供电装置的制作方法

本公开涉及电动车辆和用于电动车辆的供电装置。

背景技术：

电动和混合动力车辆可包括被配置成将电功率从直流电(dc)转换为交流电(ac)和/或反之亦然的功率模块。

技术实现要素：

一种车辆包括电机、电池、逆变器和柔性电路。所述电机被配置成推进所述车辆。所述逆变器被配置成将来自所述电池的直流电转换为交流电。所述柔性电路具有嵌入其中的传感器，所述传感器被配置成测量所述交流电的第一相。所述传感器固定到所述逆变器的输出端子，所述逆变器的所述输出端子连接到所述电机的第一绕组相。

一种车辆包括电机、电池、逆变器和柔性电路。所述电机被配置成推进所述车辆。所述逆变器被配置成将来自所述电池的直流电转换为交流电。所述柔性电路具有嵌入其中的传感器，所述传感器被配置成测量所述电池的所述直流电。所述传感器固定到所述逆变器的输入端子，所述逆变器的所述输入端子连接到所述电池。

一种车辆包括电机、电池、整流器和柔性电路。所述整流器被配置成将来自所述电机的交流电转换为直流电。所述柔性电路具有嵌入其中的传感器，所述传感器被配置成测量所述交流电的第一相。所述传感器固定到所述整流器的输入端子，所述整流器的所述输入端子连接到所述电机的第一绕组相。

附图说明

图1是功率控制器的电路图，示出了联接到dc电源和电机的逆变器。

图2是功率控制器的电路图，示出了整流器，所述整流器联接到ac电源和诸如电池的能量存储装置；和

图3是包括逆变和整流电路的功率模块的俯视图。

具体实施方式

本文中描述本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅是示例，并且其他实施例可以采取各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被夸大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式利用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一个附图示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示出特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实现方式，可能需要与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。

参考图1，示出了联接到电源12和电机14的功率控制器(或供电装置)10的电路图。电机可以是电动马达或马达/发电机组合。功率控制器10可以用在车辆11(诸如电动或混合动力车辆)的电驱动系统中。电源12可以联接到功率控制器10，以便驱动电机14。在一些情况下，包括电动或混合动力车辆的情况，电源12可以是电池，诸如牵引电池，并且电机14可以是电动马达或电动马达/发电机组合。功率控制器10可以包括逆变器16和电压转换器17。电压转换器17可以是dc到dc转换器。替代地，电压转换器17可以是未与功率控制器10集成的单独的部件。逆变器16和电压转换器17可以被配置成将电功率输送到电机14。

逆变器16包含逆变电路。逆变电路可以包括开关单元18。开关单元18可以各自包括与二极管22反并联的晶体管20，诸如绝缘栅双极晶体管(igbt)。开关单元18可以被配置成向电机14提供交流电。更具体地，逆变器16可以被配置成将由电源12提供的直流电转换为交流电，然后将交流电输送到电机14。功率控制器10可以包括链接电容器(linkingcapacitor)24。链接电容器24可以设置在电源12和逆变器16之间。链接电容器24可以被配置成吸收在逆变器16或电源12处产生的纹波电流，并且稳定dc链路电压vo，以用于逆变器16控制。换句话说，链接电容器24可以被布置成对由于由逆变电路或诸如牵引电池的电池(其可以包括电源12)产生的纹波电流而引起的逆变电路的输入端处的电压变化进行限制。功率控制器10可以包括用于控制逆变电路的驱动板26。驱动板26可以是栅极驱动板，其被配置成在将电源12的直流电转换为交流电并将交流电输送到电机14时操作逆变器16的开关单元18的晶体管20。

电压转换器17可以包括电感器。包括电感器的电压转换器(未示出)的电路可以被配置成放大或增加从电源12输送到电机14的电功率的电压。保险丝28可以设置在逆变器16的直流侧上，以保护逆变电路免受电力浪涌的影响。

