DC-DC转换器控制制造技术

本公开涉及DC

【技术实现步骤摘要】
DC
‑
DC转换器控制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年5月14日提交的美国临时专利申请No.63/024,689的权益，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]用于转换来自高压电源的直流电以向包括低压电池的负载供电的系统和方法。

技术介绍

[0004]DC/DC转换器将直流(DC)电压转换成不同电平的DC电压。这些转换器可以使输入电压升压(step
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up)或降压(step
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down)。一些DC/DC转换器具有固定的升压比。其它DC/DC转换器将输出电压控制为目标电压，而不管作为结果流过的电流量如何。在电流过大或高于转换器的组件的特性极限的情况下，可以包括保护电路以防止损坏转换器。
[0005]期望关于从DC/DC转换器接收电力的负载的特性来控制DC/DC转换器。

技术实现思路

[0006]公开了一种DC/DC转换器、包括所述DC/DC转换器的用于电动车辆的系统、以及为电动车辆的低压电池充电的方法。
[0007]在一个实施方式中，控制DC
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DC转换器的输出电压的方法包括：感测电动车辆的总线的电压；在第一时间段期间将命令电压信号从感测电压增加到标称电压；在大于第一时间段的第二时间段期间将命令电压信号从标称电压增加到期望电压；以及基于命令电压信号生成电压输出。
[0008]在一个实施方式中，电压控制逻辑单元可操作以生成实现控制方法的电压命令，该方法包括：感测电动车辆的总线的电压；在第一时间段期间将命令电压信号从感测电压增加到标称电压；在大于第一时间段的第二时间段期间将命令电压信号从标称电压增加到期望电压；以及基于命令电压信号生成电压输出。
[0009]本公开的某些实施方式可以包括以上优点中的一些、全部或不包括以上优点。根据本文包括的附图、说明书和权利要求书，一种或更多种其它技术优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。而且，尽管上面已经列举了具体的优点，但是各种实施方式可以包括所列举的优点中的全部、一些或不包括所列举的优点。
附图说明
[0010]本公开的特征和优点将变得更加容易想到，因为当结合附图时通过参照以下具体实施方式，本专利技术的特征和优点将变得更好理解，其中：
[0011]图1是具有电驱动器的车辆的立体图；
[0012]图2是具有电驱动器的车辆的电力电子系统的示意图；
[0013]图3是在图2的电力电子系统中实现的电压命令方案的曲线图；
[0014]图4是在图2的电力电子系统中实现的电压命令方案的另一曲线图；
[0015]图5是用于生成图3和图4的电压命令方案的控制算法的流程图；
[0016]图6是具有电驱动器的车辆的电力电子系统的另一实施方式的示意图；以及
[0017]图7是电压命令逻辑单元的实施方式的框图。
[0018]贯穿几个视图，对应的附图标记指示对应的部件。尽管附图表示根据本公开的多个特征和组件的实施方式，但是附图不一定按比例绘制，并且某些特征可能被放大以便更好地例示和解释本公开。本文阐述的示例例示了本公开的实施方式，并且这些示例不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。
具体实施方式
[0019]出于促进对本公开原理的理解的目的，现在将参照附图中例示的实施方式，其在下面进行描述。以下公开的实施方式并非旨在是穷举的或将权利要求限制为以下详细描述中公开的精确形式。而是，选择并描述实施方式，使得本领域的其它技术人员可以利用他们的教导。应该理解的是，由此并不旨在限制权利要求的范围。
[0020]除非明确说明相反的意图，否则为了清楚起见，术语以其单数形式使用，并且旨在包括其复数形式。
[0021]参照图1，示出了包括车轮22的电动车辆20。车轮22是由电动发电机或电动发电机和内燃发动机(例如，混合动力车辆)的组合驱动的电动车辆20的牵引系统的一部分。参照图2，电动车辆20包括高压总线30、低压总线60和DC/DC转换器50，DC/DC转换器50从高压总线30汲取电力并且在使电压从高电压降压到低电压之后向低压总线60提供电力。电驱动器24通常包括供应电力或从高压总线30接收电力的高压电池32、供应电力或从高压总线30接收电力的电动发电机34、以及由电动发电机34驱动的牵引系统36。可以使用多个电动发电机和高压电池。电动发电机例如在制动期间生成电力，并且来自所生成的电力的能量被存储在高压电池中。在停放车辆时，高压电池也可以通过高压充电器充电。牵引系统可以包括：壳体，该壳体包括离合器和电动发电机；以及轴，该轴被至少一个离合器接合和分离以驱动车轮22。轴可以直接联接到车轮(直接驱动)，或者可以通过差速器和车轮驱动轴连接到车轮。
[0022]DC/DC转换器50具有输入触点52和输出触点54。DC/DC转换器54可以包括任何已知的电力电子组件。通常，降压DC/DC转换器将包括降压或降压
