本申請(qǐng)總體上涉及控制可變電壓轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

電氣化車輛包括混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(hev)和電池電動(dòng)車輛(bev)。電氣化車輛包括儲(chǔ)存用于推進(jìn)和其它目的的能量的牽引電池。牽引電池被配置為工作在特定電壓范圍內(nèi)。然而，可通過(guò)工作在不同的電壓范圍(通常以高于牽引電池的電壓的電壓)內(nèi)來(lái)達(dá)到改善的電機(jī)性能。許多電氣化車輛包括用于將牽引電池的電壓轉(zhuǎn)化為電機(jī)期望的電壓水平的可變電壓轉(zhuǎn)換器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一些配置中，一種可變電壓轉(zhuǎn)換器包括開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)損耗隨著所述開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率的減小而減小?？勺冸妷恨D(zhuǎn)換器還包括控制器，所述控制器被配置為：響應(yīng)于所述開(kāi)關(guān)的工作占空比值與在預(yù)測(cè)的紋波電流幅值和所述開(kāi)關(guān)頻率處于各自的最大值時(shí)的預(yù)定占空比值之間的差值增大，減小所述開(kāi)關(guān)頻率以減小所述開(kāi)關(guān)損耗。

一些配置可包括下列特征中的一個(gè)或更多個(gè)。在所述可變電壓轉(zhuǎn)換器中，所述控制器還被配置為：響應(yīng)于所述差值減小，增大所述開(kāi)關(guān)頻率以減小紋波電流幅值。在所述可變電壓轉(zhuǎn)換器中，所述控制器還被配置為：響應(yīng)于所述差值小于預(yù)定值，將所述開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置為最大開(kāi)關(guān)頻率。在所述可變電壓轉(zhuǎn)換器中，所述控制器還被配置為：基于所述差值而按照預(yù)定的頻率步長(zhǎng)減小所述開(kāi)關(guān)頻率。在所述可變電壓轉(zhuǎn)換器中，所述控制器還被配置為：響應(yīng)于輸入到所述開(kāi)關(guān)的電流的減小而減小所述開(kāi)關(guān)頻率。在所述可變電壓轉(zhuǎn)換器中，所述工作占空比基于所述可變電壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與輸出電壓的比。在所述可變電壓轉(zhuǎn)換器中，所述控制器還被配置為：將所述開(kāi)關(guān)頻率限制在最大開(kāi)關(guān)頻率與預(yù)定的最小頻率之間。在所述可變電壓轉(zhuǎn)換器中，所述預(yù)定的最小頻率處于大于連接到所述可變電壓轉(zhuǎn)換器的輸出的逆變器的預(yù)定開(kāi)關(guān)頻率的頻率水平。

在一些配置中，一種可變電壓轉(zhuǎn)換器包括開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)損耗隨著所述開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率的減小而減小。所述可變電壓轉(zhuǎn)換器還包括控制器，所述控制器被配置為：在輸入到所述開(kāi)關(guān)的電流輸入大于預(yù)定的最大電流時(shí)將所述開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置為預(yù)定的最大頻率，并且響應(yīng)于所述電流輸入小于預(yù)定的最大電流而基于所述電流輸入的幅值來(lái)減小所述開(kāi)關(guān)頻率。

一些配置可包括下列特征中的一個(gè)或更多個(gè)。在所述可變電壓轉(zhuǎn)換器中，所述控制器還被配置為：基于所述電流輸入的幅值而按照預(yù)定的頻率步長(zhǎng)減小所述開(kāi)關(guān)頻率。在所述可變電壓轉(zhuǎn)換器中，所述控制器還被配置為：基于所述開(kāi)關(guān)的占空比與在紋波電流幅值和所述開(kāi)關(guān)頻率處于各自的最大值時(shí)的預(yù)定占空比值之間的差值而減小所述開(kāi)關(guān)頻率。在所述可變電壓轉(zhuǎn)換器中，所述開(kāi)關(guān)頻率隨著所述電流的幅值的減小而減小。在所述可變電壓轉(zhuǎn)換器中，所述電流輸入是基于輸入到所述可變電壓轉(zhuǎn)換器的輸入功率的。

在一些配置中，一種控制車輛中的可變電壓轉(zhuǎn)換器的方法包括：響應(yīng)于用于開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)的工作占空比與在預(yù)測(cè)的紋波分量幅值和所述控制信號(hào)的頻率處于各自的最大值時(shí)的預(yù)定占空比之間的差值增大，通過(guò)控制器減小所述控制信號(hào)的頻率以減小開(kāi)關(guān)損耗。所述方法還包括：通過(guò)控制器輸出所述控制信號(hào)。

