[发明专利]利用相移载波信号的电气系统及相关的操作方法

说明书

关于联邦资助的研究或开发的声明

美国政府在本发明中享有已付清的许可并且在有限的情况下享有要求专利持有人以美国能源部授予的合同No.DE-FC26-07NT43123的条款所规定的合理条款许可他人的权利。

相关申请的交叉引用

本申请是2008年9月23日提交的专利申请No.12/236,172的部分继续申请。

技术领域

本文所描述的主题的实施例总体上涉及车辆驱动系统，更具体地，本主题的实施例涉及具有逆变器驱动系统的电动车辆和/或混合动力车辆。

背景技术

近年来，技术的进步以及风格品位的不断发展已经引起了汽车设计中的重要变化。其中一项变化涉及汽车特别是替代性燃料汽车(例如混合动力车辆、电动车辆和燃料电池车辆)中各种电气系统的能量利用和复杂性。

许多电气部件，包括这种车辆中所用的电动机，都从交流(AC)电供应器接收电能。然而，这种应用中所用的电源仅提供直流(DC)电。因此，公知为“功率逆变器”的装置被用于将DC电转换为AC电，其通常利用以各种时间间隔操作的几个开关或晶体管来将DC电转换为AC电。

通常，电容器被构造成在DC能源和功率逆变器之间电并联以便减少电压纹波。在标准的三相逆变器中，滤波器的电容器电流是调制指数和输出电流的函数。该电容器(通常称为DC联接电容器或大容量电容器)必须具有足够大的电容量和额定功率以在工作期间处理尖峰RMS纹波电流。通常，电容器电流限制了缩减逆变器中电容器的尺寸和费用的能力。这通常导致使用比所需更大的电容器，这是因为难以找到具有适当电容量和额定电流的电容器。通常，电容器在从约500微法、体积约0.9升到约1000微法、体积约4.0升的范围内。结果，当与逆变器包装在一起时，电容器通常占功率逆变器模块总体积的30％到40％。这转而限制了减小功率逆变器模块的尺寸、重量和费用的能力。

发明内容

本发明提供了汽车驱动系统及其制造方法。所述系统包括三相电机和逆变器模块。所述三相电机包括第一组绕组和第二组绕组，所述第一组绕组中的每一个均具有第一磁极性，所述第二组绕组中的每一个均具有第二磁极性，所述第二磁极性与所述第一磁极性相反。所述第一组绕组与所述第二组绕组电绝缘。所述逆变器模块包括第一组相支路和第二组相支路。所述第一组相支路中的每一个均联接到所述第一组绕组中的对应相，并且所述第二组相支路中的每一个均联接到所述第二组绕组中的对应相。

所提供的本发明内容部分以简化形式介绍了一组选定的概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步说明。本发明内容部分不意图确定所请求保护主题的关键特征或本质特征，也不意图用于帮助对所请求保护主题的范围进行确定。

本发明还提供了以下方案：

1.一种具有DC能量源的系统，包括：

由第一相电流信号(i_a)、第二相电流信号(i_b)和第三相电流信号(i_c)驱动的三相电机，所述三相电机，所述电机包括：

第一组正常极性绕组，其每一个均具有第一磁极性；和

第二组反转极性绕组，其每一个均具有第二磁极性，所述第二磁极性与所述第一磁极性相反，所述第一组正常极性绕组与所述第二组反转极性绕组电绝缘；

逆变器模块，其联接在所述DC能量源和所述电机之间，所述逆变器模块包括：

第一组正常极性相支路，其每一个均联接到所述第一组绕组中的对应绕组；和

第二组反转极性相支路，其每一个均联接到所述第二组反转极性绕组中的对应绕组。

2.如方案1所述的系统，其特征在于，所述逆变器模块包括：

第一逆变器子模块；

第二逆变器子模块；和

第三逆变器子模块；并且

其中，所述第一、第二和第三逆变器子模块中的每一个均包括所述第一组正常极性相支路中的一个相支路以及所述第二组反转极性相支路中的一个相支路。

3.如方案1所述的系统，其特征在于，所述第一逆变器子模块包括第一正常极性相支路和第一反转极性相支路，其中所述第一组正常极性绕组包括第一正常极性绕组，所述第二组反转极性绕组包括第一反转极性绕组，并且所述系统进一步包括：

第一电机缆线，其包括：

第一导体，其将所述第一正常极性相支路联接到所述第一正常极性绕组，其中，所述第一导体被设计成将第一相电流信号的一半(-i_a/2)运载到所述第一正常极性绕组；和