專利名稱：具有隔離的中性拓?fù)涞碾p端逆變器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)所描駐題內(nèi)容的實(shí)施方案主要涉及糊的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤微及具 有雙端逆變器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的混合動(dòng)力車輛。
背景技術(shù)：
在最近幾年中，技術(shù)的進(jìn)步以及式樣品位的進(jìn)步導(dǎo)致了在汽車設(shè)計(jì)中的根 本性變化。其中的一個(gè)變化包括動(dòng)力4吏用和在汽車中各種電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性， 特別是在可替^Jt料車輛(諸如混合動(dòng)力、電動(dòng)和燃料電池ffl)中。
很多的電子組件，包括在這些，中iOT的電動(dòng)馬達(dá)(electric motor),從 交流電(AC)電源獲得電能。但是，在這些應(yīng)用中的電源(例如，電池(battery)) 僅提供直流(DC)功率。因此，已知"功率逆變器"驢用于將DC功率轉(zhuǎn)換 為AC功率，經(jīng)常使用多個(gè)開關(guān)或者晶體管，以不同間隔操作，以將DC功率 轉(zhuǎn)換為AC功率。
此外，這些糊，特別是燃料電池車輛，通常j頓兩個(gè)分開的電壓源(例 如，電池和燃料電池)來向驅(qū)動(dòng)雜的電動(dòng)馬達(dá)供電。例如直流到直流(DC/DC) 轉(zhuǎn)換器的"功率轉(zhuǎn)換器"典型的用于管理和從兩個(gè)電壓源傳送電力?，F(xiàn)代的
dc/dc轉(zhuǎn)換器通常包括由電感來電互連的晶體管。m^制各個(gè)晶體管的狀態(tài)，
ffi5i電感可以施加期望的平均電流，，制兩個(gè)電壓源之間的功率流。
M31使用功率逆變器和功率轉(zhuǎn)換器增加了汽車電系統(tǒng)的復(fù)雜性。兩種， 的裝置需要的附加部件通常增加了車輛的重量和#。由此，通過4OT，變 電系統(tǒng)，提出了不4頓DC/DC轉(zhuǎn)換器，而操作與多個(gè)電源耦合的馬達(dá)，同時(shí)使 得馬達(dá)工作性能最佳的系統(tǒng)和方法。
現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)限于傳統(tǒng)的在汽車中使用的三相馬達(dá)的設(shè)計(jì)。這些系統(tǒng)中 的許多設(shè)計(jì)需要具有電壓電平基本相同的兩個(gè)能量源。此外，在其中的一個(gè)由于一些原因(例如，特別冷的溫度下)而不工作的時(shí)候，現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)不能 適應(yīng)僅僅f頓另夕卜的源來操作馬達(dá)。
因而，希望提供一種，變系統(tǒng)皿應(yīng)使用不同操作特性的能量源來在一
個(gè)能量源不工作的情況下對(duì)車輛進(jìn)行冷啟動(dòng)(cold cranking)。本發(fā)明其他預(yù)期 實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)和特征通過結(jié)合附圖和前述的技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)以及隨后的說明 和權(quán)利要求的內(nèi)容將變得十分清楚。

發(fā)明內(nèi)容
一種裝置用于汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括具有第一組繞組和第二組 繞組的四相馬達(dá)。第一組繞組和第二組繞組電隔離。第一逆變器和第一組繞組 耦合。第二逆變器和第二組繞組耦合。
一種裝置用于逆變器系統(tǒng)來在具有第一能量源和第二能量源的車輛中使 用。逆變器系統(tǒng)包括具有第一組繞組和第二組繞組的馬達(dá)。第一組繞組和第二 組繞組電隔離。逆變器系統(tǒng)進(jìn)一步包括與第一能量源耦合的第一逆變器，其適 于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其中第一組繞組同第一逆變器耦合。逆變器系統(tǒng)還包括與第二能 量源耦合的第二逆變器，其適于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其中第二組繞組同第二逆變器耦合。 控制器與第一逆變器和第二逆變器耦合?？刂破鳂?gòu)造為控制第一逆變器和第二 逆變器來實(shí)現(xiàn)在第一能量源、第二能量源和馬達(dá)之間的期望功率流。
