DE102008034669A1

DE102008034669A1 - Electric drive system for vehicle, has right side inverter coupled to electric motor to provide power from rectifier to electric motor

Info

Publication number: DE102008034669A1
Application number: DE102008034669A
Authority: DE
Inventors: George Cerritos John; Sibaprasad Torrance Chakrabarti; Brian A. Torrance Welchko; Gregory S. Woodland Hills Smith; James M. Cerritos Nagashima; Milun Torrance Perisic
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2009-02-26

Abstract

A left side inverter (204) and right side inverter (206) coupled to electric motor (120) provides alternating current to electric motor. An energy source (122) is coupled to left side inverter which provides power flow between energy source and electric motor. A rectifier (124) coupled to right side inverter produces direct current output and the right side inverter provides power to electric motor from the rectifier. Independent claims are included for the following: (1) automotive drive system; and (2) method for controlling electric motor.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED REGISTRATIONS

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60,952,737, die am 30. Juli 2007 eingereicht wurde.These Application claims the benefit of the provisional US patent application with serial number 60,952,737, which was filed on July 30, 2007 has been.

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstands betreffen allgemein Fahrzeugantriebssysteme, und insbesondere betreffen Ausführungsformen des Gegenstands Hybridfahrzeuge mit einem doppelseitigen Wechselrichterantriebssystem.embodiments of the subject matter described herein generally relate to vehicle drive systems, and in particular relate to embodiments of the subject hybrid vehicles with a double-sided inverter drive system.

HINTERGRUNDBACKGROUND

In den letzten Jahren haben technologische Fortschritte sowie sich ständig weiter entwickelnde Vorlieben bezüglich des Stils zu wesentlichen Veränderungen bei der Konstruktion von Kraftfahrzeugen geführt. Eine der Veränderungen betrifft die Leistungsverwendung und die Komplexität der verschiedenen elektrischen Systeme in Kraftfahrzeugen, insbesondere Fahrzeugen mit alternativem Kraftstoff, wie etwa Hybrid-, Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeugen. Elektro- und/oder Hybridfahrzeuge können so konzipiert sein, dass sie elektrische Energie als eine Primärquelle für Antriebsleistung verwenden. Die Versorgung mit elektrischer Energie und somit die erreichbare Reichweite des Fahrzeugs sind jedoch wegen der Komponenten, die als Energiequellen gewählt werden, begrenzt.In Recent years have seen technological advances as well constantly evolving tastes regarding style to essential changes led in the construction of motor vehicles. One of the changes concerns the use of power and the complexity of the different ones electrical systems in motor vehicles, in particular vehicles with alternative fuel, such as hybrid, electric and fuel cell vehicles. Electric and / or hybrid vehicles can be designed so that they use electrical energy as a primary source of drive power. The Supply of electrical energy and thus the achievable range of the vehicle, however, are because of the components used as energy sources chosen be limited.

Viele der elektrischen Komponenten, welche die in derartigen Fahrzeugen verwendeten Elektromotoren umfassen, empfangen elektrische Leistung von Wechselstrom-Leistungsversorgungen (AC-Leistungsversorgungen). Die Leistungsquellen (z. B. Batterien) jedoch, die bei derartigen Anwendungen verwendet werden, stellen nur Gleichstrom-Leistung (DC-Leistung) zur Verfügung. Folglich werden zum Umwandeln der DC-Leistung in AC-Leistung Einrichtungen verwendet, die als "Gleichrichter/Wechselrichter" bekannt sind und im Folgenden nur noch als Wechselrichter bezeichnet werden, welche oft mehrere Schalter oder Transistoren verwenden, die mit verschiedenen Intervallen betrieben werden, um die DC-Leistung in AC-Leistung umzuwandeln.Lots of the electrical components used in such vehicles electric motors used, receive electrical power from AC power supplies (AC power supplies). The However, power sources (eg batteries) that are used in such applications only provide DC power. consequently are used to convert DC power used in AC power facilities, which are known as "rectifier / inverters" and hereinafter referred to as inverters, which often use multiple switches or transistors with different ones Intervals are operated to convert the DC power into AC power.

Zudem verwenden derartige Fahrzeuge, speziell Brennstoffzellenfahrzeuge, oft zwei getrennte Spannungsquellen (z. B. eine Batterie und eine Brennstoffzelle), um die Elektromotoren, welche die Räder antreiben, mit Leistung zu versorgen. "Leistungswandler", wie etwa Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler (DC/DC-Wandler) werden typischerweise verwendet, um die Leistung aus den zwei Spannungsquellen zu verwalten und zu übertragen. Moderne DC/DC-Wandler umfassen oft Transistoren, die durch eine Induktivität elektrisch verbunden sind. Durch ein Steuern der Zustände der verschiedenen Transistoren kann ein gewünschter Durchschnittsstrom durch die Induktivität eingeprägt werden und damit den Leistungsfluss zwischen den zwei Spannungsquellen steuern.moreover use such vehicles, especially fuel cell vehicles, often two separate voltage sources (eg a battery and a fuel cell), with power to the electric motors that drive the wheels to supply. "Power converters", such as DC / DC converters (DC / DC converters) are typically used to power from the two voltage sources to manage and transfer. modern DC / DC converters often include transistors that are electrically powered by an inductor are connected. By controlling the states of the different transistors can be a desired one Average current can be impressed by the inductance and thus the power flow control between the two voltage sources.

Die Verwendung sowohl eines Wechselrichters als auch eines Leistungswandlers erhöht die Komplexität des elektrischen Systems des Kraftfahrzeugs wesentlich. Die zusätzlichen Komponenten, die für beide Typen von Einrichtungen benötigt werden, erhöhen auch die Gesamtkosten und das Gewicht des Fahrzeugs. Demgemäß wurden Systeme und Verfahren entwickelt, um einen Motor, der mit mehreren Leistungsquellen gekoppelt ist, ohne einen DC/DC-Wandler zu betreiben, während die Leistung des Motors maximiert wird, indem duale elektrische Wechselrichtersysteme verwendet werden.The Use of both an inverter and a power converter elevated the complexity the electrical system of the motor vehicle essential. The additional Components for Both types of facilities needed increase as well the total cost and weight of the vehicle. Accordingly, were Systems and methods designed to use a motor with multiple Power sources is coupled without operating a DC / DC converter, while The power of the engine is maximized by dual electrical inverter systems be used.

KURZZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Es wird eine Vorrichtung für ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das elektrische Antriebssystem umfasst einen Elektromotor, der ausgestaltet ist, um Antriebsleistung an das Fahrzeug zu liefern. Ein erster Wechselrichter ist mit dem Elektromotor gekoppelt und ist ausgestaltet, um Wechselstrom an den Elektromotor zu liefern. Eine erste Energiequelle ist mit dem ersten Wechselrichter gekoppelt, wobei der erste Wechselrichter ausgestaltet ist, um einen Leistungsfluss zwischen der ersten Energiequelle und dem Elektromotor bereitzustellen. Ein zweiter Wechselrichter ist mit dem Elektromotor gekoppelt und ist ausgestaltet, um Wechselstrom an den Elektromotor zu liefern. Ein Gleichrichter ist mit dem zweiten Wechselrichter gekoppelt und ausgestaltet, um einen Gleichstromausgang zu erzeugen. Der zweite Wechselrichter ist ausgestaltet, um Leistung von dem Gleichrichter an den Elektromotor zu liefern.It will be a device for provided an electric drive system for a vehicle. The electric drive system includes an electric motor that is configured is to provide drive power to the vehicle. A first Inverter is coupled to the electric motor and is designed, to supply alternating current to the electric motor. A first source of energy is coupled to the first inverter, wherein the first inverter is designed to provide a power flow between the first power source and to provide the electric motor. A second inverter is coupled to the electric motor and is configured to AC power to deliver to the electric motor. A rectifier is with the second Inverters coupled and configured to a DC output to create. The second inverter is designed to power from the rectifier to the electric motor.

