[发明专利]具有多相电机和多相逆变器的电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及装配了多相电机和多相逆变器的电源系统，它们能够向电气负载供应不同的电压。

背景技术

对于机动车辆的各种电气负载不断增加的需要增加了对于能够向各种电气负载的一些供应较高电压而向其余电气负载供应较低电压的电源系统的需要。

日本专利申请公布NO.2007-153149中公开了这类电源系统的示例。

该专利申请公布中公开的电源系统包括较低电池、较高电池、DC到DC转换器和电子控制单元。在电子控制单元的控制下，DC到DC转换器进行工作以升高较低电池的DC电压，并向较高电池供应所升高的电压。在电子控制单元的控制下，DC到DC转换器还进行工作以降低较高电池的电压，并向较低电池供应所降低的电压。

由于电源系统的结构要求昂贵的DC到DC转换器，所以难以降低电源系统的成本。

因此，为了实现这种不同电压供应功能而无需使用DC到DC转换器，与日本专利申请公布NO.H10-337047对应的美国专利NO.6320775公开了一种功率转换器系统。

该美国专利中公开的功率转换器系统包括充当较低电池的DC电池、充当较高电池的平滑电容器、三相逆变器和三相感应电机；这些逆变器和感应电机充当平滑电容器的负载。功率转换器系统设计成通过使用三相逆变器和三相感应电机作为平滑电容器的负载来提供不同电压供应功能。

具体来说，三相逆变器的高DC电压端子和低DC电压端子分别与平滑电容器的一个电极和另一个电极连接。三相逆变器的高DC电压端子和低DC电压端子的任一个与DC电池的高端和低端电极其中之一连接。三相感应电机的各相绕组的一端与三相逆变器的对应的AC端子连接。三相绕组的中性点与DC电池的高端和低端电极中的另一个连接。

三相逆变器进行工作以将平滑电容器两端的DC电压转换成三相AC电压，并向三相感应电机供应三相AC电压，以便起动三相感应电机。

在三相感应电机起动期间，三相逆变器进行工作以便执行以下操作：

升高DC电池的DC电压，以便向平滑电容器供应所升高的DC电压；或者

降低平滑电容器两端的DC电压，以便向DC电池供应所降低的DC电压。

该美国专利中公开的功率转换器系统设计成仅当三相感应电机起动时，才升高DC电池的DC电压以便向平滑电容器供应所升高的DC电压，或者降低平滑电容器两端的DC电压以便向DC电池供应所降低的DC电压。

为此，在三相感应电机未起动期间，如果功率被另一个负载消耗，则可能难以使功率转换器系统补偿所消耗功率。在这种情况下，三相感应电机的起动可导致在基于平滑电容器两端的DC电压的起动之后立即建立冲流，从而导致显著降低平滑电容器两端的DC电压。这会使得难以稳定地向电气负载供应不同的DC电压。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的一个方面的目的是提供各具有无需使用DC到DC转换器而稳定地向电气负载供应不同电压的改进结构的电源系统。

本申请的发明人认真研究了实现此目标的解决方案。在多次反复试验之后，本发明人想到在未起动多相电机期间使用多相逆变器和多相电机作为增压器(升压转换器)和降压转换器的元件的思路，由此完成本发明。

因此，根据本发明的一个方面，提供一种电源系统，包括具有一个电势端子、另一个电势端子和第一可充电电压范围的可充电和可放电的第一功率存储装置。电源系统包括具有一个电势端子、另一个电势端子以及比第一可充电电压范围更低的第二可充电电压范围的可充电和可放电第二功率存储装置。电源系统包括带中性点的具有星形连接的多相定子绕组的多相电机。当星形连接的多相定子绕组被激励时，多相电机进行工作以产生转矩。中性点与第二功率存储装置的一个电势端子电连接。电源系统包括多相逆变器，其中包括以桥接配置相互连接的多个开关元件以提供高端直流(DC)端子和低端直流(DC)端子。高端DC端子与第一功率存储装置的一个电势端子电连接。低端DC端子与第一功率存储装置的另一个电势端子电连接。高端和低端DC端子的任一个与第二功率存储装置的另一个电势端子电连接。电源系统包括与多个开关元件电连接的控制器。控制器在多相电机起动期间进行工作以接通和断开多个开关元件，由此执行以下操作：

将第一功率存储装置的电压转换成多相交流(AC)电压，以便向多相电机供应多相AC电压；以及