用于混合动力驱动系统的纹波减小的转换器技术方案

本公开涉及一种用于混合动力驱动系统的纹波减小的转换器。一种用于车辆的动力传动系统包括DC/DC转换器和控制器。DC/DC转换器包括电感器和输出电容器，并且连接在牵引电池和电驱动单元之间。控制器可被配置为：响应于车辆和AC电网之间的电连接，将所述输出电容器和电感器串联连接在牵引电池的端子之间，以吸收来自AC电网的无功功率。

【技术实现步骤摘要】
用于混合动力驱动系统的纹波减小的转换器
本申请总体上涉及电机和DC/DC转换器系统，所述DC/DC转换器系统被配置为减小在通过AC电网对电动车辆进行充电期间的电流纹波。
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牵引马达是可由3个正弦信号提供电力的三相马达，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。可选地，牵引电池被称作高电压电池。然而电机的改善的性能可通过在不同的电压范围(通常高于牵引电池端电压的电压)下进行操作来实现。同样地，用于驱动车载电机的电流需求通常被称作高电流。此外，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。电机(可包括牵引马达和发电机)可能需要高电压和高电流。由于电压需求和电流需求，电池模块和电力电子模块通常在持续的通信中。
技术实现思路
一种用于车辆的动力传动系统包括DC/DC转换器和控制器。DC/DC转换器包括电感器和输出电容器，并且连接在牵引电池和电驱动单元之间。控制器可被配置为：响应于车辆和AC电网之间的电连接，将所述输出电容器和电感器串联连接在牵引电池的端子之间，以吸收来自AC电网的无功功率。根据本专利技术的一个实施例，DC/DC转换器是双向DC/DC转换器。根据本专利技术的一个实施例，DC/DC转换器是降压-升压DC/DC转换器。一种控制动力传动系统的方法包括：响应于AC电网和包括所述动力传动系统的电动车辆之间的电连接，根据来自AC电网的无功功率，通过控制器对DC/DC转换器的高侧开关进行调制，以将功率传送通过DC/DC转换器的电感器，从而在DC/DC转换器的输出电容器中吸收所述无功功率的一部分。一种用于车辆的动力传动系统包括控制器，所述控制器可被配置为：响应于车辆和AC电网之间的电连接，将DC/DC转换器的输出电容器和电感器串联连接在牵引电池的端子之间，以吸收来自AC电网的无功功率。根据本专利技术的一个实施例，所述动力传动系统还包括集成的充电器，所述集成的充电器被配置为：经由第一电机和第二电机两者的中性端子，在AC电网与DC/DC转换器之间形成电连接。根据本专利技术的一个实施例，DC/DC转换器是双向DC/DC转换器。根据本专利技术的一个实施例，DC/DC转换器是降压-升压DC/DC转换器。附图说明图1是具有电机和DC/DC转换器的电气化车辆的示图，其中，DC/DC转换器被配置为减小在通过AC电网对电动车辆充电期间的电流纹波。图2是示出典型的动力传动系统以及包括AC电网充电组件的能量储存组件的混合动力车辆的示图。图3是车载DC/DC转换器的示意图。图4是包括AC电网充电器、牵引电池以及被配置为将无功功率引导至DC总线电容器的转换器的混合动力车辆动力传动系统的示意图。图5是包括集成AC电网充电器、牵引电池以及被配置为将无功功率引导至DC总线电容器的转换器的功率分流式混合动力车辆动力传动系统的示意图。图6是混合动力车辆的AC充电期间的充电组件与可变电压转换器组件的AC特性的图形示图。图7是用于混合动力车辆转换器的控制系统的示图。图8是用于转换器的控制系统将无功功率引导至DC总线电容器的流程图。图9是包括AC电网充电器、DC/DC转换器、牵引电池以及具有平衡电容器的逆变器/马达的混合动力车辆动力传动系统的示图。图10是包括AC电网充电器、DC/DC转换器、牵引电池以及被配置为在充电期间对功率进行平衡的逆变器/马达的混合动力车辆动力传动系统的示图。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。用于电动车辆的单相交流(AC)充电器通常以各种频率传送AC纹波。通常，最显著的频率分量是电网频率或线路频率的两倍，并且电网输入功率具有脉冲形状，所述脉冲形状具有直流偏移(Pin_dc)、较大的AC分量(线路频率的2倍)以及大小为2(Pin_dc)的峰间值。这种功率纹波在电池侧引起处于电网频率的两倍的频率下的电流纹波，从而需要额外的电路来保护电池。此外，存在其它频率下的电流纹波，诸如，由于电网失真和充电器的半导体开关的开关频率而导致的不同阶次的谐波。为了滤掉这些纹波，充电器需要大的直流链路电容器。这种大容量电容器增大了充电器的成本、体积和重量。由于电动车辆在AC电网充电期间不运动，所以电动车辆的电驱动系统(例如，动力传动系统或电动驱动系统)通常与电池断开连接，所述电气驱动系统包括牵引驱动逆变器和电机。这里，DC/DC转换器被操作以在电感器和输出电容器中吸收无功功率。提出了一种设备和方法，所述设备和方法利用电动驱动系统并且在充电期间将电动驱动系统作为低频电流补偿器进行操作。公开了一种动力传动系统，所述动力传动系统包括电容器，所述电容器被选择性地连接在Y形绕组电机的中性端子与马达逆变器的负极端子之间。在另一个实施例中，用于动力传动系统的控制器被配置为在AC电网充电期间以高于线路频率的频率对逆变器的开关进行调制，以使电流流过电机的一个相绕组，使得电流经由电机的不同的相绕组返回。图1描绘了示出包括电驱动单元2(例如，电机和逆变器)、DC/DC转换器4、高电压电池6和电池充电器8的内部电动动力传动系统组件的混合动力电动车辆。电池充电器8可集成到车辆内部或者可连同AC电网10处于车辆外部。在车辆充电期间，电流流过升压转换器4的电感器L并且经由高侧开关流到DC总线电容器Cdc，所述高侧开关被调制以控制电流的流动。这里，电驱动单元2可被配置为开路。在一个实施例中，控制器(例如，电池升压转换器控制器)可选择性地将DC总线电容器Cdc与电感器L串联接合或串联连接，使得DC总线电容器Cdc与电感器L的串联组合跨接在高电压电池6的端子上。控制器可以以高于线路频率的频率对电池升压转换器的开关进行调制，以减少基于线路频率和线路频率的谐波的纹波电流。这里，控制器(例如，电机逆变器控制器)可选择性地对转换器4的开关进行调制，以吸收来自AC电网10的无功能量。可完成转换器4的高侧开关的调制，以吸收电容器Cdc和/或电感器L中的无功能量。图2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1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车辆的动力传动系统，包括：DC/DC转换器，包括电感器和输出电容器，所述DC/DC转换器连接在牵引电池和电驱动单元之间；控制器，被配置为：响应于车辆和AC电网之间的电连接，将所述输出电容器和电感器串联连接在牵引电池的端子之间，以吸收来自AC电网的无功功率。

