功率處理系統及用於插電式電動車輛的方法

2023-10-11 18:22:49

專利名稱：功率處理系統及用於插電式電動車輛的方法
技術領域：
系統和方法的實施例涉及功率處理系統以及它們用於插電式
(plug-in)電動車輛(例如，完全電動車輛和混合電動車輛)的方法。
背景技術：
傳統的插電式電動車輛(例如，完全電動車輛或者混合電動車輛)使用車載的或者非車栽的(off-board)電池充電器來從公用事業(utility)交流(AC)電源插座對車輛的電池再充電。當不駕駛車輛時(例如，當將車輛停在家過夜時)，車輛的操作者可以經由電池充電器將車輛連接到電源插座。電池充電器然後可以從公用事業汲取電流以
亍更對電池再充電。
傳統的電池充電器具有關於車輛的物理、製造和/或運行特性的若干問題(implication)。例如，在插電式電動車輛中包括車載的電池充電器增加了車輛的總重量，因此對於給定的電池電量(batterycharge)減少了車輛的行駛距離。另外，作為附加的部件，電池充電器
佔用物理空間並且增加車輛的製造成本。
傳統的電池充電器還可能不加選擇地從電力^^用事業(electric
utility)汲取功率，對於消費者而言這可能增大操作插電式電動車輛的總成本。許多公用事業公司具有收費方案(rate plan)，其包4舌對於在公用事業公司通常經歷高峰使用的時間段(例如，"高峰使用時間段")期間汲取的功率增加公用事業費用。高峰使用時間段可以包括例如下午5: OO到晚上11: OO之間的時段，那時許多消費者晚上在家進行耗電的活動(例如，烹調、洗衣等等)。另外，這樣的高峰使用時間段很可能與如上所述的插電式電動車輛的電池充電器連接到公用事業AC電源插座的時間段重合。當在高峰使用時間段期間進行電池充電過程時，向消費者收取的與對電池再充電有關的公用事業費用可能高於在非高峰使用時間段(例如，諸如午夜到早上5:00之間的費用更低的時間段)期間對電池充電的情況下的費用。
為了加大對消費者購買和使用插電式電動車輛的刺激，期望提供降低消費者操作插電式電動車輛的總成本的方法和裝置。另外，期望提供
方法和裝置以提供電池充電能力而同時減少車輛製造成本、車輛重量和
/或傳統的電池充電器佔用的物理空間。結合附圖以及上迷技術領域和
背景技術：
，從隨後的具體實施方式
和所附權利要求書中，其它期望的特徵和特性將變得顯而易見。

發明內容
用於插電式電動車輛中的功率處理系統的實施例包括至少一個與
雙向逆變器系統電耦合的AC電動機以及電子控制系統。電子控制系統可用來通過向雙向逆變器系統提供第一控制信號以使得該雙向逆變器系統從車輛的DC能源汲取DC電功率(electrical power)、將DC功率轉換為AC功率以及向該至少一個AC電動機的繞組(winding)提供AC功率以便推動車輛來提供驅動功能。該電子控制系統還可用來通過向雙向逆變器系統提供第二控制信號以使得該雙向逆變器系統從該至少一個AC電動機的繞組汲取AC功率、將AC功率轉換為DC功率以及向DC能源提供DC功率以便對DC能源再充電來提供充電功能。
用於插電式電動車輛中的功率處理系統的另 一個實施例包括至少一個與雙向逆變器系統以及牽引系統電耦合的AC電動機。在實施例中，雙向逆變器系統包括多個開關，並且適於使得該系統通過響應於接收到第一控制信號而從車輛的DC能源汲取DC電功率、將DC功率轉換為AC功率以及向該至少一個AC電動機的繞組提供AC功率以便推動車輛來提供驅動功能。該雙向逆變器系統還適於使得該系統通過響應於接收到第二控制信號而從該至少一個AC電動機的繞組汲取AC功率、將AC功率轉換為DC功率以及向DC能源提供DC功率以便對DC能源再充電來提供充電功能。
用於操作插電式電動車輛的功率處理系統的方法的實施例包括在第一時間段期間利用至少一個AC電動機的繞組和雙向逆變器系統通過使得該雙向逆變器系統響應於接收到笫一控制信號而從車輛的DC能源汲取DC電功率、將DC功率轉換為AC功率以及向該至少一個AC電動機的繞組提供AC功率以便推動車輛來提供驅動功能。該方法還包括在第二時間段期間利用該至少一個AC電動機的繞組和該雙向逆變器系統通過使得該雙向逆變器系統響應於接收到第二控制信號而從該至少一個AC電動機的繞組汲取AC功率、將AC功率轉換為DC功率以及向DC能源提供DC功率以便對DC能源再充電來提供充電功能。


在下文中將結合以下附圖來描迷本發明主題的實施例，在附圖中相似的數字表示相似的元件，以及
圖l是合併了逆變器系統的實施例的插電式電動車輛的示例性實施例的示意圖2是根據第一示例性實施例的車輛功率處理系統的實施例的示意電路圖
圖3是根據第二示例性實施例的車輛功率處理系統的實施例的示意電路
電路
電路
電路圖
圖7是根據第六示例性實施例的車輛功率處理系統的實施例的示意電路圖；以及
圖8是根椐示例性實施例的、用於操作插電式電動車輛的功率處理系統的方法的流程圖。
4是根據第三示例性實施例的車輛功率處理系統的實施例的示意5是根據第四示例性實施例的車輛功率處理系統的實施例的示意6是根據第五示例性實施例的車輛功率處理系統的實施例的示意
具體實施例方式
以下的詳細描述本質上僅僅是示例性的而並不意圖限制本發明主題的範圍或者應用及使用。此外，並不意圖被先前的技術領域、背景技術、發明內容或者以下的詳細描述中給出的任何明示或暗示的理論所約束。在下面的描述中，在每個圖中相似的附圖標記與相似的元件有關。
實施例包括供插電式電動車輛使用的功率處理系統和方法。術語"功率處理"包括一個或多個與功率處理有關的功能，其包括但不限於電池(或者其它直流(DC)功率源)充電功能、交流(AC)功率源功能、與公用事業互連的(utility-interconnected )有功功率發生器(activepower generator )功能、與公用事業互連的無功功率發生器(reactive power generator)功能和/或與公用事業互連的有源電力濾波器功能， 稍後將更詳細地描述這些功能中的每一個。如在此使用的，術語"電動 車輛"包括完全電動的(例如，僅電動的)車輛和混合電動車輛。因此， 如在此使用的，術語插電式電動車輛可以意味著插電式完全電動車輛和 插電式混合電動車輛(PHEV)中的任一種或兩者。實施例可以被整體包 括在插電式電動車輛、車栽的電池充電器和/或非車栽的電池充電器中。
以下描述涉及被"耦合"在一起的系統部件、元件、節點或者功能部 件。如在此使用的，除非另外明確指出，否則術語"耦合"意味著一個 部件/元件/節點/功能部件被直接或間接地接合到另一個部件/元件/節 點/功能部件(或者直接或間接地與其通信)，而不一定是通過機械方 式。因此，雖然圖2-7所示出的示意圖描繪了部件/元件/節點/功能部 件的各種示例性布置，但是附加的插入部件、元件、節點、功能部件或 者器件可以存在於所描繪的主題的其它實施例中。
圖l是合併了功率處理系統的實施例的插電式電動車輛100的示例 性實施例的示意圖，如下面更詳細描述的。在圖l示出的示例性實施例 中，車輛IOO是具有電力牽引系統的插電式混合電動車輛或者插電式完 全電動車輛。根據各種實施例，應用於車輛的術語"插電式"意味著車 輛至少具有DC能源(例如DC能源110)和硬體接口 (例如AC功率接口 114)，其中該硬體接口適於與外部負栽(例如耗電設備)或者公用事 業交流(AC)電源插座連接以便使用電力公用事業供應的功率給DC能 源充電。
車輛IOO可以是許多不同類型汽車中的任何一種，諸如例如，轎車、 貨車、卡車或者運動型多功能車，並且可以是兩輪驅動(即，後輪驅動 或者前輪驅動)、四輪驅動或者全輪驅動。車輛IOO還可以合併許多不 同類型發動機和/或牽引系統中的任何一種或其組合，諸如例如，汽油 或柴油燃料內燃機、"柔性燃料(flex fuel )車輛"發動機(即，使 用汽油和酒精的混合物)、氣體混合物(例如，氫氣和天然氣)燃料發 動機、內燃機/電動才幾混合式發動才幾以及電動才幾。
根據各種實施例，車輛100包括一個或多個電子控制系統108、 一 個或多個DC能源llO、 一個或多個AC功率接口 114、 一個或多個逆變 器系統116以及一個或多個電機118、 119、 120。在車輛100是混合電動車輛的實施例中，車輛IOO還可以包括發動機122 (例如，內燃機)。 雖然對於電子控制系統108、 DC能源llO、 AC功率接口 1H以及逆變器 系統116中的每一種，圖1中都僅僅示出了一個，但是在其它實施例中， 在車輛100中可以包括這些部件中的任何一種或多種的不止一個(例如， 兩個或三個)。另外，雖然圖1中示出了三個電機118、 119、 120,但 是在其它實施例中系統IOO可以包括一個、兩個或多於三個的電機。
在一些實施例中，特別是在串聯型的混合電動車輛中，車輛100可 以包括第一電機118或者"驅動電機"，其適於通過其與車輛牽引系 統電耦合而向車輪106提供驅動功率(例如，以便推動車輛)；以及第 二電機119或者"交流發電機(alternator)",其適於在啟動時用作 起動(cranking)內燃機(或者其它類型發動機)的交流發電機和/或 向牽引系統提供附加的機械功率用於加速。在其它實施例中，特別是在 並聯型的混合電動車輛中，車輛100可以包括適於提供驅動功率以及還 適於用作交流發電機的單個電機118。在其它的實施例中，特別是在功 率分流(power split)型混合電動車輛(也被稱為串並聯型混合電動 車輛)中，車輛100可以包括適於提供驅動功率的第一電機118、適於 用作交流發電機的第二電機119以及適於用作輔助電機(例如，以便向 電動泵、AC壓縮機或者其它車輛部件提供功率)的第三電機120。
