分別用于蓄電池和馬達的聯合供電和充電的功率模塊和電氣裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及用于轉換在蓄電池和交流馬達之間流動的電流的功率模塊(9)，所述模塊(9)包括開關器件(10)，開關器件(10)可被控制為許可給馬達供電和/或將蓄電池充電；和固有控制單元(13)，固有控制單元(13)連接到所述開關器件(10)，并且能夠將斷開和/或閉合信號傳送到所述開關器件(10)，所述固有控制單元(13)進一步能夠與遠程控制單元采用勢壘交換數據。
【專利說明】分別用于蓄電池和馬達的聯合供電和充電的功率模塊和電氣裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于轉換在蓄電池和交流馬達之間流動的電流的功率模塊。本發明還涉及使用這樣的模塊的逆變器、轉換器和電氣裝置，以及實施這樣的裝置的供電和充電方法。
[0002]本發明有利地應用于電動機動車輛的領域，其中電池可經由逆變器給馬達供電，并且可在機動車輛靜止時被再充電。然而，雖然根據本發明的模塊特別地用于這樣的應用，但是該模塊可被用于其他領域中。
【背景技術】
[0003]傳統地，電動車輛配備有高電壓電池，高電壓電池將直流電流傳送到逆變器，逆變器將該直流電流轉換為交流電流，使得可以給電馬達供電，電馬達使車輛運動。
[0004]為了將這些高電壓電池再充電，已知的實踐是將車輛安裝有車載充電氣裝置，該車載充電氣裝置主要包括交流電流-直流電流轉換器，其使得可以將電網的交流功率整流以將電池充電。而且，該裝置可包括直流電流-直流電流(DC/DC)轉換器，確保電網的電壓水平與電池的電壓水平匹配。
[0005]一方面，功率子系統的電子部件，另一方面，充電子系統的電子部件，是昂貴的。此外，馬達被供電以及電池在不同的階段被充電。而且，在專利文件EPO 603 778和W097/09009中已經提出重新使用用來給電馬達供電的部件和電馬達的一部分來制造用于將電池充電的裝置。
[0006]因此，逆變器和DC/DC轉換器可設計為是可逆的。電池充電氣裝置將特別地能夠使用逆變器來形成交流電流-直流電流轉換器，并且使用馬達的繞組來形成相關聯的電感器。
[0007]圖1圖示了現有技術的轉換器的操作原理。它們使用配備有開關2的一個或多個控制臂1，開關2的斷斷開/閉合閉合使得可以以已知方式實現電流的轉換。
[0008]開關的斷開/閉合通過驅動單元3獲得，驅動單元3產生用于閉合/斷開所述開關的電流。驅動單元3與控制單元4交換信息，控制單元4將確定開關2斷開/閉合的命令傳輸到驅動單元3。
[0009]開關2和驅動單元3在高電壓下操作，以能夠根據裝置的操作模式將電流轉換為直流電流或交流電流。控制單元4自身在低電壓(12伏特的量級)下控制。同樣，為了將高電壓電路(驅動單元3和開關2)從低電壓電路(控制單元4)去耦，已知的實踐是通過去耦器5(例如光耦合器和/或變壓器類型的去耦器)單獨地將每一個高電壓/低電壓連接去耦。
[0010]而且，電動車輛的標準強制執行電池與車身絕緣，以避免易于與車身接觸的個體觸電而死。為此，HT電池浮置，其電勢沒有被鏈接到底盤。絕緣電纜被提供用于高電壓部件和控制單元4之間的每一個連接部，這使得可以將電池從底盤分離。[0011]還可使用在高電壓下操作的其他部件，例如測量單元6或功率單元7，該功率單元7特別地給驅動單元3供電。測量單元與控制單元4交換信息。功率單元使用低電壓電路來提供電流。因而，去耦器件5也被設置在這些部件和控制單元4之間。
[0012]由于所有這些原因，現有技術的電氣裝置表現出在連接技術、價格和可靠性方面的缺陷，可靠性與被使用的部件的數量相聯系。
[0013]而且，它們在可靠性方面表現出主要缺陷，特別是當同一控制單元4被用于多個控制臂I時。實際上，如果發生故障，至今沒有提出技術方案來確定其起因，并且故障以需要更換整個DC/DC轉換器和/或逆變器結束。
