阅读说明：本技术 隔离双总线混合动力车辆动力传动系统 (Isolated dual bus hybrid vehicle powertrain system ) 是由 葛宝明 陈礼华 于 2019-06-21 设计创作，主要内容包括：本公开提供了“隔离双总线混合动力车辆动力传动系统”。一种用于车辆的动力传动系统包括：Y绕线式发电机和Y绕线式马达,所述Y绕线式发电机和所述Y绕线式马达通过相应的中性端子耦合；发电机逆变器,所述发电机逆变器耦合在所述Y绕线式发电机与发电机总线之间；以及马达逆变器,所述马达逆变器耦合在所述Y绕线式马达与马达总线之间。所述动力传动系统还包括牵引电池,所述牵引电池具有各自选择性地耦合到所述中性端子的第一端子和第二端子。所述第二端子进一步耦合到所述发电机总线和所述马达总线的总线端子。(The present disclosure provides an isolated dual bus hybrid vehicle powertrain. A powertrain for a vehicle comprising: a Y-wound generator and a Y-wound motor coupled by respective neutral terminals; a generator inverter coupled between the Y-wound generator and a generator bus; and a motor inverter coupled between the Y-wound motor and a motor bus. The powertrain system also includes a traction battery having a first terminal and a second terminal each selectively coupled to the neutral terminal. The second terminal is further coupled to bus terminals of the generator bus and the motor bus.)

隔离双总线混合动力车辆动力传动系统

技术领域

本申请大体上涉及具有双电机的混合动力车辆动力传动系统，每个电机具有隔离DC/AC转换器并且每个电机都以独立电压操作。

背景技术

包括混合动力电动车辆(HEV)和电池电动车辆(BEV)的电气化车辆(EV)依靠牵引电池向牵引马达来提供电力以用于推进并且依靠其间的功率逆变器来将直流(DC)功率转换为交流(AC)功率。典型的AC牵引马达是3相马达，其可由3个正弦信号供电，每个信号以120度相分离进行驱动。牵引电池被配置为在特定电压范围内操作并提供电流。牵引电池可替代地称为高电压电池。然而，可通过在不同的电压范围内操作、典型地在大于牵引电池端子电压的电压下操作来实现电机的改进的性能。同样，对驱动车辆电机的电流要求通常称为高电流。

而且，许多电气化车辆包括DC-DC转换器(也称为可变电压转换器(VVC))以将牵引电池的电压转换为电机的操作电压电平。可包括牵引马达和发电机的电机可能要求高电压和高电流。由于电压和电流要求，电池模块和电力电子模块典型地是连续通信的。

发明内容

一种用于车辆的动力传动系统包括：Y绕线式发电机和Y绕线式马达，所述Y绕线式发电机和所述Y绕线式马达通过相应的中性端子耦合；发电机逆变器，所述发电机逆变器耦合在所述Y绕线式发电机与发电机总线之间；马达逆变器，所述马达逆变器耦合在所述Y绕线式马达与马达总线之间；以及牵引电池，所述牵引电池具有各自选择性地耦合到所述中性端子的第一端子和第二端子。所述第二端子进一步耦合到所述发电机总线和所述马达总线的总线端子。所述总线端子可以是所述发电机和所述马达总线的负总线端子。所述动力传动系统还可包括：第一开关，所述第一开关耦合在所述中性端子与所述牵引电池的负极端子之间；以及第二开关，所述第二开关耦合在所述中性端子与所述牵引电池的正极端子之间。所述第一开关和所述第二开关可以是绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)，所述第一开关的集电极可与所述中性端子耦合，所述第一开关的射极可与所述负极端子耦合，所述第二开关的集电极可与所述正极端子耦合，并且所述第二开关的射极可与所述中性端子耦合。所述动力传动系统还可包括：第一开关，所述第一开关耦合在所述马达的所述中性端子与所述牵引电池的负极端子之间；以及第二开关，所述第二开关耦合在所述马达的所述中性端子与所述牵引电池的正极端子之间。所述第一开关和所述第二开关可以是绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)，所述第一开关的集电极可与所述马达的所述中性端子耦合，所述第一开关的射极可与所述负极端子耦合，所述第二开关的射极可与所述马达的所述中性端子耦合，并且所述第二开关的集电极可与所述正极端子耦合。所述动力传动系统还可包括控制器，所述控制器被配置为调制所述发电机逆变器和所述马达逆变器的开关，使得所述发电机总线的电压电平独立于所述马达总线的电压电平变化。所述动力传动系统还可包括发电机总线电容器和马达总线电容器。所述发电机总线电压电平可由所述发电机总线电容器滤波，并且马达总线电压电平可由所述马达总线电容器滤波。所述开关可以是绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。所述动力传动系统还可包括：发电机控制器，所述发电机控制器被配置为调制所述发电机逆变器的开关；以及马达控制器，所述马达控制器被配置为调制所述马达逆变器的开关，使得发电机相频率独立于马达相频率。

一种动力传动系统控制方法包括：在推进模式下：将电流从电池通过DC-DC转换器引导到第一电机的第一中性端子并且将电流从电池引导到第二电机的第二中性端子；调制第一逆变器开关以输出第一总线电压；以及调制第二逆变器开关以输出与所述第一总线电压不同的第二总线电压。将电流从电池引导到所述第二中性端子可以是通过第二DC-DC转换器进行的。所述第一逆变器开关的调制可在第一频率下进行，并且所述第二逆变器开关的调制可在与所述第一频率不同的第二频率下进行。

一种车辆动力传动系统包括：发电机，所述发电机具有第一中性端子；马达，所述马达具有与所述第一中性端子选择性地耦合的第二中性端子；以及牵引电池，所述牵引电池具有选择性地耦合到所述第一中性端子和所述第二中性端子的第一端子。所述车辆动力传动系统还可包括：第一开关，所述第一开关耦合在所述第二中性端子与所述牵引电池的负极端子之间；以及第二开关，所述第二开关耦合在所述第二中性端子与所述牵引电池的正极端子之间。所述第一开关和所述第二开关可以是绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)，所述第一开关的集电极可与所述第二中性端子耦合，所述第一开关的射极可与所述负极端子耦合，所述第二开关的集电极可与所述第二中性端子耦合，并且所述第二开关的射极可与所述正极端子耦合。所述车辆动力传动系统还可包括：第一开关，所述第一开关耦合在所述第一中性端子和所述第二中性端子与所述牵引电池的负极端子之间；以及第二开关，所述第二开关耦合在所述第一中性端子和所述第二中性端子与所述牵引电池的正极端子之间。所述第一开关和所述第二开关可以是绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)，所述第一开关的集电极可与所述第一中性端子和所述第二中性端子耦合，所述第一开关的射极可与所述负极端子耦合，所述第二开关的集电极可与所述正极端子耦合，并且所述第二开关的射极可与所述第一中性端子和所述第二中性端子耦合。

