升壓轉換器死區(qū)補償的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及升壓轉換器死區(qū)補償，提供了一種混合動力傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電機、電池組、升壓轉換器和至少一個控制器。升壓轉換器可以包括電感器并且可以配置用于從電池組接收輸入電壓并向電機提供輸出電壓。該至少一個控制器可以基于輸入至升壓轉換器輸入電流的強度以及與通過電感器的電流關聯的紋波強度，而產生用于升壓轉換器的占空比指令，使得對于給定的指令電壓而言，升壓轉換器的實際占空比取決于通過電感器的電流的方向而變化，以使輸出電壓變?yōu)榻o定的指令電壓。
【專利說明】升壓轉換器死區(qū)補償

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及改善混合動力傳動系統(tǒng)中升壓轉換器輸出的系統(tǒng)和方法。

【背景技術】
[0002] 混合動力電動車輛（HEV)包括通過逆變系統(tǒng)驅動的一個或更多個電機并且可以 包括內燃發(fā)動機。在電力動力傳動系統(tǒng)中使用高壓電池以向電機提供電力并且存儲在車輛 制動期間回收的能量?；旌蟿恿﹄妱榆囕v中的電動馬達/發(fā)電機對傳輸駕駛員需求的扭矩 提供了額外的自由度并且還可以用于控制發(fā)動機的輸出轉速。
[0003] 眾所周知，在混合動力傳動系統(tǒng)中可以使用升壓轉換器用于增加電壓以控制一個 或更多個電機同時允許減少車輛電池組需要的單元的數量。升壓轉換器的基本原理涉及輸 入側、輸出側、開關以及包括底部開關閉合狀態(tài)（bottom-switch-on-state)、頂部開關閉合 狀態(tài)（top-switch-on-state)以及開關都斷開狀態(tài)（both-switches-off-state)的三種不 同運轉狀態(tài)。在底部開關閉合狀態(tài)期間，閉合底部導致電感器電流正方向的變化。在頂部開 關閉合狀態(tài)期間，閉合頂部開關并且斷開底部開關允許電感器電流改變方向并且通過頂部 開關至輸出側。這兩種狀態(tài)之間的切換使得輸出側的電壓高于輸入側。為了避免開關同時 閉合，執(zhí)行開關都斷開狀態(tài)以在一個開關閉合而其它開關斷開之間的時間中插入延遲。在 開關狀態(tài)之間的這種延遲稱為死區(qū)（deadtime)。


【發(fā)明內容】

[0004] 在第一說明性實施例中，混合動力傳動系統(tǒng)可以包括但不限于電機、電池組、升壓 轉換器以及至少一個控制器?；旌蟿恿鲃酉到y(tǒng)的升壓轉換器電路可以包括允許電路配置 從電池組接收輸入電壓并提供輸出電壓至電機的電感器?；旌蟿恿鲃酉到y(tǒng)可以對至少 一個控制器編程，以基于輸入至升壓轉換器的輸入電流的強度以及與通過電感器的電流關 聯的紋波強度，產生用于升壓轉換器的占空比指令，使得對于給定的指令電壓而言，升壓轉 換器的實際占空比基于通過電感器的電流的方向而改變，以將輸出電壓變成給定的指令電 壓。
[0005] 在第二說明性實施例中，提供一種用于升壓轉換器的死區(qū)補償占空比指令的方 法。方法可以包括響應于升壓轉換器輸入電流的強度高于通過升壓轉換器的電感器的紋波 電流強度和與升壓轉換器關聯的預定值的總和而運轉。方法可以基于與升壓轉換器關聯的 死區(qū)和輸入電流的方向來校正占空比指令，以使升壓轉換器的輸出電壓變成指令的值。
