车辆中的可变电压转换器控制制造技术

本公开涉及车辆中的可变电压转换器控制。一种车辆电力系统可包括栅极驱动器，所述栅极驱动器被配置为：驱动与可变电压控制器的开关对应的牵引栅极和发电机栅极，使得所述栅极具有交替的脉冲宽度调制导通时间段。所述栅极可响应于吞吐量幅值下降到阈值以下而被驱动。所述栅极驱动器还可被配置为：响应于吞吐量超过所述阈值而驱动所述栅极，使得所述栅极中的一个的占空比为零。

Variable voltage converter control in vehicle

The disclosure relates to variable voltage converter control in vehicles. A vehicle power system may include a gate drive, which is configured to drive a traction gate and a generator gate corresponding to a switch of a variable voltage controller so that the gate has an alternating pulse width modulation through time period. The gate can be driven in response to a fall in the throughput amplitude below the threshold. The gate driver may also be configured to drive the gate in response to the throughput exceeding the threshold, so that the duty ratio of one of the gates is zero.

【技术实现步骤摘要】
车辆中的可变电压转换器控制
本公开涉及车辆中的可变电压转换器控制。
技术介绍
电动车辆可包括多个电机以产生扭矩和电力。电机可具有逆变器，所述逆变器被配置为将直流电流转换成交流电流。具有两个电机的电动车辆可包括两个逆变器。所述逆变器可有公共的母线。母线可由高压电容器和可变电压转换器(VVC)供电。可变电压转换器可配置有在各个电机与电池之间汲取或馈送电力的开关。
技术实现思路
一种车辆电力系统可包括栅极驱动器，所述栅极驱动器被配置为：驱动与可变电压控制器的开关对应的牵引栅极和发电机栅极，使得所述栅极具有交替的脉冲宽度调制导通时间段。所述栅极可响应于吞吐量幅值下降到阈值以下而被驱动。所述栅极驱动器还可被配置为：响应于吞吐量超过所述阈值而驱动所述栅极，使得所述栅极中一个的占空比为零。一种车辆可包括可变电压转换器(VVC)，所述可变电压转换器电连接到电池、牵引马达和发电机。所述可变电压转换器可具有电压转换器部分，所述电压转换器部分包括由栅极驱动器控制的开关。所述栅极驱动器可被配置为：以组合切换模式来对所述开关的栅极进行操作，使得与可变电压控制器的开关对应的牵引栅极和发电机栅极具有交替的脉冲宽度调制导通时间段。所述栅极驱动器可被配置为：以发电切换模式来对所述开关的栅极进行操作，使得所述牵引栅极的占空比为零。所述栅极驱动器可响应于可变电压转换器的功率吞吐量给电池进行再充电而以发电切换模式来操作。所述栅极驱动器可被配置为：以牵引切换模式来对所述栅极驱动器进行操作，使得所述发电机栅极的占空比为零。所述栅极驱动器可响应于可变电压控制器的功率吞吐量消耗电池而以牵引切换模式来对所述开关的栅极进行操作。一种车辆电力系统可包括可变电压控制器，所述可变电压控制器被配置为：对与牵引模式和发电机模式相关联的开关进行切换，使得所述开关具有交替的脉冲宽度调制导通时间段。所述控制器可响应于吞吐量幅值下降到阈值以下而对所述开关进行切换。所述控制器可对所述开关进行切换，使得所述开关中的一个的占空比为零。所述控制器可响应于吞吐量超过所述阈值而对所述开关进行切换。附图说明图1是包括逆变器和可变电压转换器的车辆电驱动系统的示意图；图2是具有被保持闭合的牵引栅极的可变电压转换器的示意图；图3是具有被保持闭合的发电机栅极的可变电压转换器的示意图；图4是示出在马达运行情况、发电情况和组合情况期间的栅极或开关状态的时序图；图5A是描绘在马达运行阶段期间的电感器电流的示图；图5B是描绘在发电阶段期间的电感器电流的示图；图6是描绘可变电压控制器的操作的流程图；图7是示出当IGBT栅极导通和截止时消耗的电流之间的差异的曲线图。具体实施方式在此描述了本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种形式和替代形式。附图不必按比例绘制；一些特征可被夸大或最小化以示出特定组件的细节。因此，在此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多种形式利用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各个特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。混合动力车辆可包括多个电机以产生电力并推进车辆。电机可连接到逆变器，所述逆变器被配置为将电机所需的交流电流转换成电池所需的直流电流。多个电机可连接到公共母线(rail)。母线可由高压电容器和可变电压转换器供电。可变电压转换器(VVC)可具有H桥结构或半H桥结构。可变电压转换器的开关可用于控制母线的电压。开关可由脉冲宽度调制信号进行驱动，以在母线上确立合适的电压。脉冲宽度调制导通时间段可在开关之间交替进行，使得通过开关的电流不交叉导电。在开关的导电导通时间段之间可能存在间隔、停止时间段或死区时间，以允许电压从开关栅极释放，这进一步防止了交叉导电。死区时间降低了可变电压转换器的效率，降低了控制精确度，并且对可变电压转换器的性能施加了限制。死区时间的消除允许增加可用于控制系统的占空比。例如，死区时间可将最大占空比限制为90％。死区时间的消除可允许控制器以95％的最大占空比来对开关进行操作。因此，通过消除死区时间可实现更大范围的电压。当牵引马达和发电机被操作时，前面所述的脉冲宽度调制导通时间段可以是优选的。如果仅牵引马达或发电机在被使用，则可变电压转换器可通过仅对一个开关进行操作来调整开关方案以减少开关损耗。用于半桥的单个可变电压转换器开关的操作或者对H桥的一侧的操作可提供热损失的减少，并且消除对死区时间的需求。例如，可变电压转换器的栅极驱动器或控制器可以以发电模式来被操作，在所述发电模式下，发电机开关以相同的脉冲宽度调制持续时间或占空比来被操作，而牵引开关被设置为停滞、关断状态。发电机开关也可具有不同的脉冲宽度调制占空比或由于死区时间的消除而增加的脉冲宽度调制占空比。另外，可变电压转换器的栅极驱动器或控制器可以以牵引模式来被操作，在所述牵引模式下，牵引开关以相同的脉冲宽度调制持续时间或占空比来被操作，而发电机开关被设定为停滞、关断状态。牵引开关还可具有不同的脉冲宽度调制占空比或由于死区时间的消除而增加的脉冲宽度调制占空比。进入三种模式中的一个可基于可变电压转换器的吞吐量幅值(throughputmagnitude)。吞吐量幅值可基于通过电阻器、电容器、电感器或其组合的电参数读数或者电阻器、电容器、电感器或其组合两端的电参数读数(例如，电压或电流)。例如，可对通过可变电压转换器的电感器的电流进行测量，以确定流过可变电压转换器的电流。电流的幅值和符号可确定模式。这意味着，如果电流高于设置的阈值，则可变电压转换器可消除死区时间，并对发电机开关或牵引开关进行操作。幅值可基于马达、发电机或其组合的最大额定功率来被设置。例如，马达可具有1000瓦的容量，吞吐量可以是该容量值的10％(或100瓦)。可变电压转换器可基于当前电流的符号来对特定的开关或开关组进行操作。例如，如果电流从电池流向牵引马达，则可变电压转换器可以以牵引模式来被操作。如果电流从发电机流向电池，则可变电压转换器可以以发电机模式来被操作。现在参照图1，示出了用于车辆的电驱动系统100。尽管被示出为功率分流配置，但是电驱动系统100的配置可以是不同的。电驱动系统100包括牵引电池102和可变电压转换器104。可变电压转换器104通过升压转换器或降压-升压转换器配置从电池102汲取电力或将电力馈送给电池102。转换器104包括电容器106和电感器108。流过电感器108的电流iL被馈送到开关110、112。开关110、112可以交替的方式被操作，以对输出电容器114两端的电压进行控制。输出电容器114使常规的牵引马达逆变器116的母线124和发电机逆变器118的母线126的电压稳定下来。马达逆变器116包括由栅极驱动器128驱动的多个开关，以从输出电容器114产生交流电流。该交流电流驱动牵引马达120。发电机逆变器118对发电机122产生的能量进行转换，以通过可变电压转换器104馈送回电池102。现在参照图2，示出了以牵引模式操作的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆电力系统，包括：栅极驱动器，被配置为：响应于吞吐量幅值下降到阈值以下，驱动与可变电压控制器的开关对应的牵引栅极和发电机栅极，使得所述栅极具有交替的脉冲宽度调制导通时间段，并且响应于吞吐量超过所述阈值，驱动所述栅极，使得所述栅极中的一个的占空比为零。

