使用车辆电力转换器的母线预充电制造技术

本公开提供使用车辆电力转换器的母线预充电。一种车辆包括电机、为电机供电的牵引电池以及起动、照明和点火(SLI)电池。所述车辆还包括电位隔离的DC-DC转换器，所述电位隔离的DC-DC转换器连接所述电池并具有与所述电池并联的母线电容。所述车辆还包括电连接与母线电容并联的牵引电池的接触器以及控制器。所述控制器响应于闭合接触器的命令而在闭合接触器之前激活DC-DC转换器的开关，以驱使能量从SLI电池到达母线电容。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及机动车辆的电气基础设施以及其中的高电压母线(high voltagebus)的预充电。
技术介绍
混合动力电动车辆可以使用发动机和电机来推进。电机可以由高电压(例如，300伏)电池进行供电。电机和高电压电池可以经由高电压母线进行电连接。通常，高电压电池和关联的母线通过主接触器进行连接。在闭合主接触器之前，高电压母线的电压可能小于高电压电池的电压。因此，可以通过将高电压母线经由例如预充电接触器和电阻器连接至高电压电池来对高电压母线进行预充电，以使高电压母线上的电压增加。在高电压母线被预充电之后，主接触器可以闭合，以将高电压电池直接连接至高电压母线。
技术实现思路
—种车辆包括:电机，产生用于所述车辆的推进能量；牵引电池，为电机供电；起动、照明和点火(SLI)电池；电位隔离的DC-DC转换器，连接所述牵引电池和所述SLI电池，并具有与所述牵引电池和所述SLI电池并联的母线电容。所述车辆还包括:接触器，电连接与母线电容并联的牵引电池；以及控制器。响应于闭合接触器的命令，所述控制器在闭合接触器之前激活DC-DC转换器的开关，以驱使能量从SLI电池到达母线电容。所述控制器还可以改变开关的占空比，以控制母线电容的电位的变化率。所述占空比可以随着母线电容的电位的增加而增大。所述占空比增大的速率可基于针对母线电容的指定的充电分布图。在母线电容的电位和牵引电池的电位进行等量化时，所述速率可以不是恒定的。—种车辆电力管理方法包括:响应于闭合被配置为电连接与母线并联的牵引电池的接触器的命令，在闭合所述接触器之前激活连接牵引电池和辅助电池的电位隔离的DC-DC转换器的开关，以驱使能量从辅助电池到达母线，从而使牵引电池的电位和母线的电位大体上相等。所述方法可以包括:改变所述开关的占空比，以控制母线电位的变化率。所述占空比可以随着母线电位的增加而增大。所述占空比增大的速率可以基于针对母线的指定的充电分布图。在母线的电位和牵引电池的电位进行等量化时，所述速率可以不是恒定的。一种车辆电力系统包括牵引电池、辅助电池、连接所述牵引电池和所述辅助电池的电位隔离的DC-DC转换器以及与所述DC-DC转换器并联的母线。所述电力系统还包括被配置为将牵引电池与母线电连接的接触器以及控制器。在闭合接触器之前，所述控制器激活DC-DC转换器的开关，以驱使能量从辅助电池到达母线。所述控制器还可以改变开关的占空比，以控制母线电位的变化率。所述占空比可以随着母线的电位的增加而增大。占空比增大的速率可以基于针对母线的指定的充电分布图。在母线的电位和牵引电池的电位进行等量化时，所述速率可以不是恒定的。【附图说明】图1是机动车辆的示意图。【具体实施方式】在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种可替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一【附图说明】和描述的各个特征可与一个或更多个其它附图中说明的特征组合以产生未明确说明或描述的实施例。说明的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。车辆电力系统的高电压组件(诸如DC-DC电力转换器)通常经由一组接触器而与牵引电池隔离(尽管不是电位隔离)。虽然这些接触器提供隔离，但是它们还为包括DC-DC电力转换器的高度电容性负载供电。因此，电流浪涌(current surge)应该被避免，以防止高电压组件出现问题。基于电阻器和接触器设计，在启动期间预充电电路可以限制涌入电流(inrushcurrent) 0然而，从高电压电池供应到预充电电路的电流可能是不均匀的。因此，比起供应的电流更均匀的情况，预充电电路的元件(例如，预充电接触器等)可能更大、更重或更贵，这是因为所述元件必须能够适应电流大小的较大波动并具有可接受的预期寿命。此外，预充电时间可取决于预充电电阻器的电阻以及供应的电流。也就是说，随着高电压电池的荷电状态的降低，预充电时间可增加，这是因为预充电电阻的大小不变。更进一步，预充电电路可执行预充电功能(鉴于其是被动的)的精度可能影响主接触器的磨损率。一般而言，在车辆(例如，电动车辆)中使用的DC-DC转换器是单向的。然而，可以修改这些转换器(例如，同步整流型DC-DC转换器)的设计，以包含预充电功能从而满足启动要求。(同步整流器是一种通过将低电阻传导路径跨接在二极管整流器上来提高电力转换效率的电子开关。)在一些示例中，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或其它开关可以被用于这一目的。具有适当的电路设计和控制的MOSFET(双向装置)可以有助于能量从变压器的初级侧流动到次级侧以及从变压器的次级侧流动到初级侧。参照图1，机动车辆10包括发动机12、电机14、动力传动系统16以及车轮18。发动机12和电机14均与动力传动系统16机械连接(如由粗实线所示)。而且，动力传动系统16与车轮18机械连接(如由粗实线所示)。这样，发动机12或电机14 (或二者)可以用于经由动力传动系统16以及车轮18来推进车辆10。在其它示例中，发动机12和电机14可以沿着扭矩路径被串联布置，并且可以通过例如离合器被选择性地结合以及分离。其它的车辆布置当然也是可以的。车辆10还包括牵引电池20、起动、照明、点火(SLI)电池22 (辅助电池)、布置在牵引电池20和辅助电池22之间的电位隔离的DC-DC电力转换器24 (以及相关的电路元件)以及辅助负载26。牵引电池20被布置为取决于电机是以马达状态运行还是以发电机状态运行而向电机14提供电力或从电机14接收电力。同样地，辅助电池22被布置为向辅助负载26提供电力。在该示例中，电力转换器24包括构成变压器32的线圈28、30以及开关(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管等)34、36、38、40、42、44。开关34、36被布置为使电流在辅助电池22和线圈28之间流通。开关38、40、42、44被布置为使电流在牵引电池20和线圈30之间流通。其它转换器布置也是可以的。例如，可以使用具有四个开关的非中心抽头的(non-center tapped)次级侧(类似于初级侧)等。相关的电路元件可以包括电容器46、48以及电感器50、52。在该示例中，电容器46,48以及电感器50被布置为形成电连接在辅助电池22和电力转换器24之间的π型滤波器54。而且，电容器48和电感器50当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆，包括：电机，被配置为产生用于所述车辆的推进能量；牵引电池，被配置为为所述电机供电；起动、照明和点火(SLI)电池；电位隔离的DC‑DC转换器，连接所述牵引电池和所述SLI电池，并具有与所述牵引电池和所述SLI电池并联的母线电容；接触器，被配置为电连接与母线电容并联的牵引电池；控制器，被配置为：响应于闭合所述接触器的命令，在闭合所述接触器之前，激活所述DC‑DC转换器的开关，以驱使能量从所述SLI电池到达所述母线电容。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺德·维库·门萨·布朗，艾伦·罗伊·盖尔，布鲁斯·卡维·布雷克蒙，王志伦，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US