[发明专利]电压变换设备和执行对电压变换设备的电压变换控制的方法

说明书

相关申请的交叉引用

此非临时申请基于分别于2004年11月30日和2005年3月16日向日 本专利局提交的日本专利申请2004-346991和2005-075624，其全部内容在 此引用作为参考。

技术领域

本发明涉及一种电压变换设备以及一种执行对电压变换设备的电压变 换控制的方法。

背景技术

近来，作为环保型车辆，混合动力车和电动车引起了广泛兴趣。除了 常规发动机，混合动力车还具有DC(直流电)电源、逆变器以及由所述 逆变器驱动的电机，以作为其动力源。更具体地，所述发动机被驱动以提 供动力源，并且，来自所述DC电源的DC电压被所述逆变器变换为用于 旋转所述电机的AC(交流电)电压，从而提供动力源。

电动车指具有DC电源、逆变器以及由所述逆变器驱动的电机作为其 动力源的车辆。

考虑这种混合动力车或电动车，以及研究出了这样的构造，在其中， 利用升压变换器对来自所述DC电源的DC电压进行升压，并且升压后的 DC电压被提供给驱动电机的所述逆变器(例如，参见日本专利公开 08-214592和2005-051895)。

所述升压变换器包括在所述逆变器的电源线和地线之间串联连接的两 个NPN晶体管，以及一端与所述两个NPN晶体管之间的中间点相连接而 另一端与所述电源的电源线相连接的电抗器。

所述升压变换器以预定的占空比开启/关断与所述电源线相连接的所 述NPN晶体管(上臂)和与所述地线相连接的所述NPN晶体管(下臂)， 从而对来自所述电源的DC电压进行升压，并将升压后的电压提供给所述 逆变器，而对来自所述逆变器的DC电压进行降压以将降压后的电压提供 给所述电源。

由于作为所述升压变换器的组件的所述上臂和所述下臂在所述电源线 和所述地线之间串联连接，需要避免所述上臂和所述下臂同时开启。因此， 对于用于控制所述上臂和所述下臂的切换的控制信号，提供死区时间以避 免所述上臂和所述下臂同时开启。

图28为控制所述上臂和所述下臂的控制信号的时间图。

参照图28，在各控制周期T内，所述上臂和所述下臂被以预定的占空 比开启/关断。所述下臂保持开启直到时刻t1，而所述上臂保持关断直到时 刻t1。如果在时刻t1，所述上臂随后开启而所述下臂随后关断，则所述上 臂和所述下臂可能同时开启。因此，所述下臂在时刻t1关断，而所述上臂 在时刻t2开启，从时刻t1到时刻t2有一段死区时间。

然而，如果所述升压变换器的电压指令值与电源电压相当接近，所述 上臂的占空比(指所述上臂保持开启的期间)相当高，例如，0.98。在这 种情况下，占空比0.98的一部分被所述死区时间占有或占用，从而不能确 保所述上臂应该保持开启的时间。换言之，在所述占空比非常接近1.0的 区域，出现一段死区域，在其中由于所述死区时间而不能确保任何占空比。

图29A和29B分别为所述上臂的电压和占空比的时间图。

参照图29A，假设升压的电源电压Vb在时刻t0开始工作，所述电压 指令值从电源电压Vb增加。在从时刻t0到时刻t1的期间，所述电压指令 值非常接近电源电压Vb。因此，基于所述电压指令值计算的所述上臂的占 空比被所述上臂的死区时间部分地占用，从而不能确保初始占空比。于是， 在例如1.0到0.95的范围内，所述上臂的占空比不能被线性地控制，从而 振荡(参见图29B)。因此，所述升压变换器的输出电压也振荡(参见图 29A)。

随着基于所述电压指令值计算的所述上臂的占空比达到例如0.95，所 述占空比不再被所述死区时间部分地占用，并且所述占空比可以被线性地 控制。

由上可见，当所述电压指令值在非常接近于电源电压Vb的区域中时， 所述上臂的占空比被所述死区时间部分占用，所述升压变换器的输出电压 振荡，并且来自所述电源的DC电流也振荡。于是，所述电源可能被损坏。

此外，在进行升压操作的期间，当所述上臂的占空比在上述死区域时， 不能确保所述初始占空比，而在停止所述升压操作的时刻，所述占空比突 然变为1.0。此时，由于所述占空比突然改变，所述升压变换器的输出电压 也突然降为电源电压Vb。因此，来自所述电源的DC电流突然增加。于是， 因为过大的DC电流流过，会在性能上减损所述电源，并因此缩短其使用 寿命。

发明内容