專利名稱：使用雙端逆變器系統(tǒng)的串聯(lián)耦合的雙馬達(dá)驅(qū)動的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請描 題的實施方式主要涉及 的驅(qū)動系統(tǒng)，尤其涉及具有雙端 逆變^l驅(qū)動系統(tǒng)的混合動力車輛。
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)計中的根 本性變化。其中的一個變化包括動力使用和在汽車中各種電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性， 特別是在可替代燃料車輛(諸如混合動力、電動和燃料電池汽車)中。
很多的電子組件，包括在這些 中{頓的電動馬達(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(batteiy)) 僅提供直流(DC)功率。因此，已知"功率逆變器"裝置用于將DC功率轉(zhuǎn)換 為AC功率，經(jīng)常使用多個開關(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。
財卜，這些車輛，特別是;^料電池車輛，通常使用兩個分開的電壓源(例 如，電池和燃料電池)來向驅(qū)動雜的電動馬達(dá)供電。例如直流到直流(DC/DC) 轉(zhuǎn)換器的功報換器"典型的用于管理和從兩個電壓源傳送電力?，F(xiàn)代的DODC 轉(zhuǎn)換器通常包括由電感來電互連的晶體管。通過控制各個晶體管的狀態(tài)，通過 電感可以施加期望的平均電流，并控制兩個電壓源之間的功率流。
ffiil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成本。由此，通過fOT，變 電系統(tǒng)，提出了不f頓DC/DC轉(zhuǎn)換器，而操作與多個電源耦合的馬達(dá)，同時使 得馬達(dá)工作性能最佳的系統(tǒng)和方法。
傳統(tǒng)的汽車系統(tǒng)包括為三相馬達(dá)設(shè)計的電系統(tǒng)。但是具有多于三相的多相 馬達(dá)驅(qū)動工作起來具有更高的效率和減少了所需的逆變器每相的額定功率。在 一些情況下，這除了艦馬達(dá)的性能之外還導(dǎo)致了成本的降低和緊湊的功率逆 變器。此外，具有至少五相或者更多相的多相馬達(dá)驅(qū)動可以構(gòu)造為與另外的馬 達(dá)驅(qū)動以合理的方式串聯(lián)，因此來減少當(dāng)為兩個馬達(dá)提供獨立控制的時候系統(tǒng) 所需的功率逆變器的數(shù)目。
因此，希望提供一種使用耦合到兩個不同能源的，變器系統(tǒng)來操作串聯(lián) 耦合的雙馬達(dá)驅(qū)動的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明其他預(yù)期實現(xiàn)的特點和特征通過結(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)動系統(tǒng)。汽車驅(qū)動系統(tǒng)包括串聯(lián)耦合的雙馬達(dá)驅(qū)動， 包括具有第一組繞組和第二組繞組的第一馬達(dá)，具有第三組繞組的第二馬達(dá)，
其中第三組繞組與第一組繞組和第二組繞組耦合。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。
一種裝置用于逆變系統(tǒng)來在具有第一肖糧源和第二能量源的車輛中使用。 逆變器系統(tǒng)包括具有第一組三相繞組和第二組三相繞組的六相馬達(dá)和具有第三 組三相繞組的三相馬達(dá)，其中第三組三相繞組與第一組三相繞組和第二組三相 繞組耦合。第一逆變器與第一能量源耦合并適于驅(qū)動六相馬達(dá)和三相馬達(dá)，其 中第一組三相繞組與第一逆變器耦合。第二逆變器與第二能量源耦合并適于驅(qū) 動六相馬達(dá)和三相馬達(dá)，其中第二組三相繞組與第二逆變器耦合?？刂破髋c第 一逆變器和第二逆變器耦合，并可以構(gòu)造成控制第一逆變器和第二逆變器來實 現(xiàn)在第一能量源、第二能量源、六相馬達(dá)和三相馬逸t間的期望功率流。
