DE102010003020A1

DE102010003020A1 - Elektrisches System, welches phasenverschobene Trägersignale verwendet, und verwandte Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102010003020A1
Application number: DE102010003020A
Authority: DE
Inventors: Brian A. Welchko; Jeremy B. Campbell
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2010-12-02
Also published as: CN101902199B; CN101902199A; US8269434B2; US20100071970A1

Abstract

Es wird ein Fahrzeug-Antriebssystem und Verfahren zum Herstellen desselben bereitgestellt. Das System umfasst einen dreiphasigen Motor und ein Wechselrichtermodul. Der dreiphasige Motor umfasst einen ersten Satz von Wicklungen mit jeweils einer ersten magnetischen Polarität; und einen zweiten Satz von Wicklungen mit jeweils einer zweiten magnetischen Polarität, welche entgegengesetzt zu der ersten Polarität ist. Der erste Satz von Wicklungen ist elektrisch von dem zweiten Satz von Wicklungen isoliert. Das Wechselrichtermodul umfasst einen ersten Satz von Brückenzweigen und einen zweiten Satz von Brückenzweigen. Jeder Brückenzweig des ersten Satzes von Brückenzweigen ist mit einer entsprechenden Phase des ersten Satzes von Wicklungen gekoppelt, und jeder Brückenzweig des zweiten Satzes von Brückenzweigen ist mit einer entsprechenden Phase des zweiten Satzes von Wicklungen gekoppelt.

Description

Hinweis bezüglich staatlich geförderter Forschung oder Entwicklung
Die Regierung der Vereinigten Staaten hat eine Lizenz für diese Erfindung bezahlt, und besitzt das Recht, unter bestimmten Umständen vom Patentinhaber zu verlangen, anderen zu angemessenen Bedingungen eine Lizenz zu erteilen, wie es durch die Vertragsbedingungen für Vertragsnummer DE-FC26-07NT43123, erteilt vom Energieministerium der Vereinigten Staaten, vorgesehen ist.
Querverweis auf verwandte Anmeldung
Dies ist eine Continuation-in-Part-Anmeldung mit der Nr. 12/236,172, eingereicht am 23. September 2008.
Technisches Gebiet
Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstands beziehen sich grundsätzlich auf Fahrzeugantriebssysteme, wobei sich die Ausführungsformen des Gegenstandes insbesondere auf Elektro- und/oder Hybrid-Fahrzeuge mit einem Wechselrichter-Antriebssystem beziehen.
Hintergrund
In früheren Jahren haben Fortschritte in der Technologie sowie sich immer weiter entwickelnde Geschmacksrichtungen zu wesentlichen Änderungen im Design von Automobilen geführt. Eine der Änderungen umfasst die Energienutzung und Komplexität der verschiedenen elektrischen Systeme in Automobilen, insbesondere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen, wie zum Beispiel Hybrid-, Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeuge.
Viele der elektrischen Komponenten, einschließlich der in solchen Fahrzeugen verwendeten Elektromotoren, empfangen elektrische Energie von Wechselstrom-(AC)Energieversorgungen. Jedoch stellen diese Energiequellen (zum Beispiel Batterien), welche in solchen Anwendungen verwendet werden, lediglich Gleichstrom-(DC)Energie bereit. Daher werden solche als „Energie-Wechselrichter” bekannte Vorrichtungen verwendet, um die DC-Energie in AC-Energie umzuwandeln, welche oftmals eine Reihe von Schaltvorrichtungen, oder Transistoren, verwenden, welche zu verschiedenen Zeitpunkten betrieben werden, um die DC-Energie in AC-Energie umzuwandeln.
Oftmals ist ein Kondensator parallel zu einer DC-Energiequelle und dem Energie-Wechselrichter geschaltet, um Spannungsschwankungen zu reduzieren. In einem herkömmlichen Dreiphasenwechselrichter ist der Filterkondensator-Strom eine Funktion des Modulationsindex und des Ausgangsstroms. Dieser Kondensator, welcher oftmals als der DC-Verbindungskondensator oder Siebkondensator bezeichnet wird, muss eine ausreichend große Kapazität und Nennleistung aufweisen, um einen Spitzen-RMS-Brummstrom während des Betriebs verarbeiten zu können. Oftmals begrenzt der Kondensatorstrom die Möglichkeit, Größe und Kosten des Kondensators in dem Wechselrichter zu reduzieren. Dies resultiert im Allgemeinen darin, dass ein größerer Kondensator als notwendig verwendet wird, da es schwierig ist, einen Kondensator mit geeigneter Kapazität und Nennstrom zu finden. Typischerweise liegt der Kondensator im Bereich von etwa 500 Mikrofarad mit einem Volumen von etwa 0,9 l bis 1000 Mikrofarad mit einem Volumen von etwa 4,0 l. Im Ergebnis beansprucht der Kondensator, wenn er zusammen mit einem Wechselrichter verbaut ist, typischerweise 30–40% des Gesamtvolumens des Energie-Wechselrichtermoduls. Dies wiederum begrenzt die Möglichkeit, Größe, Gewicht und Kosten des Energie-Wechselrichtermoduls zu reduzieren.
Kurze Zusammenfassung
Es wird ein Fahrzeug-Antriebssystem und Verfahren zum Herstellen desselben bereitgestellt. Das System umfasst einen dreiphasigen Motor und ein Wechselrichtermodul. Der dreiphasige Motor umfasst einen ersten Satz von Wicklungen mit jeweils einer ersten magnetischen Polarität; und einen zweiten Satz von Wicklungen mit jeweils einer zweiten magnetischen Polarität, welche entgegengesetzt zu der ersten magnetischen Polarität ist. Der erste Satz von Wicklungen ist elektrisch von dem zweiten Satz von Wicklungen isoliert. Das Wechselrichtermodul umfasst einen ersten Satz von Brückenzweigen und einen zweiten Satz von Brückenzweigen. Jeder Brückenzweig des ersten Satzes von Brückenzweigen ist mit einer entsprechenden Phase des ersten Satzes von Wicklungen gekoppelt, und jeder Brückenzweig des zweiten Satzes von Brückenzweigen ist mit einer entsprechenden Phase des zweiten Satzes von Wicklungen gekoppelt.
Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl an Konzepten in einer vereinfachten Form vorzustellen, welche unten in der detaillierten Beschreibung weiter erläutern werden. Diese Zusammenfassung soll nicht dazu dienen, Hauptmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch ist sie dazu gedacht, als eine Hilfe beim Bestimmen des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes verwendet zu werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein vollständigeres Verständnis des Gegenstands kann mit Bezug auf die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche abgeleitet werden, und zwar in Verbindung mit den folgenden Figuren, wobei in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente betreffen.
1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften elektrischen Systems, welches für die Verwendung in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform geeignet ist;
2 ist eine Kurve mit phasenverschobenen Trägersignalen, welche für die Verwendung mit dem elektrischen System aus 1 gemäß einer Ausführungsform geeignet sind;
3 ist eine Kurve mit beispielhaften pulsbreitenmodulierten Signalen in Bezug auf einen Schaltzyklus, wobei die Auswirkung der phasenverschobenen Träger aus 2 gemäß einer Ausführungsform dargestellt ist;
4 ist eine Kurve mit phasenverschobenen Trägersignalen, welche für die Verwendung mit dem elektrischen System aus 1 gemäß einer Ausführungsform geeignet sind;
5 ist eine Kurve mit beispielhaften pulsbreitenmodulierten Signalen in Bezug auf einen Schaltzyklus, wobei die Auswirkung der phasenverschobenen Träger aus 4 gemäß einer Ausführungsform dargestellt ist;
6 ist eine Kurve mit dem Verhältnis von Kondensatorstrom zu Ausgangsstrom über dem Modulationsindex für ein herkömmliches System im Vergleich zu einem bei spielhaften elektrischen System, welches phasenverschobene Trägersignale gemäß einer Ausführungsform verwendet;
7A ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften elektrischen Systems, welches für die Verwendung in einem Fahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform geeignet ist;
7B ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Motorwicklungsstruktur eines Motors gemäß einer Ausführung des Motors, welcher in 7A dargestellt ist;
8A ist ein Diagramm mit Leitern 133-A, 133-B und einem AC-Motorkabel 133, welche in Verbindung mit dem beispielhaften elektrischen System 700 der 7A gemäß einer Ausführungsform verwendet werden können; und
8B ist eine Querschnittsansicht eines AC-Motorkabels 133, welches in Verbindung mit dem beispielhaften elektrischen System 700 der 7A gemäß einer Ausführungsform verwendet werden kann.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende detaillierte Beschreibung dient lediglich der Veranschaulichung und ist nicht dazu gedacht, die Ausführungsformen der Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen dieser Ausführungsformen zu beschränken. Hierbei ist das Wort „beispielhaft” gleichbedeutet mit „als ein Beispiel oder eine Veranschaulichung dienend”. Jede hierin als beispielhaft beschriebene Ausführung wird nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungen angesehen. Weiterhin ist nicht beabsichtigt, an eine ausdrückliche oder implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem vorangegangenen technischen Gebiet, Hintergrund, kurze Zusammenfassung oder in der folgenden detaillierten Beschreibung präsentiert wurden bzw. werden.
