專利名稱：帶有制動(dòng)回路的機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)和功率變換器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及功率變換器，且更具體地涉及帶有制動(dòng)回路的機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)和功
率變換器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，技術(shù)的進(jìn)步和風(fēng)格的不斷嘗試導(dǎo)致在機(jī)動(dòng)車設(shè)計(jì)方面發(fā)生了根本性的變 化。其中一種變化涉及機(jī)動(dòng)車中的電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，尤其是替代燃料車輛，例如混合車 輛、電動(dòng)車輛和燃料電池車輛。這種替代燃料車輛通常使用一個(gè)或更多電動(dòng)馬達(dá)，或許與其 他致動(dòng)器結(jié)合，以驅(qū)動(dòng)車輪。 由于替代燃料機(jī)動(dòng)車通常只包括直流(DC)電源(例如蓄電池)，所以提供直 流-交流(DC/AC)變換器(或功率變換器)以用于將DC功率轉(zhuǎn)換為馬達(dá)通常所需的交流 (AC)功率。這種車輛，尤其是燃料電池車輛，還經(jīng)常使用兩個(gè)獨(dú)立的電壓源，例如蓄電池和 燃料電池，以向驅(qū)動(dòng)車輪的電動(dòng)馬達(dá)提供動(dòng)力。因此，通常還提供功率變換器例如直流-直 流(DC/DC)變換器以管理和傳輸來(lái)自所述兩個(gè)電壓源的功率。 功率變換器(DC/AC變換器和DC/DC變換器)也可以使用，從而允許電動(dòng)馬達(dá)用作 制動(dòng)和給DC電源再次充電。然而，在急劇制動(dòng)事件期間，跨過(guò)電源產(chǎn)生的電壓和引起的流 入電源的電流可能升高至能夠損壞電源和縮短電源的使用壽命的水平。此外，功率變換器 的物理特性可能限制能夠從馬達(dá)流出的電流的量，從而限制可能施加的制動(dòng)力的量。因而， 機(jī)械摩擦制動(dòng)器也通常包括在這種車輛內(nèi)。 因而，期望提供具有關(guān)于上述制動(dòng)特性的改進(jìn)性能的功率變換器。另外，通過(guò)下面 結(jié)合附圖的描述以及前面的技術(shù)領(lǐng)域和背景，本發(fā)明的其他理想的特征和特性將變得顯而 易見(jiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)。所述機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)包括電動(dòng)馬達(dá)；聯(lián)接到所述電動(dòng)馬達(dá)的 直流(DC)電源；功率變換器，所述功率變換器包括聯(lián)接在所述電動(dòng)馬達(dá)和所述DC電源之間 的至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)和聯(lián)接在所述電動(dòng)馬達(dá)和所述DC電源之間的制動(dòng)回路，所述制動(dòng)回 路包括制動(dòng)電阻器和制動(dòng)開(kāi)關(guān)；和控制器，所述控制器與所述電動(dòng)馬達(dá)、所述DC電源、所述 至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)以及所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)可操作通信。所述控制器設(shè)置成在電動(dòng)馬達(dá)被機(jī)械 致動(dòng)時(shí)操作所述至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)，使得電流從所述電動(dòng)馬達(dá)流向所述DC電源；且在機(jī)動(dòng)
車系統(tǒng)的制動(dòng)參數(shù)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)選擇性地操作所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)，使得來(lái)自于電動(dòng)馬達(dá)的電 流中的至少一些流經(jīng)所述制動(dòng)電阻器。 提供一種機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。所述機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電動(dòng)馬達(dá)，所述電動(dòng)馬達(dá)包 括定子和轉(zhuǎn)子；聯(lián)接到所述電動(dòng)馬達(dá)的DC電源；功率變換器，所述功率變換器包括聯(lián)接在 所述電動(dòng)馬達(dá)和所述DC電源之間的多對(duì)變換開(kāi)關(guān)和聯(lián)接在所述電動(dòng)馬達(dá)和所述DC電源之 間的制動(dòng)回路，所述制動(dòng)回路包括制動(dòng)電阻器和制動(dòng)開(kāi)關(guān)；和控制器，所述控制器與所述電動(dòng)馬達(dá)、所述DC電源、所述對(duì)變換開(kāi)關(guān)和所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)可操作通信。