本发明专利技术涉及用于燃料电池交通工具的双端逆变器驱动系统及操作方法。提供了用于燃料电池交通工具的双端逆变器驱动系统的系统和方法。一种用于交通工具的电驱动系统包括配置为提供牵引功率给交通工具的电动机。第一逆变器耦合至该电动机，并配置为提供交流电流给该电动机。燃料电池耦合至第一逆变器以从燃料电池提供功率流给电动机。第二逆变器耦合至该电动机，并配置为提供交流电流给该电动机。能量源耦合至第二逆变器以提供该能量源和电动机之间的功率流。控制器耦合至第一逆变器和第二逆变器，并配置为在电动机运行过程中从燃料电池提供恒定功率。
【技术实现步骤摘要】
在此描述的主题的实施例通常涉及交通工具(vehicle)驱动系统，更具体 地，本主题的实施例涉及具有双端逆变器驱动系统的混合动力顿工具。
技术介绍
近年来，技术的进步和对款式品位的不断发展变化导致汽车设计的巨大变 化。变化之一涉及汽车中各种电气系统的功率利用和复杂性，特别是指例如混 合动力、电动和燃料电池交通工具的替代燃料 工具。包括在这些交通工具中所使用的电动机在内的许多电气部fNf收来自交流 (AC)电源的电功率。然而，在这类应用中所使用的电源(例如，电池)仅提 供直流(DC)功率。因此，4顿称为"功率逆变器"的装置来将DC功率转换 为AC功率，该装置通常利用工作在不同时间间隔的数个开关或晶体管来将DC 功率转换为AC功率。此外，这类交虹具，特别是燃料电池交通工具，经常i顿两个独立的电 压源(例如，电池(batteiy)和燃料电池(fUdcell))来为驱动^的电动机供 电。通常使用诸如直流到直流(DC/DC)转换器(converter)的"功率转换器" 来管理和传送来自这两个电压源的功率。现代DC/DC转换器通常包括由电繊 电互连的晶体管。通过控制各个晶体管的状态，育,将所期望的平均电流施加 到电感中并因此控制两个电压源之间的功率流。同时使用功率逆变器和功率转换器大大增加了汽车电气系统的复杂性。两 种装置所需要的额外部件还增加了交通工具的总成本和重量。此外，大多数燃 料电池交通工具和/或系统被设计为从燃料电池提供交通工具操作所需的所有牵 引功率。这导im燃料电池堆的超裕度设计，因为其必须提供交通工具所需的峰值功率。
技术实现思路
提供了一种用于交通工具的电驱动系统的装置。该电驱动系统包括配置为 提供牵引功率给交通工具的电动机。第一逆变器耦合至该电动机，并配置为提供交流电流给该电动机。燃料电池耦合至该第一逆变器，其中该第一逆变器被 配置为从该燃料电池提供功率流给该电动机。第二逆变器耦合至该电动机，并 被配置为提供交流电流给该电动机。能量源耦合至该第二逆变器，其中该第二 逆变器被配置为在该能量源和该电动机之间提供功率流。控制器耦合至该第一 逆变器和该第二逆变器，并被配置为在该电动机的运行过程中从该燃料电池提 供恒定功率。提供了一种用于汽车驱动系统的装置。该汽车驱动系统包括在运行期间具 有平均所需功率的交流电机。第一逆变器耦合至该交流电机，并被配置为提供 交流电流给该交流电机。燃料电池耦合至该第一逆变器，其中该第一逆变器被 配置为从该燃料电池提供功率流给该交流电机。第二逆变器耦合至该交流电机， 并被配置为提供交流电流给该交流电机。能量源耦合至该第二逆变器，其中该 第二逆变器被配置为在该能量源和该交流电机之间提供功率流。控制器耦合至 该第一逆变器和该第二逆变器，并配置为从该燃料电池提供该平均所需功率给 该交流电机。提供了一种使用耦合至燃料电池和能量源的双端逆变器系统控制电动机的 方法。该方法包括从该燃料电池提供恒定功率给该电动机，其中该燃料电池被 配置为使得该疸定功率对应于具有峰值效率的燃料电池工作点。如果该电动机 的所需功率大于该恒定功率，该方法进一步包括从该能量源提供功率给该电动 机。如果该所需功率小于该恒定功率，该方法包括使用该燃料电池对该能量源 进行充电。提供本
技术实现思路
以用简化的形式介绍一些精选的概念，这些概念将在下文 中进一步详细描述。本
技术实现思路
并不打算识别所要求专利保护的主题的关键特 征或本质特征，也不打算用作辅助确定所要求专利保护的主题的范围。附图说明6结合附图，参考具体实施方式和权利要求书可以更完整地理解本主题，其 中在所有附图中相同的附图标记指代樹以的元件。图1为根据一个实施例的示例性汽车的方框亂图2为根据一个实施例的适用于图1中汽车的示例性燃料电池的极化曲线 图，其示出了作为电流的函数的燃料电池电压电平和功率输出；图3为适用于图1中的汽车的双端逆变器系统的实施例的示意亂禾口图4为根据一个实施例的电机控制过程的流程图。具体实施例方式下述详细说明本质上仅仅是说明性的且并不打算限制本主题或本申请的实 施例和这些实施例的应用和用途。如在此所使用的，词语"示例性"表示"用 作一个例子、实例或例证"。这里描述为示例性的任何实施方式并不一定要解释为相比其他实施方式^im的或有利的。此外，不打算受前面的
