本发明公开一种电动汽车用电驱动系统及其控制方法，该电驱动系统包括两套控制电路、两组电池组、直流励磁电源和定子永磁型多相双电枢绕组冗余电机。上述电动汽车用电驱动系统的控制方法为：电动汽车的启动、加速及爬坡时，使两套多相电枢绕组工作在电动-电动模式下；正常运行时，若两电池组的储能足够，则两套多相电枢绕组工作在电动-电动模式下，若两组电池组的储能不够并且电动汽车无需提供很大转矩时，两套多相电枢绕组处于发电-电动工作模式下；高速运行时，通以反向励磁电流；减速和制动时，使两套多相电枢绕组工作于发电-发电模式；容错处理时，靠正常通道多相电枢绕组工作。该电驱动系统及控制方法的结合使汽车在多种情况下正常运行。
1.一种电动汽车用电驱动系统，其特征在于：包括两组电池组、两套控制电路、直流励磁电源（3）和电机（4）；所述电机（4）包括两个励磁源和两套多相电枢绕组；所述两组电池组分别是给第一控制电路（11）供电的第一电池组（9）和给第二控制电路（12）供电的第二电池组（10），第一控制电路（11）和第二控制电路（12）分别控制第一多相电枢绕组（7）和第二多相电枢绕组（8）；所述两个励磁源分别为永磁体（5）励磁和电励磁绕组（6）励磁，第一多相电枢绕组（7）安装在设有电励磁绕组（6）的电励磁齿（2）上，第二多相电枢绕组（8）安装在永磁体（5）的永磁齿（1）上，两套多相电枢绕组组成相互独立的电励磁通道和永磁通道，直流励磁电源（3）给电励磁齿（2）上的电励磁绕组（6）供电。
2.如权利要求1所述的电动汽车用电驱动系统，其特征在于：所述电机（4）为定子永磁型多相双电枢绕组冗余电机（4）。
3.如权利要求2所述的电动汽车用电驱动系统，其特征在于：所述电机（4）为定子永磁型三相双电枢绕组冗余电机（4）。
4.如权利要求1所述的电动汽车用电驱动系统，其特征在于：所述第一控制电路（11）和第二控制电路（12）均为功率变换电路。
5.如权利要求1所述的电动汽车用电驱动系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：
1）当电动汽车启动、加速及爬坡时，使第一多相电枢绕组（7）和第二多相电枢绕组（8）工作在电动—电动模式下，永磁体（5）和电励磁绕组（6）的电流共同作用，产生电机（4）所需的较大励磁磁场，在第一多相电枢绕组（7）和第二多相电枢绕组（8）中，匝链的合成励磁磁链较大，且分别与第一多相电枢绕组（7）和第二多相电枢绕组（8）中的独立电枢电流耦合能产生较大的电磁转矩合成输出；
2）当电动汽车正常运行时，若第一电池组（9）和第二电池组（10）的储能足够，则断开直流励磁电源（3）和电励磁绕组（6）的通电，仅由永磁体（5）产生永磁励磁磁场，第一多相电枢绕组（7）和第二多相电枢绕组（8）工作在电动—电动模式下，通过调节第一控制电路（11）和第二控制电路（12）电流的大小满足一般的转矩输出；若第一电池组（9）和第二电池组（10）的储能不够并且电动汽车不需要提供很大转矩时，第一多相电枢绕组（7）和第二多相电枢绕组（8）两者中的一个处于发电工作模式下，第一多相电枢绕组（7）和第二多相电枢绕组（8）工作于电动—发电或发电—电动模式下，将工作在发电模式下的多相电枢绕组的感应电动势经过整流提供给相应的电池组充电；
3）当电动汽车高速运行时，根据转速要求将电励磁绕组（6）通以反向励磁电流，削弱永磁磁场，扩大电机（4）的恒定功率高速运行范围；
4）当电动汽车减速、制动时，第一多相电枢绕组（7）和第二多相电枢绕组（8）均工作于发电—发电模式，通过控制励磁绕组（6）电流的大小调节气隙磁场，从而调节第一多相电枢绕组（7）和第二多相电枢绕组（8）中产生的感应电势，进而对上述两套多相电枢绕组回馈的能量进行动态在线控制，实现对电池组的智能充电；
5）电驱动系统进行容错处理时，当永磁体（5）出现退磁时，电励磁绕组（6）通以最大允许电流，以产生足够的转矩需求，维持一定的动力性能；当其中一组电池组、一套多相电枢绕组、一套控制电路发生故障时，通过切断该通道多相电枢绕组，依靠正常通道多相电枢绕组提供所需转矩。
一种电动汽车用电驱动系统及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明专利涉及一种电动汽车用电驱动系统及其控制方法，电动汽车用电驱动系统是采用一种定子永磁型多相双电枢绕组冗余电机的电驱动系统，电动汽车用电驱动系统的控制方法通过不同的工作模式调整电机的转矩-转速特性。
