[發(fā)明專利]基于整流器的電源開(kāi)關(guān)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980087085.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113302825A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路易斯·曼紐爾·德蘇薩;喬治斯·C·克里斯蒂迪斯;阿納斯塔西奧斯·納納科斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 邁凱倫應(yīng)用技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/32
• 分類號(hào): H02M1/32;B60L15/00;B60L53/24
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 韓雪梅

電源轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其配置為在電能存儲(chǔ)器和電機(jī)之間對(duì)接，包括：電子開(kāi)關(guān)設(shè)備，其包括第一多個(gè)功率模塊，并且配置為將電能存儲(chǔ)器和電機(jī)之間的電流流動(dòng)的方向控制為第一方向或者與第一方向相反的第二方向；以及電源逆變器，其包括第二多個(gè)功率模塊，并且配置為使電能存儲(chǔ)器和電機(jī)之間的電流流動(dòng)換向；其中，電子開(kāi)關(guān)設(shè)備和電源逆變器的每個(gè)功率模塊均包括相同的功率部件布置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電源轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，并且尤其涉及用于能量回收系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代賽車通常配備有動(dòng)能回收系統(tǒng)(KERS)。這些系統(tǒng)在減速期間將自車輛的制動(dòng)器中回收的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，并且將該能量存儲(chǔ)在電能存儲(chǔ)器中，例如存儲(chǔ)在電池中，以便以后在加速狀態(tài)下使用。在KER系統(tǒng)的發(fā)明之后，開(kāi)發(fā)了一種更加專業(yè)的能量回收系統(tǒng)(ERS)，該ERS系統(tǒng)將來(lái)自KER系統(tǒng)的動(dòng)能回收機(jī)構(gòu)與熱能回收系統(tǒng)結(jié)合在一起。ERS包括兩個(gè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元、一個(gè)動(dòng)能單元(MGU-K)和一個(gè)熱能單元(MGU-H)。在比賽條件期間施加制動(dòng)器時(shí)，MGU-K將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能以存儲(chǔ)在電能存儲(chǔ)器中。在車輛加速時(shí)，該單元還充當(dāng)電動(dòng)機(jī)，將來(lái)自能量存儲(chǔ)器的電源設(shè)置給動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。MGU-H連接到車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器，并且將來(lái)自廢氣的接收的熱能轉(zhuǎn)換為電能。ERS系統(tǒng)與KER系統(tǒng)相比，通過(guò)回收來(lái)自兩個(gè)不同的來(lái)源的電能，ERS系統(tǒng)能夠?yàn)檐囕v的傳動(dòng)系統(tǒng)提供明顯更多的采集電源，提供了明顯的優(yōu)勢(shì)。

除了兩個(gè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元之外，常規(guī)的ERS進(jìn)一步包括：一個(gè)或更多個(gè)輸入電容器，用于累積獲得的能量，以及一個(gè)或更多個(gè)電控開(kāi)關(guān)，例如接觸器，用于將電能存儲(chǔ)器遠(yuǎn)程連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元或者將電能存儲(chǔ)器與電動(dòng)發(fā)電機(jī)單元斷開(kāi)連接。開(kāi)關(guān)可以因此根據(jù)車輛的駕駛員的要求來(lái)促動(dòng)不同的電源單元設(shè)置之間的切換。僅在從發(fā)電機(jī)單元中已經(jīng)收集到足夠大量的能量后，才應(yīng)該將能量存儲(chǔ)器連接到發(fā)電機(jī)單元上，以防止產(chǎn)生電弧并繼而損壞接觸器。為了確保在接觸器閉合之前輸入電容器已經(jīng)充分地充電，設(shè)置了預(yù)充電系統(tǒng)。該系統(tǒng)與ERS的輸入接觸器平行放置，并且通常地由一個(gè)較小的第二接觸器組成，該第二接觸器與電阻器串聯(lián)布置。但是，該第二接觸器可能沒(méi)有使電流短路而離開(kāi)主接觸器的分?jǐn)嗄芰ΑＲ虼耍仨毷褂帽ｋU(xiǎn)絲來(lái)確保滿足必要的分?jǐn)嗄芰Σ⑶冶苊庀到y(tǒng)的災(zāi)難性短路。

除了上述缺點(diǎn)之外，與常規(guī)的ERS的布局相關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題是，用于將電池系統(tǒng)連接到電驅(qū)動(dòng)器的電接觸器具有顯著的重量和尺寸特性。此外，由于它們的較大的尺寸，接觸器難以在ERS的電路內(nèi)實(shí)現(xiàn)。這些屬性對(duì)于在賽車中使用的部件是不期望的，因?yàn)樵谫愜囍校阅芑旧先Q于整體的重量和尺寸。

需要一種ERS的替代布置，其具有與現(xiàn)有的系統(tǒng)相比改進(jìn)的電氣特性以及減小的重量和尺寸特性。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，設(shè)置有電源轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，該電源轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)配置為在電能存儲(chǔ)器和電機(jī)之間對(duì)接，包括；電子開(kāi)關(guān)設(shè)備，該電子開(kāi)關(guān)設(shè)備包括第一多個(gè)功率模塊，并且配置為將電能存儲(chǔ)器和電機(jī)之間的電流流動(dòng)方向控制為第一方向或者與第一方向相反的第二方向；以及電源逆變器，電源逆變器包括第二多個(gè)功率模塊，并且配置為使電能存儲(chǔ)器和電機(jī)之間的電流流動(dòng)換向；其中，電子開(kāi)關(guān)設(shè)備和電源逆變器的每個(gè)功率模塊均包括相同的功率部件布置。

電子開(kāi)關(guān)設(shè)備和電源逆變器的每個(gè)功率模塊可以包括以半橋配置布置的兩個(gè)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。

功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可以是絕緣柵雙極型晶體管。

功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可以是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

每一個(gè)絕緣柵雙極型晶體管可以以與相應(yīng)的二極管成反并聯(lián)配置來(lái)放置。

電子開(kāi)關(guān)設(shè)備可以包括兩個(gè)功率模塊。

電源逆變器可以包括三個(gè)功率模塊。

開(kāi)關(guān)設(shè)備的功率模塊可以以并聯(lián)配置布置，并且電源逆變器的功率模塊可以以并聯(lián)配置布置。