專利名稱：具有集成充電裝置的開放式三角電機驅動器的制作方法
技術領域：
本公開總體上涉及用于電動車輛的集成的逆變電路/充電電路。
背景技術：
圖1是三相橋逆變器和三相電機的基本組合形成的用于電動車輛的驅動電路10的電路示意圖。圖1中的電路10包括三相橋逆變器12(包括一個DC總線輸入電容器Ci)、電池14和三相電機16。逆變器由6個晶體管(構成3對開關)形成Q1與Q2，Q3和Q4，以及Q5和Q6，每對開關與位于其中心的相應的相位節點(18a，18b，18c)形成一個開關極(switching pole)。每個相(相A、相B、相C)將功率由逆變器12提供給電機16并且耦合至對應的相位節點。圖2、3、4顯示了三個本領域已知的現有的無變壓器的集成驅動-充電方案在的。對于這些方案中的每一個，起點為三相電壓型逆變器和如圖1所示的三相電機的耦合組合。在每個方案中，電機的類型可能為感應電機、無刷永磁電機或者同步磁阻電機。在每個方案中，充電期間使用具有升壓模式(boost-mode)作用的開關模式功率轉換。電機繞組作為感應電路兀件使用。因此，對于這些方案中的每一個，輸入充電電壓的峰值肯定小于電池電壓。圖2是使用二極管電橋的集成充電電路20的電路示意圖。在圖2的方案中，二極管電橋24和常規的EMI (電磁干擾)濾波器/充電端口 26被添加至圖1中逆變器-電機10以提供充電功能。二極管電橋24和濾波器26通過電線28和30 (接地線G)耦合至逆變器-電機10。當在驅動模式下操作時，二極管電橋24內的每個二極管在任何時候保持反偏壓(back-biased)，從而有效地將濾波器26從逆變器-電機的組合斷開，進而防止在驅動模式操作期間濾波器26內產生不想要的電流。當在充電模式下操作時，輸入功率(單相或三相)通過二極管電橋24進行整流以提供脈動DC (直流)電壓源。接著，該電壓源隨后被升壓以將功率輸送至電池14。升壓操作通過半導體開關Q3至Q6的常規脈沖寬度調制(PWM)控制并結合電機繞組產生的電感而進行。開關Ql和Q2在充電模式期間保持關閉。Q3至Q6的控制可以使得DC總線內的奇數電流諧波被取消，從而使得電容器Ci內的損耗最小化。通過使用電流ix和電壓Vx保持成比例的控制功能，充電的功率因素得到優化。使用單相功率時，可以維持幾乎整功率因數；使用三相功率時，功率因數僅僅降低至約96%。最大充電功率通常由電機的額定值確定。使用這個方案，對于單相操作，最大持續充電功率是持續驅動模式下額定值的約一半。對于三相操作，持續的額定值躍增至持續驅動模式下額定值的大約70%。圖2所示方案的優越性在于它取消了接觸器，確保了單向性(功率不能回到電站)以及能夠從峰值電壓低于電池電壓的任何AC (交流電流)電源(例如電站)運行。這個方案的一些缺點包括因為二極管電橋而增加了成本和功率損耗，無法控制無功功率，無法提供雙向操作(將功率返回至電站)，使用三相功率輸入操作時功率因數下降，在電線30 (返回)和電線X、Y、Z的時間平均值之間存在高共模電壓。因為共模濾波器的尺寸與共模電壓成比例，這意味著必須使用適度大的共模濾波器來防止產生不想要的共模線電流。圖3是使用接觸器Κ2打開一個橋臂的集成充電方案32的電路示意圖。使用這個方案，兩個接觸器(Kl，Κ2)和一個常規的EMI濾波器/充電端口 26被添加至圖1中逆變器-電機10以提供充電功能。當在驅動模式下操作時，接觸器Kl打開，接觸器Κ2關閉，從而重新建立起圖1的配置。在充電模式中，Kl關閉，Κ2打開，同時Ql至Q4提供同步整流；使用電機內固有的電機漏電感提供所需的相位端口電感。可以采用不同的PWM控制方案。在一個方案中，控制使得線電流保持為與線電壓實時成比例，從而提供整功率因數運行。