【發明內容】
[0014]本發明目的是補救這些缺陷，并且提出用于該目的的功率模塊，該功率模塊用于轉換在蓄電池和交流電流馬達之間流動的電流，所述功率模塊包括開關器件，開關器件可被控制為許可馬達的供電和/或蓄電池的充電；和固有控制單元，固有控制單元連接到所述開關器件，并且能夠將斷開和/或閉合信號傳輸到所述開關器件，所述固有控制單元進一步能夠與遠程控制單元交換數據，該數據交換采用至少一個勢壘。數據交換特別地通過至少一個勢壘進行。
[0015]電馬達的供電可根據各個供電模式進行，并且開關器件可被控制用于能夠實現給馬達供電的這些各種模式。
[0016]由于本發明，之前由主控制單元(圖1中的控制單元4)提供的智能功能被轉移到單獨的功率模塊內部，各個功率模塊因而包括其自己的控制單元以及其自己的相關聯的邏輯功能。該固有控制單元一方面被鏈接到功率模塊的開關器件以給開關器件提供控制信號，另一方面與遠程控制單元通信以接收和傳送數據。
[0017]開關器件和固有控制單元之間的信號的交換將能夠在高電壓環境中進行，并且不需要任何勢壘，僅與遠程控制單元鏈接仍需要這樣的勢壘。由于本發明，由該勢壘提供的去耦因此限于僅輸送數據的介質，并且要被使用的去耦部件的數量有限。
[0018]換句話說，因而設計的功率模塊可獨立操作，并且自身基于由遠程控制單元傳送的數據產生高電壓控制。
[0019]勢壘可通過電氣隔離獲得，例如通過使用用于去耦的變壓器和/或光耦合器。
[0020]還可以使用通信總線，通信總線使得可以例如多路傳輸由若多個率模塊產生的數據信號。固有控制單元將然后能夠在高電壓下一個模塊接一個模塊地與它們的開關器件通信，并且以數據形式與遠程控制單元通信。勢壘可布置在通信總線水平處，并且數據交換可涉及跨過該總線的勢壘的通路。
[0021]遠程控制單元有利地不是功率模塊的部分。
[0022]本發明的另一優點是功率模塊可同樣好地用于逆變器或DC/DC轉換器內部。實際上，為此能夠參數化相應的功率模塊，例如經由通信端口，以將其固有控制單元編程，并且使其作為逆變器的部件或DC/DC轉換器的部件操作。因而使得可以產業化制造這樣的模塊，特殊應用可在制造之后編程。
[0023]根據各個實施例，其可被一起或分開采用:
[0024]開關器件包括至少一個臂，所述臂由兩個串聯組裝的開關形成，開關被通過所述固有控制單元控制，
[0025]開關器件包括用于驅動開關的器件，所述驅動器件一方面鏈接到所述固有控制單元，另一方面鏈接到開關，所述驅動器件能夠根據所述固有控制單元的斷開和/或閉合信號來供給用于端開和/或閉合開關的電流，
[0026]所述模塊進一步包括測量器件，所述測量器件鏈接到所述固有控制單元，
[0027]所述模塊進一步包括供電器件，所述供電器件至少鏈接到所述固有控制單元和/或所述開關器件，以及任何所述測量器件，
[0028]開關器件布置用于形成H橋結構，H橋結構可鏈接到馬達的相，開關器件于是包括兩個臂，每一個臂包括開關，馬達的相的端子鏈接在開關之間，
[0029]功率模塊配備有至少一個去耦電容器，去耦電容器布置用于平滑在H橋水平下的電壓，
[0030]所述模塊包括數據通信總線，數據通信總線鏈接到所述固有控制單元，并且能夠與所述遠程控制單元采用在總線上的勢壘交換數據，
[0031]該模塊包括在所述通信總線上的電氣隔離器件。
[0032]因而，根據特定實施例，每一個模塊配備有用于測量電流、電壓和溫度的器件，以及電容器和非隔離高電壓電源，其通過較少數量的連接件完成模塊的自動性。
[0033]模塊的接口可限制為:
[0034]用于給高電壓模塊供電的兩個功率接口，
[0035]將電流傳送離開H橋的兩個功率接口，
[0036]用于通信總線的控制接口。
[0037]本發明還涉及電壓轉換器，包括:
[0038]至少一個如上面所述的功率模塊，和
[0039]遠程控制單元，配置為跨過勢壘與模塊的固有控制單元交換數據。