在實施例中，每一個電機118-120可以包括三相交流(AC)電動機， 但是也可以採用具有不同相數的其它類型電機。如圖l所示，電機U8 還可以包括變速器或者與變速器合作以使得電機118和變速器通過一個 或多個傳動軸(未示出)機械地耦合到車輛的至少一些車輪。
電子控制系統108與電機118-120、 DC能源110和逆變器系統U6 可操作通信。雖然未詳細示出，但是電子控制系統108可以包括各種傳 感器和汽車控制模塊、或者電子控制單元(ECU)(例如，逆變器控制 模塊和車輛控制器)、至少一個處理器、和/或包括存儲於其上的用於
執行如下所述過程和方法的指令的存儲器(或者其它計算機可讀介質)。 DC能源110可以包括一個或多個可再充電的電池、電池組、燃料電 池、超級電容器等等。DC能源U0與電子控制系統108和逆變器系統 116可操作地通信和/或與其電耦合，在車輛100包括多個DC能源110 的實施例中，第一DC能源110可以具有第一標稱工作電壓(例如，在 42到350伏範圍內)，並且其它DC能源可以具有不同的標稱工作電壓(例如，在12到"伏範圍內)。
AC功率接口 U4與逆變器系統116可操作地通信和/或與其電耦合。 AC功率接口 114包括適於與電力公用事業或者其它外部負栽耦合以便 與該電力公用事業或者其它外部負栽交換AC功率的硬體接口。在實施 例中，AC功率接口 114包括適於容納電插頭(例如，電插頭290、 390、 490、 590、 690、 790，圖2-7 )的接線盒(例如,接線盒212、 312、 412、 512、 612、 712，圖2-7),該電插頭電耦合到或者可連接到4^用事業 AC電源插座或者外部負栽。在可替換的實施例中，AC功率接口 114包 括適於被插入接線盒(例如，電插座，未示出)中的電插頭，其中該接 線盒電耦合到或者可連接到電力公用事業或者其它外部負載。更具體 地，在各種實施例中，AC功率接口 U4包括硬體接口，該硬體接口選自 包括雙導體AC功率接口、三導體AC功率接口、單相接線盒、兩相接線 盒、三相接線盒、單相插頭、兩相插頭和三相插頭的硬體接口組中。稍 後將結合圖2-7描述的實施例包括車輛功率處理系統，其包括以適於容 納電插頭的接線盒為形式的AC功率接口。所示出和描述的實施例不意 欲為限制性的，並且應當理解，逆變器系統的其它實施例可以包括適於 被插入接線盒中的電插頭。
在各個時間，車輛IOO可能處於推進狀態或者停車狀態中。在任一 種狀態中，各個系統部件可以作為車輛功率處理系統(例如，車輛功率 處理系統200、 300、 400、 500、 600、 700，圖2-7)進行互操作。更具 體地，車輛功率處理系統可以包括一個或多個DC鏈路(link)電容器 (未示出)、電子控制系統108、 DC能源llO、 AC功率接口 114、逆變 器系統116以及電機118-120等等。稍後將結合圖2-7來描述車輛功率 處理系統的各種實施例。
在推進狀態時，車輛100可以是靜止的或者移動的，並且AC功率 接口 114與任何電力公用事業或者外部負栽斷開連接。在推進狀態中， 功率處理系統提供驅動功能，其中逆變器系統116可以從DC能源110 中汲取DC功率，將DC功率轉換為AC波形，並且將AC波形提供到電機 118-120,以便推動車輛、提供交流發電機功率和/或提供輔助功率。
在停車狀態時，車輛IOO是靜止的並且AC功率接口 U4(例如，經 由接線盒與插頭之間的物理耦合)與電力公用事業和/或另一類型外部 負栽耦合。根據各種實施例，在車輛停車狀態時，車輛100可以處於充電模式或者功率處理模式。
在充電模式中，根椐實施例，功率處理系統提供充電功能，以便通
過從電力公用事業汲取功率從而對DC能源110再充電來對車輛的DC能 源110(例如，電池)進行充電。反之，根據另一個實施例，在功率處 理模式中，功率處理系統用來通過從DC能源110汲取功率並且向電力 公用事業供應該功率來對車輛的DC能源U0放電。
更具體地說，當車輛IOO處於充電模式中時，逆變器系統116可以 通過經由一個或多個電才幾118-120和AC功率接口 114從電力/>用事業 接收AC功率、將所接收的AC功率轉換為DC功率並且用該DC功率對DC 能源IIO再充電來提供充電功能。因此，在車輛IOO處於充電模式中時 車輛IOO可以用來對DC能源IIO再充電。
在處於功率處理模式中時，根據各種實施例，系統部件(例如，逆 變器系統116和電機118-120)可以用來提供選自包括但不限於獨立的 AC功率源功能、與公用事業互連的有功功率發生器功能、與公用事業互 連的無功功率發生器功能和/或與公用事業互連的有源電力濾波器功能 的功能組中的任何一個或多個功能。可以通過電子控制系統108控制系 統部件來提供這些功能中的任何一個或多個功能。換句話說，電子控制 系統108可以執行指令，這些指令使得電子控制系統108以使系統部件 提供上述功能中的一個或多個的方式來向泉統部件提供控制信號。
根據各種實施例，當車輛IOO處於功率處理模式中時，逆變器系統 116可以工作來從DC能源UO汲取DC功率、將DC功率轉換為AC功率 並且經由一個或多個電才幾118-120和AC功率接口 114向外部負栽(例 如，電力公用事業或者另一種類型負栽)供應AC功率。另外，當車輛 100處於功率處理模式中並且正在提供與公用事業互連的無功功率發生 器功能時，逆變器系統116還可以工作來經由一個或多個電機118-120 和AC功率接口 114從電力公用事業汲取AC功率、將AC功率轉換為DC 功率並且向DC能源IIO提供DC功率。下面將結合圖2-7的功率處理系 統的描述來給出各個系統部件的功能的更詳細描述。
在實施例中，車輛IOO可以基於各種因素(例如，電池的荷電狀態 (SOC)和/或時刻(time of day))在充電模式與功率處理模式之間 自動切換。例如，車輛100可以被編程為在電池的SOC低於第一閾值時 不切換到功率處理模式。作為另一個示例，車輛ioo可以被編程為在電池的soc低於第二閾值(其可以與第一閾值相同或者不同)時從功率處 理模式自動切換到充電模式。作為再一個示例，車輛100可以被編程為
在第一時刻自動切換到功率處理模式(例如，在峰值使用時間段期間向 公用事業供應電力)並且在第二時刻切換到充電模式(例如，在非峰值 使用時間段期間從公用事業汲取功率)。另外或者可選地，用戶可以通
過經由用戶接口器件提供用戶輸入而使車輛100切換到充電沖莫式或者功
率處理模式，該用戶接口器件給用戶提供選擇模式的選項。
在此詳細描述的實施例指示相同系統部件(例如，逆變器系統116、 電機118-120、 DC鏈路電容器(未示出))中的一些或全部可以用於推 進狀態和停車狀態以便向車輛的牽引系統提供驅動功率、對DC能源110 充電(例如，在充電模式中)、或者供應AC電功率(例如，在功率處 理模式中)。應當理解，在其它實施例中，車輛100可以包括用於推進 狀態或者停車狀態的不同系統部件。此外，車輛IOO可以包括在充電模 式或者功率處理模式期間使用的不同系統部件。
圖2-7示出了適合用於插電式電動車輛(例如，車輛100，圖l) 的功率處理系統的實施例。以下圖2-7的描述適用於在車輛處於停車狀 態(例如，車輛靜止並且車輛的AC功率接口與電力公用事業和/或另一 類型外部負載耦合)時的配置。
圖2是根據第一示例性實施例的車輛功率處理系統200的實施例的 示意電路圖。系統200可以適合用於功率分流型混合電動車輛，但是系 統200也可以適用於其它類型的混合電動車輛。在實施例中，系統200 包括逆變器系統202 (例如，逆變器系統116，圖l)、第一AC電動機 204 (例如，驅動電機118，圖l)、第二 AC電動機206 (例如，交流發 電機119,圖1)、可再充電的DC能源208 (例如，DC能源110，圖1)、 DC母線電容器210、接線盒212以及電子控制系統213 (例如，電子控 制系統108，圖1)。
逆變器系統202可操作為雙向轉換器。在被控制為用作DC到AC轉 換器時，逆變器系統202適於將來自DC能源208的DC功率轉換為提供 給第一和第二 AC電動才幾204、 206的AC功率。在淨皮控制為用作AC到DC 轉換器時，逆變器系統202適於將來自第一和第二AC電動機204、 206 的AC功率轉換為提供給DC能源208的DC功率。
逆變器系統202包括第一逆變器部分240以及第二逆變器部分250。在實施例中，逆變器部分240包括六個開關260、 261、 262、 263、 264、 265的陣列並且逆變器部分250包括六個開關270、 271、 272、 273、 274、 275的陣列。開關260、 262、 264、 270、 272、 274可以被稱為"上開關"， 而開關261、 263、 265、 271、 273、 275可以被稱為下開關。每個開關 260-265、 270-275包括電晶體(例如，絕緣柵雙極電晶體(IGBT)、金 屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)、集成柵極換流晶閘管 (integrated gate commutated thyristor, IGCT)或者其它高頻開關 器件)以及反並聯的二極體。在運行期間，經過電晶體的電流方向與經 過相應二極體的可允許電流方向相反。在運行期間，由電子控制系統213 執行的逆變器控制算法向開關260-265、 270-275中的每一個的電晶體 提供驅動信號(未示出)，其中該驅動信號具有取決於系統200在那時 實現的功能(例如，驅動功能、充電功能、獨立的AC功率源功能、與 公用事業互連的有功功率發生器功能、與公用事業互連的無功功率發生 器功能或者與公用事業互連的有源電力濾波器功能)的特性。在實施例 中，電晶體驅動信號包括具有可變特性(例如，佔空比)的高頻脈衝寬 度調製(PWM)信號，可以調節該可變特性來控制開關260-265、 270-275 的切換並且因此控制逆變器部分240和250產生的電壓和電流(例如， 以產生期望的電壓和/或電流幅度和/或相移)。
