用于混合电动车辆(HEV)的功率系统技术方案

本发明专利技术提供一种混合电动车辆（ＨＥＶ）功率系统，包括车辆电动系统（ＶＥＳ）、逆变器控制器单元（ＩＣＵ）以及ＡＣ电马达／发电机单元（ＭＧＵ）。ＶＥＳ包括第一ＤＣ电压源和与第一电压源串联连接的第二ＤＣ电压源。ＶＥＳ还包括在第一ＤＣ电压源上连接的第一电载荷以及在第二ＤＣ电压源上连接的第二电载荷。ＩＣＵ在第一ＤＣ电压源和第二ＤＣ电压源上连接，并且设计成转换来自于第一ＤＣ电压源和第二ＤＣ电压源的ＤＣ功率以便产生用于ＡＣ电ＭＵＧ的ＡＣ功率。ＤＣ电压源可一起代替传统高电压ＤＣ电压源。在某些实施例中，提供用于“电荷平衡”第一ＤＣ电压源和第二ＤＣ电压源的技术，而没有昂贵装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及一种混合电动车辆，并且更特别是涉及一种用于 将功率提供给HEV功率系统使用的电栽荷的方法和设备。
技术介绍
混合电动车辆(HEV)采用电马达/发电机单元(MGU)，该电马达/ 发电机单元(MGU)包括与内燃机(ICE)结合的交流电(AC)电马达 以及控制MGU和ICE的使用以便改善效率的电子控制单元(ECU)。在 某些HEV中，ICE驱动发电机，继而为电MGU供能，由此为车辆供能。 在其它HEV中，电MGU和ICE可提供功率以便根据操作模式驱动车辆 传动装置。除了MGU之外，大多数HEV包括逆变器控制器单元，逆变器控制 器单元包括通过控制单元控制的逆变器模块。逆变器包括多个逆变器 子模块。AC电马达包括可连接到逆变器子模块上的多个马达绕组。逆 变器子模块可通过控制单元快速转换，以便将电池提供的DC功率转 换成AC功率。逆变器模块将此AC功率提供给AC电马达以便在适当 时刻顺序激励马达绕组，从而形成造成AC电马达永磁转子转动的转 动磁场并驱动AC电马达。除了在它用作马达时将功率供应到MGU之 外，在它用作发电机时电池可从MGU接收功率，使得HEV通过从制动 回收的功率或者来自于ICE的功率为电池充电。除了通常是大于60伏的高电压的推进电池，许多HEV还采用低电 压辅助电池(即12伏车辆电池)以便为多种车辆电栽荷供能。低电(APM)充电。APM可用作DC-DC转换器，以便将推进电池的较高电压荷。^ J因此，希望的是提供一种制造和维护成本小的HEV功率系统。例 如，希望的是消除分离高电压和低电压电池的需要和/或例如APM的 昂贵部件的需要。另外，结合附图和上面的
和
技术介绍
，本清楚。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及混合电动车辆(HEV)。按照一个实施例，提 供混合电动车辆(HEV)功率系统，该功率系统包括车辆电系统(VES)、 逆变器控制器单元UCU)以及AC电马达/发电机单元(MGU)。 VES 包括第一 DC电压源和串联连接到第一 DC电压源上的第二 DC电压源。 VES还包括在第一 DC电压源上连接的第一电栽荷，以及在第二 DC电 压源上连接的第二电栽荷，ICU在第一 DC电压源和第二 DC电压源上 连接，并且设计成转换来自于第一 DC电压源和第二 DC电压源的DC 功率以便产生用于电MGU的AC功率。附图说明此后结合下面的附图，描述本专利技术，附图中类似的标号表示类似 的元件，并且图1是可用于按照本专利技术一个示例性应用的混合/电动车辆(HEV) 中的混合电动车辆(HEV)功率系统的简化方框图2A和2B是可用于按照本专利技术另一示例性应用的混合/电动车辆 (HEV)中的混合电动车辆(HEV)功率系统简化方框图；以及图3是可用于按照本专利技术又一示例性应用的混合/电动车辆(HEV) 中的混合电动车辆(HEV)功率系统的简化方框图。具体实施例方式如这里使用那样，术语"示例性"指的是"用作实例、示例或说 明"。下面的详细说明本质上只是示例性的，并且不打算限制本专利技术 或者本专利技术的应用和使用。这里描述为"示例性"的任何实施例不需 要认为是优选于或优于其它实施例。具体实施方式中描述的所有实施例，并不限制通过权利要求限定的，本k明一的范围。另外，不打算i过前面
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技术介绍
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技术实现思路