[0040]轉換器可包括多個功率模塊和單個遠程控制單元，單個遠程控制單元配置為與每一個固有控制單元交換數據。數據的交換可僅跨過單個勢壘進行。
[0041]電壓轉換器可以是下面提到的逆變器或DC/DC轉換器。
[0042]本發明還涉及分別用于蓄電池和交流馬達的聯合供電和充電的逆變器，該逆變器包括至少一個如上所述的功率模塊。
[0043]其可以是用于多相馬達的逆變器，該逆變器配備有等于所述馬達的相的數量的多個功率模塊，每一個所述功率模塊被鏈接到所述馬達的所述相中的一個。
[0044]本發明還涉及DC/DC轉換器，用于分別的蓄電池和交流馬達的聯合供電和充電。
[0045]DC/DC轉換器可以或可以不與上述逆變器結合使用。在它們結合的情況下，所述DC/DC轉換器可布置用于適于在蓄電池和逆變器之間的電壓水平。為此，其配備有至少一個如上所述的功率模塊。
[0046]本發明還涉及用于聯合供電和充電的裝置，包括交流馬達、蓄電池、配備有至少一個如上所述的功率模塊的蓄電池，所述裝置還包括遠程控制單元，該遠程控制單元能夠例如通過通信總線與一個或多個功率模塊的固有控制單元交換數據。該遠程控制單元可因而與每一個固有控制單元通信。
[0047]該聯合供電和充電的電氣裝置受益于由根據本發明的功率模塊提供的已經描述的優點。而且，由于該裝置，在存在故障的情況下，可以確定通信總線的哪個端口具有故障，并且因此從其有效地推斷哪個功率模塊處于故障。該功率模塊可于是獨自被更換，這限制了售后維修的成本。
[0048]本發明的另一優點是可以將根據本發明的多個功率模塊連接到同一通訊總線，所述總線與控制單元通過有限數量的鏈接通信。而且，代替將每一個連接部單獨去耦，由通信總線執行的去耦以總體多路方式進行。以該方式，連接部和隔離器的數量減少，所形成的電氣裝置的價格因而也降低。
[0049]本發明的另一優點是可以通過選擇例如根據本發明的希望用于形成逆變器和/或DC/DC轉換器的功率模塊的數量來形成預定的聯合供電和充電電氣裝置，該定制物品期望用于形成逆變器和/或DC/DC轉換器。
[0050]優選地，該電氣裝置還包括DC/DC轉換器，所述DC/DC轉換器布置在蓄電池和逆變器之間，以適應蓄電池和逆變器的電壓水平。該轉換器還可自身有配備根據本發明的功率模塊，即每一個配備有固有控制單元的模塊，該裝置的遠程控制單元和這些功率模塊的固有控制單元連接到同一通信總線，以使遠程控制單元通過這些功率模塊的固有控制單元來控制這些功率模塊的開關器件的至少一部分。
[0051]單個遠程控制單元可因而與該裝置的每一個固有控制單元交換數據，無論每一個固有控制單元屬于逆變器的功率模塊還是屬于DC/DC轉換器的功率模塊。
[0052]為了確保裝置的熱調節，可以提出該裝置被并入到殼體中，該殼體的至少一個表面與水交換器接觸，以允許所述至少一個表面的冷卻。該冷卻表面可進一步包括多個齒，多個齒布置用于增大交換表面的尺寸。
[0053]當然，本發明有益于僅從蓄電池提供馬達的供電或僅提供從馬達提供蓄電池的充電的電氣裝置，并且根據本發明的逆變器和/或DC/DC轉換器不需要可逆。
[0054]本發明還涉及用于實施上述裝置的聯合供電和充電方法，該方法包括控制至少一個功率模塊的開關器件的步驟，使得可以從給馬達供電的模式切換到將蓄電池充電的模式,并且反之亦然。
[0055]本發明還涉及用于實施如上所述的聯合供電和充電氣裝置的方法，其中該裝置通過疊置多個功能電子層被實施，所述層使得:
[0056]第一層形成逆變器，
[0057]第二層形成遠程控制單元，并且
[0058]第三層形成DC/DC轉換器。
[0059]該方法可包括這樣的步驟:根據該步驟，第一層和第二層使用第一通信總線連接，并且根據該步驟，第二層和第三層使用第二通信總線連接。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0060]在附圖的輔助下將更好地理解本發明，附圖中:
