專利名稱：多相dc/dc升壓變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及直流到直流(DC/DC)變換器，更具體地說，涉及多相DC/DC升壓變 換器及其操作方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，多相直流到直流(DC/DC)變換器，諸如升壓變換器，通過多個相將 來自輸入電壓的電壓升高到輸出電壓。這樣的DC/DC變換器通常應(yīng)用在電動機(jī)系統(tǒng)中，用 于將來自功率存儲或產(chǎn)生裝置的電壓升高到需要的電壓，以用于逆變器和電動機(jī)(諸如永 磁電動機(jī))的有效率的操作。并且，這樣的DC/DC變換器可用在多個功率存儲裝置之間，以 匹配其電壓。大型的濾波電容器是昂貴的。具有降低的尺寸和成本的濾波電容器可用于包 括多個相的DC/DC變換器中，以降低輸入電流的紋波電流，同時提高任何殘留的紋波電流 的頻率。然而，這樣的多相DC/DC變換器需要電流平衡以獲得帶有升高的頻率的減少的紋 波電流，并且在多個相之間均勻地分擔(dān)負(fù)載，以便不會對一相或另一相的裝置造成壓力。傳 統(tǒng)上，各相包括電流傳感器，用于確定總線電流，以便平衡多個相中的電流。然而，多個電流 傳感器的復(fù)雜度和成本超過了多相DC/DC變換器設(shè)計(jì)所帶來的任何濾波電容器成本節(jié)約 和尺寸減小。因此，期望提供一種方法和設(shè)備，用于平衡各相的電流，而不需要用于各相的電流 傳感器。另外，從以下詳細(xì)的說明和所述權(quán)利要求，并結(jié)合附圖和前述技術(shù)領(lǐng)域和背景技 術(shù)，本發(fā)明的其它所期望的特征和特性將變得清楚。
發(fā)明內(nèi)容
提供直流-直流(DC/DC)升壓變換器，用于平衡多個相似相中的各個相的電流。 DC/DC升壓變換器包括多個相似相和升壓變換器控制器。多個相似相將DC/DC升壓變換器 的輸入處所提供的DC電壓升高，多個相似相中的各個相具有與其相關(guān)聯(lián)的電流，多個相似 相中的各個相包括多個電壓降測量裝置中的相對應(yīng)的一個。升壓變換器控制器聯(lián)接到多個 電壓降測量裝置，用于產(chǎn)生和提供門驅(qū)動信號到多個電壓降測量裝置，并且用于在預(yù)定的 時間測量跨越各電壓降測量裝置的多個相似相中的各個相的電壓降，升壓變換器控制器響 應(yīng)于多個相似相中的各個相的電壓降而計(jì)算多個相似相中的各個相的電流信息。升壓變換 器控制器還響應(yīng)于與多個相似相中的各個相對應(yīng)的電壓降而平衡多個相似相中的各個相 的電流。提供一種方法，用于平衡DC/DC升壓變換器的多個相似相中的各個相的電流。該 方法包括在預(yù)定時間測量多個相似相中的各個相的電壓降，響應(yīng)于多個相似相中的各個相 的所測量的電壓降來計(jì)算多個相似相中的各個相的電流信息，并且響應(yīng)于多個相似相中的 各個的電流信息來平衡多個相似相中的各個相的電流。提供一種電動機(jī)系統(tǒng)，該電動機(jī)系統(tǒng)包括電動機(jī)，逆變器，逆變器控制器，第一 DC 電壓源，DC總線，以及DC/DC升壓變換器。逆變器聯(lián)接到電動機(jī)，并從而提供電控制。逆變器控制器聯(lián)接到逆變器并產(chǎn)生操作控制信號，逆變器控制器將該操作控制信號提供給逆變 器。第一 DC電壓源產(chǎn)生第一電壓。DC總線聯(lián)接到逆變器，用于為逆變器提供第二電壓，用 于由逆變器進(jìn)行電動機(jī)的電控制。DC/DC升壓變換器聯(lián)接到DC電壓源，用于響應(yīng)于第一電 壓和第一電流而產(chǎn)生第二電壓，并將第二電壓提供給DC總線。DC/DC升壓變換器包括多個 相似相和升壓變換器控制器。多個相似相將第一電壓升高到第二電壓，多個相似相中的各 個相具有與其相關(guān)聯(lián)的電流，多個相似相中的各個相包括多個電壓降測量裝置中的相對應(yīng) 的一個。