一種方法用于控制使用包含第一逆變器和第二逆變器的雙端逆變器系統(tǒng)的
串聯(lián)耦合的六相馬達(dá)和三相馬達(dá)。響應(yīng)于判定對應(yīng)于在六相馬達(dá)中的命令扭矩 的第一馬達(dá)電流和對應(yīng)于在三相馬達(dá)中的命令扭矩的第二馬達(dá)電流，該方法包
括基于由第一逆變器驅(qū)動的六相馬達(dá)每相的第一馬達(dá)電流和三相馬達(dá)每相的第 二馬達(dá)電流來判定第一電流。該方法進(jìn)一步包括基于由第二逆變^l驅(qū)動的六相 馬達(dá)每相的第一馬達(dá)電流和三相馬達(dá)每相的第二馬達(dá)電流來判定第二電流，并 調(diào)整雙端逆變器系統(tǒng)的電壓輸出來在第一逆變器中產(chǎn)生第一電流并在第二逆變 器中產(chǎn)生第二電流。
這些祁 用于簡單介紹發(fā)明理念的一部分，在下面的內(nèi)容中將對其謝，
細(xì)的說明。這些概述不是要確定發(fā)明的重要特征或者己經(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。


對發(fā)明主題更加完整的理解可以Mil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)第一實施例的示例汽車的示意圖。 附圖2是根據(jù)第一實施例的雙端逆變器系統(tǒng)的示意圖。
附圖3是在根據(jù)一個實施例的附圖2中的雙端逆變器系統(tǒng)中使用的第一馬 達(dá)的定子繞組結(jié)構(gòu)的示意圖。
附圖4是根據(jù)一個實施例的操作附圖2中的雙端逆變器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的 示意圖。
附圖5是根據(jù)一個實施例的j柳雙端逆變器系統(tǒng)操作串聯(lián)耦合的雙馬達(dá)驅(qū) 動的控制算法的流程圖。
具體實施例方式
下述具體說明本質(zhì)上僅僅是作為示例性說明而不就主題實施例柳蹄蜮 者就這樣實施例的應(yīng)用和4頓柳蹄ij。如這里所f柳，"示例" 一詞表示"作 為執(zhí)U、例子或^i兌明"。在此處作為示例的實施例不必解釋為i腿或者比其他 的實施方式更具有優(yōu)趟性。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"表示一個部件/節(jié)點/零件與另外的一個 部件/節(jié)點/零件直接結(jié)合(join)(或者直接聯(lián)系(communicate))，并不一定是機 械結(jié)合。同樣的，除非采用其他的方式明確魏，"耦合"表示一個部件/節(jié)點7 零件與另外的一個部件/節(jié)點/零件直接或者非直接結(jié)合(或者直接或非直接聯(lián) 系)，而不一定是機械結(jié)合。因此，雖然這里顯示的附圖顯示了部件的舉例的布 置，附加的中間(intervening)部件、裝置、零件或者組件可以在已經(jīng)說明的主 題的實施例中出現(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，除非從上下文有明確的說明。
附圖1中顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例的車輛或者汽車10。汽車10包括底盤
12、車體14、四個車輪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。
16 ,旋轉(zhuǎn)的在車體14的各個角附近耦合到底盤12。
汽車10可以是很多不同翻汽車中的任一種，諸如，例如是轎車、貨車、 卡車或者運動型多功能車(SUV)、可以是兩輪驅(qū)動(2WD)(即，后輪驅(qū)動或 者ltr^驅(qū)動)、四輪驅(qū)動(4WD)或者全輪驅(qū)動(AWD)。汽車10可以包括多 個不同類型發(fā)動機(engine)中的任何一個或其組合，例如，汽油或者柴油內(nèi)燃 機、"柔性燃料車輛"(flex fod vehicle, FFV)發(fā)動機(即使用汽油和酒精的混合 物)，氣體混合物(例如氫氣和天然氣)燃料發(fā)動機、內(nèi)微combustion)/電動馬 達(dá)混合動力發(fā)動機和電動馬達(dá)。