所述控制器設(shè)置成在 轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子機(jī)械旋轉(zhuǎn)時(shí)操作所述對(duì)變換開(kāi)關(guān)，使得扭矩施加到轉(zhuǎn)子上且電流從所述電 動(dòng)馬達(dá)流向所述DC電源，其中，所述扭矩反抗所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子的旋轉(zhuǎn)；且在機(jī)動(dòng) 車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)參數(shù)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)選擇性地操作所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)，使得來(lái)自于電動(dòng)馬達(dá) 的電流中的至少一些流經(jīng)所述制動(dòng)電阻器。 提供一種用于控制機(jī)動(dòng)車功率變換器的方法。所述機(jī)動(dòng)車功率變換器包括聯(lián)接在 電動(dòng)馬達(dá)和DC電源之間的至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)和制動(dòng)回路。所述制動(dòng)回路包括制動(dòng)電阻器 和制動(dòng)開(kāi)關(guān)。在電動(dòng)馬達(dá)被機(jī)械致動(dòng)時(shí)操作所述至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)，使得電流從所述電動(dòng) 馬達(dá)流向所述DC電源。接收表示制動(dòng)參數(shù)的信號(hào)。在制動(dòng)參數(shù)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)選擇性地 操作所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)，使得來(lái)自于電動(dòng)馬達(dá)的電流中的至少一些流經(jīng)所述制動(dòng)電阻器。


本發(fā)明將在下文中結(jié)合以下附圖加以描述，其中同樣的附圖標(biāo)記表示相同的元 件，并且 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性機(jī)動(dòng)車的示意圖； 圖2是圖1的機(jī)動(dòng)車中的電壓源變換器系統(tǒng)的框圖； 圖3是圖1的機(jī)動(dòng)車內(nèi)的變換器的示意圖；禾口 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的變換器組件的剖面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)的描述僅是說(shuō)明性質(zhì)，其并不意在對(duì)本發(fā)明或?qū)Ρ景l(fā)明的應(yīng)用及使用構(gòu) 成任何限制。此外，本發(fā)明并不受明確指出或隱含在上述"技術(shù)領(lǐng)域"、"背景技術(shù)"、"發(fā)明內(nèi) 容"或以下"具體實(shí)施方式
"部分中的任何理論的限制。 以下描述涉及"連接"或"聯(lián)接"在一起的元件或特征。在這里，"連接"意指一個(gè) 元件/特征與另一元件/特征機(jī)械地接合(或直接連通)，并且不一定是直接的。同樣地， "聯(lián)接"意指一個(gè)元件/特征與另一元件/特征直接或間接地接合(或直接或間接連通)， 并且不一定必須通過(guò)機(jī)械方式。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，以下可能描述兩個(gè)元件，在一個(gè)實(shí)施 例中為"連接"，而在替代的實(shí)施例中相似的元件為"聯(lián)接"，反之亦然。因此，盡管這里示出 的示意圖示出了元件設(shè)置的示例，但在實(shí)際的實(shí)施例中也可出現(xiàn)附加的中間的元件、裝置、 特征或部件。 此外，此處描述的各種部件和特征可以涉及使用特殊的數(shù)字描述詞，例如第一，第 二，第三等，以及位置和角度描述詞，例如水平的和垂直的。然而，這些描述詞僅用于與附圖 有關(guān)的描述性目的，不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是限定，因?yàn)楦鞣N構(gòu)件可以在其他實(shí)施例中重新布置。應(yīng)當(dāng) 理解，圖1-圖4僅僅是示例性的，并且不是按照比例繪制的。 圖1-圖4示出了一種機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)。所述機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)包括電動(dòng)馬達(dá)；聯(lián)接到所述 電動(dòng)馬達(dá)的直流(DC)電源(例如，蓄電池)；功率變換器(例如，逆變器)；和控制器。