CN113991818A - 三相交流电机为锂电池充电时的管理方法及相关组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三相交流电机为锂电池充电时的管理方法及相关组件，该方法应用于设置在锂电池和三相交流电机之间的桥式电路；当三相交流电机处于发电机状态且转速较低时，通过对桥式电路中的各个开关管进行控制，以使桥式电路对三相交流电机输出的交流电进行升压整流，且输出的直流电的电压在预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流。本申请不仅使桥式电路输出的电压在预设充电电压范围内，以使三相交流电机正常为锂电池充电，还保证了三相交流电机的输出功率在预设范围内变化，复用了锂电池为三相交流电机供电时的桥式电路，节省了系统成本。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制领域，特别是涉及一种三相交流电机为锂电池充电时的管理方法及相关组件。
背景技术
内燃机是一种通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力电动机。一些车辆或小型的飞行器中用于启发一体的三相交流电机通常安装在内燃机的曲轴上，为了保证电池对三相交流电机的供电，通常设置蓄电池(比如48V或28V锂电池)。在内燃机起动的过程中，由于蓄电池和三相交流电机之间设置有桥式电路，通过对桥式电路中的开关管进行控制，以对电池输出的电压进行逆变，使电池为三相交流电机供电，使三相交流电机工作在电动机状态带动内燃机转动。当内燃机的转速不小于起动转速时，电动机管理系统可控制内燃机点火起动。内燃机启动后，带动三相交流电机运行，此时电机工作在发电机状态，通过充电电路给蓄电池组充电。
专利文献1：CN108412655A
专利文献2：CN111003188A
现有技术作为上述给蓄电池充电的充电电路与启动电路(桥式电路)是分开进行。也就是说，启动部分的电路仅在内燃机起动时工作；当起动完成后，相应的应该将启动电路从整个控制系统断开(由继电器控制)，避免当内燃机到达高转速时，起动部分电路与发电电路相冲突，而损坏整个启发一体控制系统。
另外，在上述混合动力车辆或者小型飞行器用于启发一体的三相交流电机需要通过整流和DC-DC(Direct Current-Direct Current)转换才能给电池充电，这样不仅增加了系统成本，同样由于零部件的增加也降低了系统的可靠性，增加了系统的重量。
另外，在上述混合动力车辆或者小型飞行器用于启发一体的三相交流电机在电动机(电机)低速时，需要通过DC-DC升压的方式才能给电池充电。这是因为电机转速低，反电动势也较低，常规的整流方式没有升压的作用，整流后的直流电压达不到电池的充电电压，需要增加升压型的DC-DC。
发明内容
本发明的目的是提供一种三相交流电机为锂电池充电时的管理方法及相关组件，不仅使桥式电路输出的电压在预设充电电压范围内，以使三相交流电机正常为锂电池充电，还保证了三相交流电机的输出功率在预设范围内变化，复用了锂电池为三相交流电机供电时的桥式电路，节省了系统成本。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种三相交流电机为锂电池充电时的管理方法，应用于设置在锂电池和三相交流电机之间的桥式电路；所述方法包括：
判断所述三相交流电机当前是否处于发电机状态；
若处于所述发电机状态，则判断所述三相交流电机的转速是否小于预设转速；
若小于所述预设转速，则对所述桥式电路中的各个开关管进行控制，以使所述桥式电路对所述三相交流电机输出的交流电进行升压整流，且输出的直流电的电压在所述锂电池的预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流；
所述桥式电路输出的直流电的电流和电压的乘积不大于所述三相交流电机的额定功率。
优选地，所述桥式电路包括与所述三相交流电机的A相线圈连接的第一桥臂，与所述三相交流电机的B相线圈连接的第二桥臂，和与所述三相交流电机的C相线圈连接的第三桥臂；
对所述桥式电路中的各个开关管进行控制，以使所述桥式电路对所述三相交流电机输出的交流电进行升压整流，输出的直流电的电压在所述预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流，包括：
对所述桥式电路中各个桥臂中的各个开关管依次进行控制，以使所述桥式电路对所述三相交流电机输出的交流电进行升压整流，输出的直流电的电压在所述预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流。
