CN116438734A - 交通工具电气系统 - Google Patents

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Ningbo Geely Automobile Research and Development Co Ltd
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Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Ningbo Geely Automobile Research and Development Co Ltd
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Abstract

一种交通工具电气系统，包括：电存储系统(6)；第一多相电力机器(5a)，其具有连接至公共中性点的多个定子绕组(8)；第一逆变器(9a)，其可操作地连接至电存储系统(6)和第一多相电力机器(5a)，其中，第一逆变器(9a)具有多个带有开关(10a、10b、11a、11b、12a、12b)的开关引线(10、11、12)；第二多相电力机器(5b)，其具有连接至公共中性点的多个定子绕组(13)；第二逆变器(9b)，其可操作地连接至电存储系统(6)和所述第二多相电力机器(5b)，其中第二逆变器(9b)具有多个带有开关(14a、14b)的开关引线(14、15、16)；双向降压‑升压DC/DC转换器，其可操作地连接至第一多相电力机器(5a)的公共中性点和第二多相电力机器(5b)的公共中性点，并被配置用于将第一多相电力机器和第二多相电力机器(5a、5b)中的每一个的至少一个定子绕组用作降压‑升压电感；双向AC/DC转换器，其通过或不通过中间电滤波器装置可操作地连接至DC/DC转换器和充电端子(7)；以及电子控制系统(21)，其用于控制所述交通工具电气系统的操作。

Description

交通工具电气系统
技术领域
本公开内容涉及交通工具电气系统，并且涉及用于对交通工具电气系统的电存储系统充电的方法。
可以在交通工具(诸如电动汽车或混合动力汽车)中实施根据本公开内容的交通工具电气系统和相关方法。然而，根据本公开内容的交通工具电气系统和相关方法不限于该特定交通工具，而是还可以替代性地在其他类型的交通工具中安装或实施，诸如卡车、公共汽车、轨道车辆、飞行交通工具、海上船只、越野车、采矿车、农用车辆、作业车辆(诸如轮式装载机或挖掘机)、林区车辆(诸如收割机或货运车)、摩托车，等等。
背景技术
在交通工具电气系统，特别是用于插电式电动汽车的电气系统的领域中，始终需要进一步提高性能、运行寿命和成本效益。
例如，文献US 2010/096926 A1公开了一种牵引逆变器电路，其包括构造成输出直流电压的第一储能装置、耦合于该第一储能装置的第一双向直流转交流电压逆变器、以及第一机电装置。然而，尽管在该领域中开展了一些活动，但仍然需要进一步改进交通工具电气系统，特别是在改善紧凑性、重量和成本效益方面。
发明内容
本公开内容的目的是提供一种避免了前述问题的交通工具电气系统。该目的至少部分地通过独立权利要求的特征来实现。
根据本公开内容的第一方面，提供了一种交通工具电气系统，其包括：电存储系统；第一多相电力机器，其具有连接至公共中性点的多个定子绕组；第一逆变器，其可操作地连接至电存储系统和第一多相电力机器，其中，第一逆变器具有多个带有开关的开关引线；第二多相电力机器，其具有连接至公共中性点的多个定子绕组；第二逆变器，其可操作地连接至电存储系统和第二多相电力机器，其中，第二逆变器具有多个带有开关的开关引线；双向降压-升压(buck-boost)DC/DC转换器，其可操作地连接至第一多相电力机器的公共中性点和第二多相电力机器的公共中性点，并构造成用于将第一多相电力机器和第二多相电力机器中的每一个的至少一个定子绕组用作降压-升压电感；双向AC/DC转换器，其通过或不通过中间电滤波器装置可操作地连接至DC/DC转换器和充电端子；以及电子控制系统，其用于控制交通工具电气系统的操作。
根据本公开内容的第二方面，提供了一种用于对交通工具电气系统的电存储系统充电的方法。该方法包括以下步骤：将第一逆变器连接至电存储系统并且连接至具有连接至公共中性点的多个定子绕组的第一多相电力机器，其中，第一逆变器具有多个带有开关的开关引线；将第二逆变器连接至电存储系统且连接至具有连接至公共中性点的多个定子绕组的第二多相电力机器，其中，第二逆变器具有多个带有开关的开关引线；将双向降压-升压DC/DC转换器连接至第一多相电力机器的公共中性点和第二多相电力机器的公共中性点，以将第一多相电力机器和第二多相电力机器中的每一个的至少一个定子绕组用作降压-升压电感；将双向AC/DC转换器通过或不通过中间电滤波器装置连接至DC/DC转换器和充电端子；以及，提供用于控制交通工具电气系统的操作的电子控制系统。
以此方式，提供了这样一种交通工具电气系统，其能够由具有宽输入电压范围的单相或三相交流电进行充电，同时内部电存储系统也可以被配置用于具有各种工作电压水平。此外，由于DC/DC转换器位于电气动力系统之外，可以使用功率较小且因此成本较低的电子功率开关。例如，与使DC/DC转换器位于动力系统外部从而使得能够将电力机器的绕组用作降压电感和相对低性能的开关，例如具有仅30安培的额定最大电流容量的开关相比，位于动力系统之中的DC/DC转换器通常不仅需要用于降压操作的大/重的电感器，而且还需要可能具有大约200-400安培容量的相对昂贵的开关。
此外，通过将电力机器的绕组用作降压/升压电感，可以减除单独的降压/升压电感的成本和重量。最后，AC/DC转换器和DC/DC转换器的双向设计使得电存储系统能够用于交通工具到电网的供电。
通过实施从属权利要求中的一个或若干个特征来实现其他优点。
在一些示例性实施方式中，电子控制系统可操作地耦合于第一逆变器和第二逆变器，并被配置用于在交通工具电存储系统供电的操作模式期间，控制第一逆变器和第二逆变器的操作，以用于分别控制第一多相电力机器和第二多相电力机器。
在一些示例性实施方式中，电子控制系统可操作地耦合于双向DC/DC转换器以及第一逆变器和第二逆变器，并被配置用于：在交通工具充电操作模式期间，控制DC/DC转换器和第一逆变器和/或第二逆变器的操作，以用于将从AC/DC转换器供应的直流电转换为修正的直流电，并且将所述修正的直流电经由第一多相电力机器和第二多相电力机器的公共中性点供应给电存储系统；以及在交通工具到电网操作模式期间，控制第一逆变器和/或第二逆变器以及DC/DC转换器的操作，以用于经由第一多相电力机器和第二多相电力机器的公共中性点将直流电从电存储系统供应到DC/DC转换器，并且用于将所述直流电转换为修正的直流电，以用于供应到所述AC/DC转换器。因此，通过交通工具电气系统整体特别是DC/DC转换器的双向特性，实现了广泛的通用性(多功能性)。
在一些示例性实施方式中，电子控制系统可操作地耦合于双向AC/DC转换器，并被配置用于：在交通工具充电操作模式期间，控制AC/DC转换器的操作，以用于将经由充电端子从交通工具外部充电电源接收的单相交流电或多相交流电转换为直流电，以用于将直流电供应给所述DC/DC转换器；以及在交通工具到电网操作模式期间，控制AC/DC转换器的操作以用于将从所述DC/DC转换器接收的直流电转换为单相交流电或多相交流电，以用于经由充电端子将所述交流电供应到交通工具外部电负载。因此，通过交通工具电气系统整体特别是AC/DC转换器的双向特性，实现了广泛的通用性。
在一些示例性实施方式中，双向降压/升压DC/DC转换器是具有两个双向开关装置的非隔离开关转换器，并且DC/DC转换器依赖于第一多相电力机器和第二多相电力机器中的每一个的一个或多个定子绕组的电感以作为能量存储元件，以用于在交通工具充电模式期间实现电压降压，并且在交通工具到电网操作模式期间实现电压升压。由此，可以省去具有较大重量和空间要求的单独电感器元件。例如，用于电动交通工具的5-10kW充电器的降压/升压DC/DC转换器的电感器线圈通常具有约5-7kg的重量。
在一些示例性实施方式中，AC/DC转换器具有电网侧和电力机器侧，电网侧具有用于接收和输出单相或三相交流电的两个或三个连接点，电力机器侧具有用于接收和输出直流电的第一连接点和第二连接点，并且DC/DC转换器包括第一双向开关装置以及第二双向开关装置，该第一双向开关装置构造成用于选择性地断开和闭合AC/DC转换器的第一连接点和第一多相电力机器的公共中性点之间的电连接，该第二双向开关装置构造成用于选择性地断开和闭合第一多相电力机器和第二多相电力机器的公共中性点之间的电连接。由此，实现了相对更具成本效益的DC/DC转换器设计。
在一些示例性实施方式中，在交通工具充电操作模式期间，控制系统被配置用于在对所述第一双向开关装置和所述第二双向开关装置中的每一个进行电压降压控制时操作所述DC/DC转换器，以使其具有交替的接通和断开周期，从而使得在第一阶段期间，当第一双向开关装置接通且第二双向开关装置断开时，电流能够从AC/DC转换器的第一连接点，经由第一双向开关装置、第一多相电力机器的一个或多个定子绕组、第一逆变器、第二逆变器(经由前几处的同时旁路或非旁路于电存储系统)、并经由第二多相电力机器的一个或多个定子绕组，并返回AC/DC转换器的第二连接点；以及，从而使得在第二阶段期间，当第一双向开关装置断开并且第二双向开关装置接通时，充电电流能够从电存储系统的负极经由第二逆变器、第二多相电力机器的一个或多个定子绕组、第二双向开关装置、第一多相电力机器的一个或多个定子绕组、第一逆变器，并返回电存储系统的正极端子。该设计提供了交通工具电气系统的易于实施且有成本效益的整体设计，并且在输入电压水平和电存储系统电压水平方面具有高度通用性。
在一些示例性实施方式中，在交通工具充电操作模式期间，控制系统被配置用于以第一组交替接通和断开周期操作第一双向开关装置，并且以第二组交替接通和断开周期操作第二双向开关装置，该第二组交替接通和断开周期设置为与第一组交替接通和断开周期大体同步且颠倒。由此，提供了DC/DC转换器的直接且相对容易实现的控制策略。
