[發明專利]用于效率改進的功率模塊主動電流管理有效

申請號：	201110215617.1	申請日：	2011-07-29
公開（公告）號：	CN102343833A	公開（公告）日：	2012-02-08
發明（設計）人：	S.E.格利森;M.N.安瓦;D.P.塔斯基;S.S.豪金斯;P.J.薩瓦吉安	申請（專利權）人：	通用汽車環球科技運作有限責任公司
主分類號：	B60L15/02	分類號：	B60L15/02;H02M1/08
代理公司：	中國專利代理(香港)有限公司 72001	代理人：	原紹輝;楊楷
地址：	美國密***	國省代碼：	美國;US
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摘要：
搜索關鍵詞：	用于效率改進功率模塊主動電流管理
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及車輛功率變換器模塊的自動控制。

背景技術

用于推進車輛的電機通常使用較高電壓的交流（AC）功率來供能，所述功率經由車載功率變換器模塊（PIM）通過AC功率總線提供給電機。PIM電連接到直流（DC）能量存儲系統（ESS），例如可再充電蓄電池；并且將來自ESS的DC功率自動轉換為適于驅動電機的水平的AC功率。當電機作為發電機操作時，例如在再生制動事件期間，PIM的功能自動反轉，使得由發電機所傳輸的AC功率被轉換為DC功率。ESS因此被充電，以便在將來的電推進模式期間使用。

現代機動車的PIM包括半導體裸芯組件，其響應于車載控制邏輯來執行基于半導體的功率切換功能。例如，諸如金屬氧化物半導體場效應管（MOSFET）和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）之類的晶體管以及二極管和其它電子部件可形成裸芯組件的一部分，以提供功率切換功能。對功率切換功能的控制最終向電機提供了必需的多相高電壓AC功率。

發明內容

因此，本文提供了一種車輛，所述車輛包括：電機、高電壓交流（AC）功率總線、功率變換器模塊（PIM）和控制器。PIM借由AC功率總線電連接到電機，并且包括硅或半導體裸芯組件，其具有電并聯設置的多個半導體功率開關，其中所述功率開關借由AC功率總線傳輸AC功率給所述電機?？刂破骶哂杏糜诖_定車輛操作模式的算法。使用該算法，控制器在操作模式對應于PIM的閾值低電流狀態時選擇并啟用所述功率開關中指定的一個、并且在所述操作模式對應于PIM的閾值高電流狀態時選擇并啟用所有功率開關。

用于上述車輛的PIM組件包括半導體裸芯組件，其使用電并聯設置在所述半導體裸芯組件內的多個功率開關通過AC功率總線傳輸AC功率給電機。PIM組件包括控制器，其具有適于確定車輛的操作模式的算法，所述控制器在操作模式對應于PIM的閾值低電流狀態時選擇并啟用所述功率開關中指定的一個。所述控制器在所述操作模式對應于PIM的閾值高電流狀態時選擇并啟用所有功率開關。

一種用于優化車輛的能量效率的方法，其中所述車輛具有PIM、控制器、以及多相電機，所述方法包括：提供半導體裸芯組件，所述半導體裸芯組件具有電并聯設置的多個功率開關，其中半導體裸芯組件將AC功率傳輸給電機；并且其中，控制器確定車輛的操作模式。所述方法還包括：當操作模式對應于PIM的閾值低電流狀態時經由控制器僅選擇并啟用所述功率開關中的一個；以及，當所述操作模式對應于PIM的閾值高電流狀態時經由控制器選擇并啟用所有功率開關。

本發明還包括以下方案：

方案1.?一種車輛，包括：

電機；

高電壓交流AC功率總線；

功率變換器模塊PIM，所述PIM經由所述AC功率總線電連接到所述電機，其中，所述PIM包括半導體裸芯組件，所述半導體裸芯組件具有電并聯設置的多個半導體功率開關，所述功率開關可操作用于經由所述AC功率總線來傳輸AC功率至所述電機；和

控制器，所述控制器具有適于確定所述車輛的操作模式的算法；

其中，所述控制器在所述操作模式對應于所述PIM的閾值低電流狀態時選擇并啟用所述功率開關中指定的一個，以及在所述操作模式對應于所述PIM的閾值高電流狀態時選擇并啟用全部所述功率開關。

方案2.?根據方案1所述的車輛，其中，所述控制器通過將來自所述電機的參考相電流與校準閾值進行比較來確定所述操作模式。

方案3.?根據方案1所述的車輛，其中，所述控制器可操作用于跟蹤各功率開關的先前使用信息，以及基于所述先前使用信息來交替使用各功率開關。

方案4.?根據方案1所述的車輛，其中，所述裸芯組件包括一對柵極引腳，且所述PIM包括一對柵極電阻，每個柵極電阻與所述柵極引腳中相應的一個串聯連接。

方案5.?根據方案4所述的車輛，還包括關于所述對的柵極電阻設置的附加電阻，所述附加電阻適于在所述多個開關中的每一個被同時啟用時最小化在所述對的柵極電阻上的振蕩。

方案6.?一種用于車輛的功率變換器模塊PIM組件，所述車輛具有多相電機和高電壓交流AC功率總線，所述PIM組件包括：