优选地，所述第一桥臂包括第一开关管和第四开关管，所述第二桥臂包括第二开关管和第五开关管，所述第三桥臂包括第三开关管和第六开关管；所述第一开关管的第一端和锂电池的正极连接，第二端与第四开关管的第一端连接，所述第四开关管的第二端与所述锂电池的负极连接；第二开关管的第一端与所述锂电池的正极连接，第二端与第五开关管的第一端连接，所述第五开关管的第二端与所述锂电池的负极连接；第三开关管的第一端和所述锂电池的正极连接，第二端与所述第六开关管的第一端连接，所述第六开关管的第二端与所述锂电池的负极连接；所述第一开关管的第二端和所述第四开关管的第一端与三相交流电机的A相绕组连接；所述第二开关管的第二端和所述第五开关管的第一端与三相交流电机的B相绕组连接；所述第三开关管的第二端和所述第六开关管的第一端与三相交流电机的C相绕组连接；所述第一开关管至所述第六开关管的第三端分别为各自的控制端；
对所述桥式电路中的各个开关管进行控制，以使所述桥式电路对所述三相交流电机输出的交流电进行升压整流，输出的直流电的电压在所述预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流，包括：
当所述三相交流电机为发电机状态，且所述三相交流电机的CA相的线电压大于零时，控制所述第三开关管常闭，并控制所述第六开关管常开；当所述三相交流电机的AB相的线电压大于零时，控制所述第一开关管常闭，并控制所述第四开关管常开；当所述三相交流电机的BC相的线电压大于零时，控制所述第二开关管常闭，并控制所述第五开关管常开；
输出PWM信号至未处于常闭或常开的状态时的开关管的控制端，调整所述PWM信号的占空比，以使所述桥式电路输出的直流电的电压在所述预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流，且所述第一开关管和所述第四开关管的所述PWM信号的高低电平相反，所述第二开关管和所述第五开关管的所述PWM信号的高低电平相反，所述第三开关管和所述第六开关管的所述PWM信号的高低电平相反。
优选地，还包括：
接收第一霍尔传感器发送的所述三相交流电机的CA相的线电压对应的第一电平信号，以检测CA相的线电压；
接收第二霍尔传感器发送的所述三相交流电机的AB相的线电压对应的第二电平信号，以检测AB相的线电压；
接收第三霍尔传感器发送的所述三相交流电机的BC相的线电压对应的第三电平信号，以检测BC相的线电压。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种三相交流电机为锂电池充电时的管理系统，应用于设置在锂电池和三相交流电机之间的桥式电路；所述系统包括：
第一判断单元，用于判断所述三相交流电机当前是否处于发电机状态；
第二判断单元，用于在所述三相交流电机处于所述发电机状态时，判断所述三相交流电机的转速是否小于预设转速；
控制单元，用于在所述三相交流电机的转速小于所述预设转速时，对所述桥式电路中的各个开关管进行控制，以使所述桥式电路对所述三相交流电机输出的交流电进行升压整流，且输出的直流电的电压在所述预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流；
所述桥式电路输出的直流电的电流和电压的乘积不大于所述三相交流电机的额定功率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种三相交流电机为锂电池充电时的管理装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述三相交流电机为锂电池充电时的管理方法的步骤。
优选地，还包括：
设置在锂电池和三相交流电机之间的桥式电路；
所述桥式电路包括第一开关管至第六开关管，所述第一开关管的第一端和锂电池的正极连接，第二端与第四开关管的第一端连接，所述第四开关管的第二端与所述锂电池的负极连接；第二开关管的第一端与所述锂电池的正极连接，第二端与第五开关管的第一端连接，所述第五开关管的第二端与所述锂电池的负极连接；第三开关管的第一端和所述锂电池的正极连接，第二端与所述第六开关管的第一端连接，所述第六开关管的第二端与所述锂电池的负极连接；所述第一开关管的第二端和所述第四开关管的第一端与三相交流电机的A相绕组连接；所述第二开关管的第二端和所述第五开关管的第一端与三相交流电机的B相绕组连接；所述第三开关管的第二端和所述第六开关管的第一端与三相交流电机的C相绕组连接；所述第三开关管的第二端和所述第六开关管的第一端与三相交流电机的C相绕组连接。
优选地，还包括设置于所述三相交流电机和所述处理器之间的第一霍尔传感器、第二霍尔传感器和第三霍尔传感器；