一種方法用于控制使用與第一能量源和第二能量源耦合的雙端逆變器系統(tǒng) 的四相馬達(dá)。方法包括判定操作的斜特口響應(yīng)第一操作條件調(diào)整雙端逆變器系 統(tǒng)向使用兩個(gè)能量源的四相馬達(dá)供電。方法進(jìn)一步包括響應(yīng)第二操作條件調(diào)整 雙端逆變器系統(tǒng)5W任一能量源進(jìn)行電磁充電，并調(diào)整雙端逆變器系統(tǒng)來產(chǎn)生 馬達(dá)的有效中性點(diǎn)，并響應(yīng)第，作劍牛通過任一能量源向四相馬達(dá)供電。
這些相M用于簡單介紹發(fā)明理念的一部分，在下面的內(nèi)容中將對(duì)其進(jìn)ffi^ 細(xì)的說明。這些 不是要確定發(fā)明的重要特征或者已經(jīng)主張的主旨的基本特 征，也不是用于幫助判定主張的主題的范圍。


對(duì)發(fā)明主題更加完整的理解可以M51結(jié)合參考附圖從詳細(xì)的說明和權(quán)利要 求中獲得，其中在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。 附圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的示例汽車的示意亂 附圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的雙端逆變器系統(tǒng)的示意圖;；附圖3是在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的附圖2中的雙端逆變器系統(tǒng)中使用馬達(dá)的定 子繞組結(jié)構(gòu)的示意附圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的馬達(dá)的相電流圖表；以及
附圖5是用于操作根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的附圖2中的雙端逆變器系統(tǒng)的控制系 統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下述具體說明本質(zhì)上僅僅作為示例性說明而不是對(duì)主題實(shí)施例的限制或者 就這樣實(shí)施例的應(yīng)用和f柳柳蹄ij。如這里所{頓，"示例"一詞表示"作為 舉例、例子或者說明"。在此處作為示例的實(shí)施例不必解釋為，或者比其他的 實(shí)施方式更具有優(yōu)越性。此外，在前述的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或者 隨后的詳細(xì)說明中出現(xiàn)的任何表述的或者暗含的理論都不是起到限制的作用。
隨后的說明涉及到的部件或者節(jié)點(diǎn)或者零件被相互"連接"或者"耦合"。 如這里所使用，除非另有說明，"連接"表示一個(gè)部件/節(jié)點(diǎn)7零件與另外的一個(gè) 部件/節(jié)點(diǎn)/割牛直接結(jié)合(join)(或者直接聯(lián)系(commimicate))，并不一定是機(jī) 械結(jié)合。同樣的，除非采用其他的方式明確表述，"耦合"表示一個(gè)部件/節(jié)點(diǎn)7 零件與另外的一個(gè)部件/節(jié)點(diǎn)/零件直接或者非直接結(jié)合(或者直接或非直接聯(lián) 系)，而不一定是機(jī)械結(jié)合。因此，雖然這里顯示的附圖顯示了部件的 啲布 置，附加的(intervening)部件、裝置、零件或者組件可以在已經(jīng)說明的主題的 實(shí)施例中出現(xiàn)。涉及到結(jié)構(gòu)的"第一"、"第二"和其他這種數(shù)字并不說明一定
的序列或者順序，除非/Ai:下文有明確的說明。
附圖1中顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛或者汽車10。汽車10包括底盤 12、車體14、四個(gè)^ 16和電控系統(tǒng)18。車體14布置在底盤12上并基本上 包圍汽車10的其他部件。車體14和底盤12可以結(jié)合形成車架。車輪16 * ,旋轉(zhuǎn)的在車體14的各個(gè)角附近耦合到底盤12。