[0006] 在第三說明性實施例中，車輛可以包括具有電感器、一個或更多個三極管、二極管 以及電容器的升壓轉換器。升壓轉換器可以配置用于接收輸入電壓并提供比輸入電壓高的 輸出電壓。車輛可以具有至少一個控制器，該控制器配置用于基于與通過電感器的電流關 聯的紋波強度以及足以反映該電流的極性的電流強度，來產生升壓轉換器的占空比指令， 使得對于給定的指令電壓而言，升壓轉換器的實際占空比隨著電流變?yōu)檎黾硬⑶译S著 電流變?yōu)樨摱鴾p小?？刂破髋渲糜糜诋a生升壓轉換器的占空比指令以使輸出電壓變成給定 的指令電壓。
[0007] 根據本發(fā)明的一個實施例，校正占空比指令使得升壓轉換器的實際占空比隨著通 過電感器的電流變?yōu)樨摱鴾p小。
[0008] 根據本發(fā)明的一方面，提供一種車輛，車輛包含：包括電感器并且配置用于接收輸 入電壓并提供輸出電壓的升壓轉換器；以及至少一個控制器，配置用于基于與通過電感器 的電流關聯的紋波強度和足以反映該電流的極性的電流強度，而產生升壓轉換器的占空比 指令，使得對于給定的指令電壓而言，升壓轉換器的實際占空比隨著電流變?yōu)檎黾硬?且隨著電流變?yōu)樨摱鴾p小，以使電壓輸出變?yōu)榻o定的指令電壓。
[0009] 根據本發(fā)明的一個實施例，占空比指令定義位于紋波強度中央的轉變區(qū)域。
[0010] 根據本發(fā)明的一個實施例，占空比指令隨著電流變?yōu)樨摱鴾p小。
[0011] 根據本發(fā)明的一個實施例，占空比指令隨著電流變?yōu)樨摱黾印?br>
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是混合動力電動車輛（HEV)的示意圖；
[0013] 圖2是電機以及關聯的電力電子件和控制電子件的示意圖；
[0014] 圖3是升壓轉換器電路的示意圖；
[0015] 圖4是根據本發(fā)明的升壓轉換器的占空比的圖表；
[0016] 圖5是用于確定升壓轉換器電路校正的占空比的算法的流程圖；以及
[0017] 圖6是升壓轉換器校正的占空比的圖表。

【具體實施方式】
[0018] 根據需要，本說明書中公開了本發(fā)明具體的實施例；然而，應理解公開的實施例僅 為本發(fā)明的示例，其可以多種替代形式實施。附圖無需按比例繪制；可放大或縮小一些特征 以顯示特定部件的細節(jié)。所以，此處所公開的具體結構和功能細節(jié)不應解釋為限定，而僅為 教導本領域技術人員以多種形式實施本發(fā)明的代表性基礎。
[0019] 本發(fā)明的實施例整體上提供了多個電路或其它電子裝置。電路和其它電子裝置以 及它們提供的功能的所有參考并不意圖僅局限于包含本說明書所說明和描述的。雖然可以 向公開的多個電路和其它電子裝置分配特定標簽，但是這些標簽并不意味著限制電路和其 它電子裝置的運轉范圍。可以基于需要的電力實施的特定類型以任何方式彼此組合和/或 分離這些電路和其它電子裝置。應理解，本發(fā)明公開的任何電路和其它電子裝置可以包括 任何數量的微處理器、集成電路、存儲裝置（例如閃存、RAM、R0M、EPR0M、EEPP0M或者它們適 當的變型）以及彼此協作執(zhí)行本發(fā)明公開的任意數量的操作的軟件。
[0020] 現在參考附圖，圖1是車輛10的示意代表，車輛包括發(fā)動機12以及電機或發(fā)電機 14?？梢酝ㄟ^動力傳輸裝置連接發(fā)動機12和發(fā)電機14,在該實施例中動力傳輸裝置是行星 齒輪裝置16。當然，其它類型的動力傳輸裝置（包括其它的齒輪組和傳動裝置）可以用于 將發(fā)動機12連接至發(fā)電機14。行星齒輪裝置16包括環(huán)形齒輪18、齒輪架20、行星齒輪22 以及中心齒輪24。
