專(zhuān)利名稱(chēng)：具有改進(jìn)的能量效率的車(chē)用電源系統(tǒng)和包括該電源系統(tǒng)的車(chē)輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車(chē)用電源系統(tǒng)和包括該電源系統(tǒng)的車(chē)輛。更具體地涉及采用執(zhí)行AC(交流電)-AC轉(zhuǎn)換的矩陣轉(zhuǎn)換器的車(chē)用電源系統(tǒng)以及包括該電源系統(tǒng)的車(chē)輛。
背景技術(shù)：
在能源節(jié)約和環(huán)境問(wèn)題近來(lái)日益感興趣的背景下，比較關(guān)注混合動(dòng)力車(chē)輛?；旌蟿?dòng)力車(chē)輛已經(jīng)實(shí)用化和商業(yè)應(yīng)用了。
混合動(dòng)力車(chē)輛是除了用作傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)之外，還具有DC(直流電)電源、逆變器和由作為電源的逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的車(chē)輛。即，混合動(dòng)力車(chē)輛不僅通過(guò)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)而且還通過(guò)使用逆變器將來(lái)自DC電源的DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓使得用所獲得的AC電壓使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)而獲得機(jī)械動(dòng)力源。
特開(kāi)2002-374604號(hào)公報(bào)公開(kāi)一種這樣混合動(dòng)力車(chē)輛的配置示例。根據(jù)該配置，混合動(dòng)力車(chē)輛包括發(fā)電用的電動(dòng)發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)發(fā)電機(jī)。發(fā)電用的電動(dòng)發(fā)電機(jī)使用由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的一部分機(jī)械動(dòng)力產(chǎn)生電力，所產(chǎn)生的電力反過(guò)來(lái)用于驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)發(fā)電機(jī)中。輪子從發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)發(fā)電機(jī)接收機(jī)械動(dòng)力，然后旋轉(zhuǎn)。
在混合動(dòng)力車(chē)輛中，需要利用由車(chē)載發(fā)電用電動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力作為商用電源。即，當(dāng)商用電源設(shè)備在諸如宿營(yíng)的附近不能夠獲得時(shí)或當(dāng)發(fā)生電力故障時(shí)，利用混合動(dòng)力車(chē)輛作為商用電源。
另一方面，還需要用來(lái)自外部商用電源的電力提供給混合動(dòng)力車(chē)輛。即，盡管能夠通過(guò)使用來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械動(dòng)力由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，用作DC電源的電池由外部商用電源充電，使得能夠在不操作發(fā)電機(jī)的情況下，使用車(chē)輛中的電氣設(shè)備。
特開(kāi)2002-374604號(hào)公報(bào)和特開(kāi)2000-278808號(hào)公報(bào)公開(kāi)了AC100V的插座。此外，下面的文件還示出
背景技術(shù)：
特開(kāi)2002-534050號(hào)公報(bào)；Patrick W.Wheel等人“Matrix ConverterA Technology Review”，IEEETRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS，2002年4月，第49卷，第2號(hào)，第276頁(yè)-288頁(yè)。
圖9示出傳統(tǒng)的混合動(dòng)力車(chē)輛的能量傳遞。
參照?qǐng)D9，傳統(tǒng)的混合動(dòng)力車(chē)輛包括發(fā)動(dòng)機(jī)502、電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)NG1的逆變器537、電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2和連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的逆變器536。
混合動(dòng)力車(chē)輛進(jìn)一步包括電池512、使施加到電池兩端的電壓穩(wěn)定的電容器C501、連接到發(fā)動(dòng)機(jī)502和電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2的行星齒輪516、由行星齒輪516驅(qū)動(dòng)的輪胎520。
行星齒輪516連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)502，并且用作在這三個(gè)部件之間分割動(dòng)力的分動(dòng)裝置。
如在圖9中所示，在正常的行駛狀態(tài)下，盡管如箭頭P3所示，由發(fā)動(dòng)機(jī)502的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能量部分地用于驅(qū)動(dòng)輪胎，但能量大多數(shù)如用箭頭P1所示用于使電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1旋轉(zhuǎn)，使得產(chǎn)生電力。
由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的三相AC電力由逆變器轉(zhuǎn)換成DC電力一次。從逆變器537輸出的DC電力存儲(chǔ)在電池512或電容器C501中。同時(shí)，逆變器536從電池512和電容器C501接收DC電力，并且驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2。如用箭頭P2所示，來(lái)自電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的旋轉(zhuǎn)能量驅(qū)動(dòng)輪胎520。
換言之，在傳統(tǒng)的混合動(dòng)力車(chē)輛中，大多數(shù)能量從發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸?shù)诫妱?dòng)發(fā)電機(jī)MG1。然后，所產(chǎn)生的電力從AC轉(zhuǎn)換成DC，并且再次由逆變器536從DC轉(zhuǎn)換成AC，最終轉(zhuǎn)換成電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的機(jī)械動(dòng)力。
