[发明专利]用于车辆的能量分配系统

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及一种适合与车辆一起使用的能量分配系统，例如但不限于电力可驱动的车辆。

2.背景技术

混合动力电动车(HEV)和电动车(EV)包含部分地和/或完全地由于电能的作用来驱动车辆的能力。典型地，电能由高压电源提供给发动机或其它电可操作的组件，以便以驱动或另外地移动车辆的方式来开动发动机。

附图说明

在随附的权利要求中详细指出了本发明。然而，通过结合附图参考下列详细描述，本发明的其它特征会变得更明显，并且本发明会被最好地理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个非限制性方面的电驱动系统；

图2示出了根据本发明的一个非限制性方面的配电系统的特征；

图3示出了根据本发明的一个非限制性方面的逆变器(inverter)和变换器(converter)；和

图4-6示出了根据本发明的一个非限制性方面的附加的逆变器和变换器。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个非限制性方面的电驱动系统10。驱动系统10可配置为或另外地适合于用在HEV或EV中，以支持基于电的操作，例如但不限于与驱动电力发动机或负载有关的操作。该系统通常包括高压电池/能源12，其用于将高压能量提供给与车辆有关的电负载16。

出于示例性的目的，且不旨在限制本发明的范围和意图，负载16主要是关于作为适合于驱动车辆的电力发动机而被描述的。然而，本发明并不旨在如此限制，而是完全地将负载16设想为AC电源设备，不论其被包括在车辆上和/或另外地连接到车辆上。

可包括配电系统14，以有助于在能源12与负载16，以及可选地连接到其上的其它设备和网络之间传递能量。配电系统14可被配置为或另外地适合于在驱动负载时将DC能量转换为AC能量，并且在对电池重新充电时将AC能量转换为DC能量。以这种方式，配电系统14可作为能够转换相对高的电压的双向逆变器，以便容易从家用墙壁电源插座或其它电源给所述能源充电。

图2示出了根据本发明的一个非限制性方面的配电系统14的特征。这些特征可包括输入滤波器20、DC/AC逆变器22、AC/AC变换器24和输出滤波器26。滤波器可配置为滤除噪声和其它来自所传递的能量的变量。逆变器22和变换器24可以被配置和相应地用控制器或其它部件(没有显示)控制，以有助于期望的转换过程，也就是说，转换能量以有助于给AC负载供能和/或有助于给电池充电。

关于依赖于连接到DC/AC变换器的DC/DC的系统，DC/AC逆变器22和AC/AC变换器24的组合被认为是获取低的总谐波阈值(total harmonicthreshold，THD)的高电压AC输出的有效方式。DC/DC DC/AC级逆变器的输出滤波器往往体积大，这是因为功率因数校正采用主要是扼流圈(choke)和电力电容器的无源元件实现。当使用本发明的AC/AC变换器时，可以以有源方式进行功率因数校正，从而减少输出滤波器组件的大小、重量和成本。

图3示出了根据本发明的一个非限制性方面的逆变器22和变换器24。逆变器22和变换器24可彼此连接以提供集成的结构。逆变器22可构造为全桥逆变器，变换器24可构造为全桥变换器。逆变器22和变换器24的这些特殊结构被认为提供了优于其它装置，如半桥变换器30(图4)、推挽式逆变器32(图5)、半桥逆变器34(图6)的性能。然而，本发明并不旨在如此限制，而是充分考虑使用这些其它结构中的任意一个。

关于半桥逆变器(图4)，尽管设计仅需要两个功率MOSFET(M1和M2)，但是与全桥变换器相比，需要两个额外的电力电容(Cp1和Cp2)。此外，因为电流诱发(solicitation in current)较高，所以相对于半桥逆变器的较小的相应部件来说，MOSFET和变压器必须是尺寸特别大的。这些差别增大了系统的尺寸、重量和成本。而且，由于MOSFET中的电流应力较高，所以该功率MOSFET比全桥变换器的MOSFET消耗更多的能量。后者增大了半导体中的损耗且产生热点，这些非常难以控制，因此使得所需的冷却台更加昂贵并且难以进行设计来清除这种能量损耗。由于半导体必须承受两倍的DC/AC逆变器的输入电流的事实，而这可能会导致使用不常见且昂贵的功率MOSFET，因此进一步加重了成本增加。