和前面的一樣，最大充電功率通常由電機的額定值確定。通常情況下，使用這個方案，最大持續充電功率是持續驅動模式下額定值的約一半。圖3方案的優點包括取消了添加的半導體組件(例如圖2方案的二極管電橋24)，能夠從峰值電壓低于電池電壓的任何電站運行，能夠雙向操作(將電能返回至電站)，能夠提供獨立的AC功率輸出，以及能夠控制無功功率。這個方案的缺點包括因為缺少與電機16的相A相關的電感而需要相當大的共模濾波器，在驅動模式操作期間需要相當大的接觸器(Κ2)處理電機全電流，以及無法適應充電端口的三相功率輸入。共模濾波器的物理尺寸與共模電壓和RMS端口電流的乘積成比例。共模電感器的實際尺寸將取決于一些細節，例如芯材、熱傳遞、以及纏繞包裝因素。通常的比例常數是在25 g/kVA至100 g/kVA的范圍內。圖4是使用二極接觸器K2打開電機中性“接頭(splice)”的集成充電方案40的電路示意圖。使用這個方案，電機內不設有中性接頭；三個電機繞組中每個繞組的兩個橋臂均被帶出。兩個接觸器(Kl，K2)和一個常規的EMI濾波器/充電端口 26被添加至圖1中逆變器-電機10以提供充電功能。當在驅動模式下操作時，接觸器Kl打開，二極接觸器K2關閉，從而重新建立起圖1的配置。在充電模式中，接觸器Kl關閉，接觸器K2打開，同時Ql至Q6提供同步整流；使用電機漏電感提供所需的相位端口電感。可以采用不同的PWM控制方案。在一個這樣的方案中，控制使得線電流保持為與線電壓實時成比例，從而提供整功率因數運行。和前面的一樣，最大充電功率通常由電機的額定值確定。通常情況下，使用這個方案，對于單相充電，最大持續充電功率是持續驅動模式下額定值的約50%。對于三相充電，持續的額定值躍增持續驅動模式下額定值的大約80%。這個方案的優點包括取消了半導體組件(例如圖2的二極管電橋24)，取消了電機中性接頭，能夠從峰值電壓低于電池電壓的任何電站運行，能夠適應單相和三相電站功率，能夠雙向操作，能夠提供獨立的單相和三相AC功率輸出，能夠控制無功功率，以及減小因為拓撲結構對稱引起的充電共模電流，從而能夠使用較小的共模濾波器。這個方案的缺點包括在驅動模式操作期間需要相當大的接觸器(K2)處理電機全電流，以及需要六條大型電機線取代三條大型電機線。
發明內容
集成的電機驅動及電池充電裝置，包括電池；具有N個獨立電機繞組的電動電機，每個電機繞組具有第一和第二橋臂；具有多個(M個)極的接觸器，每個極具有第一側和第二側；具有2N個開關極和一個電容器的逆變器，每個開關極和電容器與電池并聯；以及用于控制每個開關極狀態的PWM控制電路。每個電機繞組的每個橋臂耦合至相應逆變器開關極的相位節點，至少兩個電機繞組橋臂(或其分接頭(tap ))耦合至接觸器極的相應第一側，電源/功率耗散器被耦合至接觸器極的相應第二側，以及在一個方面，電容器耦合在每對接觸器極之間。
附圖(包括在本說明書內并構成本說明書的一部分)示出了一個或更多的實施例，和實施例的描述一起，用于解釋實施例的原理和實施。在附圖中
圖1是按照現有技術的三相逆變器和三相電機的基本組合的電路示意圖。圖2是按照現有技術的使用二極管電橋的集成充電方案的電路示意圖。圖3是按照現有技術的使用接觸器打開一個橋臂的集成充電方案的電路示意圖。圖4是按照現有技術的使用二極接觸器打開電機中性“接頭”的集成充電方案的電路不意圖。圖5A是按照本發明一個實施例的具有集成充電裝置的開放式三角驅動器(opendelta drive)的電路示意圖。圖5B是按照本發明一個實施例的具有集成充電裝置的開放式三角驅動器的電路示意圖。圖5C是按照本發明實施例的用于圖5A、6A、7A的電路的EMI濾波器/充電端口的電路不意圖。