[發(fā)明專利]交流發(fā)電機系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880058530.8
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN111133672B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·安德森;G·斯維多夫
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波吉利汽車研究開發(fā)有限公司
• 主分類號: H02P9/10
• 分類號: H02P9/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 易詠梅;李立行

本公開內(nèi)容涉及一種交流發(fā)電機系統(tǒng)(3，130)，包括：交流發(fā)電機(5，150)，其具有定子和轉(zhuǎn)子，定子具有至少一個固定繞組，轉(zhuǎn)子具有用于產(chǎn)生交流電的可旋轉(zhuǎn)的勵磁線圈(4，140)；主電壓調(diào)節(jié)器(7，170)，其具有主控制器(72，172)和被配置成能夠控制通過勵磁線圈(4，140)的電流的主功率開關(guān)(75，175)；冗余電壓調(diào)節(jié)器(8，180)，其具有冗余控制器(82，182)和被配置成能夠控制通過勵磁線圈(4，140)的電流的冗余功率開關(guān)(85，185)。主功率開關(guān)(75，175)、勵磁線圈(4，140)和冗余功率開關(guān)(85，185)以所述順序串聯(lián)連接。本公開內(nèi)容還涉及一種用于為電氣系統(tǒng)供電的電源，其包括電池(11)和所述交流發(fā)電機系統(tǒng)(3，130)，以及涉及一種包括這種電源的車輛。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及一種交流發(fā)電機系統(tǒng)，其包括交流發(fā)電機，該交流發(fā)電機包括具有至少一個固定繞組的定子和具有用于產(chǎn)生交流電的可旋轉(zhuǎn)的勵磁線圈的轉(zhuǎn)子。本公開內(nèi)容還涉及一種用于包括這種交流發(fā)電機系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)的電源，以及包括諸如這種電源的車輛。根據(jù)本公開內(nèi)容的交流發(fā)電機系統(tǒng)可以在各種技術(shù)應(yīng)用中用于提供電流，例如應(yīng)用于電池充電和/或通用電源中。

根據(jù)本公開內(nèi)容的交流發(fā)電機系統(tǒng)將主要參照具有12伏電池的內(nèi)燃機車輛來加以說明，但是根據(jù)本公開內(nèi)容的交流發(fā)電機系統(tǒng)可以用于許多不同的應(yīng)用中，例如汽車、諸如卡車和公交車的重型車輛、作業(yè)機械、越野車、空中飛行器、軌道車輛、船舶、摩托車，等等，并且可具有許多不同的電壓水平，諸如例如24伏、48伏，等等。

背景技術(shù)

在例如內(nèi)燃機車輛中，電氣系統(tǒng)具有由內(nèi)燃機驅(qū)動并向車輛的電氣零部件供應(yīng)電流以及向車輛的電池供電以充電的交流發(fā)電機。交流發(fā)電機也可被稱為發(fā)電機，并且汽車中的交流發(fā)電機的主要類型當今是同步AC(交流)發(fā)電機。通常情況下，即使在所有電氣零部件的高電流消耗下，這種交流發(fā)電機仍具有足夠的供電能力以同時對電池充電。

交流發(fā)電機系統(tǒng)通常包括具有帶至少一個固定繞組的定子和具有可旋轉(zhuǎn)的勵磁線圈的轉(zhuǎn)子的交流發(fā)電機。通過勵磁線圈(也可稱之為激勵繞組)的電流能夠被調(diào)節(jié)以用于控制交流發(fā)電機的輸出電壓。交流發(fā)電機系統(tǒng)的故障因而可能導(dǎo)致超過目標輸出電壓的增大的輸出電壓。這類故障可被稱為過電壓故障。

為了處理過電壓故障，交流發(fā)電機系統(tǒng)被設(shè)計成在最壞的情況下將過電壓限制到預(yù)定的最大過電壓水平，并且設(shè)定電氣部件要求，規(guī)定車輛中的所有電氣零部件必須在被供給該預(yù)定的最大過電壓水平時繼續(xù)完全正常地運行一段預(yù)定的時間。

例如，常規(guī)的12伏交流發(fā)電機系統(tǒng)中一種最壞情況下的過電壓故障可能引起約18-20伏的輸出電壓。于是，電氣零部件要求規(guī)定車輛中的所有電氣部件必須在被提供以例如18伏的電壓時能夠完全正常的運行例如60分鐘。

根據(jù)電氣零部件所具有的類型功能，該電氣零部件要求可以是不同的。例如，最高的電氣零部件要求可以僅與功能重要性的最高類別相關(guān)，例如車輛中的諸如制動、轉(zhuǎn)向、前照明，等等。

過電壓導(dǎo)致電氣零部件上的增大的電壓降，并進而增大了功耗。因此，必須選取電氣零部件，以處理由最大過電壓水平產(chǎn)生的增大的功耗。

例如，對于線性電路而言，功耗與電壓降的增大呈平方的關(guān)系，并且該設(shè)計必須不超過在最大過電壓水平下的最高允許溫度。事實上，功耗可能增加高達數(shù)倍。線性的12V輸出電源調(diào)節(jié)器在16V電源供給的情形下具有約4V的壓降，在20V電源供給的情形下具有約8V的壓降，這意味著功耗在20V時增大4倍。如果線性調(diào)節(jié)器的電壓輸出更低，情況甚至?xí)恪?/p>

對于開關(guān)調(diào)節(jié)器或輸出驅(qū)動器，功耗發(fā)生在開關(guān)切換本身，例如參考電壓是16V的FET晶體管在20V時的功耗增大至少60％至150％，這取決于FET的類型和柵極驅(qū)動電路。因此，電氣應(yīng)用(例如汽車)中的大部分功率半導(dǎo)體必須被設(shè)計成能夠承受大約18V-20V的最大過電壓水平，并且能夠處理增大的功率耗散。必須添加散熱片并且必須有足夠的冷卻。這會增大半導(dǎo)體器件的實際尺寸和硅面積。此外，機械尺寸和散熱片與功率組件的重量相關(guān)。