升壓變換器控制器聯(lián)接到多個電壓降測量裝置，用于產(chǎn)生門驅(qū)動信號并提供該門 驅(qū)動信號到多個電壓降測量裝置，并用于在預(yù)定的時間測量跨越各電壓降測量裝置的多個 相似相中的各個相的電壓降。升壓變換器控制器還聯(lián)接到多個電壓降測量裝置，用于響應(yīng) 于多個相似相中的各個相的電壓降而計(jì)算多個相似相中的各個相的電流信息，升壓變換器 控制器響應(yīng)于所計(jì)算出的電流信息平衡多個相似相中的各個相的電流。本發(fā)明提供以下技術(shù)方案方案1. 一種直流到直流(DC/DC)升壓變換器包括用于升高在所述DC/DC升壓變換器的輸入處所提供的DC電壓的多個相似相，所述 多個相似相中的各個相具有與各相相關(guān)聯(lián)的電流，并且所述多個相似相中的各個相包括多 個電壓降測量裝置中的相對應(yīng)的一個；和聯(lián)接到所述多個電壓降測量裝置的升壓變換器控制器，用于產(chǎn)生門驅(qū)動信號并且 將所述門驅(qū)動信號提供給所述多個電壓降測量裝置，并且用于測量所述多個相似相中的各 個相在預(yù)定的時間跨越所述多個電壓降測量裝置中的各相應(yīng)的電壓降測量裝置的電壓降， 所述升壓變換器控制器響應(yīng)于所述多個相似相中的各個相的電壓降來計(jì)算所述多個相似 相中的各個相的電流信息，其中，所述升壓變換器控制器響應(yīng)于所述多個相似相中的各個 相的電流信息來平衡所述多個相似相中的各個相的電流。方案2.根據(jù)方案1所述的DC/DC升壓變換器，其中所述多個電壓降測量裝置中的 各個包括場效應(yīng)晶體管(FET)。方案3.根據(jù)方案2所述的DC/DC升壓變換器，其中所述FET包括選自氮化鎵(GaN) FET、結(jié)型FET、和金屬氧化物半導(dǎo)體FET (MOSFET)的組的FET。方案4.根據(jù)方案1所述的DC/DC升壓變換器，其中所述多個相似相中的各個相包括溫度檢測裝置用于測量其溫度，并且，所述升壓 變換器控制器聯(lián)接到所述多個相似相中的各個相的所述溫度檢測裝置，并響應(yīng)于所述多個 相似相的各相的所測量的溫度和所測量的電壓降來計(jì)算所述多個相似相的各相的電流信 肩、ο方案5.根據(jù)方案1所述的DC/DC升壓變換器還包括聯(lián)接到所述多個相似相中的 各個相的輸入的單個電流傳感器，用于檢測總輸入電流。方案6.根據(jù)方案5所述的DC/DC升壓變換器，其中，所述升壓變換器控制器聯(lián)接 到所述單個電流傳感器，用于響應(yīng)于來自所述單個電流傳感器的電流信號來確定所述總輸 入電流，所述控制器還響應(yīng)于來自所述單個電流傳感器的電流信號來確定在所述多個相似 相中的各個相的輸入處的紋波電流，并且響應(yīng)于所述紋波電流來確定用于測量所述多個相 似相中的各個相的電壓降的預(yù)定時間，使得在所述紋波電流的中間測量所述多個相似相中 的各個相的電壓降，以便使所述紋波電流的影響最小化。
方案7. —種用于平衡DC/DC升壓變換器的多個相似相中的各個相的電流的方法， 所述方法包括以下步驟在預(yù)定的時間測量所述多個相似相中的各個相的電壓降；響應(yīng)于對所述多個相似相中的各個相所測量的電壓降來計(jì)算所述多個相似相中 的各個相的電流信息；和響應(yīng)于所述多個相似相中的各個相的電流信息來平衡所述多個相似相中的各個 相的電流。方案8.根據(jù)方案7所述的方法，其中，所述計(jì)算電流信息的步驟包括以下步驟響應(yīng)于所述電流信息計(jì)算所述多個相似相中的各相的絕對電流；和檢測總輸入電流，其中，所述平衡所述多個相似相中的各個相的電流的步驟包括響應(yīng)于所述多個相 似相中的各個相的電壓降和絕對電流以及總輸入電流來平衡所述多個相似相中的各個相 的電流的步驟。方案9.根據(jù)方案8所述的方法還包括測量所述多個相似相中的各個相的溫度的 步驟，其中，所述平衡所述多個相似相中的各個相的電流的步驟包括響應(yīng)于所述多個相似 相中的各個相的電壓降、所測量的溫度和絕對電流、和所述總輸入電流來平衡所述多個相 似相中的各個相的電流的步驟。