[发明专利]用于具有双绕组交流牵引电动机的车辆的电力牵引系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年7月30日提交的美国临时专利申请序列号60/952742的权益(在此以引用的方式整体并入本文中)。

技术领域

本文描述的主题的实施例通常涉及电力牵引(electric traction)系统。更具体地，主题的实施例涉及用于匹配不同电池电压的方法和装置，其中该装置使用耦合(couple)至双绕组AC牵引电动机的双端逆变器(double ended inverter)。

背景技术

近年来，技术的进步以及款式品位的不断演变，导致汽车设计发生重大变化。变化之一涉及电源应用以及汽车中各种电气系统的复杂性，尤其涉及燃料可替代的车，如混合、电动、燃料电池车。

许多电气元件，包括应用在电动车和混合电动车(electric vehicle)中的电动机，从交流(AC)电源接收电力。然而，应用在这种装置中的电源(例如电池)只提供直流(DC)电。因此，应用已知的设备，如功率变换器将DC电转换为AC电。此外，可应用双端逆变器拓扑来驱动具有两个DC电源的单个AC电动机。

通常应用高电压电池或电池组为大多数电动车和混合电动车的电力牵引系统提供电力存储。这种高电压电池可具有100伏或更高的额定电压。此外，电池还用于为其它随车携带的子系统供电，如照明子系统、仪器(instrumentation)子系统、娱乐子系统等等。例如，许多电动车和混合电动车使用由12伏电池供电的传统子系统。当车辆使用低电压电池和高电压电池(例如具有大于60伏的电压的电池)时，在低电压电气系统和高电压电气系统间提供电隔离(galvanic isolation)是非常重要的，以在发生电气故障的情况下提供安全环境。

发明内容

提供了一种用于车辆的电力牵引系统。该系统包括具有定子的AC电动机，绕组槽形成在定子中，缠绕在所述绕组槽中的第一组绕组，以及缠绕在所述绕组槽中的第二组绕组。第二组绕组与第一组绕组电气隔离。该电力牵引系统还包括耦合至第一组绕组的第一逆变器子系统，以及耦合至该第一逆变器子系统的第一DC能源。第一逆变器子系统被配置用于驱动AC电动机，且第一DC能源具有第一额定电压。该电力牵引系统还使用耦合至第二组绕组的第二逆变器子系统，以及耦合至第二逆变器子系统的第二DC能源。第二逆变器子系统被配置用于驱动AC电动机，且第二DC能源具有第二额定电压。第一组绕组和第二组绕组被配置作为变压器，用于第一DC能源与第二DC能源间的电压匹配。

还提供了一种用于具有高电压电池和低电压电池的车辆的电力牵引系统。该系统包括具有第一组绕组和第二组绕组的AC电动机，其中第一组绕组和第二组绕组占用AC电动机的共用定子槽，且彼此电气隔离，以及耦合至AC电动机的双端逆变器系统。该双端逆变器系统被配置成用于驱动AC电动机，其使用从所述高电压电池获得的能量和从所述低电压电池获得的能量。该双端逆变器系统包括耦合至第一组绕组和高电压电池的第一逆变器子系统，和耦合至第二组绕组和低电压电池的第二逆变器子系统。

还提供了一种用于具有第一能量源和第二能量源的车辆的电力牵引系统，其中第一能量源具有相对较高的额定DC电压，第二能量源具有相对较低的额定DC电压。该系统包括具有第一组绕组和第二组绕组的AC电动机。第一组绕组和第二组绕组彼此电气隔离，且第一组绕组和第二组绕组占用AC电动机的共用定子槽，从而形成变压器，用于第一能量源和第二能量源之间电压匹配。该电力牵引系统还使用耦合至第一能量源和第一组绕组的第一逆变器子系统，以及耦合至第二能量源和第二组绕组的第二逆变器子系统。第一和第二逆变器子系统适于驱动所述AC电动机(单独地或共同地)。该电力牵引系统使用耦合至第一逆变器子系统和第二逆变器子系统的控制器。该控制器被配置用于控制第一逆变器子系统和第二逆变器子系统，以在第一能量源、第二能量源和AC电动机之间实现期望的功率流。

提供本发明是为了以一种简单的形式来介绍一系列概念，其将在下面的内容进行详细的描述。本发明不是为了识别要求保护的主题的主要特征或基本特征，也不是为了辅助确定要求保护的主题的范围。

附图说明

当结合附图，参考详细的说明书和权利要求书时，会对主题有更加完整的理解，其中在所有附图中，相同的附图标记指代相似的元件。

图1是结合了双端逆变器系统的实施例的示例性车辆的示意图；

图2是适于应用在电动车或混合电动车中的双端逆变器系统的实施例的示意性电路图；

图3是适于与图2的双端逆变器系统一起使用的双绕组AC电动机的简化图；