[发明专利]基于整流器的电源开关

说明书

电源转换机构，其配置为在电能存储器和电机之间对接，包括：电子开关设备，其包括第一多个功率模块，并且配置为将电能存储器和电机之间的电流流动的方向控制为第一方向或者与第一方向相反的第二方向；以及电源逆变器，其包括第二多个功率模块，并且配置为使电能存储器和电机之间的电流流动换向；其中，电子开关设备和电源逆变器的每个功率模块均包括相同的功率部件布置。

技术领域

本发明涉及电源转换机构，并且尤其涉及用于能量回收系统的电源转换机构。

背景技术

现代赛车通常配备有动能回收系统(KERS)。这些系统在减速期间将自车辆的制动器中回收的动能转换为电能，并且将该能量存储在电能存储器中，例如存储在电池中，以便以后在加速状态下使用。在KER系统的发明之后，开发了一种更加专业的能量回收系统(ERS)，该ERS系统将来自KER系统的动能回收机构与热能回收系统结合在一起。ERS包括两个电动发电机单元、一个动能单元(MGU-K)和一个热能单元(MGU-H)。在比赛条件期间施加制动器时，MGU-K将动能转化为电能以存储在电能存储器中。在车辆加速时，该单元还充当电动机，将来自能量存储器的电源设置给动力传动系统。MGU-H连接到车辆发动机的涡轮增压器，并且将来自废气的接收的热能转换为电能。ERS系统与KER系统相比，通过回收来自两个不同的来源的电能，ERS系统能够为车辆的传动系统提供明显更多的采集电源，提供了明显的优势。

除了两个电动发电机单元之外，常规的ERS进一步包括：一个或更多个输入电容器，用于累积获得的能量，以及一个或更多个电控开关，例如接触器，用于将电能存储器远程连接到电动发电机单元或者将电能存储器与电动发电机单元断开连接。开关可以因此根据车辆的驾驶员的要求来促动不同的电源单元设置之间的切换。仅在从发电机单元中已经收集到足够大量的能量后，才应该将能量存储器连接到发电机单元上，以防止产生电弧并继而损坏接触器。为了确保在接触器闭合之前输入电容器已经充分地充电，设置了预充电系统。该系统与ERS的输入接触器平行放置，并且通常地由一个较小的第二接触器组成，该第二接触器与电阻器串联布置。但是，该第二接触器可能没有使电流短路而离开主接触器的分断能力。因此，必须使用保险丝来确保满足必要的分断能力并且避免系统的灾难性短路。

除了上述缺点之外，与常规的ERS的布局相关的另一个问题是，用于将电池系统连接到电驱动器的电接触器具有显著的重量和尺寸特性。此外，由于它们的较大的尺寸，接触器难以在ERS的电路内实现。这些属性对于在赛车中使用的部件是不期望的，因为在赛车中，性能基本上取决于整体的重量和尺寸。

需要一种ERS的替代布置，其具有与现有的系统相比改进的电气特性以及减小的重量和尺寸特性。

发明内容

根据本发明的第一方面，设置有电源转换机构，该电源转换机构配置为在电能存储器和电机之间对接，包括；电子开关设备，该电子开关设备包括第一多个功率模块，并且配置为将电能存储器和电机之间的电流流动方向控制为第一方向或者与第一方向相反的第二方向；以及电源逆变器，电源逆变器包括第二多个功率模块，并且配置为使电能存储器和电机之间的电流流动换向；其中，电子开关设备和电源逆变器的每个功率模块均包括相同的功率部件布置。

电子开关设备和电源逆变器的每个功率模块可以包括以半桥配置布置的两个功率半导体开关。

功率半导体开关可以是绝缘栅双极型晶体管。

功率半导体开关可以是金属氧化物半导体场效应晶体管。

每一个绝缘栅双极型晶体管可以以与相应的二极管成反并联配置来放置。

电子开关设备可以包括两个功率模块。

电源逆变器可以包括三个功率模块。

开关设备的功率模块可以以并联配置布置，并且电源逆变器的功率模块可以以并联配置布置。