以這方式，動(dòng)力從電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1通過(guò)逆變器537、536傳輸?shù)诫妱?dòng)發(fā)電機(jī)MG2的傳輸路徑通過(guò)逆變器兩次，這導(dǎo)致差的電力轉(zhuǎn)換效率。此外，當(dāng)由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的電力由逆變器537轉(zhuǎn)換成DC時(shí)，電力一次存儲(chǔ)在電池512或電容器C501，在這情況下，電池的壽命和需要較大的電容器是所關(guān)心的問(wèn)題而且，特開(kāi)2002-374604號(hào)公報(bào)提供一種AC100V專(zhuān)用的附加電力轉(zhuǎn)換器，以為了從車(chē)輛輸出AC100V。即，所存在的一個(gè)缺點(diǎn)是必須有專(zhuān)用的電力轉(zhuǎn)換器，以為了從混合動(dòng)力車(chē)輛輸出AC100V商用電力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有改進(jìn)的能量效率的車(chē)用電源系統(tǒng)和包括該電源系統(tǒng)的車(chē)輛。
總之，根據(jù)本發(fā)明的車(chē)用電源系統(tǒng)包括能夠在從內(nèi)燃機(jī)接收機(jī)械動(dòng)力時(shí)產(chǎn)生第一m相AC電力的第一旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械，其中m表示至少是3的自然數(shù)；在接收在相數(shù)上等于所述第一m相AC電力的第二m相AC電力時(shí)驅(qū)動(dòng)輪子的第二旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械；轉(zhuǎn)換所述第一m相AC電力，輸出作為所述第二m相AC電力的至少一部分的所得的電力的矩陣轉(zhuǎn)換器。矩陣轉(zhuǎn)換器包括在所述第一旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械的每一個(gè)m相輸出和所述第二旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械的每一個(gè)m相輸出之間連接的m×m開(kāi)關(guān)元件。
優(yōu)選地，車(chē)用電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括電池和轉(zhuǎn)換從所述電池獲得的DC電力并輸出作為所述第二m相AC電力的至少一部分的所得的電力的逆變器。
更優(yōu)選地，車(chē)用電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括將所述電池電連接到所述逆變器的第一開(kāi)關(guān)和控制所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換并且與所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)地控制所述第一開(kāi)關(guān)的開(kāi)和關(guān)的控制單元。
優(yōu)選地，車(chē)用電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括控制所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換并且與所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)地控制所述逆變器的控制單元。
優(yōu)選地，開(kāi)關(guān)元件包括反向截止型絕緣柵二極晶體管。
優(yōu)選地，車(chē)用電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括將所述矩陣轉(zhuǎn)換器電連接到所述第二旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械的第二開(kāi)關(guān)和在所述第二開(kāi)關(guān)和所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間連接并且輸出單相AC電力的插座。
優(yōu)選地，車(chē)用電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括將所述矩陣轉(zhuǎn)換器電連接到所述第一旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械的第三開(kāi)關(guān)和在所述第三開(kāi)關(guān)和所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間連接并且從車(chē)輛外部接收單相AC電力的插座。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的一種車(chē)輛包括車(chē)用電源系統(tǒng)，車(chē)用電源系統(tǒng)包括能夠在從內(nèi)燃機(jī)接收機(jī)械動(dòng)力時(shí)產(chǎn)生第一m相AC電力的第一旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械，其中m表示至少是3的自然數(shù)；在接收在相數(shù)上等于所述第一m相AC電力的第二m相AC電力時(shí)驅(qū)動(dòng)輪子的第二旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械；轉(zhuǎn)換所述第一m相AC電力，輸出作為所述第二m相AC電力的至少一部分的所得的電力的矩陣轉(zhuǎn)換器。所述矩陣轉(zhuǎn)換器包括在所述第一旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械的每一個(gè)m相輸出和所述第二旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械的每一個(gè)m相輸出之間連接的m×m開(kāi)關(guān)元件。
優(yōu)選地，車(chē)用電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括電池和轉(zhuǎn)換從所述電池獲得的DC電力并輸出作為所述第二m相AC電力的至少一部分的所得的電力的逆變器。
更優(yōu)選地，車(chē)用電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括將所述電池電連接到所述逆變器的第一開(kāi)關(guān)和控制所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換并且與所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)地控制所述第一開(kāi)關(guān)的開(kāi)和關(guān)的控制單元。