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, die miteinander „verbunden” oder „gekoppelt” sind. Wie hierin verwendet, es sei denn, es ist ausdrücklich sonstwie beschrieben, bedeutet „verbunden”, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal gekoppelt ist (oder direkt oder indirekt damit kommuniziert), und zwar nicht notwendigerweise mechanisch. Daher können, obwohl die Figuren nur eine beispielhafte Anordnung von Elementen zeigen können, zusätzliche dazwischen angeordnete Elemente, Vorrichtungen, Merkmale, oder Komponenten in einer Ausführungsform des dargestellten Gegenstands vorhanden sein. Weiterhin implizieren die Begriffe „erster”, „zweiter” und andere solche numerischen Begriffe, die sich auf Strukturen beziehen, keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, dass dies deutlich aus dem Kontext hervorgeht.
Aus Gründen der Kürze sollen herkömmliche Techniken, die sich auf Signalverarbeitung, Strommessen, Motorsteuerung, und andere funktionale Aspekte der Systeme (und die individuellen Betriebskomponenten der Systeme) beziehen, hierin nicht im Detail beschrieben werden. Weiterhin sind die in den verschiedenen hierin enthaltenen Figuren gezeigten Verbindungslinien gedacht, beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darzustellen. Es sei darauf hingewiesen, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physische Verbindungen in einer Ausführungsform des Gegenstands vorhanden sein können.
Hierin erläuterte Technologien und Konzepte beziehen sich allgemein auf Systeme und Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors unter Verwendung eines Energie-Wechselrichtermoduls. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Elektromotor als ein Dreiphasenmotor mit zwei Sätzen von Wicklungen ausgeführt, wobei jeder Satz von Wicklungen ein dreiphasiger Satz von Wicklungen ist. Der erste Satz von Wicklungen wird von einem ersten Satz von Brückenzweigen in dem Wechselrichtermodul gesteuert, wobei der zweite Satz von Wicklungen von einem zweiten Satz von Brückenzweigen in dem Wechselrichtermodul gesteuert wird. Der erste Satz von Brückenzweigen wird gesteuert, indem pulsbreitenmodulierte (PWM) Signale in Bezug auf ein erstes Trägersignal erzeugt werden, wobei der zweite Satz von Brückenzweigen gesteuert wird, indem PWM-Signale in Bezug auf ein zweites Trägersignal erzeugt werden. Der resultierende DC-Verbindungskondensator-Brummstrom wird reduziert, wodurch die Verwendung eines kleineren DC-Verbindungskondensators ermöglicht wird, wenn das Wechselrichtermodul mit einer Energiequelle gekoppelt wird.
1 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines elektrischen Systems 100 dar, welches für die Verwendung als ein Fahrzeug-Antriebssystem für ein Fahrzeug 102 geeignet ist. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das elektrische System 100 ohne Begrenzung eine Energiequelle 104, ein Energie-Wechselrichtermodul 106, einen Motor 108, und eine Steuerung 110. Ein Kondensator 112 kann zwischen die Energiequelle 104 und das Wechselrichtermodul 106 geschaltet sein, so dass der Kondensator 112 und Energiequelle 104 elektrisch parallel geschaltet sind. In dieser Hinsicht kann der Kondensator 112 alternativ als der DC-Verbindungskondensator oder Siebkondensator bezeichnet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform betreibt die Steuerung 110 das Wechselrichtermodul 106, um einen gewünschten Energiefluss zwischen der Energiequelle 104 und dem Motor 108 zu erzielen, und um, wie unten beschrieben, den Brummstrom zu reduzieren.
Das Fahrzeug 102 ist vorzugsweise ausgeführt als ein Automobil, wie zum Beispiel eine Limousine, ein Kombi, ein Laster oder ein Sports Utility Vehicle (SUV), und kann 2-Rad-getrieben (2WD) (das heißt Heckantrieb oder Frontantrieb), 4-Rad-getrieben (4WD), oder All-Rad-getrieben (AWD) sein. Das Fahrzeug 102 kann auch eine oder eine Kombination von verschiedenen Arten von Motoren umfassen, wie zum Beispiel einen mit Benzin- oder Diesel-Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor, einen „Gemischt-Kraftstoff-Fahrzeug”(FFV)-Motor (das heißt mit einer Mischung aus Benzin und Alkohol), einen mit einem Gasgemisch-(zum Beispiel Wasserstoff- und Erdgas)-Kraftstoff betriebenen Motor, einen Hybridmotor aus Verbrennungsmotor und Elektromotor, und einen reinen Elektromotor. Diesbezüglich kann die Energiequelle 104 eine Batterie, eine Brennstoffzelle (oder Brennstoffzellenstapel), einen Ultrakondensator, einen gesteuerten Generatorausgang, oder eine andere geeignete Spannungsquelle umfassen. Die Batterie kann jede Art von Batterie sein, welche für eine Verwendung in einer gewünschten Anwendung geeignet ist, wie zum Beispiel eine Bleisäurebatterie, eine Lithiumionenbatterie, eine Nickelmetallbatterie, oder eine andere wiederaufladbare Batterie.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Motor 108 ein mehrphasiger Wechselstrom(AC)-Motor und umfasst einen Satz von Wicklungen (oder Spulen), wobei jede Wicklung einer Phase des Motors 108 entspricht, wie weiter unten detaillierter beschrieben wird. Obwohl nicht dargestellt, umfasst der Motor 108 eine Statoranordnung (einschließlich der Spulen), eine Rotoranordnung (einschließlich eines ferromagnetischen Kerns), und ein Kühlfluid (das heißt Kühlmittel), wie es für den Fachmann selbstverständlich ist. Der Motor 108 kann ein Induktionsmotor, ein Permanentmagnetmotor, oder irgendein anderer für die gewünschte Anwendung geeigneter Motor sein. Obwohl nicht dargestellt, kann der Motor 108 außerdem ein darin integriertes Getriebe umfassen, so dass der Motor 108 und das Getriebe mechanisch mit wenigstens einigen Rädern des Fahrzeugs 102 mittels einer oder mehrerer Antriebswellen gekoppelt sind.
In der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist der Motor 108 ausgeführt als ein dreiphasiger AC-Motor mit einem ersten dreiphasigen Satz von Wicklungen (einschließlich Wicklungen 114, 116, und 118) und einem zweiten dreiphasigen Satz von Wicklungen (einschließlich Wicklungen 115, 117, und 119). In dieser Hinsicht kann der Motor 108 in der Weise verstanden werden, dass er eine duale dreiphasige Wicklungs-Konfiguration aufweist. Es sei bemerkt, dass, obwohl das elektrische System 100 hierin im Kontext eines dreiphasigen Motors beschrieben wird, der hierin beschriebene Gegenstand unabhängig von der Anzahl an Phasen des Motors ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform sind der erste dreiphasige Satz von Wicklungen und der zweite dreiphasige Satz von Wicklungen elektrisch voneinander isoliert und weisen die gleiche oder identische Wicklungsstruktur auf. Das heißt, eine erste (zum Beispiel Phase A) Wicklung 114 des ersten Satzes von Wicklungen weist den gleichen Wicklungsfaktor auf wie eine zweite (zum Beispiel Phase A) Wicklung 115 des zweiten Satzes von Wicklungen. Zusätzlich sind die zwei Wicklungen 114, 115 mit Phase A elektrisch isoliert und besetzen (oder teilen sich) die gleichen Einbaustellen im Stator des Motors 108. In ähnlicher Weise weisen die zwei Wicklungen 116, 117 mit Phase B den gleichen Wicklungsfaktor auf und besetzen die gleichen Einbaustellen im Stator, wobei die zwei Wicklungen 118, 119 mit Phase C den gleichen Wicklungsfaktor aufweisen und die gleichen Einbaustellen im Stator besetzen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnung der Phasen A, B, und C der Einfachheit der Beschreibung dient, und den Gegenstand in keiner Weise beschränken soll.
In einer beispielhaften Ausführungsform sind die zwei Sätze von Wicklungen als eine Stern-Dreieck-Schaltung eingerichtet. Zum Beispiel ist ein Ende jeder Wicklung des ersten Satzes von Wicklungen mit Enden der anderen Wicklungen des ersten Satzes an einem gemeinsamen Knoten verbunden. Das heißt, die gleichen Enden der Wicklung 114, Wicklung 116, und Wicklung 118 sind verbunden mit und/oder enden an einem gemeinsamen Knoten. In einer beispielhaften Ausführungsform, wo der erste Satz von Wicklungen und der zweite Satz von Wicklungen die gleiche Wicklungsstruktur aufweisen, sind die Enden von Wicklung 115, Wicklung 117, und Wicklung 119 verbunden mit und/oder enden an einem zweiten gemeinsamen Knoten am gleichen Ende wie der erste Satz von Wicklungen.