汽車10可以是很多不同類型汽車中的任一種，諸如，例如是轎車、貨車、 卡車或者運(yùn)動(dòng)型多功能車(SUV)、可以是兩輪驅(qū)動(dòng)(2WD) (g卩，后輪驅(qū)動(dòng)或 者im驅(qū)動(dòng))、四輪驅(qū)動(dòng)(4WD)或者全輪驅(qū)動(dòng)(AWD)。汽車10可以包括多 個(gè)不同類ffi:動(dòng)機(jī)(engine)中的任何一個(gè)或其組合，例如，汽油或者柴油內(nèi)燃 機(jī)、"柔m料車輛"(flex fiiel vehicle, FFV)發(fā)動(dòng)機(jī)(即4柳汽油和酒精的混合 物)，氣體混合物(例如氫氣和天然氣)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃(combustion)/電動(dòng)馬達(dá)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)。
在附圖1所示的示例性的實(shí)施例中，汽車IO進(jìn)一步包括第一馬達(dá)(motor) 20 (g卩，電動(dòng)馬齒發(fā)電機(jī)，牽引馬達(dá)(toction motor)等)、第一肖疆源22、第二 育遣源24、功率逆變器組件26、散 28。散熱器28與車架在車架外面的部 分連接，雖然沒有詳細(xì)顯示，其包括多個(gè)包含冷卻流體(即冷卻劑，例如水或 者乙二醇(ethylene glycol)(即防凍液))的7賴卩fflit，并與功率逆變器組件26 和第一馬達(dá)20耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，功率逆變器組件26接收并與第一馬達(dá) 20共享^i卩劑。如附圖1所示，第一馬達(dá)20可以包括內(nèi)置的傳動(dòng)，，這樣第 一馬達(dá)20禾口傳動(dòng)^gi!31—個(gè)或者多個(gè)驅(qū)動(dòng)軸30機(jī)械耦合到^ 16中的至少一些。
如所示，第一能量源22與第二能量源24可操作的聯(lián)系(communication) 和/或電耦合到電控制系統(tǒng)18和功率逆變器組件26。雖然沒有顯示，第一能量 源22與第二能量源24可根據(jù)不同的實(shí)施例變化而具有相同或者不同的 。 在一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例中，第一能量源22與第二能量源24可以^h都包含電 池(batteiy)、燃料電池(foel cell)、超電容戮untracapacitor)或者其他適合的電壓 源。電池可以是任何適合在期望的應(yīng)用中使用的電池類型，比如鉛酸電池、鋰 離子電池、鎳金屬電池或者其他可以充電的電池。超電容器可以包括超級(jí)電容 戮superc邵acitor)、電化學(xué)雙層電容器或者任何其他適^f期望的應(yīng)用中具有較 大的肖糧密度的電化學(xué)電容器。
參考附圖1和2，雙端逆變器系統(tǒng)32適于驅(qū)動(dòng)根據(jù)一個(gè)實(shí)施例具有多于三 相的馬達(dá)20。雙端逆變器系統(tǒng)32包含馬達(dá)20、第一能量源22、第二能量源24、 功率逆變器部件26和控制器34 。
馬達(dá)20是多相交流(AC)馬達(dá)，包括第一組繞組(或線圈)36和第二組 繞組37，其中每個(gè)繞組對(duì)應(yīng)于馬達(dá)20的一相。雖然沒有顯示，馬達(dá)20包括定 子組件(包括線圈)、轉(zhuǎn)子組件(包括鐵磁芯)、冷卻流體(即，冷卻劑)，如本 領(lǐng)^fe術(shù)人員所熟知的那樣。馬達(dá)20可以是感應(yīng)馬達(dá)(induction motor)、永磁 體馬^者適于希望應(yīng)用的任何 。
在一個(gè)示例的實(shí)施例中，馬達(dá)20是四相馬達(dá)，具有第一組繞組36和第二 組繞組37，每個(gè)都對(duì)應(yīng)于電隔離的兩相布線結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)注意的是兩組繞組36 和37是電隔離的，意g每組繞組36、 37中的電流都是可以分別3te進(jìn)，亍控制的并與另一組繞組36、 37中的電流不同。繞組36和37可以通過使用由馬達(dá) 20產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)(magnetomotive force)來向其他繞組36和37電磁傳送倉巨量。 控制器34可以^^控制來自*能量源22、 24的功率流動(dòng)的方式，以實(shí)現(xiàn)期 望的功率流。