更優(yōu)選地，車(chē)用電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括控制單元，所述控制單元控制所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換并且與所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)地控制所述逆變器。
優(yōu)選地，開(kāi)關(guān)元件包括反向截止型絕緣柵二極晶體管。
優(yōu)選地，車(chē)用電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括將所述矩陣轉(zhuǎn)換器電連接到所述第二旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械的第二開(kāi)關(guān)和在所述第二開(kāi)關(guān)和所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間連接并且輸出單相AC電力的插座。
優(yōu)選地，車(chē)用電源系統(tǒng)進(jìn)一步包括將所述矩陣轉(zhuǎn)換器電連接到所述第一旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械的第三開(kāi)關(guān)和在所述第三開(kāi)關(guān)和所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間連接并且從所述車(chē)輛的外部接收單相AC電力的插座。
因而，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠降低電力損失，這是因?yàn)閮蓚€(gè)旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械之間的電力傳輸和接收更直接。
此外，本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)是車(chē)輛能夠具有更小的尺寸，這是因?yàn)樗镜碾娏D(zhuǎn)換器不是必要的。


圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的混合動(dòng)力車(chē)輛1配置的示意圖；圖2是示出圖1中的車(chē)用電源系統(tǒng)14配置的電路圖；圖3是示出用在矩陣轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)元件第一示例的電路圖；圖4是表示開(kāi)關(guān)元件第二實(shí)施例的開(kāi)關(guān)元件SWB的電路圖；圖5示出表示開(kāi)關(guān)元件第三示例的開(kāi)關(guān)元件SWC的配置；圖6是示出表示開(kāi)關(guān)元件第四示例的開(kāi)關(guān)元件SWD的配置的電路圖；圖7是示出在圖2中示出的車(chē)用電源系統(tǒng)的變形的電路圖；圖8是根據(jù)第二實(shí)施例的車(chē)用電源系統(tǒng)114的配置的電路圖；圖9示出在傳統(tǒng)的混合動(dòng)力車(chē)輛中的能量傳輸。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，將描述本發(fā)明的實(shí)施例。相同的元件具有相同的參考符號(hào)。因而，其詳細(xì)的描述將不再重復(fù)。
第一實(shí)施例圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的混合動(dòng)力車(chē)輛1的配置的示意圖。
參照?qǐng)D1，混合動(dòng)力車(chē)輛1包括前輪20R、20L、后輪22R、22L、發(fā)動(dòng)機(jī)2、行星齒輪16、車(chē)用電源系統(tǒng)14、差動(dòng)齒輪18和齒輪4、6。
車(chē)用電源系統(tǒng)14包括設(shè)置在車(chē)輛后部的電池12、對(duì)來(lái)自電池12的DC電力進(jìn)行升壓的升壓?jiǎn)卧?2、將DC電力傳輸?shù)缴龎簡(jiǎn)卧?2或從升壓?jiǎn)卧?2接收DC電力的逆變器36、在通過(guò)行星齒輪16接收到發(fā)動(dòng)機(jī)2的機(jī)械動(dòng)力時(shí)產(chǎn)生電力的電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、具有連接到行星齒輪16的旋轉(zhuǎn)軸的電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2和連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、MG2和逆變器36的并且執(zhí)行AC-AC轉(zhuǎn)換的矩陣轉(zhuǎn)換器38。
行星齒輪16具有第一旋轉(zhuǎn)軸到第三旋轉(zhuǎn)軸。第一旋轉(zhuǎn)軸連接到發(fā)電機(jī)2，第二旋轉(zhuǎn)軸連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1，第三旋轉(zhuǎn)軸連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2。
齒輪4附著于第三旋轉(zhuǎn)軸，齒輪4通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪6將機(jī)械動(dòng)力傳輸?shù)讲顒?dòng)齒輪18。差動(dòng)齒輪18將從齒輪6接收的機(jī)械動(dòng)力傳輸?shù)角拜?0R、20L，并且通過(guò)齒輪6和4將前輪20R、20L的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳輸?shù)叫行驱X輪的第三旋轉(zhuǎn)軸。
行星齒輪16用來(lái)在發(fā)動(dòng)機(jī)2和電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、MG2中分割機(jī)械動(dòng)力。即，如果設(shè)定三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸中的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，其余一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)自動(dòng)地設(shè)定。因而，當(dāng)發(fā)電機(jī)2在獲得最高效率的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1的發(fā)電量受到控制，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2受到驅(qū)動(dòng)。車(chē)速因而得到控制，作為總體實(shí)現(xiàn)獲得高能量效率的車(chē)輛。
用作DC電源的電池12例如構(gòu)造成諸如鎳金屬氫電池或鋰離子電池的二次電池。電池12用DC電力供應(yīng)升壓?jiǎn)卧?2，并且用來(lái)自升壓?jiǎn)卧?2的DC電力充電。