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技术介绍
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技术实现思路
或者下面的具体实施方式中所给出的明示或者暗示的理论的 束缚。以下描述涉及被"连接"或'耦合"在一起的元件或节点或特征。如这里所使 用的，除非另有明确说明，"连接"指的是一个元件/节点/特征直接接合到另一个 元件/节点/特征(或者直接与其通信)，且不一定是通过机械方式。同样，除非 另有明确说明，"耦合"指的是一个元件/节点/特征直接或间接地接合到另一个元件/节点/特征(或者直接或间接地与其通信)，且不一定是ilil机械方式。因此， 尽管在此所示的示意图描绘了元件的示例性配置，但在所述主题的实施例中也 可存在附加的中间元件、體、特征或部件。此外，除非上下文明确指出，否 则术语"第一"、"第二"或其它这类涉及结构的数词不表示次序或顺序。为了简单起见，有关信令、传感器和系统的其它功能方面(和系统的各个 操作部件)的常规技术可能在此不做详细描述。此外，在这里所包含的各个附 图中所示的连接线旨在j樣各元件之间的示例性功能关系和域物理耦合。应当 注意在本主题的实施例中可以存在许多可选的或附加的功能关系或物理连接。在此所讨论的技斜t]概念涉M"魏工具中燃料电池的使用进行优化。可 以选SM料电池以在某个电压电平下提供恒定功率，其中对于该给定的电压电 平该燃料电池操作在峰值效率处或邻近峰值效率。这就避免了对燃料电池进行超裕度设计并且可以提高燃料电池的效率和/或寿命。可以使用诸如电池的第二 能量源来提供交通工具可能需要的任何附加的峰值功率。现在参见附图l，根据一个实施例，交通工具或汽车10包括底盘12、车体14、四个车轮16和电子控制系统18。车体14配置在底盘12上并且基本±#寸闭 汽车10的其它部件。车体14和底盘12 —起形成了车架。旨车轮16在车体 14的相应拐角附近旋转耦合至底盘12。汽车10可以是多种不同类型汽车中的任意一种，例如，私家轿车、货车、 卡车、或运动型多功能车(SUV)，并且可以是两轮驱动(2WD)(即，后轮驱 动或前轮驱动)、四轮驱动(4WD)、或全轮驱动(AWD)。汽车10还可合并多 种不同类型的发动机中的任意一种或其组合，所述发动机例如汽油或柴油燃料 内燃机，"灵活燃料型，，(flexfoelvehicle) (FFV)发动机(即，使用汽油和 酒精的混合物)，气体混合物(例如，氢气和天然气)燃料发动机，内燃电动机 混合发动机，以及电动机。在图1所示的示例性实施例中，汽车10进一步包括电机20、燃料电池模 块22、能量源24、功率逆变器装置26和散热器28。如所示的，燃料电池模士央 22禾Q能量源24可操作通信和/或电连接至电子控制系统18和功率逆变器装置 26。在运行中，fflii用电机20给:^16提供功率来操作汽车10，电机20力规 料电池模块22和能量源24接收功率。在示例性实施例中，电机20是多相交流(AC)电机并包括一组绕组(或 线圈)，其中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于交通工具的电驱动系统，包括： 配置为给交通工具提供牵引功率的电动机； 耦合至电动机的第一逆变器，该第一逆变器被配置为提供交流电流给电动机； 耦合至第一逆变器的燃料电池，其中第一逆变器被配置为从燃料电池提供功率流给电 动机； 耦合至电动机的第二逆变器，该第二逆变器被配置为提供交流电流给电动机； 耦合至第二逆变器的能量源，其中第二逆变器被配置为提供能量源和电动机之间的功率流；和 耦合至第一逆变器和第二逆变器的控制器，该控制器被配置为在电动 机的操作过程中从燃料电池提供恒定功率。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JM纳加施马，GS史密斯，BA维尔奇科，S查克拉巴蒂，M佩里西克，G约翰，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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