方案10.根據(jù)方案7所述的方法還包括測量所述多個相似相中的各個相的溫度的 步驟，其中，平衡所述多個相似相中的各個相的電流的步驟包括響應(yīng)于所述多個相似相中 的各個相的電流信息和溫度來平衡所述多個相似相中的各個相的電流的步驟。方案11.根據(jù)方案7所述的方法還包括以下步驟響應(yīng)于在所述多個相似相中的各個相的輸入處接收的紋波電流的中間來確定用 于測量所述多個相似相中的各個相的電壓降的預(yù)定時間，其中，測量所述電壓降的步驟包括在所述紋波電流的中間測量所述多個相似相中 的各個相的電壓降來使紋波電流的影響最小化的步驟。方案12. —種電動機(jī)系統(tǒng)包括電動機(jī)；聯(lián)接到所述電動機(jī)并為所述電動機(jī)提供電控制的逆變器；聯(lián)接到所述逆變器的逆變器控制器，用于產(chǎn)生操作控制信號，并將所述操作控制 信號提供給所述逆變器；第一直流(DC)電壓源，用于產(chǎn)生第一電壓和第一電流；聯(lián)接到所述逆變器的DC總線，用于提供第二電壓給所述逆變器，用于由所述逆變 器進(jìn)行的所述電動機(jī)的電控制；和聯(lián)接到所述第一DC電壓源的DC/DC升壓變換器，用于響應(yīng)于所述第一電壓和所述 第一電流而產(chǎn)生所述第二電壓，并將所述第二電壓提供給所述DC總線，所述DC/DC升壓變 換器包括用于將所述第一電壓升高至所述第二電壓的多個相似相，所述多個相似相中的各 個相具有與其相關(guān)聯(lián)的電流，并且所述多個相似相中的各個相包括多個電壓降測量裝置中 的相對應(yīng)的一個；和
聯(lián)接到所述多個電壓降測量裝置的升壓變換器控制器，用于產(chǎn)生門驅(qū)動信號并且 將所述門驅(qū)動信號提供給所述多個電壓降測量裝置，并且用于測量所述多個相似相中的各 個相在預(yù)定時間的跨越所述多個電壓降測量裝置的各相應(yīng)的電壓降測量裝置的電壓降，所 述升壓變換器控制器還聯(lián)接到所述多個電壓降測量裝置，用于響應(yīng)于所測量的所述多個相 似相中的各個相的電壓降來計(jì)算所述多個相似相中的各個相的電流信息，其中，所述升壓 變換器控制器響應(yīng)于所述多個相似相中的各個相的電流信息來平衡所述多個相似相中的 各個相的電流。方案13.根據(jù)方案12所述的電動機(jī)系統(tǒng)，其中，所述多個電壓降測量裝置中的各 個包括場效應(yīng)晶體管(FET)。方案14.根據(jù)方案13所述的電動機(jī)系統(tǒng)，其中，所述FET包括選自氮化鎵(GaN) FET、結(jié)型FET、和金屬氧化物半導(dǎo)體FET (MOSFET)的組的FET。方案15.根據(jù)方案12所述的電動機(jī)系統(tǒng)，其中，所述多個相似相中的各個相包括 溫度檢測裝置用于測量其溫度，并且，所述升壓變換器控制器聯(lián)接到所述多個相似相中的 各個相的所述溫度檢測裝置，并響應(yīng)于所述多個相似相的各相的所測量的溫度和所測量的 電壓降來計(jì)算所述多個相似相的各相的電流信息。方案16.根據(jù)方案12所述的電動機(jī)系統(tǒng)，其中，所述DC/DC升壓變換器還包括聯(lián) 接到所述多個相似相中的各個相的輸入的單個電流傳感器，用于檢測所述多個相似相的總 和電流，其中，響應(yīng)于所述多個相似相的總和電流和所述多個相似相中的各個相的所測量 的電壓降而由所述升壓變換器控制器計(jì)算所述電流信息。方案17.根據(jù)方案12所述的電動機(jī)系統(tǒng)，其中，所述升壓變換器控制器檢測在所 述多個相似相中的各個相的輸入處的紋波電流，并且響應(yīng)于所述紋波電流確定用于測量所 述多個相似相中的各個相的電壓降的預(yù)定時間，使得在所述紋波電流的中間測量所述多個 相似相中的各個相的電壓降，以便使所述紋波電流的影響最小化。方案18.