在一些示例性实施方式中，控制系统被配置用于通过同步地并以交替的接通和断开周期操作第一双向开关装置和第二双向开关装置，以电压降压模式使用经由AC/DC转换器从交通工具外部充电电源供应的电能对电存储系统充电。
在一些示例性实施方式中，控制系统被配置用于，通过当第二双向开关装置被设置为断开状态时将第一双向开关装置设置为闭合状态(或反之)，从而在所述电压降压模式下对电存储系统充电。
在一些示例性实施方式中，第一逆变器和第二逆变器中的每一个包括用于相关多相电力机器的每个相的至少一个逆变器桥臂，并且每个逆变器桥臂包括与正直流电母线相关联的上开关，该上开关和与负直流电母线相关联的下开关串联连接，其中，控制系统被配置用于在所述交通工具充电操作模式期间，在第一阶段和第二阶段期间都将第一逆变器和第二逆变器的全部上开关和下开关设置为断开状态。由于在充电操作模式期间消除了逆变器开关的开关操作，这种方式可以产生较少的电损耗。
可替代地，控制系统被配置用于在所述交通工具充电操作模式期间，在第一阶段和第二阶段期间都将第一逆变器和第二逆变器的全部上开关和下开关设置为断开状态，在第一阶段和第二阶段期间都将第一逆变器的全部上开关和下开关以及第二逆变器的全部下开关设置为断开状态，在第一阶段期间将第二逆变器的一个、两个、三个或更多个上开关设置为闭合状态，以及在第二阶段期间将第二逆变器的全部上开关设置为断开状态。因此，第二电力机器的一个或多个特定定子绕组的电感可被利用来在充电操作模式期间实现期望的降压转换。
可替代地，控制系统被配置用于在所述交通工具充电操作模式期间，在第一阶段和第二阶段期间都将第一逆变器和第二逆变器的全部上开关和下开关设置为断开状态，在第一阶段和第二阶段期间都将所述第二逆变器的全部上开关和下开关以及第一逆变器的全部上开关设置为断开状态，在第一阶段期间将第一逆变器的一个、两个、三个或更多个下开关设置为闭合状态，以及在第二阶段期间将第一逆变器的全部下开关设置为断开状态。因此，第一电力机器的一个或多个特定定子绕组的电感可被利用来在充电操作模式期间实现期望的降压转换。
在一些示例性实施方式中，其中，经由第二双向开关装置从第一多相电力机器的公共中性点延伸到第二多相电力机器的公共中性点的电连接没有任何实质性的电感器。由此，可以实现显著的减重。
在一些示例性实施方式中，交通工具电气系统在电存储系统与第一逆变器和第二逆变器中任何一者之间延伸的电力供应路径中没有DC/DC转换器。由此，鉴于与布置在动力系统内的相对昂贵和高电流水平的开关相比具有与单相或三相充电相关的较低的电流水平，因而可以实现成本较低的DC/DC转换器。
在一些示例性实施方式中，AC/DC转换器是单相或三相有源前端整流器，其包括连接在直流链路正母线和负母线之间的多个开关引线，其中，每个开关引线具有经由中间导体串联连接的至少两个开关，其中，AC/DC转换器的电网侧包括电连接至充电端子的两个或三个连接点，以用于从交通工具外部充电电源接收单相或三相交流电或者将单相或三相交流电输出到交通工具外部负载，其中，所述两个或三个连接点中的每一个电连接至多个开关引线的单独的中间导体。
在一些示例性实施方式中，在交通工具到电网操作模式期间，控制系统被配置用于在对第一双向开关装置和第二双向开关装置中的每一个进行电压升压时操作DC/DC转换器，以使其具有交替的接通和断开周期，从而使得在第一阶段期间，当第一双向开关装置断开且第二双向开关装置接通时，电流能够从电存储系统的正极经由第一逆变器、第一多相电力机器的一个或多个定子绕组、第二双向开关装置、第二多相电力机器的一个或多个定子绕组、第二逆变器，并返回电存储系统的负极端子；并且，从而使得在第二阶段期间，当第一双向开关装置接通并且第二双向开关装置断开时，电流能够从AC/DC转换器的第二连接点，经由第二多相电力机器的一个或多个定子绕组、第二逆变器、电存储系统、第一逆变器、第一多相电力机器的一个或多个定子绕组、第一双向开关装置，并返回AC/DC转换器的第一连接点。由此，实现了交通工具电气系统的高通用性。
在一些示例性实施方式中，第一逆变器和第二逆变器中的每一个包括用于相关多相电力机器的每个相的一个逆变器桥臂，并且每个逆变器桥臂包括与正直流电母线相关联的上开关，该上开关和与负直流电母线相关联的下开关串联连接，其中，控制系统被配置用于在所述交通工具到电网操作模式期间，在第一阶段和第二阶段期间都将第一逆变器的一个、两个、三个或更多个上开关设置为闭合状态，在第一阶段和第二阶段期间都将第二逆变器的一个、两个、三个或更多个下开关设置为闭合状态，以及在第一阶段和第二阶段期间都将第一逆变器的全部下开关和第二逆变器的全部上开关设置为断开状态。对第一逆变器和第二逆变器的开关的控制可以提供适合于各种特定情况和实施方式的各种电感水平。
在一些示例性实施方式中，控制系统被配置用于在交通工具到电网操作模式或交通工具充电操作模式期间，基于第一多相电力机器和/或第二多相电力机器的转子的角位置控制第一逆变器和/或第二逆变器。由此，可以根据具体情况更好地选择降压/升压操作的期望总电感。
在一些示例性实施方式中，控制系统被配置用于在交通工具到电网操作模式期间，基于第一多相电力机器和/或第二多相电力机器的转子的角位置，选择第一逆变器的所述一个或多个上开关中的哪一个以及第二逆变器的所述一个或多个下开关中的哪一个在第一阶段和第二阶段期间应该被设置为闭合状态；和/或在交通工具充电操作模式期间，基于第一多相电力机器和/或第二多相电力机器的转子的角位置，选择第二逆变器的所述一个或多个上开关中的哪一个在第一阶段期间应该被设置为闭合状态，或者第一逆变器的所述一个或多个下开关中的哪一个在第一阶段期间应该被设置为闭合状态。由此，可以根据具体情况更好地选择降压/升压操作的期望总电感。
在一些示例性实施方式中，其中，控制系统被配置用于在交通工具到电网操作模式期间，基于第一逆变器和/或第二逆变器的开关的最大电流，选择第一逆变器的所述一个或多个上开关中的哪一个以及第二逆变器的所述一个或多个下开关中的哪一个在第一阶段和第二阶段期间应该被设置为闭合状态，和/或在交通工具充电操作模式期间，基于第一逆变器和/或第二逆变器的开关的最大电流，选择第二逆变器的所述一个或多个上开关中的哪一个在第一阶段期间应该被设置为闭合状态，或者第一逆变器的所述一个或多个下开关中的哪一个在第一阶段期间应该被设置为闭合状态。很清楚的是，在涉及所述电流通过单个定子绕组的路线的操作设置中，如果充电或放电电流超过第一逆变器和/或第二逆变器的任何开关的最大额定电流值，充电/放电电流必须在所述第一逆变器和/或第二逆变器的多个不同开关之间分配，以减少各个开关上的单独负载。
在一些示例性实施方式中，该方法还包括以下步骤：为DC/DC转换器提供第一双向开关装置和第二双向开关装置，该第一双向开关装置构造成用于选择性地断开和闭合AC/DC转换器的第一连接点与第一多相电力机器的公共中性点之间的电连接，该第二双向开关装置构造成用于选择性地断开和闭合第一多相电力机器和第二多相电力机器的公共中性点之间的电连接；以及控制第一双向开关装置和第二双向开关装置中的每一个以使其具有交替的接通和断开周期，以用于在交通工具充电操作模式期间实现电压降压，其中，在第一阶段期间，当第一双向开关装置接通且第二双向开关装置断开时，电流从AC/DC转换器的第一连接点，经由第一双向开关装置、第一多相电力机器的一个或多个定子绕组、第一逆变器、第二逆变器(经由前几处的同时旁路或非旁路于电存储系统)、并经由第二多相电力机器的一个或多个定子绕组，并返回AC/DC转换器的第二连接点，并且其中，在第二阶段期间，当第一双向开关装置断开并且第二双向开关装置接通时，充电电流从电存储系统的负极经由第二逆变器、第二多相电力机器的一个或多个定子绕组、第二双向开关装置、第一多相电力机器的一个或多个定子绕组、第一逆变器，并返回电存储系统的正极端子。
在一些示例性实施方式中，用于对电存储系统充电的方法还包括以下步骤：为DC/DC转换器提供第一双向开关装置和第二双向开关装置，该第一双向开关装置构造成用于选择性地断开和闭合AC/DC转换器的第一连接点与第一多相电力机器的公共中性点之间的电连接，该第二双向开关装置构造成用于选择性地断开和闭合第一多相电力机器和第二多相电力机器的公共中性点之间的电连接；以及控制第一双向开关装置和第二双向开关装置中的每一个以使其具有交替的接通和断开周期，以用于在交通工具到电网操作模式期间实现电压升压，其中，在第一阶段期间，当第一双向开关装置断开并且第二双向开关装置接通时，电流从电存储系统的正极，经由第一逆变器、第一多相电力机器的一个或多个定子绕组、第二双向开关装置、第二多相电力机器的一个或多个定子绕组、第二逆变器、并返回电存储系统的负极端子，并且其中，在第二阶段期间，当第一双向开关装置接通并且第二双向开关装置断开时，电流从AC/DC转换器的第二连接点，经由第二多相电力机器的一个或多个定子绕组、第二逆变器、电存储系统、第一逆变器、第一多相电力机器的一个或多个定子绕组、第一双向开关装置，并返回AC/DC转换器的第一连接点。
当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的其他特征和优点将变得明显。本领域技术人员认识到，在不脱离本公开内容的范围的情况下，本公开内容的不同特征可组合以创建出除上文和下文中明确描述的实施方式之外的实施方式。
附图说明
下面将参照附图详细地描述本公开内容，在附图中，
图1示意性地示出了包括根据本公开内容的车辆电气系统的车辆的侧视图，
图2示意性地示出了根据本公开内容的车辆电气系统的布局，
图3示出了根据本公开内容的电气系统更详细布局的示例性实施例，
图4示意性地示出了第一开关装置和第二开关装置的操作的一个示例性实施例，
图5A-5B示意性地示出了根据本公开内容的用于对电气系统的充电电流进行控制的第一策略，
图6A-6B示意性地示出了根据本公开内容的用于对电气系统的充电电流进行控制的第二策略，
图7A-7B示意性地示出了根据本公开内容的用于对电气系统的充电电流进行控制的第三策略，
图8A-8B示意性地示出了根据本公开内容的用于在车辆到电网的操作模式期间对电气系统的放电电流进行控制的策略，
图9示意性地示出了带有更多细节的图3的布局，这些细节与根据本公开内容的电滤波器布置有关，
图10示意性地示出了根据本公开内容的电气系统的三相版本，
图11-13示意性地示出了用于提供和操作根据本公开内容的电气系统的一些方法的基本步骤，