一些配置可包括下列特征中的一個(gè)或更多個(gè)。所述方法可包括：響應(yīng)于所述差值的減小，通過(guò)控制器使所述控制信號(hào)的頻率向著最大頻率增大，以減小紋波分量幅值。所述方法可包括：通過(guò)控制器將所述頻率限制在最大頻率與預(yù)定的最小頻率之間。在所述方法中，預(yù)定的最小頻率處于大于連接到所述可變電壓轉(zhuǎn)換器的輸出的逆變器的預(yù)定開(kāi)關(guān)頻率的頻率水平。所述方法可包括：響應(yīng)于所述差值小于預(yù)定值，通過(guò)控制器將所述頻率設(shè)置為最大頻率。所述方法可包括：響應(yīng)于輸入到所述開(kāi)關(guān)的電流輸入小于預(yù)定的最大電流，通過(guò)控制器減小所述頻率以減小開(kāi)關(guān)損耗。所述方法可包括：響應(yīng)于所述電流輸入向著預(yù)定的最大電流增大，通過(guò)控制器增大所述頻率以減小紋波分量幅值。

附圖說(shuō)明

圖1是示出了典型的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和能量?jī)?chǔ)存組件的混合動(dòng)力車輛的示圖。

圖2是可變電壓轉(zhuǎn)換器的可能配置的示圖。

圖3是可在控制器中實(shí)施的功能的框圖。

圖4是描繪紋波電流與輸入電流之間的可能關(guān)系的曲線圖。

圖5是描繪紋波電流與占空比之間的可能關(guān)系的曲線圖。

圖6是開(kāi)關(guān)頻率與電流之間的可能關(guān)系。

圖7是開(kāi)關(guān)頻率與占空比之間的可能關(guān)系。

圖8是開(kāi)關(guān)頻率關(guān)于電流和占空比的可能曲面圖。

具體實(shí)施方式

在此描述本公開(kāi)的實(shí)施例。然而，應(yīng)理解，公開(kāi)的實(shí)施例僅為示例并且其它實(shí)施例可采取各種和替代的形式。附圖不一定按比例繪制；一些特征會(huì)被夸大或最小化以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的，參考任一附圖說(shuō)明和描述的各種特征可與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中說(shuō)明的特征組合，以產(chǎn)生未明確說(shuō)明或描述的實(shí)施例。說(shuō)明的特征的組合提供了用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，與本公開(kāi)的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和變型可被期望用于特定應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?/p>

圖1描繪了可被稱為插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(phev)的電氣化車輛112。插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛112可包括機(jī)械地連接到混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置116的一個(gè)或更多個(gè)電機(jī)114。電機(jī)114能夠作為馬達(dá)或發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置116機(jī)械地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)118。混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置116還機(jī)械地連接到驅(qū)動(dòng)軸120，驅(qū)動(dòng)軸120機(jī)械地連接到車輪122。電機(jī)114可在發(fā)動(dòng)機(jī)118啟動(dòng)或者關(guān)閉時(shí)提供推進(jìn)和減速能力。電機(jī)114還能夠作為發(fā)電機(jī)操作并且通過(guò)回收在摩擦制動(dòng)系統(tǒng)中通常將作為熱損失掉的能量來(lái)提供燃料經(jīng)濟(jì)效益。電機(jī)114還可通過(guò)允許發(fā)動(dòng)機(jī)118以效率更高的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)并允許混合動(dòng)力電動(dòng)車輛112在某些狀況下運(yùn)轉(zhuǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)118關(guān)閉的電動(dòng)模式下來(lái)減少車輛排放。電氣化車輛112還可以是電池電動(dòng)車輛(bev)。在bev構(gòu)造中，發(fā)動(dòng)機(jī)118可以不存在。在其它構(gòu)造中，電氣化車輛112可以是不具有插電能力的全混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(fhev)。

牽引電池或電池組124儲(chǔ)存可以被電機(jī)114使用的能量。車輛電池組124可提供高電壓直流電(dc)輸出。牽引電池124可電連接到一個(gè)或更多個(gè)電力電子模塊126。一個(gè)或更多個(gè)接觸器142在斷開(kāi)時(shí)可將牽引電池124與其它組件隔離并且在閉合時(shí)可將牽引電池124與其它組件連接。電力電子模塊126還電連接至電機(jī)114并且提供在牽引電池124與電機(jī)114之間雙向傳輸能量的能力。例如，牽引電池124可提供dc電壓而電機(jī)114可使用三相交流電(ac)工作來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。電力電子模塊126可將dc電壓轉(zhuǎn)化為三相ac電流以運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)114。在再生模式中，電力電子模塊126可將來(lái)自用作發(fā)電機(jī)的電機(jī)114的三相ac電流轉(zhuǎn)化為與牽引電池124兼容的dc電壓。