附图说明

图1是具有双电机动力传动系统的电气化车辆的图解，所述双电机动力传动系统通过牵引电池经由每个电机的中性端子选择性地供电。

图2是示出包括可变电压转换器的典型的动力传动系统和储能部件的混合动力车辆的图解。

图3是电力电子模块的功率逆变器的示意图解。

图4是包括牵引电池、可变电压转换器、双逆变器和双电机的混合动力车辆动力传动系统的图解。

图5是双电机动力传动系统的图解，所述双电机动力传动系统通过牵引电池经由每个电机的中性端子供电。

图6是用于控制双电机动力传动系统的调制方法的图形表示，所述双电机动力传动系统通过牵引电池经由每个电机的中性端子供电。

图7是双电机动力传动系统的实施例的图解，所述双电机动力传动系统通过牵引电池经由每个电机的中性端子供电。

图8是双电机动力传动系统的实施例的图解，所述双电机动力传动系统通过牵引电池经由每个电机的中性端子供电。

图9是用于控制图5的双电机动力传动系统的调制方法的图形表示。

图10A和图10B是隔离双总线混合动力车辆动力传动系统的系统电气特性相对于时间的图形表示。

图11A和图11B是隔离双总线混合动力车辆动力传动系统的系统电气特性相对于时间的图形表示。

具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应当被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考任一附图示出并描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征相结合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教义一致的特征的各种组合和修改可以是特定应用或实现方式所期望的。

用于EV/HEV的典型的驱动系统可包括直流(DC)电源(即，高电压电池)、可变电压转换器(VVC)、逆变器和电机。VVC可以是双向升压转换器，所述双向升压转换器被配置为将电池的电压升高到马达/发电机和逆变器的操作电压。典型的驱动系统的实际方面包括：在需求增大功率时，可能需要并联连接的多个功率装置以输出更高的电流/更高的功率来满足需求。并联连接多个功率装置可能造成并联连接的功率装置之间的均流(currentsharing)问题。均流问题的结果是系统效率可能受损。而且，在典型的驱动系统中，因为当升压比、即高电压DC电压(Vdc)与输入电池(Vb)之比增大(例如，Vdc/Vb>2)时，效率降低，那么升压转换器的输出电压范围可受到限制。为了改进电动动力传动系统(e驱动)性能，期望具有宽输出电压范围的VVC。

混合动力电动车辆(HEV)驱动系统包括牵引马达驱动、发电机驱动和可变电压转换器(VVC)，如图4所示。马达和发电机(M/G)都可在电动模式(motoring mode)或发电模式下操作，前一种操作模式消耗功率/能量并且后一种操作模式产生功率/能量。这三个部件通过基于电容器的DC总线耦合。在此系统中，电池的低电压由VVC升压到高电压电平以用于提高牵引马达驱动的性能。

由于VVC拓扑的限制，此配置限制DC总线电压、使得其不能小于电池电压。在操作中，马达/发电机的定子绕组电压与转子速度有关，其中低转子速度对应于低马达/发电机电压。如果马达/发电机在低速下运行，则通常使用低调制指数来实现低马达/发电机定子电压，由此将最小DC总线电压设定为大约电池电压Vb。因此，高DC总线电压可导致马达逆变器/发电机逆变器的高功率损失，并且低调制指数导致马达/发电机中的相电流的高总谐波失真(THD)。如果可获得低DC总线电压，则可使用高调制指数来控制马达/发电机，从而允许在低速操作期间实现马达逆变器/发电机逆变器的较低功率损失和低相电流THD。

而且，VVC、马达逆变器和发电机逆变器共用一根DC总线。因此，相同的DC总线电压被施加到马达逆变器和发电机逆变器两者。当马达逆变器/发电机逆变器中的一者在低速下操作而另一者在高速下操作时，这可能导致马达逆变器/发电机逆变器的高功率损失。通常高速操作需要高马达/发电机电压，因此优选高DC总线电压，而低速操作需要低马达/发电机电压，因此低DC总线电压是优选的。另外地，用于实现低速操作的高DC总线电压和低调制指数可导致马达驱动/发电机驱动中的相电流的高THD。

这里公开了一种系统，其中马达逆变器和发电机逆变器的DC总线电压具有从零到设计升压电压的宽范围。其中马达逆变器和发电机逆变器有独立DC总线，因此每个DC总线电压可独立变化以满足不同速度下的马达/发电机的电压要求。它们的特定DC总线电压分别取决于马达和发电机的转子速度。例如，如果马达在高速下运行但发电机在低速下操作，则马达逆变器和发电机逆变器将具有两个DC总线电压，并且马达逆变器可在高DC总线电压下操作，而发电机逆变器则在低DC总线电压下工作，以便减小功率损失并降低相电流THD。此外，由于所提出的E驱动系统中没有电感器，因此消除了许多与电感器相关的缺点。

在图5、图7和图8所示的所提出的E驱动系统中，发电机(G)和马达(M)的定子绕组的中性点耦合在一起以形成公共中性点。其中牵引电池通过降压-升压转换器来连接到公共中性点。马达逆变器控制马达的操作，并通过降压-升压转换器和逆变器的组合控制来控制DC总线电压Vdc2。同样，发电机逆变器控制发电机的操作，并通过降压-升压转换器和逆变器的组合控制来控制DC总线电压Vdc1。马达和发电机都可在电动模式和发电模式下操作，而牵引电池可处于充电、放电、非充电或非放电模式。与具有从电池电压Vb到期望升压电压的窄范围的现有E驱动系统的DC总线电压不同，DC总线电压Vdc2和Vdc1具有从零到期望升压电压的宽操作范围。

在所提出的系统中，两个逆变器和降压-升压转换器一起管理两个DC总线电压和三个源(M、G和电池)，它们全都实现双向功率流。两个DC总线电压Vdc1和Vdc2可独立被控制，使得其独立电压电平满足马达和发电机以不同速度操作时的操作需求。例如，当马达e驱动需要具有从零到期望升压电压Vdc2的宽范围的DC总线电压，但发电机e驱动仅需要从电池电压Vb到期望升压电压Vdc1的DC总线电压范围时，图7中的所提出的系统独立控制转换器和马达逆变器以产生电压Vdc2，并且只控制发电机逆变器以实现电压Vdc1。

当马达e驱动和发电机e驱动独立需要其自己的都从零到其期望升压电压电平的宽电压范围时，可在发电机侧添加一个降压-升压转换器。然后，马达E驱动和发电机e驱动各自具有其自己的降压-升压转换器，从而使得两个DC总线电压控制更加灵活，如图8所示。具有S1和S2的转换器控制DC总线Vdc1，具有S3和S4的转换器控制DC总线Vdc2。

图1描绘了混合动力电动车辆，其示出了内部电动动力传动系统部件，所述内部电动动力传动系统部件被配置为通过操作马达逆变器8、DC总线12和高电压牵引电池2来使电流流过马达4的绕组，还被配置为通过操作发电机逆变器10、DC总线14和高电压牵引电池2来使电流流过发电机6的绕组。第一开关16和第二开关18包括在动力传动系统中。

图2描绘可称为插电式混合动力电动车辆(PHEV)的电气化车辆112。插电式混合动力电动车辆112可包括机械地耦合到混合动力变速器116的一个或多个电机114。电机114可能够作为马达或发电机操作。此外，混合动力变速器116机械地耦合到发动机118。混合动力变速器116还机械地耦合到驱动轴120，所述驱动轴120机械地耦合到车轮122。电机114可在发动机118打开或关闭时提供推进和减速能力。电机114还可充当发电机，并且可通过回收通常将在摩擦制动系统中作为热量损失的能量来提供燃料经济性益处。电机114还可通过允许发动机118以更有效的速度操作以及允许混合动力电动车辆112在发动机118在某些条件下关闭的情况下以电动模式操作来减少车辆排放。电气化车辆112也可以是电池电动车辆(BEV)。在BEV配置中，可不存在发动机118。在其他配置中，电气化车辆112可以是没有插电能力的强混合动力电动车辆(FHEV)。