Es wird eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeugantriebssystem bereitgestellt. Das Kraftfahrzeugantriebssystem umfasst einen Elektromotor, der ausgestaltet ist, um Antriebsleistung bereitzustellen. Ein erster Wechselrichter ist mit dem Elektromotor gekoppelt und ist ausgestaltet, um Wechselstrom an den Elektromotor zu liefern. Eine erste Energiequelle ist mit dem ersten Wechselrichter gekoppelt, wobei der erste Wechselrichter ausgestaltet ist, um einen Leistungsfluss zwischen der ersten Energiequel le und dem Elektromotor bereitzustellen. Ein zweiter Wechselrichter ist mit dem Elektromotor gekoppelt und ist ausgestaltet, um Wechselstrom an den Elektromotor zu liefern. Eine zweite Energiequelle ist mit dem zweiten Wechselrichter gekoppelt, wobei der zweite Wechselrichter ausgestaltet ist, um einen Leistungsfluss zwischen der zweiten Energiequelle und dem Elektromotor bereitzustellen. Ein Gleichrichter ist zwischen die erste Energiequelle und den ersten Wechselrichter derart gekoppelt, dass der Gleichrichter und die erste Energiequelle elektrisch parallel geschaltet sind, wobei der Gleichrichter ausgestaltet ist, um einen Gleichstromausgang zu erzeugen.A device for a motor vehicle drive system is provided. The motor vehicle drive system includes an electric motor configured to provide drive power. A first inverter is coupled to the electric motor and configured to provide AC power to the electric motor. A first power source is coupled to the first inverter, wherein the first inverter is configured to provide power flow between the first power source and the electric motor. A second inverter is coupled to the electric motor and configured to provide AC power to the electric motor. A second source of energy is with coupled to the second inverter, wherein the second inverter is configured to provide a power flow between the second power source and the electric motor. A rectifier is coupled between the first power source and the first inverter such that the rectifier and the first power source are electrically connected in parallel, the rectifier being configured to generate a DC output.

Es wird ein Verfahren bereitgestellt, um einen Elektromotor unter Verwendung eines doppelseitigen Wechselrichtersystems, das mit einer ersten Energiequelle und einem Gleichrichter gekoppelt ist, zu steuern. Der Gleichrichter ist mit einem Generator gekoppelt, welcher mit einer Brennkraftmaschine gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst, dass das doppelseitige Wechselrichtersystem moduliert wird, um Leistung von der ersten Energiequelle an den Elektromotor zu liefern, und dass ein Ladezustand der ersten Energiequelle überwacht wird. Wenn der Ladezustand kleiner als ein Schwellenwert ist, umfasst das Verfahren ferner, dass Leistung von der Brennkraftmaschine durch den Generator an das doppelseitige Wechselrichtersystem geliefert wird.It For example, a method is provided for using an electric motor a double-ended inverter system that uses a first energy source and a rectifier is coupled to control. The rectifier is coupled to a generator which is connected to an internal combustion engine is coupled. The method includes that the double-sided inverter system is modulated to power from the first power source to the Electric motor to supply, and that monitors a state of charge of the first power source becomes. If the state of charge is less than a threshold, this includes Method further, that power from the internal combustion engine by supplied the generator to the double-sided inverter system becomes.

Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten, die nachstehend in der genauen Beschreibung weiter beschrieben werden, in einer vereinfachten Form vorzustellen. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu gedacht, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu kennzeichnen, noch ist sie dazu gedacht, als ein Hilfsmittel zur Bestimmung des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet zu werden.These Abstract is provided to a selection of concepts, which will be further described below in the detailed description, in a simplified form. This summary is not meant to be key features or to identify essential features of the claimed subject matter; nor is it intended to serve as an aid to the determination of Scope of the claimed subject matter to be used.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Ein besseres Verständnis des Gegenstands kann durch Bezugnahme auf die genaue Beschreibung und die Ansprüche in Verbindung mit den folgenden Figuren erreicht werden, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente in den Figuren bezeichnen.One better understanding The subject matter may be understood by reference to the detailed description and the claims be achieved in conjunction with the following figures in which same reference numerals similar Designate elements in the figures.

1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform; 1 FIG. 10 is a block diagram of an exemplary motor vehicle according to an embodiment; FIG.

2 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines doppelseitigen Wechselrichtersystems, das zur Verwendung in dem Kraftfahrzeug von 1 geeignet ist; 2 FIG. 12 is a schematic view of one embodiment of a double ended inverter system suitable for use in the motor vehicle of FIG 1 suitable is;

3 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines doppelseitigen Wechselrichtersystems, das zur Verwendung in dem Kraftfahrzeug von 1 geeignet ist; und 3 FIG. 12 is a schematic view of another embodiment of a double ended inverter system suitable for use in the motor vehicle of FIG 1 suitable is; and

4 ist ein Flussdiagramm eines Motorsteuerungsprozesses gemäß einer Ausführungsform. 4 FIG. 10 is a flowchart of an engine control process according to an embodiment. FIG.

GENAUE BESCHREIBUNGPRECISE DESCRIPTION

Die folgende genaue Beschreibung ist rein veranschaulichender Natur und ist nicht dazu gedacht, die Ausführungsformen des Gegenstands oder die Anwendung und Verwendungen derartiger Ausführungsformen zu beschränken. Bei der Verwendung hierin bedeutet das Wort "beispielhaft" "als ein Beispiel, eine Instanz oder eine Veranschaulichung dienend". Jede hierin als beispielhaft beschriebene Implementierung soll nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Implementierungen ausgelegt werden. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, durch irgendeine explizite oder implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem voranstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden genauen Beschreibung dargestellt ist.The The following detailed description is merely illustrative and is not intended to be the embodiments of the subject matter or to limit the application and uses of such embodiments. at As used herein, the word "exemplary" means "as" Example, serving an instance or illustration. "Each herein as The implementation described by way of example is not necessarily intended to be preferred or advantageous over other implementations. In addition, there is not the Intention bound by some explicit or implicit theory to be in the above technical field, the background, the summary or the following detailed description is shown.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, die miteinander "verbunden" oder "gekoppelt" sind. Bei der Verwendung hierin bedeutet "verbunden", sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, dass ein Element/Knoten/Merkmal mit einem weiteren Element/Knoten/Merkmal direkt verbunden ist (oder direkt damit kommuniziert), und zwar nicht notwendigerweise mechanisch. Gleichermaßen bedeutet "gekoppelt", sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, dass ein Element/Knoten/Merkmal mit einem weiteren Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt verbunden ist (oder direkt oder indirekt damit kommuniziert), und zwar nicht notwendigerweise mechanisch. Somit können bei einer Ausführungsform des dargestellten Gegenstands, obwohl die hierin gezeigten schematischen Darstellungen beispielhafte Anordnungen von Elementen darstellen, zusätzliche dazwischen kommende Elemente, Einrichtungen, Merkmale oder Komponenten vorhanden sein. Außerdem implizieren die Ausdrücke "erster", "zweiter" und weitere derartige numerische Ausdrücke, die Strukturen bezeichnen, keine Sequenz oder Reihenfolge, sofern dies nicht durch den Kontext klar angegeben ist.The The following description refers to elements or nodes or Features that are "connected" or "coupled" with each other. When using as used herein, "connected" unless otherwise expressly stated indicated that an element / node / feature with another element / node / feature directly connected (or communicating directly with), and indeed not necessarily mechanically. Likewise, "coupled" means, unless expressly otherwise indicated that an element / node / feature with another element / node / feature directly or indirectly connected (or communicates directly or indirectly with it), not necessarily mechanically. Thus, at an embodiment of the Although the schematic shown in FIG Representations represent exemplary arrangements of elements additional in between coming elements, facilities, features or components present be. Furthermore imply the terms "first," "second," and more numeric expressions, denote the structures, no sequence or order, if this is not clearly indicated by the context.