所述第一霍尔传感器用于检测所述三相交流电机的CA相的线电压，并在所述三相交流电机的CA相的线电压从负到正过零点直至CA相的线电压从正到负过零点时输出低电平，在所述三相交流电机的CA相的线电压从正到负过零点直至CA相的线电压从负到正过零点时输出高电平；
所述第二霍尔传感器用于检测所述三相交流电机的AB相的线电压，并在所述三相交流电机的AB相的线电压从负到正过零点直至AB相的线电压从正到负过零点时输出低电平，在所述三相交流电机的AB相的线电压从正到负过零点直至AB相的线电压从负到正过零点时输出高电平；
所述第三霍尔传感器用于检测所述三相交流电机的BC相的线电压，并在所述三相交流电机的BC相的线电压从负到正过零点直至BC相的线电压从正到负过零点时输出低电平，在所述三相交流电机的BC相的线电压从正到负过零点直至BC相的线电压从负到正过零点时输出高电平。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的三相交流电机为锂电池充电时的管理方法的步骤。
本申请提供了一种三相交流电机为锂电池充电时的管理方法及相关组件，该方法应用于设置在锂电池和三相交流电机之间的桥式电路；当三相交流电机处于发电机状态且转速较低时，通过对桥式电路中的各个开关管进行控制，以使桥式电路对三相交流电机输出的交流电进行升压整流，且输出的直流电的电压在预设充电电压范围内适合于锂电池的充电电压，直流电的电流为预设电流。本申请不仅使桥式电路输出的电压在预设充电电压范围内，以使三相交流电机正常为锂电池充电，还保证了三相交流电机的输出功率在预设范围内变化，复用了锂电池为三相交流电机供电时的桥式电路，节省了系统成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种三相交流电机为锂电池充电时的管理方法的流程示意图；
图2为本发明提供的一种桥式电路的结构示意图；
图3为本发明提供的一种互补的PWM信号的示意图；
图4为本发明提供的一种控制过程中桥式电路的示意图；
图5为本发明提供的另一种控制过程中桥式电路的示意图；
图6为本发明提供的一种霍尔传感器输出的电平信号的示意图；
图7为本发明提供的一种三相交流电机为锂电池充电时的管理系统的结构示意图；
图8为本发明提供的一种三相交流电机为锂电池充电时的管理装置的结构示意图；
图9为本发明提供的一种三相交流电机为锂电池充电时的管理装置的具体的结构示意图；
图10为本发明提供的一种霍尔传感器输出的电平信号的具体的示意图；
图11为本发明提供的一种相电流和相电压调制波形示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种三相交流电机为锂电池充电时的管理方法及相关组件，不仅使桥式电路输出的电压在预设充电电压范围内，以使三相交流电机正常为锂电池充电，还保证了三相交流电机的输出功率在预设范围内变化，复用了锂电池为三相交流电机供电时的桥式电路，节省了系统成本。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面以锂电池为48V为例说明本实施例。
请参照图1，图1为本发明提供的一种三相交流电机为锂电池充电时的管理方法的流程示意图。该方法应用于设置在锂电池和三相交流电机之间的桥式电路；方法包括：
S11：判断三相交流电机当前是否处于发电机状态；
申请人考虑到三相交流电机起动后，会存在处于发电机状态或者电动机状态，而在处于发电机状态时才会为锂电池充电，因此，本申请中在初始时，先判断三相交流电机是否处于发电机状态，只有处于发电机状态时才会对桥式电路进行控制，为锂电池充电。
需要说明的是，为了保证三相交流电机的启动特性，电机在低速时的反电动势要比锂电池的电压低。因此，在内燃机完成启动后的低速阶段，处理器需要对电机的反电动势升压控制，才能使输出的直流电适合48V锂电池的充电电压。在内燃机启动的过程中，48V锂电池通过三相桥式电路给三相交流电机提供电能，使得三相交流电机电机能够旋转到一定转速，带动内燃机启动。
S12：若三相交流电机当前处于发电机状态，则判断三相交流电机的转速是否小于预设转速；
此外，三相交流电机处于发电机状态，且转速小于预设转速时，由于电机的反电动势峰值小于锂电池的电压，无法为锂电池充电，需要通过升压的控制整流的方式得到适合于锂电池充电的电压。
S13：若三相交流电机的转速小于预设转速，则对桥式电路中的各个开关管进行控制，以使桥式电路对三相交流电机输出的交流电进行升压整流，且输出的直流电的电压在锂电池的预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流；
桥式电路输出的直流电的电流和电压的乘积不大于三相交流电机的额定功率。
