CN103069701A - 使用主逆变器馈电装置的辅助设备 - Google Patents

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Abstract

一种电机系统包括电动马达、被配置成接收滤波后电力的辅助设备、以及滤波器。该滤波器被配置成接收电力并使得在下述频率处的滤波后电力通过以到达辅助设备：该频率不用于电动马达将电力转换为转动能。还公开了一种用于对电机系统进行操作的方法。

Description

使用主逆变器馈电装置的辅助设备
技术领域
示例性实施例涉及电机领域，并且更具体地涉及耦接至用于电机的馈电装置的辅助设备。
背景技术
由于燃料价格上涨以及消费者对由传统车辆引起的环境影响具有更加清楚的认识，电动车（EV）或混合式电动车（HEV）愈加受欢迎。EV和HEV二者均使用由电力供电以用于推进的牵引马达，以降低排放。
高功率牵引马达和提供电力和控制的电子装置（例如逆变器）通常需要液体冷却，以满足大多数应用的封装要求。由于较低的冷却剂温度需求，在混合式电动车（HEV）中，冷却系统通常与用于内燃机的冷却系统相分离。在纯电动车（EV）中，用于牵引马达和电子装置的液体冷却系统是车辆中仅有的冷却系统。所述液体冷却系统通常需要原动机以提供流体压力和流动，从而使冷却剂循环经过电路中的各个部件。原动机及相关联的部件增加了成本和复杂度并且增加了系统能量要求。提高牵引马达的效率是通向EV和HEV的提高的工作效率的一条途径。
发明内容
公开了一种电机系统，其包括：电动马达、被配置成接收滤波后电力的辅助设备、以及滤波器。滤波器被配置成接收电力并使得在下述频率处的滤波后电力通过以到达辅助设备：该频率不用于电动马达将电力转换为转动能。
还公开了一种电机系统，其包括：车辆；被配置成推进车辆的牵引马达；被配置成接收滤波后电力的辅助设备；以及滤波器，该滤波器被配置成接收电力，并使得在下述频率处的滤波后电力通过以到达辅助设备：该频率不用于牵引马达将电力转换为转动能。
还公开了一种对具有电动马达的电机系统进行操作的方法，该方法包括：接收电力；以及对所接收的电力进行滤波，以使得在下述频率处的滤波后电力通过以到达辅助设备：该频率不用于电动马达将电力转换为转动能。
附图说明
以下描述不应当被认为以任何方式进行限制。参照附图，相似的元件被相似地标记：
图1描绘了具有牵引马达、给牵引马达供电的逆变器、滤波器以及辅助设备的车辆；
图2描绘了如下滤波器的方面，该滤波器被配置成阻止在不用于由牵引马达进行的电力转换的频率处的电力到达牵引马达；
图3描绘了耦接至三个电磁泵的滤波器的方面；
图4描绘了耦接至电动马达绕组的滤波器的方面；以及
图5呈现了用于对具有牵引马达和辅助设备的电机系统进行操作的方法的一个示例。
具体实施方式
在此，参照附图，通过示例而非限制的方式来呈现所公开的设备和方法的一个或更多个实施例的详细描述。
在图1中，以2总体表示根据示例性实施例的电机系统。在图1的实施例中，电机系统2是车辆，例如EV或HEV。电机系统2包括以牵引马达或电动马达3的形式示出的电机。电动马达3由通过改变输出频率来改变马达速度的逆变器4（例如变速马达驱动器）供电。逆变器4接收来自直流（DC）源（例如电池5）的电力。
电机系统2包括辅助设备6，该辅助设备也由逆变器4供电。在一个实施例中，辅助设备6被配置成执行有用功，例如机械功。滤波器7被耦接至逆变器4的输出，并对提供给辅助设备6的电力进行滤波。滤波器7允许具有不用于电动马达3或对电动马达3有害的频率的电力通过。例如，电动马达3通常由具有基频的交流（AC）来供电。高阶频率（例如三次或五次谐波）一般在电动马达3的电磁回路或绕组中作为热而被消散。因此，电动马达3的优点是：通常被浪费的电力可以由辅助设备6使用以执行有用功，从而提高电机系统2的总效率。另一个优点是：额外的热将不会在电动马达3中消散，从而延长电动马达3的寿命。可替选地，辅助设备6可以是通常浪费的电力被导向的散热器。因此，使用作为散热器的辅助设备6，系统2的总效率可能不会增加，但是电动马达3的可靠性和寿命将增加。