图14示意性地示出了带有更多细节的图10的布局，这些细节与根据本公开内容的电滤波器装置有关，以及
图15示意性地示出了电气系统的三相版本可以与单相电源连接，而无需任何硬件改动。
具体实施方式
下面将结合附图描述本公开内容的各个方面，以例示而非限制本公开内容，其中，类似的附图标记表示类似的元件，且所描述的方面的变型不限于具体示出的实施例，而是能够应用于本公开内容的其他变型。
根据本公开内容的车辆电气系统构造成在混合动力车辆或全电动车辆(例如汽车)中实施。
图1示意性地示出了可以实施有该车辆电气系统的示例类型的车辆1的侧视图。在此，电动车辆1以具有前轮2a、后轮2b、乘客舱3、行李舱和车辆动力系统的汽车的形式示出，车辆动力系统包括至少两个电动推进电机5a、5b，诸如两个多相交流电电机或两个直流电电机。电力机器5a、5b可以例如分别驱动连接至前轴和后轴，或者连接至共有轴线的右轮和左轮。
车辆动力系统还包括用于车辆推进的电存储系统6，例如电池或电池和电容器的组合。如果电动汽车是插电式车辆，即构造成用于通过来自外部电网的电能对电存储系统进行充电，那么该汽车可以额外包括例如端子7，该端子7构造成用于接收用于对电存储系统充电的外部充电连接器。有利地，端子7从车辆1的外部可使用。可替代地，端子7可以是布置成用于从外部电源无线接收功率/向外部负载无线地传输功率(电力)的垫。
车辆动力系统还可以包括例如燃烧发动机、燃料电池等。
图2示意性地示出了根据本公开内容的车辆电气系统的第一示例实施例。具体地说，车辆电气系统可包括：电存储系统6；第一多相电力机器5a，其具有以星形连接(方式)连接至第一多相电力机器5a公共中性点29a的多个定子绕组8；第一逆变器9a，其可操作地连接至电存储系统6和第一多相电力机器5a，其中，第一逆变器9a具有多个带有开关的开关引线(开关桥臂)；第二多相电力机器5b，其具有以星形连接(方式)连接至第二多相电力机器5b的公共中性点29b的多个定子绕组13；第二逆变器9b，其可操作地连接至电存储系统6和第二多相电力机器5b，其中，第二逆变器9b具有多个带有开关的开关引线。
因此，第一电机5a和第二电机5b中的每一个的多个定子绕组8、13布置成星形连接。
换言之，第一多相电力机器5a具有以星形连接至第一公共中性点29a的多个定子绕组8，并且第二多相电力机器5b具有以星形连接至第二公共中性点29b的多个定子绕组13。
车辆电气系统还包括双向降压-升压DC/DC转换器19，该双向降压-升压DC/DC转换器19可操作地连接至第一多相电力机器5a的公共中性点29a和第二多相电力机器5b的公共中性点29b，并且构造成用于将第一多相电力机器5a和第二多相电力机器5b中的每一个的至少一个定子绕组8、13用作降压-升压电感。
该车辆电气系统还包括：双向AC/DC转换器，其以通过或不通过中间电滤波器装置20的方式而可操作地连接至DC/DC转换器19和充电端子7；以及电子控制系统21，其用于控制车辆电气系统的操作。
为了用来自车辆外部充电电源17的电力对车辆电气系统的电存储系统6充电，外部充电电源17的充电连接器可以连接至电存储系统6的充电端子7。类似地，为了用来自电存储系统6的电力为车辆外部电负载18供电，外部电负载18的电连接器可以连接至电存储系统6的充电端子7。
第一逆变器9a和第二逆变器9b布置成用于将从电存储系统6接收的直流电转换为具有适当频率和/或振幅的多相交流电以用于驱动第一电力机器5a和第二电力机器5b，第一逆变器9a和第二逆变器9b可以具有各种常规的电路设计，例如每个相具有带有两个电子功率开关的一个开关引线。
根据一些示例性实施例，电子控制系统21可操作地耦合于第一逆变器9a和第二逆变器9b的开关，并且被配置用于在车辆电存储系统供电的操作模式(即电推进操作模式期间)，控制第一逆变器9a和第二逆变器9b的开关的操作，以用于分别控制第一多相电力机器5a和第二多相电力机器5b。
举例来说，DC/DC转换器19是非隔离开关模式直流电-直流电转换器，其具有多个电子功率开关，以用于提供期望的电压水平的升压或降压。
根据一些示例性实施例，电子控制系统21可操作地耦合于双向DC/DC转换器19的开关以及第一逆变器9a和第二逆变器9b的开关，并且被配置用于在包括电存储系统6的充电的充电操作模式期间，控制DC/DC转换器19的开关的操作，并且根据充电策略可能还控制第一逆变器9a和/或第二逆变器9b，以用于将从AC/DC转换器20供应的直流电转换成修正的直流电，并且用于经由第一多相电力机器5a和第二多相电力机器5b的公共中性点29a、29b将所述修正的直流电供应给电存储系统6。
在充电操作模式中，修正的直流电在电压水平方面不同于从AC/DC转换器20供应的直流电。尤其是，在电存储系统6的充电期间，当将定子绕组8、13的电感用作降压电感时，DC/DC转换器作为降压转换器(即电压降压转换器)工作。因此，在电存储系统6的充电期间从AC/DC转换器20供应的直流电具有比电存储系统6的电压水平更高的电压水平。这也实现了功率因数校正(PFC)，从而使得可实现PF＝1。
此外，根据一些示例性实施例，电子控制系统21可操作地耦合于双向DC/DC转换器19的开关以及第一逆变器9a和第二逆变器9b的开关，并且被配置用于在车辆到电网的操作模式期间(即包括从电存储系统6向车辆外部电负载18供应电力的操作模式期间)，控制第一逆变器9a和/或第二逆变器9b和DC/DC转换器19的开关的操作，以用于经由第一多相电力机器5a和第二多相电力机器5b的公共中性点29a、29b将直流电从电存储系统6供应到DC/DC转换器19，并且用于将所述直流电转换成修正的直流电，以用于供应到所述AC/DC转换器。
在车辆到电网的操作模式中，修正的直流电在电压水平方面不同于从电存储系统6供应的直流电。具体地，在车辆到电网的操作模式期间，当将定子绕组8、13的电感用作升压电感时，DC/DC转换器作为升压转换器(即电压升压转换器)操作。因此，在车辆到电网的操作模式期间供应给AC/DC转换器20的直流电具有比电存储系统6的电压水平更高的电压水平。
双向AC/DC转换器20是有源单相或三相整流器，也称为有源前端整流器。双向AC/DC转换器20通常具有连接在单个相或全部三个相中的串联电感器，并且通过AC/DC转换器开关的高频开关直接实现正弦源电流。输出直流电电压水平例如通过AC/DC转换器开关的基于脉宽调制(PWM)的高频开关进行控制。
AC/DC转换器20和DC/DC转换器19例如可以共同组装在电网前端电路板55上。根据具体的实现方式、环境和整体电路设计，该电路板可以例如位于充电端子7附近。基于同样的原因，第一逆变器9a和第二逆变器9b可以例如组装在双逆变器电路板上。可替代地，AC/DC转换器20、DC/DC转换器19以及第一逆变器9a和第二逆变器9b甚至可以组装在共用的电路板上。
电子控制系统21可以包括单独的硬件电路，使用与编程微处理器或通用计算机结合地运行的软件，使用一个或多个专用集成电路(ASIC)和/或使用一个或多个数字信号处理器(DSP)，以用于通过对转换器19、20和逆变器9a、9b的开关进行控制来实现电气系统的期望功能。在附图中仅示意性地示出的电子控制系统21可以具有集中式结构，其中，主控制器经由数据总线向子控制器提交指令，并且电子控制系统21通常是包括例如电存储系统控制器等的更大的电气系统的一部分。
根据一些示例性实施例，电子控制系统21可操作地耦合于双向AC/DC转换器的开关，并被配置用于在车辆充电操作模式期间，控制AC/DC转换器20的开关的操作，以用于将经由充电端子7从车辆外部充电电源17接收的单相交流电或多相交流电转换为直流电，以用于供应给所述DC/DC转换器。
根据一些示例性实施例，电子控制系统21可操作地耦合于双向AC/DC转换器的开关，并被配置用于在车辆到电网的操作模式期间，控制AC/DC转换器的开关的操作，以用于将从所述DC/DC转换器19接收的直流电转换为单相交流电或多相交流电，以用于经由充电端子7将交流电供应到车辆外部电负载18。
可以认为车辆电气系统包括电气动力系统部分和电网侧充电/放电部分，其中，电气动力系统部分包括电存储系统6、第一逆变器9a和第二逆变器9b以及第一电力机器5a和第二电力机器5b，并且其中，电网侧充电/放电部分包括DC/DC转换器19、AC/DC转换器20和充电端子7。
图3示出了AC/DC转换器、DC/DC转换器、第一逆变器9a和第二逆变器9b、以及它们相互的内部关系和连接的更详细实现方式的示例性实施例。车辆电气系统包括连接至正母线52和负母线53的车辆车载电存储系统6、具有多个定子绕组8的第一多相电力机器5a、连接至电存储系统6和第一多相电力机器5a的第一逆变器9a、具有多个定子绕组13的第二多相电力机器5b、连接至电存储系统6和第二多相电力机器5b的第二逆变器9b，其中，第一逆变器9a具有多个带有开关10a、10b、11a、11b、12a、12b的开关引线10、11、12，第二逆变器9b具有多个带有开关14a、14b、15a、15b、16a、16b的开关引线14、15、16。
电存储系统6可以包括由例如锂离子电池单元、锂硫电池单元或固态电池单元等构成的高压电池。高压电池可以例如具有100V-1500V范围内的额定电压水平。以kWh为单位的电池容量取决于如下因素，诸如车辆是否是具有额外动力源(例如燃烧发动机)的混合动力车辆、或者车辆是否是纯电动汽车、以及期望的操作范围等。容量例如可以是约10-150kWh。
然而，在诸如例如所谓的“轻混”系统的某些应用中，电存储系统6可包括例如约24V-59V，特别是24V或48V的电池标称输出电压。
第一多相电力机器5a和第二多相电力机器5b例如可以是三相、五相或七相电力机器等。例如，三相电力机器可以有三个定子绕组，各绕组分成两半布置在定子中的相对侧。然后三个定子绕组可以彼此相隔120度设置，并且各定子绕组然后可以被认为具有两个磁极，即三相两极电力机器。然而，定子绕组也可以替代性地分成四个部分，其中各部分彼此相隔90度移位。此种定子绕组被认为有四个极，即为三相四极电力机器。其他定子绕组布置也是可能的，例如六极布置等。
第一电力机器5a和第二电力机器5b例如可以是永磁同步电机或交流电感应电机或开关磁阻电机。
在参考图3描述的示例实施例中，第一逆变器9a和第二逆变器9b中的每一个具有三个开关引线，即第一开关引线10、14、第二开关引线11、15和第三开关引线12、16，全部开关引线都并联连接在正母线和负母线52、53之间。第一逆变器9a和第二逆变器9b的开关引线10、11、12、14、15、16中的每一个被从电存储系统6供应直流，然后控制系统可以控制开关以执行逆变器开关10a、10b、11a、11b、12a、12b、14a、14b、15a、15b、16a、16b的适当的开关操作，以用于对第一电力机器5a和第二电力机器5b的定子绕组8、13提供移相输出电压，诸如例如大致的三相正弦特性。
每个开关引线10、11、12、14、15、16可以具有两个开关，例如第一开关10a、11a、12a、14a、15a、16a和第二开关10b、11b、12b、14b、15b、16b。第一电力机器5a的第一定子绕组8a可以连接至第一逆变器9a的第一开关10a和第二开关10b之间的第一开关引线10，第一电力机器5a的第二定子绕组8b可以连接至第一逆变器9a的第一开关11a和第二开关11b之间的第二开关引线11，并且第一电力机器5a的第三定子绕组8c可以连接至第一逆变器9a的第一开关12a和第二开关12b之间的第三开关引线12。同样，第二电力机器5b的第一定子绕组13a可以连接至第二逆变器9b的第一开关14a和第二开关14b之间的第一开关引线14，第二电力机器5b的第二定子绕组13b可以连接至第二逆变器9b的第一开关15a和第二开关15b之间的第二开关引线15，并且第二电力机器5b的第三定子绕组13c可以连接至第二逆变器9b的第一开关16a和第二开关16b之间的第三开关引线16。
然而，在本申请的范围内，其他逆变器设计也是可能的。
开关10a、10b、11a、11b、12a、12b、14a、14b、15a、15b、16a、16b例如可以是用于控制第一多相电力机器和第二多相电力机器的转矩和/或速度的功率晶体管。例如，开关可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT)或MOSFET。
第一逆变器9a和第二逆变器9b的开关10a、10b、11a、11b、12a、12b、14a、14b、15a、15b、16a、16b中的每一个都设有并联连接的反向二极管，也称为续流二极管、体二极管或吸收二极管。反向二极管例如可以是本征二极管，即反向二极管功能。例如，MOSFET型晶体管由于其设计和结构，通常包括本征反向二极管功能。然而，一些IGBT通常不具有这种本征反向二极管，也可以改为设有非本征反向二极管，即与晶体管分开并与晶体管并联连接的在物理上独立的二极管。此外，MOSFET晶体管也可以设有非本征反向二极管。通常需要反向二极管以用于避免当切换电感性负载时可能在晶体管上积累大的负电压的情况，因为电感性负载通常在负电流变化期间产生大的负电压，进而可能破坏晶体管。
直流链路电容器54可以连接在正极母线53和负极母线54之间。
在图3的示例性实施例中，双向降压/升压DC/DC转换器是具有两个双向开关装置(即第一双向开关装置30和第二双向开关装置31)的非隔离开关转换器。此外，双向降压/升压DC/DC转换器依赖于第一多相电力机器5a和第二多相电力机器5b中的每一个的一个或多个定子绕组8、13的电感以作为能量存储元件，以用于在车辆充电模式期间实现电压降压，并且在车辆到电网的操作模式期间实现电压升压。
第一双向开关装置30可以例如包括与第二电子开关57串联连接的第一电子开关56，第二电子开关57与第一电子开关56相反地定向。换言之，第一电子开关56和第二电子开关57的集电极端子可以相互连接，或者第一电子开关56和第二电子开关57的发射极端子可以相互连接。第二双向开关装置31可以具有相同的设计，即，第一电子开关58与第二电子开关59串联并相反地连接。
第一双向开关装置30和第二双向开关装置31的开关56-59中的每一个可以设置有并联连接的反向二极管。
在图3的示例性实施例中，AC/DC转换器20具有电网侧和电力机器侧，电网侧具有两个连接点61、62以用于从充电端子7接收单相交流电和输出单相交流电到充电端子7，电力机器侧具有第一连接点63和第二连接点64以用于从DC/DC转换器19接收直流电和输出直流电到DC/DC转换器19。
DC/DC转换器19的第一双向开关装置30可操作地连接至AC/DC转换器20的第一连接点63和第一多相电力机器5a的公共中性点29a。此外，DC/DC转换器19的第一双向开关装置30构造成用于选择性地断开和闭合AC/DC转换器20的第一连接点63和第一多相电力机器5a的公共中性点29a之间的电连接，以用于控制所述点63和29a之间的电流。
第二双向开关装置31可操作地连接至第一多相电力机器5a和第二多相电力机器5b的公共中性点29a、29b，并构造成用于选择性地断开和闭合第一多相电力机器5a和第二多相电力机器5b的公共中性点之间的电连接。
此外，AC/DC转换器20的第二连接点64可以与第二多相电力机器5b的公共中性点29b永久(固定)电连接。
经由第二双向开关装置31从第一多相电力机器5a的公共中性点29a延伸到第二多相电力机器5b的公共中性点29b的电连接可以没有任何实质性的电感器。这意味着在所述公共中性点29a、29b之间延伸的所述电连接中不需要用于实现期望的电压降压转换的电感性电元件。另一方面，如果在所述公共中性点29a、29b之间延伸的所述电连接中包括电感性元件，则其电感水平可以相对较小，例如小于第一多相电力机器5a和第二多相电力机器5b中任何一个的单个定子绕组的电感的25％，具体地小于10％，以便避免重量过大。
此外，车辆电气系统可以在电存储系统6与第一逆变器9a和第二逆变器9b中的任何一者之间延伸的电力供应路径中没有DC/DC转换器。与布置在驱动系外部的例如5-20kW的DC/DC充电转换器相比，这具有避免与例如位于动力系统中的50-200kW的DC/DC转换器相关的昂贵的高功率开关的优点。
在图3的示例性实施例中，AC/DC转换器20是单相有源前端整流器，其包括连接在与AC/DC转换器20的第一连接点63相关联的正母线和与AC/DC转换器20的第二连接点64相关联的负母线之间的多个开关引线65、66，其中，每个开关引线具有经由中间导体串联连接的至少两个开关65a、65b、66a、66b。AC/DC转换器20还可以包括布置在第一连接点63和第二连接点64之间的直流链路电容器67。
AC/DC转换器20的电网侧包括电连接至充电端子7的两个连接点61、62，以用于从车辆外部充电电源17接收单相交流电(即相线和中性线)，或者将单相交流电输出到车辆外部电负载，其中，所述两个连接点中的每一个电连接至多个开关引线65、66的单独的中间导体，并且其中，相线包括位于第一连接点61和第一开关引线65之间的电感器元件69。
对于根据图3的车辆电气系统的电存储系统6的充电，外部交流电充电源17的充电连接器68可以连接至车辆电气系统的充电端子7。充电源17可以例如供应240V单相交流电，并且电存储系统6可以例如具有200V的标称电压水平。
为了降低充电电压水平，控制系统21被配置成能够以同步且交替的接通和断开周期操作DC/DC转换器19的第一双向开关装置30和第二双向开关装置31。由此，实现了直接且易于实施的降压解决方案，该方案也可以在不改变逆变器和/或电力机器或者对其进行定制的情况下实现，并且不需要动力系统内的DC/DC转换器。
图4示意性地示出了第一双向开关装置30和第二双向开关装置31可以如何以同步交替的接通和断开周期进行操作，其中，第一双向开关装置30在第一阶段即时间段t1期间接通，并且随后在第二阶段即时间段t2期间断开。
t1与t_tot之比称为DC/DC转换器的占空比，并控制电压降压水平。第二双向开关装置31可以与第一双向开关装置30基本相反地操作，从而使得第二双向开关装置31在第一阶段(时间段)t1期间断开，并且随后在第二阶段(时间段)t2期间接通。开关速率(即开关频率)等于1/t_tot。
图5A和5B示出了在电存储系统6充电期间的所述交替的接通和断开周期期间的电流路径的第一示例性实施例。第一逆变器9a和第二逆变器9b的开关中的一些也可以以与DC/DC转换器19的开关56-69同步的方式受到控制，以用于获得对车辆电气系统的充电行为有利的影响。
具体地，第一电力机器5a和第二电力机器5b的各单独定子绕组8、13的电感通常取决于转子在电力机器5a、5b内的角位置。在电力机器的特定角位置处，具有最大电感的定子绕组的电感可以例如是具有最小电感的定子绕组大约1.5-2倍。第一电力机器5a和第二电力机器5b中的每一个都可以配备有用于识别转子的角位置的转子角位置传感器，并因此用于确定各定子绕组在当前角位置的电感。
因此，通过对第一逆变器9a和第二逆变器9b的开关10a-12b、14a-16b的适当控制，充电电流的路线可以通过第一电力机器5a和/或第二电力机器5b的特定定子绕组，或者通过第一电力机器5a和/或第二电力机器5b的全部定子绕组。由此，可根据环境选择充电电路的总电感L_tot。两个单独的串联连接的电感L1、L2的总电感L_tot可以确定为：Ltot＝L1+L2，并且三个单独的并联连接的电感L1、L2、L3的总电感L_tot可以确定为：
Figure BDA0004186606480000201
此外，当开关速率增大时，操作降压转换器所需的电感水平降低。因此，至少有两个参数可以在例如电池降压充电期间受到控制，以实现效率、谐波噪声、电流纹波等等，即，开关速率和电路电感水平等方面的期望结果。
这两个参数大体具有以下效果：
Figure BDA0004186606480000211
可以影响开关频率和总电感L_tot的选择的其它因素可以是例如供应电压水平、电池电压水平、电池SoC、电池健康、电池温度等。
再次参考图5A，其示出了充电操作模式的第一阶段期间的电流路径。例如，如果在该特定充电场合中需要高电感，且控制系统21基于由相关联的角位置传感器等检测到的第二电力机器5b的转子所获得的角位置，确定第二电力机器5b的第三定子绕组13c是第二电力机器5b的三个电感13a、13b、13c中的最高电感，那么第二逆变器9b的第三开关引线16的第一开关16a可以设置为闭合状态(即导电状态)，以用于使充电电流的路线在与降压电感的能量充电相关联的第一阶段期间通过第二电力机器5b的第三定子绕组13c。第一逆变器9a和第二逆变器9b的全部其他开关都可以设置为断开状态(即不导电状态)。
