用于控制混合动力车辆的HDC的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于控制混合动力车辆的高压侧DC/DC转换器(HDC)的装置和方法。所述HDC的开关频率基于构成HDC的电感器和IGBT开关元件的温度状态被可变地调节，以维持在电感器和IGBT开关元件的温度之间的平衡。因此，电感器和IGBT开关元件的温度被检测，并且HDC的开关频率基于各个元件各个温度的状态可变地被调节，以维持在电感器和IGBT开关元件的温度之间的平衡，从而提高IGBT开关元件的使用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于控制混合动力车辆的高压侧直流/直流(DC/DC)转换器(HDC)的装置和方法。更具体地，本专利技术涉及用于控制混合动力车辆的高压侧DC/DC转换器的装置和方法，其中高压侧DC/DC转换器的开关频率基于电感器和绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的温度可变地调节，所述电感器和绝缘栅双极性晶体管(IGBT)构成高电压侧DC/DC转换器，从而维持电感器和IGBT开关元件的温度之间的平衡。
技术介绍
为最大化如混合动力车辆或电动车辆之类的对环保型(eco-friendly)车辆的驱动电动机的效率，驱动电动机的方法从通过使用逆变器直接转换高压电池的电压来驱动电动机的方法变化为通过首先使用高压侧DC/DC逆变器增加高压电池的能量来使用逆变器驱动电动机的方法。因此，高压侧DC/DC转换器(在下文，被称为HDC)安装在最近已经增加需求的插入式混合动力车辆、电动车辆等内部，所述高压侧DC/DC转换器用于首先增加高压电池的电压并且向逆变器施加增加的电压。HDC配置成几种类型的如电感器和IGBT之类的半导体元件以增加驱动电动机的工作电压。参考图1，HDC是设置于高压电池10和逆变器30之间的用于电动机驱动控制的升压电路。HDC包括连接至高压电池10的输出端的电感器22和转换电流流过电感器22的上部IGBT开关元件24与下部IGBT开关元件26。当通过电感器22向电动机供给驱动电压时，DHC 20作为升压转换器工作，当执行再生制动时，DHC 20作为用于对高压电池充电的降压转换器工作。HDC 20的转换操作通过向上部和下部IGBT开关元件24和26各自的栅极施加彼此反相的PWM信号来执行。具体地，在接通/断开上部和下部IGBT开关元件的工作中发生开关损耗。当电动机被驱动时，开关损耗发生在下部IGBT开关元件。当执行再生制动时，开关损耗发生在上部IGBT开关元件。开关损耗随着HDC开关频率的增加而增加。进一步，发生在HDC的IGBT开关元件的操纵中的损耗量增加了IGBT开关元件的温度。随着发生在IGBT开关元件的操纵中的损耗量的增加，被驱动的IGBT开关元件的数目应当增加。而且，单位成本随IGBT开关元件增加的数目增加。同时，根据现有技术，降低开关频率的方法用于减小发生在IGBT开关元件的开关损耗的量的方法。当降低开关频率时，电感器波纹电路的振幅增加，这导致电感器产生热。
技术实现思路
本专利技术提供用于控制混合动力车辆的HDC的装置和方法，其中构成HDC的电感器和IGBT开关元件的温度被检测，并且HDC的开关频率基于各个元件的各个温度的状态可变地被调节，以维持电感器和IGBT开关元件的温度之间的平衡，从而提高IGBT开关元件的利用率。在一方面，本专利技术提供用于控制混合动力车辆的HDC的装置，其可包括：HDC，其包括：连接至高压电池输出端的电感器，和配置成转换流经电感器的电流的过电感器的上部绝缘栅双极性晶体管(IGBT)开关元件与下部IGBT开关元件；元件温度感测单元，其包括：配置成感测所述电感器温度的第一温度传感器、配置成感测所述下部IGBT开关元件温度的第二温度传感器和配置成感测所述上部IGBT开关元件温度的第三温度传感器；以及控制器，其配置成接收所述第一至第三温度传感器的温度感测值，并响应于检测所述电感器和各个IGBT开关元件之间在温度上的变化，将IGBT开关元件的开关频率条件成增加或降低，以维持所述电感器和各个IGBT开关元件的温度之间的平衡。在示例性实施例中，下部IGBT开关元件用于所述转换器的升压模式，并且所述上部IGBT开关元件用于所述转换器的降压模式。另外，当由所述第二温度传感器感测的所述下部IGBT开关元件的温度或由所述第三温度传感器感测的所述上部IGBT开关元件的温度高于由所
述第一温度传感器感测的所述电感器的温度时，所述控制器配置成将所述开关频率降低至预定水平。进一步，当由所述第一温度传感器感测的所述电感器的温度高于由所述第二温度传感器感测的所述下部IGBT开关元件的温度或由所述第三温度传感器感测的所述上部IGBT开关元件的温度时，所述控制器配置成将所述开关频率增加至预定水平。在另一方面，本专利技术提供用于控制混合动力车辆的HDC的方法，其可包括：除HDC的电感器的温度外，由感测单元还感测下部绝缘栅双极性晶体管(IGBT)开关元件和上部IGBT开关元件的温度；以及响应于确定所述电感器和各个IGBT开关元件之间的温度变化，由控制器将IGBT开关元件的开关频率调节成增加或降低以维持所述电感器和各个IGBT开关元件的温度之间的平衡。在调节所述开关频率的步骤中，当所述下部IGBT开关元件的温度或所述上部IGBT开关元件的温度高于所述电感器的温度时，将开关频率调节成降低至所述预定水平，以降低各个IGBT开关元件的温度。当所述开关频率降低至所述预定水平时，考虑到所述转换器的输出波纹，将所述开关频率固定到临界频率范围内的最小值。