圖是按照本發明實施例的用于圖5B、6B、7B的電路的EMI濾波器/充電端口的電路不意圖。圖6A是按照本發明一個實施例的具有集成充電裝置的開放式三角驅動器的電路示意圖。圖6B是按照本發明一個實施例的具有集成充電裝置的開放式三角驅動的器電路示意圖。圖7A是按照本發明一個實施例的具有集成充電裝置的開放式三角驅動器的電路示意圖。圖7B是按照本發明一個實施例的具有集成充電裝置的開放式三角驅動器的電路示意圖。圖8是按照本發明實施例的用于圖5A、5B、6A、6B、7A和7B中開放式三角電路在驅動模式下操作時PWM開關命令的時序圖。圖9是按照本發明實施例的用于圖5A、5B、6A、6B、7A和7B中開放式三角電路在充電模式下操作時的PWM開關命令的時序圖。圖10是按照本發明一個實施例的具有集成充電裝置的變化的開放式三角驅動器的電路不意圖。圖11是按照本發明一個實施例的用于圖10中變化的開放式三角驅動電路在充電模式下操作時的PWM開關命令的時序圖。
具體實施例方式實施例在關于方法和裝置的本文中進行描述，該方法和裝置提供一種電動車輛內具有集成充電的開放式三角電機驅動器。本領域的技術人員將意識到下面的描述僅僅是說明性的，并不以任何方式進行限制。這些從本公開中獲利的技術人員很容易通過提示獲得其他實施例。現將參考附圖詳細地描述實施例的實施。在整個附圖和下面的描述中盡可能地使用同樣的附圖標記來指代同樣或類似的項目。為了清楚起見，所述實施并沒有對所有的常規特征進行圖示和描述。當然，應當理解的是，在任何這種實際實施的開發過程中，為實現開發人員的特定目標，必須做出多種特定的實施決定，比如符合應用和商業相關的要求。還應當理解的是，這些特定目標從一個實施到另一個實施以及從一個開發人員到另一個開發人員將會有所不同。此外，應當理解的是，這種開發工作可能是復雜且耗時的，但盡管如此，對于從本公開中獲利的那些本領域普通技術人員來說是設計的常規任務。本領域當前狀態的電動和混合動力車輛通常將三相橋式電壓型逆變器和Y型纏繞永磁電機或者Y型纏繞感應電機結合以獲得所需的驅動功能。另一種方法是使用六相單元替代三相逆變器，每個三相電機繞組由兩個逆變器相位驅動。盡管這種方法(這里稱為“開放式三角驅動”)增加了一些復雜性，它產生的好處包括減小了 DC總線電容器內的紋波電流，減小了電機內的PWM損耗，以及取消了電機中性接頭。本發明提供擴展開放式三角方案的新的功率拓撲結構，從而逆變器和電機除了具有驅動系統的功能外，還具有高速率、整功率因數電池充電的功能。圖5A是按照本發明一個實施例的具有集成充電功能的開放式三角驅動電路50的電路示意圖。電路50配置用于充電端口 52的三相(X，Y，Z)充電。圖5B是按照本發明另一個實施例的具有集成充電功能的開放式三角驅動電路56的電路示意圖。電路56配置用于EMI濾波器/充電端口 58的DC (+，一)充電。圖5C是按照本發明實施例的電路50的EMI濾波器/充電端口 52 (還有電路60的端口 62以及電路70的端口 72 )的電路示意圖。圖5D是按照本發明實施例的電路56的EMI濾波器/充電端口 58 (還有電路64的端口 66以及電路74的端口 76)的電路示意圖。在圖5C中，電容器Clx，Cly和Clz和電感Llx，Lly和Llz —起形成一個差模濾波器，用于衰減差模電壓和電流紋波。電容器C2x，C2y和C2z和電感L2x，L2y和L2z—起形成一個共模濾波器，用于衰減共模電壓紋波。Llx，Lly和Llz是獨立的組件，而L2x，L2y和L2z共享一個磁芯。在圖中，電容器Cl和電感Llx，Lly和Llz —起形成一個差模濾波器，用于衰減差模電壓和電流紋波。