若三相交流电机的转速小于预设转速，为了使三相交流电机能够正常为锂电池充电，本申请中在对桥式电路中的各个开关管进行控制时，需保证桥式电路输出的直流电的电压大于锂电池的电压。
为了保证电动机低速时，三相交流电机输出功率在较小范围内，适合于变压恒流的方式对锂电池进行充电。这是因为当电动机处于低速状态，且电池荷电状态不确定时，恒压变流的充电方式使得电机的发电功率变化较大，不利于与电动机同曲轴的发动机的稳定性。特别是当电池的荷电状态低时，恒压大电流的充电方式使得电机的发电功率大，导致电动机的负荷大，发动机可能由于功率不足而熄火。
为了解决上述技术问题，本申请中在对桥式电路进行控制时，在保证桥式电路输出电压在预设充电电压范围内的同时，还需保证桥式电路输出的电流为预设电流，也即三相桥式电路的恒流输出，且输出电流为预设电流。具体地，桥式电路的输出电流和输出电压的乘积，也即直流电的电流和电压的乘积在一定的范围内，以避免三相交流电机输出功率较大，导致内燃机低速时负扭矩过大而熄火。
其中，当锂电池的电压为48V时，需桥式电路输出的直流电的电压大于48V，最大不超过57V；也即预设充电电压范围可以但不限定为48V-57V之间，其输出电流，需根据电动机的功率和锂电池的充电特性而定。
综上，本申请不仅使桥式电路输出的电压在预设充电电压范围内，以使三相交流电机正常为锂电池充电，还保证了三相交流电机的输出功率在预设范围内变化，复用了锂电池为三相交流电机供电时的桥式电路，节省了系统成本。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，桥式电路包括与三相交流电机的A相线圈连接的第一桥臂，与三相交流电机的B相线圈连接的第二桥臂，和与三相交流电机的C相线圈连接的第三桥臂；
对桥式电路中的各个开关管进行控制，以使桥式电路对三相交流电机输出的交流电进行升压整流，输出的直流电的电压在预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流，包括：
对桥式电路中各个桥臂中的各个开关管依次进行控制，以使桥式电路对三相交流电机输出的交流电进行升压整流，输出的直流电的电压在预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流。
本实施例中的桥式电路也包括三个桥臂，分别于三相交流电机的三相线圈连接，以对三相线圈输出的交流电进行整流。
作为一种优选的实施例，第一桥臂包括第一开关管G1和第四开关管G4，第二桥臂包括第二开关管G2和第五开关管G5，第三桥臂包括第三开关管G3和第六开关管G6；第一开关管G1的第一端和锂电池的正极连接，第二端与第四开关管G4的第一端连接，第四开关管G4的第二端与锂电池的负极连接；第二开关管G2的第一端与锂电池的正极连接，第二端与第五开关管G5的第一端连接，第五开关管G5的第二端与锂电池的负极连接；第三开关管G3的第一端和锂电池的正极连接，第二端与第六开关管G6的第一端连接，第六开关管G6的第二端与锂电池的负极连接；第一开关管G1的第二端和第四开关管G4的第一端与三相交流电机的A相绕组连接；第二开关管G2的第二端和第五开关管G5的第一端与三相交流电机的B相绕组连接；第三开关管G3的第二端和第六开关管G6的第一端与三相交流电机的C相绕组连接；所述第一开关管至所述第六开关管的第三端分别为各自的控制端；
对桥式电路中的各个开关管进行控制，以使桥式电路对三相交流电机输出的交流电进行升压整流，输出的直流电的电压在预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流，包括：
当三相交流电机为发电机状态，且三相交流电机的CA相的线电压大于零时，控制第三开关管G3常闭，并控制第六开关管G6常开；当三相交流电机的AB相的线电压大于零时，控制第一开关管G1常闭，并控制第四开关管G4常开；当三相交流电机的BC相的线电压大于零时，控制第二开关管G2常闭，并控制第五开关管G5常开；
输出PWM信号至未处于常闭或常开的状态时的开关管的控制端，调整PWM信号的占空比，以使桥式电路输出的直流电的电压在预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流，且第一开关管G1和第四开关管G4的PWM信号的高低电平相反，第二开关管G2和第五开关管G5的PWM信号的高低电平相反，第三开关管G3和第六开关管G6的PWM信号的高低电平相反。
请参照图2，图2为本发明提供的一种桥式电路的结构示意图，可见，桥式电路由多个开关管构成，且每个桥臂由两个开关管构成。