【技术特征摘要】
2017.01.12 US 15/404,5371.一种车辆电力系统，包括：栅极驱动器，被配置为：响应于吞吐量幅值下降到阈值以下，驱动与可变电压控制器的开关对应的牵引栅极和发电机栅极，使得所述栅极具有交替的脉冲宽度调制导通时间段，并且响应于吞吐量超过所述阈值，驱动所述栅极，使得所述栅极中的一个的占空比为零。2.如权利要求1所述的车辆，其中，吞吐量基于由电连接至可变电压控制器(VVC)的马达从电池汲取的电力以及由电连接至可变电压控制器的发电机馈送到电池的电力。3.如权利要求2所述的车辆，其中，所述阈值基于马达的最大额定功率。4.如权利要求2所述的车辆，其中，所述阈值基于发电机的最大额定功率。5.如权利要求2所述的车辆，其中，驱动所述栅极，使得所述栅极中的一个的占空比为零，防止流过可变电压控制器的电感器的电流的符号改变。6.如权利要求1所述的车辆，其中，当吞吐量为负时，牵引栅极为所述栅极中的所述一个。7.如权利要求1所述的车辆，其中，当吞吐量为正时，发电机栅极为所述栅极中的所述一个。8.如权利要求1所述的车辆，其中，栅极驱动器还被配置为：响应于吞吐量超过所述阈值，设置所述栅极中的另一个的占空比。9.如权利要求1所述的车辆，其中，栅极驱动器还被配置为：响应于吞吐量超过所述阈值，将所述栅极中的所述一个的占空比设置为隔离时间段，所述隔离时间段大于所述导通时间段。10.如权利要求9所述的车辆，其中，栅极驱动器还被配置为：响应于吞吐量超过所述阈值，将所述栅极中的所述一个的占空比设置为隔离时间段，所述隔离时间段等于所述导通时间段和所述开关的导通时间段之间的死区时间的总和。11.一种车辆，包括：可变电压转换器(VVC)，电连接到电池、牵引马达和发电机，且并具有电压转换器部分，所述电压转换器部分包括由栅极驱动器控制的开关，其中，所述栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐帆，杨水涛，周彦，默罕默德·胡尔希德·阿拉姆，陈礼华，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US