此外，将第一双向开关装置30的第二开关57设置为闭合状态，将第一双向开关装置30设置为导电状态，以及将第二双向开关装置31设置为非导电状态。因此，在与降压电感的充电对应的第一阶段期间，由AC/DC转换器20供应的直流充电电流的路线通过以下组件：第一双向开关装置30的第二开关57、第一双向开关装置30的第一开关56的本征或非本征反向二极管、第一电力机器5a的全部绕组8和第一逆变器9a的第一开关引线、第二开关引线和第三开关引线10-12的第一开关10a-12a的相关联的本征或非本征反向二极管、第二逆变器9b的第三开关引线的第一开关16a、第二电力机器5b的第三定子绕组13c，并返回到AC/DC转换器20。
通过第一电力机器5a的第一绕组8a、第二绕组8b和第三绕组8c的充电电流将取决于所述绕组的瞬时电感。
再次参照图5B，其示出了充电操作模式的第二阶段期间的电流路径。在该阶段，第一逆变器9a和第二逆变器9b的全部开关都可以设置为断开状态。此外，将第一双向开关装置30设置为非导电状态，以及通过将第二双向开关装置31的第二开关59设置为闭合状态而将第二双向开关装置31设置为导电状态。
结果，以磁场形式存储在定子绕组中的能量被释放，并在闭合路径中驱动充电电流，该电流与在第一阶段期间的充电电流具有相同的方向。具体来说，该充电电流的路线通过以下组件：电存储系统6、第二逆变器9b的第三开关引线的第二开关16b的本征或非本征反向二极管、第二电力机器5b的第三定子绕组13c、第二双向开关装置31的第二开关59、第二双向开关装置31的第一开关58的本征或非本征反向二极管、第一电力机器5a的全部绕组8和第一逆变器9a的第一开关引线、第二开关引线、第三开关引线10-12的第一开关10a-12a的相关联的本征或非本征反向二极管，并返回到电存储系统6。
清楚的是，如果期望另一电感水平，则控制系统21可以基于由相关联的角位置传感器等检测到的第二电力机器5b的转子所获得的角位置，确定要使用的第二电力机器5b的定子绕组13的另一组合，并相应地控制第二逆变器9b的相关联的第一开关14a-16a。
在图5A和5B中，用圆圈标记出设置为闭合(导电)状态的开关。
经过第一电力机器5a和第二电力机器5b中的一些或全部定子绕组的直流电电流不会引起转子的任何实质性(显著)的旋转扭矩，除了可能的用于将转子调节到所选绕组的直流充电电流的一些初始的微小角运动和/或由电流波纹引起的微小振动等。然而，这些类型的微小初始角运动和/或振动通常可以通过在充电操作模式和车辆到电网的操作模式期间制动转子或相关联的车轮而被消除。例如，制动可以通过与车辆车轮相关联的常规摩擦制动器实现。
图6A和6B示出了在电存储系统6充电期间的所述交替的接通和断开周期期间的电流路径的第二示例性实施例。
例如，如果在该特定充电场合中需要高电感，且控制系统21基于由相关联的角位置传感器等检测的第一电力机器5a的转子所获得的角位置，确定第一电力机器51的第三定子绕组8c具有第一电力机器5a的三个电感8a、8b、8c中的最高电感，并且可能大于第二电力机器5b的绕组13的电感中的任一者，那么第一逆变器91的第三开关引线12的第二开关12b可以设置为闭合状态(即导电状态)，以用于使充电电流的路线在第一阶段期间通过第一电力机器5a的第三定子绕组8c。第一逆变器9a和第二逆变器9b的全部其他开关都可以设置为断开状态(即不导电状态)。
此外，通过将第一双向开关装置30的第二开关57设置为闭合(导电)状态，将第一双向开关装置30设置为导电状态，以及将第二双向开关装置31设置为非导电状态。因此，在与降压电感(定子绕组)的充电对应的第一阶段期间，由AC/DC转换器20供应的直流充电电流的路线通过以下组件：第一双向开关装置30的第二开关57、第一双向开关装置30的第一开关56的本征或非本征反向二极管、第一电力机器5a的第三定子绕组8c、第一逆变器9a的第三开关引线12的第二开关12b、第二逆变器9b的第一开关引线、第二开关引线和第三开关引线14-16的第二开关14b-16b的本征或非本征反向二极管、第二电力机器5b的全部绕组13，并返回到AC/DC转换器20。
参照图6B，其示出了充电操作模式的第二阶段期间的电流路径。在第二阶段，第一逆变器9a和第二逆变器9b的全部开关都可以设置为断开状态。此外，将第一双向开关装置30设置为非导电状态，以及通过将第二双向开关装置31的第二开关59设置为闭合状态而将第二双向开关装置31设置为导电状态。
结果，以磁场形式存储在定子绕组8c、13a、13b、13c中的能量被释放，并在闭合路径中驱动充电电流，该电流与第一阶段期间的充电电流具有相同的方向。具体来说，该充电电流的路线通过以下组件：电存储系统6、第二逆变器9b的第一开关引线、第二开关引线和第三开关引线14-16的第二开关14b-16b的相关联的本征或非本征反向二极管、第二电力机器5b的全部绕组13、第二双向开关装置31的第二开关59、第二双向开关装置31的第一开关58的本征或非本征反向二极管、第一电力机器5a的第三定子绕组8c、第一逆变器9a的第三开关引线12的第一开关12a的本征或非本征反向二极管，并返回到电存储系统6。
还可替代地，如果可能不需要可能的最高降压电感，而认为其他方面(诸如例如消除在充电期间对第一逆变器9a和第二逆变器9b的开关进行操作的需要)更为相关，则可以选择参照图7A和7B描述的以下充电策略。
在此，在第一阶段和第二阶段期间，第一逆变器9a和第二逆变器9b的全部开关都可以设置为断开状态(即不导电状态)。
此外，在第一阶段期间，通过将第一双向开关装置30的第二开关57设置为闭合(导电)状态，将第一双向开关装置30设置为导电状态，以及将第二双向开关装置31设置为非导电状态。因此，在与降压电感(定子绕组)的充电对应的第一阶段期间，由AC/DC转换器20供应的直流充电电流的路线如图7A所示，通过以下组件：第一双向开关装置30的第二开关57、第一双向开关装置30的第一开关56的本征或非本征反向二极管、第一电力机器5a的全部绕组8和第一逆变器9a的第一开关引线、第二开关引线和第三开关引线10-12的第一开关10a-12a的相关联的本征或非本征反向二极管、电存储系统6、第二逆变器9b的第一开关引线、第二开关引线和第三开关引线14-16的第二开关14b-16b的本征或非本征反向二极管、第二电力机器5b的全部绕组13，并返回到AC/DC转换器20。
参照图7B，其示出了充电操作模式的第二阶段期间的电流路径。在第二阶段，将第一双向开关装置30设置为非导电状态，以及通过将第二双向开关装置31的第二开关59设置为闭合状态将第二双向开关装置31设置为导电状态。结果，以磁场形式存储在定子绕组8、13中的能量被释放，并在闭合路径中驱动充电电流，该电流与在第一阶段期间的充电电流具有相同的方向。具体来说，该充电电流的路线通过以下元件：电存储系统6、第二逆变器9b的第一开关引线、第二开关引线和第三开关引线14-16的第二开关14b-16b的相关联的本征或非本征反向二极管、第二电力机器5b的全部绕组13、第二双向开关装置31的第二开关59、第二双向开关装置31的第一开关58的本征或非本征反向二极管、第一电力机器5a的全部绕组8、以及第一逆变器9a的第一开关引线、第二开关引线和第三开关引线10-12的第一开关10a-12a的相关联的本征或非本征反向二极管，并返回到电存储系统6。
由此，在不利用第一逆变器9a和第二逆变器9b的开关的同步切换的情况下完成降压转换器的操作和电存储系统的充电，从而可能减少与第一逆变器9a和第二逆变器9b的开关的切换相关联的损耗并避免温度升高。降压充电期间的开关频率例如在1kHz-1 MHz的范围内。
换言之，在车辆充电操作模式期间，控制系统21可以被配置用于以电压降压模式操作DC/DC转换器19，该电压降压模式包括对第一双向开关装置30和第二双向开关装置31中的每一个进行控制以使其具有交替的接通和断开周期，从而使得在涉及对降压电感的能量进行充电的第一阶段期间，当第一双向开关装置30接通且第二双向开关装置31断开时，电流能够从AC/DC转换器20的第一连接点63，经由第一双向开关装置30、第一多相电5a的一个或多个定子绕组8、第一逆变器9a、第二逆变器9b(经由前几处的同时旁路或非旁路于电存储系统6)、第二多相电力机器5b的一个或多个定子绕组13，并返回AC/DC转换器20的第二连接点64。
此外，在车辆充电操作模式期间，控制系统21可以被配置用于以电压降压模式操作DC/DC转换器19，该电压降压模式包括对第一双向开关装置30和第二双向开关装置31中的每一个进行控制以使其具有交替的接通和断开周期，从而使得在涉及对降压电感的能量进行放电的第二阶段期间，当第一双向开关装置30断开且第二双向开关装置31接通时，充电电流能够从电存储系统6的负极经由第二逆变器9b、第二多相电力机器5b的一个或多个定子绕组13、第二双向开关装置31、第一多相电力机器5a的一个或多个定子绕组8、第一逆变器9a，并返回电存储系统6的正极端子。
此外，在车辆充电操作模式期间，控制系统21被配置用于以电压降压操作DC/DC转换器，电压降压涉及以第一组交替的接通和断开周期操作第一双向开关装置30以及以第二组交替的接通和断开周期操作第二双向开关装置31，该第二组交替的接通和断开周期设置为相对于第一组交替的接通和断开周期同步且倒转。
如参考图3和5A-7B所描述的，第一逆变器9a和第二逆变器9b中的每一个包括用于相关联的多相电力机器的每个相(绕组)的至少一个逆变器桥臂10-12、14-16，并且每个逆变器桥臂10-12、14-16包括与正直流电母线52相关联的上开关10a-12a、14a-16a，上开关10a-12a、14a-16a和与负直流电母线53相关联的下开关10b-12b、14b-16b串联连接。
此外，控制系统21可以被配置用于在所述车辆充电操作模式期间，在第一阶段和第二阶段期间都将第一逆变器9a和第二逆变器9b的全部上开关和下开关设置为断开(非导通)状态。可替代地，控制系统21可以被配置用于在所述车辆充电操作模式期间，在第一阶段和第二阶段期间都将第一逆变器9a的全部上开关和下开关以及第二逆变器9b的全部下开关设置为断开状态，以及在第一阶段期间将第二逆变器9b的一个、两个、三个或更多个上开关14a-16a设置为闭合状态，以及在第二阶段期间将第二逆变器9b的全部上开关设置为断开状态。
