高效地面电动车辆的并行模块化转换器架构制造技术

本申请涉及高效地面电动车辆的并行模块化转换器架构。具体地，涉及用于给电动马达提供动力的方法和设备。电动马达经由包括将DC电力转换成AC电力的多个并行电力转换器的并行模块化转换器而连接到DC电源。并行模块化转换器将不同的并行电力转换器选择性地连接到电动马达中的不同电动马达，以提供充足的电功率供给，以满足电动马达的负载状况。随着电动马达的负载状况动态地变化，并行模块化转换器将特定PPC选择性地连接到不同的马达，以满足变化的负载状况。

【技术实现步骤摘要】

本文描述的方面涉及电力分配，更具体地，涉及切换并行电力转换器(powerconverter)，以向电动马达提供电力。
技术介绍
电动车辆通常使用电力转换器，以将来自电池的直流(DC)电力转换成由驱动车辆的车轮的电动马达使用的交流(AC)电力。电力转换器被额定(rated)为转换特定数量的电力。增大电力转换器的额定值导致更重且更昂贵的电力转换器。在单独马达驱动车辆的不同车轮的情况下，为相应马达设置专用的电力转换器。然而，确定专用电力转换器的适当额定功率需要权衡。例如，考虑包括处于各前轮处的AC马达和100千瓦(kW)电池的前轮驱动车辆。在这种示例性车辆中，各车轮的专用电力转换器可以具有50kW的额定值，以在两个马达之间均匀的分割电池的功率。然而，如果车轮中的一个不具有牵引力(例如，在冰或泥上)，则50％的车辆功率不能用。为了避免具有不能用的功率，专用电力转换器的额定值可以各被增大到(多达)100kW，使得来自电池的所有功率在车轮中的一个不具有牵引力的情况下可以被引导到一个马达。然而，向各车轮设置100kW电力转换器将增大车辆的成本和重量。
技术实现思路
根据一个方面，一种车辆包括多个车轮；和多个马达，所述多个马达联接到所述多个车轮中的相应车轮。车辆还包括并行模块化转换器(PMC：parallelmodularconverter)。该PMC包括多个并行电力转换器(PPC:parallelpowerconverter)。基于车辆的马达的负载状况，PMC将PPC中的不同PPC选择性地连接到所述多个马达中的马达。PPC向各所连接的马达施加电力。根据一个方面，一种系统包括并行模块化转换器(PMC)。该PMC包括多个并行电力转换器(PPC)和多个电力输出。基于连接到电力输出的电力耗散器的负载状况，PMC将PPC中的各个PPC选择性地连接到电力输出。根据一个方面，一种方法包括以下步骤：检测来自多个电力耗散器的负载请求，所述多个电力耗散器连接到包括多个并行电力转换器(PPC)的并行模块化转换器(PMC)。该方法还包括以下步骤：基于负载请求，将PPC选择性地连接到电力耗散器，以驱动电力耗散器。附图说明图1A是使用内燃机、变速驱动桥以及驱动轴的车辆的传动系的顶示意图；图1B是除了内燃机被电动马达结构替换之外，与图1A的车辆类似的车辆的传动系的顶示意图；图1C是内部车辆的各车轮由电动马达和专用电力转换器来提供动力的车辆的传动系的顶示意图；图2A是内部车辆的各车轮由电动马达来提供动力的、根据至少一个方面的车辆的传动系的顶示意图，其中，电动马达共享可以选择性地连接到不同电动马达的公共并行电力转换器的阵列。图2B是图2A的数个并行电力转换器和被构造为将并行电力转换器选择性地连接到电动马达的切换网络的详细示意图。图3A是其中车辆的前轮由电动马达来提供动力的、根据至少一个方面的车辆的传动系的顶示意图，其中，电动马达共享可以选择性地连接到不同电动马达的公共并行电力转换器的阵列；图3B是其中车辆的后轮由电动马达来提供动力的、根据至少一个方面的车辆的传动系的顶示意图，其中，电动马达共享可以选择性地连接到不同电动马达的公共并行电力转换器的阵列；以及图4是例示了用于将并行电力转换器选择性地连接到电动马达和/或断开并行电力转换器的、根据至少一个方面的方法的流程图。具体实施方式在下面，对本公开中所介绍的方面进行参考。然而，本专利技术的范围不限于具体描述的方面。反而，以下特征和元件的任意组合(不管是否与不同的方面有关)被考虑为实施并实践所考虑的方面。此外，虽然这里所公开的方面可以实现其他可能的解决方案上或现有技术上的优点，但是否特定的优点由给定方面的实施方式来实现并不限制本公开的范围。由此，以下方面、特征以及优点仅是例示性的，且不被考虑为所附权利要求的元件或限制，除非权利要求中明确的叙述。同样地，对“专利技术”的参考不应被解释为这里所公开的任何专利技术主题的普遍化，并且不应被认为是所述权利要求的元件或限制，除非权利要求中明确的叙述。电动车辆正在变得更常见。在一些情况下，电动车辆可以非常类似于内燃机车辆，除了内燃机被电动马达替换或扩充之外。图1A例示了具有内燃机110的车辆100的典型构造。内燃机110连接到变速器或变速驱动桥(transaxle)112。变速驱动桥112可以包括具有各种齿轮比的齿轮组。变速驱动桥112还可以包括联接到车辆的从动轮的电力输出。例如，如图所示，驱动轴114连接到来自变速驱动桥112的电力输出。