[發(fā)明專利]用于電氣化車輛的堆疊式電壓轉(zhuǎn)換器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810561311.3
• 申請(qǐng)日: 2018-06-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109039068A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 哈迪·馬雷克;楊水濤;周彥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): H02M3/158
• 分類號(hào): H02M3/158;H02M3/335;B60R16/02
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 沈浩;王秀君

本公開(kāi)涉及一種用于電氣化車輛的堆疊式電壓轉(zhuǎn)換器。一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括具有與輸入端子電隔離的輸出端子的功率轉(zhuǎn)換器。所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還包括電路，所述電路被配置為：將來(lái)自電源的電壓輸入連接到所述輸入端子，并且向負(fù)載提供輸出電壓，所述輸出電壓是所述電壓輸入和所述輸出端子之間的電壓的串聯(lián)組合。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種用于電氣化車輛應(yīng)用的功率轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

電氣化車輛包括混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)和電池電動(dòng)車輛(BEV)。電氣化車輛包括儲(chǔ)存用于推進(jìn)和其它目的的能量的牽引電池。牽引電池被配置為在特定電壓范圍內(nèi)運(yùn)行。然而，電機(jī)的改善的性能可通過(guò)在不同的電壓范圍運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述電壓范圍通常高于牽引電池的電壓。許多電氣化車輛包括用于將牽引電池的電壓轉(zhuǎn)換為電機(jī)所需的電壓水平的可變電壓轉(zhuǎn)換器。

發(fā)明內(nèi)容

一種車輛包括隔離功率轉(zhuǎn)換器和負(fù)載，所述隔離功率轉(zhuǎn)換器具有連接到電源的輸入端子，所述負(fù)載連接在所述隔離功率轉(zhuǎn)換器的輸出和所述電源的串聯(lián)組合的兩端。所述車輛還包括控制器，所述控制器被配置為：操作所述隔離功率轉(zhuǎn)換器，使得傳輸?shù)剿龈綦x功率轉(zhuǎn)換器的輸入端子的功率與傳輸?shù)剿鲐?fù)載的總功率的比值小于預(yù)定比值。

所述預(yù)定比值可基于所述隔離功率轉(zhuǎn)換器的效率而被選擇。所述控制器還可被配置為響應(yīng)于所述隔離功率轉(zhuǎn)換器的效率的提高而增大所述預(yù)定比值。所述車輛還可包括開(kāi)關(guān)元件，所述開(kāi)關(guān)元件被配置為選擇性地短接在所述隔離功率轉(zhuǎn)換器的輸出端子之間。所述控制器還可被配置為操作所述開(kāi)關(guān)元件以將所述負(fù)載連接在所述電源兩端。所述車輛還可包括連接在所述串聯(lián)組合兩端的電容器。所述電源可以是牽引電池。所述隔離功率轉(zhuǎn)換器可被配置為用于雙向操作。

一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括具有與輸入端子電隔離的輸出端子的功率轉(zhuǎn)換器。所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還包括電路，所述電路被配置為：將來(lái)自電源的電壓輸入連接到所述輸入端子，并且向負(fù)載提供輸出電壓，所述輸出電壓是所述電壓輸入與所述輸出端子之間的電壓的串聯(lián)組合。

所述輸出電壓可高于所述電壓輸入。所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還可包括控制器，所述控制器被配置為：操作所述功率轉(zhuǎn)換器，使得傳輸?shù)剿龉β兽D(zhuǎn)換器的輸入端子的功率與傳輸?shù)剿鲐?fù)載的總功率的比值小于預(yù)定比值。所述預(yù)定比值可基于所述功率轉(zhuǎn)換器的效率而被選擇。所述預(yù)定比值可隨著所述功率轉(zhuǎn)換器的效率的提升而增大。所述電路還可包括設(shè)置在所述輸出端子之間的開(kāi)關(guān)元件，所述開(kāi)關(guān)元件被配置為選擇性地使所述輸出端子短路。所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還可包括連接在所述串聯(lián)組合兩端的電容器。所述功率轉(zhuǎn)換器可被配置為用于雙向操作。

一種方法包括：將電源連接到隔離功率轉(zhuǎn)換器的輸入。所述方法還包括：將所述隔離功率轉(zhuǎn)換器的輸出與所述電源串聯(lián)連接，以向電負(fù)載提供電力。所述方法還包括：按照功率水平操作所述隔離功率轉(zhuǎn)換器，使得提供給所述隔離功率轉(zhuǎn)換器的功率與傳輸?shù)剿鲭娯?fù)載的總功率的比值小于預(yù)定比值。

所述預(yù)定比值可基于所述隔離功率轉(zhuǎn)換器的效率。所述預(yù)定比值可隨著所述效率的提高而增大。所述預(yù)定比值可被選擇為使得與向所述電負(fù)載提供電力相關(guān)聯(lián)的功率損耗小于與使用在所述電負(fù)載兩端的非隔離功率轉(zhuǎn)換器的輸出相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換功率損耗。

附圖說(shuō)明

圖1是示出典型的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和能量?jī)?chǔ)存組件的混合動(dòng)力車輛的示圖。

圖2是可行的可變電壓轉(zhuǎn)換器配置的示圖。

圖3是利用非隔離功率轉(zhuǎn)換器的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的框圖。

圖4是隔離功率轉(zhuǎn)換器的第一可行配置圖。

圖5是隔離功率轉(zhuǎn)換器的第二可行配置圖。

圖6是描繪了利用隔離功率轉(zhuǎn)換器的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電路的示圖。

圖7是描繪了非隔離功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和利用隔離功率轉(zhuǎn)換器的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在效率和功率比的范圍內(nèi)的功率損耗的圖形。