牵引电池或电池组124存储可由电机114使用的能量。车辆电池组124可提供高电压直流(DC)输出。牵引电池124可电耦合到一个或多个电力电子模块126。一个或多个接触器142可在打开时将牵引电池124与其他部件隔离，并且在闭合时将牵引电池124连接到其他部件。电力电子模块126还电耦合到电机114，并且提供在牵引电池124与电机114之间双向传递能量的能力。例如，牵引电池124可提供DC电压，而电机114可利用三相交流电(AC)操作以起作用。电力电子模块126可将DC电压转换为三相AC电流来操作电机114。在再生模式中，电力电子模块126可将来自充当发电机的电机114的三相AC电流转换为与牵引电池124相容的DC电压。

车辆112可包括电耦合在牵引电池124与电力电子模块126之间的可变电压转换器(VVC)152。VVC 152可以是DC/DC升压转换器，所述DC/DC升压转换器被配置为增大或升高由牵引电池124提供的电压。通过增大电压，可降低电流要求，从而导致电力电子模块126和电机114的布线尺寸减小。此外，电机114可在更高的效率和更低的损失下操作。

除了提供用于推进的能量之外，牵引电池124还可为其他车辆电气系统提供能量。车辆112可包括DC/DC转换器模块128，所述DC/DC转换器模块128将牵引电池124的高电压DC输出转换为与低压车辆负载相容的低压DC电源。DC/DC转换器模块128的输出可电耦合到辅助电池130(例如，12V电池)以对辅助电池130进行充电。低压系统可电耦合到辅助电池130。一个或多个电负载146可耦合到高电压总线。电负载146可具有在适当时操作和控制电负载146的相关联的控制器。电负载146的示例可以是风扇、电加热元件和/或空调压缩机。

电气化车辆112可被配置为从外部电源136对牵引电池124再充电。外部电源136可以是与电插座的连接件。外部电源136可电耦合到充电器或电动车辆供电装备(EVSE)138。外部电源136可以是由电力事业公司提供的配电网络或电网。EVSE 138可提供电路和控制以调节并管理电源136与车辆112之间的能量传递。外部电源136可向EVSE 138提供DC或AC功率。EVSE 138可具有用于***到车辆112的充电端口134中的充电连接器140。充电端口134可以是被配置为将功率从EVSE 138传递到车辆112的任何类型的端口。充电端口134可电耦合到充电器或车载功率转换模块132。功率转换模块132可调节从EVSE 138供应的电力，以向牵引电池124提供恰当的电压和电流电平。功率转换模块132可与EVSE 138交互以协调功率到车辆112的输送。EVSE连接器140可具有与充电端口134的对应凹口配对的接脚。可替代地，被描述为电耦合或电连接的各种部件可使用无线电感耦合来传递功率。

一个或多个车轮制动器144可提供用于使车辆112减速并防止车辆112运动。车轮制动器144可以是液压致动的、电致动的或者它们的某一组合。车轮制动器144可以是制动系统150的一部分。制动系统150可包括用以操作车轮制动器144的其他部件。为简单起见，附图示出了制动系统150与车轮制动器144中的一者之间的单个连接。暗示了制动系统150与其他车轮制动器144之间的连接。制动系统150可包括用以监测和协调制动系统150的控制器。制动系统150可监测制动部件并控制车轮制动器144以用于车辆减速。制动系统150可对驾驶员命令做出响应并且还可自主地操作以实现诸如稳定性控制的特征。制动系统150的控制器可在由另一控制器或子功能请求时实现施加所请求制动力的方法。

车辆112中的电子模块可经由一个或多个车辆网络进行通信。车辆网络可包括用于通信的多个信道。车辆网络的一个信道可以是诸如控制器局域网(CAN)的串行总线。车辆网络的信道中的一者可包括由电气和电子工程师协会(IEEE)802系列标准定义的以太网。车辆网络的另外的信道可包括模块之间的离散连接，并且可包括来自辅助电池130的功率信号。不同的信号可经由车辆网络的不同信道传递。例如，视频信号可经由高速信道(例如，以太网)传递，而控制信号可经由CAN或离散信号传递。车辆网络可包括有助于在模块之间传递信号和数据的任何硬件和软件部件。车辆网络未在图2中示出，但是可暗示车辆网络可连接到车辆112中所存在的任何电子模块。可存在车辆系统控制器(VSC)148以协调各种部件的操作。

通常，VVC 152被配置为升压转换器。VVC 152可包括输入端子，所述输入端子可通过接触器142耦合到牵引电池124的端子。VVC 152可包括输出端子，所述输出端子耦合到电力电子模块126的端子。VVC 152可***作以致使输出端子处的电压大于输入端子处的电压。车辆112可包括监测和控制VVC 152内各个位置处的电气参数(例如，电压和电流)的VVC控制器。在一些配置中，VVC控制器可作为VVC 152的一部分被包括。VVC控制器可确定输出基准电压。控制器可基于电气参数和基准电压确定足以致使VVC 152达到期望输出电压的控制信号。在一些配置中，控制信号可被实施为脉冲宽度调制(PWM)信号，其中PWM信号的占空比是变化的。控制信号可预定开关频率操作。VVC控制器可使用控制信号来命令VVC 152提供期望输出电压。VVC 152在其下操作的特定控制信号可与VVC 152所提供的升压量直接相关。

参考图2，VVC 152可升高或“阶梯升高”由牵引电池124提供的电功率的电压电势。牵引电池124可提供高电压(HV)DC功率。在一些配置中，牵引电池124可提供150伏至400伏之间的电压。接触器142可串联电耦合在牵引电池124与VVC 152之间。当接触器142闭合时，HV DC电功率可从牵引电池124传递到VVC 152。输入电容器可与牵引电池124并联电耦合。输入电容器可减小任何电压和电流纹波。VVC 152可接收HV DC功率并根据占空比升高或“阶梯升高”输入电压的电压电势。通常，输出电容器电耦合在VVC 152的输出端子与电力电子模块126的输入端之间，以稳定总线电压并减小VVC 152的输出端处的电压和电流纹波。

参考图3，提供了用于控制电力电子模块(PEM)126的系统300。图3的PEM 126被示出为包括多个开关302(例如，IGBT)，所述多个开关302被配置为共同地作为具有第一相桥316、第二相桥318和第三相桥320的逆变器来操作。虽然逆变器被示出为三相转换器，但是逆变器可包括另外的相桥。例如，逆变器可以是四相转换器、五相转换器、六相转换器等。此外，PEM 126可包括多个转换器，其中PEM 126中的每个逆变器包括三个或更多个相桥。例如，系统300可控制PEM 126中的两个或更多个逆变器。PEM 126还可包括具有高功率开关(例如，IGBT)的DC到DC转换器，以经由升压、降压或其组合将电力电子模块输入电压转换为电力电子模块输出电压。

