本發(fā)明涉及一種電動或混合動力電吸熱牽引系統(tǒng)以及一種用于重新配置電機的方法。

背景技術(shù)：

1、本發(fā)明因此在用于電動車輛或混合動力車輛的牽引系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是在控制具有可變配置的電機方面，找到了其主要但非唯一的應(yīng)用。

2、事實上，在汽車行業(yè)中，存在對設(shè)計和提供低排放牽引系統(tǒng)的不斷增加的需求，該低排放牽引系統(tǒng)同時在寬運行范圍內(nèi)保證高性能，為使用者提供與傳統(tǒng)吸熱發(fā)動機的駕駛舒適性和安全水平相當(dāng)?shù)鸟{駛舒適性和安全水平。

3、盡管在媒體上感覺不那么強烈，但是安全問題至今仍然是電動汽車推廣的主要障礙之一，因為要達到與傳統(tǒng)汽車相似的安全條件需要復(fù)雜且昂貴的控制系統(tǒng)。

4、就安全性而言，一個長期存在的問題與以下可能性相關(guān)：當(dāng)機器在其作為不受控制的發(fā)電機運行（不受控制的發(fā)電機運行-ugo）的工作區(qū)域內(nèi)時，由于系統(tǒng)錯誤或控制問題，電機的驅(qū)動逆變器將會斷開。

5、這種情況導(dǎo)致電機產(chǎn)生突然的、不受控制的制動作用，這在任何應(yīng)用中都很難被接受，而在汽車行業(yè)中則變得完全不可接受并且極其危險。

6、例如，當(dāng)在沒有來自逆變器的驅(qū)動的情況下，由電機的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)的電壓（反電動勢-bemf）趨向于超過電池組的電壓水平時，這種情況可能發(fā)生，因此恢復(fù)從機器到電池的能量流并且在轉(zhuǎn)子上施加突然的制動效果。

7、在新一代電機（所謂的“可變配置”電機）的設(shè)計中也感受到這個問題，在這些新一代電機中，定子繞組被分段為以可變的方式彼此連接，從而允許單個電機有效地覆蓋若干發(fā)動機的應(yīng)用范圍。

8、事實上，在一些情況下，改變配置需要斷開逆變器幾分之一秒的時間，這使得必須在安全條件下進行這一操作。

9、為了減輕與在危險條件下關(guān)斷逆變器相關(guān)的風(fēng)險，現(xiàn)有技術(shù)在軟件和硬件層面兩者都采用主動安全策略，包括閉合逆變器的高（或低）支腿，從而阻斷能量流向電池組的傳播，并使制動量變得可忽略。在汽車領(lǐng)域中，這種策略被稱為主動短路。

10、然而，本質(zhì)上確實有效且高效的這種策略導(dǎo)致產(chǎn)品復(fù)雜性和成本顯著增加。

11、故意產(chǎn)生以隔離電池組的短路產(chǎn)生高能量，該能量在兩個功率部件：逆變器與電機之間再循環(huán)。因此，這兩個部件必須過大以能夠承受循環(huán)能量的量。另外，由于短路必須由逆變器主動產(chǎn)生，因此屬于該子系統(tǒng)的所有部件必須始終處于工作狀態(tài)，即使在故障的情況下。這意味著電源、傳感器、控制邏輯和逆變器致動必須被設(shè)計為承受所有情況。這進而涉及選擇魯棒性部件或產(chǎn)生冗余分支，這使得產(chǎn)品更加昂貴和復(fù)雜。

12、因此，本發(fā)明的目的是提供一種電動或混合動力電吸熱牽引系統(tǒng)以及一種用于重新配置電機的方法，其可以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、具體地，本發(fā)明的目的是提供一種具有簡化的結(jié)構(gòu)和降低的產(chǎn)品成本的電動或混合動力電吸熱牽引系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的另一目的是提供一種電動或混合動力電吸熱牽引系統(tǒng)以及一種用于重新配置電機的方法，它們是特別有效且可靠的。

3、所述目的通過一種電動或混合動力電吸熱牽引系統(tǒng)以及一種用于重新配置電機的方法來實現(xiàn)，該系統(tǒng)和方法具有所附權(quán)利要求中一項或多項的特征。

4、具體地，牽引系統(tǒng)提供了電機、切換裝置、逆變器、以及電池組的存在。

5、電機包括定子和轉(zhuǎn)子，定子配備有多個定子繞組（金屬絲或發(fā)夾式定子繞組），轉(zhuǎn)子容納在定子中并且被配置為以角速度旋轉(zhuǎn)，該角速度根據(jù)電機的運行條件而變化。

6、切換裝置與所述電機的定子相關(guān)聯(lián)并且被配置為在低速配置與高速配置之間切換定子，在低速配置中，定子繞組采用第一電氣配置，在高速配置中，定子繞組采用第二電氣配置。

7、因此，定子繞組具有可變配置，并且能夠以至少兩種不同的方式選擇性地連接，以便采用第一電氣配置或第二電氣配置。

8、逆變器與電機相關(guān)聯(lián)用以驅(qū)動電機，而電池組連接至電機以為電機供電。

9、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，定子繞組的第一電氣配置確定由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)的電壓，當(dāng)轉(zhuǎn)子的角速度達到預(yù)定閾值時，該感應(yīng)的電壓超過電池組的供電電壓。

