專利名稱：用于在馬達減速期間控制變換器的車輛電氣系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及車輛電氣系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于在連接至變換器的馬達的減速期間控制變換器的車輛電氣系統(tǒng)和方法。
背景技術：
近年來，技術的進步以及不斷發(fā)展的對風格樣式的嘗試已導致了機動車輛設計中實質(zhì)性的變化。這些變化之一就包括機動車輛內(nèi)(尤其是諸如混合動力車輛和蓄電池電動車輛之類的利用了電壓供應部的替代燃料(或推進)車輛內(nèi))的電氣系統(tǒng)的復雜性。這種替代燃料車輛通常使用一個或多個電動馬達，所述電動馬達常常由蓄電池提供電力，并且可以與另一致動器組合起來以驅(qū)動車輪。在諸如碰撞或電氣故障之后的馬達減速期間，需要盡可能快地使馬達減速，例如通過施加制動轉矩?？墒┘又榴R達的制動轉矩量部分由電壓供應部的電極之間的電壓(即 DC環(huán)節(jié)電壓)來支配。一般來說，在馬達減速期間，尤其是當施加了制動轉矩時，存在使該電壓升高的趨勢。因此，希望提供一種車輛電氣系統(tǒng)和方法，其允許在馬達減速期間對DC環(huán)節(jié)電壓的改善的管理。此外，結合附圖和前述技術領域與背景技術，本發(fā)明的其他期望特征和特性將通過隨后的詳細說明和所附權利要求變得明顯。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了一種用于操作耦聯(lián)至電動馬達的變換器的方法。變換器具有耦聯(lián)至電動馬達的多個高位開關和多個低位開關。檢測指示電動馬達減速的事件。變換器在電動馬達減速期間在第一操作模式與第二操作模式之間交替變化。在第一操作模式中，啟用多個高位開關中的每個高位開關，并且停用多個低位開關中的每個低位開關。在第二操作模式中，啟用多個低位開關中的每個低位開關，并停用多個高位開關中的每個高位開關。在另一實施例中，提供了一種用于操作耦聯(lián)至機動車牽引馬達的變換器的方法。 該變換器具有多對開關。所述多對開關中的每對開關均包括高位開關和低位開關。檢測指示了機動車牽引馬達減速的事件。變換器在電動馬達減速期間以近似相等的持續(xù)時間在第一操作模式與第二操作模式之間交替變化。在第一操作模式中，啟用多對開關中的高位開關中的每個高位開關，并停用多對開關中的低位開關中的每個低位開關。在第二操作模式中，啟用多對開關中的低位開關中的每個低位開關，并停用多對開關中的高位開關中的每個高位開關。在又一實施例中，提供了一種機動車推進系統(tǒng)。該機動車推進系統(tǒng)包括電動馬達，其包括多個繞組；直流至交流(DC/AC)功率變換器，其包括耦聯(lián)至多個繞組的多對功率開關器件，每對功率開關器件均包括高位功率開關器件和低位功率開關器件；以及處理系統(tǒng)，其與電動馬達和DC/AC功率變換器可操作地通信。處理器構造成檢測指示了電動馬達減速的事件，并且DC/AC功率變換器在電動馬達減速期間在第一操作模式與第二操作模式之間的交替操作。在第一操作模式中，啟用多對功率開關器件中的高位功率開關器件并停用多對開關中的低位功率開關器件。在第二操作模式中，啟用多對功率開關器件中的低位功率開關器件，并停用多對功率開關器件中的高位功率開關器件。本發(fā)明還包括以下方案
方案1. 一種用于操作具有耦聯(lián)至電動馬達的多個高位開關和多個低位開關的變換器的方法，所述方法包括
檢測指示所述電動馬達減速的事件；以及
在所述電動馬達減速期間使所述變換器在第一操作模式與第二操作模式之間交替變
化；
其中在所述第一操作模式中，啟用所述多個高位開關中的每個高位開關，并且停用所述多個低位開關中的每個低位開關，而在所述第二操作模式中，啟用所述多個低位開關中的每個低位開關，并且停用所述多個高位開關中的每個高位開關。方案2.根據(jù)方案1所述的方法，其中，使所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間交替變化包括