如图3所示，逆变器可以是DC到AC转换器。在操作中，DC到AC转换器经由DC总线304从DC功率链路306接收DC功率并将DC功率转换为AC功率。AC功率经由相电流ia、ib和ic传输以驱动AC机器(也称为电机114)，诸如图3中所描绘的三相永磁同步马达(PMSM)。在这种示例中，DC功率链路306可包括DC蓄电池以向DC总线304提供DC功率。在另一示例中，逆变器可作为AC到DC转换器来操作，所述AC到DC转换器将来自AC电机114(例如，发电机)的AC功率转换为DC功率，DC总线304可将所述DC功率提供到DC功率链路306。此外，系统300可控制其他电力电子拓扑中的PEM 126。

继续参考图3，逆变器中的相桥316、318、320中的每一者包括功率开关302，所述功率开关302可由各种类型的可控开关来实现。在一个实施例中，每个功率开关302可包括二极管和晶体管(例如，IGBT)。图3的二极管标记为D_a1、D_a2、D_b1、D_b2、D_c1和D_c2，而图3的IGBT分别标记为S_a1、S_a2、S_b1、S_b2、S_c1和S_c2。功率开关S_a1、S_a2、D_a1和D_a2是在图3中标记为第一相桥A 316的三相转换器的相桥A的部分。类似地，功率开关S_b1、S_b2、D_b1和D_b2是相桥B 318的部分，并且功率开关S_c1、S_c2、D_c1和D_c2是三相转换器的相桥C 320的部分。根据逆变器的具体配置，逆变器可包括任何数量的功率开关302或电路元件。二极管(D_xx)与IGBT(S_xx)并联连接，然而，为了正确操作，极性是反向的，这种配置通常称为反并联连接。这种反向并联配置中的二极管也称为续流二极管。

如图3所示，电流传感器CS_a、CS_b和CS_c提供来感测相应的相桥316、318、320中的电流。图3示出了与PEM 126分开的电流传感器CS_a、CS_b和CS_c。然而，电流传感器CS_a、CS_b和CS_c可根据PEM 126的配置集成作为PEM 126的部分。图3的电流传感器CS_a、CS_b和CS_c与相桥A、B和C(即，图3中的相桥316、318、320)串联安装，并为系统300提供相应的反馈信号i_as、i_bs和i_cs(也在图3中示出)。反馈信号i_as、i_bs和i_cs可以是由逻辑装置(LD)310处理的原始电流信号，或可嵌入或编码有关于通过相应的相桥316、318、320的电流的数据或信息。此外，功率开关302(例如，IGBT)可包括电流感测能力。电流感测能力可包括配置有电流镜输出端，其可提供表示i_as、i_bs和i_cs的数据/信号。数据/信号可指示通过相应相桥A、B和C的电流的方向、电流的幅值、或电流的方向和幅值两者。

再次参考图3，系统300包括逻辑装置(LD)或控制器310。控制器或LD 310可通过各种类型或组合的电子装置和/或基于微处理器的计算机或控制器来实现。为了实现控制PEM126的方法，控制器310可执行嵌入或编码有所述方法且存储在易失性和/或永久性存储器312中的计算机程序或算法。可替代地，逻辑可编码在离散逻辑、微处理器、微控制器或存储在一个或多个集成电路芯片上的逻辑或门阵列中。如图3的实施例中所示，控制器310接收并处理反馈信号i_as、i_bs和i_cs以控制相电流i_a、i_b和i_c，使得相电流i_a、i_b和i_c根据各种电流或电压模式流过相桥316、318、320并进入电机114的相应绕组。例如，电流模式可包括流入和流出DC总线304或DC总线电容器308的相电流i_a、i_b和i_c的模式。图3的DC总线电容器308被示出为与PEM 126分开。然而，DC总线电容器308可集成作为PEM 126的部分。

如图3所示，存储介质312(下文称为“存储器”)，诸如计算机可读存储器，可存储嵌入或编码有所述方法的计算机程序或算法。另外，存储器312可存储关于PEM 126中的各种操作条件或部件的数据或信息。例如，存储器312可存储关于通过相应的相桥316、318、320的电流的数据或信息。存储器312可以是控制器310的部分，如图3所示。然而，存储器312可定位在控制器310可访问的任何合适的位置中。

如图3所示，控制器310将至少一个控制信号236传输到功率转换器系统126。功率转换器系统126接收控制信号236以控制逆变器的开关配置，并且因此控制通过相应的相桥316、318和320的电流。开关配置是逆变器中的功率开关302的一组开关状态。通常，逆变器的开关配置确定逆变器在DC功率链路306与电机114之间转换功率的方式。

为了控制逆变器的开关配置，逆变器基于控制信号236将逆变器中的每个功率开关302的开关状态改变为导通状态或截止状态。在所示实施例中，为了将功率开关302切换到导通或截止状态，控制器/LD310向每个功率开关302提供栅极电压(Vg)并因此驱动每个功率开关302的开关状态。栅极电压Vg_a1、Vg_a2、Vg_b1、Vg_b2、Vg_c1和Vg_c2(图3中所示)控制相应的功率开关302的开关状态和特性。虽然逆变器在图3中被示出为电压驱动装置，但是逆变器可以是电流驱动装置或由使功率开关302在导通状态与截止状态之间切换的其他策略控制。控制器310可基于电机114的旋转速度、镜像电流或IGBT开关的温度来改变每个IGBT的栅极驱动。栅极驱动的变化可从多个栅极驱动电流中选择，其中栅极驱动电流变化与IGBT开关速度变化成比例。

还如图3所示，每个相桥316、318和320包括两个开关302。然而，桥316、318、320中的每一者中的仅一个开关可处于导通状态而不使DC功率链路306短路。因此，在每个相桥中，下部开关的开关状态通常与对应的上部开关的开关状态相反。顶部开关通常称为高侧开关(即，302A、302B、302C)，并且下部开关通常称为低侧开关(即，302D、302E、302F)。因此，相桥的高状态是指桥中的上部开关处于导通状态且下部开关处于截止状态。同样，相桥的低状态是指桥中的上部开关处于截止状态且下部开关处于导通状态。具有电流镜能力的IGBT可在所有IGBT、IGBT的子集(例如，S_a1、S_b1、S_c1)或单个IGBT上。

在图3中所示的三相转换器示例的启用状态期间可能发生两种情况：(1)两个相桥处于高状态而第三相桥处于低状态，或(2)一个相桥处于高状态而其他两个相桥处于低状态。因此，三相转换器中的一个相桥(其可被限定为逆变器的特定启用状态的“基准”相位)处于与具有相同状态的其他两个相桥(或“非基准”相位)相反的状态。因此，在逆变器的启用状态期间，非基准相要么都处于高状态，要么都处于低状态。

固态装置(SSD)，诸如绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或双极结型晶体管(BJT)，广泛用于各种汽车和工业应用，诸如电动马达驱动、动力逆变器、DC-DC转换器和功率模块。IGBT和MOSFET的操作是电压控制的，其中操作基于施加到IGBT或MOSFET的栅极的电压，而BJT的操作是电流控制的，其中操作基于施加到BJT的基极的电流。这里，SSD或高功率继电器的使用可用于控制、更改或调制车辆的电池与电机之间的电流。