【技术特征摘要】
2017.05.17 US 15/597,2481.一种用于车辆的动力传动系统，包括：DC/DC转换器，包括电感器和输出电容器，所述DC/DC转换器连接在牵引电池和电驱动单元之间；控制器，被配置为：响应于车辆和AC电网之间的电连接，将所述输出电容器和电感器串联连接在牵引电池的端子之间，以吸收来自AC电网的无功功率。2.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：对DC/DC转换器的开关进行调制，以平衡通过DC/DC转换器的电感器和输出电容器的无功功率。3.如权利要求1所述的动力传动系统，还包括单相充电器，所述单相充电器被配置为：在AC电网与DC/DC转换器之间形成电连接。4.如权利要求1所述的动力传动系统，还包括集成的充电器，所述集成的充电器被配置为：经由第一电机和第二电机两者的中性端子，在AC电网和DC/DC转换器之间形成电连接。5.如权利要求1所述的动力传动系统，其中，电驱动单元包括电力逆变器和电机。6.如权利要求5所述的动力传动系统，其中，控制器还被配置为：对电力逆变器的开关进行调制，以在电机的至少一相中吸收来自AC电网的无功功率。7.如权利要求5所述的动力传动系统，其中，控制器还被配置为：对电力逆变器的开关进行调制，以在电机的至少一相以及连接在电机的中性端子与电力逆变器的负极端子之间的平衡电容器中吸收来自AC电网的无功功率。8.一种控制动力传动系统的方法，包括：响应于AC电网和包括所述动力传动系统的电动车辆之间的电连接，根据来自AC电网的无功功率，通过控制器对DC/DC转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹轲，陈清麒，迈克尔·W·德格内尔，
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