10、因此，在低速配置中，隨著轉(zhuǎn)子的角速度增加，該感應(yīng)的電壓（bemf）增加，直到其超過電池組的供電電壓。

11、相反，定子繞組的第二電氣配置確定由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)的電壓，該感應(yīng)的電壓低于電池組的電壓，該電池組的電壓用于電機的使用范圍內(nèi)的任何角速度。

12、換言之，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，第二配置使得，無論轉(zhuǎn)子的角速度如何，電機絕不在電機可作為不受控制的發(fā)電機（ugo）運行的運行區(qū)域中工作。

13、另外，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，切換裝置被配置為當(dāng)所述轉(zhuǎn)子達到小于或等于所述閾值的切換速度時，將定子繞組從低速配置切換到高速配置。

14、因此，優(yōu)選地，切換裝置確定切換速度（浮動或固定的）的值，賦予其總是低于閾值的值，使得對于高于所述閾值的任何角速度，電機處于高速配置，即，所感應(yīng)的電壓不超過電池的供電電壓的配置。

15、這有利地消除了對“主動”安全策略的需要，該系統(tǒng)本質(zhì)上是安全且可靠的。

16、為了使該可靠性最大化，還克服控制策略中的任何故障，該系統(tǒng)包括控制單元，該控制單元被配置為將轉(zhuǎn)子在預(yù)定時間點的角速度值與所述閾值進行比較，并且如果所述角速度值大于所述閾值則禁用切換裝置。

17、有利地，以這種方式，控制單元不僅在超過閾值之前通過切換裝置進行切換，而且一旦超過所述值，控制單元還禁用切換裝置本身，以便防止控制回路中的任何故障導(dǎo)致以過高的速度返回至第一配置。

18、優(yōu)選地，另外，應(yīng)注意，切換裝置包括：至少一個可移動體，可在第一位置與第二位置之間移動，在第一位置中，其將定子繞組布置在第一電氣配置中，在第二位置中，其將定子繞組布置在第二電氣配置中；以及致動器，與所述可移動體相關(guān)聯(lián)，以將其在第一位置與第二位置之間移動。

19、優(yōu)選地，控制單元被配置為當(dāng)在所述預(yù)定時間點測量的所述角速度值大于所述閾值時禁用所述致動器。

20、因此，有利的是，在低速配置下可能出現(xiàn)不受控制的發(fā)電機條件下的運行風(fēng)險的工作區(qū)域內(nèi)，切換裝置的致動器被禁用。

21、更優(yōu)選地，控制單元被配置為將兩個不同的“并行”信號發(fā)送至所述切換裝置。

22、驅(qū)動信號可選擇性地在表示低速條件的第一值與表示高速條件的第二值之間切換。

23、使能信號可選擇性地在第一值與第二值之間切換，當(dāng)使能信號為第一值時，啟用切換裝置以用于切換，當(dāng)使能信號為第二值時，禁用切換裝置。

24、需要說明的是，切換裝置僅在控制單元接收具有第一值的使能信號之后進行切換，從而使得系統(tǒng)對任何故障更加魯棒。

25、為了使其可靠性最大化，控制單元應(yīng)優(yōu)選地由至少第一子單元和第二子單元組成，第二子單元可操作地與第一子單元并行布置并且相對于所述第一子單元冗余。

26、第一子單元被配置為生成所述驅(qū)動信號。

27、第二子單元被配置為生成所述使能信號。

28、有利地，該架構(gòu)還防止了由于單個子單元的損壞或故障可能引發(fā)的故障，確保至少其他子單元繼續(xù)平穩(wěn)地運行，并且如果不歸零，則使在危險速度范圍內(nèi)進行任何重新配置最小化。

29、根據(jù)本發(fā)明的另一補充或替代方面，該系統(tǒng)包括緊急裝置，該緊急裝置連接至所述切換裝置、連接至所述控制單元和/或連接至所述逆變器。

30、所述緊急裝置被配置為：

31、-從所述控制單元和/或從所述逆變器接收表示所述控制單元和/或所述逆變器的運行條件的第一信號，所述第一信號能夠取值為至少一個第一值和至少一個第二值，所述第一值表示所述控制單元和/或所述逆變器的完全運行，所述第二值表示所述控制單元和/或所述逆變器的部分或完全失效條件；

32、-當(dāng)所述第一信號具有所述第二值時，將第二信號發(fā)送至所述切換裝置。

33、優(yōu)選地，第二信號交替地表示：

34、-如果所述定子處于低速配置，則將定子從低速配置切換至高速配置；

35、-如果所述定子處于高速配置中，則禁用切換裝置。

36、有利地，以這種方式，即使在電機關(guān)閉（即，逆變器被停用/失效）并且由于外部因素（例如，主驅(qū)動單元或下降）被驅(qū)動到危險工作區(qū)域的情況下,也可以在所有使用條件下使系統(tǒng)的安全性最大化。