Der Kürze halber kann es sein, dass herkömmliche Techniken mit Bezug auf Signalisierung, Sensoren oder andere funktionale Aspekte der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hierin nicht im Detail beschrieben sind. Darüber hinaus sind die Verbindungslinien, die in den verschiedenen hierin enthaltenen Figuren gezeigt sind, dazu gedacht, beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darzustellen. Es wird angemerkt, dass bei einer Ausführungsform des Gegenstands viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen vorhanden sein können.For the sake of brevity, conventional techniques related to signaling, sensors, or other functional aspects of the systems (and the individual operating components of the systems) may not be described in detail herein. Moreover, the connecting lines shown in the various figures contained herein are intended to illustrate exemplary functional relationships and / or physical couplings between the various elements. It is noted that in one embodiment the item may have many alternative or additional functional relationships or physical connections.

Hierin erörterte Technologien und Konzepte beziehen sich auf Systeme und Verfahren zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs, das ein doppelseitiges Wechselrichtersystem verwendet. Eine elektrische Energiequelle kann als die primäre Energiequelle für Antriebsleistung verwendet werden, und eine reichweitenerweiternde Brennkraftmaschine kann verwendet werden, um den Motor zu betreiben und die Energiequelle nach Bedarf während eines Betriebs des Fahrzeugs wiederaufzuladen.Here in discussed Technologies and concepts relate to systems and processes to improve the fuel efficiency of a vehicle, the double sided inverter system used. An electric Energy source can be considered the primary one Energy source for Drive power can be used, and a range-expanding Internal combustion engine can be used to operate the engine and the power source as needed during operation of the vehicle recharge.

Nun mit Bezug auf 1 umfasst ein Fahrzeug oder Kraftfahrzeug 110 gemäß einer Ausführungsform ein Chassis 112, eine Karosserie 114, vier Räder 116 und ein elektronisches Steuerungssystem 118. Die Karosserie 114 ist auf dem Chassis 112 angeordnet und umhüllt im Wesentlichen die anderen Komponenten des Kraftfahrzeugs 110. Die Karosserie 114 und das Chassis 112 können zusammen einen Rahmen bilden. Die Räder 116 sind jeweils in der Nähe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 114 mit dem Chassis 112 drehbar gekoppelt.Now referring to 1 includes a vehicle or motor vehicle 110 according to one embodiment, a chassis 112 , a body 114 , four wheels 116 and an electronic control system 118 , The body 114 is on the chassis 112 arranged and enveloped substantially the other components of the motor vehicle 110 , The body 114 and the chassis 112 can together form a frame. The wheels 116 are each near a respective corner of the body 114 with the chassis 112 rotatably coupled.

Das Kraftfahrzeug 110 kann ein beliebiger einer Anzahl unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen sein, wie z. B. eine Limousine, ein Kombi, ein Lastwagen oder ein Sportnutzfahrzeug (SUV, SUV von Sport Utility Vehicle), und kann ein Zweiradantrieb (2WD) (d. h. Heckantrieb oder Frontantrieb), ein Vierradantrieb (4WD) oder ein Allradantrieb (AWD) sein. Das Kraftfahrzeug 110 kann auch einen beliebigen oder eine Kombination einer Anzahl verschiedener Maschinentypen beinhalten, wie z. B. eine benzin- oder dieselgespeiste Brennkraftmaschine, eine Maschine eines "Fahrzeugs mit flexiblem Kraftstoff" (FFV, FFV von flex fuel vehicle) (d. h., die eine Mischung aus Benzin und Alkohol verwendet), eine mit einem gasförmigen Gemisch (z. B. Wasserstoff und Erdgas) gespeiste Maschine, eine hybride Brennkraft/Elektromotor-Maschine und einen Elektromotor.The car 110 can be any of a number of different types of vehicles, such. B. a sedan, a station wagon, a truck or a sports utility vehicle (SUV, SUV of Sport Utility Vehicle), and may be a two-wheel drive (2WD) (ie rear-wheel drive or front-wheel drive), a four-wheel drive (4WD) or an all-wheel drive (AWD). The car 110 may also include any or a combination of a number of different machine types, such as: An engine of a "flexible fuel vehicle" (FFV, FFV of flex fuel vehicle) (ie using a mixture of gasoline and alcohol), one with a gaseous mixture (eg. Hydrogen and natural gas), a hybrid combustion / electric motor machine and an electric motor.

Bei der in 1 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform umfasst das Kraftfahrzeug 110 ferner einen Motor 120 (d. h. einen Elektromotor/Generator, Antriebsmotor etc.), eine erste Energiequelle 122, einen Gleichrichter 124, eine Wechselrichteranordnung 126, einen Radiator 128 und einen Generatorsatz 130. Der Generatorsatz 130 umfasst einen Generator 132 und eine Maschine 134, wie nachstehend genauer beschrieben wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Kraftfahrzeug 110 auch eine zweite Energiequelle 136 umfassen. Im Betrieb wird das Kraftfahrzeug 110 betrieben, indem Leistung mit dem Motor 120 an die Räder 116 geliefert wird, welcher Leistung von der ersten Energiequelle 122, dem Gleichrichter 124 und/oder der zweiten Energiequelle 136 abwechselnd und/oder gleichzeitig empfängt.At the in 1 Illustrated exemplary embodiment includes the motor vehicle 110 also an engine 120 (ie, an electric motor / generator, drive motor, etc.), a first power source 122 , a rectifier 124 , an inverter arrangement 126 , a radiator 128 and a generator set 130 , The generator set 130 includes a generator 132 and a machine 134 , as described in more detail below. In various embodiments, the motor vehicle 110 also a second energy source 136 include. In operation, the motor vehicle 110 operated by power with the engine 120 to the wheels 116 which power is supplied from the first energy source 122 , the rectifier 124 and / or the second energy source 136 alternately and / or simultaneously receives.

Wie gezeigt ist, stehen die erste Energiequelle 122 und der Gleichrichter 124 in wirksamer Verbindung mit dem elektronischen Steuerungssystem 118 und der Wechselrichteranordnung 126 und/oder sind elektrisch damit gekoppelt. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen ist die zweite Energiequelle 136 mit der Wechselrichteranordnung 126 elektrisch parallel zu dem Gleichrichter 124 und in wirksamer Verbindung mit dem elektronischen Steuerungssystem 118 gekoppelt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Gleichrichter 124 mit dem Generatorsatz 130 gekoppelt, wie nachstehend genauer beschrieben wird.As shown, stand the first source of energy 122 and the rectifier 124 in effective communication with the electronic control system 118 and the inverter assembly 126 and / or are electrically coupled thereto. In one or more embodiments, the second energy source is 136 with the inverter arrangement 126 electrically parallel to the rectifier 124 and in effective communication with the electronic control system 118 coupled. In an exemplary embodiment, the rectifier is 124 with the generator set 130 coupled, as described in more detail below.