[0021] 發(fā)電機14還可以輸出扭矩至連接至中心齒輪24的軸26。類似地，發(fā)動機12可以 輸出扭矩至曲軸28,可通過被動離合器32將曲軸28連接至軸30。離合器32可以提供防 止過扭矩（over-torque)狀況的保護。軸30可以連接至行星齒輪裝置16的齒輪架20并 且環(huán)形齒輪18可以連接至軸34,軸34可以通過齒輪組38連接至第一組車輛驅動輪或者主 驅動輪36。
[0022] 車輛10可以包括第二電機或馬達40,該電機或馬達可以用于輸出扭矩至連接至 齒輪組38的軸42。本發(fā)明范圍內的其它車輛可以具有不同的電機設置，比如多于或少于兩 個電機。在圖1顯示的實施例中，電機設置（即馬達40和發(fā)電機14)都可以用作馬達來輸 出扭矩?？商娲?，每者還可以用作發(fā)電機，輸出電力至高壓總線44以及至能量存儲系統(tǒng) 46,該能量存儲系統(tǒng)可以包括電池組48以及電池控制模塊（BCM) 50。
[0023] 電池48可以是能輸出電力以運轉馬達40和發(fā)電機14的高壓電池。BCM50可以作 為電池48的控制器。車輛（比如車輛10)可以使用其它類型的能量存儲系統(tǒng)。例如，可以 使用電容器之類的裝置，該裝置類似于高壓電池，能存儲并且輸出電能。可替代地，燃料電 池之類的裝置可以與電池和/或電容器一起使用以提供用于車輛10的電力。
[0024] 如圖1所示，馬達40、發(fā)電機14、行星齒輪裝置16以及一部分第二齒輪組38可以 整體上稱為傳動裝置52。盡管在圖1中描述為功率分離（powersplit)裝置，但是可以利用 其它HEV動力傳動配置，比如并聯式或串聯式HEV。為了控制發(fā)動機12和傳動裝置52的 部件（例如發(fā)電機14和馬達40)，可以提供車輛控制模塊54 (比如動力傳動系統(tǒng)控制模塊 (PCM))?？刂颇K54可以包括車輛系統(tǒng)控制器（VSC)，總體上顯示控制器56。盡管顯示為 單個控制器，但是控制器56可以包括可以用于控制多個車輛系統(tǒng)的控制器?？刂颇K54 可以包括控制多個車輛系統(tǒng)的嵌入于控制器56的軟件和/或獨立的硬件。
[0025] 控制器局域網（CAN) 58可以允許控制器56與傳動裝置52和BCM50通信。正如電 池48包括BCM50,通過控制器56控制的其它裝置可以具有它們各自的控制器。例如，發(fā)動 機控制單元（E⑶)60可以與控制器56通信并且可以對發(fā)動機12執(zhí)行控制功能。此外，傳 動裝置52可以包括傳動裝置控制模塊（TCM) 62,配置用于協調傳動裝置52內特定部件（比 如發(fā)電機14和/或馬達40)的控制。一些或者所有這些控制器可以根據本發(fā)明組成控制 系統(tǒng)。盡管在車輛（HEV) 10的背景中說明和描述，但是應理解可以在其它類型的車輛（比 如插電式混合動力電動車輛（PHEV)或者僅通過電動馬達驅動的車輛）上實施本發(fā)明的實 施例。
[0026] 圖1還顯示了制動系統(tǒng)64、加速器踏板66和換擋器68的簡化示意代表。制動系 統(tǒng)64可以包括制動器踏板、位置傳感器、壓力傳感器或者它們的一些組合（未顯示）以及 至車輪（比如車輪36)影響摩擦制動的機械連接等。制動系統(tǒng)64還可以包括再生制動系 統(tǒng)，其中捕獲制動能量并存儲為電池48中的電能。類似地，加速器踏板66可以包括將信息 (比如加速器踏板位置）通信至控制器56的一個或更多個傳感器，類似于制動系統(tǒng)64中的 傳感器。換擋器68也可以與控制器56通信。例如，換擋器可以包括將換擋器位置通信至 控制器56的一個或更多個傳感器。車輛10還可以包括將車速通信至控制器56的速度傳 感器70。