In der in 1 dargestellten beispielhaften Ausführungsform umfasst das Energiewechselrichtermodul 106 zwölf Schaltvorrichtungen (zum Beispiel Halbleitervorrichtungen, wie zum Beispiel Transistoren und/oder Schaltvor richtungen) mit antiparallelen Dioden (das heißt, Dioden, welche zu jeder Schaltvorrichtung antiparallel sind). Vorzugsweise sind die Schaltvorrichtungen unter Verwendung von Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) ausgeführt. Wie dargestellt, sind die Schaltvorrichtungen in dem Wechselrichtermodul 106 in sechs Brückenzweigen (oder Paaren) angeordnet, mit Brückenzweigen 120, 122, 124, wobei jeder mit einem entsprechenden Ende (das heißt, das Ende der Wicklungen, welches nicht verbunden ist, um die Stern-Dreieck-Schaltung zu bilden) der Wicklungen 114, 116, 118, wobei Brückenzweigen 121, 123, 125 jeweils mit einem entsprechenden Ende der Wicklungen 115, 117, 119 gekoppelt sind. Diesbezüglich ist Brückenzweig 120 mit der ersten Phase A-Wicklung 114 gekoppelt, Brückenzweig 122 ist mit der ersten Phase B-Wicklung 116 gekoppelt, und Brückenzweig 124 ist mit der ersten Phase C-Wicklung 118 gekoppelt. In ähnlicher Weise ist Brückenzweig 121 mit der zweiten Phase A-Wicklung 115 gekoppelt, Brückenzweig 123 ist mit der zweiten Phase B-Wicklung 117 gekoppelt, und Brückenzweig 125 ist mit der zweiten Phase C-Wicklung 119 gekoppelt. Daher können Brückenzweige 120 und 121 insgesamt als die Phase A-Brückenzweige, Brückenzweige 122 und 123 als die Phase B-Brückenzweige, und Brückenzweige 124, 125 als die Phase C-Brückenzweige bezeichnet werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerung 110 in betrieblicher Verbindung und/oder elektrisch gekoppelt mit dem Wechselrichtermodul 106. Die Steuerung 110 reagiert auf vom Fahrer des Fahrzeugs 102 empfangene Befehle (zum Beispiel mittels eines Beschleunigungspedals) und stellt einen Befehl für das Wechselrichtermodul 106 bereit, um den Ausgang der Wechselrichter-Brückenzweige 120, 121, 122, 123, 124, 125 zu steuern. In einer beispiel haften Ausführungsform ist die Steuerung 110 eingerichtet, um das Wechselrichtermodul 106 zu modulieren und zu steuern, und zwar unter Verwendung von Hochfrequenz-Pulsbreitenmodulation (PWM), wie unten beschrieben ist. Die Steuerung 110 stellt PWM-Signale bereit, um die Schaltvorrichtungen innerhalb der Wechselrichter-Brückenzweige 120, 121, 122, 123, 124, 125 zu betreiben, so dass Ausgangsspannungen an den Wicklungen 114, 115, 116, 117, 118, 119 im Motor 108 angelegt sind, um den Motor 108 mit einem vorgegebenen Drehmoment zu betreiben. Obwohl nicht dargestellt, kann die Steuerung 110 Strom- und/oder Spannungs-Befehle für die Phasen des Motors 108 in Antwort auf das Empfangen eines Drehmomentbefehls von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) oder eines anderen Steuerungsmoduls innerhalb des Fahrzeugs 102 erzeugen. Weiterhin kann in einigen Ausführungsformen die Steuerung 110 integral mit einer ECU oder einem anderen Fahrzeugsteuerungsmodul ausgebildet sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform bestimmt die Steuerung 110 einen Strom- und/oder Spannungs-Befehl, im Weiteren als das „Befehlssignal” bezeichnet, für die einzelnen Phasen des Motors 108, und zwar auf Basis des Drehmomentbefehls, der Spannung der Energiequelle 104, der Winkelgeschwindigkeit des Motors 108, und nach Möglichkeit anderer Betriebsparameter des elektrischen Systems 100. Die Steuerung 110 erzeugt dann PWM-Signale für die Schaltvorrichtungen in dem Wechselrichtermodul 106 durch Vergleich des Befehlssignals mit einem Trägersignal in einer herkömmlichen Weise. Zum Beispiel kann die Steuerung 110 PWM-Signale für die Wechselrichter-Brückenzweige 120, 121, 122, 123, 124, 125 erzeugen, und zwar unter Verwendung eines Intersektions-Verfahrens. Auf diese Weise wird das Befehls signal mit dem Trägersignal (zum Beispiel eine Dreieckswellenform oder Sägezahnwellenform) verglichen, wobei ein PWM-Signal durch Setzen des Hoch-(oder Ein-)Zustands für die Schaltvorrichtungen erzeugt wird, wenn der Wert des Befehlssignals größer ist als Trägersignal. Verschiedene Verfahren des Erzeugens von PWM-Signalen sind wohl bekannt, und werden hierin nicht im Detail beschrieben.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Steuerung 110 eingerichtet, um den ersten Satz von Brückenzweigen 120, 122, 124 zu modulieren, und zwar durch Erzeugen von PWM-Signalen für die Schaltvorrichtungen der Brückenzweige 120, 122, 124 unter Verwendung eines ersten Trägersignals, und um den zweiten Satz von Brückenzweigen 121, 123, 125 zu modulieren, und zwar durch Erzeugen von PWM-Signalen für die Schaltvorrichtungen der Brückenzweige 121, 123, 125 unter Verwendung eines zweiten Trägersignals. Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung 110 eingerichtet, um einen Modulationsmodus für das Wechselrichtermodul 106 zu bestimmen oder zu identifizieren. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, abhängig vom Echtzeit-Betrieb des elektrischen Systems 100, verschiedene PWM-Techniken zu verwenden, wie zum Beispiel kontinuierliche PWM oder nicht-kontinuierliche PWM, um Verluste oder unerwünschte Harmonische in dem elektrischen System 100 zu reduzieren. In einer beispielhaften Ausführungsform bestimmt die Steuerung 110 das zweite Trägersignal durch Addieren einer Phasenverschiebung zu dem ersten Trägersignal auf der Basis des identifizierten Modulationsmodusses. Diesbezüglich können das erste Trägersignal und das zweite Trägersignal als miteinander vermischt verstanden werden.
Mit Bezug auf 2 und 3 bestimmt die Steuerung 110 in einer beispielhaften Ausführungsform, falls der Modulationsmodus als ein kontinuierlicher Modulationsmodus identifiziert ist, das zweite Trägersignal (CARRIER 2) durch Addieren einer 90° (oder π/2 radians)-Phasenverschiebung zu dem ersten Trägersignal (CARRIER 1). Wie hierin verwendet, sollte der kontinuierliche Modulationsmodus als ein Modus verstanden werden, wobei jeder Brückenzweig eines Satzes von Brückenzweigen den Zustand für wenigstens einen Abschnitt jeder Schaltperiode verändert. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl 2 die Trägersignale als Dreieckswellenformen darstellt, der hierin beschriebene Gegenstand nicht auf irgendeine bestimmte Träger-Wellenform beschränkt ist. In einer beispielhaften Ausführungsform erzeugt die Steuerung 110 ein erstes PWM-Signal (PWM₁) für den ersten Satz von Brückenzweigen 120, 122, 124 unter Verwendung des ersten Trägersignals (CARRIER 1) und ein zweites PWM-Signal (PWM₂) für den zweiten Satz von Brückenzweigen 121, 123, 125 unter Verwendung des zweiten Trägersignals (CARRIER 2), wie in 3 dargestellt ist.
Mit Bezug auf 3 wird darauf hingewiesen, dass ein Hoch-Zustand beabsichtigt ist, um die Situation anzuzeigen, wo die obere Schaltvorrichtung in einem entsprechenden Wechselrichter-Brückenzweig eingeschaltet ist, und ein Niedrig-Zustand beabsichtigt ist, um die Situation anzuzeigen, wo die untere Schaltvorrichtung in dem entsprechenden Wechselrichter-Brückenzweig eingeschaltet ist. Wie durch das PWM-Signal für den ersten Satz von Brückenzweigen (PWM₁) gezeigt ist, befinden sich die Brückenzweigen 120, 122, 124 alle in demselben Zustand bei 0°, 180°, und 360°. Dies ist in Übereinstimmung mit herkömmlicher kontinuierlicher PWM-Modulation, wo alle Wechselrichterbrückenzweige in einem Satz im selben Zustand am Anfang (0°), in der Mitte (180°), und am Ende (360°) der Schaltperiode sind. Falls das PWM-Signal für den zweiten Satz von Brückenzweigen, PWM₂, unter Verwendung desselben Trägers wie der erste Satz von Brückenzweigen (zum Beispiel CARRIER 1) erzeugt wurde, wäre der Kondensator 112 praktisch isoliert oder getrennt vom Motor 108 bei 0°, 180°, und 360° innerhalb der Schaltperiode. Die Motor-Ströme fließen alle durch die Brückenzweige im Wechselrichter 106, wobei sie daher einen Brummstrom oder Anlaufstrom erzeugen würden, wenn zugelassen wird, dass die Motor-Ströme nach diesen Punkten im Schaltzyklus durch den Kondensator 112 fließen können. Daher wird, da kontinuierliche PWM-Modulation symmetrisch zu 180° (oder π radians) oder einer Hälfte des Trägerzyklusses ist, eine 90°-Phasenverschiebung gewählt, um die Auslöschung des durch den Motor 108 verursachten Brummstroms zu maximieren, und dadurch den Brummstrom, welcher durch den Kondensator 112 fließen muss, zu reduzieren.
Mit Bezug auf 4 und 5 bestimmt die Steuerung 110 in einer beispielhaften Ausführungsform, falls der Modulationsmodus als ein nicht-kontinuierlicher Modulationsmodus identifiziert ist, das zweite Trägersignal durch Addieren einer 180° (oder π radians)-Phasenverschiebung zu dem ersten Trägersignal. Wie hierin verwendet, sollte ein nicht-kontinuierlicher Modulationsmodus als ein Modus verstanden werden, wo wenigstens ein Brückenzweig eines Satzes von Brückenzweigen während jeder Schaltperiode nicht seinen Zustand ändert. In einer beispielhaften Ausführungsform erzeugt die Steuerung 110 ein erstes DPWM-Signal (DPWM₁) für den ersten Satz von Brückenzweigen 120, 122, 124 unter Verwendung des ersten Trägersignals (CARRIER 1) und ein zweites DPWM-Signal (DPWM₂) für den zweiten Satz von Brückenzweigen 121, 123, 125 unter Verwendung des zweiten Trägersignals (CARRIER 2), wie in 5 dargestellt ist.