停用所述多個高位開關中的每個高位開關；以及
在停用所述多個高位開關中的每個高位開關之后啟用所述多個低位開關中的每個低位開關。方案3.根據(jù)方案2所述的方法，其中，使所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間交替變化還包括
停用所述多個低位開關中的每個低位開關；以及
在停用所述多個低位開關中的每個低位開關之后啟用所述多個高位開關中的每個高位開關。方案4.根據(jù)方案2所述的方法，其中，所述多個高位開關和所述多個低位開關共同包括多對開關，每對開關均包括所述多個高位開關中的一個高位開關和所述多個低位開關中的一個低位開關。方案5.根據(jù)方案4所述的方法，其中，所述多個高位開關中的每個高位開關和所述多個低位開關中的每個低位開關均包括第一端子和第二端子，并且在所述多對開關中的每對開關內(nèi)，所述相應的高位開關的第二端子連接至所述相應的低位開關的第一端子。方案6.根據(jù)方案5所述的方法，其中，所述變換器和所述電動馬達構造成使得所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間的交替變化導致了所述多個高位開關的第一端子與所述多個低位開關的第二端子之間的電壓的降低。方案7.根據(jù)方案6所述的方法，還包括
監(jiān)測所述多個高位開關的第一端子與所述多個低位開關的第二端子之間的電壓；以及基于對所述多個高位開關的第一端子與所述多個低位開關的第二端子之間的電壓的監(jiān)測和死時間補償算法，調(diào)節(jié)所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間的交替變化。方案8.根據(jù)方案6所述的方法，其中，使所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間交替變化包括以近似相等的持續(xù)時間在所述第一操作模式與所述第二操作模式下操作所述變換器。方案9.根據(jù)方案6所述的方法，其中，所述電動馬達包括多個繞組，所述多個繞組中的每個繞組均電連接在所述多對開關中相應的一對開關中的所述高位開關的第二端子與所述低位開關的第一端子之間。方案10.根據(jù)方案6所述的方法，其中，所述變換器還包括多個二極管，所述多個二極管中的每個二極管均與所述多個高位開關和所述多個低位開關中相應的一個成反向并聯(lián)構造。方案11. 一種用于操作具多對開關的變換器的方法，所述多對開關中的每對開關均包括耦聯(lián)至機動車牽引馬達的高位開關和低位開關，所述方法包括
檢測指示所述機動車牽引馬達減速的事件；以及
在所述電動馬達減速期間以近似相等的持續(xù)時間使所述變換器在第一操作模式與第二操作模式之間交替變化；
其中，在所述第一操作模式中，啟用所述多對開關中的所述高位開關中的每個高位開關，并且停用所述多對開關中的所述低位開關中的每個低位開關，而在所述第二操作模式中，啟用所述多對開關中的所述低位開關中的每個低位開關，并且停用所述多對開關中的所述高位開關中的每個高位開關。方案12.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述多對開關中的所述高位開關中的每個高位開關和所述低位開關中的每個低位開關均包括第一端子和第二端子，并且在所述多對開關中的每對開關內(nèi)，所述相應的高位開關的第二端子連接至所述相應的低位開關的第
一端子。方案13.根據(jù)方案12所述的方法，其中，所述變換器和所述電動馬達構造成使得所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間的交替變化導致了所述多對開關中的所述高位開關的第一端子與所述多對開關中的所述低位開關的第二端子之間的電壓的降低。方案14.根據(jù)方案13所述的方法，還包括
監(jiān)測所述多對開關的所述高位開關的第一端子與所述多對開關的所述低位開關的第二端子之間的電壓；以及