[0027] 發(fā)動機12可以是HEV(比如車輛10)唯一的動力源。然而，電池48可以作為能量 存儲裝置運轉。例如，電池48可以存儲來自發(fā)動機12的已經通過發(fā)電機14轉換為電能的 動力。此外，在制動期間可以通過馬達40將車輛的動能轉換為電能并存儲在電池48中。車 輛10可以具有兩個動力源：發(fā)動機12和電池48。發(fā)動機12可以經由發(fā)電機14提供的反 扭矩將機械能提供至傳動系。電池48可以通過馬達40提供電能至傳動系。
[0028] 從發(fā)動機12和馬達40兩者提供至傳動系的能量組合可以確定施加在驅動輪36 上的車輪扭矩量（Tw)。例如，可以基于發(fā)動機扭矩（Te)和馬達扭矩（Tm)之和確定車輪扭 矩量（Tw)。雖然可以功率的形式描述通過發(fā)動機12和馬達40產生的能量，但是本技術領 域中的技術人員應理解功率是圍繞軸線的扭矩和轉速（比如發(fā)動機轉速或馬達轉速）的函 數。
[0029] 控制器56可以接收來自駕駛員的一個或更多個輸入，比如加速器踏板位置、制動 器踏板位置、換擋器位置以及轉速控制輸入等。此外，控制器56還可以從一個或更多個子 系統(tǒng)控制器（比如BCM50、E⑶60、TCM62等）接收反饋信號?？梢酝ㄟ^控制器56使用駕駛 員輸入和反饋信號以確定可以改善車輛10的燃料經濟性、排放、性能和操作性同時維持電 池48的荷電狀態(tài)（S0C)和硬件完整（integrity)的發(fā)動機功率和馬達功率的組合。這樣， 控制器56可以輸出對應于發(fā)動機扭矩、發(fā)動機轉速、車輪扭矩等的控制信號。從控制器56 輸出的這些控制信號可以控制車輛10的功能和/或運轉模式，比如純電動車輛（EV)模式、 混合動力模式、發(fā)動機起動和停止、再生制動、發(fā)動機轉速-負荷（speed-load)的運轉效 率、電池保護等。在一個示例中，可以從控制器56發(fā)送發(fā)動機扭矩指令至E⑶60以完成發(fā) 動機12的運轉。在另一個示例中，可以從控制器56發(fā)送發(fā)動機轉速指令和車輪扭矩指令 至TCM62以完成發(fā)電機14和馬達40的運轉。
[0030] 如上文描述的，車輪扭矩（Tw)可以對應于駕駛員經由加速器踏板、制動器踏板和 /或換擋器請求的提供至驅動輪36的扭矩量。如上文提到的，可以通過發(fā)動機12或電池 48驅動的馬達40或者它們的組合來產生提供至驅動輪36的車輪扭矩。然而，通過限制發(fā) 動機12的運轉可以改善燃料經濟性以及燃料的消耗。為此，控制器56可以試圖最大化EV 模式運轉同時維持電池 S0C并且仍然提供足夠的車輛性能來滿足駕駛員的動力需求。相應 地，通過最大化從馬達40傳輸至車輪36的馬達扭矩（Tm)量來滿足駕駛員需求的車輪扭矩 (Tw)可以實現改善的能量效率和/或燃料經濟性。
[0031] 此外，可以比從發(fā)動機12獲取扭矩更快地獲得從馬達40至車輪36的扭矩。換句 話講，與發(fā)動機扭矩（Te)產生并傳輸至驅動輪36相比，馬達扭矩（Tm)可以更迅速地產生 并傳輸至驅動輪36。所以，除更好的燃料經濟性之外，通過使用馬達40產生請求的車輪扭 矩可以實現改善的駕駛性能或者對車輪扭矩需求變化的車輛響應。然而，電池48可用于驅 動馬達40的能量有時可能不足以使馬達40產生足夠的馬達扭矩來滿足駕駛員請求的潛在 車輪扭矩需求。當發(fā)生這種情況時，可以起動發(fā)動機12通過發(fā)動機扭矩來補充可用的最大 馬達扭矩以滿足駕駛員需求的車輪扭矩。這可能會導致車輛駕駛性能降低，例如在加速期 間，響應于駕駛員的請求將扭矩從發(fā)動機12傳輸至驅動輪36可能會相對較慢。