本公开不应被解释为限于图1的电路图，而应包括包含其他类型的逆变器、电容器、转换器或其组合的功率控制装置。例如，逆变器16可以是包括任何数量的开关单元的逆变器，并且不限于图1中所描绘的开关单元的数量。替代地，链接电容器24可被配置成将一个或多个逆变器联接到电源。

参考图2，示出了功率控制器10的额外部件的电路图。功率控制器10还联接到ac电源30和能量存储装置32。ac电源可以包括三个绕组相33。能量存储装置32可以是诸如牵引电池的电池，并且ac电源30可以是发电机。图1中所描绘的能量存储装置32和电源12可以是相同部件，或可以是单独的部件。图1中所描绘的ac电源30和电机14可以是单独的部件。例如，电机14可以是被配置成通过从电源12汲取电力来推进车辆11的电动马达，而ac电源30可以是被配置成对能量存储装置30再充电的发电机(例如，在车辆11的再生制动期间或在ac电源30正在由诸如内燃发动机的额外电源供电时)。替代地，图1中所描绘的ac电源30和电机14可以是相同的部件，诸如马达/发电机组合，其被配置成在某些条件下作为电动马达操作并且在其他条件下作为发电机操作。功率控制器10可以包括整流器34和电压转换器36。整流器是ac到dc转换器，而电压转换器36可以是dc到dc转换器。替代地，电压转换器36可以是未与功率控制器10集成的单独的部件。整流器34和电压转换器36可以被配置成将直流电功率输送到能量存储装置32。

整流器34包括被配置成将交流电转换为直流电的电路。整流器电路可以包括开关单元18。开关单元18可以各自包括与二极管22反并联的晶体管20，诸如绝缘栅双极晶体管(igbt)。开关单元18可以被配置成向能量存储装置32提供直流电。更具体地，整流器34可以被配置成将由ac电源30提供的交流电转换为直流电，然后将其输送到能量存储装置32。功率控制器10可以包括链接电容器38。链接电容器38可以设置在能量存储装置32和整流器34之间。链接电容器38可以被配置成吸收在整流器34或能量存储装置32处产生的纹波电流，并且稳定dc链路电压vo，以用于整流器34控制。换句话说，链接电容器38可以被布置成对由于由整流器电路或诸如牵引电池的电池(其可以包括能量存储装置32)产生的纹波电流而引起的整流器电路的输出端处的电压变化进行限制。功率控制器10可以包括用于控制整流器电路的驱动板40。驱动板40可以是栅极驱动板，其被配置成在将ac电源30的交流电转换为直流电并将直流电输送到能量存储装置32时操作整流器34的开关单元18的晶体管20。

电压转换器36可以包括电感器。包括电感器的电压转换器(未示出)的电路可被配置成减小从ac电源30输送到能量存储装置32的电功率的电压。保险丝42可以设置在整流器的直流侧上，以保护整流器电路免受电力浪涌的影响。

本公开不应被解释为限于图2的电路图，而应包括包含其他类型的整流器、电容器、转换器或其组合的功率控制装置。例如，整流器34可以是包括任何数量的开关单元的整流器，并且不限于图2中所描绘的开关单元的数量。替代地，链接电容器38可以被配置成将一个或多个整流器34联接到ac电源。

此外，应当理解，图1和图2中所描绘的功率控制器10的部件可以是共同的或单独的部件。例如，电压转换器17和电压转换器36可以是相同的部件，或者可以是单独的部件，驱动板26和驱动板40可以是相同的部件，或者可以是单独的部件，链接电容器24和链接电容器38可以是相同的部件，或者可以是单独的部件，保险丝28和保险丝42可以是相同的部件，或者可以是单独的部件，等等。