Mit Bezug auf 5 wird darauf hingewiesen, dass ein Hoch-Zustand beabsichtigt ist, um die Situation anzuzeigen, wo die obere Schaltvorrichtung in einem entsprechenden Wechselrichter-Brückenzweig eingeschaltet ist, und ein Niedrig-Zustand beabsichtigt ist, um die Situation anzuzeigen, wo die untere Schaltvorrichtung in dem entsprechenden Wechselrichter-Brückenzweig eingeschaltet ist. Wie durch das PWM-Signal für den ersten Satz von Brückenzweigen (DPWM₁) dargestellt ist, sind die Brückenzweige des ersten Satzes 120, 122, 124 alle in demselben Zustand bei 0° und 360°. Dies ist in Übereinstimmung mit herkömmlicher nicht-kontinuierlicher PWM-Modulation, wo alle Wechselrichter-Brückenzweige in einem Satz im selben Zustand am Anfang (0°) und am Ende (360°) der Schaltperiode sind. Falls das PWM-Signal für die Brückenzweige des zweiten Satzes, DPWM₂, unter Verwendung desselben Trägers wie für die Brückenzweige des ersten Satzes (zum Beispiel CARRIER 1) erzeugt wären, würde der Kondensator 112 praktisch bei 0° und 360° in der Schaltperiode vom Motor 108 isoliert oder getrennt sein. Die Motor-Ströme fließen alle durch die Brückenzweige im Wechselrichter 106, wobei sie einen Brummstrom oder Anlaufstrom erzeugen würden, wenn zugelassen würde, dass die Motor-Ströme durch den Kondensator 112 fließen können. Daher wird, da nicht-kontinuierliche PWM-Modulation symmetrisch zu 360° (oder 2π radians) oder dem vollen Trägerzyklus ist, eine 180° Phasenverschiebung gewählt, um die Aus löschung des durch den Motor 108 verursachten Brummstroms zu maximieren, und dadurch den Brummstrom, welcher durch den Kondensator 112 fließen muss, zu reduzieren.
Weiterhin mit Bezug auf 2–5 trägt als Folge der phasenverschobenen Trägersignale jeder Brückenzweig 120, 121, 122, 123, 124, 125 des Wechselrichtermoduls 106 eine Hälfte des erforderlichen Stroms für die entsprechende Phase des Motors 108. Zum Beispiel trägt der erste Phase A-Brückenzweig 120 eine Hälfte des vorgegebenen Phase A-Stroms, welcher durch die erste Phase A-Wicklung 114 fließt, und der zweite Phase A-Brückenzweig 121 trägt eine Hälfte des vorgegebenen Phase A-Stroms, welcher durch die zweite Phase A-Wicklung 115 fließt. Der effektive von der Phase A des Motors 108 wahrgenommene Strom ist die Summe der Ströme durch die Phase A-Wicklungen 114, 115, welche gleich dem vorgegebenen Phase A-Strom ist.
Mit Bezug auf 6 kann, unter Verwendung von in dieser Weise phasenverschobenen Trägern, der von dem Kondensator 112 wahrgenommene Spitzen-RMS-Brummstrom um einen Faktor von 2 relativ zu einem herkömmlichen dreiphasigen Wechselrichtersystem reduziert werden. Zum Beispiel ist, wie in 6 für einen beispielhaften Fall dargestellt ist, der schlimmste Fall oder Spitzenwert von K_C, das heißt das Verhältnis von Kondensatorstrom zu dem Gesamtausgangs-Strom zum Motor 108, um einen Faktor von 2 für das System unter Verwendung von phasenverschobenen Trägern reduziert, und zwar im Vergleich zu einem herkömmlichen System. Als eine Folge ist die von dem Kondensator 112 verbrauchte maximale Energie um einen Faktor von 4 reduziert. Die Frequenz des Brummstroms ist relativ zu dem herkömmlichen dreiphasigen Wechselrichtersystem ebenfalls verdop pelt. Daher kann die Kapazität des Kondensators 112 reduziert werden, wobei das Volumen des Kondensators 112 im Vergleich zu herkömmlichen Systemen um einen Faktor von bis zu 4 reduziert werden kann. Die Verwendung von phasenverschobenen Trägern verdoppelt außerdem die Wechselrichter-Schaltfrequenz-Harmonischen, welche von der Motor-Flussdichte wahrgenommen werden, was in einer mehr sinusförmigen Motor-Flussdichte resultiert.
Kurz zusammengefasst stellen die oben beschriebenen Systeme und/oder Verfahren einen Weg bereit, um den von dem DC-Verbindungskondensator wahrgenommenen Spitzen-RMS-Brummstrom zu reduzieren, und dadurch das Volumen und Gewicht des Energie-Wechselrichtermoduls zu reduzieren. Phasenverschobene Träger werden verwendet, um PWM-Signale für separate dreiphasige Gruppen innerhalb des Motors zu erzeugen, um Brummstrom-Auslöschung durch das Wechselrichtermodul zu maximieren. Wie oben beschrieben wird die Leistung des Motors nicht beeinflusst und das vorgegebene Drehmoment kann weiterhin im Motor erzeugt werden.
Andere Ausführungsformen können das oben beschriebene System und Verfahren in unterschiedlichen Typen von Autos, unterschiedlichen Fahrzeugen (zum Beispiel Wasserfahrzeuge und Luftfahrzeuge), oder alles in allem in unterschiedlichen elektrischen Systemen verwenden, wie es in jeder Situation implementiert wäre, wo es wünschenswert ist, um den durch ein Energiemodul verursachten Brummstrom zu reduzieren. Weiterhin können der Motor und die Wechselrichter unterschiedliche Anzahlen von Phasen aufweisen, wobei die hierin beschriebenen Systeme nicht als auf ein dreiphasiges Design beschränkt verstanden werden sollen. Die hierin diskutierten grundsätzlichen Prinzipien können auf Systeme mit Phasen von höherer Ordnung erweitert werden, wie es im Stand der Technik üblich ist.
7A ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften elektrischen Systems, welches für eine Verwendung in einem Fahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform geeignet ist. 7B ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Motorwicklungsstruktur eines Motors 108 gemäß einer Ausführung des Motors 108, welcher in 7A dargestellt ist. Die in 7A dargestellte Ausführungsform verwendet eine „Zweifachbrückenzweig-Topologie”, welche mit verzahnten PWM-Steuerungen betrieben wird, wobei dies ähnlich ist zu der in 1 dargestellten Ausführungsform. Als solche umfasst die in 7A dargestellte Ausführungsform einige gleiche Elemente wie die in 1 dargestellte Ausführungsform, wobei die gleiche Nummerierung aus 1 für die Elemente beibehalten wurde, und wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit diese Elemente nicht wieder umfassend beschrieben werden. Wie nunmehr beschrieben wird, unterscheidet sich die in 7A dargestellte Ausführungsform von der in 1 dargestellten Ausführungsform dahingehend, dass die Phasen antiparallel sind. Mit anderen Worten, die zwei Sätze von Wechselrichter-Brückenzweigen sind in einem Anti-Polaritäts-Zustand angeordnet, oder weisen „Anti-Polaritäts-Phasenverbindungen” zusammen mit einer Umkehrung der magnetischen Polarität eines Satzes der Wicklungen 715, 717, 719 in dem Motor 108 auf, wie es durch die Punkte auf den Wicklungen angedeutet wird, welche an unterschiedlichen Enden der Wicklungen 715, 717, 719 des Satzes von Wicklungen angeordnet sind. Hierbei bezieht sich der Ausdruck „Anti-Polarität” auf die Tatsache, dass das System 700 in zwei dreiphasige Gruppen unterteilt ist, welche in entgegengesetzter Polarität verbunden sind.
Das System 700 umfasst eine DC-Energiequelle 104, einen dreiphasigen Motor 108, und ein Wechselrichtermodul 106, welches zwischen die DC-Energiequelle 194 und den Motor 108 geschaltet ist.