[0032] 對于這種動力受限的工況，傳統(tǒng)的車輛可以升高發(fā)動機轉速和扭矩允許變矩器吸 收額外的能量直到需要時。HEV(比如車輛10)可能不包括變矩器。因此，發(fā)動機功率通常 不能超過傳輸至驅動輪36的功率減去當馬達40以最大效率運轉時可以用于驅動馬達40 允許的最大電池功率。特別地，不可以增加發(fā)動機功率使得發(fā)動機功率和可用的電池功率 之和超過請求的車輪功率。例如為了保持電池 S0C在預定范圍內以防止電池的電壓不足和 電壓過高狀況或者為了防止過電流狀況，可以對電池48設置極限。結果是，可用于驅動馬 達40產生用于驅動輪36的扭矩的電池功率可能受到限制。
[0033] 當達到電池極限時，為了改善駕駛性能，可以減少發(fā)動機12的功率允許電機提供 駕駛員當前請求的功率。在圖1描述的示例實施例中，發(fā)電機14和馬達40可以是兩個同 步交流（AC)電機。因此，取決于怎么驅動電機，每個電機可以不同的效率運轉。電機效率 的跨度范圍可以從完全高效（fully efficient)到完全低效（fully inefficient)。在完全 高效的電機中，對于提供至電機的給定量的能量可以產生最大的可用扭矩。相反，提供至完 全低效的電機的所有能量可能作為熱量消耗掉。
[0034] 當達到電池極限時可以在發(fā)電機14和/或馬達40中吸收來自發(fā)動機12的功率 以改善駕駛性能。為此，可以低效運轉馬達40使得發(fā)動機功率可以增加至超過車輪功率減 去以請求的扭矩驅動馬達40所需要的可用電池功率。所以，通過低效運轉馬達40,可以增 加發(fā)動機功率使得發(fā)動機功率與可用于驅動馬達40的電池功率的總和超過請求的車輪功 率。
[0035] 額外的發(fā)動機功率可以用于補償馬達40由于低效運轉導致的損失。例如，額外的 發(fā)動機功率可以機械地施加至驅動輪36以補償馬達40輸出扭矩的減少。馬達40輸出扭 矩的減少可能是由于已經達到電池極限而不增加從電池48提供至馬達40的能量而減少馬 達效率所導致的。額外地或可替代地，額外的發(fā)動機功率可以通過發(fā)電機14轉換為電能并 輸出至高壓總線44。結果是，可以增加輸入至馬達40的能量而不需要從電池48汲取額外 能量。由于馬達40的低效運轉，增加發(fā)動機功率導致的從發(fā)動機12提供至馬達40的額外 能量可以在馬達40中作為熱量消耗掉。從而，極限電池狀況時盡管馬達效率減少，但是車 輪扭矩可以保持相對恒定。出于簡潔，馬達40的高效運轉可以稱為"正常模式";然而，馬達 40的低效運轉可以稱為"損耗模式"。即使當馬達40處于損耗（lossy)模式時低效程度可 以變化。
[0036] 通過損耗模式運轉馬達40產生的額外損失可以允許發(fā)動機12以高于非損耗模式 時的功率水平運轉。所以，電池 S0C可以保持在設置極限內同時滿足車輪功率需求。通過 發(fā)動機12貢獻高于駕駛員請求的系統(tǒng)功率并且系統(tǒng)中過多的功率在馬達40中作為熱量消 耗掉，通過將馬達40的效率從低效改變高效（即損耗模式至正常模式），車輛10可以對駕 駛員的加速請求作出迅速反應。馬達效率的增加可以使得馬達40的輸出扭矩立刻增加，可 以將該扭矩相對迅速地傳輸至驅動輪36。因此，在完全的以及減少的電池極限下都可以及 時地實現提升的加速而不需要等待發(fā)動機12。