根據(jù)方案12所述的電動機(jī)系統(tǒng)，其中，所述第一 DC電壓源是第一功率供 應(yīng)裝置，所述電動機(jī)系統(tǒng)還包括聯(lián)接到所述多個相似相的第二功率供應(yīng)裝置，用于接收由 第二功率供應(yīng)裝置所產(chǎn)生的所述第二電壓，所述多個相似相被聯(lián)接在所述第一功率供應(yīng)裝 置和所述第二功率供應(yīng)裝置之間。方案19.根據(jù)方案18所述的電動機(jī)系統(tǒng)，其中，所述第一功率存儲裝置是燃料電 池，所述第二功率存儲裝置是一個或多個電容器和電池。方案20.根據(jù)方案12所述的電動機(jī)系統(tǒng)，其中，所述電動機(jī)包括永磁電動機(jī)。
下面將結(jié)合以下的附圖來說明本發(fā)明，其中，在以下的附圖中，相同的標(biāo)號表示相 同的元件，并且圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電動機(jī)系統(tǒng)的框圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1的電動機(jī)系統(tǒng)的多相直流-直流(DC/DC) 升壓變換器的一個相的示意圖。圖3示出了用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1和圖2的DC/DC升壓變換器的升壓控 制器的操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)說明在本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且不意圖限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用 和用途。另外，沒有意圖被前述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或以下詳細(xì)說明中所呈現(xiàn)的 明確表達(dá)的或隱含的理論所束縛。參考圖1，電動機(jī)系統(tǒng)100的框圖包括功率供應(yīng)裝置102，諸如燃料電池，其聯(lián)接到 直流-直流(DC/DC)升壓變換器104，該升壓變換器104用于將來自功率供應(yīng)裝置102的電 壓升高到逆變器106的可操作的水平來控制電動機(jī)108的操作。解算器110聯(lián)接到電動機(jī) 108，諸如永磁電動機(jī)，用于檢測轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)子角速度。解算器110提供關(guān)于轉(zhuǎn)子位置和 角速度的信息給數(shù)字變換器112，數(shù)字變換器112將信息轉(zhuǎn)變?yōu)榕c轉(zhuǎn)子位置和角速度相對 應(yīng)的數(shù)字信號，將這些數(shù)字信號提供給逆變器控制器120。逆變器控制器120還接收代表從 逆變器106提供給電動機(jī)108以用于其控制的相控制信號上檢測到的電流的相電流信號。在任一若干已知的技術(shù)中，逆變器控制器120從相電流信號和數(shù)字的轉(zhuǎn)子位置和 角速度信號產(chǎn)生操作控制信號(通常是脈沖寬度調(diào)制操作控制信號)并將操作控制信號通 過線路128提供給逆變器106，用于控制逆變器的操作。逆變器106從DC總線114，116接 收功率，該DC總線114，116為其提供升高的DC電壓，DC總線114，116上的電壓由DC/DC升 壓變換器104升高。根據(jù)本實(shí)施例，多相DC/DC升壓變換器104將來自功率供應(yīng)裝置102的總線118， 119上的第一電壓升高到總線114，116上的第二電壓。升壓變換器控制器130從檢測總線 118上的總電流的單個電流傳感器132接收電流檢測信號。盡管在圖1的輸入總線118上 顯示了單個的電流傳感器132，但輸出總線114上的單個電流傳感器也可能按照本實(shí)施例 工作，以檢測來自多相DC/DC升壓變換器104的各相的總和電流。