基于對所述多對開關的所述高位開關的第一端子與所述多對開關的所述低位開關的第二端子之間的電壓的監(jiān)測，調(diào)節(jié)所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間的交替變化。方案15.根據(jù)方案14所述的方法，其中，所述變換器還包括多個二極管，所述多個二極管中的每個二極管均與所述多對開關中的所述高位開關和所述多對開關中的所述低位開關中相應的一個成反向并聯(lián)構造。方案16. —種機動車輛推進系統(tǒng)，包括 電動馬達，所述電動馬達包括多個繞組；
直流至交流DC/AC功率變換器，所述DC/AC功率變換器包括耦聯(lián)至所述多個繞組的多對功率開關器件，每對功率開關器件均包括高位功率開關器件和低位功率開關器件；
處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)與所述電動馬達和所述DC/AC功率變換器以可操作的方式通信，所述處理器構造成
6檢測指示所述電動馬達減速的事件；以及
在所述電動馬達減速期間使所述DC/AC功率變換器的操作在第一操作模式與第二操作模式之間交替變化；
其中，在所述第一操作模式中，啟用所述多對功率開關器件的所述高位功率開關器件， 并且停用所述多對開關的所述低位功率開關器件，而在所述第二操作模式中，啟用所述多對功率開關器件的所述低位功率開關器件，并且停用所述多對功率開關器件的所述高位功率開關器件。方案17.根據(jù)方案16所述的機動車推進系統(tǒng)，其中，所述處理系統(tǒng)構造成使得所述DC/AC功率變換器的操作在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間的交替變化包括以近似相等的持續(xù)時間在所述第一操作模式和所述第二操作模式下操作所述DC/AC功
率變換器。方案18.根據(jù)方案17所述的機動車推進系統(tǒng)，其中，所述多對功率開關器件中的所述高位功率開關器件中的每個高位功率開關器件和所述低位功率開關器件中的每個低位功率開關器件均包括第一端子和第二端子，并且在所述多對功率開關器件中的每對功率開關器件內(nèi)，所述相應的高位功率開關器件的第二端子連接至所述相應的低位功率開關器件的第一端子，并且其中所述DC/AC功率變換器和所述電動馬達構造成使所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間的交替變化導致了所述多對功率開關器件中的所述高位功率開關器件的第一端子與所述多對功率開關器件中的所述低位功率開關器件的第二端子之間的電壓的降低。方案19.根據(jù)方案18所述的機動車推進系統(tǒng)，其中，所述處理系統(tǒng)還構造成 監(jiān)測所述多對功率開關器件的所述高位功率開關器件的第一端子與所述多對功率開
關器件的所述低位功率開關器件的第二端子之間的電壓；以及
基于對所述多對功率開關器件的所述高位功率開關器件的第一端子與所述多對功率開關器件的所述低位功率開關器件的第二端子之間的電壓的監(jiān)測，調(diào)節(jié)所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間的交替變化。方案20.根據(jù)方案19所述的機動車推進系統(tǒng)，其中，所述DC/AC功率變換器還包括多個二極管，所述多個二極管中的每個二極管均與所述多對功率開關器件中的所述高位功率開關器件和所述低位功率開關器件中相應的一個成反向并聯(lián)構造。


在下文中將結合以下附圖來描述本發(fā)明，附圖中相同的附圖標記表示相同的元件，并且
圖1是根據(jù)實施例的示例性機動車的示意圖2是根據(jù)實施例的、圖1的機動車內(nèi)的變換器控制系統(tǒng)的框圖；以及
圖3是根據(jù)實施例的、圖1的機動車內(nèi)的功率變換器、電壓供應部和電動馬達的示意圖。
具體實施例方式以下的詳細說明本質(zhì)上僅是示例性的，并且不用于限制本發(fā)明、或本發(fā)明的應用