在附圖1所示的示例性的實施例中，汽車IO進(jìn)一步包括第一馬達(dá)(motor) 20 (即，電動馬齒發(fā)電機，牽引馬達(dá)(tractionmotor)等)、第一能量源22、第二 能量源24、功率逆變器組件26、散熱器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，其包括多個包含^4卩流體(即冷卻劑，例如水或 者乙二醇(ethylene glycol)(即防凍液))的y賴卩鵬，并與功率逆變器組件26 和第一馬達(dá)20耦合。在一個實施例中，功率逆變器組件26接收并與第一馬達(dá) 20共享y賴,」。如附圖1所示，第一馬達(dá)20可以包括內(nèi)置的傳動，，這樣第 一馬達(dá)20禾口傳動，ffl31—個或者多個驅(qū)動軸30機械耦合到 16中的至少 —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) 禾口/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)不同的實施例變化而具有相同或者不同的類型。 在一個或者多個實施例中，第一能量源22與第二能量源24可以針都包含電 池(batteiy)、燃料電池(fiiel cell)、超電容^l(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電容 戮supercapacitor)、電化學(xué)雙層電容器或者ftf可其他適舒期望的應(yīng)用中具有較 大的能量密度的電化學(xué)電容器。
汽車10進(jìn)一步包括一個第二馬達(dá)21 ，通過以合適的方式來構(gòu)造馬達(dá)20和 21的定子繞組1蝶二馬達(dá)21串聯(lián)禹合到第一馬達(dá)20。在一個示例性的實施例
中，第二馬達(dá)21是有大約第一馬達(dá)20的額定功率10%的額定功率的低功率輔 助馬達(dá)。使用具有明顯小于第一馬達(dá)20的額定功率的第二馬達(dá)21減小了第一 馬達(dá)20中的定子繞組的損失，這是串聯(lián)結(jié)構(gòu)的自然結(jié)果。雖然第二馬達(dá)21可 以具有大于10%的額定功率比，但是定子繞組的損失會增加到某點，在該點串 聯(lián)耦合的馬達(dá)驅(qū)動就變得不實際。
參考附圖1和2，在根據(jù)一個實施例的汽車10中雙端逆變器系統(tǒng)32適合 于驅(qū)動串聯(lián)耦合的雙馬達(dá)驅(qū)動23。雙端逆變器系統(tǒng)32包括第一馬達(dá)20、第二 馬達(dá)21、第一能量源22、第二能量源24、功率逆變器組件26和控制器34。
在一個示例性的實施例中，第一馬達(dá)20是多相交流(AC)馬達(dá)，并包括 第一組繞組(或線圈)36和第二組繞組37，其中旨繞纟M應(yīng)于第一馬達(dá)20的 一相。雖然沒有顯示，第一馬達(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)域技術(shù)人員所熟知的那樣。第一 馬達(dá)20可以是感應(yīng)馬達(dá)(induction motor)、 7乂磁體馬ii^者適宜于期望應(yīng)用的 任何鄉(xiāng)。
在一個示例性的實施例中，馬達(dá)20是六相馬達(dá)，具有第一組繞組36 (相 A-C)和第二組繞組37 (相D-F) ^都與三相繞組結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。第二馬達(dá)21 是具有對應(yīng)于三相線圈結(jié)構(gòu)(相a—c)的第三組繞組39的三相馬達(dá)。繞組36、 37和39之間的連接根據(jù)所期望的應(yīng)用而變化，并如現(xiàn)有技術(shù)中可以理解的那樣 被延伸出^3S應(yīng)馬達(dá)20和21中的附加相。