Obwohl es nicht veranschaulicht ist, können die Energiequellen 122, 136 in Abhängigkeit von der Ausführungsform variieren und können vom gleichen oder von verschiedenen Typen sein. In der Praxis können die Energiequellen 122, 136 eine Batterie, eine Brennstoffzelle, einen Ultrakondensator oder eine andere geeignete Spannungsquelle umfassen. Die Batterie kann ein beliebiger Batterietyp sein, der zur Verwendung bei einer gewünschten Anwendung geeignet ist, wie z. B. eine Bleisäurebatterie, eine Lithium-Ionen-Batterie, eine Nickel-Metall-Batterie oder eine andere wiederaufladbare Batterie.Although it is not illustrated, the energy sources can 122 . 136 vary depending on the embodiment and may be of the same or different types. In practice, the energy sources 122 . 136 a battery, a fuel cell, an ultra-capacitor or other suitable voltage source. The battery may be any type of battery suitable for use with a desired application, such as a battery. As a lead-acid battery, a lithium-ion battery, a nickel-metal battery or other rechargeable battery.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Motor 120 ein mehrphasiger Wechselstrommotor (AC-Motor) und umfasst einen Satz von Wicklungen (oder Spulen), wobei jede Wicklung einer Phase des Motors 120 entspricht. Obwohl es nicht veranschaulicht ist, umfasst der Motor 120 eine Statoranordnung (welche die Spulen umfasst), eine Rotoranordnung (die einen ferromagnetischen Kern umfasst), und ein Kühlfluid (d. h. ein Kühlmittel), wie ein Fachmann feststellen wird. Der Motor 120 kann ein Induktionsmotor, ein Permanentmagnetmotor oder ein beliebiger Typ sein, der für die gewünschte Anwendung geeignet ist. Wie in 1 gezeigt ist, kann der Motor 120 auch ein darin enthaltenes Getriebe umfassen, so dass der Motor 120 und das Getriebe durch eine oder mehrere Antriebswellen 138 mit wenigstens einigen der Räder 116 mechanisch gekoppelt sind.In an exemplary embodiment, the engine is 120 a polyphase AC motor (AC motor) and includes a set of windings (or coils), each winding being one phase of the motor 120 equivalent. Although not illustrated, the engine includes 120 a stator assembly (which includes the coils), a rotor assembly (which includes a ferromagnetic core), and a cooling fluid (ie, a coolant), as one skilled in the art will appreciate. The motor 120 may be an induction motor, a permanent magnet motor, or any type suitable for the desired application. As in 1 shown is the engine 120 Also include a transmission contained therein, so that the engine 120 and the transmission through one or more drive shafts 138 with at least some of the wheels 116 mechanically coupled.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Radiator 128 mit dem Rahmen an einem äußeren Abschnitt desselben verbunden und umfasst, obwohl es nicht im Detail veranschaulicht ist, mehrere Kühlkanäle, die ein Kühlfluid (d. h. ein Kühlmittel) enthalten, wie etwa Wasser und/oder Ethylenglykol (d. h. "Frostschutz"), und ist mit der Wechselrichteranord nung 126 und dem Motor 120 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform empfangt die Wechselrichteranordnung 126 ein Kühlmittel und teilt dieses mit dem Motor 120. Bei alternativen Ausführungsformen können die Wechselrichteranordnung 26 und/oder der Motor 120 luftgekühlt sein.In an exemplary embodiment, the radiator is 128 connected to the frame at an outer portion thereof and, although not illustrated in detail, includes a plurality of cooling passages containing a cooling fluid (ie, a coolant), such as water and / or ethylene glycol (ie, "antifreeze"), and is incorporated with US Pat the inverter arrangement 126 and the engine 120 coupled. In one embodiment, the inverter assembly receives 126 a coolant and shares this with the engine 120 , In alternative embodiments the inverter arrangement 26 and / or the engine 120 be air-cooled.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform steht das elektronische Steuerungssystem 118 in wirksamer Verbindung mit dem Motor 120, der ersten Energiequelle 122, dem Gleichrichter 124, der Wechselrichteranordnung 126, dem Generatorsatz 130 und/oder der zweiten Energiequelle 136. Obwohl es nicht im Detail gezeigt ist, kann das elektronische Steuerungssystem 118 verschiedene Sensoren und Kraftfahrzeugsteuerungsmodule oder elektronische Steuerungseinheiten (ECUs) umfassen, wie etwa ein Wechselrichtersteuerungsmodul und einen Fahrzeugcontroller, und mindestens einen Prozessor und/oder einen Speicher, welcher darin (oder in einem anderen computerlesbaren Medium) gespeicherte Anweisungen umfasst, um die Prozesse und Verfahren wie nachstehend beschrieben auszuführen.In an exemplary embodiment, the electronic control system is available 118 in effective communication with the engine 120 , the first energy source 122 , the rectifier 124 , the inverter assembly 126, the generator set 130 and / or the second energy source 136 , Although not shown in detail, the electronic control system can 118 Various sensors and vehicle control modules or electronic control units (ECUs), such as an inverter control module and a vehicle controller, and at least one processor and / or memory, including instructions stored therein (or other computer readable medium) to control the processes and methods, such as to be described below.

Nun auf 2 Bezug nehmend kann ein doppelseitiges Wechselrichtersystem 200 gemäß einer Ausführungsform ausgelegt sein, um den Motor 120 anzutreiben. Das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 umfasst den Motor 120, der einen Satz von Wicklungen 220 aufweist, die erste Energiequelle 122, den Gleichrichter 124, die Wechselrichteranordnung 126 und einen Controller 202. Um den Motor 120 mit Leistung zu versorgen, wird DC-Leistung von der ersten Energiequelle 122 und dem Gleichrichter 124 an den ersten bzw. zweiten Wechselrichter 204, 206 der Wechselrichteranordnung 126 bereitgestellt, welche die DC-Leistung in AC-Leistung umwandeln, wie in der Technik allgemein verstanden wird. Der erste und zweite Wechselrichter 204 und 206 erzeugen AC-Spannungen an den Wicklungen 220 (oder Phasen) auf der Grundlage der Drehzahl, des befoh lenen Drehmoments (d. h. befohlener Synchronrahmenströme) und anderer Motorparameter, wie allgemein verstanden wird.Now up 2 Referring to a double-sided inverter system 200. according to one embodiment, be designed around the engine 120 drive. The double-sided inverter system 200. includes the engine 120 that has a set of windings 220 has, the first energy source 122 , the rectifier 124 , the inverter arrangement 126 and a controller 202 , To the engine 120 to provide power, DC power is from the first source of energy 122 and the rectifier 124 to the first or second inverter 204 . 206 the inverter arrangement 126 which convert the DC power into AC power, as is well understood in the art. The first and second inverter 204 and 206 generate AC voltages on the windings 220 (or phases) based on the speed, the requested torque (ie commanded synchronous frame currents) and other motor parameters, as is generally understood.