升壓變換器控制器130還接收來自DC/DC升壓變換器104的數(shù)字補(bǔ)償信號134。 響應(yīng)于這些信號，升壓變換器控制器130產(chǎn)生門信號136和采樣信號138，用于根據(jù)本實(shí)施 例來控制多相DC/DC升壓變換器104的操作，來平衡多相DC/DC升壓變換器104的各相的 電流，以便優(yōu)化從總線118，119至總線114，116的電壓的升高。采用多相DC/DC升壓變換 器104通過使得能夠利用聯(lián)接到輸出DC總線114，116的降低了成本的、降低了尺寸的濾波 電容器140而節(jié)約成本。為了濾波電容器140的進(jìn)一步的降低，電池142可與濾波電容器 140并聯(lián)連接，從而提供進(jìn)一步的成本節(jié)約。參照圖2，多相DC/DC升壓變換器104的多個相似相200中的各個相操作以通過控 制多個相似相200中的各個相上的比例電流來控制來自DC/DC升壓變換器104的總電流。 多個相200中的各個相包括聯(lián)接到輸入總線118的升壓電感器202。通過在多個相似相200 中的各個相中包括升壓電感器202，DC/DC升壓變換器104中的電感器的尺寸和成本可以被 降低。根據(jù)本實(shí)施例，所有相200中的升壓電感器202的總和可以比單個相DC/DC變換器 用作DC/DC升壓變換器104的情況下所需的單個電感器更小并且價格更低。場效應(yīng)晶體管(FET) 204，諸如氮化鎵(GaN)FET，結(jié)型FET或金屬氧化物半導(dǎo)體 FET (MOSFET)，通常用作DC/DC升壓變換器的相的主開關(guān)，當(dāng)FET204切換為ON時，F(xiàn)ET204 的特性變得與具有很低的阻抗Rdsffl的電阻相同，例如大約十毫歐。因此，根據(jù)本實(shí)施例， FET204還用作電流測量裝置，因?yàn)楫?dāng)FET204切換為ON時，跨越FET204的電壓降由流過 FET204的電流的量決定。當(dāng)FET204被門信號切換為ON時，F(xiàn)ET204的小的阻抗，RdsQN，根據(jù)本實(shí)施例，用于根據(jù)歐姆定律(見下面公式1)來計(jì)算多個相200中的相應(yīng)的一個的電流信 息，從而不需要在多個相200的各個相中包括昂貴的電流傳感器。以這種方式，DC/DC升壓 變換器104提供顯著的成本節(jié)約，并且比在各個相200中帶有電流傳感器的升壓變換器占 用更小的面積。當(dāng)門信號136將FET204切換為ON時，通過FET204的電流被計(jì)算并顯示在 公式1中Id = Vds/Rds0N 公式 1其中，Id為穿過FET204的切換電流，Vds是跨越FET204的電壓，Rds0N是當(dāng)FET204 被轉(zhuǎn)換為ON時所測量的FET204的非常低的阻抗。升壓變換器控制器130從模擬到數(shù)字(A/D)變換器206接收數(shù)字補(bǔ)償信號134。 電壓降，Vds，由升壓變換器控制器130測量，確定跨越電阻212的電壓，因?yàn)楫?dāng)FET開關(guān)204 被切換為ON并且二極管214和216導(dǎo)通時，跨越電阻212的電壓與FET開關(guān)204的電壓降 Vds是相同的。通過測量所有相似相200的FET開關(guān)204兩端之間的電壓降Vds，各相200的 電流和總和電流可以由升壓變換器控制器130來計(jì)算，用于平衡各個相似相200的電流，而 不需在各相200中使用昂貴的電流傳感器，從而降低了 DC/DC升壓變換器104的成本。DC/DC升壓變換器104，如圖2所示，根據(jù)本實(shí)施例的其它方面，包括其它電路，用 于改善確定電流的精度。各相200中的熱敏電阻209通過提供隨著DC/DC升壓變換器104 的溫度變化的阻抗而作為溫度檢測裝置。