在一個附加實施例中，串聯(lián)耦合的兩馬達(dá)驅(qū)動23通51^接與第二馬達(dá)21 的相a耦合的第一馬達(dá)20的相A和D、連接與第二馬達(dá)21的相b耦合的第一 馬達(dá)20的相B和E、連接與第二馬達(dá)21的相c耦合的第一馬達(dá)20的相C和F 來產(chǎn)生。根據(jù)一個實施例，第三組繞組39可以艦連接不和第一馬達(dá)20耦合 的相a、 b、 c的端部來構(gòu)造為Y型連接，形成中性點41。繞組36和37的(相 A和D、 B和E、 C禾QF)連接可以通過內(nèi)部連接這樣M^第一馬達(dá)20上的定 子終端的數(shù)目。
參考附圖3，馬達(dá)20和21中的繞組36、 37和39的繞組空間排列根據(jù)設(shè) 計是可以變化的。在一個示例性的實施例中，第一馬達(dá)20和第二馬達(dá)21都是 )^tf爾的。在一個示例性的實施例中，第一馬達(dá)20是六相對稱馬達(dá)，任何兩個連 續(xù)定子相之間的空間間距(spatialdisplacement)是60° 。在該例子中，相A和D間距180。，這樣當(dāng)馬達(dá)20如附圖2中男P樣耦合時，通量(flux)/扭矩產(chǎn)生 的i!31相A (iA_M1)的電^1過相D (bM1)返回,因此不會流至lj第二馬達(dá)21 (即 電流在連接點消失并不流到相a)。這也適用于其他間距180。的相(B和E、 C 和F)。這種結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致在第一馬達(dá)20中的扭矩產(chǎn)生電流不^01第二馬達(dá)21 。 第二馬達(dá)21可以是對稱三相馬達(dá)，這樣連續(xù)定子相之間的間厄就是現(xiàn)有技術(shù)中 可以理解的120。。
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fi1 (antiparallel) 二極管(即與^開關(guān)反平行)的六個開關(guān)(例 如半導(dǎo)體裝置，諸如晶體管和/或開關(guān))。如所示，^il變器38和40中的開關(guān)布 置成三個支路( )，支路42、 44和46在第一逆變器38中，支路48、 50和 52在第二逆變器40中。
在一個示例性的實施例中，第一馬達(dá)20的第一組繞組36的第一相(A) 電連接在第一逆變器38的開關(guān)支路42的開關(guān)之間。第一組繞組36的第1目(B) 連接在第一逆變器38的支路44的開關(guān)之間，第一組繞組36的第三相(C)連 接在第一逆變器38的支路46的開關(guān)之間。類似的，第二組繞組37的相(D、 E、 F)可以如圖連接到支路48、 50和52的開關(guān)之間。
在這種結(jié)構(gòu)中，獸疆源22和24具有不同的電壓電平、額定功率和操作特 征等，可以同時使用。相對于其他的逆變器系統(tǒng)將就具有了特別的優(yōu)勢，在其 他的逆變器系統(tǒng)中作為實際的部件，育遣源22和24是需要幾乎相同。例如在 本例子中，高壓源(》100V)可以同12V的電池同時驅(qū)動串聯(lián)耦合的雙馬達(dá)驅(qū) 動23。但是，在示例性的實施例中，能量源22和24具有類似的電壓電平來實 現(xiàn)在系統(tǒng)中的電流的最佳控制。串聯(lián)禹合的雙馬達(dá)驅(qū)動23消除了用于驅(qū)動第二 馬達(dá)21的第，變器的需要。
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并麟接來平滑操作中的電流波動?？刂破?34可操作地聯(lián)系和/或電耦合到第一和第二逆變器38和40?？刂破?4響應(yīng)于從 汽車10的駕駛員獲得的^^令(也就是aii加iim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1 ，電子控制系統(tǒng)18可操作地與第一馬達(dá)20、第二馬達(dá)21 、 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)行