7和使用。此外，也不意在受前述技術領域、背景技術、發(fā)明內(nèi)容或以下的詳細說明中所提出的任何明確或暗示的理論的束縛。另外，盡管在此示出的示意圖描繪了元件的示例布置，但在實際的實施例中可存在另外介入的元件、器件、特征、或部件。還應理解的是，圖1-3僅是說明性的，并且可能未按比例繪制。以下的說明涉及“連接”或“聯(lián)接”到一起的元件或特征。如在此所使用地，“連接” 可指一個元件/特征機械地結合至另一元件/特征(或與另一元件/特征直接連通)的，而不必然是直接地。同樣地，“耦聯(lián)”可指一個元件/特征直接地或間接地結合至另一元件/ 特征(或與另一元件/特征直接地或間接地連通)，而不必然是機械地。然而，應理解的是，盡管兩個元件以下在一個實施例中可描述成“連接”，但在替代性實施例中，相似的元件可“耦聯(lián)”，并且反之亦然。因此，盡管在此示出的示意圖描繪了元件的示例布置，但在實際的實施例中可存在另外介入的元件、器件、特征、或部件。圖1至圖3圖示了用于操作耦聯(lián)至電動馬達的變換器的系統(tǒng)。該變換器具有耦聯(lián)至電動馬達的多個高位開關和多個低位開關。檢測指示了電動馬達減速的事件。變換器在電動馬達減速期間在第一操作模式與第二操作模式之間交替變化。在第一操作模式中，啟用多個高位開關中的每個高位開關，并停用多個低位開關中的每個低位開關。在第二操作模式中，啟用多個低位開關中的每個低位開關，并停用多個高位開關中的每個高位開關。圖1是根據(jù)實施例的車輛(或“機動車”或機動車推進系統(tǒng))10的示意圖。機動車 10包括底盤12、車身14、四個車輪16和電子控制系統(tǒng)18。車身14布置在底盤12上，并大致包圍機動車10的其他部件。車身14和底盤12可一起形成車架。車輪16分別在靠近車身14相應的角部處旋轉地聯(lián)接至底盤12。機動車10可以是許多不同類型的機動車中的任何一種，例如轎車、貨車、卡車、 或運動型多功能車(SUV)，并且可以是兩輪驅(qū)動(2WD)(即后輪驅(qū)動或前輪驅(qū)動)、四輪驅(qū)動(4WD)或全輪驅(qū)動(AWD)的。機動車10還可結合許多不同類型的發(fā)動機中的任何一種或它們的組合，例如以汽油或柴油作為燃料的燃燒發(fā)動機、“靈活燃料型車輛(flex fuel vehicle)" (FFV)的發(fā)動機(即利用汽油和乙醇的混合物)、氣態(tài)化合物(例如氫和/或天然氣)作為燃料的發(fā)動機、燃燒發(fā)動機/電動馬達的混合發(fā)動機(即，諸如在混合動力電動車輛 (HEV)中)、和電動馬達。圖1中的機動車10為HEV，并且還包括致動器組件20、蓄電池(例如高壓蓄電池) 22和功率電子組件(例如變換器或變換器組件)M。致動器組件20通過驅(qū)動軸沈機械地聯(lián)接至車輪16中的至少一些車輪，并且包括燃燒發(fā)動機觀和電動馬達/發(fā)電機(或牽弓I馬達》0。燃燒發(fā)動機觀和/或電動馬達30被集成在一起，使得它們中的一個或兩者通過變速器(未示出)機械地聯(lián)接至驅(qū)動軸26。蓄電池22例如可以是鋰離子蓄電池，并可包括集成的伏特計。在實施例中，機動車10為“串聯(lián)HEV”，其中燃燒發(fā)動機觀不是直接地聯(lián)接至變速器，而是聯(lián)接至用于給電動馬達30提供電力的發(fā)電機(未示出)。在另一實施例中，機動車 10為“并聯(lián)HEV”，其中燃燒發(fā)動機觀例如通過使電動馬達30的轉子旋轉地聯(lián)接至燃燒發(fā)動機觀的驅(qū)動軸從而直接聯(lián)接至變速器。電子控制系統(tǒng)18以可操作的方式與致動器組件20、蓄電池22和變換器M通信。 盡管未詳細示出，但電子控制系統(tǒng)18包括各種傳感器和機動車控制模塊、或電子控制單元(E⑶)，諸如變換器控制模塊、馬達控制器和車輛控制器、以及至少一個處理器(或處理系統(tǒng))和/或儲存器，所述存儲器在其上(或者在另一計算機可讀介質(zhì)中)存儲有用于實現(xiàn)如以下所描述的過程和方法的指令。