图4是混合动力车辆动力传动系统400的图示，所述混合动力车辆动力传动系统400包括牵引电池402、输入电容器404、可变电压转换器406、双逆变器408和410、以及双电机412和414。这里，示出了混合动力电动车辆(HEV)驱动系统的功率分流配置，其包括牵引马达412和牵引马达逆变器408、发电机414和发电机逆变器410、DC总线电容器416、可变电压转换器(VVC)406、电池电容器404和牵引电池402。马达(M)412和发电机(G)414都可在推进模式或发电模式下操作，前一种操作模式将功率/能量转换为力，并且后一种操作模式将动能转换为电功率/电能。马达/逆变器、发电机/逆变器和电池经由基于电容器的DC总线耦合，其中电池的低电压通过VVC升高到高电平以用于增强牵引马达驱动的性能。

如图4所示的此动力传动系统(E驱动系统)具有优点和缺点。首先，由VVC 406、马达逆变器408和发电机逆变器410共用单根DC总线，从而导致单一DC总线电压被施加到马达逆变器408和发电机逆变器410两者。使用单一DC总线电压可导致马达逆变器和发电机逆变器中的功率损失增大。

通常，马达和发电机内的定子绕组两端的电压与它们相应的转子速度有关。高转子速度典型地对应于高马达/发电机电压，而低转子速度典型地对应于低马达/发电机电压。在一些实施例中，马达和发电机可以不同的转子速度操作。例如，一个可在要求高定子电压的高速模式下操作，而另一个可在低定子电压下以低速模式操作。对于图4所示的E驱动系统，如果发电机在高速模式下操作而马达在低速模式下操作，那么要求高DC总线电压和低调制指数来实现低马达定子电压。这可造成高DC总线电压，所述高DC总线电压导致马达逆变器的高功率损失。同样，如果马达在高速模式下操作而发电机在低速模式下操作，那么发电机逆变器/VVC要求高DC总线电压和低调制指数来实现低发电机定子电压。这可造成高DC总线电压，所述高DC总线电压导致发电机逆变器中的高功率损失。低调制指数导致马达/发电机中的相电流的高总谐波失真(THD)。

此外，双电机系统400典型地需要VVC 406以确保可产生期望DC总线电压，而不管在推进或发电期间马达驱动或发电机驱动的功率使用如何。VVC 406存在一些缺点，例如，VVC体积庞大并且可能难以封装在车辆中，并且VVC 406具有电感器和功率开关，这些通常具有高功率损失，从而导致E驱动系统的低效率。在操作期间，电感器可变热，由此需要冷却，这可能是困难的。已经难以找到空间供其使用的系统中的另外的冷却的组合加剧了所述问题并向VVC406添加了另外的成本和重量。而且，在一些实施例中，电感器的磁芯可具有温敏性能，其中磁芯在高温下容易饱和，从而使得VVC性能在一些工况下不稳定。

这里，双电机系统被配置为在没有可变电压转换器的情况下、利用分开的DC总线、使用Y绕线式马达和Y绕线式发电机并且经由中性端子使功率向和从Y绕线式电机流动来进行操作。

图5是双电机动力传动系统500的图解，所述双电机动力传动系统500使功率从电池502(例如，牵引电池)流动到第一电机504(马达)和马达逆变器506以及第二电机508(发电机)和发电机逆变器510。电池502与每个电机的中性端子耦合，使得功率从马达504和发电机508的中性端子向电池502流动以及从电池502流动。功率穿过逆变器和总线存储电容器。例如，在马达侧，功率通过开关S₁ 516和S₂ 518、马达逆变器506和马达DC总线电容器512从电池502移动到马达504，而在发电机侧，功率通过开关S₁ 516和S₂ 518、发电机逆变器510和发电机DC总线电容器514从电池502移动到发电机508。

图5的动力传动系统还包括耦合在中性端子与电池502的负极端子之间的第一开关516、以及耦合在中性端子与电池502的正极端子之间的第二开关518。第一开关516可以是固态开关，诸如双极结型晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)。在图5中，第一开关516是IGBT，并被耦合以使得射极与电池502的负极端子耦合并且集电极与中性端子耦合。第二开关518也可以是固态开关，诸如双极结型晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)。在图5中，第二开关518是IGBT，并被耦合以使得射极与中性端子耦合并且集电极与电池502的正极端子耦合。

HEV中的基于分开DC总线的E驱动系统500允许分开地控制具有它们自己的DC总线的马达逆变器和发电机逆变器。分开的DC总线允许每个DC总线电压独立地变化以满足以不同的速度且可能地在不同的操作模式下操作的电机的电压要求。例如，一个电机可能正在消耗功率，而另一个可能正在提供功率。这还允许控制损失，例如，在低速下可施加低DC总线电压以提供低马达/发电机定子电压，从而减小逆变器功率损失。通过克服图4所示的耦合的DC总线的问题，分开的DC总线有助于减小逆变器功率损失。例如，如果马达504在高速下运行但发电机508在低速下操作，则马达逆变器和发电机逆变器(506和510)将具有两个DC总线电压，马达逆变器DC总线处于高DC总线电压并且发电机逆变器DC总线处于低DC总线电压，以便减小功率损失。

由于E驱动系统500中不存在VVC，因此可避免以上列出的与VVC相关的缺点。在E驱动系统500中，发电机508和马达504的定子绕组的中性点耦合在一起以形成公共中性点。电池502通过开关516和518耦合在公共中性点与DC总线负轨之间。马达逆变器506控制马达504的操作，并且还通过与开关516和518一起工作来控制马达总线电容器512处的DC总线电压Vdc2。同样，发电机逆变器510控制发电机508的操作，并且还通过与开关516和518一起工作来控制发电机总线电容器514处的DC总线电压Vdc1。马达504和发电机508都可在推进模式和能量产生模式下操作，牵引电池502可处于充电/放电(或非充电和非放电)模式。这里，两个逆变器和两个开关管理三个源(马达504、发电机508和电池502)，这些变器和开关都具有双向功率流和两个DC总线电压：发电机总线电容器514处的Vdc1和马达总线电容器512处的Vdc2，这两个DC总线电压可被独立控制成具有不同的电平以满足以不同速度操作的马达504和发电机508的操作需求。

图6是用于控制双电机动力传动系统的调制方法的图形表示600，所述双电机动力传动系统通过牵引电池经由每个电机的中性端子供电。此调制方法示出了相对于时间604的信号602，其中载波信号606与具有DC偏移的每个相正弦分量(608、610和612)叠加。参考图5，马达逆变器和发电机逆变器(例如，506和510)可采用相同的调制方法600。与图6中的载波进行比较以控制马达逆变器/发电机逆变器(例如，506和510)的开关的调制信号包括正弦分量m_a、m_b、m_c和DC偏移分量D_bat。这里，波形608是m_a+D_bat，610是m_b+D_bat，并且612是m_c+D_bat。m_a、m_b和m_c相分量用于控制马达/发电机的线间电压，占空比D_bat控制DC总线电压。对于马达逆变器(例如，506)，D_bat＝D_M，m_a＝m_U1，m_b＝m_V1，m_c＝m_W1；对于发电机逆变器(例如，510)，D_bat＝D_G，m_a＝m_U2，m_b＝m_V2，m_c＝m_W2。