^ffi包括兩組電隔離的繞組36和37并由兩個(gè)能量源22、 24來驅(qū)動(dòng)的馬達(dá) 20是理想的，特別是對(duì)于混合/電模式操作的汽車10中，因?yàn)槠涮峁┝烁玫?可靠性。例如，如果第一育糧源22，諸如在汽車10中的電池由于一些原因(即 冷^酷的天氣)而不工作，馬達(dá)20仍然可以啟動(dòng)并由第二能量源24獨(dú)立驅(qū) 動(dòng)，這些將在后面進(jìn)行詳細(xì)說明。
參考附圖2和3，在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，第一組繞組36包括第一相(a) 和第二相(b)。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，第一相(a)和第二相(b)之間的 間距(spatial displacement)是這樣的，如圖所示第一相和第二相之間的電角 (electricalangle)是90度。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，這兩相連接起來在馬達(dá) 20中產(chǎn)生第一中性點(diǎn)39。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，第一相(a)和第二相(b) 之間的間距調(diào)整為保持在定子構(gòu)架(frame)中的電角為90度。在現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng) 當(dāng)熟知保持90度的電角會(huì)導(dǎo)致在馬達(dá)20中適應(yīng)于平衡的兩相電流勵(lì)磁而產(chǎn)生 平滑的扭矩。
參照附圖4，向第一相(ia)和第二相(ib)提供電流，其在時(shí)間域(in the time domain)上90度的相位差導(dǎo)致了平滑的旋轉(zhuǎn)磁場。Si!31流到第一中性點(diǎn)39
(iab_n)的兩相電流(ia禾Qib)的和電流來顯示。
參照附圖2和3，第二組繞組37包括第三相(c)和第四相(d)。由于同 前面所述的原因相同的原因，在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，第三相(c)和第四相 (d)之間的間距為第三相(c)和第四相(d)之間的電角為90度。財(cái)卜，兩 組繞組36和37之間的間距根據(jù)不同的設(shè)計(jì)有所不同，在附圖3中彰示為9 。 在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，間距9為90度，如附圖2所示。在附圖3顯示繞組 36和37具有匯聚(concentrated)繞組結(jié)構(gòu)，這里的概念和原理可以延伸到分布 式(distributed)繞組結(jié)構(gòu)。
此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，多相馬達(dá)20可以比傳統(tǒng)的依靠定子中的 兩組繞組36和37之間的間距的低相(g卩，三相)機(jī)器具有很多的優(yōu)勢(shì)。例如 變換兩個(gè)繞組36和37之間的間距可以減少或者消除氣隙磁通(air gap flux)諧波和相應(yīng)的扭矩諧波以及由于這些氣通(air flux)諧波造成的轉(zhuǎn)子銅的損耗。繞 組36和37之間的間距以及相-連接可以改變以適應(yīng)希望的應(yīng)用。在一個(gè)示例性 的實(shí)施例中，兩個(gè)逆變器38和40的基本頻率是一樣的，導(dǎo)致了更多的正弦場 分布和電流。
參照附圖2，功率逆變器組件26包括第一逆變器38和第二逆變器40，每 ^括具有反平行(antiparalld) 二極管(即與^開關(guān)反平行)的六個(gè)開關(guān)(例 如半導(dǎo)體裝置，諸如晶體管和/或開關(guān))。如所示，，變器38和40中的開關(guān)布 置成，(或，支路)，對(duì)42、 44和46在第一逆變器38中，對(duì)48、 50和52 在第二逆變器40中。