參考圖2，其示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的變換器控制系統(tǒng)34。變換器控制系統(tǒng)34包括以可操作的方式與脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)制器38 (或脈寬調(diào)制器)和變換器M (在其輸出處)通信的控制器(或處理器)36。PWM調(diào)制器38耦聯(lián)至柵驅(qū)動器(gate driver)39, 柵驅(qū)動器39的輸出繼而又耦聯(lián)至變換器M的輸入。變換器M具有耦聯(lián)至馬達30的第二輸出。控制器36和P麗調(diào)制器38可與圖1所示的電子控制系統(tǒng)18集成在一起。圖3更詳細地示意性圖示了圖1和圖2的蓄電池(和/或DC電壓源)22、變換器 M和馬達30。在描繪的實施例中，變換器M包括耦聯(lián)至馬達30的三相電路。更具體地， 變換器M包括開關網(wǎng)絡，該開關網(wǎng)絡具有耦聯(lián)至蓄電池22(即電壓源或電壓供應部(VDC)) 的第一輸入和耦聯(lián)至馬達30的輸出。盡管示出了單個電壓源，但是可以使用具有兩個或更多個串聯(lián)電壓源的分布式DC環(huán)節(jié)。如本領域的技術人員所意識到地，電動馬達30在一個實施例中為永磁電動馬達， 并且包括定子組件40和轉子組件42。如通常所理解地，定子組件40包括多個(例如三個) 導電線圈或繞組44、46和48，所述導電線圈或繞組中的每一個均與電動馬達30的三相中的一相相關聯(lián)。如通常所理解地，轉子組件42包括多個磁體50，并且以可旋轉的方式耦聯(lián)至定子組件40。如通常所理解地，磁體50可包括多個(例如十六個)電磁極。應理解的是，以上提供的說明僅僅意在作為可使用的一種類型的電動馬達的示例。開關網(wǎng)絡包括具有與馬達23的相中的每一相對應的三對串聯(lián)的功率開關器件 (或開關、或部件)，所述功率開關器件均具有反向并聯(lián)的二極管(即與每個開關反向并聯(lián))。 串聯(lián)開關對中的每對開關均包括第一開關或晶體管(即“高位”開關)52,54和56，其具有耦聯(lián)至電壓源22的正極63的第一端子；和第二開關(即“低位”開關)58,60和62，其具有耦聯(lián)至電壓源22的負極65的第二端子和耦聯(lián)至相應的第一開關5254和56的第二端子的第一端子。因此，高位開關5254和56的第一端子和低位開關58、60和62的第二端子連接在電壓源22的DC環(huán)節(jié)上(即，連接在電壓源22的正極63和負極65上)。如通常所理解地，開關52-62中的每個開關均可以是在半導體(例如硅)襯底上形成的集成電路(例如裸芯(die))內(nèi)的單獨半導體器件(諸如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)) 的形式。如所示地，二極管64以反向并聯(lián)的構造(即“回流” 二極管或“續(xù)流”二極管)連接至開關52-62中的每個開關。同樣地，開關52-62中的每個開關與相應的二極管64可理解為形成了開關二極管對或組，在示出的實施例中包括六個開關二極管對或組。變換器對還包括電流傳感器(例如霍耳效應傳感器)66，以檢測通過開關52-62和/或繞組44、46和48 的電流的流動。仍然參考圖3，變換器M還包括電壓斷路開關(或蓄電池接觸器)68和DC環(huán)節(jié)電容器70。蓄電池接觸器68可與開關52-62類似并且連接至電壓源(即蓄電池)22的正端子。在其他實施例中，電壓斷路開關可以是機械獲得的接觸器，諸如繼電器。DC環(huán)節(jié)電容器 70跨接在系統(tǒng)的DC環(huán)節(jié)上(即，跨接電壓源22的正端子和負端子)。參考圖1，在正常操作(即行駛)期間，通過以交替的方式用燃燒發(fā)動機觀和電動馬達30向車輪16提供動力，和/或通過同時用燃燒發(fā)動機28和電動馬達30向車輪16提供動力，來操作機動車10。