升壓?jiǎn)卧?2對(duì)從電池12接收的DC電壓升壓，并且將升壓后的DC電壓供應(yīng)到逆變器36。逆變器36將所供應(yīng)的DC電壓轉(zhuǎn)換到AC電壓，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)控制電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1的驅(qū)動(dòng)。在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之后，由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的AC電力由逆變器36轉(zhuǎn)換成DC，然后轉(zhuǎn)換成適合于由升壓?jiǎn)卧?2對(duì)電池12充電的電壓，由此，對(duì)電池進(jìn)行充電。
由MG1產(chǎn)生的三相AC電力通過(guò)矩陣轉(zhuǎn)換器38傳輸?shù)诫妱?dòng)發(fā)電機(jī)MG2。電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2輔助發(fā)動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)前輪20R、20L。
圖2是示出圖1中的車(chē)用電源系統(tǒng)14的配置的電路圖。
參照?qǐng)D2，車(chē)用電源系統(tǒng)14包括升壓?jiǎn)卧?2、逆變器36、矩陣轉(zhuǎn)換器38、控制單元40、電壓傳感器42至46、控制器48、電容器C1、C2、電阻R、電源線L1、L2、L4、開(kāi)關(guān)S1、接地線L3、U相線LU1、LU2、V相線LV1、LV2和W相線LW1、LW2。
電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1用作三相AC同步電動(dòng)發(fā)電機(jī)，并且連接到U相線LU1、V相線LV1和W相線LW1。當(dāng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)2時(shí)，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1用從U相線LU1、V相線LV1和W相線LW1接收的電力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)2之后，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1通過(guò)行星齒輪16從圖1中的發(fā)動(dòng)機(jī)2接收機(jī)械動(dòng)力，并且將機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換成AC電力。然后，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1將所獲得的AC電力輸出到U相線LU1、V相線LV1和W相線LW1。
電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2用作三相AC同步電動(dòng)機(jī)，并且連接到U相線LU1、V相線LV1和W相線LW1。電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2用從U相線LU1、V相線LV1和W相線LW1接收的AC電力產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2在減速時(shí)進(jìn)行再生制動(dòng)。即，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2將機(jī)械動(dòng)力從輪胎轉(zhuǎn)換到電力，然后將電力輸出到U相線LU1、V相線LV1和W相線LW1。
注意，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2包括用于分別檢測(cè)其旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置傳感器50和52。
升壓?jiǎn)卧?2包括IGBT元件Q11、Q12、二極管D11、D12和電抗L。
IGBT元件Q11、Q12串聯(lián)連接在電源線L2和接地線L3之間，并且在每一個(gè)柵極從控制單元40接收控制信號(hào)。二極管D11連接在IGBT元件Q11的集電極和發(fā)射極之間，使得從發(fā)射極到集電極的方向是正向。二極管D12連接在IGBT元件Q12的集電極和發(fā)射極之間，使得從發(fā)射極到集電極的方向是正向。
電源線L1連接到電池12的正極。電抗L的一端連接到電源線L1。電抗L的另一端連接到IGBT元件Q11的發(fā)射極和IGBT元件Q12的集電極。
電抗L根據(jù)IGBT元件Q12的開(kāi)關(guān)操作存儲(chǔ)流經(jīng)線圈的電流作為磁場(chǎng)能，使得對(duì)來(lái)自電池12的電壓進(jìn)行升壓。所升壓的DC電壓通過(guò)二極管D11與IGBT元件Q12的截至?xí)r刻同步地供應(yīng)到電源線L2。
以這方式，升壓?jiǎn)卧?2基于來(lái)自控制單元40的控制信號(hào)對(duì)從電池12接收的DC電壓進(jìn)行升壓，然后將所升壓的電壓供應(yīng)到電源線L2。另一方面，升壓?jiǎn)卧?2將從逆變器36接收的DC電壓降低到適合于充電電壓的水平，以為了對(duì)電池12進(jìn)行充電。
電容器C1連接在電源線L1和接地線L3之間，減少源自電壓波動(dòng)對(duì)電池12和升壓?jiǎn)卧?2的影響。
開(kāi)關(guān)S1連接在電源線L4和電源線L2之間，開(kāi)關(guān)S1的連接/斷開(kāi)由控制單元40控制。
逆變器36包括并聯(lián)連接在電源線L4和接地線L3之間的U相臂36U、V相臂36V和W相臂36W。
U相臂36U包括串聯(lián)連接在電源線L4和接地線L3之間的IGBT元件Q31、Q32、使得從IGBT元件Q31的發(fā)射極到集電極的方向是正方向的并聯(lián)連接的二極管D31、使得從IGBT元件Q32的發(fā)射極到集電極的方向是正向的并聯(lián)連接的二極管D32。
V相臂36V包括串聯(lián)連接在電源線L4和接地線L3之間的IGBT元件Q33、Q34、使得從IGBT元件Q33的發(fā)射極到集電極的方向是正方向的并聯(lián)連接的二極管D33、使得從IGBT元件Q34的發(fā)射極到集電極的方向是正向的并聯(lián)連接的二極管D34。
W相臂36W包括串聯(lián)連接在電源線L4和接地線L3之間的IGBT元件Q35、Q36、使得從IGBT元件Q35的發(fā)射極到集電極的方向是正方向的并聯(lián)連接的二極管D35、使得從IGBT元件Q36的發(fā)射極到集電極的方向是正向的并聯(lián)連接的二極管D36。