背景技术
[0002] 当前，汽车工业的可持续发展面临着两大难题：一是环境污染，二是石油资源匾乏。因此节能和环保成为当今全球汽车工业发展的两大主题。各国也争相开展绿色环保汽车——电动汽车的研发与产业化，其中电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一。
[0003] 电动汽车对电驱动系统基本要求是：①较大的起动转矩；②较宽的调速范围；③低速时能输出恒定大转矩，以适应快速加速、负荷爬坡等要求；④高速时能够输出恒定大功率，以适应超车等高速行驶要求；⑤具备制动能量反馈吸收能力；⑥可靠性高，具备一定的容错运行能力。
[0004] 目前，电动汽车的动力驱动系统主要由单电机系统组成，包括一台主驱动电机、动力电池、功率变换电路、控制器及其他辅助部件组成。单电机系统不能很好地解决电机转矩-转速特性与整车动力需求之间的矛盾，其控制方法也是单一的。若功率恒定，则不能满足加速性能与最高车速的要求；若追求整车动力性能，则必须提高电机功率，使得电机体积和整车质量增加。更关键的是单电机系统无法保证可靠性要求与较强的容错运行能力。采用多电机组合结构，则又导致整车电驱动系统结构复杂，体积大，成本也高，电驱动系统控制方法也非常复杂。
发明内容
[0005] 发明目的：本发明提供一种工作性能良好的电动汽车用电驱动系统及可在多种模式下工作，容错性好的电动汽车用电驱动系统的控制方法。
[0006] 技术方案：一种电动汽车用电驱动系统，包括两组电池组、两套控制电路、直流励磁电源和电机；所述电机包括两个励磁源和两套多相电枢绕组；所述两组电池组分别是给第一控制电路供电的第一电池组和给第二控制电路供电的第二电池组，第一控制电路和第二控制电路分别控制第一多相电枢绕组和第二多相电枢绕组；所述两个励磁源分别为永磁体励磁和电励磁绕组励磁，第一多相电枢绕组安装在设有电励磁线圈的电励磁齿上，第二多相电枢绕组安装在永磁体的永磁齿上，两套多相电枢绕组组成相互独立的电励磁通道和永磁通道，直流励磁电源给电励磁齿上的电励磁绕组供电。
[0007] 定子永磁型多相双电枢绕组冗余电机可以看作两台不同励磁方式的多相电机的组合，即一台具备两个独立通道的复合电机，其上的两个励磁源可以根据工况要求灵活的实现永磁磁场与电励磁磁场的耦合与解耦，既可通过增磁来产生较大的电磁转矩实现低速大转矩运行，又可通过弱磁来实现恒定功率宽调速运行；这种存在冗余励磁和冗余电枢绕组结构的电机应用于电动汽车电驱动系统可以解决电机转矩-转速特性与整车动力性之间的矛盾，有较大的起动转矩和较宽的调速范围。
[0008] 所述电机的两套多相电枢绕组及其两组供电电池组和两套控制电路分别相互独立，因此其工作模式也相互独立，所述工作模式包括电动-电动、电动-发电、发电-电动、发电-发电四种。两套多相电枢绕组由两套独立的控制电路控制，且两套控制电路分别由供电电池组供电，可以使单个开关器件所承受的功率减小；电机的冗余励磁与两套多相电枢绕组的冗余控制电路结合，当其中一个通道的控制电路任一部件发生故障时，另一通道控制电路完全不受影响。多种工作模式，能够很好的满足汽车频繁启动、加速与制动过程，提高了驱动系统的可靠性，具备较强的容错运行能力。
[0009] 所述的电机为定子永磁型多相双电枢绕组冗余电机。
[0010] 所述的电机为定子永磁型三相双电枢绕组冗余电机。
[0011] 所述的第一控制电路和第二控制电路均为功率变换电路。
[0012] 电动汽车用电驱动系统的控制方法，包括如下步骤：
[0013] 1)当电动汽车启动、加速及爬坡时，使第一多相电枢绕组和第二多相电枢绕组工作在电动-电动模式下，此时永磁体和电励磁绕组的电流共同作用，可产生电机所需的较大励磁磁场，在第一多相电枢绕组和第二多相电枢绕组中，匝链的合成励磁磁链较大，且分别与第一多相电枢绕组和第二多相电枢绕组中的独立电枢电流耦合能产生较大的电磁转矩合成输出，满足了启动、加速及爬坡要求；
