[發(fā)明專利]具有用于DC?DC轉(zhuǎn)換器的瞬時電流管理方法及其電動車輛

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310021843.5
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103213503B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬克·J·弗爾勒;M·R·德島納
• 申請（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號: B60L3/00
• 分類號: B60L3/00;H02M3/335
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11286
• 代理人: 魯恭誠,戴嵩瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在具有DC-DC轉(zhuǎn)換器的混合動力電動車輛中的瞬時電流管理。

背景技術(shù)

許多電動車輛和混合動力電動車輛（諸如串聯(lián)式、并聯(lián)式和串并聯(lián)式混合動力電動車輛）通常包括用于分配電功率的高壓總線和低壓總線。通常，高壓總線在用于驅(qū)動車輛的組件之間傳送能量，低壓總線將能量傳送給各種類型的車輛附件。

高壓總線通過直流至直流（DC-DC）轉(zhuǎn)換器電連接到低壓總線，允許能量在總線之間傳送。DC-DC轉(zhuǎn)換器從電源接收輸入DC電壓以及相應(yīng)的輸入DC電流，并產(chǎn)生輸出DC電壓以及相應(yīng)的輸出DC電流以供負(fù)載使用。在DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器中，輸出DC電壓大于輸入DC電壓。為此，功率的轉(zhuǎn)換需要輸出DC電流小于輸入DC電流。相反地，在DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器中，輸出DC電壓小于輸入DC電壓，輸出DC電流大于輸入DC電流。

針對在各種附件負(fù)載中共用或劃分的最大連續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)電流，來設(shè)計或尺寸調(diào)整包括DC-DC轉(zhuǎn)換器的組件的各種電子系統(tǒng)組件。在一些瞬時操作條件下，組合的附件負(fù)載可能超出穩(wěn)定狀態(tài)操作電流。用于適合于增加的瞬時負(fù)載的策略可包括卸載，即，臨時斷開一個或多個附件負(fù)載與電源的連接以降低總的電流需求。可選擇地，更大的電源或能量存儲裝置（諸如超級電容器）可用于適合于瞬時電流需求。然而，這些解決方案通常導(dǎo)致附加的成本、重量、復(fù)雜性和/或增加的用于包裝的空間。

發(fā)明內(nèi)容

在一個實施例中，一種用于控制具有選擇性地連接到牽引電動機(jī)和DC-DC轉(zhuǎn)換器的電池的車輛將輸出電流限制到最大電流的方法包括：當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器的溫度在第一閾值之下并且輸出電流在第二時間段內(nèi)超過第二電平時，控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的占空比以在第一時間段內(nèi)將輸出電流限制到在最大電流之下的第一電平；當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器的溫度在第一閾值和高于第一閾值的第二閾值之間時，控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的占空比以將輸出電流限制到低于第一電平的第二電平，直到DC-DC轉(zhuǎn)換器的溫度在第三閾值之下；當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器的溫度超過第二閾值時，控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的占空比以提供基本為零的輸出電流，直到DC-DC轉(zhuǎn)換器的溫度在第四閾值之下。所述方法還可包括：在第二時間段期間，將電流提供給電動助力轉(zhuǎn)向（EPAS）系統(tǒng)或防抱死制動系統(tǒng)（ABS）。

各種實施例包括具有連接到牽引電動機(jī)和功率轉(zhuǎn)換器的電池的車輛。連接到功率轉(zhuǎn)換器的控制器在第一時間段內(nèi)產(chǎn)生用于提供處于第一電平的電流的第一占空比信號，并在第一時間段結(jié)束后的第二時間段內(nèi)產(chǎn)生將電流限制到低于第一電平的第二電平的第二占空比信號。在一個實施例中，功率轉(zhuǎn)換器包括DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器。所述車輛還可包括連接到功率轉(zhuǎn)換器的電動助力轉(zhuǎn)向（EPAS）電動機(jī)，其中，第一時間段適合于EPAS電動機(jī)在轉(zhuǎn)向操縱期間的操作。類似地，所述車輛可包括連接到功率轉(zhuǎn)換器的防抱死制動系統(tǒng)（ABS），其中，第一時間段適合于ABS在制動事件期間的操作。在各種實施例中，第一時間段和第二時間段基于功率轉(zhuǎn)換器的熱特性。功率轉(zhuǎn)換器可包括至少一個晶體管，基于測量的或估計的所述至少一個晶體管的溫度來確定第一時間段和第二時間段。

在各種實施例中，第二時間段的長度是第一時間段的長度的大約100倍。當(dāng)所述至少一個晶體管的溫度超過第一閾值時，控制器還可產(chǎn)生零占空比信號。在一個實施例中，當(dāng)所述至少一個晶體管的溫度在第一閾值和低于第一閾值的第二閾值之間時，控制器產(chǎn)生用于將電流限制到低于第二電平的第三電平的占空比信號。控制器可保持用于將電流限制到第三電平的占空比信號，直到所述至少一個晶體管的溫度小于第三閾值為止。

在一個實施例中，一種用于控制具有由電池驅(qū)動的牽引電動機(jī)和連接到所述電池的功率轉(zhuǎn)換器的車輛的方法包括：在第一時間段內(nèi)產(chǎn)生用于使功率轉(zhuǎn)換器提供處于第一電平的電流的占空比控制信號；在第一時間段結(jié)束后的第二時間段內(nèi)產(chǎn)生將電流限制到低于第一電平的第二電平的占空比控制信號。所述方法還可包括：當(dāng)轉(zhuǎn)換器溫度在第一閾值和第二閾值之間時，產(chǎn)生用于將電流限制到低于第二電平的第三電平的占空比控制信號。在各種實施例中，第二時間段的長度是第一時間段的長度的100倍。在一個實施例中，所述方法包括：在第一時間段期間執(zhí)行防抱死制動系統(tǒng)（ABS）操縱。所述方法可包括：在第一時間段期間執(zhí)行電動助力轉(zhuǎn)向（EPAS）操縱。在一個實施例中，轉(zhuǎn)換器包括至少一個晶體管，所述方法包括：基于所述至少一個晶體管的溫度來產(chǎn)生用于功率轉(zhuǎn)換器的占空比控制信號。可基于由功率轉(zhuǎn)換器提供的電流的持續(xù)時間和電平來測量或估計所述溫度。