為了向電動馬達30提供電力，從蓄電池22 (而在燃料電池機動車的情況下，從燃料電池)向變換器M提供DC電力，變換器M在所述電力被送至電動馬達 30之前將DC電力轉變成AC電力。如本領域的技術人員所意識到地，DC電力到AC電力的轉變一般通過以例如12千赫(kHz)的操作(或開關)頻率來操作(即重復地開關)變換器M 內(nèi)的開關52-62來實現(xiàn)。參考圖2，控制器36通常產(chǎn)生用于控制變換器M的開關動作的脈寬調(diào)制(PWM)信號。然后，變換器對將？麗信號轉變成用于操作馬達30的調(diào)制電壓波形。圖2的變換器控制系統(tǒng)34包含正常操作期間的多種操作，包括但不限于接收轉矩命令、基于當前的速度和可用電壓將轉矩命令轉變成電流命令、和對這樣的電流命令進行調(diào)節(jié)。電流調(diào)節(jié)器(未示出)的輸出是產(chǎn)生被請求的電流所需的輸出電壓。PWM調(diào)制器38和柵驅(qū)動器39產(chǎn)生必需的柵脈沖(或占空比)，該柵脈沖被送至變換器24，以將電動馬達30控制到預期的速度和 /或轉矩。如本領域的技術人員所意識到地，開關52-62 (圖3)的操作使電流流過馬達30中的繞組44、46和48。該電流與由磁體50產(chǎn)生的磁場的相互作用使得產(chǎn)生洛倫茲力，從而使轉子42相對于定子40旋轉。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在檢測到指示馬達30 (和/或作用一個整體而指示機動車10)的減速的“意外”事件(例如異常的制動)時，變換器M在“高位短路”操作模式與“低位短路”操作模式之間交替變化。在高位短路模式中，啟用高位開關5254和56中的每個高位開關，同時停用低位開關58、60和62中的每個低位開關。在低位短路模式中，啟用低位開關58、60和62中的每個低位開關，同時停用高位開關5254和56。該開關操作在馬達30繼續(xù)自由轉動(即轉子42繼續(xù)相對于定子40旋轉)的同時，可允許DC環(huán)節(jié)上的電壓以相對迅速的方式降低。在一個實施例中，用于控制變換器M的方法可開始于變換器控制模塊(電子控制系統(tǒng)18內(nèi))檢測到指示馬達30的減速的事件。示例包括了涉及碰撞(例如由車輛控制器檢測)或電氣故障(例如由變換器控制模塊檢測的與馬達30相關聯(lián)的繞組短路或過電壓情形) 的機動車10。蓄電池22可與馬達30斷開，使得馬達30 (即轉子42) “自由轉動”(并緩慢地減速)和/或由變換器M施加制動轉矩以便使轉子42變慢。然后，電壓源(例如蓄電池)22與變換器M斷開，并因此與馬達30斷開。該斷開通過停用(或開路或切斷)蓄電池接觸器68實現(xiàn)。接下來，變換器控制模塊使變換器M在第一與第二操作模式之間重復地交替變化。模式的切換可有效地包括以同步的方式向開關52-62中的每個開關大致施加50%的占空比，使得變換器M在向馬達30施加“高位短路”與“低位短路”之間交替變化。具體地，在第一操作模式中，啟用(或閉合或接通)所有高位開關52-56，并停用(或開路或切斷)所有低位開關58-62。在第二操作模式中，啟用所有低位開關58-62，并停用所有高位開關52-56。在一個實施例中，該切換以開關頻率(例如12 kHz)執(zhí)行，使得變換器M處于第一模式的時間近似等于處于第二模式的時間(即50%的占空比)。該切換操作可降低或調(diào)節(jié)DC 環(huán)節(jié)上的電壓，否則DC環(huán)節(jié)上的電壓在馬達30繼續(xù)減速的同時可能變得不合需要地高。如本領域的技術人員所意識到地，DC環(huán)節(jié)電壓的降低或管理可能部分是由開關52-62的操作所固有的“開關損耗”所導致的。