電容器C2x，C2y和C2z和電感L2x，L2y和L2z —起形成一個共模濾波器，用于衰減共模電壓紋波。Llx，Lly和Llz是獨立的組件，而L2x，L2y和L2z共享一個磁芯。圖6A是按照本發明一個實施例的具有集成充電功能的開放式三角驅動電路60的電路示意圖。電路60配置用于EMI濾波器/充電端口 62的三相(X，Y，Z)充電。圖6B是按照本發明另一個實施例的具有集成充電的開放式三角驅動電路64的電路示意圖。電路64配置用于EMI濾波器/充電端口 66的DC (+，一)充電。圖5C是按照本發明實施例的電路60的EMI濾波器/充電端口 62的電路示意圖。圖是按照本發明實施例的電路64的EMI濾波器/充電端口 66的電路示意圖。圖7A是按照本發明一個實施例的具有集成充電的開放式三角驅動電路70的電路示意圖。電路70配置用于EMI濾波器/充電端口 72的三相(X，Y，Z)充電。圖7B是按照本發明另一個實施例的具有集成充電功能的開放式三角驅動電路74的電路示意圖。電路74配置用于EMI濾波器/充電端口 76的DC (+，一)充電。圖5C是按照本發明實施例的電路70的EMI濾波器/充電端口 72的電路示意圖。圖是按照本發明實施例的電路74的EMI濾波器/充電端口 76的電路示意圖。在圖5A，5B, 6A，6B, 7A，7B和10的電路中，六相逆變器54耦合至三相電機16，并由電池(或其他DC電壓源)14供電。DC總線輸入電容器Ci (逆變器54的一部分)與電池14跨接。六相逆變器54由構成開關的12個晶體管(Q1-Q12，)形成。每個將功率由逆變器54提供給電機16的相(相Al，相BI，相Cl，相A2，相B2，相C2)耦合至與相位對應的一對開關(開關極)的中心(相位)節點，即，Ql和Q2 (A1)，Q3和Q4 (BI)，依此類推。圖5A，5B，6A，6B，7A和7B中所示每個實施例的逆變器的操作是相同的，并在下面進行描述。在圖5A和5B的電路中，線A，B和C按如下所示耦合至逆變器線A經過電機16的繞組Wl耦合至相Al的中心節點并直接耦合至相A2的中心節點；線B經過電機16的繞組W2耦合至相BI的中心節點并直接耦合至相B2的中心節點；以及線C經過電機16的繞組W3耦合至相Cl的中心節點并直接耦合至相C2的中心節點。每個繞組W1，W2和W3基本上具有相同的電感Ls。電容器Cl耦合在線A和C之間；電容器C2耦合在線B和C之間；以及電容器C3耦合在線A和B之間。電容器Cl，C2和C3具有大致相同的值。接觸器Kl設為打開狀態用于正常的驅動模式操作，設為關閉狀態用于充電操作。圖5A的電路具有三相EMI濾波器/充電端口 52，詳見圖5C，圖5B的電路具有直流EMI濾波器/充電端口 58，詳見圖(如上面所述)。對于每個相，Ls和其相關的電容器結合形成低通濾波器，從而有效衰減由Ql至Q6的開關動作產生的電壓和電流諧波。在圖6A和6B的電路中，線A，B和C按圖5A和5B電路那樣耦合至逆變器。電容器Cl耦合在線A和C之間；電容器C2耦合在線B和C之間；以及電容器C3耦合在線A和B之間。電容器Cl，C2和C3具有大致相同的值。接觸器Kl設為打開狀態用于正常的驅動模式操作，設為關閉狀態用于充電操作。如圖所示，電感器LI耦合在電容器C1/C2節點和線C的接觸器節點之間；電感器L2耦合在電容器C2/C3節點和線B的接觸器節點之間；以及電感器L3耦合在電容器C1/C3節點和線A的接觸器節點之間。圖6A的電路具有三相EMI濾波器/充電端口 62，詳見圖5C，圖6B的電路具有直流EMI濾波器/充電端口 66，詳見圖(如上面所述)。在圖7A和7B的電路中，線A，B和C按圖5A和5B電路耦合至逆變器。線D直接耦合至相Al的中心節點，線E直接耦合至相BI的中心節點，以及線F直接耦合至相Cl的中心節點。