如所示出的，逆變器部分240中的開關260-265成對地彼此串聯電 耦合，並且每一對包括切換支路(switching leg) 242、 243和244。 切換支路242-244彼此並聯電耦合。類似地，逆變器部分250中的開關 270-275成對地彼此串聯電耦合，並且每一對包括切換支路252、 253和 254。切換支路252-254彼此並聯電耦合。在切換支路242-244和252-254 的第一末端處的導電部件與第一逆變器端子280電耦合，並且在切換支 路242-244和252-254的相對的第二末端處的導電部件與第二逆變器端 子282電耦合。
可再充電的DC能源208橫跨第一逆變器端子280和第二逆變器端 子282與逆變器系統202並聯電耦合。可再充電的DC能源208可以包 括一個或多個可再充電的電池、電池組、超級電容器等等。另外，DC母 線電容器210電耦合在可再充電的DC能源208兩端，並且因此也橫跨 第一逆變器端子280和笫二逆變器端子282與逆變器系統202並聯耦合。 DC母線電容器210適於提供DC母線電壓濾波。在各種實施例中，DC母線電容器210可以包括一個或多個電解電容器、薄膜電容器或者其它類 型電容器。
AC電動機204、 206中的每一個是包括一組三繞組(或線圈)214、 215、 216、 217、 218、 219的三相電機。雖然未示出，但是AC電動機 204、 206中每一個都包括定子組件(包括繞組)和轉子組件(包括鐵磁 芯、繞組和/或永磁體)。第一 AC電動機204的繞組214-216與第一逆 變器部分240如下地電耦合1)第一繞組214與支路242的開關之間 的連接點電耦合；2)第二繞組215與支路243的開關之間的連接點電 耦合；並且3)第三繞組216與支路244的開關之間的連接點電耦合。 類似地，笫二 AC電動機206的繞組217-219與第二逆變器部分250如 下地電耦合1)第一繞組217與支路252的開關之間的連接點電耦合； 2)第二繞組218與支路253的開關之間的連接點電耦合；並且3 )第三 繞組219與支路254的開關之間的連接點電耦合。
接線盒212適於容納單相或者兩相電插頭290並且與其電耦合，該 電插頭290又與外部負載292 (例如，設備或者電力公用事業)電耦合。 在可替換的實施例中，系統200可以包括單相或者兩相電插頭(未示出) 以代替接線盒212。在這樣的實施例中，電插頭可以適於由外部的接線 盒(未示出)容納並且與其電耦合。該接線盒又可以與外部負栽(例如， 設備或者電力公用事業)電耦合。在任一實施例中(例如，在系統200 包括接線盒或者插頭時)，車輛的接線盒或者插頭更一般地可以被認為 是雙導體AC功率接口 (例如，AC功率接口 114,圖1)。
在實施例中，第一AC電動機204的中性點(neutral point ) 230 可以與第一 AC電動機204和接線盒212之間的第一導體232電耦合。 類似地，第二 AC電動機206的中性點234可以與第二 AC電動機206和 接線盒212之間的第二導體236電耦合。在系統200適於處理單相AC 功率時，第一導體232可以傳送AC功率的相位分量，而第二導體236 可以傳送AC功率的中性分量(neutral component),或者反之亦然。 在系統200適於處理兩相AC功率時，笫一導體232可以傳送AC功率的 第一相位分量，而第二導體236可以傳送AC功率的第二相位分量。
在系統200處於推進狀態時，接線盒212通常與插頭290斷開連接， 以便使車輛能夠移動。另外，為了提供驅動功能，電子控制系統213可 以向逆變器系統202提供電晶體驅動信號，所述驅動信號使得逆變器系統202從DC能源208中汲取DC功率，將DC功率轉換為AC功率，並且 將AC功率提供給電機204、 206，以便推動車輛和/或提供交流發電機功 率。參照第一逆變器部分240,在實施例中，電子控制系統213提供晶 體管驅動信號以彼此異相(例如，彼此有120度相位差)地切換上開關 260、 262、 264,以及彼此異相併且還與每個支路242、 243、 244內對 應的上開關260、 262、 264的切換周期異相(例如，有180度相位差) 地切換下開關261、 263、 265中的每一個。第一逆變器部分240和第二 逆變器部分250的對應的開關(例如，在六開關陣列中處於相同位置的 開關，諸如開關260和270 )可以或者可以不互相同步地切換。
在系統200處於停車狀態時，接線盒212連接到插頭290，並且因 此連接到外部負栽292 (例如，設備或者電力公用事業)。在系統200 處於停車狀態並且還處於充電模式時，在電子控制系統213向逆變器系 統202提供電晶體驅動信號時可以提供充電功能，所述驅動信號使得逆 變器系統202從電機204、 206中汲取AC功率，將AC功率轉換為DC功 率，並且將DC功率提供給DC能源208，以便對DC能源208進行再充電。 參照第一逆變器部分240,在實施例中，電子控制系統213提供電晶體 驅動信號以彼此同相(例如，切換周期是同步的)地切換上開關260、
262、 264,以及彼此同相但是與每個支路242、 243、 244內對應的上開 關260、 262、 264的切換周期異相(例如，有180度相位差)地切換下 開關261、 263、 265中的每一個。在單相運行或者兩相運行中，同步切 換第一組開關，該第一組開關包括第一逆變器部分240的每個支路的上 開關(例如，開關260、 262、 264 )以及第二逆變器部分250的每個支 路的下開關(例如，開關271、 273、 275 )。換句話說，同時接通或斷 開第一組開關的全部六個開關。類似地，同步切換第二組開關，該第二 組開關包括第一逆變器部分240的每個支路的下開關(例如，開關261、
263、 265 )以及第二逆變器部分250的每個支路的上開關(例如，開關 270、 272、 274 )。換句話說，同時接通或斷開第二組開關的全部六個 開關。第一組六個開關的切換與第二組六個開關的切換有180度相位差。
可選地，在系統200處於停車狀態並且還處於功率處理模式時，可 以根據電子控制系統213提供的電晶體驅動信號來提供各個功能中的一 個或多個。在特定實施例中，並且如先前所提到的，在停車狀態和功率 處理模式中可以提供的功能可以包括選自一組功能中的任何一個或多個功能，該組功能包括但不限於獨立的AC功率源功能、與公用事業互 連的有功功率發生器功能、與公用事業互連的無功功率發生器功能和/ 或與公用事業互連的有源電力濾波器功能。對於先前句子中所列出的功 能，可以以與充電模式中第一逆變器部分240和第二逆變器部分250的 開關260-265的控制類似的方式來執行第一逆變器部分240和第二逆變 器部分250的開關260-265的控制。換句話說，參照第一逆變器部分240, 在實施例中，電子控制系統213提供電晶體驅動信號以彼此同相地切換 上開關260、 262、 264，以及彼此同相但是與每個支路242、 243、 244 內對應的上開關260、 262、 264的切換周期異相地切換下開關261、 263、 265中的每一個。另外，與第一逆變器部分240的對應開關同步地切換 第二逆變器部分250的對應開關。
例如，在系統200經由接線盒212和插頭290與設備形式的外部負 載292 (例如，使用120或240 AC伏工作的設備)可操作地通信和/或 電耦合時，可以提供獨立的AC功率源功能。為了提供AC功率源功能， 電子控制系統213向逆變器系統202提供電晶體驅動信號，所述驅動信 號使得逆變器系統202從DC能源208中汲取DC功率，將DC功率轉換 為AC功率，並且經由電機204、 206的繞組214-219、接線盒212以及 插頭290來將AC功率供應給外部負栽292。
例如，在系統200經由接線盒212和插頭290與電力公用事業形式 的外部負載292可操作地通信和/或電耦合時，可以提供與公用事業互 連的有功功率發生器功能、與公用事業互連的無功功率發生器功能和/ 或與公用事業互連的有源電力濾波器功能。為了提供與公用事業互連的 有功功率發生器功能，電子控制系統213向逆變器系統202提供電晶體 驅動信號，其使逆變器系統202從DC能源208中汲取DC功率，將DC 功率轉換為AC功率，並且經由電4幾204、 206的繞組214-219、接線盒 212以及插頭290來將AC功率供應給外部負載292 (例如，電力公用事 業)。為了控制由系統200向電力公用事業供應的有功功率的量，可以 通過調節電子控制系統213向逆變器系統202提供的電晶體驅動信號的 特性來調節AC功率的幅值(例如，將AC功率的幅值增大以向公用事業 供應更多的有功功率以及將其減少以向公用事業供應更少的有功功 率)。
為了提供與公用事業互連的無功功率發生器功能，電子控制系統
