用于混合动力车辆操作的自适应升压电压制造技术

本发明专利技术涉及用于混合动力车辆操作的自适应升压电压。一种动力传动系统包括DC‑DC转换器、电机和控制器。所述DC‑DC转换器可被配置为输出总线电压。所述控制器可被配置为：响应于超过电机的可用扭矩的扭矩请求，命令DC‑DC转换器将所述总线电压升压至从预定数量的可用离散阶跃值中选择的离散阶跃值，以增大所述可用扭矩，其中，所述选择的离散阶跃值响应于动力传动系统的选择的操作模式变化而变化。

【技术实现步骤摘要】
用于混合动力车辆操作的自适应升压电压
本申请总体上涉及一种被配置为选择升压电压并且在该升压电压下操作持续预定时间的DC-DC转换器。
技术介绍
电气化车辆(包括混合动力电动车辆(HEV)和电池电动车辆(BEV))依靠牵引电池向用于推进的牵引马达提供电力，并且依靠牵引电池和牵引马达之间的电力逆变器将直流(DC)电力转换为交流(AC)电力。典型的AC牵引马达是3相马达，3相马达可由3个正弦信号提供电力，所述3个正弦信号中的每个以120度的相位分离驱动。牵引电池被配置为在特定电压范围内操作，并提供最大电流。牵引电池可选地被称作高电压电池，其中，典型的牵引电池的端电压超过100伏特DC。然而，电机的改善的性能可通过在不同的电压范围内进行操作来实现，所述电压范围通常高于牵引电池的端电压。同样，用于驱动车辆电机的电流需求通常被称作高电流。很多电气化车辆包括DC-DC转换器(还被称作可变电压转换器(VVC))，以将牵引电池的电压转换为电机的操作电压水平。可包括牵引马达的电机可能需要高电压和高电流。由于电压需求、电流需求和开关需求，固态开关(诸如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT))通常被用于产生电力逆变器和VVC中的信号。
技术实现思路
一种动力传动系统包括DC-DC转换器、电机和控制器。所述DC-DC转换器可被配置为输出总线电压。所述控制器可被配置为：响应于扭矩请求超过电机的可用扭矩，命令DC-DC转换器将所述总线电压升压至从预定数量的可用离散阶跃值中选择的离散阶跃值，以增大所述可用扭矩，其中，所述选择的离散阶跃值响应于动力传动系统的选择的操作模式变化而变化。一种车辆包括电机和控制器。所述电机可被配置为：在总线电压下向车辆提供推进力。所述控制器可被配置为：使得转换器以从预定数量的可用离散阶跃值中选择的离散阶跃值输出所述总线电压，并且响应于电机的操作模式变化而改变所述可用离散阶跃值中的至少一些。一种控制DC-DC转换器的方法包括：响应于对与DC-DC转换器连接的马达的扭矩请求超过可用扭矩，输出总线电压并且更新至少一些离散阶跃值的大小。通过DC-DC转换器以从预定数量的可用离散阶跃值中选择的离散阶跃值输出总线电压持续至少预定持续时间。所述更新至少一些离散阶跃值的大小可基于动力传动系统的历史操作数据。附图说明图1是示出典型的传动系和能量储存组件的混合动力车辆的示图，其中，在传动系与能量储存组件之间具有可变电压转换器和电力逆变器。图2是车辆的可变电压转换器的示意图。图3是车辆的电机逆变器的示意图。图4是双电机和逆变器系统的示意图，所述双电机和逆变器系统具有牵引电池以及牵引电池与电力逆变器之间的可变电压转换器。图5A是马达扭矩下的电机的功率限制相对于角速度和总线电压的图形示图。图5B是混合动力车辆的行驶周期期间的向逆变器供应连续变化的电压的可变电压转换器的总线电压相对于时间的图形示图。图6A是马达扭矩下的电机的功率限制相对于角速度和总线电压的图形示图。图6B是混合动力车辆的行驶周期期间的向逆变器供应阶跃电压的可变电压转换器的总线电压相对于时间的图形示图。图7是马达扭矩下的电机的功率限制相对于角速度和总线电压的图形示图，所述图形示图进一步示出操作区域。图8是马达扭矩下的电机的功率限制相对于角速度和总线电压的图形示图，所述图形示图进一步示出受限操作区域内的滞后。具体实施方式在此描述本公开的实施例。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和替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征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是，参考任一附图示出和描述的各种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。固态器件(SSD)(诸如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或双极型晶体管(BJT))广泛用于各种车辆应用和工业应用(诸如，电动马达驱动、电力逆变器、DC-DC转换器和电力模块)。IGBT和MOSFET的操作是电压控制的，其中，所述IGBT和MOSFET的操作基于施加到IGBT或MOSFET的栅极的电压，而BJT的操作是电流控制的，其中，所述BJT的操作基于施加到BJT的基极的电流。在此将论述IGBT的使用，但是结构和方法可应用于其它的SSD。IGBT的操作由栅极驱动器提供的栅极电压控制。传统的栅极驱动器通常基于利用电流限制电阻器施加到IGBT的栅极的电压，该电压大于阈值电压，所述栅极驱动器一般由可切换的电压源和栅极电阻器构成。低的栅极电阻会引起开关速度快和开关损耗低，但是还可对半导体器件造成较高的负荷(stress)(例如，过电压负荷)。因此，栅极电阻被选择以寻求在开关损耗、开关延迟和负荷之间的折衷。当使IGBT截止时，栅极电阻器减小从栅极流出的电流，从而增加IGBT的截止时间。此外，栅极驱动器可使用不同的导通电阻器和截止电阻器，以单独地控制导通和截止的开关速度。图1描绘了可被称作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可包括机械地连接至混合动力传动装置116的一个或更多个电机114。电机114能够作为马达或发电机运转。此外，混合动力传动装置116机械地连接至发动机118。混合动力传动装置116还机械地连接至驱动轴120，驱动轴120机械地连接至车轮122。电机114能在发动机118启动或关闭时提供推进和减速能力。电机114还可用作发电机，并且能够通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热损失掉的能量来提供燃料经济性效益。电机114还可通过允许发动机118以更高效的转速运转并允许混合动力电动车辆112在特定状况下以发动机118关闭的电动模式运转而减少车辆排放。电气化车辆112还可以是电池电动车辆(BEV)。在BEV配置中，发动机118可不存在。在其它配置中，电气化车辆112可以是没有插电能力的全混合动力电动车辆(FHEV)。牵引电池或电池组124储存可被电机114使用的能量。车辆电池组124可提供高电压直流电(DC)输出。牵引电池124可电连接至一个或更多个电力电子模块126。一个或更多个接触器142可在断开时将牵引电池124与其它组件隔离，并且可在闭合时将牵引电池124连接到其它组件。电力电子模块126还电连接至电机114，并提供在牵引电池124与电机114之间双向传输能量的能力。例如，牵引电池124可提供DC电压而电机114可使用三相交流电(AC)来运转。电力电子模块126可将DC电压转换为三相AC电流来运转电机114。在再生模式下，电力电子模块126可将来自用作发电机的电机114的三相AC电流转换为与牵引电池124兼容的DC电压。车辆112可包括在牵引电池124和电力电子模块126之间电连接的可变电压转换器(VVC)152。VVC152可以是被配置为增大或升高由牵引电池124提供的电压的DC/DC升压转换器。通过增大电压，电流需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力传动系统，包括：DC‑DC转换器，被配置为输出总线电压；电机；控制器，被配置为：响应于扭矩请求超过电机的可用扭矩，命令DC‑DC转换器将所述总线电压升压至从预定数量的可用离散阶跃值中选择的离散阶跃值，以增大所述可用扭矩，其中，所述选择的离散阶跃值响应于动力传动系统的选择的操作模式变化而变化。