線A，B，C，D，E和F分別耦合至接觸器Kl，經過接觸器Kl (當處于關閉狀態時)至電感器LI，L2，L3，L4，L5和L6。電感器LI和L4，L2和L5，以及L3和L6的非接觸器側耦合在一起，并耦合至EMI濾波器/充電端口的各自節點。電容器Cl耦合在L1/L4節點和L2/L5節點之間；電容器C2耦合在L2/L5節點和L3/L6節點之間；電容器L3耦合在電感器的非接觸器側上的LI和L3節點之間。圖7A的電路具有三相EMI濾波器/充電端口 72，詳見圖5C，圖7B的電路具有直流EMI濾波器/充電端口 76，詳見圖(如上面所述)。圖5A，5B，6A，6B，7A和7B由此示出了按照本發明不同實施例的用于具有集成充電功能的開放式三角電機驅動器的電路。圖8是按照一個實施例的用于這些開放式三角電路驅動模式下操作(接觸器Kl為打開狀態)的PWM開關命令的對應時序圖。圖9是按照一個實施例的用于這些開放式三角電路充電模式下操作(接觸器Kl為關閉狀態)的PWM開關命令的對應時序圖。這個新的集成驅動-充電方案使用開放式三角逆變器-電機配置作為它的起點。與常規的Y型配置相比，在這個開放式三角配置中，每個三相電機繞組具有V 3倍的圈數。每個繞組由一對逆變器極(inverter pole)驅動。每個極有一個電流額定值,該電流額定值等于常規三相系統的電流額定值的I/ V 3倍。調制方案為每對相關的極被中心線調制(centerline modulated),其中三對極的中心線相互偏離120° (例如見圖8)。開放式三角驅動的一個優點是提升了消除電流諧波的水平。這意味著DC總線電容器Ci可以更小，同時降低損耗。另一個優點是對于一個給定的開關頻率，相位紋波電流更低。通過添加一個三極(或在圖7A和7B情況下六極)接觸器Kl和EMI濾波器/充電端口電路至常規的開放式三角驅動，即實現了一個新的功率拓撲結構，其能夠對電池進行DC、單相和三相充電，同時保留了開放式三角驅動配置的所有驅動模式優點。在驅動模式下，接觸器Kl為打開狀態，在充電模式下，接觸器Kl為關閉狀態。在驅動模式下，所有12個半導體開關均被使用。在充電模式下，半導體開關Ql至Q6各自保持關閉，同時半導體開關Q7至Q12受到控制，從而電站功率同步整流，以提供控制的電池充電(例如見圖9)。和前面的一樣，最大充電功率基本上由電機的額定值確定。通常情況下，對于單相操作，圖5A，5B，6A，6B，7A和7B方案的最大持續充電功率是持續驅動模式下額定值的大約40%。對于三相操作，最大持續充電功率是持續驅動模式下額定值的大約70%。這些實施例的優點包括取消了增加的半導體組件(例如圖2的二極管電橋24)，取消了增加的接觸器(例如圖3和圖4中K2 )，能夠從峰值電壓比電池電壓低的任何電站運行，能夠適應單相和三相電站功率，能夠雙向操作，能夠提供獨立的單相和三相AC功率輸出，能夠控制無功功率，和常規的三相方案相比減小了總線電容器的尺寸，和常規的三相方案相比減小了總線電容器相關的損耗，減小了因為拓撲結構對稱引起的充電共模電流，從而能夠使用較小的共模濾波器，能夠在驅動模式使用較低的開關頻率，進而減小了半導體開關損耗，取消了電機中性接頭，進而線圈端部尺寸減小，和圖3方案相比，由于增加了三角繞組相關的圈數，充電期間電機芯的損耗大大減小。這些實施例的缺點包括增加了復雜性(六相替代三相)；門極驅動器(gate drive)的數量由6增加到12 ;相電流傳感器的數量由2增加到3 ;控制器增加了一些極小的復雜性，以及和圖3方案相比，由于增加了和三角配置相關的電機繞組電阻，充電功率的額定值可能降低。圖10是按照一個實施例的具有集成充電的進一步改變的的開放式三角電機驅動器的電路示意圖。