所 述功率變換器包括聯(lián)接在所述電動(dòng)馬達(dá)和所述DC電源之間的至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)和聯(lián)接在 所述電動(dòng)馬達(dá)和所述DC電源之間的制動(dòng)回路。所述制動(dòng)回路包括制動(dòng)電阻器和制動(dòng)開(kāi)關(guān)。 所述控制器與所述電動(dòng)馬達(dá)、所述DC電源、所述至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)和所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)可操作通信。所述控制器設(shè)置成在電動(dòng)馬達(dá)被機(jī)械致動(dòng)時(shí)操作所述至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)，使得電 流從所述電動(dòng)馬達(dá)流向所述DC電源；且在機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)的制動(dòng)參數(shù)(例如，蓄電池的包裝電 壓)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)選擇性地操作所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)，使得來(lái)自于電動(dòng)馬達(dá)的電流中的至少一 些流經(jīng)所述制動(dòng)電阻器。 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的車輛(或"機(jī)動(dòng)車")IO。機(jī)動(dòng)車10包括 底盤12、車身14、四個(gè)車輪16以及電控系統(tǒng)18。車身14布置在底盤12上并大致包圍機(jī)動(dòng) 車10的其他部件。車身14及底盤12可共同形成車架。車輪16在車身14的相應(yīng)的角部 附近分別可轉(zhuǎn)動(dòng)地聯(lián)接至底盤12。 機(jī)動(dòng)車10可以是多種不同類型機(jī)動(dòng)車中的任一種，例如，轎車、旅行車、貨車、或 運(yùn)動(dòng)型多用途車(SUV)，并可以是兩輪驅(qū)動(dòng)(2WD)(即，后輪驅(qū)動(dòng)或前輪驅(qū)動(dòng))、四輪驅(qū)動(dòng) (4WD)、或全輪驅(qū)動(dòng)(AWD)。機(jī)動(dòng)車10也可以具備多種不同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，汽油或柴 油燃料燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)、"靈活燃料車輛"(FFV)發(fā)動(dòng)機(jī)(即，使用汽油與酒精的混合物)、氣態(tài)混 合物(例如，氫與天然氣)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、燃燒/電動(dòng)馬達(dá)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，在混合電 動(dòng)車輛(HEV)中)、以及電動(dòng)馬達(dá))中任一種或其組合。 在圖1所描繪的示例性實(shí)施例中，機(jī)動(dòng)車10是HEV，并且還包括致動(dòng)器組件20、蓄 電池(或高壓直流(DC)電源)22、功率變換器組件(例如逆變器或逆變器組件)24、和散熱 器26。致動(dòng)器組件20包括內(nèi)燃機(jī)28和電動(dòng)馬達(dá)/發(fā)電機(jī)(或馬達(dá))30。本領(lǐng)域的技術(shù)人 員將意識(shí)到，電動(dòng)馬達(dá)30中包括變速器，并且盡管未描繪但也包括定子組件(包括導(dǎo)電線 圈)、轉(zhuǎn)子組件(包括鐵磁芯)和冷卻流體(即冷卻劑)。電動(dòng)馬達(dá)30中的定子組件和/ 或轉(zhuǎn)子組件可包括多個(gè)電磁極(例如16個(gè)磁極)，這通常是可以理解的。
仍參見(jiàn)圖l，所述內(nèi)燃機(jī)28和/或電動(dòng)馬達(dá)30被集成在一起，從而一方或雙方通 過(guò)一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)軸32機(jī)械地聯(lián)接到車輪16中的至少一些。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)動(dòng)車10 是"串聯(lián)HEV"，其中內(nèi)燃機(jī)28不直接聯(lián)接到變速器，而是聯(lián)接到發(fā)電機(jī)(未示出)，發(fā)電機(jī) 用于對(duì)電動(dòng)馬達(dá)30供給動(dòng)力。在另一實(shí)施例中，機(jī)動(dòng)車10是"并聯(lián)HEV"，其中，內(nèi)燃機(jī)28 通過(guò)例如使電動(dòng)馬達(dá)30的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到內(nèi)燃機(jī)28的傳動(dòng)軸而直接聯(lián)接到變速器。