20213在電周期(electric cycle)的前半周期期間向逆變器系統202提 供電晶體驅動信號，所述驅動信號使逆變器系統202從DC能源208中 汲取DC功率，將DC功率轉換為AC功率，並且經由電機204、 206的繞 組214-219、接線盒212以及插頭290將AC功率供應給外部負載292(例 如，電力公用事業)。在該電周期的後半周期期間，電子控制系統213 向逆變器系統202提供電晶體驅動信號，所述驅動信號使逆變器系統 202經由電機204、 206的繞組214-219、接線盒212以及插頭290來從 外部負栽292 (例如，電力公用事業)中汲取AC功率，將AC功率轉換 為DC功率，並且將DC功率供應給DC能源208。為了控制系統200在自 身與電力公用事業之間循環的(circulated)無功功率的量，可以通過 調節電子控制系統213向逆變器系統202提供的電晶體驅動信號的特性 來調節AC功率的電壓和電流波形之間的相移(例如，可以朝著90度增 大相移以向公用事業供應更多的無功功率以及朝著0度減少該相移以向 公用事業供應更少的無功功率)。
最後，為了提供與公用事業互連的電力濾波功能，電子控制系統213 向逆變器系統202提供電晶體驅動信號，所述驅動信號使逆變器系統 202從DC能源208中汲取DC功率，將DC功率轉換為AC功率，並且經 由電機204、 206的繞組214-219、接線盒212以及插頭290來將AC功 率供應給外部負栽292 (例如，電力公用事業)以致力於幫助該電力乂> 用事業生成更具正弦形的電壓/電流波形。
圖3是根據第二示例性實施例的車輛功率處理系統300的實施例的 示意電路圖。系統300可以適合用於並聯型混合電動車輛，但是系統300 也可以適用於其它類型的混合電動車輛。在實施例中，系統300包括逆 變器系統302 (例如，逆變器系統116,圖l)、 AC電動機304 (例如， 電機U8、 119或120,圖1)、可再充電的DC能源308 (例如，DC能 源110，圖1 ) 、 DC母線電容器310、接線盒312、電子控制系統313 (例 如，電子控制系統108，圖1)以及開關陣列318。與DC能源308和DC 母線電容器310有關的功能和各種實施例與圖2中類似的部件(例如， DC能源208和DC母線電容器310)的功能和各種實施例相似，因此為 了簡潔起見這裡不再重複。
逆變器系統302可操作為雙向轉換器，如結合圖2所迷的，並且包 括逆變器部分340。在實施例中，逆變器部分340包括六個開關的陣列，
21所述開關的陣列可以以與上面結合圖2討論的開關260-265的實施例相 同的方式與功能來配置。另外，在運行期間，電子控制系統313執行的 逆變器控制算法根據系統300在那時實現的功能來提供電晶體驅動信號
(未示出)，也如上面結合圖2所討論的。為了提供驅動功能或者為了 提供充電功能，逆變器部分340的開關可以用與上面控制開關260-265
(圖2)以提供驅動功能時所描迷的基本相同的方式來控制。另外，為 了提供與公用事業互連的有功功率發生器功能、與公用事業互連的無功 功率發生器功能和/或與公用事業互連的有源電力濾波器功能，逆變器 部分340的開關可以用與上面控制開關260-265 (圖2)以提供相應功 能時所描述的基本相同的方式來控制。
如所示出的，逆變器部分340中的開關成對地彼此串聯電耦合，並 且每一對包括切換支路342、 343和344。切換支路342-344彼此並聯地 電耦合。在切換支路342-344的第一末端處的導電部件與笫一逆變器端 子380電耦合，並且在切換支路342-344的相對的第二末端處的導電部 件與第二逆變器端子382電耦合.
可再充電的DC能源308橫跨第一逆變器端子380和第二逆變器端 子382與逆變器系統302並聯電耦合。另外，DC母線電容器310電耦合 在可再充電的DC能源308兩端，並且因此也橫跨第一逆變器端子380 和第二逆變器端子382與逆變器系統302並聯耦合。
與圖2的接線盒212相反，接線盒312適於容納三相的電插頭390 並且與其電耦合，該電插頭390又與外部負載392 (例如，設備或者電 力公用事業)電耦合。在可替換的實施例中，系統300可以包括三相電 插頭(未示出)以代替接線盒312，如上結合圖2所述的。在任一實施 例中(例如，在系統200包括接線盒或者插頭時)，車輛的接線盒或者 插頭更一般地可以被認為是三導體AC功率接口(例如，AC功率接口 114， 圖1)。
AC電動機304是包括一組三繞組(或線圏)314、 315、 316的三相 電機。雖然未示出，但是AC電動機304包括定子組件(包括繞組)和 轉子組件(包括鐵磁芯、繞組和/或永磁體)。AC電動機204的繞組 314-316與逆變器部分340如下地電耦合1)繞組314的第一末端與支 路342的開關之間的連接點電耦合；2)第二繞組315的第一末端與支 路343的開關之間的連接點電耦合；並且3)第三繞組316的第一末端與支路344的開關之間的連接點電耦合。
在實施例中，開關陣列318包括以三個背對背矽可控整流器(SCR) 為形式的三個固態開關。AC電動機204的繞組314-316與開關陣列318 如下地電耦合1)繞組314的第二末端與開關陣列318的笫一開關電 耦合；2 )第二繞組315的第二末端與開關陣列318的第二開關電耦合； 並且3)第三繞組316的第二末端與開關陣列318的第三開關電耦合。
在實施例中，AC電動機304的中性點305由開關陣列318分開。在 實施例中，開關陣列318包括三個並聯布置的開關。開關陣列318中的 每個開關可以被控制到第一位置(如圖3所示)或第二位置。在實施例 中，可以由系統300內的協調電路(未示出)根據插頭390是否被插入 接線盒312中來控制開關陣列318中的開關的位置。當插頭390未被插 入接線盒M2中時，可以將開關陣列318的開關控制為保持在第一位置。 在實施例中，當插頭390被插入接線盒312中時，可以將開關陣列318 的開關控制為保持在第二位置。
在第一位置時，繞組314、 315、 M6的第二末端與接線盒312斷開 連接，並且被相互連接以形成中性點305。在實施例中，例如，在推進 狀態中可以控制開關陣列318的開關到笫一位置。在第二位置時，每個 繞組314、 315、 316的第二末端與在接線盒312和開關陣列318之間的 三個導體332、 333、 334中的一個電耦合。因此，當開關陣列318的開 關處於第二位置時，第一導體332可以傳送AC功率的第一相位分量， 第二導體333可以傳送AC功率的第二相位分量，而第三導體334可以 傳送AC功率的第三相位分量。在實施例中，例如，在停車狀態中可以 控制開關陣列318的開關到第二位置，以便使系統300經由接線盒312 與外部負栽392互連，並且使系統300能夠提供充電功能、與公用事業 互連的有功功率發生器功能、與公用事業互連的無功功率發生器功能和 /或與公用事業互連的有源電力濾波器功能。
圖4是根據第三示例性實施例的車輛的功率處理系統400的實施例 的示意電路圖。系統400可以適合用於功率分流型混合電動車輛，但是 系統400也可以適用於其它類型的混合電動車輛。在實施例中，系統400 包括逆變器系統402 (例如，逆變器系統116，圖l)、第一AC電動機 404 (例如，驅動電機118，圖l)、第二 AC電動機405 (例如，交流發 電機119，圖1)、第三AC電動機406 (例如，輔助電機120,圖l)、
23可再充電的DC能源408 (例如，DC能源110,圖1 ) 、 DC母線電容器 410、接線盒412以及電子控制系統413 (例如，電子控制系統108,圖 1 )。與DC能源408和DC母線電容器410有關的功能和各種實施例與 圖2中類似的部件(例如，DC能源208和DC母線電容器310)的功能 和各種實施例相似，因此為了簡潔起見這裡不再重複。
逆變器系統402可操作為雙向轉換器，如結合圖2所述的，並且包 括第一逆變器部分440、第二逆變器部分450和第三逆變器部分480。 在實施例中，逆變器部分440、 450、 480每個都包括六個開關的陣列， 所述開關的陣列可以以與上面結合圖2討論的開關260-265的實施例同 樣的方式與功能來配置。然而，在實施例中，第一和第二逆變器部分440、 450的開關可以適於高功率應用(例如，當它們可以分別與驅動電才幾404 和交流發電機電機405電耦合時)，而第三逆變器部分480的開關可以 適於顯著較低的功率應用(例如，當它們可以與輔助電衝幾406電耦合時)。 另外，在運行期間，電子控制系統413執行的逆變器控制算法根椐系統 400在那時實現的功能來提供電晶體驅動信號(未示出)，也如上面結 合圖2所討論的。在實施例中，通過控制第一、第二和第三逆變器部分 440、 450、 480的切換，電機404-406彼此異相地工作(例如，有120 度相位差)。
如所示出的，逆變器部分440中的開關成對地彼此串聯電耦合，並 且每一對包括切換支路442、 443和444。切換支路442-444彼此並聯地 電耦合。類似地，逆變器部分450中的開關成對地彼此串聯電耦合，並 且每一對包括切換支路452、 453和454。切換支路452-454彼此並聯地 電耦合。最後，逆變器部分480中的開關成對地彼此串聯電耦合，並且 每一對包括切換支路482、 483和484。切換支路482-484彼此並聯地電 耦合。在切換支路442-444、 452-454和482-484的第一末端處的導電 部件與第一逆變器端子486電耦合，並且在切換支路442-444、 452-454 和482-484的相對的第二末端處的導電部件與第二逆變器端子488電耦 合。