圖11是按照一個實施例的用于圖10中改變的開放式三角電機驅動器電路在充電模式下操作時的PWM開關命令的時序圖。圖8對應為本實施例驅動模式時的PWM開關命令的時序。圖54，58，64，68，7么，78所示方案(“早期方案”)的改變如圖10所示，其中充電功率用于電機繞組的中心分接頭。通過這種變化，所有12個半導體開關在充電期間使用，從而充電功率的額定值是早期方案的兩倍；早期方案的所有其他優點均保留。用于本實施例的驅動模式開關命令和圖8所示相同，對應的充電模式PWM開關命令如圖11所示。對于每個先前所示的集成充電方案，在充電期間產生一定水平的電機轉矩。一般情況下，由于假定無論何時充電停車棘爪都是接合的，所以不認為這是一個問題。然而值得注意的是，使用圖10的方案，由于對稱電流分流進入每個電機繞組內，在充電期間基本上沒有轉矩產生，從而充電期間不需要停車棘爪。使用圖10的方案，可能需要額外的差模電感來限制紋波電流。與任何半導體極相關的紋波電流的大小與相關電感成反比。因此，存在與電流分量的平方成比例的損失分量。因此，需要最小的電感使得RMS諧波電流被保持在基本相電流的10%左右。在圖10方案的情況下，有效電感(電機漏電感)一般低于規定的臨界值。在這種情況下，必須增加電感，和繞組分接頭串聯以克服這個限制。所增加的電感可以內置于EMI濾波器(例如見圖5C，5D)。圖10方案的優點包括取消了增加的半導體組件(例如圖2的二極管電橋24)，取消了增加的接觸器(例如圖3和圖4中K2)，能夠從峰值電壓比電池電壓低的任何電站運行，能夠適應單相和三相電站功率，由于所有12個逆變器開關的同時使用以及電機中心分接頭的使用使得電流通路增加一倍而能夠獲得非常高的充電速度，能夠雙向操作，能夠提供獨立的單相和三相AC功率輸出，能夠控制無功功率，和常規的三相方案相比減小了總線電容器的尺寸，和常規的三相方案相比減小了總線電容器相關的損耗，減小了因為拓撲結構對稱引起的充電共模電流；從而能夠使用較小的共模濾波器，由于電壓和電流開關元件用于每個基本頻率為開關頻率兩倍的濾波器而減小了濾波器的尺寸，能夠在驅動模式使用較低的開關頻率，進而減小了半導體開關損耗，取消了電機中性接頭，進而線圈端部尺寸減小。圖10方案的缺點包括增加了一些電路復雜性(六相替代三相)；門極驅動器的數量由6增加到12 ;相電流傳感器的數量由2增加到3 ;和早期方案相比，控制器增加了一些極小的復雜性，以及中心分接頭添加至電機繞組。(一般情況下，這些新增線的規格將會比其他六條電機線小。)，以及由于電機漏電感的有效并聯而增加了相諧波電流的大小。然而，在所有情況下，需要的話，這個缺點可以通過在EMI濾波器內使用增加的差模電感來緩解。需要注意的是，盡管圖中顯示為三相電機和相應的逆變器，其他相數能夠使用，例如2、4等。從而權利要求中使用的術語“多相”將指代一個大于或等于2的相數。盡管已經示出和描述了實施例和應用，對于從本公開中獲利的那些本領域技術人員來說，在不脫離本文公開的發明理念下，可能有比上述提及的更多的修改方案，這是顯而易見的。因此，除非是依據所附權利要求的理念，本發明不受限制。
權利要求
1.集成電機驅動及電池充電裝置，包括: 電池； 具有N個獨立電機繞組的電動電機,每個電機繞組具有第一橋臂和第二橋臂； 具有M個極的接觸器，每個極具有第一側和第二側； 2N極橋式逆變器，所述逆變器具有2N個開關極和一個電容器，每個開關極和電容器與電池并聯； 用于控制每個開關極狀態的PWM控制電路， 其中每個電機繞組的每個橋臂耦合至相應逆變器開關極的相位節點，至少兩個電機繞組橋臂耦合至接觸器極的相應第一側，電源/功率耗散器耦合至接觸器極的相應第二側，以及電容器耦合在每對接觸器極之間。