在示例性的實(shí)施例中，馬達(dá)20第一組繞組36的第一相(a)在其相對(duì)端電 連接在第一逆變器38開關(guān)對(duì)42的開關(guān)與在第一中性點(diǎn)39處的第二相(b)之 間。如所示，第一組繞組36的第二相(b)連接在第一逆變器38的對(duì)44的開 關(guān)和第一中性點(diǎn)39之間。第一中性點(diǎn)39連接頓46的開關(guān)之間。類似的，第 二組繞組37的兩個(gè)相(c， d)連接在如圖所示的對(duì)48、 50、和52的開關(guān)與第 二中性點(diǎn)41之間。此外，在替換的實(shí)施例中，兩個(gè)能量源22， 24的負(fù)軌(negative mil)可以為了產(chǎn)生公用的負(fù)點(diǎn)(未顯示)而連接。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)橛苍?2和24是電隔離的，肯遣源22和24具有 不同的電壓電平、額定功率和操作特征等，可以同時(shí)使用。相對(duì)于其他的逆變 器系統(tǒng)將就具有了特別的優(yōu)勢(shì)，在其他的逆變器系統(tǒng)中作為實(shí)際的部件，能量 源22和24需要幾乎相同。例如在本例子中，例如燃料電池的高壓源(》100V) 可以與12V的燃料電池同時(shí)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20。
繼續(xù)參照附圖2，雙端逆變器系統(tǒng)32可以包括第一和第二電容器54和56 各自與第一和第二能量源22和24并雌接來平滑操作中的電流波動(dòng)。控制器 34可操作地聯(lián)系禾口/或電耦合至悌一和第二逆變器38和40。控制器34響應(yīng)于從 汽車10的駕駛員獲得的命令(也就^lii加3im板)并向第一逆變器38和第 二逆變器40提供命令，如將要說明的，來控制逆變器38和40的輸出。
再次參照附圖l，電子控制系統(tǒng)18可操作地與馬達(dá)20、第一能量源22、 第二能量源24、以及功率逆變器組件26聯(lián)系。雖然沒有進(jìn)纟辯細(xì)的顯示，電子 控制系統(tǒng)18可以包括多種傳自和汽車控制模塊，或者電子控制單元(ECU)， 例如逆變離制模塊(即，附圖2所示的控制器34)和糊控制器，以及至少一個(gè)處理器和/或包含存儲(chǔ)(或者另外的計(jì)算機(jī)可以讀取的介質(zhì))在其上的用于 執(zhí)行下述處理和方法的指令的儲(chǔ)存器。
在操作的斑呈中，Mil向具有電動(dòng)馬達(dá)20的輔16提供功率來控制汽車 10，馬達(dá)20以交替的形式，一肖疆源22和第二能量源24接收功率和/或同時(shí) ,，一能量源22和第二能量源24。為了向馬達(dá)20供電，DC功率絲一能量 源22和第二能量源24分別向第一和第二逆變器38和40提供，它們將DC功 率轉(zhuǎn)換為AC功率，如現(xiàn)有技術(shù)中所知的那樣。第一和第二逆變器38和40在 繞組36和37 (或者相)上產(chǎn)生AC電壓。如通常所知，馬達(dá)20的繞組36和 37上需要的電壓取決于速度、命令扭矩(commandedtorque)(即命令的同步架 電流(framecurrent))和其他馬達(dá)參數(shù)。
附圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中所述原理的雙端逆變器系統(tǒng)32 中的用于操作馬達(dá)20的控制系統(tǒng)60。高頻脈沖寬度調(diào)制(PWM)可以被控制 器34所應(yīng)用來調(diào)制和控制逆變器38和40并管理由逆變器38和40產(chǎn)生的電壓。 控制系統(tǒng)60包括第一和第二 PWM塊68和70、以及雙端逆變器系統(tǒng)32。
在馬達(dá)20中產(chǎn)生命令扭矩的時(shí)候，控制器34衛(wèi)娥制算法來在第一和第 二能量源22和24之間實(shí)現(xiàn)希望的功率流。雖然沒有顯示，控制系統(tǒng)60接收第 一馬達(dá)20的扭矩命令，從中控制器34可以判定第一能量源22 (和/，一逆變 器38)和第二能量源24 (和/，二逆變器40)的功率命令，以及馬達(dá)20中的 繞組36和37的同步架電流。
如果馬達(dá)20不需要倉疆源22或者24的最大功率輸出，從能量源22或者 24而來的額外的功率可以用于給其他的能量源22或者24充電。出于示例和簡 化的目的，可以討論認(rèn)為雖然第一旨疆源22產(chǎn)生了過多的功率來給第二能量源 24充電，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，各種可以替換的希望的功率流是可 能的，這種特征也不是限律勝的，僅僅作為參考的目的。