可再充電的DC能源408橫跨第一逆變器端子486和第二逆變器端 子488與逆變器系統402並聯電耦合。另外，DC母線電容器410電耦合 在可再充電的DC能源408兩端，並且因此也橫跨第一逆變器端子486 和第二逆變器端子488與逆變器系統402並聯耦合。與圖3的接線盒M2類似，接線盒412適於容納三相電插頭490並 且與其電耦合，該電插頭490又與外部負載392 (例如，設備或者電力 公用事業)電耦合。在可替換的實施例中，系統400可以包括三相電插 頭(未示出)以代替接線盒412,如上面結合圖2所述的。在任一實施 例中(例如，在系統200包括接線盒或者插頭時)，車輛的接線盒或者 插頭更一般地可以被認為是三導體AC功率接口 (例如，AC功率接口 114, 圖1)。
AC電動機404-406中的每一個是包括一組三繞組(或線圈)414、 415、 416、 417、 418、 419、 420、 421、 422的三相電機。雖然未示出， 但是AC電動機404-406中每一個都包括定子組件(包括繞組)和轉子 組件(包括鐵磁芯、繞組和/或永磁體)。第一 AC電動機404的繞組 414-416與第一逆變器部分440如下地電耦合1 )笫一繞組414與支路 442的開關之間的連接點電耦合；2)第二繞組415與支路443的開關之 間的連接點電耦合；並且3)第三繞組416與支路444的開關之間的連 接點電耦合。類似地，第二 AC電動才幾405的繞組417-419與第二逆變 器部分450如下地電耦合1 )第一繞組417與支路452的開關之間的 連接點電耦合；2)第二繞組418與支路453的開關之間的連接點電耦 合；並且3)第三繞組419與支路454的開關之間的連接點電耦合。最 後，第三AC電動才幾406的繞組420-422與第三逆變器部分480如下地 電耦合1)第一繞組420與支路482的開關之間的連接點電耦合；2) 第二繞組421與支路483的開關之間的連接點電耦合；並且3 )第三繞 組422與支路484的開關之間的連接點電耦合。
在實施例中，第一 AC電動機404的中性點430可以與第一 AC電動 機404和接線盒412之間的第一導體431電耦合。類似地，第二 AC電 動機405的中性點432可以與第二 AC電動機405和接線盒412之間的 第二導體433電耦合。最後，第三AC電動機406的中性點434可以與 第三AC電動機406和接線盒412之間的第三導體435電耦合。
如先前所提到的，通過控制第一、第二和第三逆變器部分440、 450、 480的切換，電機404-406彼此異相地工作(例如，有120度相位差)。 因此，第一導體431可以傳送AC功率的第一相位分量，第二導體433 可以傳送AC功率的笫二相位分量，而第三導體435可以傳送AC功率的 第三相位分量。在實施例中，AC功率的相位分量由逆變器部分480的能力限制，該逆變器部分480可以包括相對低功率開關，如先前所述。
圖5是根據第四示例性實施例的車輛功率處理系統500的實施例的 示意電路圖。系統500可以適合用於串聯型混合電動車輛或功率分流型 混合電動車輛，但是系統500也可以適用於其它類型的混合電動車輛。 在實施例中，系統500包括逆變器系統502 (例如，逆變器系統116, 圖1)、第一AC電動機504 (例如，驅動電機118，圖1)、第二AC電 動機506 (例如，交流發電機119,圖1 )、可再充電的DC能源508 (例 如，DC能源llO，圖l)、多個DC母線電容器510、 511、接線盒512、 電子控制系統513 (例如，電子控制系統108，圖1)以及電感器545。 與DC能源508有關的功能和各種實施例與圖2中的類似部件(例如， DC能源208 )的功能和各種實施例相似，因此為了簡潔起見這裡不再重 復。
逆變器系統502可操作為雙向轉換器，如結合圖2所述的，並且包 括第一逆變器部分540和第二逆變器部分550。在實施例中，逆變器部 分540、 550每個都包括六個開關的陣列，其可以以與上面結合圖2討 論的開關260-265的實施例同樣的方式與功能來配置。另外，在運行期 間，電子控制系統513執行的逆變器控制算法根據系統500在那時實現 的功能來提供電晶體驅動信號(未示出)，也如上面結合圖2所討論的。 在實施例中，通過控制第一和第二逆變器部分540、 550的切換，電機 504、 506彼此異相地工作(例如，有120度相位差)。
如所示出的，逆變器部分540中的開關成對地4皮此串聯電耦合，並 且每一對包括切換支路542、 543和544。切換支路542-5"彼此並聯地 電耦合。類似地，逆變器部分550中的開關成對地彼此串聯電耦合，並 且每一對包括切換支路552、 553和554。切換支路552-554彼此並聯地 電耦合。在切換支路542-544和552-554的第一末端處的導電部件與第 一逆變器端子580電耦合，並且在切換支路542-544和552-554的相對 的第二末端處的導電部件與第二逆變器端子582電耦合.
可再充電的DC能源508橫跨第一逆變器端子580和第二逆變器端 子582與逆變器系統502並聯電耦合。在實施例中，DC母線電容器510、 511包括兩個串聯連接的電容器510、5U，但是在其它實施例中系統500 可以包括多於兩個的串聯連接的電容器。另外，串聯連接的DC母線電 容器510、 511的末端電耦合在可再充電的DC能源508兩端，並且因此
26也橫跨第一逆變器端子580和第二逆變器端子582與逆變器系統502並 聯耦合。
與圖3的接線盒312類似，接線盒512適於容納三相電插頭590並 且與其電耦合，該電插頭590又與外部負載592 (例如，設備或者電力 公用事業)電耦合。在可替換的實施例中，系統500可以包括三相電插 頭(未示出)以代替接線盒512，如上面結合圖2所述的。在任一實施 例中(例如，在系統200包括接線盒或者插頭時)，車輛的接線盒或者 插頭更一般地可以被認為是三導體AC功率接口(例如，AC功率接口 114, 圖1)。
AC電動機504、 506中的每一個是包括一組三繞組(或線圖)514、 515、 516、 517、 518、 519的三相電動機。雖然未示出，^f旦是AC電動才幾 504、 506中每一個都包括定子組件(包括繞組)和轉子組件(包括鐵磁 芯、繞組和/或永磁體)。第一AC電動機504的繞組514-516與第一逆 變器部分540如下地電耦合1 )第一繞組514與支路542的開關之間 的連接點電耦合；2)笫二繞組515與支路543的開關之間的連接點電 耦合；並且3)第三繞組516與支路544的開關之間的連接點電耦合。 類似地，第二 AC電動4幾506的繞組517-519與第二逆變器部分550如 下地電耦合1)第一繞組517與支路552的開關之間的連接點電耦合； 2)第二繞組518與支路553的開關之間的連接點電耦合；並且3 )第三 繞組519與支路554的開關之間的連接點電耦合。
第一 AC電動機504的中性點532可以與第一 AC電動機504和接線 盒512之間的第二導體533電耦合。類似地，第二AC電動機506的中 性點534可以與第二 AC電動機506和接線盒512之間的第三導體535 電耦合。
在實施例中，DC母線電容器510、 511之間的連接點523 (例如， 電學上的中點)與電感器545的第一末端電耦合，而電感器545的第二 末端與電感器545和接線盒512之間的第一導體531電耦合。電感器5" 可以包括例如適於為從連接點5 2 3汲取的電流提供電流調節的電感器元 件。
如先前所提到的，通過控制笫一和第二逆變器部分540、 550的切 換，電機504、 506彼此異相地工作(例如，有120度相位差)。另夕卜， 當系統500是平衡的三相系統時，根據實施例，通過直接控制經過電機504、 506的電流的相位來間接控制DC母線電容器510、 511之間的連接 點523處的電流的相位。例如，當控制第一和笫二逆變器部分540、 550 以使得中性點532、 534處的電流彼此有120度相位差時，在DC母線電 容器510、 511之間的連接點523處的電流也將與電機電流有120度相 位差。因此，通過上述各種系統部件之間的耦合，笫一導體532可以傳 送AC功率的第一相位分量(例如，來自連接點523 ),第二導體533可 以傳送AC功率的笫二相位分量(例如，來自中性點532 )，而第三導體 534可以傳送AC功率的第三相位分量(例如，來自中性點534 )。
圖6是根椐第五示例性實施例的車輛功率處理系統600的實施例的 示意電路圖。系統600可以適合用於串聯型混合電動車輛或功率分流型 混合電動車輛，但是系統600也可以適用於其它類型的混合電動車輛。 在實施例中，系統600包括逆變器系統602 (例如，逆變器系統116， 圖1)、第一AC電動機604 (例如，驅動電機118，圖1)、笫二AC電 動機606 (例如，交流發電機119,圖l)、可再充電的DC能源608 (例 如，DC能源llO，圖l)、 DC母線電容器610、半橋6U、電感器645、 接線盒612以及電子控制系統613 (例如，電子控制系統108,圖l)。 與DC能源608和DC母線電容器610有關的功能和各種實施例與圖2中 的類似部件(例如，DC能源208和DC母線電容器210)的功能和各種 實施例相似，因此為了簡潔起見這裡不再重複。
逆變器系統602可操作為雙向轉換器，如結合圖2所述的，並且包 括第一逆變器部分640和第二逆變器部分650。在實施例中，逆變器部 分640、 650每個都包括六個開關的陣列，所述開關的陣列可以以與上 面結合圖2討論的開關260-265的實施例同樣的方式與功能來配置。另 外，在運行期間，電子控制系統613執行的逆變器控制算法根據系統600 在那時實現的功能來提供電晶體驅動信號(未示出)，也如上面結合圖 2所討論的。