線LU2連接在U相臂36U的IGBT元件Q31、Q32的結(jié)合點(diǎn)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的U相線圈的一端之間。線LV2連接在V相臂36V的IGBT元件Q33、Q34的結(jié)合點(diǎn)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的V相線圈的一端之間。線LW2連接在W相臂36W的IGBT元件Q35、Q36的結(jié)合點(diǎn)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的W相線圈的一端之間。電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的U相線圈、V相線圈和W相線圈其它端都耦合到中性點(diǎn)。
逆變器36基于來(lái)自控制單元40的控制信號(hào)將從電源線L4接收的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力，然后將AC電力輸出到U相線LU1、V相線LV1和W相線LW1。
電容器C2連接在電源線L2和接地線L3之間，以減少源自電壓波動(dòng)對(duì)電池12和升壓?jiǎn)卧?2的影響。電阻R用作連接在電源線L2和接地線L3之間的放電電阻。
矩陣轉(zhuǎn)換器38包括雙向開(kāi)關(guān)元件SAa到SAc、SBa到SBc和SCa到SCc，和電源線LA到LC和La到Lc。
電源線LA到LC分別連接到逆變器36的U相線LU2、V相線LV2和W相線LW2。電源線La到Lc分別連接連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1的U相線LU1、V相線LV1和W相線LW1。
換言之，矩陣轉(zhuǎn)換器38包括連接在分別用作電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1的三相輸出的電源線La到Lc和用作電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的三相輸出的電源線LA到LC之間的3×3開(kāi)關(guān)元件SAa到SAc、SBa到SBc和SCa到SCc。
更具體地，九個(gè)雙向開(kāi)關(guān)元件SAa到SAc、SBa到SBc和SCa到SCc布置成三排和三列的矩陣。雙向開(kāi)關(guān)元件SAa連接在電源線LA和電源線La之間。雙向開(kāi)關(guān)SBa連接在電源線LB和電源線La之間。雙向開(kāi)關(guān)SCa連接在電源線LC和電源線La之間。
雙向開(kāi)關(guān)元件SAb連接在電源線LA和電源線Lb之間。雙向開(kāi)關(guān)SBb連接在電源線LB和電源線Lb之間。雙向開(kāi)關(guān)SCb連接在電源線LC和電源線Lb之間。
雙向開(kāi)關(guān)元件SAc連接在電源線LA和電源線Lc之間。雙向開(kāi)關(guān)SBc連接在電源線LB和電源線Lc之間。雙向開(kāi)關(guān)SCc連接在電源線LC和電源線Lc之間。
每一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)響應(yīng)于來(lái)自控制單元40的操作指令進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。當(dāng)雙向開(kāi)關(guān)元件接通時(shí)，在兩個(gè)對(duì)應(yīng)的電源線之間的雙向電流是允許的。此外，當(dāng)斷開(kāi)每一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)時(shí)，將兩個(gè)對(duì)應(yīng)的電源線互相電隔離。
矩陣轉(zhuǎn)換器用作執(zhí)行從AC直接電力轉(zhuǎn)換到其它頻率AC的電力轉(zhuǎn)換器。通過(guò)使用雙向開(kāi)關(guān)施加PWM控制，能夠產(chǎn)生具有任意頻率的正弦AC電力。
至于采用矩陣轉(zhuǎn)換器的配置的特性，首先，諸如在DC部分中需要的諸如平滑電容器的能量存儲(chǔ)元件不是必需的，這是因?yàn)殡娏D(zhuǎn)換不需要DC部分就可以進(jìn)行。
其次，與其中AC通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成DC一次，然后通過(guò)另一個(gè)逆變器將所得到的DC轉(zhuǎn)換成AC的示例相比較，單個(gè)開(kāi)關(guān)元件的尺寸能夠做得更小，雖然增加開(kāi)關(guān)元件的數(shù)量。作為整體，能夠獲得具有小尺寸和大容量的車(chē)用電源系統(tǒng)。
盡管沒(méi)有提供詳細(xì)的描述，對(duì)于3×3矩陣轉(zhuǎn)換器的PWM控制已經(jīng)有各種提案。例如，PatrickW.Wheel等人的論文介紹了PWM控制。
矩陣轉(zhuǎn)換器38將從電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1輸入的三相AC電力直接轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的三相AC電力，并且輸出所得到的三相AC電力，而不對(duì)由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的三相AC電力如在示例中使用傳統(tǒng)的三相全波整流逆變器的方式進(jìn)行一次整流成DC。
當(dāng)由電動(dòng)發(fā)電機(jī)NG1產(chǎn)生的電力傳輸?shù)诫妱?dòng)發(fā)電機(jī)MG2時(shí)，控制單元40設(shè)定開(kāi)關(guān)S1為斷開(kāi)狀態(tài)。
當(dāng)來(lái)自電池12的電力和由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的電力都用來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2，開(kāi)關(guān)S1的ON狀態(tài)和OFF狀態(tài)以分時(shí)方式控制。
在當(dāng)由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的電力傳輸?shù)诫妱?dòng)發(fā)電機(jī)MG2時(shí)，控制開(kāi)關(guān)S1獲得OFF狀態(tài)，控制逆變器36的操作獲得停止?fàn)顟B(tài)。然后，矩陣轉(zhuǎn)換器38內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件經(jīng)受適合的PWM的控制，使得能夠產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的電力。
另一方面，在電力從電池12傳輸?shù)诫妱?dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)刻，控制開(kāi)關(guān)S1獲得ON狀態(tài)，從電池12輸出的DC電力被升壓?jiǎn)卧?2升壓，然后由逆變器36轉(zhuǎn)換成三相AC電力，該電力反過(guò)來(lái)用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)MG2。此處，控制所有的矩陣轉(zhuǎn)換器38中的開(kāi)關(guān)元件來(lái)獲得OFF狀態(tài)。