进一步，在调节开关频率的步骤中，当所述电感器的温度高于所述下部IGBT开关元件的温度或所述上部IGBT开关元件的温度时，将开关频率增加至预定水平以降低所述电感器的温度。当所述开关频率被增加至所述预定水平时，考虑到各个开关元件IGBT的转换速度，将所述开关频率固定到临界频率范围内的最大值。如上所述，本专利技术提供如下优点：第一，可检测构成HDC的电感器和IGBT开关元件的温度。响应于检测电感器和IGBT开关元件之间在温度上的变化，HDC的开关频率可被可变地调节，以维持电感器和IGBT开关元件的温度之间的平衡。因此，有可能维持适度利用电感器和IGBT开关元件的温度，从而提高IGBT开关元件的利用率。第二，随着电感器和IGBT开关元件的温度的适度利用被维持，有可能防止在电感器中产生热并且减小IGBT开关元件的开关损耗。附图说明本专利技术的上述和其他特征将参考示例性实施例及说明其的附图进行详细地描述，所述附图在下文中仅以说明的方式给出，并因此不限制本专利技术，以及其中：图1是根据现有技术说明混合动力车辆的逆变器和HDC之间关系的电路图；图2是说明根据现有技术构成混合动力车辆的HDC的IGBT开关元件和电感器的温度饱和时间的图；图3是说明根据本专利技术示例性实施例用于控制混合动力车辆的HDC的装置的电路图；以及图4是说明根据本专利技术示例性实施例用于控制混合动力车辆的HDC的方法的流程图。应当理解，附图不一定是按照比例绘制的，其呈现说明本专利技术原理的各种特征的稍微简化的表示。如在此公开的包括例如特定的大小、方向、位置和形状的本专利技术的特定设计特征将部分地由具体预期应用和使用环境来确定。图中，在所有附图中标识号指的是本专利技术的相同或者等价部件。具体实施方式应该理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似的术语包括通常的机动车辆，例如包括运动型多功能汽车(SUV)的乘用汽车、公共汽车、卡车、各种商业车辆、包括各种船只和船舶的水上车辆、飞行器等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插入式混合动力电动车辆、氢动力车辆，以及其他代用燃料车辆(例如衍生自石油资源之外的燃料)。如本文所参考，混合动力交通工具为具有两种或更多种能源的交通工具，例如汽油动力交通工具和电动交通工具。虽然示例性实施例被描述为使用了多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制混合动力车辆的高压侧直流/直流(DC/DC)转换器(HDC)的装置，所述装置包括：HDC，其包括：连接至高压电池输出端的电感器，和配置成转换流经电感器的电流的过电感器的上部绝缘栅双极性晶体管(IGBT)开关元件与下部IGBT开关元件；元件温度感测单元，其包括：配置成感测所述电感器温度的第一温度传感器、配置成感测所述下部IGBT开关元件温度的第二温度传感器和配置成感测所述上部IGBT开关元件温度的第三温度传感器；以及控制器，其配置成接收所述第一至第三温度传感器的温度感测值，并响应于检测所述电感器和各个IGBT开关元件之间在温度上的变化，将IGBT开关元件的开关频率条件成增加或降低，以维持所述电感器和各个IGBT开关元件的温度之间的平衡。

【技术特征摘要】
2015.05.27 KR 10-2015-00737881.一种用于控制混合动力车辆的高压侧直流/直流(DC/DC)转换器(HDC)的装置，所述装置包括：HDC，其包括：连接至高压电池输出端的电感器，和配置成转换流经电感器的电流的过电感器的上部绝缘栅双极性晶体管(IGBT)开关元件与下部IGBT开关元件；元件温度感测单元，其包括：配置成感测所述电感器温度的第一温度传感器、配置成感测所述下部IGBT开关元件温度的第二温度传感器和配置成感测所述上部IGBT开关元件温度的第三温度传感器；以及控制器，其配置成接收所述第一至第三温度传感器的温度感测值，并响应于检测所述电感器和各个IGBT开关元件之间在温度上的变化，将IGBT开关元件的开关频率条件成增加或降低，以维持所述电感器和各个IGBT开关元件的温度之间的平衡。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述下部IGBT开关元件用于所述转换器的升压模式，并且所述上部IGBT开关元件用于所述转换器的降压模式。3.根据权利要求1所述的装置，其中，当由所述第二温度传感器感测的所述下部IGBT开关元件的温度或由所述第三温度传感器感测的所述上部IGBT开关元件的温度高于由所述第一温度传感器感测的所述电感器的温度时，所述控制器配置成将所述开关频率降低至预定水平。4.根据权利要求1所述的装置，其中，当由所述第一温度传感器感测的所述电感器的温度高于由所述第二温度传感器感测的所述下部IGBT开关元件的温度或由所述第三温度传感器感测的所述上部IGBT开关元件的温度时，所述控制器配置成将所述开关频率增加至预定水平。5.一种用于控制混合动力车辆的直流/直流(DC/DC)转换器(HDC)
\t的方法，所述方法包括以下步骤：除HDC的电感器的温度外，由感测单元还感测下部绝缘栅双极性晶体管(IGBT)开关元件和上部IGBT开关元件的温度；以及响应于确定所述电感器和各个IGBT开关元件之间的温度变化，由控制器将IGBT开关元件的开关频率调节成增加或降低以维持所述电感器和各个IGBT开关元件的温度之间的平衡。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李允植，申相哲，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR