[发明专利]具有用于DC‑DC转换器的瞬时电流管理方法及其电动车辆

说明书

技术领域

本发明涉及在具有DC-DC转换器的混合动力电动车辆中的瞬时电流管理。

背景技术

许多电动车辆和混合动力电动车辆（诸如串联式、并联式和串并联式混合动力电动车辆）通常包括用于分配电功率的高压总线和低压总线。通常，高压总线在用于驱动车辆的组件之间传送能量，低压总线将能量传送给各种类型的车辆附件。

高压总线通过直流至直流（DC-DC）转换器电连接到低压总线，允许能量在总线之间传送。DC-DC转换器从电源接收输入DC电压以及相应的输入DC电流，并产生输出DC电压以及相应的输出DC电流以供负载使用。在DC-DC升压转换器中，输出DC电压大于输入DC电压。为此，功率的转换需要输出DC电流小于输入DC电流。相反地，在DC-DC降压转换器中，输出DC电压小于输入DC电压，输出DC电流大于输入DC电流。

针对在各种附件负载中共用或划分的最大连续稳定状态电流，来设计或尺寸调整包括DC-DC转换器的组件的各种电子系统组件。在一些瞬时操作条件下，组合的附件负载可能超出稳定状态操作电流。用于适合于增加的瞬时负载的策略可包括卸载，即，临时断开一个或多个附件负载与电源的连接以降低总的电流需求。可选择地，更大的电源或能量存储装置（诸如超级电容器）可用于适合于瞬时电流需求。然而，这些解决方案通常导致附加的成本、重量、复杂性和/或增加的用于包装的空间。

发明内容

在一个实施例中，一种用于控制具有选择性地连接到牵引电动机和DC-DC转换器的电池的车辆将输出电流限制到最大电流的方法包括：当DC-DC转换器的温度在第一阈值之下并且输出电流在第二时间段内超过第二电平时，控制DC-DC转换器的占空比以在第一时间段内将输出电流限制到在最大电流之下的第一电平；当DC-DC转换器的温度在第一阈值和高于第一阈值的第二阈值之间时，控制DC-DC转换器的占空比以将输出电流限制到低于第一电平的第二电平，直到DC-DC转换器的温度在第三阈值之下；当DC-DC转换器的温度超过第二阈值时，控制DC-DC转换器的占空比以提供基本为零的输出电流，直到DC-DC转换器的温度在第四阈值之下。所述方法还可包括：在第二时间段期间，将电流提供给电动助力转向（EPAS）系统或防抱死制动系统（ABS）。

各种实施例包括具有连接到牵引电动机和功率转换器的电池的车辆。连接到功率转换器的控制器在第一时间段内产生用于提供处于第一电平的电流的第一占空比信号，并在第一时间段结束后的第二时间段内产生将电流限制到低于第一电平的第二电平的第二占空比信号。在一个实施例中，功率转换器包括DC-DC降压转换器。所述车辆还可包括连接到功率转换器的电动助力转向（EPAS）电动机，其中，第一时间段适合于EPAS电动机在转向操纵期间的操作。类似地，所述车辆可包括连接到功率转换器的防抱死制动系统（ABS），其中，第一时间段适合于ABS在制动事件期间的操作。在各种实施例中，第一时间段和第二时间段基于功率转换器的热特性。功率转换器可包括至少一个晶体管，基于测量的或估计的所述至少一个晶体管的温度来确定第一时间段和第二时间段。

在各种实施例中，第二时间段的长度是第一时间段的长度的大约100倍。当所述至少一个晶体管的温度超过第一阈值时，控制器还可产生零占空比信号。在一个实施例中，当所述至少一个晶体管的温度在第一阈值和低于第一阈值的第二阈值之间时，控制器产生用于将电流限制到低于第二电平的第三电平的占空比信号。控制器可保持用于将电流限制到第三电平的占空比信号，直到所述至少一个晶体管的温度小于第三阈值为止。

在一个实施例中，一种用于控制具有由电池驱动的牵引电动机和连接到所述电池的功率转换器的车辆的方法包括：在第一时间段内产生用于使功率转换器提供处于第一电平的电流的占空比控制信号；在第一时间段结束后的第二时间段内产生将电流限制到低于第一电平的第二电平的占空比控制信号。所述方法还可包括：当转换器温度在第一阈值和第二阈值之间时，产生用于将电流限制到低于第二电平的第三电平的占空比控制信号。在各种实施例中，第二时间段的长度是第一时间段的长度的100倍。在一个实施例中，所述方法包括：在第一时间段期间执行防抱死制动系统（ABS）操纵。所述方法可包括：在第一时间段期间执行电动助力转向（EPAS）操纵。在一个实施例中，转换器包括至少一个晶体管，所述方法包括：基于所述至少一个晶体管的温度来产生用于功率转换器的占空比控制信号。可基于由功率转换器提供的电流的持续时间和电平来测量或估计所述温度。