针对逆变器直流侧电容器的集成充电和放电解决方案制造技术

本公开提供了“针对逆变器直流侧电容器的集成充电和放电解决方案”。一种车辆电力系统的控制器闭合预充电接触器和一对主接触器中的一个，以电连接电池和逆变器，使得电流流动通过预充电电阻器。所述控制器还打开所述一对主接触器，以使所述电池和所述逆变器电断开，并闭合被配置为完成电路的开关，使得由所述逆变器的电容器获取的电荷经由所述预充电电阻器耗散。

【技术实现步骤摘要】
针对逆变器直流侧电容器的集成充电和放电解决方案
本公开涉及用于机动车辆的电力系统。
技术介绍
电动化车辆(包括混合动力车辆、插电式混合动力车辆和电动车辆)被设计来由一个或若干电机(诸如AC感应电机、DC无刷电机和永磁同步电机)推进或部分地推进。电池组包括在电动化车辆中以向电机提供电力。混合动力车辆和插电式混合动力车辆还可具有能够给电池组充电和/或推进车辆的内置式内燃发动机。电池组包括多个串联和/或并联的电池单元以实现高电压和/或高输出功率来满足电机的需要。电池组还向其他设备和电路(诸如DC-DC转换器、车载发电机和空调系统)提供电力。
技术实现思路
一种车辆包括电池、逆变器和控制器，所述控制器闭合预充电接触器和一对主接触器中的一个，以电连接所述电池和所述逆变器，使得电流流动通过预充电电阻器。所述控制器还打开所述一对主接触器，以使所述电池和所述逆变器电断开，并闭合被配置为完成电路的开关，使得由所述逆变器的电容器获取的电荷经由所述预充电电阻器耗散。一种方法包括由控制器：闭合预充电接触器和一对主接触器中的一个，以电连接牵引电池和逆变器，使得从所述牵引电池到所述逆变器的电流流动通过预充电电阻器；并且打开所述一对主接触器并闭合被配置为完成所述预充电电阻器与所述逆变器的电容器之间的电路的开关，以经由所述预充电电阻器耗散由所述电容器获取的电荷。一种车辆电力系统包括牵引电池、逆变器和控制器，所述控制器打开一对主接触器，以使所述牵引电池和所述逆变器电断开，并且然后闭合被配置为完成电路的开关，使得由所述逆变器的电容器获取的电荷经由电耦接在所述牵引电池与所述电容器之间的预充电电阻器耗散。附图说明图1是包括电力系统的一种车辆的示意图。图2和图3是包括电力系统的另一种车辆的示意图。具体实施方式本文描述了本公开的各种实施例。然而，所公开的实施例仅仅是示例性的，并且其他实施例可采用未明确示出或描述的各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域普通技术人员以不同方式采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，参考附图中的任何一个示出和描述的各种特征可与在一个或多个其他附图中示出的特征结合以产生未明确示出或描述的实施例。所示出的特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，特定的应用或实现方式可能期望与本公开的教义相一致的特征的各种组合和修改。参照图1，车辆10包括牵引电池12、接触器电路14、逆变器16和电机20。由牵引电池12存储的能量可用于经由逆变器16的操作驱动电机20。同样，例如在再生制动过程中由电机20捕获的能量可经由逆变器16的操作由牵引电池12存储。接触器电路14包括预充电接触器21、预充电电阻器22和主接触器23、24。逆变器16包括开关26、28、30、32、34、36、直流侧电容器38、开关40和电阻器42。为了将牵引电池12电连接到逆变器16，闭合预充电接触器21和主接触器24，这导致直流侧电容器38由于预充电电阻器22的存在而缓慢获取电荷。当直流侧电容器38已获取的电荷与牵引电池12的电荷足够等同时，打开预充电接触器21并闭合主接触器23。为了将牵引电池12与逆变器16电断开，打开主接触器23、24，并且经由电阻器42操作开关40来使直流侧电容器38放电。通常，开关40和电阻器42位于逆变器16内，这可占用另外的空间。然而，电阻器42有时被隔离，并且导热垫用来将热量从其传递到相关联的外壳。这里，提出了以下布置：当车辆牵引逆变器关闭时，利用预充电电阻器使直流侧电容器放电。这消除了内部电阻并移动了控制逆变器外部放电的开关。这还节省了部件的数量并消除了对放电电路进行热隔离的需要。开关可以被设计来控制通过预充电电阻器的电流，并且开关的额定电压应当大于电容电压。然而，相对而言，由于电容器会缓慢放电，所以开关的额定电流可能较低。开关例如可以是金属氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管或机械继电器。对开关和预充电接触器的控制是互补的。参照图2，车辆46包括牵引电池48、接触器电路50、逆变器52、电机54和控制器55。这里，控制器55可表示若干控制器。牵引电池48、接触器电路50、逆变器52和电机54中的每一者与控制器55通信和/或在控制器55的控制之下。由牵引电池48存储的能量可用于经由逆变器52的操作驱动电机54。同样，例如在再生制动过程中由电机54捕获的能量可经由逆变器52的操作由牵引电池48存储。接触器电路50包括预充电接触器56、预充电电阻器58、主接触器60、62和开关64。逆变器52包括开关66、68、70、72、74、76和直流侧电容器78。为了将牵引电池48电连接到逆变器52，控制器55闭合预充电接触器56和主接触器62，这导致直流侧电容器78由于预充电电阻器58的存在而缓慢获取电荷。当直流侧电容器78已获取的电荷与牵引电池48的电荷足够等同时，控制器55打开预充电接触器56并闭合主接触器60。在此过程中开关64保持打开。为了将牵引电池48与逆变器52电断开，控制器55打开主接触器60、62并闭合开关64，使得由直流侧电容器38获取的电荷经由通过预充电电阻器58的电流流动通过预充电电阻器58耗散。控制器55可经由已知技术监测直流侧电容器78上的电荷并响应于电荷下降到目标电平以下或响应于自打开主接触器60、62起经过预定量的时间而打开开关64。参照图3，车辆46包括机械耦接到混合动力变速器80的电机54。电机54可作为马达或发电机操作。另外，混合动力变速器80机械耦接到发动机82和驱动轴84，所述驱动轴84机械耦接到车轮86。牵引电池或电池组48存储可由电机54使用的能量。车辆电池组48可提供高压直流(DC)输出。牵引电池48可电耦接到包括上面所讨论的逆变器52的一个或多个电力电子模块88。接触器电路50可将牵引电池48与其他部件隔离，并将牵引电池48连接到如上所述的其他部件。电力电子模块88还电耦接到电机54并提供在牵引电池48与电机54之间双向传递能量的能力。例如，牵引电池48可提供DC电压，而电机54可用交流电(AC)操作来起作用。电力电子模块88可经由逆变器52将DC电压转换为AC电流来操作电机54。在再生模式中，电力电子模块88可将来自充当发电机的电机54的AC电流转换为与牵引电池48兼容的DC电压。车辆46可包括在牵引电池48与电力电子模块88之间电耦接的可变电压转换器(VVC)(未示出)。VVC可以是被配置为增加或升高由牵引电池48提供的电压的DC/DC升压转换器。通过增加电压，可降低电流要求，从而导致用于电力电子模块88和电机54的布线大小减小。此外，电机54可以更好的效率和更低的损耗操作。除了提供用于推进的能量之外，牵引电池48还为其他车辆电气系统提供能量。车辆46可包括DC/DC转换器模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆，其包括：/n电池；/n逆变器；以及/n控制器，所述控制器被配置为：/n闭合预充电接触器和一对主接触器中的一个，以电连接所述电池和所述逆变器，使得电流流动通过预充电电阻器，并且/n打开所述一对主接触器，以使所述电池和所述逆变器电断开，并闭合被配置为完成电路的开关，使得由所述逆变器的电容器获取的电荷经由所述预充电电阻器耗散。/n