詳細(xì)的顯示，電子控制系統(tǒng)18可以包括多種傳繊和汽車控制模塊，或者電子 控制單元(ECU)，例如逆變器控制模塊(g卩，附圖2所示的控制器34)和車輛 控制器，以及至少一個處理器和/或包含存儲(或者另外的計算機可以讀取的介 質(zhì))在其上的用于執(zhí)行下述處理和方法的指令的儲存器。
在一個示例性實施例的操作過程中，3!31向具有第一馬達(dá)20的雜16提 供功率來控制汽車10，第一馬達(dá)20以交替的形式從第一能量源22和第二育匯 源24接收功率和/或同時從第一倉遣源22和第二能量源24。為了向第一馬達(dá)20 供電，DC能量源22禾口第二能量源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 (圖2)上需要的電壓取決于速度、命令扭矩(commanded torque)(即命令的同步架電流(frame current))和其他馬達(dá)參數(shù)。
在一個示例性實施例中，第二馬達(dá)21作為輔助低功率馬達(dá)獨立于第一馬達(dá) 20工作。能量源22和24以皿變器38和40還基于速度、命令扭矩(即命令 同步架電流)和下面所述的其他參數(shù)來給第二馬達(dá)21供電。
附圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于^ffi雙端逆變系統(tǒng)32操作 串職禹合的雙馬達(dá)驅(qū)動23的控制系統(tǒng)60。高頻應(yīng)沖寬度調(diào)制(PWM)可以被 控制器34所應(yīng)用來調(diào)律訴口控制逆變器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和21中產(chǎn)生命令扭矩的時候，控制器34提供控帝瞎法來在第一和第 二能量源22和24之間實現(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，以及第一馬達(dá)20 中的繞組36和37的電流。
現(xiàn)在參考附圖5，在一個示例性實施例中，控制器34可以構(gòu)造為操作串聯(lián) 耦合的雙馬達(dá)驅(qū)動23。為了響應(yīng)于扭矩命令產(chǎn)生命令扭矩，控制器34判定第一 馬達(dá)20的每相所需要的電流500。為了響應(yīng)于第二馬達(dá)21的扭矩命令產(chǎn)生命令 扭矩，控制器34還判定第二馬達(dá)21每相所需要的電流502。根據(jù)一個實施例， 相應(yīng)的扭矩命令可以通過電子控制系統(tǒng)18提供給控制器34。
基于馬達(dá)20和21各自的扭矩命令，控制器34可以判定逆變器支路42、
44、 46、 48、 50和52的所需電流。第一逆變器38所需的電流是基于由第一逆 變器38驅(qū)動的第一馬達(dá)20的每相所需的電流和第二馬達(dá)21的每相所需電流來 判定的504。類似的，第二逆變器40所需的電流可以基于第二逆變器40驅(qū)動的 第一馬達(dá)20的每相所需的電流和第二馬達(dá)21的每相所需電流來判定的506。
參考附圖2和5，使用所示的繞組36、 37和39的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)，使用現(xiàn) 有技術(shù)中的矢量控制(vector control)和轉(zhuǎn)子通量定位控制(rotor-flux-oriented control )原貝睞對第一馬達(dá)20和第二馬達(dá)21進(jìn)行^^蟲或者去孝鵬制。在一個舉 例的例子中，第一馬達(dá)20包括六相而第二馬達(dá)21包括三相，旨逆變器38和 40相支路42、 44、 46、 48、 50和52電流包括經(jīng)過與各支路42、 44、 46、 48、 50和52耦合的第一馬達(dá)20相的電流的和以及與經(jīng)過與第一馬達(dá)20相耦合的第 二馬達(dá)21的電流相應(yīng)的因子(factor)。總之，可以采用下述的等式來進(jìn)行判定
<formula>formula see original document page 12</formula>