现在参考图1和图2，车辆11还包括相关联的控制器44，诸如动力传动系统控制单元(pcu)。虽然被示出为一个控制器，但是控制器44可为更大控制系统的一部分且可在整个车辆11上由各种其他控制器(诸如车辆系统控制器(vsc))控制。因此，应当理解，控制器44和一个或多个其他控制器可以统称为“控制器”，其响应于来自各种传感器的信号来控制车辆11的各个子部件以控制各种功能，诸如操作电机14以产生扭矩和动力以推进车辆11，操作ac电源30以对电池(例如，能量存储装置32)充电，操作内燃发动机(如果车辆11是除了一个或多个电机外还包括内燃发动机的混合动力车辆)以产生扭矩和动力来推进车辆11等。控制器44可以包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(cpu)。计算机可读存储装置或介质可以包括例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和保活存储器(kam)中的易失性存储器和非易失性存储器。kam是可以用于在cpu断电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用许多已知存储器装置中的任何一种来实施，诸如prom(可编程只读存储器)、eprom(电prom)、eeprom(电可擦除prom)、快闪存储器或能够存储数据的任何其他电、磁性、光学或组合存储器装置，所述数据中的一些代表由控制器用于控制车辆11和其子部件的可执行指令。

控制器44可以与电源12、电机14、驱动板26、ac电源30、能量存储装置32和驱动板40通信。响应于提供扭矩和动力以推进车辆11的命令，控制器44可以操作电源12、驱动板26和电机14，使得期望的功率经由功率模块10的逆变器16从电源12输送到电机14。可以经由控制器44监测和调节系统内各个点处的功率，以获得电机14的期望扭矩和动力输出。输送到逆变器16的dc功率可以由第一传感器46确定，所述第一传感器46测量在输入端处输送到逆变器16的直流电。输送到电机14的每个绕组相48的ac功率可以由第二传感器50和第三传感器52确定，第二传感器50和第三传感器52测量从逆变器16分别输出到电机14的三个绕组相48中的第一个和第二个的交流电。可以基于前两个绕组相48的测量值来估计从逆变器16输出到电机14的第三绕组相48的交流电和功率。控制器44可以包括将各种电流测量值转换为电机14正在输出的扭矩或动力的算法。

响应于给能量存储装置32再充电的命令，控制器44可以操作ac电源30、驱动板40和能量存储装置32以经由功率模块10的整流器34将功率从ac电源30输送到能量存储装置32。更具体地，控制器44可以操作ac电源30、驱动板40和能量存储装置32，以经由功率模块10的整流器34将期望的功率从ac电源30输送到能量存储装置32。可以监测和调整系统内各个点的功率，以获得从ac电源30到能量存储装置32的期望的功率输入。从ac电源30的每个绕组相33输送到整流器34的ac电源可以由第四传感器54和第五传感器56确定，第四传感器54和第五传感器56测量分别从ac电源30的三个绕组相33中的第一个和第二个输出并输送到整流器34的交流电。可以基于前两个绕组相33的测量值来估计从ac电源30的第三绕组相33输入到整流器34中的交流电和功率。从整流器34输出并输送到能量存储装置32的直流电和功率可以由第六传感器58确定，所述第六传感器58测量从整流器34输出的直流电。第一传感器46、第二传感器50、第三传感器52、第四传感器54、第五传感器56和第六传感器58都可以是霍尔效应传感器。

参考图3，示出了包括逆变和整流电路的功率模块10的俯视图。功率模块10包括壳体60，壳体60包含逆变和整流电路。功率模块包括dc总线，所述dc总线62将电源12连接到逆变器16并且将能量存储装置32连接到整流器34。更具体地，第一端子64被配置成将电源12连接到逆变器16，且第二端子66被配置成将能量存储装置32连接到整流器34。第一端子64可以被称为逆变器16的输入端子，因为电流从电源12流入到逆变器16中。第二端子66可以被称为整流器34的输出端子，因为电流从整流器34流出并流入到能量存储装置32中。

功率模块包括ac总线68，其将逆变器16连接到电机14，且将整流器34连接到ac电源30。更具体地，第三端子70、第四端子72和第五端子74各自被配置成将逆变器16的每个相输出连接到电机的三个绕组相48中的相应一个，并且第六端子76、第七端子78和第八端子80各自被配置成将ac电源30的每个绕组相33连接到至整流器34的相输入中的相应一个。第三端子70、第四端子72和第五端子可以被称为逆变器16的输出端子，因为电流从逆变器16流出并流入到电机14中。第六端子76、第七端子78和第八端子80可以被称为整流器的输入端子，因为电流从ac电源30流动并流入到整流器34中。