[0037] 圖2中的示例實施例包括馬達40和發(fā)電機14兩者。在一個實施例中，馬達40是 向其提供電能以驅動馬達以在馬達的輸出軸上提供扭矩的電機而發(fā)電機14是由于在發(fā)電 機的軸上施加扭矩而產生電能的電機。在其它實施例中，馬達40和/或發(fā)電機14配置作 為馬達和發(fā)電機兩者運轉。馬達40和發(fā)電機14是分別連接至馬達交流-直流（AC-to-DC) 逆變器114的交流電機和連接至發(fā)電機交流-直流逆變器116的交流電機。在馬達40和 發(fā)電機14是直流電機的實施例中，不提供這樣的逆變器。逆變器114、116連接至直流-直 流（DC-to-DC)升壓轉換器118,升壓轉換器連接至電力存儲裝置（電池48)。提供電控單 元（E⑶)124來管理逆變器114、116。E⑶124可以是與車輛控制模塊通信的獨立的控制模 塊并且/或者可以嵌入包括但不限于動力傳動系統(tǒng)控制模塊、混合動力控制模塊或傳動裝 置控制模塊的車輛控制模塊。ECU124基于來自駕駛員輸入（可能來自人工操作員或者另一 個控制器）的指示扭矩需求的信號（即扭矩指令126)提供控制輸出。此外，ECU124可以 從馬達40和發(fā)電機14接收輸入以確定轉速、扭矩、電流、電壓等中一者或更多者。
[0038] 圖3說明了可以在混合動力傳動系統(tǒng)中實施的升壓轉換器電路的實施例。在混合 動力車輛中，動力傳動系統(tǒng)可以包括可以用于向一個或更多個電機提供較高電壓的升壓轉 換器。升壓轉換器電路可以具有以下結構：包括但不限于輸入（Vbatt)202、開關204、電感 器206、三極管208和210、二極管212和214、電容器216以及輸出（Vdc) 218。
[0039] 當開關204閉合時，通過允許輸入202流過電路而啟用并接合升壓轉換器。輸入 電壓和電容器216可以向電感器206提供必需的電流。電流可以基于兩個三極管之間的切 換循環(huán)（switching cycle)而流過上部三極管208或者下部三極管210。
[0040] 三極管208和210可以包括但不限于絕緣柵雙極型三極管（IGBT)。升壓轉換器電 路結構中的三極管配置也可以嵌入二極管212和214,或者將二極管212和214獨立地連 接。
[0041] 基于三極管212和214的切換循環(huán)，電流交替流過上部三極管212和下部三極管 214以提供較高（升高的）電壓至輸出電壓218。
[0042] 例如，升壓轉換器電路運轉狀態(tài)可以具有開啟和關閉三極管的切換循環(huán)以允許電 流流過電感器而改變方向從而改變通過電感器的電流的極性。流過電感器的電流的變化導 致極性反向，并且結果是輸入和電感串聯導致輸入電壓和電感電壓結合。這兩個源串聯導 致較高電壓向電容器充電；所以輸出總是可以具有高于單獨輸入的電壓。
[0043] 運轉狀態(tài)可以包括控制一個或更多個開關以允許交替流過電感器的電流的方向 從而導致電感器連續(xù)改變極性。圖3中顯示的升壓轉換器電路的運轉狀態(tài)的示例可以包括 底部開關閉合狀態(tài)、頂部開關閉合狀態(tài)和開關都斷開狀態(tài)。在底部開關閉合狀態(tài)，閉合底部 開關導致電感器電流正方向的變化。在該狀態(tài)期間，電容器可以向負荷提供電壓和能量同 時二極管防止電路中的任何放電。在頂部開關閉合狀態(tài)期間，閉合頂部開關并且斷開底部 開關，允許電感器電流改變方向并流過頂部開關至輸出側。這兩種狀態(tài)之間的切換導致輸 出側的電壓高于輸入側。為了避免開關同時閉合，執(zhí)行開關都斷開狀態(tài)以在一個開關閉合 而其它開關斷開之間的時間中插入延遲。切換循環(huán)足夠快使得電感器在切換狀態(tài)之間可能 不會完全放電。
[0044] 圖4顯示了根據本發(fā)明一個或更多個實施例的升壓轉換器的占空比的示例圖表。 可以通過控制模塊指令用于切換升壓轉換器電路中一個或更多個三極管的占空比而產生 脈沖寬度調整（PWM)載波波形306。上部開關占空比指令302可以由PWM載波波形306產 生。上部開關占空比指令可以在圖4中顯示的切換時間段304內。切換時間段304是基于 占空比指令運轉升壓轉變器而允許一個或更多個三極管完成各自的開關在閉合和斷開之 間轉變的預定義時間量。