除了使得对电动马达3无用的电力通过以到达辅助设备6之外，滤波器7还可以被配置成阻止该电力到达电动马达3。不过，在电动马达3的一些实施例中，马达绕组具有足够的电感以阻止在不可用频率处的电力。如图3所示，滤波器7的每个相包括阻止电路（blocking circuit）22。在图2的实施例中，阻止电路22包括与电容器24并联以形成LC电路的电感器23。在另外的实施例中，在阻止电路22中还可以使用有源电气部件。
滤波器7可以被配置成使高频、低频、所选择的频带或它们的组合通过。在一个实施例中，使高阶频率通过以到达辅助设备6，并阻止由电动马达3使用的基本驱动频率到达辅助设备6。通常，驱动电动马达3所需要的基本驱动频率被确定。于是，滤波器7被配置成限制（即滤出）那些确定的基本驱动频率通过以到达辅助设备6。于是，在通过的频率处的电力可以用于给辅助设备6供电。
在一个实施例中，滤波器7包括储能电路或跟踪滤波器。滤波器7可以包括：具有频率相关部件（例如电容器和/或电感器）的无源滤波电路、包含有源电子部件的有源滤波电路、或无源滤波电路和有源滤波电路的组合。
在一个实施例中，辅助设备6是电动泵，该电动泵被配置成使冷却流体循环以冷却电机系统2中的一个或更多个部件。需要冷却的部件的非限制性示例包括电动马达3、逆变器4、和/或驱动发电机来给逆变器4提供电力的内燃机。电动泵可以包括感应马达、电螺线管、和/或AC/DC组合电动马达。AC/C组合电动马达的优点是：如果驱动电动马达3的基频为DC或非常低时，则AC/C组合电动马达仍然可以工作。
在一个实施例中，可以将电动泵布置在如图1所示的容置电动马达3的马达壳体9内。内部泵的目的是：对在马达壳体9的内部周围或在外部排热环路周围的冷却和/或润滑流体进行泵送。滤波器7也可以被布置在马达壳体9内，使得至滤波器7的电力以及进而至内部泵的电力可以从至电动马达3的主高压连接的输入引线直接接收。内部泵消除了在整个马达冷却系统中的多个外部流体和电气连接，并极大地降低了泄露及污染的机会。
由于较低的总泵送和流动损耗以及使用三相高压代替典型的低压DC，使小型内部泵系统运行所需要的电力通常将会小于使外部泵送系统运行所需要的电力。内部泵送系统还允许用于冷却剂流动和分布的设计更加灵活。
现在参照图3，其示出了耦接至滤波器7的多个电磁操作泵（solenoid-operated pump）20。向电磁操作泵20提供在对电动马达3无用或者甚至可能有害的谐波频率处的电力。在图3的实施例中，滤波器7包括一个LC电路21（即具有电容器和电感器的网络），该LC电路21被配置为用于每个电磁操作泵20的通过电路（passing circuit）。从逆变器4的三相电力输出的一相来对每个LC电路21供电。
现在参照图4，其示出了给作为三相马达的辅助设备6的三相绕组30提供电力的滤波器7。在图4的实施例中，三相绕组30是Δ配置。会理解的是，三相绕组30也可以是其他配置，例如Y配置。
辅助设备6还可以采用其他配置。在一个实施例中，辅助设备6是被配置成加热车辆的客舱的加热器元件。
会理解的是，可以使用如图4所示的整流器34来对滤波器7的输出进行整流。可以使用滤波器7的整流后输出，以用DC电给辅助设备6供电。在一个实施例中，辅助设备6是由DC电供电的珀耳帖热电耦。珀耳帖电耦用于冷却的目的，例如像对饮料冷柜进行冷却。
图5呈现了用于对电机系统2进行操作的方法40的一个示例。方法40要求（步骤41）接收电力。另外，方法40要求（步骤42）使用如下滤波器来对所接收的电力进行滤波：该滤波器被配置成使不用于由电动马达进行的电力转换的频率通过。术语“频率”可以包括多个频率，包括零赫兹（DC）。另外，方法40要求（步骤43）将滤出的电力提供给辅助设备。另外，方法40要求（步骤44）在滤波之后将电力提供给电动马达。方法40还可以包括对所接收的电力进行滤波，以阻止在不用于电力转换的频率处的电力通过以到达电动马达。
使用冠词“一个（a）”或“一种（an）”介绍了实施例的元件。冠词意在表示存在一个或更多个元件。术语“包括”以及“具有”意在开放性的包括，使得除了所列举的元件之外还可以存在额外的元件。当在至少两项的列举中使用连词“或”时意在表示任意项或所述项的组合。术语“耦接”涉及一个部件直接耦接至另一个部件或通过一个或更多个中间部件间接耦接至另一个部件。
