改进的具有集成电池充电器的可变电压转换器制造技术

本发明专利技术涉及一种改进的具有集成电池充电器的可变电压转换器。具体地，本发明专利技术涉及一种设置为从输入侧到输出侧提供双向升压和降压的可变电压转换器(VVC)。VVC可以包括电压控制部分和电池充电部分。当结合到用于混合动力车辆的逆变器控制系统(ISC)中时，VVC可以设置为在高的和低的ISC?dc总线电压条件下都对电池充电。VVC可以设置为通过插头从ac电源中接收电力，其中插头通过软启动整流器联接到VVC。因此，具有集成电池充电器的VVC可以用于从标准的ac插座为插电式混合动力车辆(PHEV)的电池充电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及电力转换电路(power conversion circuits)，尤其涉及用在 混合动力车辆的电动驱动系统中的电力转换电路的可变电压转换器(variable voltage converter)0
技术介绍
混合动力车辆可以利用电力推进系统和内燃推进系统改进燃油经济性并且降低 碳排放。电力推进可以由电动驱动系统完成，电动驱动系统可以包括多个组件，典型地至少 包含电力转换电路和电机。在该布置中，电力转换电路可以可控地将电力从电源转移到电 机从而驱动负载。高压电池可以用作电动驱动系统的电源。电力转换电路在高压电池和电 动机之间提供接口，并且可以将由电池提供的直流电电压升高到驱动用于高速车辆运行的 电机所需要的较高电压。当用于将电压从输入侧升高到输出侧时，转换器又被称为升压转 换器。电力转换器还可以用以使电压从输出侧向输入侧降低或下降。例如，为了在转换 器的相对侧对电池充电，可以将电力转换器的电机/发电机侧的较高电压降低到较低的电 压。在混合动力车辆领域，通过再生制动对电池充电是惯用手段，其中，通过发电机或者通 过作为发电机运行的电机将车轮的机械能转化为电能，并且通过电力转换器提供给电池。 当用于降低或减小电压时，转换器被称为降压转换器(buck converter)。尽管单个电力转换器既可以作为升压转换器也可以作为降压转换器运行，并且因 此支持双向电力流动，但电力转换典型地是从电池侧到电机侧单向升压和从电机侧到电池 侧单向降压。典型的电力转换电路可以包含电源，例如电池，可变电压转换器(WC)，逆变器 和例如电机或发电机这样的机器。总体上，以这样的方式设计用于混合动力车辆的电力转 换电路逆变器或WC的电机/发电机侧的电压V1必须保持高于VVC的电池侧的电压VB。 当电压Vb变得高于V1时，会产生VVC控制的损耗，允许在数毫秒内在VVC感应器上建立浪 涌电流，并且由此引发由过电流保护机构做出的不需要的系统关闭。然而，不幸的是，在低 速驱动条件下保持V1大于Vb会改变电流输出，其进而会减少车辆控制并且降低车辆性能。 高的V1条件还会增加开关电损耗并限制逆变器能力。因为电动和混合动力车辆利用电池为电动机提供电力，必须对电池再充电以保持 作为电源的有效。典型地，当车辆高速运行时，电动驱动系统中的发电机为电池提供能量。 此外，当车辆的动能转化为电能并提供给电池时，可以在再生制动过程中对电池再充电。然 而，因为VVC的V1必须保持在高于VVC的Vb的状态，在电压V1低于Vb的任何时候能量都不 能转移到电池。可以利用家用插座对插电式混合动力车辆(PHEVs)再充电。再充电单元可以与电 池连接并且还可以插入标准插座中，允许操作者整晚对电池再充电或者当车辆停放时对电 池再充电。然而，PHEV再充电单元笨重并且相对昂贵。此外，只有当车辆熄火并且在未使 用状态下才能使用再充电单元。
技术实现思路