在車(chē)用電源系統(tǒng)中，三相AC電力在兩個(gè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1和MG2之間的傳輸和接收能夠通過(guò)矩陣轉(zhuǎn)換器38更直接進(jìn)行。因而，與其中三相AC電力轉(zhuǎn)換成DC一次的傳統(tǒng)示例相比，能夠減少電力損失。
圖3至圖6是示出用在矩陣轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)元件的示例的電路圖。
參照?qǐng)D3，開(kāi)關(guān)元件SWA包括具有連接到端子X(jué)的發(fā)射極和連接到端子Y的集電極的IGBT元件62和具有連接到端子Y的和連接到端子X(jué)的IGBT元件64。具有反向截止功能的IGBT元件具有足夠抵抗反向電壓施加的抵抗電壓，并且近來(lái)已經(jīng)引起很多關(guān)注。
在圖3中示出的開(kāi)關(guān)元件SWA用作圖2中的開(kāi)關(guān)元件SAa到SAc、SBa到SBc和SCa到SCc?？刂茊卧?0通過(guò)激活I(lǐng)DBT元件62、64的柵極來(lái)控制IGBT元件62、64，使得它們獲得電連接狀態(tài)。如果端子Y獲得高于端子X(jué)的電壓，則電流流經(jīng)IGBT元件62。盡管反向電壓施加到IGBT元件64，但電流不流經(jīng)IGBT元件，這是因?yàn)樗欠聪蚪刂剐偷腎GBT。
另一方面，如果端子X(jué)獲得高于端子Y的電壓，則電流流過(guò)IGBT元件64。盡管反向電壓施加到IGBT元件62，但電流不流經(jīng)IGBT元件62，這是因?yàn)樗欠聪蚪刂剐偷腎GBT。以這方式，開(kāi)關(guān)元件SWA作為雙向開(kāi)關(guān)元件操作。
圖4是表示開(kāi)關(guān)元件的第二實(shí)施例的開(kāi)關(guān)元件SWB的電路圖。
參照?qǐng)D4，開(kāi)關(guān)元件SWB包括具有連接到節(jié)點(diǎn)N1的發(fā)射極和連接到端子Y的集電極的IGBT元件72、連接在節(jié)點(diǎn)N1和端子X(jué)之間的使得從節(jié)點(diǎn)N1到端子X(jué)的方向是正向的二極管73、具有連接到端子X(jué)的集電極和連接到節(jié)點(diǎn)N1的發(fā)射極的IGBT元件74、連接在節(jié)點(diǎn)N1和端子Y之間使得從節(jié)點(diǎn)N1到端子Y的方向是正向的二極管75。
開(kāi)關(guān)元件SWB能夠允許當(dāng)IGBT元件72、74的柵極都被激活時(shí)，電流雙向流動(dòng)。
即，如果端子Y獲得高于端子X(jué)的電壓，則電流從端子Y通過(guò)IGBT元件72和二極管73流到端子X(jué)。另一方面，如果端子X(jué)獲得高于端子Y的電壓，則電流從端子X(jué)通過(guò)IGBT元件74和二極管75流到端子Y。
由于二極管73和75包括在本配置中，IGBT元件72、74不必是如圖3所示的具有反向截止功能的IGBT元件。當(dāng)不使用具有反向截止功能的IGBT元件，即使在反向電壓施加到相對(duì)端的期間柵極不被激活，反向電流也不會(huì)截止。
另一方面，如果端子X(jué)獲得高于端子Y的電壓，則正向電壓施加到IGBT元件74。因而，當(dāng)IGBT元件的柵極被激活時(shí)，電流沒(méi)有流過(guò)IGBT元件74。此外，由于反向電壓施加到二極管73，電流不流過(guò)。因而，能夠截止從端子X(jué)到節(jié)點(diǎn)N1的電流。
如上所描述，能夠采用開(kāi)關(guān)元件SWB作為雙向開(kāi)關(guān)。
圖5是示出表示開(kāi)關(guān)元件第三實(shí)施例的開(kāi)關(guān)元件SWC的配置電路圖。
參照?qǐng)D5，開(kāi)關(guān)元件SWC包括具有連接到端子Y的集電極和連接到節(jié)點(diǎn)的發(fā)射極的IGBT元件82、連接在節(jié)點(diǎn)N2和端子X(jué)之間使得從節(jié)點(diǎn)N2到端子X(jué)的方向是正向的二極管、具有連接到節(jié)點(diǎn)N2A的發(fā)射極和連接到端子X(jué)的集電極的IGBT元件84、和連接在節(jié)點(diǎn)N2A和端子Y之間使得從節(jié)點(diǎn)N2A到端子Y的方向是正向的二極管85。
還能夠采用開(kāi)關(guān)元件SWC作為雙向開(kāi)關(guān)，以類(lèi)似于在圖4中示出的開(kāi)關(guān)元件的方式。
圖6是示出表示開(kāi)關(guān)元件的第四實(shí)施例的開(kāi)關(guān)元件SWD的配置的電路圖。
參照?qǐng)D6，開(kāi)關(guān)元件SWD包括連接在端子X(jué)和節(jié)點(diǎn)N3之間使得從端子X(jué)到節(jié)點(diǎn)N3的方向是正向的二極管92和連接在端子Y和節(jié)點(diǎn)N3之間使得從端子Y到節(jié)點(diǎn)N3的方向是正向的二極管93。
開(kāi)關(guān)元件SWD進(jìn)一步包括連接在端子X(jué)和節(jié)點(diǎn)N4之間使得從節(jié)點(diǎn)N4到端子X(jué)的方向是正向的二極管94，和連接在端子Y和節(jié)點(diǎn)N4之間使得從節(jié)點(diǎn)N4到端子Y的方向是正向的二極管95，和具有連接到節(jié)點(diǎn)N3的集電極和連接到節(jié)點(diǎn)N4的發(fā)射極的IGBT元件91。
當(dāng)IGBT元件91的柵極被激活，并且端子X(jué)獲得高于端子Y的電位時(shí)，電流流過(guò)的路徑隨后由二極管92、IGBT元件91和二極管95形成。另一方面，如果端子Y獲得高于端子X(jué)的電位時(shí)，電流流過(guò)的路徑隨后由二極管93、IGBT元件91和二極管94形成。
在以上示例中，電流總是以從節(jié)點(diǎn)N3到節(jié)點(diǎn)N4的方向流動(dòng)。即，在節(jié)點(diǎn)N3處的電位總是高于在節(jié)點(diǎn)N4處的電位。因而，如果此時(shí)IGBT元件91的柵極沒(méi)被激活時(shí)，端子X(jué)和端子Y互相電隔離。
根據(jù)本發(fā)明的矩陣轉(zhuǎn)換器38能夠構(gòu)造成在圖3至圖6中示例性示出的任何一種開(kāi)關(guān)。然而，如果使用如在圖3中示出的具有反向截止功能的IGBT元件，則二極管不在電流流過(guò)的路徑中。因而，這樣的示例獲得比其中使用另一個(gè)開(kāi)關(guān)元件的示例的效率高，高出的量為流經(jīng)二極管中引起的熱損失的量。因而，優(yōu)選使用在圖3中示出的示例。
圖7是示出在圖2中示出的車(chē)用電源系統(tǒng)的變形的電路圖。
參照?qǐng)D7，車(chē)用電源系統(tǒng)的配置14A與在圖2中示出的車(chē)用電源系統(tǒng)14的配置不同在于去掉了開(kāi)關(guān)S1，電源線L4耦合到電源線L2。
在這配置中，控制單元40根據(jù)在電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2中所要求的電力同時(shí)使逆變器36和矩陣轉(zhuǎn)換器38進(jìn)行PWM控制。