为了解决上述技术问题，本申请中的各个开关管可以但不限定为NMOS(N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属-氧化物-半导体)，由六组开关管组组成桥式电路，其中，每组开关管组可以为1个或者多个NMOS并联，第一开关管至第六开关管的第三端分别为各自的控制端，各个开关管的控制端分别接受PWM开关信号可以使得相应开关管的第一端与第二端导通，且导通电阻非常小(通常几个毫欧姆)。
处理器通过检测三相交流电机的反电动势的极性来控制控制各个开关管的导通和关闭，以及各个开关管中寄生二极管的续流，从而实现能够将锂电池的48V直流电通过桥式电路流向三相交流电机，使得三相交流电机旋转产生电磁转矩，拖动内燃机旋转。
三相交流电机拖动内燃机到达一定转速后，EMS(发动机管理系统，EngineManagement System)能够通过喷油和点火操作，控制内燃机旋转。与内燃机曲轴相连接的三相交流电机被内燃机拖动旋转，产生相位上相差120度电角度的交流电。当内燃机成功启动，也即转速不小于起动转速后，处理器停止对桥式电路中各开关管的驱动，以使锂电池停止为三相交流电机供电。
内燃机的转速不小于起动转速后，处理器通过检测三相交流电机的反电动势的极性，再次控制桥式电路中各开关管的导通和关断，控制三相交流电机的交流反电动势进行交流转直流变换，为锂电池充电。由于三相交流电机中绕组电感、锂电池和开关管的存在，通过合理的控制各开关管的导通和关断，就可以使三相交流电机输出的交流电进行整流和升压，得到稳定的直流电给锂电池充电。
需要说明的是，锂电池与桥式电路之间的直流母线的负极部分还可以设有电流检测装置，其可以由高精度的功率电阻实现，也可以由霍尔式电流传感器实现，本申请对此不作限定。处理器在对桥式电路进行控制，以控制三相交流电机的输出电流时，可以根据此母线电流来对三相交流电机输出的直流电的电流进行控制。
还需要说明的是，为了避免桥式电路输出的电压过大导致为锂电池充电时锂电池的损坏，还需要对锂电池的充电电压进行实时检测，以保证桥式电路输出的电压大于锂电池的电压，但不大于最大充电电压。
此外，本申请中的三相交流电机在传统的磁电机基础上加大转子尺寸、增加线径和采用高性能的磁钢，其定子由三相绕组A、B和C构成，以及三相绕组组成的“星型”连接的中性点N；转子由飞轮和贴在飞轮内侧的磁钢构成，与传统磁电机的磁钢不同的是，本申请的三相交流电机由高性能的磁钢(稀土)构成，磁钢由多对磁性相反的磁铁贴在飞轮的内侧，这样高性能的磁钢使得三相交流电机在作为电动机状态运行的时候具有大的电磁扭矩，足以拖动负载。
对于电机的反电动势整流升压控制，本申请对桥式电路作了如下的控制：
对第一开关管G1-第六开关管G6的导通与关断的控制中，分为常开(on)、常关(off)以及调制(PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制))，PWM的占空比可以随着桥式电路输出的直流电的电压和电流的变化调节，来达到桥式电路输出的直流电的电压大于锂电池的电压，且恒流输出的要求。
其中第一开关管G1与第四开关管G4，第二开关管G2与第五开关管G5，第三开关管G3与第六开关管G6分别属于同一桥臂的上下两侧，不能同时导通，在控制时需要为属于同一桥臂的两个开关管设计完全互补的PWM，也即第一开关管G1和第四开关管G4的PWM信号的高低电平相反，第二开关管G2和第五开关管G5的PWM信号的高低电平相反，第三开关管G3和第六开关管G6的PWM信号的高低电平相反。请参照图3，图3为本发明提供的一种互补的PWM信号的示意图。
具体地，请参照下表：
表1桥式电路中各开关管的控制信号
其中，BC相线电压、AB相线电压和CA相线电压均为正弦形式的电压，表1中的BC相线电压、AB相线电压或CA相线电压为1时，代表该相线电压大于0，而若BC相线电压、AB相线电压或CA相线电压为0时，代表该相线电压小于0，G1-G6分别代表桥式电路中的6个开关管，可见，第一开关管G1常闭时，第四开关管G4常开；第二开关管G2常闭时，第五开关管G5常开；第三开关管G3常闭时，第六开关管G6常开；此外，当某一桥臂中的开关管处于常闭或常开状态时，对另外两个桥臂中的开关管进行控制，也即向需要常开的开关管发送占空比为1的PWM信号，向需要常闭的开关管发送占空比为0的PWM信号，向其他桥臂的开关管发送的PWM信号能够保证桥式电路最终输出的直流电的电压大于锂电池的电压，且输出的直流电的电流为预设电流即可，且同一桥臂中上下两个开关管的PWM信号的高低电平正好相反，例如，控制第一桥臂中的第一开关管G1和第四开关管G4时，发送至第一开关管G1的PWM信号为高电平的同时，发送至第四开关管G4的PWM信号为低电平，以避免同一桥臂中的两个开关管同时导通，以避免该桥臂直通。