散熱器26被連接到車架的外部部分并且盡管未詳細(xì)描繪出，但所述散熱器26中 包括含有冷卻流體(即，冷卻劑)例如水和/或乙二醇(即，防凍劑)的多個(gè)冷卻通道，并 且被聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)28和逆變器24。雖然以下討論將功率變換器組件24指代為直流_交 流(DC/AC)逆變器(g卩，DC-AC逆變器)，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在其它實(shí)施例中，本發(fā)明的各 個(gè)方面可以與直流-直流(DC/DC)變換器結(jié)合使用，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的。
仍參考圖l，在所示實(shí)施例中，機(jī)動(dòng)車10也包括使用者輸入系統(tǒng)34和加速計(jì)陣列 36，兩者都連接到車架且與電控系統(tǒng)18可操作通信。使用者輸入系統(tǒng)34包括各種使用者 輸入裝置，例如方向盤38和制動(dòng)踏板40等。在一個(gè)實(shí)施例中，壓力傳感器42聯(lián)接到制動(dòng) 踏板40且設(shè)置成檢測(cè)踩下制動(dòng)踏板40的力，產(chǎn)生表示所述力的信號(hào)，并將所述信號(hào)發(fā)送給 電控系統(tǒng)18。雖然未詳細(xì)示出，但是加速計(jì)陣列36包括一個(gè)或更多加速計(jì)(例如，微電機(jī) 系統(tǒng)(MEMS)裝置)，設(shè)置成檢測(cè)機(jī)動(dòng)車10的沿各個(gè)軸線(例如，偏航軸、橫向軸和縱向軸) 的加速度(和減速度)，并產(chǎn)生這些加速度的代表性信號(hào)。 參見(jiàn)圖2，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例示出了電壓源逆變器系統(tǒng)(或電驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng))44。所述電壓源逆變器系統(tǒng)44包括控制器46，控制器46與脈寬調(diào)制(P麗)調(diào)制器48(或者脈寬調(diào)制器)和逆變器24(在其輸出端處)可操作通信。P麗調(diào)制器48聯(lián)接到門 驅(qū)動(dòng)器50，門驅(qū)動(dòng)器50繼而具有聯(lián)接到逆變器24的輸入端的輸入端。逆變器24具有聯(lián)接 到馬達(dá)30的第二輸出端?？刂破?6、P麗調(diào)制器48和門驅(qū)動(dòng)器50可以與圖1所示的電控 系統(tǒng)18整體形成。 圖3更詳細(xì)地示意性地描繪了圖1和圖2的逆變器24。逆變器24包括聯(lián)接到馬達(dá) 30的三相電路。更具體地，逆變器24包括開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，該開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)具有聯(lián)接到電壓源Vdc (例 如，蓄電池22)的第一輸入端和聯(lián)接到馬達(dá)30的輸出端。盡管示出了單個(gè)電壓源，但也可 以使用具有兩個(gè)串聯(lián)源的分布式DC鏈路。 所述開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括帶有反向并聯(lián)二極管51(S卩，與每個(gè)開(kāi)關(guān)反向并聯(lián))且與馬達(dá) 30的(例如，三個(gè))相中的每個(gè)相對(duì)應(yīng)的三對(duì)(a，b和c)的串聯(lián)開(kāi)關(guān)(g卩，變換開(kāi)關(guān))。每 對(duì)串聯(lián)開(kāi)關(guān)包括第一開(kāi)關(guān)或晶體管(即"高"開(kāi)關(guān))52、54和56，具有聯(lián)接到電壓源22的 正極(或第一端子)58的第一端子；和第二開(kāi)關(guān)(S卩"低"開(kāi)關(guān))60、62和64，具有聯(lián)接到電 壓源22的負(fù)極(或第二端子)66的第二端子以及聯(lián)接到相應(yīng)的第一開(kāi)關(guān)52， 54和56的第 二端子的第一端子。如通常理解的那樣，開(kāi)關(guān)52、54、56、60、62和64中的每個(gè)可以是獨(dú)立 半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的形式，例如在半導(dǎo)體(例如，硅)基底(例如，模)上形成的集成電路內(nèi)的絕 緣柵雙極晶體管(IGBT)。 仍參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，逆變器24還包括制動(dòng)回路68。制動(dòng)回路68 包括跨過(guò)電壓源22的第一和第二端子58和66 ( S卩，跨過(guò)DC鏈路)并聯(lián)聯(lián)接的第一支路70 和第二支路72。第一支路70包括串聯(lián)連接的制動(dòng)電阻器(或者阻抗構(gòu)件)74和制動(dòng)開(kāi)關(guān) 76。