更可替代地，控制系统21可以被配置用于在所述车辆充电操作模式期间，在第一阶段和第二阶段期间将第二逆变器9b的全部上开关和下开关以及第一逆变器9a的全部上开关设置为断开状态，在第一阶段期间将第一逆变器9a的一个、两个、三个或更多个下开关设置为闭合状态，以及在第二阶段期间将第一逆变器9a的全部下开关设置为断开状态。
根据本公开内容的车辆电气系统还能够在车辆到电网的操作模式下操作，这意味着在车辆静止状态期间，从电存储系统6供应电力到外部电负载18。这例如适于在需求突然出现变化的情况下平衡电网等。
下面参照图8A和8B描述用于在车辆到电网的操作模式期间控制车辆电气系统的一个示例性实施例。具体地，在车辆到电网的操作模式中，如果由电存储系统提供的电压水平与所需电压水平相比太低，则DC/DC转换器被配置用于在升压模式下操作。
在升压模式下，DC/DC转换器19的第一双向开关装置30和第二双向开关装置31可以以同步交替的接通和断开周期操作，如上文参考图4所述，其中，第一双向开关装置30在第一阶段(时间段)t1期间接通，且随后在第二阶段(时间段)t2期间断开。t1与t_tot之比称为DC/DC转换器的占空比，并且控制电压升压水平。第二双向开关装置31可以与第一双向开关装置30基本相反地操作，使得第二双向开关装置31在第一阶段(时间段)t1期间断开，并且随后在第二阶段(时间段)t2期间接通。
如上所述，可以首先选择定子绕组的合适的升压电感水平和升压开关频率。此后，第一电力机器和第二电力机器9a、9b的各种定子绕组8、13的电感水平可基于相关转子的角位置检测结果来确定，并且可通过将对应的开关10a-12a、14b-16b设置为断开或闭合模式来为车辆到电网的操作模式选择定子绕组8、13的适当组合。
例如，如果在特定的车辆到电网的操作场合期间期望高电感，并且控制系统21基于由相关联的角位置传感器等检测到的第一电力机器5a和第二电力机器5b的转子所获得的角位置，确定第一电力机器5a的第三定子绕组8c具有第一电力机器5a的三个电感8a、8b、8c中的最高电感，并且第二电力机器5b的第一定子绕组13a具有第二电力机器5b的三个电感13a、13b、13c中的最高电感，那么控制系统可以选择将它们用于定子绕组8c、13a以用于提供期望的升压电感。
因此，在接下来的车辆到电网操作的第一阶段和第二阶段期间，第一逆变器9a的第三开关引线12的第一开关12a被设置为闭合状态(即导电状态)，并且第二逆变器9b的第一开关引线14的第二开关14b被设置为闭合状态(即导电状态)，从而使得车辆到电网的放电电流的路线能够通过第一电力机器5a的第三定子绕组8c和且通过第二电力机器9b的第一绕组13a。在第一阶段和第二阶段期间，第一逆变器9a和第二逆变器9b的全部其他开关都可以设置为断开状态(即不导电状态)。
参照图8A，在第一阶段期间，通过将第二双向开关装置31的第一开关58设置为闭合(导电)状态将第二双向开关装置31设置为导电状态，以及将第一双向开关装置30设置为非导电状态。因此，在与升压电感(定子绕组)的充电对应的第一阶段期间，由电存储系统6供应的直流电放电电流路线经过以下部件：第一逆变器9a的第三开关引线12的第一开关12a、第一电力机器5a的第三定子绕组8c、第二双向开关装置31的第一开关58、第二双向开关装置31的第二开关59的本征或非本征反向二极管、第二电力机器5b的第一绕组13a、第二逆变器9b的第一开关引线14的第二开关14b，并返回到电存储系统6。
参照图8B，其示出了车辆到电网的操作模式的第二阶段期间的电流路径，第一逆变器9a和第二逆变器9b的开关保持与第一阶段期间相同，但是将第二双向开关装置31设置为非导电状态，以及通过将第一双向开关装置30的第一开关56设置为闭合状态将第一双向开关装置30设置为导电状态。
结果，以磁场形式存储在定子绕组8c、13a中的能量被释放并驱动车辆到电网的电流，该电流与第一阶段期间的放电电流具有相同的方向。具体来说，该车辆到电网的电流的路线：从外部电负载18经由AC/DC转换器通过以下组件：第二电力机器5b的第一绕组13a、第二逆变器9b的第一开关引线14的第二开关14b、电存储系统6、第一逆变器9a的第三开关引线12的第一开关12a、第一电力机器5a的第三定子绕组8c、第一双向开关装置30的第一开关56、第一双向开关装置30的第二开关57的本征或非本征反向二极管。
显然，如果需要另一水平的升压电感，则可以通过适当控制第一电力机器和第二电力机器9a、9b的开关来选择定子绕组8、13的另一组合。
换言之，控制系统21在车辆到电网的操作模式期间构造成以电压升压操作DC/DC转换器，该电压升压包括控制第一双向开关装置30和第二双向开关装置31中的每一个，以使其具有交替的接通和断开周期，从而使得在第一阶段期间，当第一双向开关装置30断开并且第二双向开关装置31接通时，电流能够从电存储系统6的正极，经由第一逆变器9a、第一多相电力机器5a的一个或多个定子绕组8、第二双向开关装置31、第二多相电力机器5b的一个或多个定子绕组13、第二逆变器9b，流回电存储系统6的负极端子。
此外，控制系统21还被配置成使得在第二阶段期间，当第一双向开关装置30接通并且第二双向开关装置31断开时，电流能够从AC/DC转换器20的第二连接点64，经由第二多相电力机器5b的一个或多个定子绕组13、第二逆变器9b、电存储系统6、第一逆变器9a、第一多相电力机器5a的一个或多个定子绕组8、第一双向开关装置30，并返回AC/DC转换器20的第一连接点63。
此外，第一逆变器9a和第二逆变器9b中的每一个包括用于相关多相电力机器5a、5b的每个相8、13的至少一个逆变器桥臂10-12、14-16，并且每个逆变器桥臂10-12、14-16包括与正直流电母线52相关联的上开关10a-12a、14a-16a，该上开关10a-12a、14a-16a和与负直流电母线53相关联的下开关10b-12b、14b-16b串联连接，并且控制系统21被配置用于在所述车辆到电网的操作模式期间，在第一阶段和第二阶段期间都将第一逆变器9a的一个、两个、三个或更多个上开关10a-12a设置为闭合状态，在第一阶段和第二阶段期间都将第二逆变器9b的一个、两个、三个或更多个下开关14b-16b设置为闭合状态，以及在第一阶段和第二阶段期间都将第一逆变器9a的全部下开关10b-12b和第二逆变器9b的全部上开关14a-16a设置为断开状态。
如上所述，根据一些示例性实施例，控制系统21可以被配置用于在车辆到电网的操作模式和/或车辆充电操作模式期间，基于第一多相电力机器5a和/或第二多相电力机器5b的转子的角位置控制第一逆变器9a和/或第二逆变器9b的开关10a-12b、14a-16b。
此外，根据一些示例性实施例，控制系统21被配置用于在车辆到电网的操作模式期间，基于第一多相电力机器5a和/或第二多相电力机器5b的转子的角位置，选择第一逆变器9a的所述一个或多个上开关10a-12a中的哪一个以及第二逆变器9b的所述一个或多个下开关14b-16b中的哪一个在第一阶段和第二阶段期间应该被设置为闭合状态。
此外，根据一些示例性实施例，控制系统21被配置用于在车辆充电操作模式期间，基于第一多相电力机器5a和/或第二多相电力机器5b的转子的角位置，选择第二逆变器9b的所述一个或多个上开关14a-16a中的哪一个在第一阶段期间应该被设置为闭合状态，或者第一逆变器9a的所述一个或多个下开关10b-12b中的哪一个在第一阶段期间应该被设置为闭合状态。
根据一些示例性实施例，控制系统21被配置用于在车辆到电网的操作模式期间，基于第一逆变器9a和/或第二逆变器9b的开关的估计或计算的最大电流，选择第一逆变器9a的所述一个或多个上开关10a-12a中的哪一个以及第二逆变器9b的所述一个或多个下开关14b-16b中的哪一个在第一阶段和第二阶段期间应该被设置为闭合状态。
类似地，根据一些示例性实施例，控制系统21被配置用于在车辆充电操作模式期间，基于第一逆变器9a和/或第二逆变器9b的开关的估计或计算的最大电流，选择第二逆变器9b的所述一个或多个上开关14a-16a中的哪一个在第一阶段期间应该被设置为闭合状态，或者第一逆变器9a的所述一个或多个下开关10b-12b中的哪一个在第一阶段期间应该被设置为闭合状态。
图9示出了与上面参考图1至图8B描述的相同的车辆电气系统，但在此具有一些额外的电滤波器装置以作为AC/DC转换器20和充电端子7之间的接口(装置)。具体地，LCL滤波器装置70在单相线路中具有与转换器侧电感器72串联连接的电网侧电感器71，以及连接在电网侧电感器71和转换器侧电感器72之间并连接至中性线的电容器73。此外，具有共模滤波器且具有EMC保护的另一滤波器装置75可以与LCL滤波器装置70串联布置。EMC滤波器装置75和LCL滤波器装置70都优选地布置在具有用于与充电端子7电连接的连接接口76的电网前端电路板55上。
图10示意性地示出了车辆电气系统的一种版本，该版本适于在车辆充电期间用三相交流电充电，并且适于在车辆到电网操作期间供应三相交流电。图10的车辆电气系统在结构和功能上与上面参照图1-8B描述的系统相同，不同之处仅在于AC/DC转换器设有额外的开关引线77。
换言之，在此的AC/DC转换器20是三相有源前端整流器，其包括连接在与AC/DC转换器20的第一连接点63相关联的正母线和与AC/DC转换器20的第二连接点64相关联的负母线之间的多个开关引线65、66、77，其中，每个开关引线65、66、77具有经由中间导体串联连接的至少两个开关65a、65b、66a、66b、77a、77b。AC/DC转换器20的电网侧包括电连接至充电端子7的三个连接点78-80，以用于从三相车辆外部充电电源17接收三相交流电或者将三相交流电输出到车辆外部电负载，其中，所述三个连接点78-80中的每一个电连接至多个开关引线65、66、77的单独的中间导体，并且其中，各相线(线路或电线)包括在相关连接点78-80和开关引线65、66、77之间的电感器元件69。