Der dreiphasige Motor 108 wird von einem ersten Phasenstrom (i_a), einem zweiten Phasenstrom (i_b) und einem dritten Phasenstrom (i_c) angetrieben. Der dreiphasige Motor 108 umfasst einen ersten Satz von Wicklungen 114, 116, 118 mit normaler Polarität mit jeweils einer ersten magnetischen Polarität, und einen zweiten Satz von Wicklungen 715, 717, 719 mit umgekehrter Polarität mit jeweils einer zweiten magnetischen Polarität, welche der ersten magnetischen Polarität entgegengesetzt ist. Der erste Satz von Normal-Polarität-Wicklungen 114, 116, 118 ist elektrisch von dem zweiten Satz von Wicklungen 715, 717, 719 mit umgekehrter Polarität isoliert. Beispielsweise umfasst der erste Satz von Wicklungen 114, 116, 118 mit normaler Polarität eine erste Wicklung 114 mit normaler Polarität, eine zweite Wicklung 116 mit normaler Polarität, und eine dritte Wicklung 118 mit normaler Polarität, wobei der zweite Satz von Wicklungen 715, 717, 719 mit umgekehrter Polarität eine erste Wicklung 715 mit umgekehrter Polarität, eine zweite Wicklung 717 mit umgekehrter Polarität, und eine dritte Wicklung 719 mit umgekehrter Polarität umfasst. In einer in 7B dargestellten Ausführung ist die Polarität des zweiten Satzes von Wicklungen 715, 717, 719 bezüglich der Polarität der Wicklungen 114, 116, 118 umgekehrt, und zwar durch Vertauschen der Endverbindungen der Wicklungen, wobei dort zwei isolierte Wicklungen in der gleichen Einbaustelle mit einer gleich verteilten Anzahl an Windungen sind. Durch Umkehren der Polarität einer Gruppe von Motorwicklungen 715, 717, 719 und Umkehren der Richtung des Stromflusses, gestattet diese Ausführungsform einen Stromfluss in jeder der drei miteinander gekoppelten Motorphasen von praktisch Null.
Wie oben beschrieben erhält die Motor-Flussdichte mit der dualen Wicklungsstruktur der offenbarten Ausführungsformen die doppelte (2x) Wechselrichterschaltfrequenz und daher einen mehr sinusförmigen Strom ohne erhöhte Wechselrichter-Verluste. Die effektive Schaltfrequenz ist verdoppelt, da in einer herkömmlichen einfachen Wicklungsstruktur der Motor 108 zwei (2) Spannungspulse pro PWM-Zyklus erhält, wohingegen es bei der dualen Wicklungsstruktur der offenbarten Ausführungsformen zwei (2) Spannungspulse pro PWM-Zyklus gibt, die zu unterschiedlichen Zeiten auftreten, so dass der Motor 108 vier (4) Spannungspulse pro PWM-Zyklus erhält. Schaltverluste im Wechselrichter sind gleich dem Produkt der Anzahl an Übergängen mal Strom, und daher sind, obwohl sich die Anzahl an Übergängen verdoppelt, Verluste die gleichen, da der Strom halbiert ist.
Das Wechselrichter-Modul 106 umfasst ein erstes Wechselrichter-Submodul 126, ein zweites Wechselrichter-Submodul 128 und ein drittes Wechselrichter-Submodul 129. Das erste, zweite und dritte Wechselrichter-Submodul 126, 128, 129 umfasst jeweils den ersten Satz von Brückenzweigen 120, 122, 124 und den zweiten Satz von Brückenzweigen 121, 123, 125. Jedes Wechselrichter-Submodul 126, 128, 129 umfasst zwei Brückenzweige, wobei ein erster Brückenzweig zu einer „Gruppe” mit normaler Polarität gehört, und wobei ein zweiter Brückenzweig zu einer „Gruppe” mit umgekehrter Polarität gehört. Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck „normale Polarität” im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Brückenzweigs, dass ein Brückenzweig eines Wechselrichter-Submoduls mit einer Motorwicklung mit normaler Polarität gekoppelt ist, und soll nicht eine Polaritäts-Eigenschaft des Brückenzweigs selber beschreiben. In ähnlicher Weise bedeutet der Ausdruck „umgekehrte Polarität” im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Brückenzweigs, dass ein Brückenzweig eines Wechselrichter-Submoduls mit einer Motorwicklung mit umgekehrter Polarität gekoppelt ist, und soll nicht eine Polaritäts-Eigenschaft des Brückenzweigs selber beschreiben. Diesbezüglich ist die Wechselrichterstruktur von Brückenzweigen, welche zu einer „Gruppe” von Brückenzweigen mit normaler Polarität gehören und von Brückenzweigen, die zu einer „Gruppe” mit umgekehrter Polarität gehören, strukturell identisch, und daher ist die zum Unterscheiden zwischen verschiedenen Brückenzweigen verwendete Bezeichnung „Polarität” nicht in dem Sinn zu verstehen, dass die Brückenzweige selber unterschiedliche Polaritäten aufweisen, sondern lediglich um zwischen verschiedenen Brückenzweigen auf der Basis der Polarität der Motorwicklung, mit welcher sie gekoppelt sind, zu unterscheiden.
Das Wechselrichtermodul 106 umfasst einen ersten Satz von Brückenzweigen 120, 122, 124 mit normaler Polarität, wobei jeder mit einer entsprechenden Wicklung des ersten Satzes von Wicklungen 114, 116, 118 gekoppelt ist, und einen zweiten Satz von Brückenzweigen 121, 123, 125 mit umgekehrter Polarität, wobei jeder mit einer entsprechenden Wicklung des zweiten Satzes von Wicklungen 715, 717, 719 mit umgekehrter Polarität gekoppelt ist. Zum Beispiel umfasst das erste Wechselrichter-Submodul 126 einen ersten Brückenzweig 120 mit normaler Polarität, welcher mit der ersten Wicklung 114 mit normaler Polarität gekoppelt ist, und einen ersten Brückenzweig 121 mit umgekehrter Polari tät, welcher mit der ersten Wicklung 715 mit umgekehrter Polarität gekoppelt ist.
In dieser besonderen Ausführungsform sind die Wicklungen des ersten Satzes von Wicklungen 114, 116, 118 mit normaler Polarität ein erster „Dreiphasen”-Satz von Wicklungen mit normaler Polarität, wobei der erste Satz von Brückenzweigen 120, 122, 124 mit normaler Polarität Dreiphasenbrückenzweige mit normaler Polarität umfasst, wobei jeder mit einer entsprechenden Phase des ersten Dreiphasen-Satzes von Wicklungen mit normaler Polarität verbunden ist. In ähnlicher Weise umfasst der zweite Satz von Wicklungen 115, 117, 119 mit umgekehrter Polarität einen zweiten Dreiphasen-Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität, wobei der zweite Satz von Brückenzweigen 121, 123, 125 mit umgekehrter Polarität drei Brückenzweigen mit umgekehrter Polarität umfasst, wobei jeder mit einer entsprechenden Phase des zweiten Dreiphasen-Satzes von Wicklungen mit umgekehrter Polarität verbunden ist. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die ersten und zweiten Sätze jede Anzahl von Phasen umfassen können. Überdies können der erste Dreiphasen-Satz von Wicklungen 114, 116, 118 mit normaler Polarität und der zweite Dreiphasen-Satz von Wicklungen 715, 717, 719 mit umgekehrter Polarität eine identische Wicklungsstruktur aufweisen.
Gleichtaktstrom ist ein bedeutender Aspekt bei Abstrahleigenschaften von Motorantriebssystemen. Insbesondere ist dieser Gleichtaktstrom eine Funktion von Abschirm-Effektivität, Abschirm-Zuverlässigkeit und Loop-Fläche in Bezug auf Kabelhöhe über Masse und Abstand zwischen Kabeln. Unglücklicherweise sind EMI-Filter bezüglich der AC-Motorkabel nicht wirksam, da die hohen Motorströme die Gleichtakt-Induktivitäten sättigen. Es ist wünschenswert, den Gleichtaktstrom zu reduzieren, da dies die Abstrahlungen auf die Motorkabel reduzieren kann, welche verwendet werden, um das Wechselrichtermodul 106 mit den Motorwicklungen 114, 715, 116, 717, 118, 719 des Motors 108 zu koppeln, wodurch die EMI-Charakteristik verbessert wird.
8A ist ein Diagramm mit Leitern 133-A, 133-B eines AC-Motorkabels 133, welche in Verbindung mit dem beispielhaften elektrischen System 700 der 7A gemäß einer Ausführungsform verwendet werden können. 8B ist eine Querschnittsansicht eines AC-Motorkabels 133, welches in Verbindung mit dem beispielhaften elektrischen System 700 der 7A gemäß einer Ausführungsform verwendet werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform sind die AC-Motorkabel 133, 135, 137 (aus 7A), welche verwendet werden, um die Brückenzweige mit den Wicklungen zu koppeln, als abgeschirmte Twisted Pair-Verkabelung oder als „Gruppenabschirmungs-Phasenkabel” mit interner Verdrillung ausgeführt. Abschirmung und Verdrillung der AC-Motorkabel 133, 135, 137 reduziert die induktive Kopplung und Loop-Fläche der Motorkabel, was wiederum den Gleichtaktstrom auf den AC-Motorkabeln 133, 135, 137 deutlich reduziert. Im Ergebnis sind die EMI-Emissionen reduziert, ohne dass teure EMI-Filter benötigt werden.
Zum Beispiel umfasst ein erstes AC-Motorkabel 133 einen ersten Leiter 133-A und einen zweiten Leiter 133-B. Der erste Leiter 133-A koppelt den ersten Brückenzweig 120 mit normaler Polarität mit der ersten Wicklung 114 mit normaler Polarität, und der zweite Leiter 133-B koppelt den ersten Brückenzweig 121 mit umgekehrter Polarität mit der ersten Wicklung 715 mit umgekehrter Polarität. Der erste Leiter 133-A ist ummantelt von einem ersten isolierenden Mantel 140-A und der zweite Leiter 133-B ist mit einem zweiten isolierenden Mantel 140-B ummantelt. Der erste Leiter 133-A und der zweite Leiter 133-B. sind zusammen verdrillt und umhüllt von einer leitfähigen Abschirmung 144, welche den ersten Leiter 133-A und den zweiten Leiter 133-B umgibt. Die leitfähige Abschirmung 144 ist von einem dritten isolierenden Mantel 146 umgeben, welcher die leitfähige Abschirmung 144, den ersten Leiter 133-A, und den zweiten Leiter 133-B umgibt.
