号给FPGA232,FPGA232对PffM控制信号进行扩展后控制H桥阵列22中的H桥2211工作,H桥阵列22在PffM控制信号的控制下输出相应的三相正弦交流电。其中,H桥2211在电流谐波分量HVM控制信号的控制下输出相应谐波分量被抑制的三相正弦交流电;H桥2211在转速PffM控制信号的控制下输出能够驱动三相交流电机I快速转动或减速转动的三相正弦交流