在同時(shí)PWM控制下，由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生然后從矩陣轉(zhuǎn)換器38輸出的電力加到從電池12供應(yīng)然后從逆變器36輸出的電力，它們的和能夠供應(yīng)到電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2。因而，當(dāng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2獲得最大輸出時(shí)，能夠減少逆變器36承受的負(fù)載。此處，例如，當(dāng)車(chē)輛在高速行駛時(shí)，獲得電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的最大輸出。
例如，當(dāng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的最大輸出設(shè)定為50kW時(shí)，在如結(jié)合圖2描述的以分時(shí)方式驅(qū)動(dòng)的示例中逆變器36最大輸出50kW也是需要的。
相比之下，根據(jù)圖7中所示的配置，由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的電力能夠加到來(lái)自逆變器36的電力，它們的和能夠供應(yīng)到電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2。因而，當(dāng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2獲得最大輸出時(shí)，逆變器36應(yīng)當(dāng)僅僅覆蓋由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的電量的不足。因而，例如，與在圖2中的示例相比較，逆變器36的輸出能夠從50kW減少到約30kW。
第二實(shí)施例圖8是示出根據(jù)第二實(shí)施例的車(chē)用電源系統(tǒng)114的配置的電路圖。
參照?qǐng)D8，車(chē)用電源系統(tǒng)的配置114與結(jié)合圖2所描述的車(chē)用電源系統(tǒng)14的配置不同在于開(kāi)關(guān)S2設(shè)置在線LU2、LV1和線LA、LB之間，并且AC100V的輸出插座122設(shè)置在線LU1、LV1和線LA、LB之間。
此外，開(kāi)關(guān)S3設(shè)置在線LU1、LV1和線La、Lb之間，并且AC100V的輸出插座124連接在開(kāi)關(guān)S3和線LA和LB之間。這些是圖8的車(chē)用電源系統(tǒng)114和圖2的車(chē)用電源系統(tǒng)14的不同。在其它方面，車(chē)用電源系統(tǒng)114和車(chē)用電源系統(tǒng)14相同，其描述將不再重復(fù)。
車(chē)用電源系統(tǒng)114能夠使用車(chē)輛作為從插座122供應(yīng)商用AC電力的發(fā)電站。此處，控制單元40設(shè)定開(kāi)關(guān)S1、S2為OFF狀態(tài)，設(shè)定開(kāi)關(guān)S3為ON狀態(tài)。然后，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生電力。所產(chǎn)生的三相AC由矩陣轉(zhuǎn)換器38轉(zhuǎn)換成單相AC100V。此處，控制單元40設(shè)定矩陣轉(zhuǎn)換器38中的開(kāi)關(guān)元件SCa到SCc為斷開(kāi)狀態(tài)，使開(kāi)關(guān)元件SAa到Sac和SBa到SBc受到PWM控制。
此外，車(chē)用電源系統(tǒng)114還能夠使用AC100V的商用電源對(duì)安裝在車(chē)輛上的電池12充電，然后將電力供應(yīng)到車(chē)輛的電力系統(tǒng)。此處，控制單元40設(shè)定開(kāi)關(guān)S3為OFF狀態(tài)，設(shè)定開(kāi)關(guān)S1、S2為ON狀態(tài)。
下面，矩陣轉(zhuǎn)換器38將從插座124輸入的商用電源AC100V轉(zhuǎn)換成三相AC。此處，控制單元40設(shè)定矩陣轉(zhuǎn)換器38中的開(kāi)關(guān)元件SAc、SBc和SCc為斷開(kāi)狀態(tài)，使開(kāi)關(guān)元件SAa到SAb、SBa到SBb和SCa到SCb受PWM控制。
由矩陣轉(zhuǎn)換器38轉(zhuǎn)換的三相AC由逆變器36轉(zhuǎn)換成DC電壓，由升壓?jiǎn)卧?2轉(zhuǎn)換成適合于對(duì)電池12充電的電壓。
如以上所述，根據(jù)第二實(shí)施例，除了由第一實(shí)施例獲得的效果以外，商用電源能夠從車(chē)輛中取出，車(chē)載電池能夠通過(guò)商用電源輸入到車(chē)輛而充電。
此外，根據(jù)第二實(shí)施例，不需要輸出商用AC電壓的專(zhuān)用逆變器的，或者不需要已經(jīng)以傳統(tǒng)方式包括在AC-AC轉(zhuǎn)換器中的電抗或電容器。因而，能夠減小混合動(dòng)力車(chē)輛的尺寸。
盡管本發(fā)明已經(jīng)詳細(xì)地描述和圖示，但是，可以清楚理解到，這種描述和圖示僅僅是通過(guò)說(shuō)明和舉例的方式進(jìn)行的，而不是限制性方式。本發(fā)明的要旨和范圍僅僅由權(quán)利要求的條款限制。
權(quán)利要求
1.一種車(chē)用電源系統(tǒng)，包括第一旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械，能夠在從內(nèi)燃機(jī)接收到機(jī)械動(dòng)力時(shí)產(chǎn)生第一m相AC電力，其中m表示至少是3的自然數(shù)；第二旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械，用來(lái)在接收到在相數(shù)上等于所述第一m相AC電力的第二m相AC電力時(shí)驅(qū)動(dòng)輪子；矩陣轉(zhuǎn)換器，用于轉(zhuǎn)換所述第一m相AC電力，并將所得的電力作為所述第二m相AC電力的至少一部分輸出，其中，所述矩陣轉(zhuǎn)換器包括連接在所述第一旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械的每一個(gè)m相輸出和所述第二旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械的每一個(gè)m相輸出之間的m×m開(kāi)關(guān)元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電池；逆變器，用于轉(zhuǎn)換從所述電池獲得的DC電力，并將所得的電力作為所述第二m相AC電力的至少一部分輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第一開(kāi)關(guān)，用于將所述電池電連接到所述逆變器；控制單元，用于控制所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換，并且與所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)地控制所述第一開(kāi)關(guān)的開(kāi)和關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車(chē)用電源系