Der erste Leiter 133-A trägt eine Hälfte eines ersten Phasenstrom-Signals ((–i_a)/2)) zu der ersten Wicklung 114 mit normaler Polarität, und der zweite Leiter 133-B trägt die andere Hälfte des ersten Phasenstrom-Signals ((+i_a)/2) zu der ersten Wicklung 715 mit umgekehrter Polarität. Die eine Hälfte des ersten Phasenstrom-Signals ((–i_a)/2) ist betragsmäßig gleich und in der Phase entgegengesetzt zu der anderen Hälfte des ersten Phasenstrom-Signals ((+i_a)/2), welches für die erste Wicklung 715 mit umgekehrter Polarität des zweiten Satzes von Wicklungen 715, 717, 719 mit umgekehrter Polarität bereitgestellt ist. In ähnlicher Weise trägt der Leiter 135-A eine Hälfte eines Phasenstrom-Signals ((–i_b)/2)) zu der zweiten Wicklung 116 mit normaler Polarität, und der Leiter 135-B trägt die andere Hälfte des Phasenstrom-Signals ((+i_b)/2) zu der zweiten Wicklung 717 mit umgekehrter Polarität. Die eine Hälfte des Phasenstrom-Signals ((–i_b)/2) ist betragsmäßig gleich und in der Phase entgegengesetzt zu der anderen Hälfte des Phasenstrom-Signals ((+i_b)/2), welches für die zweite Wicklung 717 mit umgekehrter Polarität des zweiten Satzes von Wick lungen 715, 717, 719 mit umgekehrter Polarität bereitgestellt ist. In ähnlicher Weise trägt der Leiter 137-A eine Hälfte eines Phasenstrom-Signals ((–i_c)/2)) zu der dritten Wicklung 118 mit normaler Polarität, und der Leiter 137-B trägt die andere Hälfte des Phasenstrom-Signals ((+i_c)/2) zu der dritten Wicklung 719 mit umgekehrter Polarität. Die eine Hälfte des Phasenstrom-Signals ((–i_c)/2) ist betragsmäßig gleich und in der Phase entgegengesetzt zu der anderen Hälfte des Phasenstrom-Signals ((+i_c)/2), welches für die dritte Wicklung 719 mit umgekehrter Polarität des zweiten Satzes von Wicklungen 715, 717, 719 mit umgekehrter Polarität bereitgestellt ist.
Die in 7A dargestellte Ausführungsform funktioniert in der gleichen Weise wie die in 1 dargestellte Ausführungsform. Die Steuerung 110 steuert den ersten Satz von Brückenzweigen 120, 122, 124 mit normaler Polarität des Wechselrichtermoduls 106 und der zweite Satz von Brückenzweigen 121, 123, 125 mit umgekehrter Polarität des Wechselrichtermoduls 106 als zwei voneinander verschiedene dreiphasige Sätze, um einen gewünschten Energiefluss zwischen der Energiequelle 104 und dem Motor 108 zu erzielen, und zwar durch Modulieren des ersten Satzes von Brückenzweigen 120, 122, 124 mit normaler Polarität unter Verwendung eines ersten Trägersignals, und durch Modulieren des zweiten Satzes von Brückenzweigen 121, 123, 125 mit umgekehrter Polarität unter Verwendung eines zweiten Trägersignals. Wie oben beschrieben, ist das zweite Trägersignal relativ zu dem ersten Trägersignal phasenverschoben. In dieser Hinsicht kann die Steuerung 110 einen Modulationsmodus für das Wechselrichtermodul 106 identifizieren, und das zweite Trägersignal durch Addieren einer Phasenverschiebung zu dem ersten Trägersignal bestimmen. Die Phasenverschie bung basiert auf dem Modulationsmodus. Wenn beispielsweise der Modulationsmodus ein kontinuierlicher Modulationsmodus ist, kann die Steuerung 110 das zweite Trägersignal durch Addieren einer 90°-Phasenverschiebung zu dem ersten Trägersignal bestimmen. Im Gegensatz dazu kann, falls der Modulationsmodus ein nicht-kontinuierlicher Modulationsmodus ist, die Steuerung das zweite Trägersignal durch Addieren einer 180°-Phasenverschiebung zu dem ersten Trägersignal bestimmen.
Die in den 7–9 beschriebenen Ausführungsformen haben zur Folge, dass die Stromreduzierungen für den DC-Verbindungskondensator 112 die gleichen sind, wie in den oben mit Bezug auf 1–6 beschriebenen Ausführungsformen erzielten, während ebenso eine verbesserte EMI-Charakteristik erreicht wird. Wie in der mit Bezug auf 1–6 beschriebenen Ausführungsform reduziert das duale Brückenzweigdesign den Kondensatorstrom unter einem Design-Aspekt um einen Faktor von 2 und verdoppelt die Frequenz des Kondensatorstroms. Durch Verbinden der PWM-Steuerungen eines Wechselrichter-Antriebssystems mit einem dualen Brückenzweig wird der zugeordnete DC-Verbindungskondensator 112-Strom halbiert, während er gleichzeitig in der Frequenz verdoppelt wird. Auf diese Weise kann ein kleinerer DC-Verbindungskondensator 112 verwendet werden. In einer Ausführung resultiert dies in einer Reduzierung eines typischen Kondensatorvolumens um einen Faktor von 4. Dies wird die Kondensator-Verluste um einen Faktor von 4 reduzieren und wird ein deutlich reduziertes Volumen des Siebkondensators im Wechselrichter zulassen. Zusätzlich kann aufgrund höherer wirksamer Schaltfrequenz die Auswirkung auf die Resonanz reduziert werden.
Während in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform aufgezeigt wurde, wird darauf hingewiesen, dass eine große Anzahl von verschiedenen Ausführungsformen existiert. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die hierin beschriebene Ausführungsform oder Ausführungsformen lediglich Beispiele sind, und nicht den Umfang, die Anwendbarkeit, oder die Ausführung des beanspruchten Erfindungsgegenstands in irgendeiner Weise beschränken sollen. Vielmehr soll durch die vorangegangene detaillierte Beschreibung dem Fachmann eine praktische Anleitung für die Implementierung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zur Verfügung gestellt werden, wobei verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass der durch die beigefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente definierte Schutzbereich verlassen wird.
Weitere Ausführungsformen

1. System mit einer DC-Energiequelle, umfassend: einen dreiphasigen Motor, welcher mittels eines Stromsignals (i_a) einer ersten Phase, eines Stromsignals (i_b) einer zweiten Phase und eines Stromsignals (i_c) einer dritten Phase angetrieben wird, wobei der dreiphasige Motor umfasst: einen ersten Satz von Wicklungen mit normaler Polarität, wobei jede Wicklung eine erste magnetische Polarität aufweist; und einen zweiten Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität, wobei jede Wicklung eine zweite magnetische Polarität aufweist, welche der ersten magnetischen Polarität entgegengesetzt ist, wobei der erste Satz von Wicklungen mit normaler Polarität elektrisch von dem zweiten Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität isoliert ist; ein Wechselrichtermodul, welches zwischen die DC-Energiequelle und den Motor gekoppelt ist, wobei das Wechselrichtermodul umfasst: einen ersten Satz von Brückenzweigen mit normaler Polarität, wobei jeder Brückenzweig mit einer entsprechenden Wicklung des ersten Satzes von Wicklungen gekoppelt ist; und einen zweiten Satz von Brückenzweigen mit umgekehrter Polarität, wobei jeder Brückenzweig mit einer entsprechenden Wicklung des zweiten Satzes von Wicklungen mit umgekehrter Polarität gekoppelt ist.
2. System nach Ausführungsform 1, wobei das Wechselrichtermodul umfasst: ein erstes Wechselrichter-Submodul; ein zweites Wechselrichter-Submodul; und ein drittes Wechselrichter-Submodul, und wobei das erste, zweite und dritte Wechselrichter-Submodul jeweils den ersten Satz von Brückenzweigen mit normaler Polarität und den zweiten Satz von Brückenzweigen mit umgekehrter Polarität umfasst.
3. System nach Anspruch 1, wobei das erste Wechselrichter-Submodul einen ersten Brückenzweig mit normaler Polarität und einen ersten Brückenzweig mit umgekehrter Polarität umfasst, wobei der erste Satz von Wicklungen mit normaler Polarität eine erste Wicklung mit Polarität umfasst, und wobei der zweite Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität eine erste Wicklung mit umgekehrter Polarität umfasst, und wobei das System weiterhin umfasst: ein erstes Motorkabel, umfassend: einen ersten Leiter, welcher den ersten Brückenzweig mit normaler Polarität mit der ersten Wicklung mit normaler Polarität koppelt, wobei der erste Leiter eingerichtet ist, um eine Hälfte eines ersten Phasenstromsignals ((–i_a)/2) zu der ersten Wicklung mit normaler Polarität zu leiten; und einen zweiten Leiter, welcher den ersten Brückenzweig mit umgekehrter Polarität mit der ersten Wicklung mit umgekehrter Polarität koppelt, wobei der zweite Leiter eingerichtet ist, um die andere Hälfte des ersten Phasenstromsignals ((+i_a)/2) zu der ersten Wicklung mit umgekehrter Polarität zu leiten, und wobei die eine Hälfte des ersten Phasenstromsignals ((–i_a)/2) dem Betrag nach gleich ist und von entgegengesetzter Phase zu der anderen Hälfte des ersten Phasenstromsignals ((+i_a)/2) ist, welches für die erste Wicklung mit umgekehrter Polarität der zweiten Anzahl von Wicklungen mit umgekehrter Polarität bereitgestellt ist.