其中im週或者imv2N是在涉及的逆變器相支路42、 44、 46、 48、 50和52 中所需要的電流，ix—M1是與涉及的逆變器相支路42、 44、 46、 48、 50和52耦 合的第一馬達(dá)20中的相中所需要的電流，iy，是與第一馬達(dá)中涉及的相耦合的 第二馬達(dá)21中的相中所需要的電流，a是基于在給定的實施例中的^馬達(dá)20 和21中相的數(shù)目和結(jié)構(gòu)的常數(shù)。
在附圖2所示的一個示例性實施例中，其中第一馬達(dá)20是對稱的六相馬達(dá)， 第二馬達(dá)JW稱的三相馬達(dá)，a等于0. 5。逆變器38和40的電流這時候可以基 于第一馬達(dá)20和第二馬達(dá)21所需要的電流使用以下的公式來確定
<formula>formula see original document page 12</formula>根據(jù)一個實施例，控偉懺34可以調(diào)整雙端逆變器系統(tǒng)32的輸出電壓來產(chǎn) 生在第一逆變器38和第二逆變器40中的所需電流508。參考附圖4，控制器34 可以向第一和第二 PWM塊68和70提供調(diào)制電壓信號v/和v/產(chǎn)生PWM信號 來操作第一和第二逆變器38和40中的開關(guān)，來在第一馬達(dá)20中的繞組36和 37上施加希望的輸出電壓，如附圖2所示，來以所需要的扭矩操作第一馬達(dá)20 和第二馬達(dá)21。
如上所述，第一馬達(dá)20的扭矩產(chǎn)生電流將在連接點消失并不流至l傑二馬達(dá) 21。在該示例性實施例中，向第二馬達(dá)21提供的電流與第一馬達(dá)20空間間距 是180° ，這樣在第一馬達(dá)20中的電流產(chǎn)生的磁動勢(magnetomotive force)是 零或者負(fù)的?？傊?，第二馬達(dá)21的扭矩產(chǎn)生電流并不在第一馬達(dá)20中產(chǎn)生通 量或扭矩，第一馬達(dá)20中的電流產(chǎn)生扭矩在相連接處總和為零。由此，馬達(dá)20 和21的控制可以l細(xì)3te的矢量控帝蜮者其他現(xiàn)有技術(shù)可以理解的控制技術(shù)來 去耦。
，的系統(tǒng)和/或方法的優(yōu)勢是，用于采用不同育巨量源22和24向第一馬達(dá) 20供電的電系統(tǒng)被大大簡化，因為不需要傳統(tǒng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器。此外，系統(tǒng) 不需要附加的逆變器和/或操作第二馬達(dá)21的不同控帝鞭件和/或軟件。雖然在 第一馬達(dá)20中的定子功率損失增加了，但皿端逆變器系統(tǒng)32，只要第二馬達(dá) 21與第一馬達(dá)20的客踱功率比低，就會導(dǎo)致與{頓附加的逆變器來驅(qū)動第二馬 達(dá)21相比具有改進(jìn)的操作效率。如上所述，第一馬達(dá)20的性能并沒有損害， 因為命令扭矩將在第一馬達(dá)20中被控制并產(chǎn)生。
其他的實施例也可以在不同類型的汽車、不同類型的車輛(例如船只和飛行器) 或者在不同的電子織中翻禾傭戰(zhàn)的系凝昉法，因為其可以在任何兩個源電 壓動態(tài)地在較寬的范圍內(nèi)變化的條件下使用。第一馬達(dá)20、第二馬達(dá)21和逆變滯
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)為是限定為六相和三相
的設(shè)計。其它形式式的能量源22、 24也可以使用，例如電流源湘包括二極管整流器的
負(fù)載、晶閘管變換器， 燃料電池、電感、電容或上述的結(jié)合。
出于簡化的目的，關(guān)于信號處理、數(shù)據(jù)傳輸、發(fā)射信號、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)系或者物理耦合可以在主 題的實施例中出現(xiàn)。