由于公式1中的阻抗值Rdsw根據(jù)相200的溫度 (特別是晶體管204的溫度)而改變，代表晶體管204的溫度的溫度信號可被升壓變換器控 制器130所利用來更精確地確定阻抗值Rdsffl，從而有助于由升壓變換器控制器130更精確 地計(jì)算各相似相200中的電流。熱敏電阻209提供溫度信號210至A/D變換器208，而電壓 降信號207從FET204得到。A/D變換器208還從升壓變換器控制器接收采樣信號138以在 預(yù)定的時間測量多個相200中的各個相的電壓降，并響應(yīng)于DC/DC升壓變換器104的溫度 和多個相中的各個相的電壓降而產(chǎn)生輸出補(bǔ)償信號134，以便由升壓變換器控制器130利 用來控制多個相200。升壓變換器控制器130對各相200的電流的計(jì)算的精度通過升壓變換器控制器 130采用來自單個電流傳感器132的總電流值Itotal來進(jìn)一步提高。因此，根據(jù)本實(shí)施例，升 壓變換器控制器130響應(yīng)于輸出補(bǔ)償信號134和電流檢測信號132而計(jì)算多個相似相200 中的各個相的電流信息，其中該輸出補(bǔ)償信號134提供了相200的電壓降及其溫度的數(shù)字 表示。所計(jì)算的電流信息包括多個相200中的各個相的絕對電流和用于與總線118，119上 所提供的總電流值Itotal進(jìn)行比較的總和電流。電流信息被升壓變換器控制器130利用來 由門信號136平衡多個相200中的各個相的電流。除了聯(lián)接在總線118，119之間的FET204之外，聯(lián)接在偏壓輸入和電壓降信號207 之間的電阻211和聯(lián)接在總線119和電壓降信號之間的電阻212與保護(hù)二極管214，216協(xié) 作操作，來使電壓降信號207穩(wěn)定，并且確保在預(yù)定的采樣時間在A/D變換器的輸入處的精 確的電壓降測量。升壓變換器控制器130還從檢測的輸入電流信號確定總線118上的紋波 電流，并通過響應(yīng)于紋波電流計(jì)算預(yù)定的采樣時間并將所得到的采樣信號138提供給A/D 變換器來測量在紋波電流的中間的電壓降來進(jìn)一步最小化紋波電流的影響?？偩€二極管220和濾波電容器140與由門信號136所進(jìn)行的FET204的門控協(xié)同操 作，以從DC/DC升壓變換器104的多個相似相200中的各個相提供平衡的電流和電壓。盡管在圖2中顯示了單個的實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到可應(yīng)用其它電路元件來代 替或依照電壓測量裝置和溫度檢測裝置來測量多個相似相200中的各個相的電壓降，并響 應(yīng)于此，計(jì)算用于按照本實(shí)施例平衡多個相200的各個相的電流的電流信息。參照圖3，按照本發(fā)明的實(shí)施例的升壓變換器控制器130的操作的流程圖300開始 于升壓變換器控制器130等待304，直到流過FET開關(guān)的電流達(dá)到紋波電流的中間，其發(fā)生 在FET開關(guān)的ON期間的中點(diǎn)。升壓變換器控制器130在與紋波電流的中間相對應(yīng)的預(yù)定 時間的操作使紋波電流對升壓變換器控制器130的操作的影響最小化。根據(jù)本實(shí)施例的采 樣信號138的典型的切換頻率在50千赫和100千赫之間(50kHz至100kHz)。當(dāng)流過FET開關(guān)的電流達(dá)到紋波電流的中間時，升壓變換器控制器130提供采樣 信號至A/D變換器206，以便在ON期間的中點(diǎn)測量跨越FET204的電壓降，以便計(jì)算電流信 息。升壓變換器控制器130還從A/D變換器206接收對應(yīng)于由熱敏電阻206所測量的DC/ DC升壓變換器104的溫度的測量310的信號。使用溫度和電壓降，升壓變換器控制器130計(jì)算312絕對電流并且利用從單個電 流傳感器132檢測的電流信號確定314總輸入電流。如上所述，可以通過在輸入總線118或 輸出總線114處使用單個電流傳感器132來確保電流信息計(jì)算的精確性和減少多個相200 的各個相中的組件。