第一柔性电路82(其包括嵌入在诸如软塑料或聚合物的柔性基体中的一系列电路)可以具有被嵌入其中的一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置成测量流过相邻电气部件的电流的量值。例如，第二传感器50、第三传感器52、第四传感器54和第五传感器56可以被嵌入在第一柔性电路82中。第一柔性电路82可以包括逻辑电路板84，所述逻辑电路板84将来自传感器50、52、54、56的电流读数的量值传送到车辆控制器44。

第一柔性电路82可以固定到ac总线68，使得第二传感器50设置在第三端子70(逆变器16的输出端子，所述输出端子连接到电机14的绕组相48中的第一个)上且第三传感器52设置在第四端子72(逆变器16的输出端子，所述输出端子连接到电机14的相绕组48中的第二个)上，使得第二传感器50和第三传感器52可以测量分别从逆变器16输送到电机14的绕组相48中的第一个和第二个的交流电。

第一柔性电路82也可以固定到ac总线68，使得第四传感器52设置在第六端子76(整流器34的输入端子，所述输入端子连接到ac电源30的绕组相33中的第一个)上，且第五传感器56设置在第七端子78(整流器34的输入端子，所述输入端子连接到ac电源30的绕组相33中的第二个)，使得第四传感器52和第五传感器56可以测量分别从ac电源30的绕组相33中的第一个和第二个输送到整流器34的交流电。

可以根据ac总线68的设计将第一柔性电路82的尺寸和形状调整为ac总线68的尺寸和形状。第一柔性电路82可以包括将第一柔性电路82固定到ac总线68的粘合层。第一柔性电路82的后表面可以包括“剥离和粘贴”表面，其包括粘合层和在安装之前保护粘合层的可移除的背衬，诸如纸。

第二柔性电路86(其包括嵌入在诸如软塑料或聚合物的柔性基体中的一系列电路)可以具有被嵌入其中的一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置成测量流过相邻电气部件的电流的量值。例如，第一传感器46和第六传感器58可以被嵌入在第二柔性电路86中。第二柔性电路86可以包括逻辑电路板88，所述逻辑电路板88将来自第一传感器46和第六传感器58的电流读数的量值传送到车辆控制器44。

第二柔性电路86可以固定到dc总线62，使得第一传感器46被设置在第一端子64(从电源12到逆变器16的输入端子)上，使得第一传感器46可以测量从电源12输送到逆变器16的直流电。第二柔性电路86也可以固定到dc总线62，使得第六传感器58设置在第二端子66(整流器34到能量存储装置32的输出端子)上，使得第六传感器58可以测量从整流器34输送到能量存储装置32的直流电。

可以根据dc总线62的设计将第二柔性电路86的尺寸和形状调整为dc总线62的尺寸和形状。第二柔性电路86可以包括将第二柔性电路86固定到dc总线62的粘合层。第二柔性电路86的后表面可以包括“剥离和粘贴”表面，其包括粘合层和在安装之前保护粘合层的可移除的背衬，诸如纸。应当理解，对于柔性电路、传感器、绕组相、端子等或本文中所描述的任何其他部件、状态或状况的第一、第二、第三、第四等的标注可以在权利要求中重新布置，使得其关于权利要求是按时间顺序排列的。

在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或说明的其他实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为关于一个或多个期望的特性提供了优点或者优于其他实施例或现有技术实现方式，但本领域普通技术人员应认识到，根据具体应用和实现方式，一个或多个特征或特性可以折衷以实现期望的总体系统属性。因此，关于一个或多个特性被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式理想的实施例并不在本公开的范围之外，并且可能是特定应用所期望的。

根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有电机，其被配置成推进所述车辆；电池；逆变器，其被配置成将来自所述电池的直流电转换为交流电；及柔性电路，其具有嵌入其中的传感器，所述传感器被配置成测量所述交流电的第一相，其中所述传感器固定到所述逆变器的输出端子，所述逆变器的所述输出端子连接到所述电机的第一绕组相。