[0061]圖1，已經進行了評述，示意性地圖示了現有技術的電氣裝置，
[0062]圖2示意性地示出根據本發明的功率模塊的示例性實施例，
[0063]圖3示意性地圖示出根據本發明的聯合供電和充電氣裝置。【具體實施方式】
[0064]如圖2中所示，本發明首先涉及用于轉換在蓄電池和交流馬達(在該圖中未示出)之間流動的電流的功率模塊9。所述模塊9在所述示例中包括:
[0065]開關器件10，其可被控制用于許可馬達的供電和/或蓄電池的充電，和
[0066]固有控制單元13，鏈接到所述開關器件10，并且能夠將斷開和/或閉合信號傳輸到所述開關器件10，所述固有控制單元13進一步能夠通過勢壘與遠程控制單元(該圖中未示出)交換數據。
[0067]術語“鏈接”應理解為意思是固有控制單元13在沒有流電隔離的情況下電連接到開關器件10。對于描述為“鏈接”的本發明的各個部件的情況通常是大致相同的。
[0068]所述控制單元13本質上是數字的。這意味著其能夠以數字格式在輸入端和輸出端處處理數據。所述控制單元13因而限定例如用于模塊9的數字核。
[0069]開關器件10包括至少一個臂，所述至少一個臂由兩個開關11形成，開關11被通過所述固有控制單元13控制。開關串聯鏈接在兩個導體102、104之間，所述導體102、104意圖被通過模塊的連接器(未示出)鏈接到電源的端子。這里，模塊包括兩個臂100、100’，第一臂具有設置在其兩個開關11之間的第一中心抽頭106，第二臂具有設置在其兩個開關11之間的中心抽頭106’。所述中心抽頭106、106’由導體108、110鏈接到模塊的連接器(未示出)。每一個連接器能夠實現中心抽頭106、106’到馬達的相端子的連接，如下面說明的。開關器件10因而布置為形成H橋結構。
[0070]開關器件10還包括用于驅動開關11的器件22，器件22被一方面連接到所述固有控制單元13，并且另一方面連接到開關11。所述驅動器件22能夠根據所述固有控制單元13的斷開和/或閉合信號提供用于使開關11閉合和/或斷開的電流。
[0071]這里，開關11由晶體管，特別是IGBT或MOSFET類型的晶體管限定，并且驅動器件22將電流通過導體112傳輸到所述晶體管的柵極，該電流將決定所述晶體管的開或關狀態。
[0072]模塊進一步包括例如測量器件24，測量器件24鏈接到所述固有控制單元13。它們這里包括測量單元14，測量單元14通過通信總線116鏈接到固有控制單元13。它們還包括能夠實現例如流動經過臂100、100’的電流的測量、跨過臂的端子的電壓的測量或溫度測量的各部件。
[0073]電流的測量例如使用串聯設置在臂100、100’上的電阻118進行，跨過電阻的端子的電壓被通過運算放大器120轉換，運算放大器120將測量電流傳輸到測量單元114。
[0074]電壓的測量例如使用與運算放大器124的輸入端子相關聯的分壓器122進行，運算放大器124將測量電流傳輸到測量單元114。
[0075]溫度的測量例如使用與運算放大器128相關聯的變阻器126進行，運算放大器128將測量電流傳輸到測量單元114。
[0076]該模塊進一步包括例如供電器件26，供電器件26被鏈接到至少所述固有控制單元13和/或所述開關器件10，并且可以連接到測量器件以給測量器件供電。所述供電器件26為非絕緣式的，并且鏈接至例如高電壓電源，這里通過給H橋供電的導體102鏈接。
[0077]根據本發明的模塊還可配備有至少一個去耦電容器130，去耦電容器130布置用于保護開關器件10。這里，該去耦電容器130附接到給H橋供電的導體102、104。[0078]該模塊還可包括數據通信總線14，數據通信總線14鏈接到所述固有控制單元13，并且能夠與所述遠程控制單元交換數據。勢壘(該圖中未示出)設置在總線上。勢壘可以是流電隔離器件，例如變壓器和/或光耦合器。
[0079]換句話說，在示出的示例中，模塊9的接口被限制為:
[0080]-兩個功率接口，鏈接到導體102、104，以給高電壓模塊供電，