車輛112可包括在牽引電池124與電力電子模塊126之間電連接的可變電壓轉(zhuǎn)換器(vvc)152。vvc152可以是被配置為增大或升高由牽引電池124提供的電壓的dc/dc升壓轉(zhuǎn)換器。通過(guò)增大電壓，可減小電流需求，從而導(dǎo)致電力電子模塊126和電機(jī)114的線束尺寸減小。此外，電機(jī)114可以以較高的效率和較低的損耗運(yùn)轉(zhuǎn)。

除提供用于推進(jìn)的能量之外，牽引電池124還可提供用于其它車輛電系統(tǒng)的能量。車輛112可包括dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128，dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128將牽引電池124的高電壓dc輸出轉(zhuǎn)化為與低電壓車輛負(fù)載兼容的低電壓dc供應(yīng)。dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128的輸出可電連接至輔助電池130(例如，12v電池)，用于對(duì)輔助電池130充電。低電壓系統(tǒng)可電連接至輔助電池130。一個(gè)或更多個(gè)電負(fù)載146可連接至高電壓總線。電負(fù)載146可具有適時(shí)地操作和控制電負(fù)載146的關(guān)聯(lián)的控制器。電負(fù)載146的示例可以是風(fēng)扇、電加熱元件和/或空調(diào)壓縮機(jī)。

電氣化車輛112可被配置為從外部電源136對(duì)牽引電池124進(jìn)行再充電。外部電源136可以連接到電插座。外部電源136可電連接至充電器或電動(dòng)車輛供電設(shè)備(evse)138。外部電源136可以是由公共電力公司提供的配電網(wǎng)絡(luò)或電網(wǎng)。evse138可提供電路和控制，以調(diào)節(jié)和管理電源136與車輛112之間的能量傳輸。外部電源136可將dc或ac電力提供至evse138。evse138可具有用于插入到車輛112的充電端口134中的充電連接器140。充電端口134可以是被配置為將電力從evse138傳輸至車輛112的任何類型的端口。充電端口134可電連接至充電器或車載電力轉(zhuǎn)換模塊132。電力轉(zhuǎn)換模塊132可調(diào)節(jié)由evse138供應(yīng)的電力，以將適當(dāng)?shù)碾妷核胶碗娏魉教峁┲翣恳姵?24。電力轉(zhuǎn)換模塊132可與evse138相互作用，以協(xié)調(diào)至車輛112的電力傳輸。evse連接器140可具有與充電端口134的對(duì)應(yīng)凹槽匹配的插腳?？蛇x擇地，被描述為被電耦合或電連接的各種組件可使用無(wú)線感應(yīng)耦合來(lái)傳輸電力。

可提供一個(gè)或更多個(gè)車輪制動(dòng)器144用于使車輛112減速以及防止車輛112移動(dòng)。車輪制動(dòng)器144可為液壓致動(dòng)的、電致動(dòng)的或前述致動(dòng)方式的一些組合。車輪制動(dòng)器144可以是制動(dòng)系統(tǒng)150的一部分。制動(dòng)系統(tǒng)150可包括用于運(yùn)轉(zhuǎn)車輪制動(dòng)器144的其它組件。為了簡(jiǎn)要起見(jiàn)，附圖描繪了制動(dòng)系統(tǒng)150與車輪制動(dòng)器144中的一個(gè)之間的單一連接。隱含了制動(dòng)系統(tǒng)150與其它車輪制動(dòng)器144之間的連接。制動(dòng)系統(tǒng)150可包括監(jiān)測(cè)與協(xié)調(diào)制動(dòng)系統(tǒng)150的控制器。制動(dòng)系統(tǒng)150可監(jiān)測(cè)制動(dòng)組件并且控制車輪制動(dòng)器144用于車輛減速。制動(dòng)系統(tǒng)150可對(duì)駕駛員指令做出響應(yīng)并且還可自主運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)施諸如穩(wěn)定性控制的功能。制動(dòng)系統(tǒng)150的控制器可實(shí)施當(dāng)被另一控制器或子功能請(qǐng)求時(shí)施加請(qǐng)求的制動(dòng)力的方法。