根据一个实施例，所述柔性电路具有嵌入其中的第二传感器，所述第二传感器被配置成测量所述交流电的第二相，其中所述第二传感器固定到所述逆变器的第二输出端子，所述逆变器的所述第二输出端子连接到所述电机的第二绕组相。

根据一个实施例，本发明的特征还在于控制器，所述控制器被配置成调整所述电机的功率输出，且其中所述柔性电路被配置成将所述交流电的所述第一相的量值传送到所述控制器。

根据一个实施例，本发明的特征还在于第二柔性电路，所述第二柔性电路具有嵌入其中的第二传感器，所述第二传感器被配置成测量所述电池的所述直流电，其中所述第二传感器固定到所述逆变器的输入端子，所述逆变器的所述输入端子连接到所述电池。

根据一个实施例，本发明的特征还在于控制器，所述控制器被配置成调整所述电机的功率输出，且其中所述第二柔性电路被配置成将所述电池的所述直流电的量值传送到所述控制器。

根据一个实施例，所述传感器是霍尔效应传感器。

根据一个实施例，传感器经由粘合剂固定到所述逆变器的所述输出端子。

根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：电机，其被配置成推进所述车辆；电池；逆变器，其被配置成将来自所述电池的直流电转换为交流电；及柔性电路，其具有嵌入其中的传感器，所述传感器被配置成测量所述电池的所述直流电，其中所述传感器固定到所述逆变器的输入端子，所述逆变器的所述输入端子连接到所述电池。

根据一个实施例，本发明的特征还在于第二柔性电路，所述第二柔性电路具有嵌入其中的第二传感器，所述第二传感器被配置成测量所述交流电的第一相，其中所述第二传感器固定到所述逆变器的输出端子，所述逆变器的所述输出端子连接到所述电机的第一绕组相。

根据一个实施例，所述第二柔性电路具有嵌入其中的第三传感器，所述第三传感器被配置成测量所述交流电的第二相，其中所述第三传感器固定到所述逆变器的第二输出端子，所述逆变器的所述第二输出端子连接到所述电机的第二绕组相。

根据一个实施例，本发明的特征还在于控制器，所述控制器被配置成调整所述电机的功率输出，且其中所述第二柔性电路被配置成将所述交流电的所述第一相的量值传送到所述控制器。

根据一个实施例，本发明的特征还在于控制器，所述控制器被配置成调整所述电机的功率输出，且其中所述柔性电路被配置成将所述电池的所述直流电的量值传送到所述控制器。

根据一个实施例，所述传感器是霍尔效应传感器。

根据一个实施例，所述传感器经由粘合剂固定到所述逆变器的所述输入端子。

根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：电机；电池；整流器，其被配置成将来自所述电机的交流电转换为直流电；及柔性电路，其具有嵌入其中的传感器，所述传感器被配置成测量所述交流电的第一相，其中所述传感器固定到所述整流器的输入端子，所述整流器的所述输入端子连接到所述电机的第一绕组相。

根据一个实施例，所述柔性电路具有嵌入其中的第二传感器，所述第二传感器被配置成测量所述交流电的第二相，其中所述第二传感器固定到所述整流器的第二输入端子，所述整流器的所述第二输入端子连接到所述电机的第二绕组相。

根据一个实施例，本发明的特征还在于控制器，所述控制器被配置成调整所述电机的功率输出，且其中所述柔性电路被配置成将所述交流电的所述第一相的量值传送到所述控制器。

根据一个实施例，本发明的特征还在于第二柔性电路，所述第二柔性电路具有嵌入其中的第二传感器，所述第二传感器被配置成测量所述电池的所述直流电，其中所述第二传感器固定到所述整流器的输出端子，所述整流器的所述输出端子连接到所述电池。

根据一个实施例，本发明的特征还在于控制器，所述控制器被配置成调整所述电机的功率输出，且其中所述第二柔性电路被配置成将所述电池的所述直流电的量值传送到所述控制器。

根据一个实施例，所述传感器是霍尔效应传感器。