如下文詳細(xì)描述的那樣，在一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)電阻器74是液體冷卻的電阻器。制動(dòng)開(kāi) 關(guān)76可以是類似于可用作逆變器24的開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的開(kāi)關(guān)52、54、56、60、62和64的IGBT， 但不包括二極管。制動(dòng)回路68的第二支路72包括電解電容器78。 圖4還示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的逆變器組件24。參考圖4，除了其它部 件之外，逆變器24還包括殼體(未示出)、連接到殼體和/或在殼體內(nèi)的底盤80、模塊堆82 和噴霧器84。殼體可以由模制塑料材料制成且包圍模塊室，模塊室包圍模塊堆82和噴霧器 84。底盤80可以由金屬(例如鋁)制成，且雖然未示出，但可以形成圍繞逆變器24的各個(gè) 其它部件的框架，例如電容器組件，該電容器組件包括一組或多組間隔開(kāi)的導(dǎo)電板且?guī)喞@ 成線圈以形成電容器或者多個(gè)電容器，如通常理解的那樣。 模塊堆82連接到底盤80且包括直接覆銅或者雙覆銅(DBC)基底86和電子部件 或微電子模88。 DBC基底86包括陶瓷芯90和在陶瓷芯90的相對(duì)側(cè)上(即，上側(cè)和下側(cè)) 形成的兩個(gè)銅層92。微電子模88包括半導(dǎo)體基底(例如，硅基底)94，半導(dǎo)體基底94上形 成有包括逆變器24內(nèi)的開(kāi)關(guān)中的一個(gè)或更多個(gè)的集成電路(圖3)。微電子模88用焊料 96安裝到DBC基底86的陶瓷芯90的上側(cè)上的銅層92。 噴霧器84(即，冷卻機(jī)構(gòu))連接到殼體且定位在模塊堆82上方，更具體地定位在 微電子模88上方。噴霧器84包括噴嘴98，噴嘴98被朝微電子模88指向且通過(guò)一系列流 體管道與圖1中所示的散熱器26流體連通。雖然未具體示出，但是在一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng) 電阻器74(圖3)設(shè)置在一個(gè)流體管道內(nèi)。 參考圖1 、圖2和圖3，在操作期間，機(jī)動(dòng)車10通過(guò)用內(nèi)燃機(jī)28和電動(dòng)馬達(dá)30以交 替方式和/或用內(nèi)燃機(jī)28和電動(dòng)馬達(dá)30同時(shí)地(即，"馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模式")對(duì)車輪16提供動(dòng)力(即，正扭矩)來(lái)操作。為了對(duì)電動(dòng)馬達(dá)30提供動(dòng)力，從蓄電池22(和在燃料電池機(jī)動(dòng) 車的情況下是燃料電池)對(duì)逆變器24提供DC功率，逆變器24將DC功率變換成AC功率， 然后將功率送至電動(dòng)馬達(dá)30。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，DC功率至AC功率的變換 基本上是通過(guò)以"切換頻率"(Fsw)(例如12千赫茲(kHz))操作(即，重復(fù)地切換)逆變器 24中的變換開(kāi)關(guān)52、54、56、60、62和64實(shí)現(xiàn)的。通常，控制器46產(chǎn)生脈寬調(diào)制(P麗)信 號(hào)，以控制逆變器24的切換動(dòng)作。在優(yōu)選實(shí)施例中，控制器46產(chǎn)生不連續(xù)的P麗(DP麗)信 號(hào)，所述信號(hào)具有與逆變器24的每個(gè)切換循環(huán)相關(guān)的單個(gè)零向量(single zerovector)。 接下來(lái)，逆變器24將P麗信號(hào)變換為調(diào)制后的電壓波形，以操作馬達(dá)30，這使得馬達(dá)30被 磁致動(dòng)(或"驅(qū)動(dòng)")，如通常理解的那樣。 如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，除了提供動(dòng)力給車輪16之外，在馬達(dá)30被車輪 16(即，機(jī)動(dòng)車IO的運(yùn)動(dòng))機(jī)械地致動(dòng)時(shí)，馬達(dá)30可以用于提供"負(fù)"扭矩(即，與正扭矩 方向相反的扭矩)給車輪16，可用于制動(dòng)(即，使得機(jī)動(dòng)車IO減速)和給蓄電池22充電。 使用者可以通過(guò)手動(dòng)地施加壓力給制動(dòng)踏板40來(lái)致動(dòng)逆變器24和/或馬達(dá)30的操作的 "制動(dòng)模式"(或再生模式)，從而發(fā)送合適的信號(hào)給電控系統(tǒng)18。 以一定程度上與用于提供正扭矩給車輪16類似的方式，控制器46通過(guò)確定期 望馬達(dá)電流和計(jì)算將產(chǎn)生期望電流的跨過(guò)馬達(dá)30的繞組的電壓，來(lái)使得負(fù)扭矩施加到車 輪16。如通常理解的那樣，在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)操作模式期間，馬達(dá)電壓和電流相對(duì)于同步參考坐 標(biāo)(即，沿d軸和q軸)大致對(duì)齊。