【技术特征摘要】
20190111 US 16/246,0111.一种车辆，其包括：
电池；
逆变器；以及
控制器，所述控制器被配置为：
闭合预充电接触器和一对主接触器中的一个，以电连接所述电池和所述逆变器，使得电流流动通过预充电电阻器，并且
打开所述一对主接触器，以使所述电池和所述逆变器电断开，并闭合被配置为完成电路的开关，使得由所述逆变器的电容器获取的电荷经由所述预充电电阻器耗散。


2.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器进一步被配置为响应于所述电荷下降到阈电平以下而打开所述开关。


3.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器进一步被配置为在预定义时间段期满时打开所述开关，所述预定义时间段以打开所述一对主接触器以使所述电池和所述逆变器电断开开始。


4.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器进一步被配置为响应于所述电容器获取期望的电荷而闭合所述一对主接触器中的另一个并打开所述预充电接触器。


5.如权利要求1所述的车辆，其中所述开关是金属氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管或机械继电器。


6.一种方法，其包括：
由控制器，
闭合预充电接触器和一对主接触器中的一个，以电连接牵引电池和逆变器，使得从所述牵引电池到所述逆变器的电流流动通过预充电电阻器，并且
打开所述一对主接触器，并闭合被配置为完成所述预充电电阻器与所述逆变器的电容器之间的电路的开关，以经由所述预充电电阻器耗散由所述电容器获取的电荷。


7.如权利要求6所述的方法，其还...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍里斯·库鲁维加，陈礼华，葛宝明，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