[0045] 可以基于上部和下部三極管的切換狀態(tài)之間的死區(qū)318推遲上部開關占空比指 令302。實際的上部開關占空比308小于上部開關占空比指令302。
[0046] 可以基于上部和下部三極管的切換狀態(tài)之間的死區(qū)318推遲實際的下部開關狀 態(tài)310。實際的下部開關狀態(tài)310小于下部占空比指令（未顯示）。然而，它是上部開關占 空比指令302的補充。
[0047] 升壓轉換器電路設計成在開啟一個三極管同時關閉其它三極管的切換循環(huán)期間 一次僅開啟一個三極管。升壓轉換器的運轉可以導致電感器電流的增加或減小。升壓轉換 器中的電感器電流取決于占空比指令和/或電感器的電流極性而可以增加或減小。在升壓 轉換器電路中的一個或更多個三極管之間的轉變期間通過電感器的電流的極性可以響應 于通過電感器的電流的方向。
[0048] 例如，電感器電流314可以通過零，所以在切換狀態(tài)之間的轉變區(qū)域中的死區(qū)318 可以不影響升壓增益。當基于實際的上部開關占空比308關閉上部三極管開關時，電感器 電流為負迫使得二極管214開啟導致電流增加。當下部開關斷開時電流為正，迫使二極管 212開啟使得電流減小。在描述的該示例中，通過零的電感器電流314可以表示死區(qū)對占空 比沒有影響。圖中IL是電感電流。
[0049] 在另一個示例中，當電感器電流完全為正電流312時，死區(qū)可以縮短上部三極管 開關308的有效占空比。上部開關的占空比可以減小整個切換循環(huán)中死區(qū)的百分比。電感 器電流繼續(xù)放電通過二極管212直到實際的下部開關占空比310開啟下部三極管。通過死 區(qū)318導致的窄脈沖縮短電感器的充電。
[0050] 在另一個示例中，當電感器電流完全為負電流316時，死區(qū)允許電感器充電延長。 在描述的該示例中，完全為負的電感器電流316可以表示升壓轉換器電路中的死區(qū)對占空 比沒有影響。
[0051] 圖5是描述根據本發(fā)明一個或更多個實施例的方法的示例流程圖。根據一個或更 多個實施例，使用車輛控制模塊內包含的軟件代碼執(zhí)行該方法。在其它實施例中，方法400 在其它車輛控制器中執(zhí)行或者分配在多個車輛控制器中。
[0052] 再次參考圖5,在該方法的討論中參考圖1-3中說明的車輛及其部件以便于理解 本發(fā)明的多個方面?？梢酝ㄟ^在車輛的適用于可編程邏輯裝置（比如車輛控制模塊、混合 動力控制模塊、與車輛計算系統(tǒng)通信的其它控制器或者它們的組合）中編程的計算機算 法、機器可執(zhí)行的代碼或軟件指令來執(zhí)行控制車輛中升壓轉換器的方法。盡管在流程圖圖 表400中顯示的多個步驟顯示為按時間順序發(fā)生，但是這些步驟中的至少一些可以按不同 的順序發(fā)生，并且可以同時或者根本不執(zhí)行一些步驟。
[0053] 在步驟402處，車輛計算系統(tǒng)可以接收來自升壓轉換器電路的直流（DC)的測量 (I_dc)?？梢酝ㄟ^但不限于位于升壓轉換器的輸入的一個或更多個電流傳感器提供DC電 流值。DC電流值可以提供升壓轉換器的輸出處所需要的電力的估算。一旦控制器已經接收 到DC電流值并且掌握了（comprehend)輸入至升壓轉換器的電流強度，系統(tǒng)可以確定電流 值是否高于或低于特定校準值或者在特定校正值之間。
[0054] 在一個說明性實施例中，系統(tǒng)可以基于需求的輸出電力使用下面的方程式預測電 流而得出DC電流：
[0055] Σ T*w/Vinputbattery (0)