本专利技术提供一种设置为提供双向升压和降压操作的电力转换系统。在示例实施例 中，电力转换系统包括联接到逆变器控制系统(ISC)电路的电源供应器，其中逆变器控制 系统(ISC)电路设置为对例如永磁同步电机(PMSM)这样的机器提供电力。在至少一个示 例实施例中，ISC包含用于与逆变器接口的第一相位脚，联接到所述第一相位脚的、用于与 电源供应器接口的第二相位脚，其中ISC设置为执行双向升压和降压。在示例性实施例中， 电源供应器可以包含例如高压电池这样的电池。ISC可以联接到软启动二极管和ac插头， 以便可以将接受自ac电源的电力提供给电源供应器。在示例实施例中，本专利技术提供具有集成电池充电器的逆变器控制系统(ISC)。本 专利技术的ISC可以包含具有集成电池充电器的可变电压转换器(VVC)，可变电压转换器(VVC) 联接到设置为对例如PMSM这样的机器提供电力的逆变器。VVC设置为从VVC的输入侧向输 出侧提供双向升压和降压操作。示例系统还可以包括联接到VVC的电池，例如用于混合动 力车辆中的高压电池。具有集成电池充电器的WC设置为在电池和VVC的逆变器侧之间提 供双向升压和降压。当结合到电动车辆的电动驱动系统中时，具有集成电池充电器的WC 设置为在高车速和低车速运行过程中都对联接到其上的电池充电。在示例实施例中，集成 电池充电器包含具有第一开关单元和第二开关单元的相位脚，其中第一开关单元包含与第 一二极管成对的第一晶体管，第二开关单元包含与第二二极管成对的第二晶体管。本专利技术的示例装置是设置为提供双向升压的VVC。VVC可以包括电池充电器部分 和通过电感联接到电池充电器部分的电压控制部分。电池充电器和电压控制部分的运行 可以是独立控制的，以得到需要的WC输出电压，从而允许双向电力流动，其中电压可以在 贯穿VVC的任何方向上增加。在至少一个示例实施例中，电压控制部分包含具有第一和第 二开关单元的第一相位脚，并且电池充电器部分包含具有第三和第四开关单元的第二相位 脚。电池充电器部分设置为对联接到VVC的电池充电，并且电压控制部分设置为控制VVC 和联接到VVC的逆变器之间的dc总线电压。因此，在车辆高速和低速运行过程中，电力可 以从电池提供给由逆变器连接的机器，并且电力可以从该机器提供到电池。此外，VVC可以 设置为从通过具有软启动的整流器联接到VVC的插头从ac电源接收电力。插头可以插入 ac插座中以便VVC可以直接对电池充电，而不需要单独的电池充电单元。示例VVC可以包括布置为形成第一开关单元的第一晶体管和第一二极管，以及布 置为形成第二开关单元的第二晶体管和第二二极管。示例VVC的第二相位脚可以包括布置 为形成第三开关单元的第三晶体管和第三二极管，以及布置为形成第四开关单元的第四晶 体管和第四二极管。各个开关单元可以是单独控制的以得到需要的VCC输出电压，该VCC 输出电压可以改进并优化ISC以及HEV性能。在示例性实施例中，VVC可以执行双向降压 和双向升压。附图说明图1表示具有电动驱动系统的示例车辆的原理图，其中电动驱动系统包括具有集 成电池充电器的逆变器控制系统。图2表示示例电动驱动系统的框图，其包括具有集成电池充电器的逆变器控制系统。图3表示具有集成电池充电器的示例可变电压转换器(VVC)。图4表示提供双向升压和降压操作的具有集成电池充电器的示例可变电压转换 器(WC)。具体实施例方式本专利技术的示例实施例在此进行说明；然而，本专利技术还可以以多种可替代的形式实 现，这对本领域技术人员来说将是显而易见的。为了便于理解本专利技术，并且为了提供权利要 求的基础，将多个附图包括在说明书中。附图不是按比例绘制的并且可能省略了相关的元 件以强调本专利技术的新颖特征。图中所描述的结构和功能细节是为了对本领域技术人员教示 本专利技术的实践的目的，而不应当视为对本专利技术的限制。例如，为了更好地强调本专利技术的新颖 方面，可以变化地布置和/或结合用于各种系统的控制模块，并且可能不在示例实施例的 说明中描述这些控制模块。图1表示示例车辆100的原理图。车辆100可以是任何适合的类型，例如电动、混 合动力(HEV)或插电式混合动力车辆(PHEV)。在至少一个实施例中，车辆100可以包括第 一车轮组112、第二车轮组114、发动机116、HEV驱动桥118和电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种系统，其特征在于包含：具有集成电池充电器的可变电压转换器；以及联接到所述可变电压转换器的逆变器，所述逆变器设置为对永磁同步电机提供电力。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈礼华，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：US