内燃机低速时，三相交流电机的转矩脉动越小，越有利于内燃机的稳定性。因此，发电控制时，通过控制使三相交流电机产生正弦波式的相电流，能够降低合成转矩的谐波，从而减小转矩脉动的生成，有利于内燃机低速的稳定性，以减小整车的振动和噪音。
MOS管组成的三相桥式电路中，每一个桥臂的中点与三相交流电机的相线相连，可以等效为升压斩波电路的一部分，整个桥式电路相当于三个升压斩波电路交错并联。且由于MOS管的导通电阻较小，其损耗也较小。
下面以表1中的线电压的状态001为例子说明本专利具体实施的细节。在一个PWM周期内，第一开关管G1与第四开关管G4，以及第二开关管G2与第五开关管G5均有一次导通和一次关断的切换。在第四开关管G4导通，第一开关管G1关断，第五开关管G5导通，第二开关管G2关断时，由于第三开关管G3关断且第六开关管G6导通，请参照图4，图4为本发明提供的一种控制过程中桥式电路的示意图，内燃机带动三相交流电机旋转，三相交流电机产生的感应电动势的电能，一部分变为自身内部的电阻热能，其余部分电能通过绕组变成磁场能储存于回路的绕组电感中。
在第一开关管G1导通，第四开关管G4关断，第二开关管G2导通，第五开关管G5关断时，由于第三开关管G3关断且第六开关管G6导通，请参照图5，图5为本发明提供的另一种控制过程中桥式电路的示意图，而且三相交流电机绕组的电流不能突变，电流从电机绕组，通过第一开关管G1到锂电池的正极再通过第六开关管G6到锂电池负极，或者通过第二开关管G2到锂电池正极再通过第六开关管G6到锂电池负极，给锂电池充电。只要控制合适的PWM占空比，就能得到稳定的直流电。
作为一种优选的实施例，还包括：
接收第一霍尔传感器发送的三相交流电机的CA相的线电压对应的第一电平信号，以检测CA相的线电压；
接收第二霍尔传感器发送的三相交流电机的AB相的线电压对应的第二电平信号，以检测AB相的线电压；
接收第三霍尔传感器发送的三相交流电机的BC相的线电压对应的第三电平信号，以检测BC相的线电压。
为了对三相交流电机的线电压进行检测，以对桥式电路中的各个开关管进行相应的控制，本申请中还设置了霍尔传感器，三个霍尔传感器分别设置于三相交流电机的定子上的相应位置，霍尔传感器通过感应转子旋转的电角度，将转子旋转的电角度转换为电平信号，以使处理器基于霍尔传感器输出的电平信号检测三相交流电机各相的线电压。
请参照图6，图6为本发明提供的一种霍尔传感器输出的电平信号的示意图，可见，图6中任意两个霍尔传感器输出的电平信号之间都存在一定的相位差，这是因为任意两个霍尔传感器检测的三相交流电机的线电压之间存在相位差，由于三相交流电机的线电压均为正弦形式的电压，因此，根据霍尔传感器输出的电平信号可以确定三相交流电机的线电压的相位。
请参照图7，图7为本发明提供的一种三相交流电机为锂电池充电时的管理系统的结构示意图，应用于设置在锂电池和三相交流电机之间的桥式电路；系统包括：
第一判断单元71，用于判断三相交流电机当前是否处于发电机状态；
第二判断单元72，用于在三相交流电机处于发电机状态时，判断三相交流电机的转速是否小于预设转速；
控制单元73，用于在三相交流电机的转速小于预设转速时，对桥式电路中的各个开关管进行控制，以使桥式电路对三相交流电机输出的交流电进行升压整流，且输出的直流电的电压在预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流；
桥式电路输出的直流电的电流和电压的乘积不大于三相交流电机的额定功率。
对于本发明提供的一种三相交流电机为锂电池充电时的管理系统的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
请参照图8，图8为本发明提供的一种三相交流电机为锂电池充电时的管理装置的结构示意图，该装置包括：
存储器81，用于存储计算机程序；
处理器82，用于执行计算机程序时实现如上述三相交流电机为锂电池充电时的管理方法的步骤。
对于本发明提供的一种三相交流电机为锂电池充电时的管理装置的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
作为一种优选的实施例，还包括：
设置在锂电池和三相交流电机之间的桥式电路；
桥式电路包括第一开关管G1至第六开关管G6，第一开关管G1的第一端和锂电池的正极连接，第二端与第四开关管G4的第一端连接，第四开关管G4的第二端与锂电池的负极连接；第二开关管G2的第一端与锂电池的正极连接，第二端与第五开关管G5的第一端连接，第五开关管G5的第二端与锂电池的负极连接；第三开关管G3的第一端和锂电池的正极连接，第二端与第六开关管G6的第一端连接，第六开关管G6的第二端与锂电池的负极连接；第一开关管G1的第二端和第四开关管G4的第一端与三相交流电机的A相绕组连接；第二开关管G2的第二端和第五开关管G5的第一端与三相交流电机的B相绕组连接；第三开关管G3的第二端和第六开关管G6的第一端与三相交流电机的C相绕组连接；第一开关管至第六开关管的第三端分别为各自的控制端。