[0056] 其中T是扭矩需求，w是電機轉速，而Vinputbattey是輸入電池電壓。
[0057] 系統(tǒng)可以檢查直流（DC)量的值以確定是否高于或低于預定的特定值或在預定值 之間。預定值可以基于足以反映通過電感器的電流的極性的直流強度。預定的特定值可以 包括確定電感器電流是否足夠高以認為是正所需要的直流量。系統(tǒng)可以基于升壓轉換器 處的一個或更多個傳感器測量值和/或通過處理器完成的多個方程式計算來確定電感器 中的DC電流是正值還是負值。在步驟404處系統(tǒng)可以通過下面的方程式確定占空比電流 (duty cycle current)值是否高于紋波電流（I_ripple)和預定校準值之和，該方程式可以 包括但不限于：

【權利要求】
1. 一種混合動力傳動系統(tǒng)，包含： 電機； 電池組； 包括電感器并且配置用于從所述電池組接收輸入電壓并提供輸出電壓至所述電機的 升壓轉換器；以及 至少一個控制器，配置用于基于輸入至所述升壓轉換器的電流強度以及與通過所述電 感器的電流關聯的紋波強度，產生所述升壓轉換器的占空比指令，使得對于給定的指令電 壓而言，所述升壓轉換器的實際占空比取決于通過所述電感器的所述電流的方向而變化， 使得所述輸出電壓變成所述給定的指令電壓。
2. 根據權利要求1所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述占空比指令定義位于 所述紋波強度中央的轉變區(qū)域。
3. 根據權利要求1所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述實際的占空比隨著通 過所述電感器的所述電流變?yōu)檎黾印?br> 4. 根據權利要求1所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述實際的占空比隨著通 過所述電感器的電流變?yōu)樨摱鴾p小。
5. 根據權利要求1所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述占空比指令隨著通過 所述電感器的所述電流變?yōu)檎鴾p小。
6. 根據權利要求1所述的混合動力傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述占空比指令隨著通過 所述電感器的所述電流變?yōu)樨摱黾印?br> 7. -種補償升壓轉換器占空比指令的方法，包含： 響應于升壓轉換器輸入電流的強度高于通過所述升壓轉換器的電感器的紋波電流強 度以及預定值的總和，而基于升壓轉換器死區(qū)和所述輸入電流的方向來校正所述占空比指 令，以使所述升壓轉換器的輸出電壓變?yōu)橹噶畹闹怠?br> 8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述預定值基于足以反映通過所述電感 器的電流的極性的直流強度。
9. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述占空比指令定義位于所述紋波電流 強度中央的轉變區(qū)域。
10. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，校正所述占空比指令使得所述升壓轉換 器的實際占空比隨著通過所述電感器的所述電流變?yōu)檎黾印?br> 【文檔編號】H02M3/158GK104283425SQ201410321204
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權日:2013年7月11日
【發(fā)明者】吳吉 申請人:福特全球技術公司