車輛112中的電子模塊可通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)車輛網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。車輛網(wǎng)絡(luò)可包括多個(gè)用于通信的信道。車輛網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)信道可以是諸如控制器局域網(wǎng)(can)的串行總線。車輛網(wǎng)絡(luò)的信道中的一個(gè)可包括由電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(ieee)802標(biāo)準(zhǔn)族定義的以太網(wǎng)。車輛網(wǎng)絡(luò)的其它信道可包括模塊之間的離散連接，并可包括來(lái)自輔助電池130的電力信號(hào)。不同的信號(hào)可通過(guò)車輛網(wǎng)絡(luò)的不同信道進(jìn)行傳輸。例如，視頻信號(hào)可通過(guò)高速信道(例如，以太網(wǎng))進(jìn)行傳輸，而控制信號(hào)可通過(guò)can或離散信號(hào)進(jìn)行傳輸。車輛網(wǎng)絡(luò)可包括協(xié)助在模塊之間傳輸信號(hào)和數(shù)據(jù)的任意硬件組件和軟件組件。車輛網(wǎng)絡(luò)未在圖1中示出，但可以隱含了車輛網(wǎng)絡(luò)可連接到存在于車輛112的任何電子模塊?？纱嬖谲囕v系統(tǒng)控制器(vsc)148以協(xié)調(diào)各個(gè)組件的操作。

圖2描繪了被配置為升壓轉(zhuǎn)換器的vvc152的示圖。vvc152可包括輸入端子，所述輸入端子可通過(guò)接觸器142連接到牽引電池124的端子。vvc152可包括連接到電力電子模塊126的端子的輸出端子。可以操作vvc152以使輸出端子處的電壓大于輸入端子處的電壓。車輛112可包括監(jiān)測(cè)和控制在vvc152內(nèi)的各個(gè)位置處的電參數(shù)(例如，電壓和電流)的vvc控制器200。在一些配置中，vvc控制器200可被包括作為vvc152的一部分。vvc控制器200可確定輸出電壓基準(zhǔn)基于電參數(shù)和所述電壓基準(zhǔn)vvc控制器200可確定足以使vvc152達(dá)到期望的輸出電壓的控制信號(hào)。在一些配置中，控制信號(hào)可被實(shí)施為脈沖寬度調(diào)制(pwm)信號(hào)，其中pwm信號(hào)的占空比是變化的?？刂菩盘?hào)可以以預(yù)定的開(kāi)關(guān)頻率工作。vvc控制器200可指揮vvc152使用控制信號(hào)提供期望的輸出電壓。vvc152工作時(shí)的特定控制信號(hào)可直接關(guān)系到將由vvc152提供的電壓升高量。

可以控制vvc152的輸出電壓以達(dá)到期望的基準(zhǔn)電壓。在一些配置中，vvc152可以是升壓轉(zhuǎn)換器。在vvc控制器200控制占空比的升壓轉(zhuǎn)換器的配置中，輸入電壓vin、輸出電壓vout與占空比d之間的理想關(guān)系可使用下列等式示出：

期望的占空比d可通過(guò)測(cè)量輸入電壓(例如，牽引電池電壓)并將輸出電壓設(shè)置為基準(zhǔn)電壓來(lái)確定。vvc152可以是將電壓從輸入電壓降低為輸出電壓的降壓轉(zhuǎn)換器。在降壓配置中，可以推導(dǎo)出將輸入電壓和輸出電壓與占空比相關(guān)聯(lián)的不同表達(dá)式。在一些配置中，vvc152可以是可以增大或減小輸入電壓的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。此處描述的控制策略不限于特定的可變電壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)洹?/p>

參照?qǐng)D2，vvc152可升高或“提高(stepup)”由牽引電池124提供的電力的電勢(shì)。牽引電池124可提供高電壓(hv)dc電力。在一些配置中，牽引電池124可提供150伏特與400伏特之間的電壓。接觸器142可串聯(lián)電連接在牽引電池124與vvc152之間。在接觸器142閉合時(shí)，hvdc電力可從牽引電池124傳輸?shù)絭vc152。輸入電容器202可與牽引電池124并聯(lián)電連接。輸入電容器202可穩(wěn)定總線電壓并減小任意電壓和電流紋波。vvc152可接收hvdc電力并根據(jù)占空比來(lái)升高或“提高”輸入電壓的電勢(shì)。