可將死時間補償算法應用于所述切換操作，以便進一步增加DC環(huán)節(jié)電壓降低的速率、或者以另外的方式調(diào)節(jié)DC環(huán)節(jié)電壓。如通常所理解地，死時間補償算法常常在機動車牽引馬達的正常、主動操作期間使用，以補償由開關(例如開關52-62)在操作狀態(tài)之間進行轉換所需的時間所引起的電流中的相對延遲。在一個實施例中，死時間補償算法可在減速期間調(diào)節(jié)所述切換操作，使得高位開關52-56和低位開關58-62的占空比例如在47%與53%之間改變(在第一與第二操作模式之間仍然維持近似50/50的份額(split))。對所述切換操作進行的調(diào)節(jié)可響應于可由變換器控制模塊(例如電子控制系統(tǒng))監(jiān)測的檢測到的DC環(huán)節(jié)電壓，因為這樣可合乎需要地以特定的速率來降低DC環(huán)節(jié)電壓。當例如DC環(huán)節(jié)電壓降低至預定閾值(其可在60伏與70伏之間)以下時，或者在馬達停止轉動時，該方法可終止。上述系統(tǒng)和方法的一個優(yōu)點是可在馬達減速期間調(diào)節(jié)DC環(huán)節(jié)電壓。結果是，在仍將DC環(huán)節(jié)電壓降低至所希望的水平的同時，可仍然向馬達施加制動轉矩。其他實施例可利用不同于DC/AC變換器的源器件(諸如DC/DC功率轉換器)，以及不同于電動馬達的負載器件(諸如蓄電池(例如鋰離子蓄電池))。上述系統(tǒng)可在不同于機動車的系統(tǒng)中實現(xiàn)，諸如水運工具和飛行器。電動馬達和功率變換器可具有不同數(shù)目的相，諸如兩相或四相。可使用諸如電流源之類的其他形式的功率源，并且可使用其它形式的負載， 包括二極管整流器、可控硅轉換器、燃料電池、電感器、電容器、和/或它們的任意組合。應指出的是，以上提供的數(shù)值范圍僅用作示例，并且不用于限制上述系統(tǒng)的使用。盡管在前述詳細說明中已介紹了至少一個示例性實施例，但應意識到的是，存在許許多多的變型。還應意識到的是，一個或多個示例性實施例僅是示例，并且不以任何方式限制本發(fā)明的范圍、適用性或構造。相反地，前述詳細說明給本領域的技術人員提供了用于實現(xiàn)所述一個或多個示例性實施例的便利指導。應理解的是，在不偏離所附權利要求及其法律等同物中闡述的本發(fā)明范圍的情況下，可在元件的功能和布置中作出各種變化。
權利要求
1.一種用于操作具有耦聯(lián)至電動馬達的多個高位開關和多個低位開關的變換器的方法，所述方法包括檢測指示所述電動馬達減速的事件；以及在所述電動馬達減速期間使所述變換器在第一操作模式與第二操作模式之間交替變化；其中在所述第一操作模式中，啟用所述多個高位開關中的每個高位開關，并且停用所述多個低位開關中的每個低位開關，而在所述第二操作模式中，啟用所述多個低位開關中的每個低位開關，并且停用所述多個高位開關中的每個高位開關。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，使所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間交替變化包括停用所述多個高位開關中的每個高位開關；以及在停用所述多個高位開關中的每個高位開關之后啟用所述多個低位開關中的每個低位開關。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，使所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間交替變化還包括停用所述多個低位開關中的每個低位開關；以及在停用所述多個低位開關中的每個低位開關之后啟用所述多個高位開關中的每個高位開關。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，所述多個高位開關和所述多個低位開關共同包括多對開關，每對開關均包括所述多個高位開關中的一個高位開關和所述多個低位開關中的一個低位開關。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，所述多個高位開關中的每個高位開關和所述多個低位開關中的每個低位開關均包括第一端子和第二端子，并且在所述多對開關中的每對開關內(nèi)，所述相應的高位開關的第二端子連接至所述相應的低位開關的第一端子。