現(xiàn)在參考附圖5，控制器34可以提供具有調(diào)制電壓信號(hào)v/和《的第一和 第二 PWM塊68和70 。第一和第二 PWM塊68和70可以產(chǎn)生PWM信號(hào)來操 作第一和第二逆變器38和40中的開關(guān)，弓胞期望的輸出電壓來施加在繞組36 和37上，以使用希望的扭矩，作馬達(dá)20。根據(jù)第一實(shí)施例控制器34可以構(gòu) ^e確定操作模式。在一個(gè)操^^式中，第一旨疆源22可以3te提供馬達(dá)20 所需的功率。在另一模式中，第一能量源22的最大功率輸出可以小于馬達(dá)20所需的功率。如果馬達(dá)20需要從第一育遣源22而來的功率，以及從第二肯疆 源24而來的功率，控制器34可以構(gòu)造為通過調(diào)制雙端逆變器系統(tǒng)32來結(jié)合第 —能量源22控制從第二能量源24至U馬達(dá)20的功率流。
在另一操很莫式中，除了馬達(dá)20用于產(chǎn)生命令扭矩所需的功率之外，第一 能量源22可以具有傳^il量功率(即，儲(chǔ)備功率(reservepower))的能力。過 多的功率也可以提供給第二電壓源并由第二電壓源儲(chǔ)存，并認(rèn)為是在第二電壓 源24的電壓總線(bus)中的負(fù)DC電流，這是因?yàn)楦綀D2中所示的電流方向。 儲(chǔ)備功率可以理解為是馬達(dá)20所需要的功率和第一能量源22所輸出的最大功 率之間的差?？刂破?4可以調(diào)制雙端逆變器系統(tǒng)32來實(shí)現(xiàn)使用馬達(dá)20的磁動(dòng) 棘給第二能量源24電磁充電。在另一實(shí)施例中，控制器34可以構(gòu)造為在另 一操作模式中對(duì)二個(gè)能量源22、 24電磁充電。
在第，作模式中，第一能量源22可能由于一些原因而不工作(即，冷的 、皿和嚴(yán)酷的天氣)。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，第二會(huì)遣源24可以設(shè)計(jì)為在 嚴(yán)酷的天氣和冷的溫度條件下操作。例如，在冷的溫度下工作的鋰離子電池可 以用于第二f疆源24，而第一能量源22可以是傳統(tǒng)的鉛酸電池?？刂破?4可 以探測(cè)到第一能量源22不能提供功率，并M31調(diào)制雙端逆變器系統(tǒng)32來產(chǎn)生 馬達(dá)20的有效中性點(diǎn)來控制從第二能量源24到馬達(dá)20的功率流。
繞組36和37上的電壓的多種組合可以在馬達(dá)20中產(chǎn)生需要的扭矩并實(shí)5見 到(^>人)育^量源22、 24和馬達(dá)20的希望功率流。最佳操作點(diǎn)決定了逆變器 38、 40的終端上的調(diào)制電壓。本領(lǐng),術(shù)人員可以理解的是，判定最佳操作點(diǎn) 的割牛留給設(shè)計(jì)者荊衣辯卩選擇鄉(xiāng)的能量源22、 24 —起的馬達(dá)20被i頓的 應(yīng)用來改變。本領(lǐng),術(shù)人員可以理解控制系統(tǒng)60可以進(jìn)一步被修改來結(jié)合適 當(dāng)?shù)姆答佇盘?hào)和現(xiàn)有技術(shù)中的其它方法來控制逆變器38和40，這己經(jīng)超出了這 里揭示的內(nèi)容的范圍。
，的系統(tǒng)和/或方法的優(yōu)勢(shì)是，用于采用兩個(gè)不同的能量源22和24向馬 達(dá)20供電的電子系統(tǒng)被大大簡化，因?yàn)椴恍枰獋鹘y(tǒng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器。禾,上 述的結(jié)構(gòu)允許j柳兩個(gè)具有不同電壓電平和操作特征的能量源22和24。此外， 在由于一些原因(即極度7令的^J^)能量源22和24中一個(gè)不能4頓的時(shí)候， 雙端逆變器系統(tǒng)32采用單獨(dú)f頓一個(gè)能量源22、 24來操作馬達(dá)20或者冷啟動(dòng) 汽車10。但是，如前面所述，馬達(dá)20的性能沒有被削弱，因?yàn)槊钆ぞ厝匀豢梢栽隈R達(dá)20中產(chǎn)生，同時(shí)允許過多功率在育疆源22和24之間流動(dòng)。