这里，用于马达逆变器和发电机逆变器的两个载波波形具有基本上180°的相移以实现交错控制，从而显著减小电池电流纹波。

图9示出了用于控制图5的降压-升压转换器的开关(S1 516和S2 518)的调制波形900。相对于时间908显示振幅902、开关S2栅极信号904和开关S1栅极信号906。栅极信号是这样以使得S2导通并且S1截止。这里，占空比Db 912与载波910进行比较以产生栅极信号S1和S2，其控制转换器以调整图5中的DC总线电压Vdc1和Vdc2。图9中的方法可应用于控制图7和图8所示的转换器。在图7中，转换器调整DC总线电压Vdc2。在图8中，两个转换器分别调整DC总线电压Vdc1和Vdc2中的两者。

基于图6和图9中的调制方法，图5中的每个DC总线电压可在宽操作范围内单独地控制。例如，在马达/发电机的低速操作期间，可获得马达逆变器/发电机逆变器的低DC总线电压以减小逆变器功率损失。而且，在马达/发电机的高速操作期间，可实现高DC总线电压以提供所需求的马达电压/发电机电压。这里，当马达(例如504)在高速下操作时，通过调整D_M和D_b将马达逆变器(例如506)控制成具有高DC总线电压，而当发电机(例如508)在低速下操作时，通过调整D_G和D_b将发电机逆变器(例如510)的DC总线电压控制成具有低电平。这允许更大程度地减小马达逆变器和发电机逆变器的功率损失。高调制指数和低DC总线电压导致马达/发电机中的相电流的低总谐波失真(THD)。图5中的两个DC总线电压可由以下表示

其中V_dc1是发电机电容器514的DC总线电压，V_dc2是马达电容器512的DC总线电压，-1<D_G<1，-1<D_M<1，0<＝D_b<＝1，并且V_b是电池502的电压。

这里，马达和发电机功率之和由电池功率平衡，使得pM+pG+pB＝0。通常，有三种操作模式，第一种是牵引电池由于马达和发电机功率平衡而没有充电或放电(即，pM+pG＝0，pB＝0)时的模式。接下来是牵引电池进行充电并且马达和发电机功率之和小于零时(即，总发电功率大于总推进功率，pM+pG<0，pB>0)时的模式。第三种是马达和发电机功率之和大于零时牵引电池正在放电(即，总发电功率小于总推进功率，pM+pG>0，pB<0)时的模式。

图5的系统是这样以使得马达/发电机的每个相定子绕组具有两个电流分量。第一电流分量是产生马达/发电机扭矩的正弦电流，并且第二电流分量是DC电流分量，所述DC电流分量为流过马达/发电机绕组的中性点的总DC电流的三分之一。此DC电流分量不在马达/发电机转子上产生扭矩，因此它并不影响马达/发电机的操作。

讨论了三个示例性操作模式以描述图5所示的E驱动系统。在第一操作模式下，发电机508在高速模式下产生功率，而马达504在低速模式下消耗功率，并且电池502进行充电。在第二操作模式下，发电机508在低速模式下产生功率，而马达504在高速模式下消耗功率，并且电池502进行放电。并且在第三操作模式下，发电机508在高速模式下产生功率，而马达504在低速模式下产生功率，并且电池502进行充电。

图7是双电机动力传动系统的图解，所述双电机动力传动系统使功率从电池702(例如，牵引电池)流动到第一电机704(马达)和马达逆变器706以及第二电机708(发电机)和发电机逆变器710。电池702与每个电机的中性端子耦合，使得功率从马达704和发电机708的中性端子向电池702流动以及从电池702流动。功率穿过逆变器和总线存储电容器。例如，在马达侧，功率通过开关S₁ 716和S₂ 718、马达逆变器706和马达DC总线电容器712从电池702移动到马达704，而在发电机侧，功率通过发电机逆变器710和发电机DC总线电容器714从电池702移动到发电机708。

图7的动力传动系统还包括耦合在中性端子与电池702的负极端子之间的第一开关716、以及耦合在马达的中性端子与电池702的正极端子之间的第二开关718。第一开关716可以是固态开关，诸如双极结型晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)。在图7中，第一开关716是IGBT，并被耦合以使得射极与电池702的负极端子耦合并且集电极与马达的中性端子耦合。第二开关718也可以是固态开关，诸如双极结型晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)。在图7中，第二开关718是IGBT，并被耦合以使得射极与马达的中性端子耦合并且集电极与电池702的正极端子耦合。

HEV中的基于分开DC总线的E驱动系统允许分开地控制具有它们自己的DC总线的马达逆变器和发电机逆变器。分开的DC总线允许每个DC总线电压独立地变化以满足以不同的速度且可能地在不同的操作模式下操作的电机的电压要求。例如，一个电机可正在产生功率，而另一个可正在消耗功率。这还允许控制损失，例如，在低速下可施加低DC总线电压以提供低马达/发电机定子电压，从而减小逆变器功率损失。通过克服图4所示的耦合的DC总线的问题，分开的DC总线有助于减小逆变器功率损失。例如，如果马达704在高速下运行但发电机708在低速下操作，则马达逆变器和发电机逆变器(706和710)将具有两个DC总线电压，马达DC总线处于高DC总线电压并且发电机DC总线处于低DC总线电压，以便减小功率损失。高调制指数和低DC总线电压导致马达/发电机中的相电流的低总谐波失真(THD)。

由于E驱动系统中不存在VVC，因此可避免以上列出的与VVC相关的缺点。在E驱动系统700中，发电机708和马达704的定子绕组的中性点耦合在一起以分别形成两个公共中性点。电池702耦合在发电机的公共中性点与DC总线负轨之间。马达逆变器706控制马达704的操作，并且还通过与开关716和718一起工作来控制马达总线电容器712处的DC总线电压Vdc2。同样，发电机逆变器710控制发电机708的操作，并且还控制发电机总线电容器714处的DC总线电压Vdc1。马达704和发电机708都可在推进模式和能量产生模式下操作，牵引电池702可处于充电/放电(或非充电和非放电)模式。这里，两个逆变器和开关716和718管理三个源(马达704、发电机708和电池702)，这些变器和开关都具有双向功率流和两个DC总线电压：发电机总线电容器714处的Vdc1和马达总线电容器712处的Vdc2，这两个DC总线电压可被独立控制成具有不同的电平以满足以不同速度操作的马达704和发电机708的操作需求。图7中的两个DC总线电压可由以下表示

其中V_dc1是发电机电容器714的DC总线电压，V_dc2是马达电容器712的DC总线电压，-1<D_G<1，-1<D_M<1，0<＝D_b<＝1，并且V_b是电池702的电压。

图8是双电机动力传动系统的图解，所述双电机动力传动系统使功率从电池802(例如，牵引电池)流动到第一电机804(马达)和马达逆变器806以及第二电机808(发电机)和发电机逆变器810。电池802与每个电机的中性端子耦合，使得功率从马达804和发电机808的中性端子向电池802流动以及从电池802流动。功率穿过逆变器和总线存储电容器。例如，在马达侧，功率通过开关820和822、马达逆变器806和马达DC总线电容器812从电池802移动到马达804，而在发电机侧，功率通过开关816和818、发电机逆变器810和发电机DC总线电容器814从电池802移动到发电机808。