作为一种优选的实施例，还包括设置于三相交流电机和处理器之间的第一霍尔传感器、第二霍尔传感器和第三霍尔传感器；
第一霍尔传感器用于检测三相交流电机的CA相的线电压，并在三相交流电机的CA相的线电压从负到正过零点直至CA相的线电压从正到负过零点时输出低电平，在三相交流电机的CA相的线电压从正到负过零点直至CA相的线电压从负到正过零点时输出高电平；
第二霍尔传感器用于检测三相交流电机的AB相的线电压，并在三相交流电机的AB相的线电压从负到正过零点直至AB相的线电压从正到负过零点时输出低电平，在三相交流电机的AB相的线电压从正到负过零点直至AB相的线电压从负到正过零点时输出高电平；
第三霍尔传感器用于检测三相交流电机的BC相的线电压，并在三相交流电机的BC相的线电压从负到正过零点直至BC相的线电压从正到负过零点时输出低电平，在三相交流电机的BC相的线电压从正到负过零点直至BC相的线电压从负到正过零点时输出高电平。
请参照图9，图9为本发明提供的一种三相交流电机为锂电池充电时的管理装置的具体的结构示意图。
请参照图10，图10为本发明提供的一种霍尔传感器输出的电平信号的具体的示意图。图10为AB相的线电压和第二霍尔传感器输出的电平信号之间的对应关系，以此为例，另外两相的线电压也和AB相的线电压类似。
请参照图11，图11为本发明提供的一种相电流和相电压调制波形示意图。通过图11可以看出，通过本发明的控制方法，最终三相交流电机的相电流为正弦形式的电流，相电压为矩形波形式的电压。
本发明中的计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器32执行时实现如上述的三相交流电机为锂电池充电时的管理方法的步骤。
对于本发明提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种三相交流电机为锂电池充电时的管理方法，其特征在于，应用于设置在锂电池和三相交流电机之间的桥式电路；所述方法包括：
判断所述三相交流电机当前是否处于发电机状态；
若处于所述发电机状态，则判断所述三相交流电机的转速是否小于预设转速；
若小于所述预设转速，则对所述桥式电路中的各个开关管进行控制，以使所述桥式电路对所述三相交流电机输出的交流电进行升压整流，且输出的直流电的电压在所述锂电池的预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流；
所述桥式电路输出的直流电的电流和电压的乘积不大于所述三相交流电机的额定功率。
2.如权利要求1所述的三相交流电机为锂电池充电时的管理方法，其特征在于，所述桥式电路包括与所述三相交流电机的A相线圈连接的第一桥臂，与所述三相交流电机的B相线圈连接的第二桥臂，和与所述三相交流电机的C相线圈连接的第三桥臂；
对所述桥式电路中的各个开关管进行控制，以使所述桥式电路对所述三相交流电机输出的交流电进行升压整流，输出的直流电的电压在所述预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流，包括：
对所述桥式电路中各个桥臂中的各个开关管依次进行控制，以使所述桥式电路对所述三相交流电机输出的交流电进行升压整流，输出的直流电的电压在所述预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流。
3.如权利要求2所述的三相交流电机为锂电池充电时的管理方法，其特征在于，所述第一桥臂包括第一开关管和第四开关管，所述第二桥臂包括第二开关管和第五开关管，所述第三桥臂包括第三开关管和第六开关管；所述第一开关管的第一端和锂电池的正极连接，第二端与第四开关管的第一端连接，所述第四开关管的第二端与所述锂电池的负极连接；第二开关管的第一端与所述锂电池的正极连接，第二端与第五开关管的第一端连接，所述第五开关管的第二端与所述锂电池的负极连接；第三开关管的第一端和所述锂电池的正极连接，第二端与所述第六开关管的第一端连接，所述第六开关管的第二端与所述锂电池的负极连接；所述第一开关管的第二端和所述第四开关管的第一端与三相交流电机的A相绕组连接；所述第二开关管的第二端和所述第五开关管的第一端与三相交流电机的B相绕组连接；所述第三开关管的第二端和所述第六开关管的第一端与三相交流电机的C相绕组连接；所述第一开关管至所述第六开关管的第三端分别为各自的控制端；