Wieder mit Berg auf 2 umfasst die Wechselrichteranordnung 126 einen ersten Wechselrichter 204 und einen zweiten Wechselrichter 206, die jeweils sechs Schalter (z. B. Halbleitereinrichtungen, wie etwa Transistoren und/oder Schalter) mit antiparallelen Dioden (d. h. zu jedem Schalter antiparallel) umfassen. Wie gezeigt ist, sind die Schalter in den Wechselrichtern 204 und 206 in drei Schenkeln (oder Paaren) angeordnet, wobei sich die Schenkel 208, 210 und 212 in dem ersten Wechselrichter 204 befinden und sich die Schenkel 214, 216 und 218 in dem zweiten Wechselrichter 206 befinden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Wicklungen 220 an entgegengesetzten Enden derselben zwischen die Schalter der Schenkel 208, 210, 212 in dem ersten Wechselrichter 204 und der Schenkel 214, 216, 218 in dem zweiten Wechselrichter 206 elektrisch gekoppelt. Das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 kann auch einen ersten und zweiten Kondensator 222 und 224 umfassen, die mit der ersten Energiequelle 122 bzw. dem Gleichrichter 124 parallel geschaltet sind, um eine Stromrestwelligkeit im Betrieb zu glätten.Back on mountain 2 includes the inverter assembly 126 a first inverter 204 and a second inverter 206 each comprising six switches (eg, semiconductor devices, such as transistors and / or switches) with anti-parallel diodes (ie, anti-parallel to each switch). As shown, the switches are in the inverters 204 and 206 arranged in three legs (or pairs), with the thighs 208 . 210 and 212 in the first inverter 204 are located and the thighs 214 . 216 and 218 in the second inverter 206 are located. In an exemplary embodiment, the windings are 220 at opposite ends thereof between the switches of the legs 208 . 210 . 212 in the first inverter 204 and the thigh 214 . 216 . 218 in the second inverter 206 electrically coupled. The double-sided inverter system 200. can also have a first and second capacitor 222 and 224 include that with the first energy source 122 or the rectifier 124 are connected in parallel to smooth current ripple during operation.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die erste Energiequelle 122 mit dem ersten Wechselrichter 204 gekoppelt, und der Gleichrichter 124 ist mit dem zweiten Wechselrichter 206 gekoppelt. Der Gleichrichter 124 ist ferner mit dem Generator 132 gekoppelt, welcher mit einer Maschine 134 gekoppelt ist. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die Maschine 134 eine Brennkraftmaschine, welche mechanische Energie erzeugt, wie allgemein verstanden wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Maschine 134 als das primäre Antriebsaggregat für das Kraftfahrzeug 110 funktionieren, oder alternativ kann sie als eine hilfs weise oder reichweitenerweiternde Maschine funktionieren, wie nachstehend genauer beschrieben wird.In an exemplary embodiment, the first energy source is 122 with the first inverter 204 coupled, and the rectifier 124 is with the second inverter 206 coupled. The rectifier 124 is also with the generator 132 coupled, which with a machine 134 is coupled. In an exemplary embodiment, the machine is 134 an internal combustion engine that generates mechanical energy, as is commonly understood. In various embodiments, the machine may 134 as the primary drive unit for the motor vehicle 110 function, or alternatively it may function as an auxiliary or range-extending engine, as described in more detail below.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Generator 132 mit der Maschine 134 mechanisch gekoppelt und der Generator 132 ist ausgestaltet, um mechanische Energie von der Maschine 134 in elektrische Energie umzuwandeln. Der Gleichrichter 124 ist mit dem Generator 132 elektrisch gekoppelt, und der Gleichrichter 124 ist ausgestaltet, um die elektrische Energie, die von dem Generator 132 geliefert wird, in einen DC-Spannungsausgang (V_DC2) umzuwandeln. Der Gleichrichter 124 kann ein Sechs-Puls-Gleichrichter, ein Zwölf-Puls-Gleichrichter oder ein anderer Gleichrichtertyp sein, der für die gegebene Anwendung geeignet ist.In an exemplary embodiment, the generator is 132 with the machine 134 mechanically coupled and the generator 132 is designed to remove mechanical energy from the machine 134 convert into electrical energy. The rectifier 124 is with the generator 132 electrically coupled, and the rectifier 124 is designed to handle the electrical energy coming from the generator 132 is to be converted into a DC voltage _output (V _DC2 ). The rectifier 124 may be a six-pulse rectifier, a twelve-pulse rectifier or other type of rectifier suitable for the given application.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform steht der Controller 202 in wirksamer Verbindung mit dem ersten und zweiten Wechselrichter 204, 206 und/oder ist damit elektrisch gekoppelt. Der Controller 202 spricht auf Befehle an, die von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 110 empfangen werden (z. B. über ein Gaspedal), und stellt Befehle an den ersten Wechselrichter 204 und den zweiten Wechselrichter 206 bereit, wie beschrieben wird, um den Ausgang der Wechselrichter 204, 206 zu steuern. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Controller 202 ferner mit der ersten Energiequelle 122, dem Gleichrichter 124 und/oder dem Generatorsatz 130 gekoppelt sein, und der Controller 202 kann ausgestaltet sein, um zusätzliche Aufgaben und Funktionen auszuführen, wie nachstehend im Detail beschrieben wird.In an exemplary embodiment, the controller is 202 in effective communication with the first and second inverters 204 . 206 and / or is electrically coupled thereto. The controller 202 responds to commands issued by the driver of the motor vehicle 110 received (eg via an accelerator pedal), and sends commands to the first inverter 204 and the second inverter 206 ready, as described, to the output of the inverter 204 . 206 to control. In alternative embodiments, the controller 202 further with the first energy source 122 , the rectifier 124 and / or the generator set 130 be coupled, and the controller 202 may be configured to perform additional tasks and functions, as described in detail below.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Controller 202 ausgestaltet, um die Wechselrichter 204 und 206 unter Verwendung einer hochfrequenten Pulsbreitenmodulation (PWM) zu modulieren und zu steuern, wie zu verstehen ist. Der Controller 202 stellt einen Steuerungsalgorithmus bereit, der einen Sollleistungsfluss zwischen den elektrischen Quellen, die mit den Wechselrichtern 204, 206 gekoppelt sind, erreicht, während das befohlene Drehmoment in dem Motor 120 erzeugt wird. Viele Spannungskombinationen an den Wicklungen 220 können das befohlene Drehmoment in dem Motor 120 erzeugen und einen Sollleistungsfluss an die erste (oder aus der ersten) Energiequelle 122, den Gleichrichter 124 und den Motor 120 erreichen. Der Controller 202 stellt PWM-Signale bereit, um die Schalter in dem ersten und zweiten Wechselrichter 204 und 206 zu betreiben, um zu bewirken, dass die gewünschten Ausgangsspannungen an die Wicklungen 220 in dem Motor 120 angelegt werden, um den Motor 120 mit dem benötigten Drehmoment zu betreiben, wie in der Technik verstanden wird.In an exemplary embodiment, the controller is 202 designed to be the inverter 204 and 206 using high-frequency pulse width modulation (PWM) and controlling how to understand. The controller 202 provides a control algorithm that provides a desired power flow between the electrical Sources with the inverters 204 . 206 are coupled, while the commanded torque in the engine 120 is produced. Many voltage combinations on the windings 220 can be the commanded torque in the engine 120 generate and a desired power flow to the first (or from the first) energy source 122 , the rectifier 124 and the engine 120 to reach. The controller 202 provides PWM signals to the switches in the first and second inverters 204 and 206 operate to cause the desired output voltages to the windings 220 in the engine 120 be applied to the engine 120 to operate with the required torque, as understood in the art.

Noch auf 2 Bezug nehmend ist das doppelseitige Wechselrichtersystem 200 gemäß einer Ausführungsform ausgestaltet, um zu Beginn Leistung aus der ersten Energiequelle 122 unabhängig an den Motor 120 zu liefern, wie nachstehend genauer beschrieben wird. Die erste Energiequelle 122 kann eine Batterie sein, die konzipiert ist, um ausreichend Leistung zum Antreiben des Motors 120 für eine gegebene Zeitspanne und/oder Fahrdistanz bereitzustellen. Nach der Zeitspanne können der Gleichrichter 124 und/oder der Generatorsatz 130 mit dem Bereitstellen von Leistung an den Motor 120 und/oder die erste Energiequelle 122 beginnen, wie nachstehend genauer beschrieben wird.Still on 2 Referring to the double-sided inverter system 200. according to one embodiment, configured to initially power from the first energy source 122 independent of the engine 120 to deliver, as described in more detail below. The first source of energy 122 It can be a battery that is designed to provide enough power to power the engine 120 for a given period of time and / or travel distance. After the time span, the rectifier can 124 and / or the generator set 130 with providing power to the engine 120 and / or the first energy source 122 begin as described in more detail below.

Nun mit Bezug auf 3 kann ein doppelseitiges Wechselrichtersystem 300 ausgelegt sein, um den Motor 120 gemäß einer Ausführungsform anzutreiben. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das doppelseitige Wechselrichtersystem 300 den Motor 120, die erste Energiequelle 122, den Gleichrichter 124, die Wechselrichteranordnung 126, die zweite Energiequelle 136 und einen Controller 202. Einige der Elemente des doppelseitigen Wechselrichtersystems 300 ähneln ihren entsprechenden Elementen, die voranstehend mit Bezug auf 1–2 beschrieben wurden und werden in dem Kontext von 3 nicht redundant im Detail beschrieben.Now referring to 3 can be a double-sided inverter system 300 be designed to the engine 120 to drive according to an embodiment. In an exemplary embodiment, the double-sided inverter system includes 300 the engine 120 , the first energy source 122 , the rectifier 124 , the inverter arrangement 126 , the second energy source 136 and a controller 202 , Some of the elements of the double ended inverter system 300 are similar to their corresponding elements described above with reference to FIG 1 - 2 have been and will be described in the context of 3 not redundantly described in detail.