图8的动力传动系统还包括耦合在发电机808的中性端子与电池802的负极端子之间的第一开关816、耦合在发电机808的中性端子与电池802的正极端子之间的第二开关818。第三开关820耦合在马达804的中性端子与电池802的负极端子之间，第四开关822耦合在马达804的中性端子与电池802的正极端子之间。第一开关、第二开关、第三开关和第四开关(816、818、820和822)可以是固态开关，诸如双极结型晶体管(BJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)或其组合。

在图8中，第一开关816是IGBT，其被耦合以使得射极与电池802的负极端子耦合并且集电极与发电机808的中性端子耦合。第二开关818是IGBT，其被耦合以使得射极与发电机808的中性端子耦合并且集电极与电池802的正极端子耦合。第三开关820是IGBT，其被耦合以使得射极与电池802的负极端子耦合并且集电极与马达804的中性端子耦合。第四开关822是IGBT，其被耦合以使得射极与马达804的中性端子耦合并且集电极与电池802的正极端子耦合。

HEV中的基于分开DC总线的E驱动系统允许分开地控制具有它们自己的DC总线的马达逆变器和发电机逆变器。分开的DC总线允许每个DC总线电压独立地变化以满足以不同的速度且可能地在不同的操作模式下操作的电机的电压要求。例如，一个电机可正在产生功率，而另一个可正在消耗功率。这还允许控制损失，例如，在低速下可施加低DC总线电压以提供低马达/发电机定子电压，从而减小逆变器功率损失。通过克服图4所示的耦合的DC总线的问题，分开的DC总线有助于减小逆变器功率损失。例如，如果马达804在高速下运行但发电机808在低速下操作，则马达逆变器和发电机逆变器(806和810)将具有两个DC总线电压，马达DC总线处于高DC总线电压并且发电机DC总线处于低DC总线电压，以便减小功率损失。高调制指数和低DC总线电压导致马达/发电机中的相电流的低总谐波失真(THD)。

由于E驱动系统中不存在VVC，因此可避免以上列出的与VVC相关的缺点。在E驱动系统中，发电机808和马达804的定子绕组的中性点耦合在一起以分别形成两个公共中性点。电池802耦合在公共中性点与DC总线负轨之间。马达逆变器806控制马达804的操作，并且还通过与开关820和822一起工作来控制马达总线电容器812处的DC总线电压Vdc2。同样，发电机逆变器810控制发电机808的操作，并且还通过与开关816和818一起工作来控制发电机总线电容器814处的DC总线电压Vdc1。马达804和发电机808都可在推进模式和能量产生模式下操作，牵引电池802可处于充电/放电(或非充电和非放电)模式。这里，两个逆变器和开关816和818、820和822管理三个源(马达804、发电机808和电池802)，这些变器和开关都具有双向功率流和两个DC总线电压：发电机总线电容器814处的Vdc1和马达总线电容器812处的Vdc2，这两个DC总线电压可被独立控制成具有不同的电平以满足以不同速度操作的马达804和发电机808的操作需求。

图5的两个DC总线电压由上面的等式(1)和(2)表示。其中-1<D_G<1且-1<D_M<1，0<＝D_b<＝1，并且V_b是电池电压。这里，每个DC总线电压在从零到设计升压电压的宽范围内单独地控制。每个DC总线电压具有两个控制自由度，即在发电机逆变器的DC总线电压的情况下为D_b和D_G，在马达逆变器的DC总线电压的情况下为D_b和D_M。对于马达/发电机的低速操作，可获得马达逆变器/发电机逆变器的低DC总线电压以减小逆变器功率损失；对于高速操作，可实现高DC总线电压以提供所需求的马达电压/发电机电压。对于图7，两个DC总线电压由等式(3)和(4)表示，DC总线电压Vdc1由发电机逆变器控制，其最小值是电池电压Vb。DC总线电压Vdc2由马达逆变器和转换器两者控制，其电压范围是从零到期望升压电压。

对于图8，两个DC总线电压可由下面的等式(5)和(6)表示。

其中D_b1是开关S2的占空比，0<＝D_b1<＝1；D_b2是开关S₄的占空比，0<＝D_b2<＝1。由于独立的D_b1和D_b2、D_G和D_M，两个DC总线电压得到独立控制。

在所提出的E驱动系统中，马达和发电机功率之和由电池功率平衡。马达/发电机的每个相定子绕组携载两个电流分量：(1)一个电流分量是用于产生马达/发电机转矩的正弦电流；(2)另一个电流分量是DC电流分量。此DC电流分量不在马达/发电机转子上产生扭矩，因此它并不影响马达/发电机的操作。

图10A和图10B是系统电特性相对于时间的图形表示。图10A相对于时间示出了电压1002(例如，V_dc1、V_dc2和V_b)、电池电流I_b 1004、发电机相电流1006(例如，I_U、I_V和I_W)、以及发电机相反电动势电压1008(例如，E_U、E_V和E_W)，而图10B相对于时间示出了马达相电流1010(例如，I_UM、I_VM和I_WM)、马达相反电动势电压1012(例如，E_UM、E_VM和E_WM)、电池功率1014和电机功率1016(例如，P_M和P_G)。

在此第一图形表示中，Vb＝205V，Vdc2＝35V，且Vdc1＝386V。在这种情况下，获得了发电机逆变器的高DC总线电压Vdc1以支持发电机在高速模式下运行，而在马达逆变器中实现了低DC总线电压Vdc2以支持马达在低速模式下操作。如图10A和图10B所示，在386-VDC总线电压Vdc1下，发电机反电动势(E_U、E_V和E_W)为127V rms。在马达逆变器的35-V DC总线电压Vdc2下，马达反电动势(E_UM、E_VM和E_WM)为10V rms。50-A rms ac相电流使发电机在高速下产生18.8-kW功率pG，马达具有200-A rms ac相电流并在低速下消耗7.1-kW功率pM。因此，电池在pB＝10.7kW和Vb＝205V下进行充电。发电机定子绕组携载30-A DC电流分量以递送发电功率(至中性点)，并且马达定子绕组携载-124-A DC电流分量以消耗功率(从中性点)。功率差被充入电池中。发电机相电流与其127.2-Hz反电动势相比具有180°相移；马达相电流与其10-Hz反电动势同相。

图11A和图11B是系统电特性相对于时间的图形表示。图11A相对于时间示出了电压1102(例如，V_dc1、V_dc2和V_b)、电池电流I_b 1104、发电机相电流1106(例如，I_U、I_V和I_W)、以及发电机相反电动势电压1108(例如，E_U、E_V和E_W)，而图11B相对于时间示出了马达相电流1110(例如，I_UM、I_VM和I_WM)、马达相反电动势电压1112(例如，E_UM、E_VM和E_WM)、电池功率1114和电机功率1116(例如，P_M和P_G)。

在此第二图形表示中，Vb＝196V，而Vdc2＝146V且Vdc1＝84V。在这种情况下，获得了发电机逆变器的低DC总线电压Vdc1以支持发电机在低速下运行，而在马达逆变器中实现了高DC总线电压Vdc2以支持马达在高速下操作。如图11A和图11B所示，在发电机逆变器的84-V DC总线电压Vdc1下，发电机反电动势(E_U、E_V和E_W)为30V rms。在马达逆变器的146-V DC总线电压Vdc2下，马达反电动势(E_UM、E_VM和E_WM)为50V rms。100-A rms ac相电流使发电机产生8.5-kW功率pG，马达具有102-A rms ac相电流并在高速下消耗15.8-kW功率pM。因此，电池在pB＝7.6kW和Vb＝196V下进行放电。发电机定子绕组携载69-A DC电流分量以递送发电功率(至中性点)，并且马达定子绕组携载-70.5-A DC电流分量以消耗功率(从中性点)。功率差通过电池放电得到补偿。发电机相电流与其30-Hz反电动势相比具有180°相移；马达相电流与其50-Hz反电动势同相。