如所示出的，逆變器部分640中的開關成對地彼此串聯電耦合，並 且每一對包括切換支路642、 643和644。切換支路642-644彼此並聯地 電耦合。類似地，逆變器部分650中的開關成對地彼此串聯電耦合，並 且每一對包括切換支路652、 653和654。切換支路652-654彼此並聯地 電耦合。在切換支路642-644和652-654的第一末端處的導電部件與第 一逆變器端子680電耦合，並且在切換支路642-644和652-654的相對
28的第二末端處的導電部件與第二逆變器端子682電耦合。
可再充電的DC能源608橫跨第一逆變器端子680和第二逆變器端 子682與逆變器系統602並聯電耦合。另外，DC母線電容器610電耦合 在可再充電的DC能源608兩端，並且因此也橫跨第一逆變器端子680 和第二逆變器端子682與逆變器系統602並聯耦合。
與圖3的接線盒312類似，接線盒612適於容納三相電插頭690並 且與其電耦合，該電插頭690又與外部負載692 (例如，設備或者電力 公用事業)電耦合。在可替換的實施例中，系統600可以包括三相電插 頭(未示出)以代替接線盒612，如上面結合圖2所述的。在任一實施 例中(例如，在系統20G包括接線盒或者插頭時)，車輛的接線盒或者 插頭更一般地可以被認為是三導體AC功率接口(例如，AC功率接口 114，
圖1)。
AC電動才幾604、 606中的每一個是包括一組三繞組(或線圈)614、 615、 616、 617、 618、 619的三相電機。雖然未示出，但是AC電動才幾 604、 606每一個都包括定子組件(包括繞組)和轉子組件(包括鐵磁芯、 繞組和/或永磁體)。第一 AC電動機604的繞組614-616與第一逆變器 部分640如下地電耦合1)第一繞組614與支路642的開關之間的連 接點電耦合；2)第二繞組615與支路643的開關之間的連接點電耦合； 並且3 )第三繞組616與支路644的開關之間的連接點電耦合。類似地， 第二 AC電動機606的繞組617-619與第二逆變器部分660如下地電耦 合1 )第一繞組617與支路652的開關之間的連接點電耦合；2)第二 繞組618與支路653的開關之間的連接點電耦合；並且3)第三繞組619 與支路654的開關之間的連接點電耦合。
第一 AC電動機604的中性點632可以與第一 AC電動機604和接線 盒612之間的第二導體633電耦合。類似地，第二AC電動機606的中 性點634可以與第二 AC電動機606和接線盒612之間的第三導體636 電耦合。
半橋6U包括兩個串聯連接的開關694、 696，但是在其它實施例中 系統600可以包括多於兩個的串聯連接的開關來形成半橋。在實施例中， 可以與第一和第二逆變器部分640、 650的開關基本上相同地配置開關 694、 696。另外，串聯連接的開關694、 696的末端電耦合在可再充電 的DC能源608兩端，並且因此也橫跨第一逆變器端子680和第二逆變器端子682與DC母線電容器610和逆變器系統602並聯耦合。
在實施例中，開關694、 696之間的連接點6"與電感器6"的第 一末端電耦合，而電感器645的第二末端與電感器645和接線盒612之 間的第一導體631電耦合。電感器645可以包括例如適於為從連接點623 汲取的電流提供電流調節的電感器元件。
如先前所提到的，通過控制第一和第二逆變器部分640、 650的切 換，電機604、 606彼此異相地工作(例如，有120度相位差)。另夕卜， 在實施例中，控制半橋511的開關694、 696的切換以在連接點623處 產生與經過電機604、 606的電流的相位異相的電流。例如，當控制第 一和第二逆變器部分640、 650以使得中性點632、 634處的電流彼此有 120度相位差時，可以控制開關694、 696以在連接點623處產生與電機 電流有120度相位差的電流。因此，通過各種系統部件之間的上述耦合， 第一導體632可以傳送AC功率的第一相位分量(例如，來自連接點623 )， 第二導體633可以傳送AC功率的第二相位分量(例如，來自中性點632 )， 而第三導體634可以傳送AC功率的第三相位分量(例如，來自中性點 634 )。
圖7是根據第六示例性實施例的車輛功率處理系統700的實施例的 示意電路圖。系統700可以適合用於串聯型混合電動車輛或功率分流型 混合電動車輛，但是系統700也可以適用於其它類型的混合電動車輛。 在實施例中，系統700包括逆變器系統702 (例如，逆變器系統116， 圖1)、第一AC電動機704 (例如，驅動電機118,圖1)、第二AC電 動機706 (例如，交流發電機U9，圖l)、可再充電的DC能源708 (例 如，DC能源110,圖1 ) 、 DC母線電容器710、開關721、接線盒712 以及電子控制系統713 (例如，電子控制系統108，圖l)。與DC能源 708有關的功能和各種實施例與圖2中的類似部件(例如，DC能源208 ) 的功能和各種實施例相似，因此為了簡潔起見這裡不再重複。
逆變器系統702可操作為雙向轉換器，如結合圖2所述的，並且包 括第一逆變器部分740和第二逆變器部分750。在實施例中，逆變器部 分740、 750每個都包括六個開關的陣列，所述開關的陣列可以以與上 面結合圖2討論的開關260-265的實施例同樣的方式與功能來配置。另 外，在運行期間，電子控制系統713執行的逆變器控制算法根據系統700 在那時實現的功能來提供電晶體驅動信號(未示出)，也如上面結合圖
302所討論的。
如所示出的，逆變器部分740中的開關成對地彼此串聯電耦合，並 且每一對包括切換支路742、 743和744。切換支路742-744彼此並聯地 電耦合。類似地，逆變器部分750中的開關成對地彼此串聯電耦合，並 且每一對包括切換支路752、 753和754。切換支路752-754彼此並聯地 電耦合。在切換支路742-744和752-754的笫一末端處的導電部件與第 一逆變器端子780電耦合，並且在切換支路742-744和752-754的相對 的第二末端處的導電部件與第二逆變器端子782電耦合。
可再充電的DC能源708橫跨第一逆變器端子780和第二逆變器端 子782與逆變器系統702並聯電耦合。另外，DC母線電容器710電耦合 在可再充電的DC能源708兩端，並且因此也橫跨第一逆變器端子780 和笫二逆變器端子782與逆變器系統702並聯耦合。
與圖3的接線盒312類似，接線盒712適於容納三相電插頭790並 且與其電耦合，該電插頭790又與外部負栽792 (例如，設備或者電力 公用事業)電耦合。在可替換的實施例中，系統700可以包括三相電插 頭(未示出)以代替接線盒712,如上面結合圖2所述的。在任一實施 例中(例如，在系統200包括接線盒或者插頭時)，車輛的接線盒或者 插頭更一般地可以被認為是三導體AC功率接口(例如，AC功率接口 114， 圖l)。
AC電動機704、 706中的每一個是包括一組三繞組(或線圏)714、 715、 716、 717、 718、 719的三相電才幾。雖然未示出，但是AC電動才幾 704、 706每一個都包括定子組件(包括繞組)和轉子組件(包括鐵磁芯、 繞組和/或永磁體)。第一 AC電動機704的繞組714-716與第一逆變器 部分740如下地電耦合1 )第一繞組714的第一末端與支路742的開 關之間的連接點電耦合；2)第二繞組715的第一末端與支路743的開 關之間的連接點電耦合；並且3)第三繞組716的第一末端與支路744 的開關之間的連接點電耦合。類似地，第二 AC電動機706的繞組717-719 的第一末端與第二逆變器部分750如下地電耦合1)第一繞組717的 第一末端與支路752的開關之間的連接點電耦合；2)第二繞組718的 第一末端與支路753的開關之間的連接點電耦合；並且3)第三繞組719 的第一末端與支路754的開關之間的連接點電耦合。
第一 AC電動機704的中性點732可以與第一 AC電動機704和接線盒712之間的笫一導體733電耦合。在實施例中，AC電動機706的中性 點734由開關721分開。在實施例中，開關721包括以SCR為形式的固 態開關。開關721可以被控制到第一位置(如圖7所示)或第二位置。 在實施例中，可以由系統700內的協調電路(未示出)根據插頭790是 否被插入接線盒712中來控制開關721的位置。當插頭790未被插入接 線盒712中時，可以將開關721控制為保持在第一位置。在實施例中， 當插頭790被插入接線盒712中時，可以將開關721控制為保持在第二 位置。
繞組719的第二末端電耦合到開關721。因此，在第一位置時，繞 組719的第二末端與接線盒712斷開連接，並且與繞組7U、 718的第 二末端相互連接以形成中性點734。在實施例中，例如，在推進狀態中 可以控制開關721到第一位置。在第二位置時，繞組719的第二末端與 接線盒712和開關721之間的第二導體735電耦合。繞組717、 718的 第二末端仍然電耦合在一起並且與電機706和接線盒712之間的第三導 體736電耦合。
通過控制第一和第二逆變器部分740、 750的切換，操作電機704 來產生第一相電流，並且操作電機706來產生第二和第三相電流，其中 第一、第二和第三相電流彼此異相(例如，有120度相位差)。更具體 地，同步地控制逆變器部分750的第一和第二切換支路752、 753的切 換以在電機706的中性點734處產生與電機704的中性點732處的相電 流異相(例如，有120度相位差)的相電流。另外，控制逆變器部分750 的第三切換支路754的切換，以在繞組719的第二末端處產生與中性點 732、 734處的相電流異相(例如，有120度相位差)的相電流。