【技术特征摘要】
2016.12.01 US 15/366,0811.一种动力传动系统，包括：DC-DC转换器，被配置为输出总线电压；电机；控制器，被配置为：响应于扭矩请求超过电机的可用扭矩，命令DC-DC转换器将所述总线电压升压至从预定数量的可用离散阶跃值中选择的离散阶跃值，以增大所述可用扭矩，其中，所述选择的离散阶跃值响应于动力传动系统的选择的操作模式变化而变化。2.如权利要求1所述的动力传动系统，其中，所述可用离散阶跃值中的每个的大小是基于所述选择的操作模式的。3.如权利要求1所述的动力传动系统，其中，所述可用离散阶跃值中的至少一些的大小是基于所述动力传动系统在特定扭矩、转速和功率下操作的行驶周期时间的百分比的。4.如权利要求1所述的动力传动系统，其中，控制器还被配置为：基于所述动力传动系统的历史操作数据，更新所述可用离散阶跃值中的至少一些的大小。5.如权利要求1所述的动力传动系统，其中，控制器还被配置为：保持所述选择的离散阶跃值持续至少预定持续时间。6.如权利要求5所述的动力传动系统，其中，所述预定持续时间由所述选择的操作模式限定。7.如权利要求1所述的动力传动系统，其中，所述选择的操作模式由用户选择。8.如权利要求1所述的动力传动系统，其中，所述选择的操作模式为性能模式、运动模式、正常模式或经济模式。9.一种车辆，包括：电机，被配置为：在总线电压下向车辆提供推进力；控制器，被配置为：使得转换器以从预定数量的可用离散阶跃值中选择的离散阶跃值输出所述总线电压，并且响应于电机的操...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈礼华，周彦，杨水涛，默罕默德·胡尔希德·阿拉姆，徐帆，
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