然而，在制動(dòng)操作模式期間，馬達(dá)電壓和電流大致相反 (即，相差180度)。由于逆變器24內(nèi)的變換開(kāi)關(guān)和二極管各允許電流僅以一個(gè)方向通過(guò)， 因而，在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)操作期間大多數(shù)電流流經(jīng)變換開(kāi)關(guān)，而在制動(dòng)操作期間大多數(shù)電流流經(jīng) 二極管。因而，在制動(dòng)操作期間，電壓跨過(guò)DC鏈路產(chǎn)生，這使得電流流入蓄電池22，而負(fù)扭 矩施加到車輪16，從而使得機(jī)動(dòng)車10減速。 在制動(dòng)操作模式期間，電控系統(tǒng)18監(jiān)測(cè)一個(gè)或更多制動(dòng)參數(shù)，例如DC鏈路電壓、 施加到制動(dòng)踏板40的壓力和/或由加速計(jì)陣列36檢測(cè)到的加速度或減速度。如果制動(dòng)參 數(shù)中的一個(gè)或更多(或組合)超過(guò)預(yù)定閾值，則可以假定機(jī)動(dòng)車經(jīng)歷劇烈的制動(dòng)事件，例如 機(jī)動(dòng)車10快速減速或者使用者試圖使得車輛快速減速。在這種事件期間，DC鏈路電壓可 能顯著增加且使得大量電流流入蓄電池22。 響應(yīng)于檢測(cè)到制動(dòng)參數(shù)超過(guò)閾值，電控系統(tǒng)使用例如P麗控制來(lái)致動(dòng)制動(dòng)開(kāi)關(guān) 76。當(dāng)制動(dòng)開(kāi)關(guān)被致動(dòng)(即，閉合)時(shí)，來(lái)自于馬達(dá)30的電流流入制動(dòng)回路68的第一支路 70且由制動(dòng)電阻器74消耗。因而，DC鏈路電壓減小，這保護(hù)蓄電池22不會(huì)被過(guò)度充電且 允許附加電流從馬達(dá)30流出，使得施加到車輪16的負(fù)扭矩可以增加，這允許機(jī)動(dòng)車10更 快地減速，且可以允許機(jī)動(dòng)車不包括用于車輪16的常規(guī)摩擦制動(dòng)器。 參考圖4，在操作期間，介電冷卻流體可以分配到微電子模88上，以從微電子模散 熱。所述液體然后可以通過(guò)流體管道循環(huán)到散熱器(圖1)。此外，由于制動(dòng)電阻器74在一 個(gè)實(shí)施例中設(shè)置在一個(gè)流體管道中，冷卻流體也從制動(dòng)電阻器74散熱，從而增加可以由制 動(dòng)電阻器74消耗的電流量，且進(jìn)一步增加可以施加到車輪16上的負(fù)扭矩，同時(shí)保持DC鏈 路電壓在期望水平。 雖然已經(jīng)在上述詳細(xì)描述中說(shuō)明了至少一個(gè)示意性實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解存在大量 的變型。還應(yīng)當(dāng)理解的是，示意性實(shí)施例僅僅是示例，并不意在以任何方式對(duì)本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或構(gòu)造構(gòu)成限制。相反，上述詳細(xì)描述將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供實(shí)施所述實(shí)施例 的便捷路徑。應(yīng)當(dāng)理解，可對(duì)元件的功能及設(shè)置進(jìn)行各種改變而不脫離所附權(quán)利要求及其 合法等價(jià)物界定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)，包括電動(dòng)馬達(dá)；聯(lián)接到所述電動(dòng)馬達(dá)的直流(DC)電源；功率變換器，所述功率變換器包括聯(lián)接在所述電動(dòng)馬達(dá)和所述DC電源之間的至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)和聯(lián)接在所述電動(dòng)馬達(dá)和所述DC電源之間的制動(dòng)回路，所述制動(dòng)回路包括制動(dòng)電阻器和制動(dòng)開(kāi)關(guān)；和控制器，所述控制器與所述電動(dòng)馬達(dá)、所述DC電源、所述至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)和所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)可操作通信，其中所述控制器設(shè)置成在電動(dòng)馬達(dá)被機(jī)械致動(dòng)時(shí)操作所述至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)，使得電流從所述電動(dòng)馬達(dá)流向所述DC電源；且在機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)的制動(dòng)參數(shù)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)選擇性地操作所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)，使得來(lái)自于電動(dòng)馬達(dá)的電流中的至少一些流經(jīng