对所述桥式电路中的各个开关管进行控制，以使所述桥式电路对所述三相交流电机输出的交流电进行升压整流，输出的直流电的电压在所述预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流，包括：
当所述三相交流电机为发电机状态，且所述三相交流电机的CA相的线电压大于零时，控制所述第三开关管常闭，并控制所述第六开关管常开；当所述三相交流电机的AB相的线电压大于零时，控制所述第一开关管常闭，并控制所述第四开关管常开；当所述三相交流电机的BC相的线电压大于零时，控制所述第二开关管常闭，并控制所述第五开关管常开；
输出PWM信号至未处于常闭或常开的状态时的开关管的控制端，调整所述PWM信号的占空比，以使所述桥式电路输出的直流电的电压在所述预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流，且所述第一开关管和所述第四开关管的所述PWM信号的高低电平相反，所述第二开关管和所述第五开关管的所述PWM信号的高低电平相反，所述第三开关管和所述第六开关管的所述PWM信号的高低电平相反。
4.如权利要求3所述的三相交流电机为锂电池充电时的管理方法，其特征在于，还包括：
接收第一霍尔传感器发送的所述三相交流电机的CA相的线电压对应的第一电平信号，以检测CA相的线电压；
接收第二霍尔传感器发送的所述三相交流电机的AB相的线电压对应的第二电平信号，以检测AB相的线电压；
接收第三霍尔传感器发送的所述三相交流电机的BC相的线电压对应的第三电平信号，以检测BC相的线电压。
5.一种三相交流电机为锂电池充电时的管理系统，其特征在于，应用于设置在锂电池和三相交流电机之间的桥式电路；所述系统包括：
第一判断单元，用于判断所述三相交流电机当前是否处于发电机状态；
第二判断单元，用于在所述三相交流电机处于所述发电机状态时，判断所述三相交流电机的转速是否小于预设转速；
控制单元，用于在所述三相交流电机的转速小于所述预设转速时，对所述桥式电路中的各个开关管进行控制，以使所述桥式电路对所述三相交流电机输出的交流电进行升压整流，且输出的直流电的电压在所述预设充电电压范围内，直流电的电流为预设电流；
所述桥式电路输出的直流电的电流和电压的乘积不大于所述三相交流电机的额定功率。
6.一种三相交流电机为锂电池充电时的管理装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述三相交流电机为锂电池充电时的管理方法的步骤。
7.如权利要求6所述的三相交流电机为锂电池充电时的管理装置，其特征在于，还包括：
设置在锂电池和三相交流电机之间的桥式电路；
所述桥式电路包括第一开关管至第六开关管，所述第一开关管的第一端和锂电池的正极连接，第二端与第四开关管的第一端连接，所述第四开关管的第二端与所述锂电池的负极连接；第二开关管的第一端与所述锂电池的正极连接，第二端与第五开关管的第一端连接，所述第五开关管的第二端与所述锂电池的负极连接；第三开关管的第一端和所述锂电池的正极连接，第二端与所述第六开关管的第一端连接，所述第六开关管的第二端与所述锂电池的负极连接；所述第一开关管的第二端和所述第四开关管的第一端与三相交流电机的A相绕组连接；所述第二开关管的第二端和所述第五开关管的第一端与三相交流电机的B相绕组连接；所述第三开关管的第二端和所述第六开关管的第一端与三相交流电机的C相绕组连接；所述第一开关管至所述第六开关管的第三端分别为各自的控制端。
8.如权利要求6所述的三相交流电机为锂电池充电时的管理装置，其特征在于，还包括设置于所述三相交流电机和所述处理器之间的第一霍尔传感器、第二霍尔传感器和第三霍尔传感器；
所述第一霍尔传感器用于检测所述三相交流电机的CA相的线电压，并在所述三相交流电机的CA相的线电压从负到正过零点直至CA相的线电压从正到负过零点时输出低电平，在所述三相交流电机的CA相的线电压从正到负过零点直至CA相的线电压从负到正过零点时输出高电平；
所述第二霍尔传感器用于检测所述三相交流电机的AB相的线电压，并在所述三相交流电机的AB相的线电压从负到正过零点直至AB相的线电压从正到负过零点时输出低电平，在所述三相交流电机的AB相的线电压从正到负过零点直至AB相的线电压从负到正过零点时输出高电平；
所述第三霍尔传感器用于检测所述三相交流电机的BC相的线电压，并在所述三相交流电机的BC相的线电压从负到正过零点直至BC相的线电压从正到负过零点时输出低电平，在所述三相交流电机的BC相的线电压从正到负过零点直至BC相的线电压从负到正过零点时输出高电平。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的三相交流电机为锂电池充电时的管理方法的步骤。
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