因此，可以看到，根據(jù)本實(shí)施例，可以提供DC/DC升壓變換器104，可以計(jì)算多個相 200中的各個相的相對電流，用于電流平衡，并且可以提供更廉價和尺寸更小的DC/DC升壓 變換器130。盡管在前述詳細(xì)說明中給出了至少一個示例性實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，存在很多變 型。還應(yīng)當(dāng)理解，一個或多個示例性實(shí)施例僅僅是示例，并且不意圖以任何方式來限定本發(fā) 明的范圍、適用性或構(gòu)造。相反，前述詳細(xì)說明將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供實(shí)現(xiàn)一個或多個示 例性實(shí)施例的便利的方法。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不偏離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍及 其法律等價物的情況下，可以在元件的功能及布置方面進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
一種直流到直流(DC/DC)升壓變換器，包括用于升高在所述DC/DC升壓變換器的輸入處所提供的DC電壓的多個相似相，所述多個相似相中的各個相具有與各相相關(guān)聯(lián)的電流，并且所述多個相似相中的各個相包括多個電壓降測量裝置中的相對應(yīng)的一個；和聯(lián)接到所述多個電壓降測量裝置的升壓變換器控制器，用于產(chǎn)生門驅(qū)動信號并且將所述門驅(qū)動信號提供給所述多個電壓降測量裝置，并且用于測量所述多個相似相中的各個相在預(yù)定的時間跨越所述多個電壓降測量裝置中的各相應(yīng)的電壓降測量裝置的電壓降，所述升壓變換器控制器響應(yīng)于所述多個相似相中的各個相的電壓降來計(jì)算所述多個相似相中的各個相的電流信息，其中，所述升壓變換器控制器響應(yīng)于所述多個相似相中的各個相的電流信息來平衡所述多個相似相中的各個相的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC/DC升壓變換器，其特征在于，所述多個電壓降測量裝置中 的各個包括場效應(yīng)晶體管(FET)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的DC/DC升壓變換器，其特征在于，所述FET包括選自氮化鎵 (GaN) FET、結(jié)型FET、和金屬氧化物半導(dǎo)體FET (MOSFET)的組的FET。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC/DC升壓變換器，其特征在于，所述多個相似相中的各個相包括溫度檢測裝置用于測量其溫度，并且，所述升壓變換 器控制器聯(lián)接到所述多個相似相中的各個相的所述溫度檢測裝置，并響應(yīng)于所述多個相似 相的各相的所測量的溫度和所測量的電壓降來計(jì)算所述多個相似相的各相的電流信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC/DC升壓變換器，其特征在于，還包括聯(lián)接到所述多個相似 相中的各個相的輸入的單個電流傳感器，用于檢測總輸入電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DC/DC升壓變換器，其特征在于，所述升壓變換器控制器聯(lián)接 到所述單個電流傳感器，用于響應(yīng)于來自所述單個電流傳感器的電流信號來確定所述總輸 入電流，所述控制器還響應(yīng)于來自所述單個電流傳感器的電流信號來確定在所述多個相似 相中的各個相的輸入處的紋波電流，并且響應(yīng)于所述紋波電流來確定用于測量所述多個相 似相中的各個相的電壓降的預(yù)定時間，使得在所述紋波電流的中間測量所述多個相似相中 的各個相的電壓降，以便使所述紋波電流的影響最小化。