图14示出了与上面参考图10描述的相同的车辆电气系统，但在此具有一些额外的三相电气滤波器装置以作为AC/DC转换器20和充电端子7之间的接口。具体地，LCL滤波器装置70在各相线中具有与转换器侧电感器串联连接的电网侧电感器，并且具有连接在电网侧电感器71和转换器侧电感器72之间并连接至中性点的电容器。此外，具有EMC保护并且具有共模滤波器的另一滤波器装置75可以与LCL滤波器装置70串联布置。EMC滤波器装置75和LCL滤波器装置70都优选地布置在具有用于与充电端子7电连接的连接接口76的电网前端电路板55上。
图15示出了根据本公开内容的车辆电气系统的值得注意且有利的方面，即车辆电气系统的多相布置可以连接至单相外部负载17，而不需要车辆电气系统的硬件设置的任何改变。换言之，根据本公开内容的车辆电气系统不仅能够连接至大范围的不同交流电电压水平，而且能够连接至不同数量的相，且实现全部这些都不需要硬件上的改变。
本发明还涉及一种包括如上文参考图1-10和14-15所描述的或者参考所附权利要求书描述的车辆电气系统的车辆。
本公开内容还涉及一种用于对车辆电气系统的电存储系统6充电的方法。下面将参照图11描述该方法的主要步骤。该方法包括第一步骤S1：将第一逆变器9a连接至电存储系统6和第一多相电力机器5a，该第一多相电力机器5a具有连接至公共中性点的多个定子绕组8，其中，第一逆变器9a具有多个带有开关10a、10b、11a、11b、12a、12b的开关引线10、11、12。该方法还包括第二步骤S2：将第二逆变器9b连接至电存储系统6和具有连接至公共中性点的多个定子绕组13的第二多相电力机器5b，其中，第二逆变器9b具有多个带有开关14a、14b的开关引线14、15、16。此外，该方法包括第三步骤S3：将双向降压-升压DC/DC转换器连接至第一多相电力机器5a的公共中性点和第二多相电力机器5b的公共中性点，以用于将第一多相电力机器5a和第二多相电力机器5b中的每一个的至少一个定子绕组用作降压-升压电感。此外，该方法包括第四步骤S4：以通过或不通过中间电滤波器装置的方式将双向AC/DC转换器连接至DC/DC转换器并连接至充电端子7。最后，该方法包括第五步骤S5：提供用于对车辆电气系统的操作进行控制的电子控制系统21。
清楚的是，考虑到全部步骤仅涉及提供各种特征，并且没有步骤依赖于例如另一个步骤的计算结果，上述步骤S1-S5的内部顺序可以改变从而包括全部可能的组合(即数量为5！的(120个)组合。
根据本公开内容的另一示例性实施例，该方法可以包括参考图12描述的一些额外的步骤。具体地，除了上述步骤S1-S5之外，用于对电存储系统6充电的方法还可以包括步骤S6和S7，步骤S6和S7涉及用于在车辆充电操作模式下操作车辆电气系统的方法的细节。第六方法步骤S6包括：为DC/DC转换器提供第一双向开关装置30以及第二双向开关装置31，该第一双向开关装置30构造成用于选择性地断开和闭合AC/DC转换器的第一连接点和第一多相电力机器5a的公共中性点之间的电连接，该第二双向开关装置31构造成用于选择性地断开和闭合第一多相电力机器5a和第二多相电力机器5b的公共中性点之间的电连接。
此外，第七方法步骤S7包括：控制第一双向开关装置30和第二双向开关装置31中的每一个，以使其具有交替的接通和断开周期，以用于在车辆充电操作模式期间实现电压降压。在第一阶段期间，当第一双向开关装置30接通且第二双向开关装置31断开时，电流从AC/DC转换器的第一连接点，经由第一双向开关装置30、第一多相电力机器5a的一个或多个定子绕组、第一逆变器9a、第二逆变器9b(经由前几处的同时旁路或非旁路于电存储系统6)、第二多相电力机器5b的一个或多个定子绕组，并返回AC/DC转换器的第二连接点。此外，在第二阶段期间，当第一双向开关装置30断开并且第二双向开关装置31接通时，充电电流从电存储系统6的负极经由第二逆变器9b、第二多相电力机器5b的一个或多个定子绕组、第二双向开关装置31、第一多相电力机器5a的一个或多个定子绕组、第一逆变器9a，并返回电存储系统6的正极端子。
显然，如上所述，考虑到所述步骤仅仅涉及提供各种特征，并且没有步骤依赖于例如另一个步骤的计算结果，上述步骤S1-S6的内部顺序可以改变以包括所有可能的组合。但第七步骤S7必须位于方法的结尾。
根据本公开内容的另一示例性实施例，该方法可以包括参考图13描述的一些额外的步骤。具体地，除了上述步骤S1-S5之外，用于对电存储系统6充电的方法还可以包括步骤S6*和S7*，步骤S6*和S7*涉及用于在车辆到电网的操作模式下操作车辆电气系统的方法的细节。第六方法步骤S6*包括：为DC/DC转换器提供第一双向开关装置30以及第二双向开关装置31，该第一双向开关装置30构造成用于选择性地断开和闭合AC/DC转换器的第一连接点和第一多相电力机器5a的公共中性点之间的电连接，该第二双向开关装置31构造成用于选择性地断开和闭合第一多相电力机器5a和第二多相电力机器5b的公共中性点之间的电连接。
此外，第七步骤S7*包括：控制第一双向开关装置30和第二双向开关装置31中的每一个，以使其具有交替的接通和断开周期，以用于在车辆到电网的操作模式期间实现电压升压。在第一阶段期间，当第一双向开关装置30断开且第二双向开关装置31接通时，放电电流从电存储系统6的正极，经由第一逆变器9a、第一多相电力机器5a的一个或多个定子绕组、第二双向开关装置31、第二多相电力机器5b的一个或多个定子绕组、第二逆变器9b，并返回电存储系统6的负极端子。此外，在第二阶段期间，当第一双向开关装置30接通且第二双向开关装置31断开时，放电电流从AC/DC转换器的第二连接点，经由第二多相电力机器5b的一个或多个定子绕组、第二逆变器9b、电存储系统6、第一逆变器9a、第一多相电力机器5a的一个或多个定子绕组、第一双向开关装置30，并返回AC/DC转换器的第一连接点。
显然，如上所述，考虑到所述步骤仅仅涉及提供各种特征，并且没有步骤依赖于例如另一个步骤的计算结果，上述步骤S1-S6*的内部顺序可以改变以包括所有可能的组合。然而，第七步骤S7*必须位于方法的末尾。
术语开关或电子功率开关，在本文中指的是例如功率晶体管或半导体开关，例如MOSFET、IGBT等。开关设置在用于对第一多相电力机器和第二多相电力机器的转矩和/或速度进行控制的第一逆变器9a和第二逆变器9b中，并且设置在用于对充电电压水平进行控制的AC/DC转换器20和DC/DC转换器19中。
要理解的是，以上描述本质上仅是示例性的，而不旨在限制本公开内容及其应用或使用。尽管已经在说明书中描述且在附图中例示了特定例子，但是本领域技术人员将理解，可进行各种更改，并且可用等同物替换它们中的元件，而不脱离在权利要求中限定的本公开内容的范围。此外，可进行修改以使具体的情形或材料适应本公开内容的教导，而不脱离其基本范围。因此，并不旨在将本公开内容限于作为当前用于实施本公开内容教导而构思出的最佳实施方式而公开的具体示例，这些具体示例通过附图描绘并在说明书中进行了描述。相反地，本公开内容的范围将包括落入前述说明和所附权利要求范围内的任何实施例。权利要求中提到的附图标记不应当视为限制受权利要求保护的主题的范围，它们的唯一作用是使权利要求更容易理解。

Claims (15)

1.一种交通工具电气系统，包括：
电存储系统(6)；
第一多相电力机器(5a)，所述第一多相电力机器(5a)具有连接至公共中性点(29a)的多个定子绕组(8)；
第一逆变器(9a)，所述第一逆变器(9a)可操作地连接至所述电存储系统(6)和所述第一多相电力机器(5a)，其中，所述第一逆变器(9a)具有多个带有开关(10a、10b、11a、11b、12a、12b)的开关引线(10、11、12)；
第二多相电力机器(5b)，所述第二多相电力机器(5b)具有连接至公共中性点(29b)的多个定子绕组(13)；
第二逆变器(9b)，所述第二逆变器(9b)可操作地连接至所述电存储系统(6)和所述第二多相电力机器(5b)，其中，所述第二逆变器(9b)具有多个带有开关(14a、14b)的开关引线(14、15、16)；
双向降压-升压DC/DC转换器，其可操作地连接至所述第一多相电力机器(5a)的所述公共中性点(29a)和所述第二多相电力机器(5b)的所述公共中性点(29b)，并被构造成用于将所述第一多相电力机器(5a)和所述第二多相电力机器(5b)中的每一个的至少一个定子绕组用作降压-升压电感；
双向AC/DC转换器，所述双向AC/DC转换器通过或不通过中间电滤波器装置可操作地连接至所述DC/DC转换器和充电端子(7)；以及
用于控制所述交通工具电气系统的操作的电子控制系统(21)。
2.根据权利要求1所述的交通工具电气系统，其中，所述电子控制系统(21)可操作地耦合于所述双向DC/DC转换器以及所述第一逆变器(9a)和所述第二逆变器(9b)，并且所述电子控制系统(21)被配置用于：
-在交通工具充电操作模式期间，控制所述DC/DC转换器和第一逆变器和/或第二逆变器的操作，以用于将从所述AC/DC转换器供应的直流电转换为修正的直流电，并且用于将所述修正的直流电经由所述第一多相电力机器(5a)和所述第二多相电力机器(5b)的公共中性点(29a、29b)供应给所述电存储系统(6)；以及
-在交通工具到电网操作模式期间，控制所述第一逆变器和/或所述第二逆变器、以及所述DC/DC转换器的操作，以用于经由所述第一多相电力机器(5a)和所述第二多相电力机器(5b)的公共中性点(29a、29b)将直流电从所述电存储系统(6)供应到所述DC/DC转换器，并且用于将所述直流电转换为修正的直流电，以用于供应到所述AC/DC转换器。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的交通工具电气系统，其中，所述电子控制系统(21)可操作地与所述双向AC/DC转换器耦合并被配置用于：
-在交通工具充电操作模式期间，控制所述AC/DC转换器的操作，以用于将经由所述充电端子(7)从交通工具外部充电电源(17)接收的单相交流电或多相交流电转换为直流电，以用于将直流电供应到所述DC/DC转换器；以及