Noch mit Bezug auf 3 ist bei einer beispielhaften Ausführungsform die zweite Energiequelle 136 mit dem zweiten Wechselrichter 206 derart gekoppelt, dass der Gleichrichter 124 und die zweite Energiequelle 136 elektrisch parallel geschaltet sind. Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Energiequelle 122 ein Ultrakondensator, der ausgestaltet ist, um als eine Hochleistungsenergiequelle zu wirken, um regenerative Bremsenergie wiederaufzufangen, und die zweite Energiequelle 136 ist eine Batterie, die ausgestaltet ist, um die primäre Antriebsleistung an den Motor 120 zu liefern. Bei dieser Konfiguration stellt die zweite Energiequelle 136 eine stabile Energiequelle bereit, wenn der Gleichrichter 124 und/oder der Generatorsatz 130 einen relativ niedrigen elektrischen Ausgang (oder keinen elektrischen Ausgang) erzeugen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Spannungsausgang des Gleichrichters 124 im Wesentlichen gleich der Spannung der Energiequelle 122 (z. B. V_DC1 = V_DC2). Wenn der Gleichrichter 124 und/oder der Generatorsatz 130 eine elektrische Ausgabe erzeugen, kann der Gleichrichter 124 verwendet werden, um die zweite Energiequelle 136 zu laden (d. h. eine Funktion auszuführen, die einer herkömmlichen Kraftfahrzeuglichtmaschine ähnelt) und/oder um Leistung an den Motor 120 unter Verwendung des doppelseitigen Wechselrichtersystems 300 bereitzustellen, wie nachstehend genauer beschrieben wird.Still referring to 3 In one exemplary embodiment, the second energy source is 136 with the second inverter 206 coupled so that the rectifier 124 and the second energy source 136 are electrically connected in parallel. According to one embodiment, the first energy source 122 an ultracapacitor configured to act as a high power energy source to recover regenerative braking energy and the second energy source 136 is a battery that is designed to supply the primary drive power to the engine 120 to deliver. In this configuration, the second source of energy represents 136 a stable source of energy ready when the rectifier 124 and / or the generator set 130 generate a relatively low electrical output (or no electrical output). In an exemplary embodiment, the voltage output of the rectifier is 124 essentially equal to the voltage of the energy source 122 (eg V _DC1 = V _DC2 ). When the rectifier 124 and / or the generator set 130 generate an electrical output, the rectifier can 124 used to be the second energy source 136 to load (ie perform a function similar to a conventional motor vehicle alternator) and / or to power to the engine 120 using the double-sided inverter system 300 as will be described in more detail below.

Nun auf 4 Bezug nehmend kann bei einer beispielhaften Ausführungsform ein doppelseitiges Wechselrichtersystem 200, 300 ausgestaltet sein, um einen Motorsteuerungsprozess 400 und zusätzliche Aufgaben, Funktionen und Operationen, die nachstehend beschrieben sind, auszuführen. Die verschiedenen Aufgaben können durch eine Software, eine Hardware, eine Firmware oder eine beliebige Kombination daraus ausgeführt werden. Zu Veranschaulichungszwecken kann sich die folgende Beschreibung auf Elemente beziehen, die voranstehend in Verbindung mit 1–3 erwähnt wurden. In der Praxis können die Aufgaben, Funktionen und Operationen von verschiedenen Elementen des beschriebenen Systems ausgeführt werden, wie etwa dem Controller 202 oder dem elektronischen Steuerungssystem 118. Es ist festzustellen, dass eine beliebige Anzahl zusätzlicher oder alternativen Aufgaben umfasst sein kann, und in eine umfassendere Prozedur oder einen Prozess eingeschlossen sein kann, welche zusätzliche Funktionalität aufweisen, die hierin nicht im Detail beschrieben ist.Now up 4 Referring to FIG. 1, in an exemplary embodiment, a double ended inverter system 200. . 300 be configured to a motor control process 400 and perform additional tasks, functions, and operations described below. The various tasks may be performed by software, hardware, firmware, or any combination thereof. For illustrative purposes, the following description may refer to elements described above in connection with FIG 1 - 3 were mentioned. In practice, the tasks, functions, and operations may be performed by various elements of the described system, such as the controller 202 or the electronic control system 118 , It should be understood that any number of additional or alternative tasks may be included and included in a more extensive procedure or process having additional functionality not described in detail herein.

Wieder auf 4 Bezug nehmend kann der Motorsteuerungsprozess 400 in Ansprechen auf ein Signal oder einen Befehl von einem Fahrzeugsteuerungsmodul (z. B. einer elektronischen Steuerungseinheit oder ECU) beim Starten des Fahrzeugs eingeleitet werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform liefert das doppelseitige Wechselrichtersystem aus einer Energiequelle Leistung an den Motor (Aufgabe 402). Bei dieser Konfiguration ist die Energiequelle so gewählt, dass sie die primäre Quelle von Antriebsleistung ist, zumindest während der Anfangsphase des Fahrzeugbetriebs.Back on 4 Referring to the engine control process 400 in response to a signal or command from a vehicle control module (eg, an electronic control unit or ECU) when starting the vehicle. In an exemplary embodiment, the dual-sided inverter system supplies power to the motor from a source of energy 402 ). In this configuration, the power source is selected to be the primary source of drive power, at least during the initial phase of vehicle operation.

Im Fahrzeugbetrieb kann der Motorsteuerungsprozess 400 ausgestaltet sein, um den Ladezustand der Energiequelle zu überwachen und zu ermitteln, ob der Ladezustand kleiner als ein Schwellenwert ist (Aufgabe 404). Der Ladezustand einer Energiequelle stellt deren verfügbare Energiekapazität dar, die den verbleibenden Energiebetrag widerspiegelt, und gibt damit eine Anzeige, wie viel länger eine Energiequelle noch arbeiten wird. Ein niedrigerer Ladezustand zeigt eine niedrigere verbleibende Energieka pazität an, und andererseits zeigt ein höherer Ladezustand eine höhere verbleibende Energiekapazität an. Bei einer beispielhaften Ausführungsform stellt der Schwellenwert einen Solluntergrenzen-Ladezustand der gegebenen Energiequelle dar. Gemäß einer Ausführungsform ist der Untergrenzen-Ladezustand so gewählt, dass er die Verwendung der Energiequelle maximiert, während auch die Langlebigkeit (oder die Lebensdauer) der Energiequelle optimiert wird. Zum Beispiel kann der Schwellenwert etwa 10–20% des anfänglichen (oder vollen) Ladezustands für die Energiequelle betragen, um den verwendeten Ladungsbetrag zu begrenzen, welcher dazu neigt, die Langlebigkeit von Energiequellen (z. B. einer Batterie) zu verringern. Ein Absenken des Schwellenwerts wird mehr Energie aus der Energiequelle verwenden, jedoch kann das Verwenden von mehr Energie auch die Langlebigkeit der Energiequelle verringern und umgekehrt.In vehicle operation, the engine control process 400 be configured to monitor the state of charge of the power source and to determine whether the state of charge is less than a threshold (Task 404 ). The state of charge of an energy source represents its available energy capacity, which reflects the remaining amount of energy, and thus gives an indication of how much longer a Energy source will still work. A lower state of charge indicates a lower remaining energy capacity, and on the other hand, a higher state of charge indicates a higher remaining energy capacity. In one exemplary embodiment, the threshold represents a desired lower limit state of charge of the given energy source. In one embodiment, the lower limit state of charge is selected to maximize the use of the energy source while also optimizing the longevity (or life) of the energy source. For example, the threshold may be about 10-20% of the initial (or full) state of charge for the power source to limit the amount of charge used, which tends to decrease the longevity of energy sources (eg, a battery). Lowering the threshold will use more energy from the energy source, but using more energy can also decrease the longevity of the energy source and vice versa.