7.一種用于平衡DC/DC升壓變換器的多個相似相中的各個相的電流的方法，所述方法 包括以下步驟在預(yù)定的時間測量所述多個相似相中的各個相的電壓降；響應(yīng)于對所述多個相似相中的各個相所測量的電壓降來計(jì)算所述多個相似相中的各 個相的電流信息；和響應(yīng)于所述多個相似相中的各個相的電流信息來平衡所述多個相似相中的各個相的 電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算電流信息的步驟包括以下步驟響應(yīng)于所述電流信息計(jì)算所述多個相似相中的各相的絕對電流；和檢測總輸入電流，其中，所述平衡所述多個相似相中的各個相的電流的步驟包括響應(yīng)于所述多個相似相 中的各個相的電壓降和絕對電流以及總輸入電流來平衡所述多個相似相中的各個相的電 流的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括測量所述多個相似相中的各個相 的溫度的步驟，其中，所述平衡所述多個相似相中的各個相的電流的步驟包括響應(yīng)于所述 多個相似相中的各個相的電壓降、所測量的溫度和絕對電流、和所述總輸入電流來平衡所 述多個相似相中的各個相的電流的步驟。
10.一種電動機(jī)系統(tǒng)，包括電動機(jī)；聯(lián)接到所述電動機(jī)并為所述電動機(jī)提供電控制的逆變器；聯(lián)接到所述逆變器的逆變器控制器，用于產(chǎn)生操作控制信號，并將所述操作控制信號 提供給所述逆變器；第一直流(DC)電壓源，用于產(chǎn)生第一電壓和第一電流；聯(lián)接到所述逆變器的DC總線，用于提供第二電壓給所述逆變器，用于由所述逆變器進(jìn) 行的所述電動機(jī)的電控制；和聯(lián)接到所述第一 DC電壓源的DC/DC升壓變換器，用于響應(yīng)于所述第一電壓和所述第一 電流而產(chǎn)生所述第二電壓，并將所述第二電壓提供給所述DC總線，所述DC/DC升壓變換器 包括用于將所述第一電壓升高至所述第二電壓的多個相似相，所述多個相似相中的各個相 具有與其相關(guān)聯(lián)的電流，并且所述多個相似相中的各個相包括多個電壓降測量裝置中的相 對應(yīng)的一個；和聯(lián)接到所述多個電壓降測量裝置的升壓變換器控制器，用于產(chǎn)生門驅(qū)動信號并且將所 述門驅(qū)動信號提供給所述多個電壓降測量裝置，并且用于測量所述多個相似相中的各個相 在預(yù)定時間的跨越所述多個電壓降測量裝置的各相應(yīng)的電壓降測量裝置的電壓降，所述升 壓變換器控制器還聯(lián)接到所述多個電壓降測量裝置，用于響應(yīng)于所測量的所述多個相似相 中的各個相的電壓降來計(jì)算所述多個相似相中的各個相的電流信息，其中，所述升壓變換 器控制器響應(yīng)于所述多個相似相中的各個相的電流信息來平衡所述多個相似相中的各個 相的電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及多相DC/DC升壓變換器。本發(fā)明提供一種方法和設(shè)備，用于平衡DC/DC升壓變換器的多個相似相中的各個相的電流。該方法包括通過在電流流過開關(guān)時測量跨越各相開關(guān)裝置的電壓降而在預(yù)定的時間測量多個相似相中的各個相的電壓降的步驟。該方法還包括響應(yīng)于對多個相似相中的各個相所測量的電壓降來計(jì)算多個相似相中的各個相的電流信息以及響應(yīng)于多個相似相中的各個相的電流信息來平衡多個相似相中的各個相的電流的步驟。
文檔編號H02P27/06GK101989813SQ20101024407
公開日2011年3月23日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者C·P·亨策, G·R·伍迪, S-J·楊 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司