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升压电路，其中磁场临时存储能量，然后释放能量以生成降压电压。电感器或变压器用于生成磁场。电容器可以用于存储所得到的电能。开关被用于生成切换磁场，因此DC/DC转换器可以被称为开关模式转换器。通常包括控制器以响应于电压命令来控制开关的切换速率。例如，电压命令可以是15伏DC。控制器因此可以监测与输出触点54相关联的输出电压，或者因此可以监测代理，并且调整切换速率以维持15伏输出。然而，由于负载在需求和总阻抗方面都是不可预测的，并且包括低压电池62，因此控制器可能无法准确地确定输出电压，因此可能会生成不利于低压电池寿命的电压变化。期望由DC/DC转换器的控制器确定的电压低于实际输出电压，特别是随着输出电流的增加。尽管可以包括电流传感器以改进在任何特定系统中对输出电压的控制，但是增加传感器和相应的感测逻辑单元会增加成本和复杂性。
[0023]低压总线60以低电压(例如，小于100伏，优选等于或小于50伏、24伏或15伏)从DC/
DC转换器50的触点54接收电力。提供低压电池62以存储能量并可能为各种工作负载64供电。如本文所使用的术语“工作负载”用于指消耗但不存储能量的负载，例如加热器、灯、通信设备、风扇等。非工作负载也可以由低压总线60供应。
[0024]在图2中还示出了DC/DC转换器控制器100，其包括感测电阻器Rs和通过通信线路82、84、86和88连接到电驱动器24、DC/DC转换器50、DC/DC转换器控制器100和车辆控制器21的CAN总线80。CAN总线是众所周知的分布式控制总线，其中，多个设备可以基于已建立的数据和节点地址协议彼此通信。通常提供电力电子控制器38以管理高压电池和电动发电机。电力电子控制器可以包括多个控制器，该多个控制器包括控制器模块，该控制器模块包括在高压电池组中的各个高压电池和/或多个电池模块中的各个电池模块中。车辆控制器21可以使用通信线路82来确定电池的充电状态并向牵引系统发出命令(诸如，扭矩命令)，牵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动车辆，所述电动车辆包括：高压总线；电动发电机，所述电动发电机电连接至所述高压总线；低压总线；低压电池，所述低压电池电连接至所述低压总线；DC/DC转换器，所述DC/DC转换器从所述高压总线被供电并且向所述低压总线供应输出电压，所述输出电压是基于电压命令的；以及电压命令逻辑单元，所述电压命令逻辑单元可操作以生成控制所述DC/DC转换器的电压命令，所述电压命令包括在第一时间段期间的第一区段和随后在第二时间段期间的第二区段，其中，所述第一区段中的电压命令比所述第二区段中的电压命令升高得更快。2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，所述第一区段中的所述电压命令以连续的方式从感测电压升高到标称电压。3.根据权利要求2所述的电动车辆，其中，所述第一区段中的所述电压命令以减小的变化率按连续的方式升高。4.根据权利要求3所述的电动车辆，其中，所述第二区段中的所述电压命令以连续的方式从所述标称电压升高到期望电压。5.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，所述第一时间段小于5秒，并且所述第二时间段大于25秒。6.根据权利要求5所述的电动车辆，其中，所述第一时间段小于2秒。7.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，所述第二区段中的所述电压命令以连续的方式升高。8.根据权利要求7所述的电动车辆，其中，所述第二区段中的所述电压命令以基本恒定速率升高。9.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，所述电压命令包括在第三时间段期间的第三区段和随后的第四区段，其中，在所述第三区段期间，所述电压命令从最大充电电压降低到稳态电压。10.根据权利要求9所述的电动车辆，其中，所述电压命令在所述第四区段期间维持所述稳态电压。11.根据权利要求1至10中任一项所述的电动车辆，其中，所述DC/DC转换器包括壳体，并且所述电压命令逻辑单元位于所述壳体内。12.根据权利要求1至10中任一项所述的电动车辆，其中，所述DC/DC转换器通信地联接至所述电压命令逻辑单元，以从所述电压命令逻辑单元接收所述电压命令。13.根据权利要求12所述的电动车辆，其中，所述DC/DC转换器经由CAN总线通信地联接至所述电压命令逻辑单元。14.一种控制DC/DC转换器的方法，所述方法包括：提供DC/DC转换器，所述DC/DC转换器的尺寸和结构被设置成基于电压命令将高压降压至输出电压；以及执行电压命令逻辑单元以生成电压命令，所述电压命令包括在第一时间段期间的第一区段和随后在第二时间段期间的第二区段，其中，所述第一区段中的电压命令比所述第二
区段中的电压命令升高得更快。15.根据权利要求14所述的方法，所述方法还包括感测所述输出电压，其中，所述电压命令逻辑单元使所述电压命令在所述第一区段中以连续的方式从所感测电压升高到标称电压。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述电压命令逻辑单元使所述电压命令在所述第一区段中以减小的变化率按连续的方式升高。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二区段中的所述电压命令以连续的方式从所述标称电压升高到期望电压。18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述电压命令逻辑单元使所述电压命令在所述第二区段中以连续的方式升高...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：康明斯公司，
类型：发明
国别省市：