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制單元，所述控制單元用于控制所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換，并且與所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)地控制所述逆變器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)用電源系統(tǒng)，其中，所述開(kāi)關(guān)元件包括反向截止型絕緣柵二極晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)用電源系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二開(kāi)關(guān)，用于將所述矩陣轉(zhuǎn)換器電連接到所述第二旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械；插座，連接在所述第二開(kāi)關(guān)和所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間并且用于輸出單相AC電力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)用電源系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第三開(kāi)關(guān)，用于將所述矩陣轉(zhuǎn)換器電連接到所述第一旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械；插座，連接在所述第三開(kāi)關(guān)和所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間并且用于從所述車(chē)輛的外部接收單相AC電力。
8.一種車(chē)輛，包括車(chē)用電源系統(tǒng)，其中，所述車(chē)用電源系統(tǒng)包括第一旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械，能夠在從內(nèi)燃機(jī)接收到機(jī)械動(dòng)力時(shí)產(chǎn)生第一m相AC電力，其中m表示至少是3的自然數(shù)；第二旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械，用于在接收到在相數(shù)上等于所述第一m相AC電力的第二m相AC電力時(shí)驅(qū)動(dòng)輪子；矩陣轉(zhuǎn)換器，用于轉(zhuǎn)換所述第一m相AC電力，并將所得的電力作為所述第二m相AC電力的至少一部分輸出，所述矩陣轉(zhuǎn)換器包括連接在所述第一旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械的每一個(gè)m相輸出和所述第二旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械的每一個(gè)m相輸出之間的m×m開(kāi)關(guān)元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車(chē)輛，進(jìn)一步包括電池；逆變器，用于轉(zhuǎn)換從所述電池獲得的DC電力，并將所得的電力作為所述第二m相AC電力的至少一部分輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車(chē)輛，進(jìn)一步包括第一開(kāi)關(guān)，用于將所述電池電連接到所述逆變器；控制單元，用于控制所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換，并且與所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)地控制所述第一開(kāi)關(guān)的開(kāi)和關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的車(chē)輛，進(jìn)一步包括控制單元，所述控制單元用于控制所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換，并且與所述矩陣轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換的狀態(tài)相關(guān)聯(lián)地控制所述逆變器。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車(chē)輛，其中，所述開(kāi)關(guān)元件包括反向截止型絕緣柵二極晶體管。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車(chē)輛，進(jìn)一步包括第二開(kāi)關(guān)，用于將所述矩陣轉(zhuǎn)換器電連接到所述第二旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械；插座，連接在所述第二開(kāi)關(guān)和所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間，并且用于輸出單相AC電力。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車(chē)輛，進(jìn)一步包括第三開(kāi)關(guān)，用于將所述矩陣轉(zhuǎn)換器電連接到所述第一旋轉(zhuǎn)電力機(jī)械；插座，連接在所述第三開(kāi)關(guān)和所述矩陣轉(zhuǎn)換器之間，并且用于從所述車(chē)輛的外部接收單相AC電力。
全文摘要
矩陣轉(zhuǎn)換器(38)將從第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)(MG1)輸入的三相AC電力直接轉(zhuǎn)換成用于驅(qū)動(dòng)第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)(MG2)的三相AC電力，并且輸出所得的三相AC電力，而不需要對(duì)由第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)(MG1)產(chǎn)生的三相AC電力如在示例中使用傳統(tǒng)的三相全波整流逆變器的方式進(jìn)行一次整流成DC電力。在車(chē)用的電源系統(tǒng)(14)中，三相AC電力在兩個(gè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)(MG1、MG2)之間更直接通過(guò)矩陣轉(zhuǎn)換器的方式傳輸和接收。因而，與其中三相AC電力一次轉(zhuǎn)換成DC電力的傳統(tǒng)示例相比，能夠降低電力損失。因而，具有改進(jìn)的能量效率的車(chē)用電源系和包括電源該統(tǒng)的車(chē)輛能夠提供。
文檔編號(hào)H02M5/27GK1946587SQ20058001309
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者及部七郎齋, 石川哲浩 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社