由控制器执行的控制逻辑或功能可由一个或多个附图中的流程图或类似图解来表示。这些附图提供了代表性的控制策略和/或逻辑，其可使用一个或多个处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等)来实现。因此，所示的各种步骤或功能可按所示的顺序执行、并行地执行、或者在某些情况下可省略。尽管一直未明确示出，但是本领域普通技术人员将认识到，可根据所使用的特定处理策略来重复执行所示步骤或功能中的一个或多个。类似地，处理顺序不一定是实现本文描述的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。控制逻辑可主要在由基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系统控制器(诸如控制器)执行的软件中实现。当然，根据特定应用，控制逻辑可在一个或多个控制器中的软件、硬件或软件和硬件的组合中实现。当在软件中实现时，控制逻辑可提供在存储有数据的一个或多个计算机可读存储装置或介质中，所述数据表示由计算机执行以控制车辆或其子系统的代码或指令。计算机可读存储装置或介质可包括多种已知物理装置中的一种或多种，所述物理装置利用电存储、磁存储和/或光存储来保存可执行指令和相关联的校准信息、操作变量等。

本文公开的过程、方法或算法可能够递送到处理装置、控制器或计算机/由其实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可作为可由控制器或计算机以许多形式执行的数据和指令存储，所述形式包括但不限于：永久存储在不可写存储介质、诸如制度存储器(ROM)装置上的信息，以及可变更地存储在可写存储介质、诸如软盘、磁带、光盘(CD)、随机存取存储器(RAM)装置以及其他磁性和光学介质上的信息。所述过程、方法或算法也可在软件可执行对象中实现。可替代地，所述过程、方法或算法可整体地或部分地使用合适的硬件部件来实施，所述硬件部件诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或者其他硬件部件或装置，或者硬件、软件和固件部件的组合。

虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意图这些实施例描述由权利要求涵盖的所有可能形式。本说明书中所使用的措词是用于描述而非限制的措词，并且应当理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，各种实施方案的特征可组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外实施方案。虽然各种实施方案可被描述为关于一个或多个所期望特性相对于其他实施方案或现有技术实现方式提供优点或更优，但是本领域的普通技术人员认识到，可折衷一个或多个特征或特性以实现所期望的总体系统属性，这取决于具体的应用和实现方式。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可服务性、重量、可制造性、组装简易性等。因此，关于一个或多个特性被描述为不如其他实施方案或现有技术实现方式那样令人期望的实施方案在本公开的范围之内，并且对于特定应用可能是所期望的。

根据本发明，提供了一种用于车辆的动力传动系统，其具有：Y绕线式发电机和Y绕线式马达，所述Y绕线式发电机和所述Y绕线式马达通过相应的中性端子耦合；发电机逆变器，所述发电机逆变器耦合在所述Y绕线式发电机与发电机总线之间；马达逆变器，所述马达逆变器耦合在所述Y绕线式马达与马达总线之间；以及牵引电池，所述牵引电池具有各自选择性地耦合到所述中性端子的第一端子和第二端子，其中所述第二端子进一步耦合到所述发电机总线和所述马达总线的总线端子。

根据一个实施例，所述总线端子是所述发电机总线和所述马达总线的负总线端子。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于，第一开关，所述第一开关耦合在所述中性端子与所述牵引电池的负极端子之间；以及第二开关，所述第二开关耦合在所述中性端子与所述牵引电池的正极端子之间。

根据一个实施例，所述第一开关和所述第二开关是绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)，所述第一开关的集电极与所述中性端子耦合，所述第一开关的射极与所述负极端子耦合，所述第二开关的集电极与所述正极端子耦合，并且所述第二开关的射极与所述中性端子耦合。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：第一开关，所述第一开关耦合在所述马达的所述中性端子与所述牵引电池的负极端子之间；以及第二开关，所述第二开关耦合在所述马达的所述中性端子与所述牵引电池的正极端子之间。

根据一个实施例，所述第一开关和所述第二开关是绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)，所述第一开关的集电极与所述马达的所述中性端子耦合，所述第一开关的射极与所述负极端子耦合，所述第二开关的射极与所述马达的所述中性端子耦合，并且所述第二开关的集电极与所述正极端子耦合。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：控制器，所述控制器被配置为调制所述发电机逆变器和所述马达逆变器的开关，使得所述发电机总线的电压电平独立于所述马达总线的电压电平变化。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：发电机总线电容器和马达总线电容器，其中发电机总线电压电平由所述发电机总线电容器滤波，并且马达总线电压电平由所述马达总线电容器滤波。

根据一个实施例，所述开关是绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：发电机控制器，所述发电机控制器被配置为调制所述发电机逆变器的开关；以及马达控制器，所述马达控制器被配置为调制所述马达逆变器的开关，使得发电机相频率独立于马达相频率。

根据本发明，一种动力传动系统控制方法包括：在推进模式下：将电流从电池通过直流(DC)-DC转换器引导到第一电机的第一中性端子并且将电流从电池引导到第二电机的第二中性端子；调制第一逆变器开关以输出第一总线电压；以及调制第二逆变器开关以输出与所述第一总线电压不同的第二总线电压。

根据一个实施例，将电流从电池引导到所述第二中性端子是通过第二DC-DC转换器进行的。

根据一个实施例，所述第一逆变器开关的调制在第一频率下进行，并且所述第二逆变器开关的调制在与所述第一频率不同的第二频率下进行。

根据本发明，提供了一种车辆动力传动系统，其具有：发电机，所述发电机具有第一中性端子；马达，所述马达具有与所述第一中性端子选择性地耦合的第二中性端子；以及牵引电池，所述牵引电池具有选择性地耦合到所述第一中性端子和所述第二中性端子的第一端子。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：第一开关，所述第一开关耦合在所述第二中性端子与所述牵引电池的负极端子之间；以及第二开关，所述第二开关耦合在所述第二中性端子与所述牵引电池的正极端子之间。

根据一个实施例，所述第一开关和所述第二开关是绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)，所述第一开关的射极与所述第二中性端子耦合，所述第一开关的射极与所述负极端子耦合，所述第二开关的集电极与所述第二中性端子耦合，并且所述第二开关的集电极与所述正极端子耦合。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：第一开关，所述第一开关耦合在所述第一中性端子和所述第二中性端子与所述牵引电池的负极端子之间；以及第二开关，所述第二开关耦合在所述第一中性端子和所述第二中性端子与所述牵引电池的正极端子之间。

根据一个实施例，所述第一开关和所述第二开关是绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)，所述第一开关的集电极与所述第一中性端子和所述第二中性端子耦合，所述第一开关的射极与所述负极端子耦合，所述第二开关的集电极与所述正极端子耦合，并且所述第二开关的射极与所述第一中性端子和所述第二中性端子耦合。