)所述制動(dòng)電阻器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)，其中，所述電動(dòng)馬達(dá)包括定子和轉(zhuǎn)子，電動(dòng)馬達(dá)的機(jī)械致動(dòng)包括轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的旋轉(zhuǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)，其中，當(dāng)電流從電動(dòng)馬達(dá)流出時(shí)，在機(jī)械致動(dòng)期間扭矩施加到轉(zhuǎn)子上，所述扭矩反抗所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子的旋轉(zhuǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)，還包括聯(lián)接到電動(dòng)馬達(dá)的車輪，其中，機(jī)械致動(dòng)是由車輪旋轉(zhuǎn)引起。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)，其中，DC電源包括第一和第二端子，制動(dòng)回路包括聯(lián)接到DC電源的第一端子的第一節(jié)點(diǎn)和聯(lián)接到DC電源的第二端子的第二節(jié)點(diǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)，其中，制動(dòng)電阻器和制動(dòng)開(kāi)關(guān)在制動(dòng)回路的第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間串聯(lián)連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)，其中，制動(dòng)參數(shù)是跨過(guò)DC電源的第一和第二端子的電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)包括多對(duì)晶體管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)，還包括與控制器可操作通信的使用者輸入裝置和聯(lián)接到使用者輸入裝置的壓力傳感器，其中，制動(dòng)參數(shù)是壓力傳感器測(cè)量的壓力。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)，還包括與控制器可操作通信的加速計(jì)，其中，制動(dòng)參數(shù)是加速計(jì)測(cè)量的減速度。
11. 一種機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括電動(dòng)馬達(dá)，所述電動(dòng)馬達(dá)包括定子和轉(zhuǎn)子；聯(lián)接到所述電動(dòng)馬達(dá)的直流(DC)電源；功率變換器，所述功率變換器包括聯(lián)接在所述電動(dòng)馬達(dá)和所述DC電源之間的多對(duì)變換開(kāi)關(guān)、和聯(lián)接在所述電動(dòng)馬達(dá)和所述DC電源之間的制動(dòng)回路，所述制動(dòng)回路包括制動(dòng)電阻器和制動(dòng)開(kāi)關(guān)；禾口控制器，所述控制器與所述電動(dòng)馬達(dá)、所述DC電源、所述對(duì)變換開(kāi)關(guān)和所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)可操作通信，其中，所述控制器設(shè)置成在轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子機(jī)械旋轉(zhuǎn)時(shí)操作所述對(duì)變換開(kāi)關(guān)，使得扭矩施加到轉(zhuǎn)子上且電流從所述電動(dòng)馬達(dá)流向所述DC電源，其中，所述扭矩反抗所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子的旋轉(zhuǎn)；且在機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)參數(shù)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)選擇性地操作所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)，使得來(lái)自于電動(dòng)馬達(dá)的電流中的至少一些流經(jīng)所述制動(dòng)電阻器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，DC電源包括第一和第二端子，制動(dòng)回路包括聯(lián)接到DC電源的第一端子的第一節(jié)點(diǎn)和聯(lián)接到DC電源的第二端子的第二節(jié)點(diǎn)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，制動(dòng)電阻器和制動(dòng)開(kāi)關(guān)在制動(dòng)回路的第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間串聯(lián)連接。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，制動(dòng)參數(shù)是跨過(guò)DC電源的第一和第二端子的電壓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還包括冷卻機(jī)構(gòu)，所述冷卻機(jī)構(gòu)聯(lián)接到功率變換器且設(shè)置成將冷卻流體分配到所述多對(duì)變換開(kāi)關(guān)上。