Wenn bei einer beispielhaften Ausführungsform der Ladezustand kleiner als der Schwellenwert ist, kann der Motorsteuerungsprozess 400 so ausgestaltet sein, dass er die Maschine einschaltet oder startet (z. B. durch Bereitstellen eines Befehls oder Signals an die Maschine), welche mit dem doppelseitigen Wechselrichtersystem (über den Generator und den Gleichrichter) gekoppelt ist (Aufgabe 406). Bei dieser Ausführungsform funktioniert die Maschine und der Generatorsatz als ein reichweitenerweiternder Generator, da die Energiequelle andernfalls entleert werden würde und nicht in der Lage wäre, weitere Antriebsleistung zu liefern (d. h. die Reichweite ist durch die Energiequelle begrenzt). Es sollte verstanden sein, dass bei alternativen Ausführungsformen die Maschine stattdessen als das primäre Antriebsaggregat für das Fahrzeug funktionieren kann und bereits arbeitet, womit die Aufgabe 406 dann unnötig ist.In an example embodiment, if the state of charge is less than the threshold, the engine control process may 400 be configured to turn on or start the machine (eg, by providing a command or signal to the machine) coupled to the double ended inverter system (via the generator and the rectifier) 406 ). In this embodiment, the engine and generator set function as a range expanding generator because otherwise the power source would be depleted and unable to provide further drive power (ie, the range is limited by the power source). It should be understood that, in alternative embodiments, the machine may instead function as the primary drive assembly for the vehicle and is already in operation, thus the task 406 then unnecessary.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist die Maschine und/oder der Generatorsatz einen optimalen Arbeitspunkt auf, der einen Spitzenenergiewirkungsgrad erzeugt, bei dem das Verhältnis von Abtriebsenergie (d. h. elektrische Energie aus dem Generator) relativ zu Antriebsenergie (d. h. von der Maschine verwendeter Kraftstoff) maximal ist. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die Maschine und/oder der Generator so vorkonfiguriert sein, dass sie im Wesentlichen in der Nähe dieses optimalen Arbeitspunkts arbeiten, oder der Motorsteuerungsprozess 400 kann die Maschine und/oder den Generator an einen Arbeitspunkt befehlen, der im Wesentlichen nahe bei dem optimalen Arbeitspunkt liegt. Durch ein Betreiben der Maschine und/oder des Generators bei oder in der Nähe eines Spitzenwirkungsgrads wird der Gesamtkraftstoffverbrauch der Maschine und des Fahrzeugs verbessert.In an exemplary embodiment, the engine and / or generator set has an optimal operating point that generates a peak energy efficiency at which the ratio of output energy (ie, electrical energy from the generator) relative to drive energy (ie, fuel used by the engine) is at a maximum. In an example embodiment, the engine and / or the generator may be preconfigured to operate substantially near this optimum operating point, or the engine control process 400 may command the machine and / or the generator to an operating point that is substantially close to the optimum operating point. Operating the engine and / or the generator at or near peak efficiency improves the overall fuel economy of the engine and the vehicle.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform liefert der Motorsteuerungsprozess 400 Leistung an den Motor und/oder die Energiequelle in Abhängigkeit von den Anforderungen des Systems, indem er die Modulationsbefehle variiert, die an die Wechselrichter bereitgestellt werden (Aufgabe 408). Wenn der Motor z. B. mehr Leistung benötigt (d. h. mehr Drehmoment) als die Maschine bereitstellen kann, dann können die Wechselrichter in dem doppelseitigen Wechselrichtersystem so moduliert werden, dass sie dem Motor Leistung sowohl von der Energiequelle als auch von der Maschine (über den Generator und den Gleichrichter) bereitstellen. Wenn der Motor alternativ weniger Leistung benötigt (d. h. weniger Drehmoment) als die Maschine gerade erzeugt (über den Generator und den Gleichrichter), können die Wechselrichter so moduliert werden, dass sie die Energiequelle unter Verwendung der überschüssigen elektrischen Energie aufladen.In an exemplary embodiment, the engine control process provides 400 Power to the motor and / or the power source depending on the requirements of the system by varying the modulation commands provided to the inverters (Task 408 ). If the engine z. For example, if more power is needed (ie more torque) than the machine can provide, then the inverters in the double ended inverter system can be modulated to provide power to the motor from both the power source and the machine (via the generator and rectifier). provide. Alternatively, if the engine requires less power (ie, less torque) than the engine is currently producing (via the generator and rectifier), the inverters may be modulated to charge the power source using the excess electrical energy.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Motorsteuerungsprozess 400 so ausgestaltet, dass er den Ladezustand der Energiequelle über wacht und ermittelt, ob der Ladezustand einen zweiten Schwellenwert überschreitet (Aufgabe 410). Dieser zweite Schwellenwert entspricht einem Obergrenzen-Ladezustand für die Energiequelle. Der zweite Schwellenwert kann auf Sicherheits- und/oder Zuverlässigkeitsgründen (d. h. um ein Überladen zu verhindern) oder auf Kraftstoffverbrauchs- und/oder Wirkungsgradgründen (d. h. die Energiequelle ist ausreichend aufgeladen, so dass die Maschine ausgeschaltet werden kann) basieren. Zum Beispiel kann der zweite Schwellenwert etwa 80–90% des anfänglichen Ladezustands der Energiequelle betragen. In Abhängigkeit von der Ausführungsform können die Schwellenwerte zum Laden und/oder Entladen der Energiequelle in Verbindung mit der Aufgabe 404 und der Aufgabe 410 so eingestellt sein, dass der Wirkungsgrad maximiert wird (z. B. die Verwendung von elektrischen und/oder regenerativen Quellen relativ zu nicht regenerativen Quellen wie z. B. Kraftstoffen) und/oder die Langlebigkeit der Energiequelle nach Bedarf optimiert wird.In an exemplary embodiment, the engine control process is 400 configured so that it monitors the state of charge of the energy source and determines whether the state of charge exceeds a second threshold (Task 410 ). This second threshold corresponds to an upper limit state of charge for the energy source. The second threshold may be based on safety and / or reliability (ie, to prevent overcharge) or fuel efficiency and / or efficiency (ie, the power source is sufficiently charged so that the engine can be turned off). For example, the second threshold may be about 80-90% of the initial state of charge of the power source. Depending on the embodiment, the thresholds for charging and / or discharging the power source may be related to the task 404 and the task 410 be set to maximize efficiency (eg, use of electrical and / or regenerative sources relative to non-renewable sources such as fuels) and / or optimize the longevity of the energy source as needed.

Wenn bei einer beispielhaften Ausführungsform der Ladezustand größer als der zweite Schwellenwert ist, ist der Motorsteuerungsprozess 400 ausgestaltet, um die Maschine auszuschalten oder zu stoppen (z. B. indem der Maschine ein Befehl oder ein Signal bereitgestellt wird) (Aufgabe 412). Das Ausschalten der Maschine, wenn sie nicht länger benötigt wird, ermöglicht es dem doppelseitigen Wechselrichtersystem, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren und die Verwendung elektrischer Energie während des Betriebs des Fahrzeugs zu maximieren. Der Motorsteuerungsprozess 400 kann dann das Liefern von Leistung an den Motor aus der elektrischen Energiequelle/den Energiequellen wiederaufnehmen und kann die durch die Aufgaben 402, 404, 406, 408, 410, 412 definierte Schleife während eines Betriebs des Fahrzeugs endlos wiederholen.In an exemplary embodiment, if the state of charge is greater than the second threshold, then the engine control process is 400 configured to turn off or stop the machine (eg by providing the machine with a command or signal) (Task 412 ). Shutting down the engine when it is no longer needed allows the double ended inverter system to minimize fuel consumption and maximize the use of electrical energy during vehicle operation. The engine control process 400 can then resume delivering power to the motor from the electrical power source (s) and can do so by the tasks 402 . 404 . 406 . 408 . 410 . 412 repeat a defined loop endlessly during operation of the vehicle.

Die voranstehend beschriebenen Systeme und/oder Verfahren stellen einen Weg zur Erweiterung des Betriebsbereichs eines Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs bereit, wobei der Kraftstoffverbrauch minimiert wird. Andere Merkmale eines doppelseitigen Wechselrichtersystems, wie etwa verschiedene Leistungsflüsse oder Leistungstransfers können auch erreicht werden. Wie voranstehend beschrieben ist, wird die Leistung des Motors nicht beeinträchtigt und das befohlene Drehmoment kann weiterhin in dem Motor erzeugt werden, während ermöglicht wird, dass überschüssige Leistung die Energiequellen auflädt.The The above-described systems and / or methods provide a Way to extend the operating range of an electric and / or hybrid vehicle ready, while the fuel consumption is minimized. Other characteristics a double ended inverter system, such as various power flows or power transfers can also be achieved. As described above, the Performance of the engine is not affected and the commanded torque can continue to be generated in the engine while allowing excess power charging the energy sources.