[0081]-兩個功率接口，鏈接到導體108、110，傳輸離開H橋的電流，
[0082]-控制接口，用于通信總線14。
[0083]所述固有控制單元13提供例如以下功能:
[0084]-應用從遠程單元通過通信總線14接收的命令，特別是與期望的輸出電流相關的命令，
[0085]-基于與期望的輸出電流相關的命令，確定將要傳輸到驅動單元22的開關2的斷開/閉合的命令(HS、LS信號)，
[0086]-驗證由通信總線14接收的信息的一致性，
[0087]-形成與模塊相關的診斷，和/或
[0088]-通過通信總線14將模塊的完整狀態傳送到遠程單元。
[0089]作為對接收的命令的回應，驅動器件22可被設計為能夠將診斷信息傳輸到固有控制單元13 (故障信號)。
[0090]如圖3中所示，本發明還涉及聯合供電和充電氣裝置1，其在圖示的示例中包括蓄電池20、DC/DC轉換器30、逆變器40、交流馬達50 (這里為三相，并且其繞組60用作電感器)、通信總線14、遠程控制單元12、和最后地連接技術件70。
[0091]逆變器40包括多個如上所述的功率模塊9、9’和9"。每一個模塊配備有固有控制單元13-或本地控制單元一和H橋結構形式的開關器件10，馬達的每一相被設置一個橋。該類型的結構特別地允許獨立控制馬達的相，馬達的相將因此不必以星形或三角形結構連接。
[0092]每一個橋包括四個可驅動開關11。這些開關分布在標有標記A到F的臂上，如下:
[0093]單元9的臂A和B鏈接到馬達50的第一相，
[0094]單元9’的臂C和D鏈接到第二相，并且
[0095]單元9"的臂E和F鏈接到第三相。
[0096]裝置I還包括連接技術件70，連接技術件70能夠實現到三相電網的插座的附接。該連接技術件70包括鎖定器件(未示出)，用于在裝置I以充電模式通電時防止接近電源插座。連接技術件70還與第二鎖定器件結合(附圖中未示出)，以防止在供電模式期間接近導體(導體于是被通電)。插座還將裝置I接地。
[0097]該連接技術件70有利地包括傳統的保護裝置和EMC濾波器，以用于意圖鏈接到電網的任何設備。
[0098]從供電模式到充電模式的切換由遠程控制單元12處理，遠程控制單元12特別地通過通信總線14和固有控制單元13來控制臂A到F的開關11。在供電模式中，遠程控制單元12控制該組臂A、B、C、D、E和F，這使得可以以類似于標準控制的方式產生三相電流。在充電模式中，僅臂BD和F通過借助電機的馬達50的電感器60形成升壓變壓器而被控制。
[0099]更精確地，并且在本示例中，遠程控制單元12以如下所述驅動臂A和F的開關:[0100]-在供電模式中，每一個H橋被控制為能夠實現交流電流流動通過馬達的相應相。流動通過馬達的三相的交流電流通常協同，從而馬達轉動。支臂A和B的開關11可根據傳統的正弦控制PWM(脈寬調制)被驅動。兩個其他的H橋被以相同的方式驅動，但是相對于彼此相移，優選地在三相馬達的情況下以120ο相移，
[0101]-在三相充電模式中，每一個臂A、C和E的兩個開關斷開，而臂B、D和F的開關被根據用于三相充電器的傳統的交流控制被驅動，使得每一個電感器60被交流電流穿過，且使得以在所有相上產生PFC(功率因子校正)功能。
[0102]遠程控制單元一或電路12—也可允許馬達50以降階模式操作。實際上，在電馬達50或逆變器40故障后發生相損失的情況下，控制單元12在操作中撤銷(reverse)馬達50的兩個相中的一個的控制。該控制使得可以繼續產生具有恒定振幅的單旋轉場(singleturning field)，而不會產生任何扭矩的反向，這在相的損耗轉變為扭矩中的強的擾動的傳統三相裝置情況下是不可能的。
[0103]如上面已經描述的，通信總線14構成接口，使得可以相互連接裝置I的各個功能元件，即功率模塊9、9’和9"的固有控制單元13和遠程控制單元12。總線14出于該目的配備有多個通信端口，每一個端口被設置用于接收與遠程控制單元12或一個固有單元13的鏈接。總線14可以是一系列并行總線，取決于其頻率和其可同時傳輸的信息項的數量。