尽管已经参照一个或多个示例性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种变化以及可以将元件替代为其等同物。另外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定的情况或材料适应于本发明的教导。因此，并不意在将本发明限制于作为用于执行本发明而想到的最佳模式被公开的特定实施例，而是本发明将包括落在权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种电机系统，包括：
电动马达；
辅助设备，所述辅助设备被配置成接收滤波后电力；以及
滤波器，所述滤波器电连接至所述电动马达和所述辅助设备，并且所述滤波器被配置成接收电力并使得在下述频率处的滤波后电力通过以到达所述辅助设备：所述频率不用于所述电动马达将电力转换为转动能。
2.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述滤波器还被配置成阻止在下述频率处的电力到达所述电动马达：所述频率不用于所述电动马达将电力转换为转动能。
3.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述滤波器包括无源电气部件。
4.根据权利要求3所述的电机系统，其中，所述滤波器包括有源电气部件。
5.根据权利要求4所述的电机系统，其中，所述滤波器被配置成使得在频带中的所述滤波后电力通过。
6.根据权利要求1所述的电机系统，其中，不用于将电力转换为转动能的所述频率是用于给所述电动马达供电的基频的三次谐波和五次谐波中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述滤波器被配置成使得在大致上为基本驱动频率处的电力通过以到达所述电动马达。
8.根据权利要求1所述的电机系统，还包括电源。
9.根据权利要求8所述的电机系统，其中，所述电源包括被配置成给所述电动马达供电的变频逆变器。
10.根据权利要求8所述的电机系统，其中，所述电动马达直接耦接至所述电源。
11.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述辅助设备为电动泵。
12.根据权利要求11所述的电机系统，其中，所述泵被布置在所述电动马达的壳体内。
13.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述辅助设备为组合AC/DC电动马达。
14.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述辅助设备为整流器，所述整流器被配置成对所述滤波后电力进行整流以提供DC电源。
15.根据权利要求14所述的电机系统，还包括耦接至所述DC电源的珀尔贴热电耦。
16.根据权利要求1所述的电机系统，其中，所述辅助设备为散热器。
17.一种电机系统，包括：
车辆；
被配置成推进所述车辆的牵引马达；
被配置成接收滤波后电力的辅助设备；以及
滤波器，所述滤波器被配置成接收电力，并使得在下述频率处的滤波后电力通过以到达所述辅助设备：所述频率不用于所述牵引马达将电力转换为转动能。
18.根据权利要求17所述的电机系统，其中，所述辅助设备包括被配置成对所述车辆中的客舱进行加热的加热器。
19.一种对电机系统进行操作的方法，所述电机系统包括电动马达，所述方法包括：
接收电力；以及
对所接收的电力进行滤波，以使得在下述频率处的滤波后电力通过以到达辅助设备：所述频率不用于所述电动马达将电力转换为转动能。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：对至所述电动马达的电力进行滤波，以阻止在不用于将电力转换为转动能的所述频率处的电力。
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