驱动桥114联接到差速器116，并且输出轴118和120从车辆100后端处的差速器116延伸。输出轴118可以驱动车辆100的第一后轮106，并且输出轴120可以驱动车辆100的第二后轮108。变速驱动桥112还可以包括位于车辆100的前端处的驱动轴126和128的电力输出。驱动轴126可以驱动第一前轮102，并且驱动轴128可以驱动第二前轮104。车辆100还包括设置在各车轮处以减慢和/或停止车辆的制动器。例如，第一制动器130与第一前轮102关联，第二制动器132与第二前轮104关联，第三制动器122与第一后轮106关联，并且第四制动器124与第二后轮108关联。如上所述，在各种情况下，内燃机可以用电动马达来替换。图1B例示了车辆140，其中，内部电动马达142已替换图1A中所示的车辆100的内燃机110。电动马达142连接到将来自电池148的直流(DC)电力转换成适于由电动马达142使用的交流(AC)电力的逆变器(inverter)144。电动马达142经由线缆146联接到逆变器144，并且逆变器144经由线缆150联接到电池148。除了移除内燃机110和添加电动马达142、逆变器144以及电池148之外，图1B的车辆140类似于图1A中的车辆100。在另一个方面，车辆可以装备有多个电源，而不是驱动所有车轮的一个中央电源。例如，图1C例示了包括各车轮处的各电动马达(例如，轮毂马达)的电动车辆160。例如，第一电动马达162驱动第一前轮102，第二电动马达164驱动第二前轮104，第三电动马达166驱动第一后轮106，并且第四电动马达168驱动第二后轮108。各电动马达与将来自电池180的DC电力转换成可由电动马达使用的AC电力的一个或更多个逆变器(例如，电力控制器)配对。例如，第一电动马达162连接到第一逆变器172，第二电动马达164连接到第二逆变器174，第三电动马达166连接到第三逆变器176，并且第四电动马达168连接到第四逆变器178。电力逆变器仅被额定为处理特定数量的功率。例如，假设电池180能够输出200kW的功率，并且在理想情况下，马达162、164、166以及168中的每一个被提供有50kW的功率。在这种情况下，可以处理50kW的电力逆变器对于各马达将足够。换句话说，第一电力逆变器172、第二电力逆变器174、第三电力逆变器176以及第四电力逆变器178将各能够处理50kW。然而，在特定情况下，马达162、164、166以及168中的一个或更多个可能无法使用由电池180输出的全部50kW功率。例如，环境状况(诸如后轮106和108下方的冰)可能限制可用牵引力。作为另一个示例，与后轮106和108关联的马达1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆(200)，该车辆(200)包括：多个车轮(102、104、106、108)；多个马达(152、154、156、158)，所述多个马达(152、154、156、158)联接到所述多个车轮中的相应车轮；以及并行模块化转换器PMC(202)，该并行模块化转换器PMC(202)包括：多个并行电力转换器PPC(208a‑208n)；并且其中，基于所述车辆的马达的负载状况，所述PMC将所述PPC中的不同PPC选择性地连接到所述多个马达中的所述马达，并且其中，所述PPC向所连接的相应马达施加电力。

【技术特征摘要】
2015.08.04 US 14/818,0241.一种车辆(200)，该车辆(200)包括：多个车轮(102、104、106、108)；多个马达(152、154、156、158)，所述多个马达(152、154、156、158)联接到所述多个车轮中的相应车轮；以及并行模块化转换器PMC(202)，该并行模块化转换器PMC(202)包括：多个并行电力转换器PPC(208a-208n)；并且其中，基于所述车辆的马达的负载状况，所述PMC将所述PPC中的不同PPC选择性地连接到所述多个马达中的所述马达，并且其中，所述PPC向所连接的相应马达施加电力。2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述PMC包括连接到所述多个PPC和所述多个马达的切换网络(204)，其中，所述切换网络将所述PPC中的不同PPC选择性地连接到所述马达。3.根据权利要求1所述的车辆，其中，基于操作要求和环境状况中的至少一个，来确定所述车辆的所述马达的所述负载状况。4.根据权利要求3所述的车辆，其中，所述操作要求包括加速要求、制动要求以及转向要求中的至少一个。5.根据权利要求3所述的车辆，其中，基于改变操作要求，所述PMC将PPC的连接从所述多个马达中的第一马达选择性地改变到所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·科罗拉克，刘生义，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US