因此，通過上述各種系統部件之間的耦合，當開關721處於第二位 置時，第一導體733可以傳送AC功率的第一相位分量(例如，來自中 性點732 )，第二導體735可以傳送AC功率的第二相位分量(例如，來 自繞組719 ),而第三導體736可以傳送AC功率的第三相位分量(例如， 來自中性點734 )。在實施例中，例如，在停車狀態中可以控制開關721 到第二位置，以便使系統700經由接線盒712而與外部負栽792互連， 並且使系統700能夠提供充電功能、與公用事業互連的有功功率發生器 功能、與公用事業互連的無功功率發生器功能和/或與公用事業互連的 有源電力濾波器功能。
32圖8是根據示例性實施例的、用於操作插電式電動車輛的功率處理 系統的方法的流程圖。例如可以使用任何先前描述的功率處理系統的實 施例來實現圖8的方法，該功率處理系統包括至少一個DC能源(例如， 電池)、至少一個AC電動機以及至少一個雙向逆變器系統。
應當理解，下面所稱的第一時間段、第二時間段以及第三時間段意 圖指示不相重疊的時間段，而並不意圖指示它們描述的過程的任何順 序。更具體地，雖然圖8的過程塊被示出為以特定的示例順序出現並且 示出為僅僅出現了每個過程塊的一次迭代，但是應當理解，過程塊可以 以其它順序出現和/或可以在一段時間期間出現過程塊的多次迭代或者 不迭代。實際上，與塊802、 804和806有關的過程可以被實現為狀態 機，並且在任何兩個狀態之間的轉移可以在各個時間出現。然而，為了 簡單起見，與塊802、 804、 806有關的過程以流程圖的形式被示出和描 述。
該方法可以在步驟802中開始，此時車輛處於推進狀態中(例如， 在車輛與任何電力公用事業或外部負載斷開連接的第一時間段期間)。
在推進狀態中時，根據實施例，可以利用功率處理系統的雙向逆變器系 統和一個(或多個)AC電動機來提供驅動功能。為了提供驅動功能，該 系統使雙向逆變器系統響應於接收到第一控制信號而從DC能源汲取直 接DC電功率、將DC功率轉換為AC功率並且向該至少一個AC電動機提 供AC功率以便推動車輛。
當車輛處於停車狀態(例如，在車輛與電力公用事業連接時)以及 充電模式(例如，在第二時間段期間)時可以發生步驟804。在處於停 車狀態和充電模式時，根據實施例，可以利用功率處理系統的雙向逆變 器系統和不旋轉的(non-spinning) —個(或多個)AC電動機的繞組來 提供充電功能。為了提供充電功能，該系統使雙向逆變器系統響應於接 收到第二控制信號而從一個(或多個)AC電動才/L的繞組汲取AC功率、 將AC功率轉換為DC功率並且向該DC能源提供DC功率以便對DC能源 進行再充電。
當車輛處於停車狀態(例如，在車輛與電力公用事業連接時)以及 功率處理模式(例如，在第三時間段期間)時可以發生步驟806。在處 於停車狀態和功率處理模式時，根椐實施例，可以利用功率處理系統的 雙向逆變器系統和不旋轉的一個(或多個)AC電動機的繞組來提供一個或多個功率處理功能。如先前所詳細描述的，功率處理功能可以包括但
不限於AC功率源功能、與公用事業互連的有功功率發生器功能、與公 用事業互連的無功功率發生器功能和/或與公用事業互連的有源電力濾 波器功能中的任何一個或多個。為了提供功率處理功能，該系統使雙向 逆變器系統響應於接收到第三控制信號而從DC能源汲取DC功率、將DC 功率轉換為AC功率並且向至少一個AC電動機的繞組提供AC功率以便 向外部負載提供AC功率。另外，為了更具體地提供與公用事業互連的 無功功率發生器功能，該系統使雙向逆變器系統在電周期的一半周期期 間經由一個(或多個)AC電動機從外部負栽汲取AC功率、將AC功率轉 換為DC功率並且向DC能源提供DC功率。
因此，上面已經描述了用於插電式電動車輛的功率處理系統和方法 的各種實施例。與其中插電式電動車輛包括電池充電器的傳統系統相 比，這些實施例可以具有一個或多個優點。例如， 一個優點可能在於可 用的系統部件(例如， 一個或多個逆變器、DC母線電容器和電機繞組) 可以被用在推進狀態中以將驅動功率選擇性地施加到車輛的牽引系統， 並且可以被用在停車狀態中以提供與充電模式和/或功率處理模式相關 的功能。因此，可能不需要單獨的電池充電器的功能，並且這樣的電池 充電器可能被排除在該系統之外。這可以使車輛重量減小(並且因此對 於給定的電池電量(battery charge)可以延長4亍馬史il巨離)並且減少了 車輛製造成本。另外，本來要用來安放電池充電器的空間可以用作其它 目的或者被從車輛上除去。
另一個優點可能在於對於消費者而言降低了車輛的運行費用。例 如，根椐各種實施例，可以由該系統控制電池(或者其它DC能源)充
電功能出現在非高峰使用時間段期間，而不是在高峰使用時間段期間。 因此，消費者可以被公用事業公司收取減少的公用事業費用。另外，不 同於使電流僅能夠在一個方向(例如，從電力公用事業到車輛的電池) 上流動的傳統電池充電器，上面描述的實施例是雙向的，因為它們4吏電 流能夠在某些時間段期間從電力公用事業流到車輛的電池(或者其它DC 能源)，並且它們使電流能夠在其它時間段期間從車輛的電池(或者其 它DC能源)流到電力公用事業。因此，既可以從電力公用事業向車輛 提供功率，又可以從車輛向電力公用事業提供功率。在某些情況下，當 車輛運行對公用事業公司有利(例如，由於提供與公用事業互連的有功功率發生器功能、與公用事業互連的無功功率發生器功能和/或與公用 事業互連的有源電力濾波器功能)時公用事業公司可以給消費者提供退 款或者信貨。
雖然在上述詳細描述中已經介紹了系統和方法的各種實施例，但是 應當明白存在許多其它變化。還應當明白， 一個或多個示例性實施例僅 僅是示例，而絕不是意圖限制本發明主題的範圍、應用性或者配置。相 反，上述詳細描述將為本領域技術人員提供用於實現一個或多個示例性
實施例的便捷指導(road map)。應當理解，在不脫離如所附權利要求 書和其法定等同物闡述的本發明主題的範圍的情況下，可以在元件的布 置和功能方面進行各種改變。
權利要求
1、一種用於插電式電動車輛的功率處理系統，該系統包含具有繞組的至少一個交流(AC)電動機；與該至少一個AC電動機電耦合的雙向逆變器系統，該雙向逆變器系統包括多個開關；以及與該雙向逆變器系統電耦合的電子控制系統，其中該電子控制系統用來通過向該雙向逆變器系統提供第一控制信號以使得該雙向逆變器系統從該車輛的DC能源汲取直流(DC)電功率、將該DC功率轉換為AC功率以及向該至少一個AC電動機的繞組提供該AC功率以便推動所述車輛來提供驅動功能，並且其中該電子控制系統還用來通過向該雙向逆變器系統提供第二控制信號以使得該雙向逆變器系統從該至少一個AC電動機的繞組汲取AC功率、將該AC功率轉換為DC功率以及向該DC能源提供該DC功率以便對該DC能源再充電來提供充電功能。
2、 根據權利要求l的系統，還包含與該至少一個AC電動機電耦合的AC功率接口 ，其中該AC功率接 口是硬體接口，該硬體接口選自包括雙導體AC功率接口、三導體AC功 率接口、單相接線盒、兩相接線盒、三相接線盒、單相插頭、兩相插頭 和三相插頭的一組硬體接口 。
3、 根椐權利要求1的系統，還包含 適於與外部負栽電連接的AC功率接口，並且其中該電子控制系統還能夠操作在功率處理模式中，以向雙向逆變 器系統提供第三控制信號來使得該雙向逆變器系統從DC能源汲取DC功 率、將該DC功率轉換為AC功率以及向該至少一個AC電動機的繞組提 供該AC功率以便通過該AC功率接口向該外部負栽提供AC功率。
4、 根據權利要求3的系統，其中該外部負載包括耗電設備，並且 其中該電子控制系統能夠操作在功率處理模式中以通過提供該第三控 制信號而提供AC功率源功能。
5、 根據權利要求3的系統，其中該外部負栽包括電力公用事業， 並且其中該電子控制系統能夠操作在功率處理模式中以通過提供該第 三控制信號而提供與公用事業互連的有功功率發生器功能。
6、 根據權利要求3的系統，其中該外部負栽包括電力公用事業， 並且其中該電子控制系統能夠操作在功率處理;漠式中，以通過在電周期的前半周期期間提供第三控制信號並且通過在該電周期的後半周期期間提供第四控制信號以使得該雙向逆變器系統經由該至少一個AC電動 機的繞組從外部負栽汲取AC功率、將該AC功率轉換為DC功率以及將 該DC功率提供給DC能源，而提供與公用事業互連的無功功率發生器功能。
7、 根據權利要求3的系統，其中該外部負載包括電力公用事業， 並且其中該電子控制系統能夠操作在功率處理模式中，以通過提供第三 控制信號以使得該雙向逆變器系統從DC能源汲取DC功率、將該DC功 率轉換為AC功率以及將該AC功率提供給該至少一個AC電動機的繞組 以便給該電力公用事業供應AC功率從而幫助該電力公用事業產生更具 正弦形的電壓/電流波形，而提供與公用事業互連的有源電力濾波器功 能。
8、 根椐權利要求1的系統，其中該雙向逆變器系統包括第一逆變 器部分和第二逆變器部分，並且其中該至少一個AC電動機包括第一電 機和第二電機，其中第一電機具有第一中性點以及帶有第一末端和第二 末端的第一電機繞組，並且第二電機具有第二中性點以及帶有笫一末端 和第二末端的第二電機繞組，並且其中該系統還包含雙導體AC功率接口；在該第一電機和該AC功率接口之間的第一導體；以及在該第二電機和該AC功率接口之間的第二導體，其中第一電機繞組的第一末端與第一逆變器部分電耦合，並且第一中性 點適於與之間的第 一導體電耦合，並且其中第二電機繞組的第 一末端與第二逆變器部分電耦合，並且第二中性點適於與笫二導體電耦合。