4. System nach Ausführungsform 3, wobei der erste Leiter und der zweite Leiter zusammen verdrillt sind.
5. System nach Ausführungsform 4, wobei der erste Leiter und der zweite Leiter in einer leitfähigen Abschirmung eingebettet sind, welche den ersten Leiter und den zweiten Leiter umgeben.
6. System nach Ausführungsform 4, wobei der erste Leiter von einer ersten isolierenden Ummantelung eingekapselt ist und der zweite Leiter von einer zweiten isolierenden Ummantelung eingekapselt ist, und wobei der erste Leiter und der zweite Leiter von einer leitfähigen Abschirmung umgeben sind, welche den ersten Leiter und den zweiten Leiter umgeben.
7. System nach Ausführungsform 6, wobei die leitfähige Abschirmung eingebettet ist in einer dritten isolierenden Ummantelung, welche die leitfähige Abschirmung, den ersten Leiter und den zweiten Leiter umgibt.
8. System nach Ausführungsform 1, weiterhin umfassend: eine mit dem Wechselrichtermodul gekoppelte Steuerung, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um den ersten Satz von Brückenzweigen mit normaler Polarität des Wechselrichtermoduls und den zweiten Satz von Brückenzweigen mit umgekehrter Polarität des Wechselrichtermoduls als zwei verschiedene dreiphasige Sätze zu steuern, um einen gewünschten Energiefluss zwischen der Energiequelle und dem Motor zu erzielen, und zwar durch: Modulieren des ersten Satzes von Brückenzweigen mit normaler Polarität unter Verwendung eines ersten Trägersignals; und Modulieren des zweiten Satzes von Brückenzweigen mit umgekehrter Polarität unter Verwendung eines zweiten Trägersignals, wobei das zweite Trägersignal relativ zum ersten Trägersignal phasenverschoben ist.
9. System nach Ausführungsform 8, wobei die Steuerung eingerichtet ist zum: Identifizieren eines Modulationsmodusses für das Wechselrichtermodul; und Bestimmen des zweiten Trägersignals durch Addieren einer Phasenverschiebung zu dem ersten Trägersignal, wobei die Phasenverschiebung auf dem Modulationsmodus basiert.
10. System nach Ausführungsform 9, wobei, falls der Modulationsmodus ein kontinuierlicher Modulationsmodus ist, die Steuerung eingerichtet ist, um das zweite Trägersignal durch Addieren einer 90°-Phasenverschiebung zu dem ersten Trägersignal zu bestimmen.
11. System nach Ausführungsform 10, wobei, falls der Modulationsmodus ein nicht-kontinuierlicher Modulationsmodus ist, die Steuerung eingerichtet ist, um das zweite Trägersignal durch Addieren einer 180°-Phasenverschiebung zu dem ersten Trägersignal zu bestimmen.
12. System nach Ausführungsform 1, wobei: der erste Satz von Wicklungen mit normaler Polarität einen ersten dreiphasigen Satz von Wicklungen mit normaler Polarität umfasst; und der zweite Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität einen zweiten dreiphasigen Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität umfasst, wobei der erste dreiphasige Satz von Wicklungen mit normaler Polarität und der zweite dreiphasige Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität eine identische Wicklungsstruktur aufweisen.
13. System nach Ausführungsform 1, wobei: der erste Satz von Brückenzweigen mit normaler Polarität drei Brückenzweige mit normaler Polarität umfasst, wobei jeder mit einer entsprechenden Phase des ersten dreiphasigen Satzes von Wicklungen mit normaler Polarität verbunden ist; und der zweite Satz von Brückenzweigen mit umgekehrter Polarität drei Brückenzweige mit umgekehrter Polarität umfasst, wobei jeder mit einer entsprechenden Phase des zweiten dreiphasigen Satzes von Wicklungen mit umgekehrter Polarität verbunden ist.
14. System nach Ausführunsform 1, weiterhin umfassend: einen mit dem Wechselrichtermodul und der Energiequelle gekoppelten Kondensator, wobei der Kondensator elektrisch parallel zu der Energiequelle ist.
15. Fahrzeugantriebssystem mit einer Energiequelle, umfassend: einen dreiphasigen Motor, welcher durch ein erstes Phasenstromsignal (i_a), ein zweites Phasenstromsignal (i_b) und ein drittes Phasenstromsignal (i_c) angetrieben wird, wobei der dreiphasige Motor umfasst: einen ersten Satz von Wicklungen mit jeweils einer ersten magnetischen Polarität; einen zweiten Satz von Wicklungen mit jeweils einer zweiten magnetischen Polarität, welche der ersten magnetischen Polarität entgegengerichtet ist, wobei der erste Satz von Wicklungen elektrisch von dem zweiten Satz von Wicklungen isoliert ist; ein zwischen der Energiequelle und dem Motor gekoppeltes Wechselrichtermodul, wobei das Wechselrichtermodul umfasst: einen ersten Satz von Brückenzweigen, welche jeweils mit einer entsprechenden Phase des ersten Satzes von Wicklungen gekoppelt sind, einen zweiten Satz von Brückenzweigen, welche jeweils mit einer entsprechenden Phase des zweiten Satzes von Wicklungen gekoppelt sind; und einen mit dem Wechselrichtermodul und der Energiequelle gekoppelten Kondensator, wobei der Kondensator elektrisch parallel zu der Energiequelle ist.
16. Fahrzeugantriebssystem nach Ausführungsform 15, wobei das Wechselrichtermodul umfasst: ein erstes Wechselrichter-Submodul; ein zweites Wechselrichter-Submodul; und ein drittes Wechselrichter-Submodul, und wobei jeweils das erste, das zweite und das dritte Wechselrichter-Submodul den ersten Satz von Brückenzweigen und den zweiten Satz von Brückenzweigen umfassen.
17. Fahrzeugantriebssystem nach Ausführungsform 15, wobei das erste Wechselrichter-Submodul einen ersten Brückenzweig mit normaler Polarität und einen ersten Brückenzweig mit umgekehrter Polarität umfasst, wobei der erste Satz von Wicklungen eine erste Wicklung mit normaler Polarität umfasst, und wobei der zweite Satz von Wicklungen eine erste Wicklung mit umgekehrter Polarität umfasst, und wobei das System weiterhin umfasst: ein erstes Motorkabel, umfassend: einen ersten Kondensator, welcher den ersten Brückenzweig mit normaler Polarität mit der ersten Wicklung mit normaler Polarität koppelt, wobei der erste Kondensator eingerichtet ist, um eine Hälfte eines ersten Phasenstromsignals ((–i_a)/2) zu der ersten Wicklung mit normaler Polarität zu leiten; und einen zweiten Kondensator, welcher den ersten Brückenzweig mit umgekehrter Polarität mit der ersten Wicklung mit umgekehrter Polarität koppelt, wobei der zweite Kondensator eingerichtet ist, um die andere Hälfte des ersten Phasenstromsignals ((+i_a)/2) zu der ersten Wicklung mit umgekehrter Polarität zu leiten, und wobei die eine Hälfte des ersten Phasenstromsignals ((–i_a)/2) dem Betrag nach gleich und in der Phase entgegengesetzt ist zu der anderen Hälfte des ersten Phasenstromsignals ((+i_a)/2) ist, welches für die erste Wicklung mit umgekehrter Polarität des zweiten Satzes von Wicklungen bereitgestellt ist.
18. Fahrzeugantriebssystem nach Ausführungsform 17, wobei der erste Leiter von einer ersten isolierenden Ummantelung eingekapselt ist und der zweite Leiter von einer zweiten isolierenden Ummantelung eingekapselt ist, wobei der erste Leiter und der zweite Leiter zusammen verdrillt sind, und wobei der erste Leiter und der zweite Leiter von einer leitfähigen Abschirmung umgeben sind, welche den ersten Leiter und den zweiten Leiter umgeben, und wobei die leitfähige Abschirmung eingebettet ist in einer dritten isolierenden Ummantelung, welche die leitfähige Abschirmung, den ersten Leiter und den zweiten Leiter umgibt.
19. Fahrzeugantriebssystem nach Ausführungsform 15, wobei die Energiequelle ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus einer Batterie, einer Brennstoffzelle, einem Ultrakondensator und einer Generator-Ausgang.
20. Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugantriebssystems, umfassend: Bereitstellen eines dreiphasigen Motors, umfassend: einen ersten Satz von Wicklungen, wobei jede eine erste magnetische Polarität aufweist; und einen zweiten Satz von Wicklungen, wobei jede eine zweite magnetische Polarität aufweist, welche der ersten magnetischen Polarität entgegengesetzt ist, wobei die erste Gruppe von Wicklungen elektrisch von der zweiten Gruppe von Wicklungen isoliert ist; Bereitstellen eines Wechselrichtermoduls, welches einen ersten Satz von Brückenzweigen und einen zweiten Satz von Brückenzweigen aufweist; Koppeln jedes Brückenzweigs aus dem ersten Satz von Brückenzweigen mit einer entsprechenden Phase des zweiten Satzes von Wicklungen mittels eines entsprechenden AC-Motorkabels, welches ein Twisted Pair-Kabel umfasst; und

Koppeln jedes Brückenzweigs aus dem zweiten Satz von Brückenzweigen mit einer entsprechenden Phase des zweiten Satzes von Wicklungen mittels eines entsprechenden AC-Motorkabels, welches ein Twisted Pair-Kabel umfasst.