或者下面描述中提供的任何明示 或暗示的原理限定。所披露的方法和设备将描述为适用于混合/电动车辆(HEV )。但是， 本领域普通技术人员将理解到相同或类似的技术可适用于其它AC系 统的领域，包括4吏用通过DC电压源供能的所谓"无刷DC"马达的那 些。在此方面，这里披露的任何概念可总体适用于"车辆"，并且如这里使用那样，术语"车辆"包括但不局限于例如小轿车、卡车、运 动车辆和货车的机动车辆、例如舟和船的水上工具以及例如伊牟、前端装栽机和机器人的自驱动工业设备。另外，术语"车辆"不局限于 例如汽油或柴油的任何特定的驱动技术。相反，车辆还包括混合车辆、 电池电动车辆、氢车辆以及使用多种其它可选择燃料的车辆。 示例性实施例图1是可用于按照本专利技术的一个示例性应用的混合/电动车辆(HEV)的混合电动车辆(HEV)功率系统100的简化方;f匡图。HEV功 率系统100包括具有两相AC感应马达12的马达/发电机单元(MGU)、 具有闭环马达控制器(或者控制单元)16和逆变器模块30的逆变器 控制器单元(ICU)以及车辆电动系统(VES) 60。本专利技术的实施例可 为VES60的多种车辆电栽荷提供独立、辅助、低电压DC源(例如12 伏电池)，同时消除另外装置或电路来管理或控制多重低电压DC源的 电压的需要。车辆电栽荷分成不同组，并且每个这些组连接到其本身 的辅助低电压DC源上，使得栽荷"分成"分开的电路。因此，与包 括单个高电压电池和单个12伏辅助电池的传统HEV相比，所披露的 实施例采用两个或多个辅助低电压DC源，使得电载荷可分成多组并 分开供能。另外，两个或多个低电压DC源可用来为HEV的逆变器模 块和AC马达供能。因此，此构造可消除高电压电池和/或例如APM的昂贵部件的需要。在此特定实施例中，MGU包括相对不常见的两相AC感应马达12(有 时还称为两相AC马达)，该马达包括马达绕组20a、 20b和中性点N， 其中马达绕组20a连接到马达绕组20b上。在此应用中，电流流入和 流出绕组A 20a并且流入和流出绕组B 20b。图1中的相A和B垂直， 允许最佳的转动场的构造。有时，电流从两相的和中"剩余"，并且 因此必须流入和流出中性点N和连接实体20d(例如缆线)。虽然未在 图1中所示，MGU可作为交流发电机通过内燃机(ICE)驱动，并且 MGU还可用作ICE的启动器。在一种应用中，MGU是带连接交流发电 机启动器(BAS)，其中ICE经由带连接到MGU上'在另一应用中，MGU 是飞轮交流发电机启动器(FAS)，其中在发动机的曲轴上，ICE使用 MGU作为其飞轮。ICU包括连接到两相AC感应马达12上的两相逆变器模块30。两相逆变器模块30包括电容器33和两个逆变器子模块35、 37。虽然未 在图1中示出，在一个应用中，逆变器子模块35、 37各自包括一对 开关(例如两个场效晶体管(FET)以及两个二极管).使用本领域公 知的任何技术或机构，逆变器子模块35、 37连接到两相AC感应马达 12的马达绕组20a、 20b上。如下面更加详细描述那样，逆变器模块 30同样在串联电连接的一对低电压DC电压源70、 80上连接到VES 60 上，使得逆变器模块30接收作为两个低电压DC电压源70、 80的总和的合成电压(V,w)。如本领域普通技术人员理解那样，逆变器子模 块35、 37将辅助低电压DC源70、 80提供的合成直流(DC )电压(VIN) 转换成交流电UC)。通过逆变器子模块35、 37产生的输出施加在两 相AC感应马达12的马达绕组20a、 20b上，以《更驱动两相AC感应马 达12。闭环马达控制器16或"控制单元"从混合系统控制器(未示出) 接收马达指令信号50，并且从两相AC感应马达12接收马达操作信号 49，并且产生控制信号52以便控制逆变器子模块35、 37内所采用 的开关(未示出)的转换。通过提供适当控制信号52到单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合电动车辆（ＨＥＶ）功率系统，包括：　车辆电动系统（ＶＥＳ）包括：第一ＤＣ电压源；包括在第一ＤＣ电压上连接的第一电载荷的第一组电载荷；与第一ＤＣ电压源串联连接的第ＤＣ电压源；以及包括在第ＤＣ电压源上连接的第二电载荷的第二组电载荷 ；　逆变器控制器单元（ＩＣＵ），在第一ＤＣ电压源和第二ＤＣ电压源上连接，ＩＣＵ设计成根据第一ＤＣ电压源和第二ＤＣ电压源产生ＡＣ功率；以及　ＡＣ电马达／发电机单元（ＭＧＵ），连接到ＩＣＵ上并设计成接收ＩＣＵ产生的ＡＣ功率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AG霍尔姆斯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]