其他的實(shí)施例也可以在不同類型的汽車、不同的糊(例如船只和飛行器) 或者在不同的電子系統(tǒng)中一起采用禾i」用上述的系統(tǒng)和方法，因?yàn)槠淇梢栽谌魏?兩個(gè)源電壓動(dòng)態(tài)地在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)變化的條件下使用。馬達(dá)20和逆變器38 和40可以具有不同的相數(shù)，這里所描述的系統(tǒng)不能被認(rèn)為是限定為一個(gè)四相的 設(shè)計(jì)。其他形式的能量源22、 24也可以使用，例如包括二極管整流器的負(fù)載和
電流源、晶閘管^^恭燃料電池、電感、電容和/或上述的結(jié)合。
出于簡化的目的，關(guān)于信號(hào)鵬、數(shù)據(jù)傳輸、發(fā)射信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)控制和系統(tǒng) 的其他功能方面(和系統(tǒng)的各自的操作部分)沒有進(jìn)行詳細(xì)的說明。進(jìn)一步， 這里的各個(gè)附圖中所示的連接線用于顯示例舉各種部件之間的功能關(guān)系和/或物 理耦合。應(yīng)當(dāng)注意的是，很多的替換或者附加功能關(guān)系或者物理連接可以在主 題的實(shí)施例中出現(xiàn)。
當(dāng)在前面的詳細(xì)說明中已經(jīng)出現(xiàn)了至少例舉實(shí)施例的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)理角碎在 很多的變型。應(yīng)當(dāng)理解的是，示例性的實(shí)施例或者這里說明的實(shí)施例不是用于 以任何方式限制所要求的主題的范圍、應(yīng)用或者特征。更合適地說，前面詳細(xì) 的說明是向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供一種方便的途徑來應(yīng)用上述的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理 解，任何變化可以在不脫離禾又利要求設(shè)定的范圍內(nèi)在部件的功能和設(shè)置上得以 實(shí)現(xiàn)，這些變化包括已知的等同物和實(shí)施本專利的時(shí)候可以預(yù)見的等同物。
權(quán)利要求
1、一種汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括四相馬達(dá)，具有第一組繞組和第二組繞組，第一組繞組和第二組繞組電隔離；第一逆變器，與第一組繞組耦合；以及第二逆變器，與第二組繞組耦合。
2、 如權(quán)利要求1所述的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中第一組繞組被連接以產(chǎn)生第一 中性點(diǎn)，并且第二組繞組被連接以產(chǎn)生第二中性點(diǎn)。
3、 如權(quán)利要求2所述的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中第一組繞組包括第一兩相繞組 結(jié)構(gòu)，并且第二組繞組包括第二兩相繞組結(jié)構(gòu)。
4、 如權(quán)利要求3所述的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中第一組繞組包括第一相和第二 相，第一相和第二相具有第一間距，每個(gè)都被耦合到第一逆變器的不同的支路。
5、 如權(quán)利要求4所述的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中第一相和第二相之間的第一間 距在第三相和第四相之間產(chǎn)生90度的電角。
6、 如權(quán)利要求5所述的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中第二組繞組包括第三相和第四 相，第三相和第四相具有第二間距，齡都被耦合到第二逆變器的不同的支路。
7、 如權(quán)利要求6所述的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中第三相和第四相之間的第二間 距在第三相和第四相之間產(chǎn)生90度的電角。
8、 如權(quán)利要求7所述的汽頓動(dòng)系統(tǒng)，其中第一相和第四相具有第三間距。
9、 如權(quán)利要求8所述的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中第一相和第四相之間的第三間 距是90度。
10、 如權(quán)利要求1所述的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第一能量源，其與第 一逆變器耦合，其中第一育遣源從電池、燃料電池和超電容的組中選擇。