16. —種用于控制機(jī)動(dòng)車功率變換器的方法，所述機(jī)動(dòng)車功率變換器包括聯(lián)接在電動(dòng)馬達(dá)和直流(DC)電源之間的至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)和制動(dòng)回路，所述制動(dòng)回路包括制動(dòng)電阻器和制動(dòng)開(kāi)關(guān)，所述方法包括在電動(dòng)馬達(dá)被機(jī)械致動(dòng)時(shí)操作所述至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)使得電流從所述電動(dòng)馬達(dá)流向所述DC電源；接收表示制動(dòng)參數(shù)的信號(hào)；禾口在制動(dòng)參數(shù)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)選擇性地操作所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)，使得來(lái)自于電動(dòng)馬達(dá)的電流中的至少一些流經(jīng)所述制動(dòng)電阻器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述電動(dòng)馬達(dá)包括定子和轉(zhuǎn)子，電動(dòng)馬達(dá)的機(jī)械致動(dòng)包括轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的旋轉(zhuǎn)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，當(dāng)電流從電動(dòng)馬達(dá)流出時(shí)，在機(jī)械致動(dòng)期間扭矩施加到轉(zhuǎn)子上，所述扭矩反抗所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子的旋轉(zhuǎn)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括選擇性地操作所述多個(gè)變換開(kāi)關(guān)，使得第二扭矩施加到轉(zhuǎn)子上，其中，所述第二扭矩不反抗所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述定子的旋轉(zhuǎn)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，制動(dòng)參數(shù)是跨過(guò)DC電源的第一和第二端子的電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有制動(dòng)回路的機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)和功率變換器組件。一種機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)包括電動(dòng)馬達(dá)；聯(lián)接到所述電動(dòng)馬達(dá)的直流(DC)電源；功率變換器，所述功率變換器包括聯(lián)接在所述電動(dòng)馬達(dá)和所述DC電源之間的至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)、和聯(lián)接在所述電動(dòng)馬達(dá)和所述DC電源之間的制動(dòng)回路，制動(dòng)回路包括制動(dòng)電阻器和制動(dòng)開(kāi)關(guān)；和控制器，控制器與電動(dòng)馬達(dá)、DC電源、所述至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)和所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)可操作通信?？刂破髟O(shè)置成在電動(dòng)馬達(dá)被機(jī)械致動(dòng)時(shí)操作所述至少一個(gè)變換開(kāi)關(guān)，使得電流從所述電動(dòng)馬達(dá)流向所述DC電源；且在機(jī)動(dòng)車系統(tǒng)的制動(dòng)參數(shù)超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)選擇性地操作所述制動(dòng)開(kāi)關(guān)。
文檔編號(hào)B60L7/02GK101716888SQ200910179009
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者B·A·韋爾奇科, J·M·納加施馬 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司