[0104]遠程控制單元12和固有控制單元13因而交換數據形式(例如比特形式)的信息，其經由總線14行進。該交換沿兩個方向發生，即從單元12朝向單元13的指令的傳送，和作為回應，從單元13朝向單元12的測量和/或診斷信息的傳送。
[0105]這些多個模塊可因而替代地起發射器裝置的作用和讀取器裝置的作用。在每一種情況下，發射器可在同一瞬間將總線的所有比特對應于其通信端口定位。在適當時刻(例如通過控制信號確定的)，讀取器同時讀取所有比特。
[0106]遠程控制單元12經由通信總線14通過勢壘鏈接到每一個固有控制單元13，例如通過插入光耦合器和/或變壓器。
[0107]如已經說明的，單元13包括其自己的編程邏輯，獨立于單元12的編程邏輯。特別地，單元13的邏輯使得該單元本身可以執行斷開和閉合開關的動作，以及測量和/或診斷動作。
[0108]以該方式，遠程控制單元12將高水平指令傳送跨過總線14的勢魚，到達每一個固有控制單元13，這些指令以低電壓信號的形式出現。根據這些指令，每一個單元13執行能夠傳輸適當的高電壓信號的程序，目的是執行單元12要求的控制。以相同方式，作為回應，單元13重新獲得高電壓測量信號，將它們轉變為比特形式的低電壓信號，然后將該低電壓信號經由總線14傳送跨過勢壘到達遠程單元12，單元12從該時刻起僅須進行被以數據形式直接提供的信息的分析。
[0109]因而僅低電壓信號行進遠至遠程控制單元12，與現有技術的技術方案相比較，這使得可以節約大量的高電壓低電壓轉換器，功率模塊自動地執管高電壓操作。
[0110]在本實施例中，DC/DC轉換器30的結構沒有被圖示，以便于閱讀圖2。該轉換器的結構在各方面類似于逆變器40的結構。更精確地，其包括三個功率模塊(電馬達50的每一相一個)，這些模塊自身配備有具有H橋結構的形式的可驅動開關單元塊，以及固有控制單元。每一個固有控制單元一方面鏈接到H橋的各個臂，另一方面鏈接到通信總線。[0111]以該方式，DC/DC轉換器30構成逆變器40的鏡像部件。這兩個元件可以因此以相同的方式制造為具有相同結構的電子層的形式。為了在該電子層上賦予“逆變器”或“DC/DC轉換器”功能，其滿足在部件制造之后以適當方式將固有控制單元編程。逆變器和轉換器可因而被產業化地制造，以大量節約制造方面的成本。
[0112]在該情況下，通信總線可與用于將遠程控制單元12鏈接到逆變器的單元的總線14相同，或為獨立的通信總線，特別地專用于所述遠程控制單元12和轉換器30的模塊之間的連接。
[0113]當實施根據本發明實施裝置I時，多個層可特別地被添加，例如:
[0114]-對應于逆變器40的第一層，
[0115]-對應于遠程控制單元12的第二層，
[0116]-對應于DC/DC轉換器30的第三層。
[0117]以該方式，該裝置的大部分被通過電子層的簡單添加而制造，層“逆變器40”和“遠程控制單元12”之間的連接被通過第一通信總線提供，而層“DC/DC轉換器30”和“遠程控制單元12”之間的連接通過第二通信總線提供。
[0118]之前描述的本發明的實施例通過示例給出，且不以任何方式限制。期望本領域的技術人員能夠將這些示例轉用到其他情形，例如當具有多于三相的電機被使用時。還期望本領域技術人員知曉怎樣將這些示例適用于逆變器不具有H橋結構，而是具有三相橋以及功率接觸器類型的開關器件的傳統結構的情形，以從將電池充電的模式切換到給馬達供電的模式。
【權利要求】
1.一種用于轉換在蓄電池(20)和交流馬達(50)之間流動的電流的功率模塊(9、9’、9")，所述功率模塊(9、9’、9")包括開關器件(10)，所述開關器件(10)可被控制為許可馬達(50)的供電和/或蓄電池(20)的充電；和固有控制單元(13)，其連接到所述開關器件(10)，并且能夠將斷開和/或閉合信號傳輸到所述開關器件(10)，所述固有控制單元進一步能夠與遠程控制單元(12)交換數據，該數據交換采用勢壘。