Andere Ausführungsformen können ein voranstehend beschriebenes System und Verfahren bei verschiedenen Typen von Kraftfahrzeugen, verschiedenen Fahrzeugen (z. B. Wasserfahrzeugen und Flugzeugen) oder insgesamt bei verschiedenen elektrischen Systemen verwenden, da diese bei jeder Situation implementiert werden können, bei der mechanische Energie verwendet wird, um die Reichweite eines primär elektrischen Antriebssystems zu erweitern. Ferner können der Motor und die Wechselrichter andere Phasenzahlen aufweisen und die hierin beschriebenen Systeme sollen nicht so aufgefasst werden, dass sie auf ein dreiphasiges Konzept beschränkt sind. Die hierin erörterten Grundprinzipien können auf Phasensysteme höherer Ordnung erweitert werden, wie in der Technik verstanden wird. Andere Formen von Energiequellen können verwendet werden, wie etwa Stromquellen und Lasten, welche Diodengleichrichter, Thyristorwandler, Brennstoffzellen, Induktivitäten, Kondensatoren und/oder eine beliebige Kombination daraus umfassen.Other embodiments can a system and method described above in various Types of motor vehicles, various vehicles (eg, watercraft and aircraft) or in total in various electrical systems because they can be implemented in any situation The mechanical energy used is the range of one primary electric drive system to expand. Furthermore, the Motor and the inverters have different phase numbers and the systems described herein are not to be construed as that they are limited to a three-phase concept. Those discussed herein Basic principles can higher on phase systems Order, as understood in the art. Other Forms of energy sources can such as current sources and loads, which diode rectifiers, Thyristor converters, fuel cells, inductors, capacitors and / or include any combination thereof.

Obwohl mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der voranstehenden genauen Beschreibung dargestellt wurde, ist festzustellen, dass eine große Anzahl an Variationen existiert. Es ist auch festzustellen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungs formen, die hierin beschrieben sind, nicht dazu gedacht sind, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder die Ausgestaltung des beanspruchten Gegenstands in irgendeiner Weise zu beschränken. Stattdessen wird die voranstehende genaue Beschreibung Fachleuten eine brauchbare Anleitung zur Implementierung der beschriebenen Ausführungsform oder Ausführungsformen bereitstellen. Es sollte verstanden sein, dass in der Funktion und Anordnung von Elementen verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang abzuweichen, der durch die Ansprüche definiert ist, welcher bekannte Äquivalente und vorhersehbare Äquivalente zum Zeitpunkt des Einreichens dieser Patentanmeldung umfasst.Even though at least one exemplary embodiment in the preceding detailed description, it should be noted that a size Number of variations exists. It is also noted that the exemplary embodiment or the exemplary embodiments, described herein are not intended to limit the scope of protection, the applicability or design of the claimed subject matter in any way restrict. Instead, the above detailed description will become a professional useful guide to implementing the described embodiment or embodiments provide. It should be understood that in the function and Arrangement of elements various changes can be made can, without departing from the scope defined by the claims is which known equivalents and predictable equivalents at the time of filing this patent application.

Claims

An electric drive system for a vehicle, comprising: one Electric motor that is designed to drive power to the vehicle to deliver; a first inverter connected to the electric motor coupled, wherein the first inverter is configured, to supply alternating current to the electric motor; a first Energy source coupled to the first inverter, wherein the first inverter is configured to perform a power flow provide between the first power source and the electric motor; one second inverter coupled to the electric motor wherein the second inverter is configured to AC power to deliver to the electric motor; and a rectifier, the is coupled to the second inverter, wherein the rectifier configured to generate a DC output; in which the second inverter is designed to provide power from the Rectifier to the electric motor to deliver.

An electric drive system according to claim 1, which further comprises a controller connected to the first inverter and the second inverter, wherein the controller is configured to a desired power flow between the first Energy source, the rectifier and the electric motor to achieve.

An electric drive system according to claim 2, which further comprises a generator coupled to the rectifier, wherein the generator is configured to supply electrical energy to deliver the rectifier.

An electric drive system according to claim 3, which further comprising an internal combustion engine coupled to the generator is, wherein the internal combustion engine is designed to mechanical To deliver energy to the generator, the generator being designed is to convert mechanical energy into electrical energy.

An electric drive system according to claim 4, wherein the first power source has a state of charge, wherein the controller is coupled to the first energy source and configured, around: to monitor the state of charge of the first energy source; and Charging power from the rectifier to the first power source to deliver when the state of charge is less than a threshold.

Electric drive system according to claim 5, wherein the controller is coupled to the engine and configured to start the engine when the state of charge is less than the threshold.

An electric drive system according to claim 6, wherein the internal combustion engine has a designated operating point, which corresponds to a peak energy efficiency, wherein the controller is configured to the internal combustion engine at an operating point operate substantially close to the intended operating point lies.

An electric drive system according to claim 6, wherein the controller is configured to stop the engine, if the state of charge is greater than a second threshold.

An electric drive system according to claim 4, wherein the first source of energy is a battery.

A motor vehicle drive system comprising: one Electric motor configured to provide drive power; one first inverter coupled to the electric motor, wherein the first inverter is designed to supply alternating current to the To supply electric motor; a first source of energy with coupled to the first inverter, wherein the first inverter is designed to provide a power flow between the first power source and to provide the electric motor; a second inverter, which is coupled to the electric motor, wherein the second inverter configured is to supply AC power to the electric motor; a second Energy source coupled to the second inverter, wherein the second inverter is configured to provide a power flow between the second power source and the electric motor to provide; and a rectifier between the first power source and the first inverter is coupled such that the rectifier and the first power source are electrically connected in parallel, wherein the rectifier is designed to be a DC output to create.

A motor vehicle drive system according to claim 10, which further comprises a controller connected to the first inverter and the second inverter, wherein the controller is configured to provide a desired power flow between the first energy source, the second power source, the rectifier and the electric motor to reach.

A motor vehicle drive system according to claim 11, wherein the second energy source is an ultracapacitor.

A motor vehicle drive system according to claim 11, which further comprises a generator coupled to the rectifier is, wherein the generator is designed to generate electrical energy to deliver to the rectifier.

A motor vehicle drive system according to claim 13, which further comprising an internal combustion engine coupled to the generator is, wherein the internal combustion engine is designed to mechanical To deliver energy to the generator, the generator being designed is to convert mechanical energy into electrical energy.

A motor vehicle drive system according to claim 14, wherein: the first source of energy is a battery that has a state of charge, and the controller with the first power source and the internal combustion engine is coupled and configured to: to monitor the state of charge; the Internal combustion engine to start when the state of charge is less than is a threshold; and Charging power from the internal combustion engine to deliver to the first source of energy.

Method for controlling an electric motor Using a double-sided inverter system with a coupled to the first power source and a rectifier, wherein the first power source has a state of charge, the rectifier is coupled to a generator, which with an internal combustion engine coupled, the method comprising: the double-sided Inverter system is modulated so that it is power of the supplying the first power source to the electric motor; the state of charge the first energy source is monitored; and from the internal combustion engine through the generator power is provided to the double-sided inverter system when the state of charge is less than a threshold.

The method of claim 16, wherein delivering Power from the internal combustion engine to the double-sided inverter system further comprises that the internal combustion engine is started.

The method of claim 16, further comprising that the double-sided inverter system is modulated so that from the rectifier power is supplied to the electric motor.

The method of claim 16, further comprising that the double-sided inverter system is modulated so that the first power source is charged by the rectifier.

The method of claim 19, further comprising that the internal combustion engine is stopped when the state of charge greater than a second threshold.