-在交通工具到电网操作模式期间，控制所述AC/DC转换器的操作，以用于将从所述DC/DC转换器接收的直流电转换为单相交流电或多相交流电，以用于经由所述充电端子(7)将所述交流电供应到交通工具外部电负载(18)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的交通工具电气系统，其中，所述AC/DC转换器具有电网侧和机器侧，所述电网侧具有用于接收和输出单相或三相交流电的两个或三个连接点，所述机器侧具有用于接收和输出直流电的第一连接点和第二连接点；
并且其中，所述DC/DC转换器包括第一双向开关装置(30)以及第二双向开关装置(31)，所述第一双向开关装置(30)被构造成用于选择性地断开和闭合所述AC/DC转换器的第一连接点和所述第一多相电力机器(5a)的公共中性点(29a)之间的电连接，所述第二双向开关装置(31)被构造成用于选择性地断开和闭合所述第一多相电力机器(5a)和所述第二多相电力机器(5b)的公共中性点(29a、29b)之间的电连接。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的交通工具电气系统，其中，在交通工具充电操作模式期间，所述控制系统(21)被配置用于在对所述第一双向开关装置(30)和所述第二双向开关装置(31)中的每一个进行电压降压控制时操作所述DC/DC转换器，以使其具有交替的接通和断开周期；
从而使得在第一阶段期间，当所述第一双向开关装置(30)接通且所述第二双向开关装置(31)断开时，电流能够从所述AC/DC转换器的所述第一连接点，经由所述第一双向开关装置(30)、所述第一多相电力机器(5a)的一个或多个定子绕组、所述第一逆变器(9a)、所述第二逆变器(9b)，同时旁路或非旁路于所述电存储系统(6)，并经由所述第二多相电力机器(5b)的一个或多个定子绕组，返回所述AC/DC转换器的所述第二连接点；以及
从而使得在第二阶段期间，当所述第一双向开关装置(30)断开且所述第二双向开关装置(31)接通时，充电电流能够从所述电存储系统(6)的负极，经由所述第二逆变器(9b)、所述第二多相电力机器(5b)的一个或多个定子绕组、所述第二双向开关装置(31)、所述第一多相电力机器(5a)的一个或多个定子绕组、所述第一逆变器(9a)，并返回所述电存储系统(6)的正极端子。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的交通工具电气系统，其中，在交通工具充电操作模式期间，所述控制系统(21)被配置用于以第一组交替的接通和断开周期操作所述第一双向开关装置(30)，并且以第二组交替的接通和断开周期操作所述第二双向开关装置(31)，所述第二组交替的接通和断开周期被设置为与所述第一组交替的接通和断开周期大体同步且颠倒。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的交通工具电气系统，其中，所述第一逆变器(9a)和所述第二逆变器(9b)中的每一个包括用于相关联的多相电力机器的每个相的至少一个逆变器桥臂，并且其中，每个逆变器桥臂包括与正直流电母线相关联的上开关，所述上开关和与负直流电母线相关联的下开关串联连接，其中，所述控制系统(21)被配置用于在所述交通工具充电操作模式期间，
在所述第一阶段和所述第二阶段期间都将所述第一逆变器(9a)和所述第二逆变器(9b)的全部上开关和下开关设置为断开状态；或者
在所述第一阶段和所述第二阶段期间都将所述第一逆变器(9a)的全部上开关和下开关以及所述第二逆变器(9b)的全部下开关设置为断开状态，在所述第一阶段期间将所述第二逆变器(9b)的一个、两个、三个或更多个上开关设置为闭合状态，以及在所述第二阶段期间将所述第二逆变器(9b)的全部上开关设置为断开状态；或者
在所述第一阶段和所述第二阶段期间都将所述第二逆变器(9b)的全部上开关和下开关以及所述第一逆变器(9a)的全部上开关设置为断开状态，在所述第一阶段期间将所述第一逆变器(9a)的一个、两个、三个或更多个下开关设置为闭合状态，以及在所述第二阶段期间将所述第一逆变器(9a)的全部下开关设置为断开状态。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的交通工具电气系统，其中，经由所述第二双向开关装置(31)从所述第一多相电力机器(5a)的公共中性点(29a)延伸到所述第二多相电力机器(5b)的公共中性点(29b)的电连接没有任何实质性的电感器。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的交通工具电气系统，其中，所述交通工具电气系统在所述电存储系统(6)与所述第一逆变器(9a)和所述第二逆变器(9b)中的任何一者之间延伸的电力供应路径中没有DC/DC转换器。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的交通工具电气系统，其中，所述AC/DC转换器是单相或三相有源前端整流器，所述单相或三相有源前端整流器包括连接在直流链路的正母线和负母线之间的多个开关引线，其中，每个开关引线具有通过中间导体串联连接的至少两个开关，其中，所述AC/DC转换器的电网侧包括电连接至所述充电端子(7)的两个或三个连接点，以用于从交通工具外部充电电源(17)或交通工具外部电负载(18)接收单相或三相交流电或者向交通工具外部充电电源(17)或交通工具外部电负载(18)输出单相或三相交流电，其中，所述两个或三个连接点中的每一个电连接至所述多个开关引线的单独的中间导体。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的交通工具电气系统，其中，在交通工具到电网操作模式期间，所述控制系统(21)被配置用于在对所述第一双向开关装置(30)和所述第二双向开关装置(31)中的每一个进行电压升压时操作所述DC/DC转换器，以使其具有交替的接通和断开周期，
从而使得在第一阶段期间，当所述第一双向开关装置(30)断开且所述第二双向开关装置(31)接通时，电流能够从所述电存储系统(6)的正极，经由所述第一逆变器(9a)、所述第一多相电力机器(5a)的一个或多个定子绕组、所述第二双向开关装置(31)、所述第二多相电力机器(5b)的一个或多个定子绕组、所述第二逆变器(9b)，返回电存储系统(6)的负极端子；以及
从而使得在第二阶段期间，当所述第一双向开关装置(30)接通且所述第二双向开关装置(31)断开时，电流能够从所述AC/DC转换器的所述第二连接点，经由所述第二多相电力机器(5b)的一个或多个定子绕组、所述第二逆变器(9b)、所述电存储系统(6)、所述第一逆变器(9a)、所述第一多相电力机器(5a)的一个或多个定子绕组、所述第一双向开关装置(30)，返回所述AC/DC转换器的第一连接点。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的交通工具电气系统，其中，所述第一逆变器(9a)和所述第二逆变器(9b)中的每一个包括用于相关联的多相电力机器的每个相的至少一个逆变器桥臂，并且其中，每个逆变器桥臂包括与正直流电母线相关联的上开关，所述上开关和与负直流电母线相关联的下开关串联连接；
其中，所述控制系统(21)被配置用于在所述交通工具到电网操作模式期间，在所述第一阶段和所述第二阶段期间都将所述第一逆变器(9a)的一个、两个、三个或更多个上开关设置为闭合状态，在所述第一阶段和所述第二阶段期间都将所述第二逆变器(9b)的一个、两个、三个或更多个下开关设置为闭合状态，以及在所述第一阶段和所述第二阶段期间都将所述第一逆变器(9a)的全部下开关和所述第二逆变器(9b)的全部上开关都设置为断开状态。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的交通工具电气系统，其中，所述控制系统(21)被配置用于在交通工具到电网操作模式或交通工具充电操作模式期间，基于所述第一多相电力机器(5a)和/或所述第二多相电力机器(5b)的转子的角位置控制所述第一逆变器和/或所述第二逆变器。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的交通工具电气系统，其中，所述控制系统(21)被配置用于：
在交通工具到电网操作模式期间，基于所述第一多相电力机器(5a)和/或所述第二多相电力机器(5b)的转子的角位置，选择所述第一逆变器(9a)的所述一个或多个上开关中的哪一个以及所述第二逆变器(9b)的所述一个或多个下开关中的哪一个在所述第一阶段和所述第二阶段期间应该被设置为闭合状态；和/或
在交通工具充电操作模式期间，基于所述第一多相电力机器(5a)和/或所述第二多相电力机器(5b)的转子的角位置，选择所述第二逆变器(9b)的所述一个或多个上开关中的哪一个在所述第一阶段期间应该被设置为闭合状态，或者所述第一逆变器(9a)的所述一个或多个下开关中的哪一个在所述第一阶段期间应该被设置为闭合状态。
15.一种用于对交通工具电气系统的电存储系统(6)进行充电的方法，所述方法包括：
将第一逆变器(9a)连接至所述电存储系统(6)和第一多相电力机器(5a)，所述第一多相电力机器(5a)具有连接至公共中性点(29a)的多个定子绕组(8)，其中，所述第一逆变器(9a)具有多个带有开关(10a、10b、11a、11b、12a、12b)的开关引线(10、11、12)；
将第二逆变器(9b)连接至所述电存储系统(6)和具有连接至公共中性点(29b)的多个定子绕组(13)的第二多相电力机器(5b)，其中，所述第二逆变器(9b)具有多个带有开关(14a、14b)的开关引线(14、15、16)；
将双向降压-升压DC/DC转换器连接至所述第一多相电力机器(5a)的公共中性点(29a)和所述第二多相电力机器(5b)的公共中性点(29b)，以用于将所述第一多相电力机器(5a)和所述第二多相电力机器(5b)中的每一个的至少一个定子绕组用作降压-升压电感；
将双向AC/DC转换器通过或不通过中间电滤波器装置连接至所述DC/DC转换器以及连接至充电端子(7)；以及
提供用于控制所述交通工具电气系统的操作的电子控制系统(21)。
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