Claims

System mit einer DC-Energiequelle, umfassend: einen dreiphasigen Motor, welcher mittels eines Stromsignals (i_a) einer ersten Phase, eines Stromsignals (i_b) einer zweiten Phase und eines Stromsignals (i_c) einer dritten Phase angetrieben wird, wobei der dreiphasige Motor umfasst: einen ersten Satz von Wicklungen mit normaler Polarität, wobei jede Wicklung eine erste magnetische Polarität aufweist; und einen zweiten Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität, wobei jede Wicklung eine zweite magnetische Polarität aufweist, welche der ersten magnetischen Polarität entgegengesetzt ist, wobei der erste Satz von Wicklungen mit normaler Polarität elektrisch von dem zweiten Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität isoliert ist; ein Wechselrichtermodul, welches zwischen die DC-Energiequelle und den Motor gekoppelt ist, wobei das Wechselrichtermodul umfasst: einen ersten Satz von Brückenzweigen mit normaler Polarität, wobei jeder Brückenzweig mit einer entsprechenden Wicklung des ersten Satzes von Wicklungen gekoppelt ist; und einen zweiten Satz von Brückenzweigen mit umgekehrter Polarität, wobei jeder Brückenzweig mit einer entsprechenden Wicklung des zweiten Satzes von Wicklungen mit umgekehrter Polarität gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei das Wechselrichtermodul umfasst: ein erstes Wechselrichter-Submodul; ein zweites Wechselrichter-Submodul; und ein drittes Wechselrichter-Submodul, und wobei das erste, zweite und dritte Wechselrichter-Submodul jeweils den ersten Satz von Brückenzweigen mit normaler Polarität und den zweiten Satz von Brückenzweigen mit umgekehrter Polarität umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei das erste Wechselrichter-Submodul einen ersten Brückenzweig mit normaler Polarität und einen ersten Brückenzweig mit umgekehrter Polarität umfasst, wobei der erste Satz von Wicklungen mit normaler Polarität eine erste Wicklung mit Polarität umfasst, und wobei der zweite Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität eine erste Wicklung mit umgekehrter Polarität umfasst, und wobei das System weiterhin umfasst: ein erstes Motorkabel, umfassend: einen ersten Leiter, welcher den ersten Brückenzweig mit normaler Polarität mit der ersten Wicklung mit normaler Polarität koppelt, wobei der erste Leiter eingerichtet ist, um eine Hälfte eines ersten Phasenstromsignals ((–i_a)/2) zu der ersten Wicklung mit normaler Polarität zu leiten; und einen zweiten Leiter, welcher den ersten Brückenzweig mit umgekehrter Polarität mit der ersten Wicklung mit umgekehrter Polarität koppelt, wobei der zweite Leiter eingerichtet ist, um die andere Hälfte des ersten Phasenstromsignals ((+i_a)/2) zu der ersten Wicklung mit umgekehrter Polarität zu leiten, und wobei die eine Hälfte des ersten Phasenstromsignals ((–i_a)/2) dem Betrag nach gleich ist und von entgegengesetzter Phase zu der anderen Hälfte des ersten Phasenstromsignals ((+i_a)/2) ist, welches für die erste Wicklung mit umgekehrter Polarität der zweiten Anzahl von Wicklungen mit umgekehrter Polarität bereitgestellt ist.
System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine mit dem Wechselrichtermodul gekoppelte Steuerung, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um den ersten Satz von Brückenzweigen mit normaler Polarität des Wechselrichtermoduls und den zweiten Satz von Brückenzweigen mit umgekehrter Polarität des Wechselrichtermoduls als zwei verschiedene dreiphasige Sätze zu steuern, um einen gewünschten Energiefluss zwischen der Energiequelle und dem Motor zu erzielen, und zwar durch: Modulieren des ersten Satzes von Brückenzweigen mit normaler Polarität unter Verwendung eines ersten Trägersignals; und Modulieren des zweiten Satzes von Brückenzweigen mit umgekehrter Polarität unter Verwendung eines zweiten Trägersignals, wobei das zweite Trägersignal relativ zum ersten Trägersignal phasenverschoben ist.
System nach Anspruch 1, wobei: der erste Satz von Wicklungen mit normaler Polarität einen ersten dreiphasigen Satz von Wicklungen mit normaler Polarität umfasst; und der zweite Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität einen zweiten dreiphasigen Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität umfasst, wobei der erste dreiphasige Satz von Wicklungen mit normaler Polarität und der zweite dreiphasige Satz von Wicklungen mit umgekehrter Polarität eine identische Wicklungsstruktur aufweisen.
System nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen mit dem Wechselrichtermodul und der Energiequelle gekoppelten Kondensator, wobei der Kondensator elektrisch parallel zu der Energiequelle ist.
Fahrzeugantriebssystem mit einer Energiequelle, umfassend: einen dreiphasigen Motor, welcher durch ein erstes Phasenstromsignal (i_a), ein zweites Phasenstromsignal (i_b) und ein drittes Phasenstromsignal (i_c) angetrieben wird, wobei der dreiphasige Motor umfasst: einen ersten Satz von Wicklungen mit jeweils einer ersten magnetischen Polarität; einen zweiten Satz von Wicklungen mit jeweils einer zweiten magnetischen Polarität, welche der ersten magnetischen Polarität entgegengerichtet ist, wobei der erste Satz von Wicklungen elektrisch von dem zweiten Satz von Wicklungen isoliert ist; ein zwischen der Energiequelle und dem Motor gekoppeltes Wechselrichtermodul, wobei das Wechselrichtermodul umfasst: einen ersten Satz von Brückenzweigen, welche jeweils mit einer entsprechenden Phase des ersten Satzes von Wicklungen gekoppelt sind, einen zweiten Satz von Brückenzweigen, welche jeweils mit einer entsprechenden Phase des zweiten Satzes von Wicklungen gekoppelt sind; und einen mit dem Wechselrichtermodul und der Energiequelle gekoppelten Kondensator, wobei der Kondensator elektrisch parallel zu der Energiequelle ist.
Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 7, wobei das Wechselrichtermodul umfasst: ein erstes Wechselrichter-Submodul; ein zweites Wechselrichter-Submodul; und ein drittes Wechselrichter-Submodul, und wobei jeweils das erste, das zweite und das dritte Wechselrichter-Submodul den ersten Satz von Brückenzweigen und den zweiten Satz von Brückenzweigen umfassen.
Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 7, wobei das erste Wechselrichter-Submodul einen ersten Brückenzweig mit normaler Polarität und einen ersten Brückenzweig mit umgekehrter Polarität umfasst, wobei der erste Satz von Wicklungen eine erste Wicklung mit normaler Polarität umfasst, und wobei der zweite Satz von Wicklungen eine erste Wicklung mit umgekehrter Polarität umfasst, und wobei das System weiterhin umfasst: ein erstes Motorkabel, umfassend: einen ersten Kondensator, welcher den ersten Brückenzweig mit normaler Polarität mit der ersten Wicklung mit normaler Polarität koppelt, wobei der erste Kondensator eingerichtet ist, um eine Hälfte eines ersten Phasenstromsignals ((–i_a)/2) zu der ersten Wicklung mit normaler Polarität zu leiten; und einen zweiten Kondensator, welcher den ersten Brückenzweig mit umgekehrter Polarität mit der ersten Wicklung mit umgekehrter Polarität koppelt, wobei der zweite Kondensator eingerichtet ist, um die andere Hälfte des ersten Phasenstromsignals ((+i_a)/2) zu der ersten Wicklung mit umgekehrter Polarität zu leiten, und wobei die eine Hälfte des ersten Phasenstromsignals ((–i_a)/2) dem Betrag nach gleich und in der Phase entge gengesetzt ist zu der anderen Hälfte des ersten Phasenstromsignals ((+i_a)/2) ist, welches für die erste Wicklung mit umgekehrter Polarität des zweiten Satzes von Wicklungen bereitgestellt ist.
Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugantriebssystems, umfassend: Bereitstellen eines dreiphasigen Motors, umfassend: einen ersten Satz von Wicklungen, wobei jede eine erste magnetische Polarität aufweist; und einen zweiten Satz von Wicklungen, wobei jede eine zweite magnetische Polarität aufweist, welche der ersten magnetischen Polarität entgegengesetzt ist, wobei die erste Gruppe von Wicklungen elektrisch von der zweiten Gruppe von Wicklungen isoliert ist; Bereitstellen eines Wechselrichtermoduls, welches einen ersten Satz von Brückenzweigen und einen zweiten Satz von Brückenzweigen aufweist; Koppeln jedes Brückenzweigs aus dem ersten Satz von Brückenzweigen mit einer entsprechenden Phase des zweiten Satzes von Wicklungen mittels eines entsprechenden AC-Motorkabels, welches ein Twisted Pair-Kabel umfasst; und Koppeln jedes Brückenzweigs aus dem zweiten Satz von Brückenzweigen mit einer entsprechenden Phase des zweiten Satzes von Wicklungen mittels eines entsprechenden AC-Motorkabels, welches ein Twisted Pair-Kabel umfasst.