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，所述變換器和所述電動馬達構造成使得所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間的交替變化導致了所述多個高位開關的第一端子與所述多個低位開關的第二端子之間的電壓的降低。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，還包括監(jiān)測所述多個高位開關的第一端子與所述多個低位開關的第二端子之間的電壓；以及基于對所述多個高位開關的第一端子與所述多個低位開關的第二端子之間的電壓的監(jiān)測和死時間補償算法，調(diào)節(jié)所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間的交替變化。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，使所述變換器在所述第一操作模式與所述第二操作模式之間交替變化包括以近似相等的持續(xù)時間在所述第一操作模式與所述第二操作模式下操作所述變換器。
9.一種用于操作具多對開關的變換器的方法，所述多對開關中的每對開關均包括耦聯(lián)至機動車牽引馬達的高位開關和低位開關，所述方法包括檢測指示所述機動車牽引馬達減速的事件；以及在所述電動馬達減速期間以近似相等的持續(xù)時間使所述變換器在第一操作模式與第二操作模式之間交替變化；其中，在所述第一操作模式中，啟用所述多對開關中的所述高位開關中的每個高位開關，并且停用所述多對開關中的所述低位開關中的每個低位開關，而在所述第二操作模式中，啟用所述多對開關中的所述低位開關中的每個低位開關，并且停用所述多對開關中的所述高位開關中的每個高位開關。
10. 一種機動車輛推進系統(tǒng)，包括 電動馬達，所述電動馬達包括多個繞組；直流至交流DC/AC功率變換器，所述DC/AC功率變換器包括耦聯(lián)至所述多個繞組的多對功率開關器件，每對功率開關器件均包括高位功率開關器件和低位功率開關器件；處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)與所述電動馬達和所述DC/AC功率變換器以可操作的方式通信，所述處理器構造成檢測指示所述電動馬達減速的事件；以及在所述電動馬達減速期間使所述DC/AC功率變換器的操作在第一操作模式與第二操作模式之間交替變化；其中，在所述第一操作模式中，啟用所述多對功率開關器件的所述高位功率開關器件， 并且停用所述多對開關的所述低位功率開關器件，而在所述第二操作模式中，啟用所述多對功率開關器件的所述低位功率開關器件，并且停用所述多對功率開關器件的所述高位功率開關器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在馬達減速期間控制變換器的車輛電氣系統(tǒng)和方法。具體地，提供了用于操作耦聯(lián)至電動馬達的變換器的方法和系統(tǒng)。變換器具有耦聯(lián)至電動馬達的多個高位開關和多個低位開關。檢測指示電動馬達減速的事件。變換器在電動馬達減速期間在第一操作模式與第二操作模式之間交替變化。在第一操作模式中，啟用多個高位開關中的每個高位開關并停用多個低位開關中的每個低位開關。在第二操作模式中，啟用多個低位開關中的每個低位開關并停用多個高位開關中的每個高位開關。
文檔編號B60L15/00GK102332838SQ201110164038
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權日2010年6月17日
發(fā)明者A. 韋爾奇科 B., S. 馬加羅夫 K., E. 舒爾茨 S., 希蒂 S. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司