[0014] 2)当电动汽车正常运行时，若第一电池组和第二电池组的储能足够，则断开直流励磁电源和电励磁绕组的通电，仅由永磁体产生永磁励磁磁场，第一多相电枢绕组和第二多相电枢绕组工作在电动-电动模式下，通过调节第一控制电路和第二控制电路电流的大小满足一般的转矩输出；若第一电池组和第二电池组的储能不够并且电动汽车不需要提供很大转矩时，第一多相电枢绕组和第二多相电枢绕组两者中的一个处于发电工作模式下，第一多相电枢绕组和第二多相电枢绕组工作于电动-发电或发电-电动模式下，将工作在发电模式下的多相电枢绕组的感应电动势经过整流提供给相应的电池组充电；
[0015] 3)当电动汽车高速运行时，此时整个电驱动系统负载转矩较小，根据转速要求将电励磁绕组通以反向励磁电流，削弱永磁磁场，扩大电机的恒定功率高速运行范围，从而增加电动汽车的最大运行车速；
[0016] 4)当电动汽车减速、制动时，第一多相电枢绕组和第二多相电枢绕组均工作于发电-发电模式，通过控制励磁绕组电流的大小调节气隙磁场，从而调节第一多相电枢绕组和第二多相电枢绕组中产生的感应电势，进而对上述两套多相电枢绕组回馈的能量进行动态在线控制，实现对电池组的智能充电；
[0017] 5)电驱动系统进行容错处理时，如永磁体出现退磁，电励磁绕组通以最大允许电流，以产生足够的转矩需求，维持一定的动力性能，保证汽车能够在该种故障状态下依然安全运行；当其中一组电池组、一套多相电枢绕组、一套控制电路发生故障时，可通过切断该通道多相电枢绕组，依靠正常通道多相电枢绕组提供所需转矩，保证电动汽车能够在该种故障状态下维持一定的动力性能，安全运行至维修站或可靠停车。
[0018] 有益效果：本发明所提供的电动汽车电驱动系统，解决了电机转矩-转速特性与整车动力性能之间的矛盾，具有多种工作模式；本发明所提供的电动汽车电驱动系统控制方法可以使电驱动系统在多种工作模式下较好地切换，较好的适应汽车频繁启动、加速、制动要求，极大提高了电驱动系统的可靠性与容错运行能力。
附图说明
[0019] 图1是本发明所采用的定子永磁型多相双电枢绕组冗余电机的结构示意图；
[0020] 图2是本发明电路框图。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
[0022] 如图1-2所示电动汽车用电驱动系统的具体实施例为：两个相互独立的电池组分别为第一电池组9和第二电池组10，第一电池组9给第一控制电路11供电，第二电池组10给第二控制电路12供电，第一控制电路11和第二控制电路12相互独立且均为功率变换电路，分别连接相互独立的第一三相电枢绕组7和第二三相电枢绕组8，其中第一三相电枢绕组7套在设有电励磁线圈的电励磁齿2上，第二三相电枢绕组8套在永磁体5的永磁齿1上，直流励磁电源3单独给电励磁齿2上的电励磁绕组6供电。
[0023] 上述电动汽车用电驱动系统的控制方法，包括如下步骤：
[0024] 1)当电动汽车启动、加速及爬坡时，使第一三相电枢绕组7和第二三相电枢绕组8工作在电动-电动模式下，此时永磁体5和电励磁绕组6的电流共同作用，可产生电机4所需的较大励磁磁场，在第一三相电枢绕组7和第二三相电枢绕组8中，匝链的合成励磁磁链较大，且分别与第一三相电枢绕组7和第二三相电枢绕组8中的独立电枢电流耦合能产生较大的电磁转矩合成输出。
[0025] 2)当电动汽车正常运行时，由于第一电池组9和第二电池组10的储能足够，则断开直流励磁电源3和电励磁绕组6的通电，仅由永磁体5产生永磁励磁磁场，第一三相电枢绕组7和第二三相电枢绕组8工作在电动-电动模式下，通过调节第一功率变换电路11和第二功率变换电路12电流的大小满足一般的转矩输出。
[0026] 3)当电动汽车高速运行时，此时整个电驱动系统负载转矩较小，根据转速要求将电励磁绕组6通以反向励磁电流，削弱永磁磁场，扩大电机4的恒定功率高速运行范围。
[0027] 4)当电动汽车减速、制动时，第一三相电枢绕组7和第二三相电枢绕组8均工作于发电-发电模式，通过控制励磁绕组6电流的大小调节气隙磁场，从而调节两套三相电枢绕组中产生的感应电势，进而对上述两套三相电枢绕组回馈的能量进行动态在线控制。
[0028] 5)电驱动系统进行容错处理时，当其中第一功率变换电路11发生故障时，则通过切断第一三相电枢绕组7，依靠第二三相电枢绕组8提供所需转矩。
[0029] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
