[發明專利]用于電驅動器的降壓-升壓轉換器

在審

• 申請號: 202010181620.5
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111697906A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 張明遠;段誠武;郝鐳;姚健
• 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: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;H02M3/158
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 任霄;陳浩然

用于車輛的電驅動系統可包括承載直流（DC）母線電壓的正母線軌和負母線軌、能量存儲系統（ESS）、具有多個半導體開關的功率逆變器，該多個半導體開關可操作用于將DC母線電壓逆變為交流（AC）母線電壓，以及電機。DC?DC轉換器可以連接到電容器和功率逆變器之間的母線軌，并且可以包括設置在正母線軌中的轉換器半導體開關、連接到正母線軌并接收流過轉換器半導體開關的電流的電感器線圈、至少一個二極管，以及連接到正母線軌并被配置為允許電流繞過轉換器的旁路開關。DC?DC轉換器可被配置為以與電池極性相同的極性向功率逆變器輸出DC母線電壓。

技術領域

本公開涉及用于電驅動器的降壓-升壓轉換器。

背景技術

混合動力或電池電動車輛可以采用電機或馬達-發電機來生成轉矩以推動車輛。可替代地，可以使用由電機提供的轉矩來發電。超出所需量生成的電可以儲存在電池組中以備后用。

電機可被實施為多相/交流裝置，并因此電驅動系統可包括功率逆變器。脈沖寬度調制可以用于將功率從電池或功率源供應到電機，例如，其中經由將電子門信號傳輸到功率逆變器的半導體開關組來控制功率逆變器的電壓輸出。在發電模式期間，功率逆變器的開關控制將來自電機的多相電壓轉換為適合于儲存在電池組中的直流電壓。同樣，功率逆變器的開關控制能夠將直流電壓轉換為多相電壓，以在馬達模式期間驅動電機。升壓或降壓-升壓轉換器也可以用于選擇性地增加電池組的輸出電壓，并且從而滿足電機和所連接的電氣部件的最大速度要求。

已知的降壓-升壓轉換器設計采用多個MOSFET開關（在一個已知示例中為四個MOSFET開關），以便選擇性地降壓/升壓輸出電壓，并且因此相對復雜并引起開關損耗。另外，已知的降壓-升壓轉換器設計使輸出電壓的極性反轉。因此，需要解決上述缺點的改進的降壓-升壓轉換器。

發明內容

在至少一些示例中，電驅動系統包括承載直流（DC）母線電壓的正母線軌和負母線軌，以及連接到正母線軌和負母線軌的能量存儲系統（ESS）。ESS可以具有電池單元和與電池單元并聯布置的第一電容器，以提供具有電池極性的電池輸出電壓。該電驅動系統可以進一步包括具有第一多個半導體開關的功率逆變器，該第一多個半導體開關可操作用于將DC母線電壓轉換為交流（AC）母線電壓，該電機具有電連接到該功率逆變器的相繞組，以及DC-DC轉換器，其連接到電容器和功率逆變器之間的正母線軌和負母線軌。轉換器可以包括：設置在正母線軌中的轉換器半導體開關；電感器線圈，其連接到正母線軌并接收流過轉換器半導體開關的電流；至少一個二極管，其被配置為引導經由電感線圈流過功率逆變器和電機的電流；以及旁路開關，其連接到正母線軌，并被配置為在旁路開關閉合時允許電流繞過轉換器并流過功率逆變器和電機；以及跨正母線軌和負母線軌布置的第二電容器。DC-DC轉換器可以被配置為以與電池極性相同的極性向功率逆變器輸出DC母線電壓。電驅動系統還可包括控制器，其被編程為基于電機的功率、轉矩和速度值來調節DC-DC轉換器的操作，以調節DC母線電壓，直到DC母線電壓等于電池輸出電壓，以在DC母線電壓等于電池輸出電壓時通過在電機的預定操作條件下閉合旁路開關來選擇性地繞過DC-DC轉換器，并選擇性地斷開旁路開關，并且此后調節DC母線電壓到預定電壓，其中當旁路開關斷開時，DC-DC轉換器以與電池極性相同的極性輸出DC母線電壓，并且其中當旁路開關閉合時，DC-DC轉換器以與電池極性相同的極性輸出DC母線電壓。

在一些示例中，轉換器半導體開關是MOSFET。

在至少一些示例中，至少一個二極管包括多個二極管。

在一些示例性方法中，至少一個二極管可以包括單個二極管，其允許電流從正母線軌流向逆變器。在這些示例中的至少一些示例中，電感器線圈可以串聯連接在轉換器半導體開關和單個二極管之間。