[發明專利]基于飛跨電容器的可變電壓轉換器

在審

• 申請號: 201810561431.3
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN109039069A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 楊水濤;周彥;陳禮華;葛寶明;徐帆;默罕默德·胡爾希德·阿拉姆
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/32;H02M1/14;B60L15/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 沈浩;王秀君

本發明涉及基于飛跨電容器的可變電壓轉換器。一種用于車輛的動力傳動系統可包括可變電壓轉換器(VVC)和控制器。所述可變電壓轉換器可包括電感器、總線電容器和飛跨電容器。所述控制器可被配置為：響應于功率需求信號超過閾值，對所述可變電壓轉換器的開關進行調制，使得由所述電感器的正在瓦解的場產生的電感器電流被引導到所述飛跨電容器或所述總線電容器中，以使總線電容器電壓超過飛跨電容器電壓；響應于所述功率需求降低到所述閾值以下，對所述開關進行調制使得所述飛跨電容器與所述總線電容器并聯連接。

技術領域

本申請總體上涉及一種具有飛跨電容器的DC/DC轉換器，所述DC/DC轉換器被配置為在電動車輛的推進模式期間向電機提供升高的電壓。

背景技術

電氣化車輛(EV)(包括混合動力電動車輛(HEV)和電池電動車輛(BEV))依靠牽引電池向用于推進的牽引馬達提供電力，并且依靠牽引電池與牽引馬達之間的電力逆變器將直流(DC)電轉換為交流(AC)電。典型的AC牽引馬達是三相馬達，所述三相馬達可由三個正弦信號提供電力，所述三個正弦信號中的每個以120度的相位分離被驅動。牽引電池被配置為在特定電壓范圍內操作，并且提供最大電流。牽引電池可選地被稱作高電壓電池。然而，電機的改善的性能可通過在不同的電壓范圍內進行操作來實現，所述電壓范圍通常高于牽引電池的端電壓。同樣地，用于驅動車輛電機的電流需求通常被稱作高電流。

此外，很多電氣化車輛包括DC-DC轉換器(還被稱作可變電壓轉換器(VVC))，以將牽引電池的電壓轉換為電機的操作電壓水平。電機(可包括牽引馬達和發電機)可能需要高電壓和高電流。由于電壓需求和電流需求，電池模塊和電力電子模塊通常持續地進行通信。

發明內容

一種用于車輛的動力傳動系統可包括可變電壓轉換器(VVC)和控制器。所述可變電壓轉換器可包括電感器、總線電容器和飛跨電容器。所述控制器可被配置為：響應于功率需求信號超過閾值，對所述可變電壓轉換器的開關進行調制，使得由所述電感器的正在瓦解的場產生的電感器電流被引導到所述飛跨電容器或所述總線電容器中，以使總線電容器電壓超過飛跨電容器電壓；響應于所述功率需求信號降低到所述閾值以下，對所述開關進行調制使得所述飛跨電容器與所述總線電容器并聯連接。

根據本發明的一個實施例，所述飛跨電容器連接在所述第一開關和所述第二開關之間的上方接點與所述第三開關和所述第四開關之間的另一接點之間，所述電感器連接在正極輸入端子與位于所述第二開關和所述第三開關之間的中點之間。

根據本發明的一個實施例，所述控制器還被配置為：交替地使所述電感器電流流到通過所述開關串聯連接的所述飛跨電容器和總線電容器中，或者當所述飛跨電容器通過所述開關與所述總線電容器串聯連接并且被二極管旁路時，使所述電感器電流流到所述總線電容器中。

根據本發明的一個實施例，所述控制器還被配置為：響應于功率需求信號轉變為負向，將所述飛跨電容器與所述總線電容器并聯連接，并且在穩態下以通過模式操作所述開關以使電荷流動，其中，所述第一開關、所述第二開關和所述第四開關導通，所述第三開關截止。

一種控制動力傳動系統的轉換器的方法包括：將電流引導到所述轉換器的電感器中以產生場；然后，響應于功率需求信號超過閾值，使所述場瓦解以使電荷流到飛跨電容器來升高總線電容器的電壓，使得所述總線電容器的電壓超過所述飛跨電容器的電壓。

一種車輛包括電機、可變電壓轉換器(VVC)和控制器。所述電機可被配置為推進所述車輛。所述可變電壓轉換器可包括電感器、總線電容器和飛跨電容器。所述控制器可被配置為：對所述可變電壓轉換器的開關進行調制，使得在所述電機的驅動電壓下由所述電感器的正在瓦解的場產生的電感器電流通過所述飛跨電容器被升高并且被引導到所述總線電容器中。

附圖說明

圖1是具有電機、逆變器和可變電壓轉換器的電氣化車輛的示圖，所述可變電壓轉換器被配置為減小在電動車輛通過AC電網充電期間的電流紋波。