11、 如權(quán)利要求10所述的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二能量源，其與第 二逆變器耦合，其中第二育糧源從電池、燃料電池和超電容的組中選擇。
12、 一種車輛中^f頓的逆變器系統(tǒng)，該車輛具有第一能量源和第二育糧源， 該逆變器系統(tǒng)包括馬達(dá)，其具有第一組繞組和第二組繞組，第一組繞組與第二組繞組電隔離; 與第一能量源耦合的第一逆變器，其適于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其中第一組繞組與第一逆變器耦合；與第二能量源耦合的第二逆變器，其適于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其中第二組繞組與第 二逆變器耦合；以及與第一逆變器和第二逆變器耦合的控制器，該控制器被構(gòu)造為控制第一逆 變器和第二逆變器來實(shí)現(xiàn)在第一能量源、第二能量源和馬達(dá)之間期望的功率流。
13、 如權(quán)利要求12中的逆變器系統(tǒng)，其中控制^l皮構(gòu)造為控制來自第一能 量源的功率流來驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
14、 如權(quán)利要求13中的逆變器系統(tǒng)，其中控制器構(gòu)造為控制馬艦第二能 量源的電磁充電。
15、 如權(quán)利要求12中的逆變器系統(tǒng)，其中控制^l皮構(gòu)造為產(chǎn)生馬達(dá)的有效 中性點(diǎn)并控制來自第二育疆源的功率流以驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
16、 如禾又利要求15中的逆變:^系統(tǒng)，其中第二育疆源是鋰離子電池。
17、 一種使用與第一能量源和第二能量源耦合的雙端逆變器系統(tǒng)控制四相 馬達(dá)的方法，該方法包括判定操作模式；響應(yīng)第一操作模式來調(diào)整雙端逆變器系統(tǒng)以4OT兩個(gè)能量源向四相馬達(dá)供電；響應(yīng)第二操作模式來調(diào)整雙端逆變器系統(tǒng)以向任一能量源進(jìn)行電磁充電；以及響應(yīng)第三操作模式來調(diào)整雙端逆變器系統(tǒng)以產(chǎn)生四相馬達(dá)的有效中性點(diǎn)并 由任一能量源向四相馬達(dá)供電。
18、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中第一操作模式發(fā)生在四相馬達(dá)需要附 加功率的時(shí)候。
19、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中第二操作模式發(fā)生在第一育疆源可以向四相馬ii^供過量功率的時(shí)候。
20、 如權(quán)利要求17所述的方法，其中第三操作模式發(fā)生在第一育遣源不能 4吏用的時(shí)f疾。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有隔離的中性拓?fù)涞碾p端逆變器系統(tǒng)。一種用于在具有第一能量源和第二能量源的車輛中使用的逆變器系統(tǒng)中的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)具有包括第一組繞組和第二組繞組的馬達(dá)。第一組繞組和第二組繞組電子絕緣。系統(tǒng)進(jìn)一步包括第一逆變器與第一能量源聯(lián)接并用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其中第一組繞組與第一逆變器聯(lián)接。系統(tǒng)還包括第二逆變器與第二能量源聯(lián)接并用于驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其中第二組繞組與第二逆變器聯(lián)接?？刂破髋c第一逆變器和第二逆變器聯(lián)接。
文檔編號(hào)B60L15/02GK101434205SQ20081021479
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者B·A·維爾奇科, G·S·史密斯, G·約翰, J·M·納加施馬, M·佩里西克, S·查克拉巴蒂 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司