2.如權利要求1所述的模塊，其中，開關器件(10)包括由串聯組裝的兩個開關(11)形成的至少一個臂，開關(11)由所述固有控制單元(13)控制。
3.如權利要求2所述的模塊，其中開關器件(10)包括用于驅動開關的器件(22)，其一方面鏈接到所述固有控制單元(13)，另一方面鏈接到開關，所述驅動器件(22)能夠根據所述固有控制單元(13)的斷開和/或閉合信號提供用于斷開和/或閉合開關(11)的電流。
4.如權利要求1到3中任一項所述的模塊，進一步包括測量器件(24)，所述測量器件(24)鏈接到所述固有控制單元(13)。
5.如權利要求1到4中任一項所述的模塊，進一步包括供電器件(26)，所述供電器件(26)至少鏈接到所述固有控制單元(13)和/或所述開關器件(10)。
6.如前述權利要求中任一項所述的模塊，其中，開關器件(10)布置為形成H橋結構，所述H橋結構可被鏈接到馬達(50)的相(60)。
7.如前述權利要求中任一項所述的模塊，配備有至少一個去耦電容器(130)，所述去耦電容器(130)布置用于保護開關器件(10)。
8.如前述權利要求中任一項所述的功率模塊，進一步包括數據通信總線(14)，所述數據通信總線(14)鏈接到所述固有控制單元(13)，并且能夠與所述遠程控制單元(12)使用總線上的勢壘交換數據。
9.如權利要求8所述的功率模塊，包括在所述通信總線(14)上的流電隔離器件。
10.一種電壓轉換器，包括: 至少一個如前述權利要求中任一項所述的功率模塊(9、9’、9”)，和 遠程控制單元(12)，配置為用于跨過勢壘與模塊(9、9’、9”)的固有控制單元(13)交換數據。
11.如權利要求10所述的轉換器，包括多個功率模塊(9、9’、9”)和單個遠程控制單元(12)，遠程控制單元(12)配置用于跨過單個勢壘與每一個固有控制單元(13)交換數據。
12.如權利要求10或11所述的轉換器，為逆變器(40)，分別用于交流馬達(50)和蓄電池(20)的聯合供電和充電。
13.如權利要求12所述的逆變器，用于其的馬達(50)為多相馬達，逆變器(40)配備有等于所述馬達(50)的相(60)的數量的多個功率模塊(9、9’、9”)，每一個所述功率模塊(9、9’、9”)被鏈接到所述馬達(50)的所述相(60)中的一個。
14.如權利要求10或11所述的轉換器，為DC/DC轉換器(30)，分別用于交流馬達(50)和蓄電池(20)的聯合供電和充電。
15.如權利要求14所述的轉換器，布置為適合于在蓄電池(20)和逆變器(40)之間的電壓水平。
16.一種用于聯合供電和充電的電氣裝置(I)，包括交流馬達(50)、蓄電池(20)、配備有至少一個如權利要求1到9中任一項所述的功率模塊(9、9’、9”)的逆變器(40)，所述裝置(I)還包括遠程控制單元(12)，遠程控制單元(12)能夠與一個或多個功率模塊(9、9’、9”)的固有控制單元(13)交換數據。
17.如權利要求16所述的電氣裝置，包括DC/DC轉換器(30)，所述DC/DC轉換器(30)包括至少一個如權利要求1到9中任一項所述的功率模塊，所述DC/DC轉換器(30)布置在蓄電池(20)和逆變器(40)之間。
18.一種用于實施權利要求17中所述裝置的方法，其中，該裝置通過疊置多個電子層實施，所述層是這樣的: 第一層形成逆變器(40)， 第二層形成遠程控制單元(12)，和 第三層形成D C/DC轉換器(30)。
【文檔編號】H02M7/00GK104025443SQ201280065837
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年10月30日 優先權日:2011年11月2日
【發明者】B.波切茲, L.德索薩, B.希爾維斯特里 申請人:法雷奧電機控制系統公司