當(dāng)在前面的詳細(xì)說明中已經(jīng)出現(xiàn)了至少一個例舉實施例的時候，應(yīng)當(dāng)理解 存在很多的變型。應(yīng)當(dāng)理解的是，例舉的實施例或者這里說明的實施例不是用 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《殊應(yīng)用上述的實施例。應(yīng)當(dāng) 理解，任何變化可以在不脫離權(quán)利要求設(shè)定的范圍內(nèi)在部件的功能和設(shè)置上得
以實現(xiàn)，這些變化包括已知的等同物和實施本專禾啲時候可以預(yù)見的等同物
權(quán)利要求
1、一種汽車驅(qū)動系統(tǒng)包括串聯(lián)耦合的雙馬達(dá)驅(qū)動，包括第一馬達(dá)，具有第一組繞組和第二組繞組；和第二馬達(dá)，具有第三組繞組，其中第三組繞組與第一組繞組和第二組繞組耦合；第一逆變器，與第一組繞組耦合；和第二逆變器，與第二組繞組耦合。
2、 如權(quán)利要求1所述的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，其中，第一馬達(dá)具有第一額定功率， 第二馬達(dá)具有第二額定功率，第二額定功率與第一額定功率的比大約為10%。
3、 如權(quán)利要求1所述的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，其中，第一馬達(dá)是六相馬達(dá)。
4、 如權(quán)利要求3所述的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述的六相馬達(dá)是對稱六相馬達(dá)。
5、 如權(quán)利要求4所述的汽^驅(qū)動系統(tǒng)，其中第二馬達(dá)是三相馬達(dá)。
6、 如權(quán)利要求4所述的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，第一組繞組包括第一相、第二相和 第三相，每個與第一逆變器的不同支路耦合，第二組繞組包括第四相、第五相 和第六相，每個與第二逆變器的不同支路耦合。
7、 如權(quán)利要求6所述的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，第三組繞組包括第七相、第八相和 第九相，其中第一相和第四相耦合到第七相，第二相和第五相耦合到第八相， 第三相和第六相耦合到第九相。
8、 如權(quán)利要求7所述的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，其中第三組繞組包括第一端和第二 端，其中第三組繞組M^接第二端被構(gòu)造為Y型連接來產(chǎn)生中性點。
9、 如^(利要求5所述的汽 動系統(tǒng)，其中第三組繞組被構(gòu)造為Y型連接。
10、 如豐又利要求1所述的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與第一逆變器耦合的 第一能量源。
11、 如權(quán)利要求10所述的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，其中，第一冑瞳源從包括電池、 ^f斗電池和超電^^的組中進(jìn)纟亍it擇。
12、 如權(quán)利要求1所述的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，其中，第一馬達(dá)從包括感應(yīng)馬達(dá) 和永磁體馬達(dá)的組中選擇。
13、 一種具有第一能量源和第二能量源的車輛中!頓的逆變器系統(tǒng)，包括: 六相馬達(dá)，具有第一組三相繞組和第二組三相繞組；三相馬達(dá)，具有第三組三相繞組，其中，第三組三相繞組與第一組三相繞 組和第二組三相繞組耦合；第一逆變器，與第一能量源耦合并適于驅(qū)動六相馬達(dá)和三相馬達(dá)，其中第 一組三相繞組與第一逆變器耦合；第二逆變器，與第二能量源耦合并適于驅(qū)動六相馬達(dá)和三相馬達(dá)，其中第 二組三相繞組與第二逆變器耦合；和控制器，與第一逆變器和第二逆變器耦合，所述控制器皮構(gòu)造為控律傑一 逆變器和第二逆變器來實現(xiàn)在第一能量源、第二能量源、六相馬達(dá)和三相馬達(dá) 之間期望的功率流。
