[發明專利]設計用于在機動車上提供電推進力的電路的轉換器

有效

• 申請號: 201110463210.0
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN103138569B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: L·德索薩;M·福爾;S·方泰尼
• 申請（專利權）人: 法雷奧電機控制系統公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 錢大勇

本發明涉及設計用于在機動車上提供電推進力的電路(900，900′)，該電力從由所述車輛的電池傳送到所述電路(900，900′)的電源獲得并由至少兩個單元(901，903；901′，903′)轉換，該電路(900，900′)包括電感元件(902，904；902′，904′)，其連接到管理所述電感元件(902，904；902′，904′)中的電流的晶體管，其特征在于，電感元件(902，904；902′，904′)被耦接為使得它們形成能夠被交替地控制的磁路(1400)：?根據共模，其中所述磁路(1400)的視在電感具有每個電感元件的特定電感的總和的量級，或?根據差模，其中所述磁路(1400)的視在電感具有所述耦接的電感元件之間的耦合的泄漏電感的量級。

技術領域

本發明涉及設計用于在機動車上提供電推進力的電路的轉換器。

背景技術

參見圖1，為全部或部分地用電力推進的車輛100裝備能夠提高電池104的電壓的電源轉換器102以便向發電機106提供動力(典型地經由逆變器108)是公知實踐。

由于在這樣的轉換器102中的做功功率通常在20和100kW之間，因此值得制造多單元轉換器，其中源自電池104的電源電流被分配到多個轉換單元中。

因為單元中使用的開關111和113所需的硅的數量，使用這樣的多單元轉換器面臨著成本太高的問題，并且它們的晶體管103或105以及它們的二極管107或109成本也高。

在電動車尤其是混合動力車的情況下，這些單元的體積和重量也是重要的判據，并且電感元件(本示例中的線圈110)通常相當大的尺寸成為問題。

效率是轉換器使用的另一個重要判據，因為其對車輛100的里程具有直接的影響。

為了提高該效率，公知實踐是使用轉換器的電感元件110中流動的電流的逆轉周期以便使用被稱為ZVS(“零電壓轉換”)的轉換方法，如下面參見圖2至圖5的描述。

更準確地，圖2示出在借助電容器204獲得的實際零電壓下轉換器102的開關113這樣斷開，因為如下所述該電容器204在該斷開期間被放電。

雖然當所述晶體管105的端子處的電壓304(集電極/發射極電壓)開始增加時晶體管105的集電極中流動的電流302(圖3)不是完全為零，但該方法使得實際上大量減少與開關105的斷開相關的損失成為可能。圖3的示例中，做功的量級作為關鍵在圖中示出。

因此，可以通過反轉流經電感元件110的電流i將電容器204放電，以使得借助于電容器這樣放電，開關可以在零電壓下再次閉合。

參看圖4，示出了在流經單元的電感元件110的電流i的這樣的反轉期間的轉換器102，即在開關111斷開時。因為通過開關111和113的電流的流動被堵塞，因此電容器204放電，然后當其完全放電時，使得開關113的二極管109導電。

該情況下，開關113的端子處的電壓504(圖5)在電容器的放電期間迅速降低(步驟510)，然后變成負值以使得二極管109處于接通狀態(步驟512)。

因此，電感元件110中的電流502再次變成負值，并且如上所述隨著開關113的斷開而重復該循環。

雖然當轉換器在高負載下運行時使用具有固定開關頻率的該ZVS方法可能令人滿意，但似乎該ZVS技術在低負載下不能得到滿意的效率。

特別地，似乎在不管負載如何都極大地調制電流方面存在問題，即無論在低負載，也就是說當平均電壓接近零時(圖7)，還是高負載情況下，也就是說當平均電流接近例如50A時(圖6)。該示例中，反轉具有100A峰間量級，其在導體中產生相當大的磁心損耗。

為了減輕該問題，公知實踐是在稱為臨界導電的模式下使用上述ZVS方法。在這樣的模式下，電流的反轉被強制為相對短但足以給用于使開關電壓為零的電容器放電的時間，如圖8所示。