9、 根據權利要求1的系統，其中該雙向逆變器系統包括第一逆變 器部分，並且其中該至少一個AC電動機包括具有繞組的第一電機，該 繞組具有第一末端和第二末端，其中該繞組的第一末端與第一逆變器部 分電耦合，並且其中該系統還包含三導體AC功率接口； 具有多個開關的開關陣列；以及在該開關陣列與該三導體AC功率接口之間的三個導體，其中 第一電機的繞組的第二末端中的每一個都電耦合到該開關陣列的 開關，並且當該開關陣列的該多個開關處於笫一位置時，笫二末端互連以形成第一電機的中性點，並且當該開關陣列的開關處於第二位置時，第二末端的每一個與該開關陣列和三導體AC功率接口之間的這三個導 體中的一個電耦合。
10、 根據權利要求l的系統，其中該雙向逆變器系統包括第一逆變器部分、第二逆變器部分和第三逆 變器部分，並且其中該至少一個AC電動機包括具有第一中性點以及帶有笫一末端和笫二末端的第一電機繞組的第一電機、具有第二中性點以及帶有第一末端 和第二末端的第二電機繞組的第二電機、以及具有第三中性點以及帶有第一末端和第二末端的第三電機繞組的第三電機，並且 該系統還包含 三導體AC功率接口；在第一電機和該AC功率接口之間的第一導體； 在第二電機和該AC功率接口之間的第二導體；以及 在第三電機和該AC功率接口之間的第三導體，其中 第一電機繞組的第一末端與第一逆變器部分電耦合，並且第一電機 的第一中性點適於與第一導體電耦合，第二電機繞組的第一末端與第二 逆變器部分電耦合，並且笫二電機的笫二中性點適於與笫二導體電耦 合，並且第三電機繞組的第一末端與第三逆變器部分電耦合，並且第三 電機的第三中性點適於與第三導體電耦合。
11、 根據權利要求l的系統，其中該雙向逆變器系統包括第一逆變器部分和第二逆變器部分，並且其中該至少一個AC電動機包括第一電機和第二電機，其中第一電才/U具 有笫一中性點以及帶有第一末端和第二末端的笫一電機繞組，並且第二 電機具有帶有第一末端和第二末端的第二電機繞組，並且其中該系統還包含三導體AC功率接口；在其之間具有連接點的多個DC母線電容器，其中該多個DC母線電 容器與該雙向逆變器系統並聯電耦合；電感器，其電耦合到該多個DC母線電容器之間的連接點； 電耦合在該電感器和該AC功率接口之間的第一導體；電耦合在該第一電機和該AC功率接口之間的第二導體；以及在該第二電機和該AC功率接口之間的第三導體，其中第一電機繞組的第一末端與第一逆變器部分電耦合，並且笫一中性點適於與第二導體電耦合，並且其中第二電機繞組的第一末端與第二逆變器部分電耦合，並且第二中性點適於與第三導體電耦合。
12、 根據權利要求1的系統，該逆變器系統包括第一逆變器部分和第二逆變器部分，並且其中該至少一個AC電動才幾包括第一電機和第二電機，其中第一電機包括第一中性點以及帶有第一末端和第二末端的第一電機繞組，並且第二電機包括第二中性點以及帶有第一末端和第二末端的第二電機繞組，該系統還包含三導體AC功率接口；與該雙向逆變器系統並聯電耦合的半橋，其中該半橋包括串聯連接的至少兩個開關以及在該至少兩個開關之間的連接點；電感器，其電耦合到該至少兩個開關之間的連接點；電耦合在該電感器和該AC功率接口之間的笫一導體；電耦合在第一電機和該 AC功率接口之間的第二導體； 以及電耦合在第二電機和該AC功率接口之間的第三導體，其中第一電機繞組的第一末端與第一逆變器部分電耦合，第一中性點適於與第二導體電耦合，第二電機繞組的第一末端與第二逆變器部分電耦合，並且第二電機的第二中性點適於與第三導體電耦合。
13、 根據權利要求l的系統，該逆變器系統包括第一逆變器部分和第二逆變器部分，並且該至少一個AC電動機包括第一電機和第二電機，其中第一電機包括第一中性點以及具有第一末端和第二末端的第一電機繞組，並且第二電機包括第二中性點以及第二電機繞組，該第二電機繞組包括第一第二電機繞組、第二第二電機繞組和第三第二電機繞組，其中所迷第二電機繞組具有第一末端和第二末端，並且其中該系統還包含三導體AC功率接口；開關，其適於在第一位置和第二位置之間切換；在第一電機和該AC功率接口之間的笫一導體；在第二電機和該AC功率接口之間的第二導體；以及在第二電機和該AC功率接口之間的第三導體，其中第一電機繞組的第一末端與第一逆變器部分電耦合，並且第一中性點適於與第一導體電耦合，笫二電機繞組的第一末端與第二逆變器部分電耦合，並且第一第二電機繞組的第二末端與該開關電耦合，其中當該開關處於笫一位置時第一第二電機繞組的第二末端還與第二第二電機繞組的第二末端和第三第二電機繞組的第二末端電耦合，並且其中當該開關處於第二位置時第一第二電機繞組的第二末端與第二導體電耦合，並且其中第二第二電機繞組的第二末端與第三第二電機繞組的第二末端電耦合在一起以形成第二中性點。
14、 一種用於插電式電動車輛的功率處理系統，該系統包含具有繞組的至少一個交流(AC)電動機；以及與該至少一個AC電動機電耦合的雙向逆變器系統，該雙向逆變器系統包括多個開關，其中該雙向逆變器系統適於使得該系統通過響應於接收到第一控制信號而從該車輛的DC能源汲取直流(DC)電功率、將該DC功率轉換為AC功率以及向該至少一個AC電動機的繞組提供該AC功率以便推動該車輛來提供驅動功能，並且其中該雙向逆變器系統適於使得該系統通過響應於接收到第二控制信號而從該至少一個AC電動機的繞組汲取AC功率、將該AC功率轉換為DC功率以及向該DC能源提供該DC功率以便對該DC能源再充電來提供充電功能。
15、 根據權利要求14的系統，還包含AC功率接口，其適於與以耗電設備為形式的外部負栽電連接，並且其中該雙向逆變器系統還適於使得該系統通過響應於第三控制信號而從DC能源汲取DC功率、將該DC功率轉換為AC功率以及向該至少一個AC電動機的繞組提供該AC功率以便給該耗電設備提供AC功率來提供AC功率源功能。
16、 根據權利要求14的系統，還包含AC功率接口，其適於與以電力公用事業為形式的外部負載電連接，並且其中該雙向逆變器系統還適於使得該系統通過響應於第三控制信號而從DC能源汲取DC功率、將該DC功率轉換為AC功率以及向該至少一個AC電動機的繞組提供該AC功率以便給該電力公用事業提供AC功率來提供與公用事業互連的有功功率發生器功能。
17、 根據權利要求14的系統，還包含AC功率接口，其適於與以電力公用事業為形式的外部負載電連接，並且其中該雙向逆變器系統還適於使得該系統通過如下步驟奉提供與公用事業互連的無功功率發生器功能在電周期的前半周期期間響應於第三控制信號而從DC能源汲取DC功率、在該電周期的前半周期期間將該DC功率轉換為AC功率以及在該電周期的前半周期期間向該至少一個AC電動機的繞組提供該AC功率以便向該電力公用事業提供AC功率，以及在該電周期的後半周期期間響應於第四控制信號經由該至少一個AC電動機的繞組從該電力公用事業汲取AC功率、在該電周期的後半周期期間將該AC功率轉換為DC功率以及在該電周期的後半周期期間將該DC功率提供給DC能源。
18、 根據權利要求14的系統，還包含AC功率接口，其適於與以電力公用事業為形式的外部負載電連接，並且其中該雙向逆變器系統還適於使得該系統通過響應於第三控制信號而從DC能源汲取DC功率、將該DC功率轉換為AC功率以及向該至少一個AC電動機的繞組提供該AC功率以便給該電力公用事業供應該AC功率以幫助該電力公用事業產生更具正弦形的電壓/電流波形來提供與公用事業互連的有源電力濾波器功能。
19、 一種用於操作插電式電動車輛的功率處理系統的方法，該方法包含如下步驟在第 一時間段期間向該車輛的雙向逆變器系統提供第 一控制信號，所述第一控制信號使得該雙向逆變器系統響應於該第一控制信號而從該車輛的DC能源汲取直流(DC)電功率、將該DC功率轉換為交流(AC)功率以及向該車輛的至少一個AC電動機的繞組提供該AC功率以便推動該車輛，從而提供驅動功能；以及在第二時間段期間向該雙向逆變器系統提供第二控制信號，所述第二控制信號使得該雙向逆變器系統響應於接收到該第二控制信號而從該至少一個AC電動機的繞組汲取AC功率、將該AC功率轉換為DC功率以及向該DC能源提供該DC功率以便對該DC能源再充電，從而提供充電功能。
20、根據權利要求19的方法，還包含在第三時間段期間向該雙向逆變器系統提供第三控制信號，所述第三控制信號使得該雙向逆變器系統響應於接收到該第三控制信號而從該DC能源汲取DC功率、將該DC功率轉換為AC功率以及向該至少一個AC電動機的繞組提供該AC功率以便向外部負載提供AC功率，從而提供功率處理模式。
全文摘要
本發明涉及功率處理系統及用於插電式電動車輛的方法。實施例包括功率處理系統以及其在插電式電動車輛中操作的方法。該功率處理系統包括至少一個AC電動機、雙向逆變器系統以及電子控制系統。該電子控制系統通過向該雙向逆變器系統提供第一控制信號來提供驅動功能，該雙向逆變器系統作為響應而從DC能源汲取DC電功率、將DC功率轉換為AC功率並且向該至少一個AC電動機的繞組提供AC功率。該電子控制系統還通過向該雙向逆變器系統提供第二控制信號來提供充電功能，該雙向逆變器系統作為響應而從該至少一個AC電動機的繞組汲取AC功率、將AC功率轉換為DC功率並且向DC能源提供DC功率以便對該DC能源再充電。
文檔編號H02M7/537GK101635529SQ200910151100
公開日2010年1月27日 申請日期2009年7月21日 優先權日2008年7月21日
發明者E·梅斯, M·N·安瓦 申請人:通用汽車環球科技運作公司