2.根據權利要求1所述的裝置，進一步包括: 耦合至接觸器極第二側的EMI濾波器/充電端口。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中M= N。
4.根據權利要求1所述的裝置，其中M< N。
5.根據權利要求2所述的裝置，其中EMI濾波器/充電端口配置為耦合至DC電源/功率耗散器。
6.根據權利要求2所述的裝置，其中EMI濾波器/充電端口配置為耦合至AC電源/功率耗散器。
7.根據權利要求1所述的裝置，其中電感器耦合在每個接觸器極第二側和電源/功率耗散器之間。
8.根據權利要求7所述的裝置，進一步包括: 耦合至接觸器極第二側的EMI濾波器/充電端口。
9.根據權利要求7所述的裝置，其中M= N。
10.根據權利要求7所述的裝置，其中M< N。
11.根據權利要求8所述的裝置，其中EMI濾波器/充電端口配置為耦合至DC電源/功率耗散器。
12.根據權利要求8所述的裝置，其中EMI濾波器/充電端口配置為耦合至AC電源/功率耗散器。
13.集成電機驅動及電池充電裝置,包括: 電池； 具有N個獨立電機繞組的電動電機,每個電機繞組具有第一橋臂和第二橋臂； 具有M個極的接觸器，每個極具有第一側和第二側； 2N極橋式逆變器，所述逆變器具有2N個開關極和一個電容器，每個開關極和電容器與電池并聯； 用于控制每個開關極狀態的PWM控制電路， 其中每個電機繞組的每個橋臂耦合至相應逆變器開關極的相位節點，至少兩個電機繞組橋臂耦合至接觸器極的相應第一側，并且電源/功率耗散器耦合至接觸器極的相應第二側。
14.根據權利要求13所述的裝置，進一步包括:耦合在每對接觸器極之間的電容器。
15.根據權利要求13所述的裝置，進一步包括: 耦合至接觸器極第二側的EMI濾波器/充電端口。
16.根據權利要求13所述的裝置，其中M= N。
17.根據權利要求13所述的裝置，其中M< N。
18.根據權利要求15所述的裝置，其中EMI濾波器/充電端口配置為耦合至DC電源/功率耗散器。
19.根據權利要求15所述的裝置，其中EMI濾波器/充電端口配置為耦合至AC電源/功率耗散器。
20.根據權利要求14所述的裝置，其中電感器耦合在每個接觸器極第二側和電源/功率耗散器之間。
21.根據權利要求20所述的裝置，進一步包括: 耦合至接觸器極第二側的EMI濾波器/充電端口。
22.根據權利要求20所述的裝置，其中M= N。
23.根據權利要求20所述的裝置，其中M< N。
24.根據權利要求21所述的裝置，其中EMI濾波器/充電端口配置為耦合至DC電源/功率耗散器。
25.根據權利要求21所述的裝置，其中EMI濾波器/充電端口配置為耦合至AC電源/功率耗散器。
26.根據權利要求13所述的裝置，其中分接頭為中心分接頭。
全文摘要
集成電機驅動及電池充電裝置，包括電池；具有N個獨立電機繞組的電動電機，每個電機繞組具有第一橋臂和第二橋臂；具有多個(M個)極的接觸器，每個極具有第一側和第二側；具有2N個開關極和一個電容器的逆變器，每個開關極和電容器與電池并聯；以及用于控制每個開關極狀態的PWM控制電路。每個電機繞組的每個橋臂耦合至相應逆變器開關極的相位節點，至少兩個電機繞組橋臂(或它的分接頭)耦合至接觸器極的相應第一側，電源/功率耗散器耦合至接觸器極的相應第二側，以及在一個方面，電容器耦合在每對接觸器極之間。
文檔編號H02P27/00GK103081347SQ201180029173
公開日2013年5月1日 申請日期2011年6月28日 優先權日2010年6月29日
發明者沃利·E·利佩爾 申請人:Ac動力公司