14、 如權(quán)利要求13所述的逆變器系統(tǒng)，其中六相馬達(dá)飄稱的六相馬達(dá)。
15、 如權(quán)利要求14所述的逆變器系統(tǒng)，其中三相馬達(dá)與六相馬達(dá)耦合來產(chǎn)生串職禹合的雙馬達(dá)六相驅(qū)動。
16，如權(quán)利要求15所述的逆變器系統(tǒng)，其中六相馬達(dá)具有第一額定功率， 三相馬達(dá)具有第二額定功率，第二額定功率與第一額定功率的比大約是10%。
17、 如^^l」要求13所述的逆變器系統(tǒng)，其中控制器被構(gòu)造為獨立于六相馬 達(dá)的速度和扭矩，來控制三相馬達(dá)的皿和扭矩。
18、 一種方法，響應(yīng)于判定對應(yīng)于六相馬達(dá)中的命令扭矩的第一馬達(dá)電流 和對應(yīng)于三相馬達(dá)中的^^令扭矩的第二馬達(dá)電流，4OT雙端逆變器系統(tǒng)來控制 串聯(lián)耦合的六相馬達(dá)和三相馬達(dá)，該雙端逆變器系統(tǒng)包括第一逆變器和第二逆 變器，該方法包括基于由第一逆變器驅(qū)動的六相馬達(dá)每相的第一馬達(dá)電流和三相馬達(dá)每相的 第二馬達(dá)電流來判定第一電流；基于由第二逆變器驅(qū)動的六相馬達(dá)每相的第一馬達(dá)電流和三相馬達(dá)每相的 第二馬達(dá)電流來判定第二電流；禾口調(diào)整雙端逆變器系統(tǒng)的電壓輸出來產(chǎn)生第一逆變器中的第一電流和第二逆 變器中的第二電流。
19、 如權(quán)利要求18所述的方法，其中判定第一逆變器的第一電流由下列等 式確定1]nvlA^A-Ml+0.5 X 4—]v|2其中iA_M1是六相馬達(dá)的A相的第一馬達(dá)電流，ia—M2是三相馬達(dá)的a相的第二馬 達(dá)電流，i]nvlB^B一Ml+0.5 X ijjjyj2其中iB—M1是六相馬達(dá)的B相的第一馬達(dá)電流，ibM2是三相馬達(dá)的b相的第二馬 達(dá)電流，ItovlcHc—Ml+0.5 X ic—其中JCJVO是六相馬達(dá)的C相的第一馬達(dá)電流，icM2是三相馬達(dá)的C相的第 二馬達(dá)電流。
20、如權(quán)禾腰求19所述的方法，其中判定第二逆變器的第二電流由下列等式確定1]nv2A3D-Ml+0.5 X 4，其中iD_M1是六相馬達(dá)的D相的第一馬達(dá)電流，ia—是三相馬達(dá)的a相的第二馬 達(dá)電流，i]nv2B^E-M]+0.5 X ib—jy^其中iE—M1是六相馬達(dá)的E相的第一馬達(dá)電流，ibNC是三相馬達(dá)的b相的第二馬 達(dá)電流，1]nv2C^F-Ml+0.5 X 、M2 其中iF_Ml是六相馬達(dá)的F相的第一馬達(dá)電流，icKc是三相馬達(dá)的c相的第二馬達(dá)電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用雙端逆變器系統(tǒng)的串聯(lián)耦合的雙馬達(dá)驅(qū)動，一種車輛中使用的用于逆變器系統(tǒng)的系統(tǒng)和裝置。逆變器系統(tǒng)包括六相馬達(dá)具有第一組三相繞組和第二組三相繞組；三相馬達(dá)具有第三組三相繞組，其中，第三組三相繞組與第一組三相繞組和第二組三相繞組聯(lián)接。系統(tǒng)進(jìn)一步包括第一逆變器與第一能量源聯(lián)接并適于驅(qū)動六相馬達(dá)和三相馬達(dá)，其中第一組三相繞組與第一逆變器聯(lián)接；第二逆變器與第二能量源聯(lián)接并適于驅(qū)動六相馬達(dá)和三相馬達(dá)，其中第二組繞組與第二逆變器聯(lián)接?？刂破髋c第一和第二逆變器聯(lián)接。
文檔編號H02P5/74GK101357595SQ20081021479
公開日2009年2月4日 申請日期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·希蒂, S·查克拉巴蒂 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司