輸出電容器204可電連接在vvc152的輸出端子之間。輸出電容器204可穩(wěn)定總線電壓并減小vvc152的輸出處的電壓和電流紋波。

進(jìn)一步參照?qǐng)D2，vvc152可包括用于升高輸入電壓以提供升高的輸出電壓的第一開(kāi)關(guān)器件206和第二開(kāi)關(guān)器件208。開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208可被配置為選擇性地使電流流向電負(fù)載(例如，電力電子模塊126和電機(jī)114)。開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208中的每個(gè)可由vvc控制器200的柵極驅(qū)動(dòng)電路(未示出)獨(dú)立控制并可包括任意類型的可控開(kāi)關(guān)(例如，絕緣柵雙極晶體管(igbt)和場(chǎng)效晶體管(fet))。柵極驅(qū)動(dòng)電路可將基于控制信號(hào)(例如，pwm控制信號(hào)的占空比)的電信號(hào)提供給開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208中的每個(gè)。二極管可被跨接在開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208中的每個(gè)上。開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208可各自具有相關(guān)的開(kāi)關(guān)損耗。開(kāi)關(guān)損耗是在開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)改變(例如，開(kāi)/關(guān)和關(guān)/開(kāi)的轉(zhuǎn)換)期間產(chǎn)生的功率損耗?？赏ㄟ^(guò)在轉(zhuǎn)換期間流經(jīng)開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208的電流以及開(kāi)關(guān)器件206兩端的電壓和開(kāi)關(guān)器件208兩端的電壓來(lái)量化開(kāi)關(guān)損耗。開(kāi)關(guān)器件還可具有在所述器件開(kāi)啟時(shí)產(chǎn)生的相關(guān)的傳導(dǎo)損耗。

車輛系統(tǒng)可包括用于測(cè)量vvc152的電參數(shù)的傳感器。第一電壓傳感器210可被配置為測(cè)量輸入電壓(例如，電池124的電壓)，并將相應(yīng)的輸入信號(hào)(vbat)提供給vvc控制器200。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第一電壓傳感器210可測(cè)量輸入電容器202兩端的電壓，該電壓與電池電壓相對(duì)應(yīng)。第二電壓傳感器212可測(cè)量vvc152的輸出電壓并將相應(yīng)的輸入信號(hào)(vdc)提供給vvc控制器200。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中，第二電壓傳感器212可測(cè)量輸出電容器204兩端的電壓，該電壓與dc總線電壓相對(duì)應(yīng)。第一電壓傳感器210和第二電壓傳感器212可包括將電壓縮放到適于vvc控制器200的水平的電路。vvc控制器200可包括用于對(duì)來(lái)自第一電壓傳感器210和第二電壓傳感器212的信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾和數(shù)字化的電路。

輸入電感器214可串聯(lián)電連接在牽引電池124與開(kāi)關(guān)器件206、208之間。輸入電感器214可在將能量?jī)?chǔ)存在vvc152中與釋放vvc152中的能量之間轉(zhuǎn)換，以使可變的電壓和電流能夠作為vvc152的輸出而提供，并且能夠達(dá)到期望的電壓升高。電流傳感器216可測(cè)量通過(guò)輸入電感器214的輸入電流并將相應(yīng)的電流信號(hào)(il)提供給vvc控制器200。通過(guò)輸入電感器214的輸入電流可以是vvc152的輸入電壓與輸出電壓之間的電壓差、開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208的導(dǎo)通時(shí)間以及輸入電感器214的電感l(wèi)共同作用的結(jié)果。vvc控制器200可包括用于對(duì)來(lái)自電流傳感器216的信號(hào)進(jìn)行縮放、過(guò)濾和數(shù)字化的電路。

vvc控制器200可被配置為控制vvc152的輸出電壓。vvc控制器200可通過(guò)車輛網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自vvc152和其它控制器的輸入，并確定控制信號(hào)。vvc控制器200可監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)(vbat,vdc,il,)以確定控制信號(hào)。例如，vvc控制器200可將與占空比指令相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)提供給柵極驅(qū)動(dòng)電路。柵極驅(qū)動(dòng)電路可隨后基于占空比指令控制每個(gè)開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208。

提供給vvc152的控制信號(hào)可被配置為以特定的開(kāi)關(guān)頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208。在開(kāi)關(guān)頻率的每個(gè)周期內(nèi)，開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208可以以特定的占空比工作。所述占空比限定開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208處于開(kāi)啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)的時(shí)間量。例如，100％的占空比可使開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208工作在無(wú)關(guān)閉的持續(xù)開(kāi)啟狀態(tài)下。0％的占空比可使開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208工作在無(wú)開(kāi)啟的持續(xù)關(guān)閉狀態(tài)。50％的占空比可使開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208在半個(gè)周期內(nèi)工作在開(kāi)啟狀態(tài)下并且在另一半周期內(nèi)工作在關(guān)閉狀態(tài)下。用于兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件206、208的控制信號(hào)可以是互補(bǔ)的。即，發(fā)送到開(kāi)關(guān)器件之一(例如，開(kāi)關(guān)器件206)的控制信號(hào)可以是發(fā)送到另一開(kāi)關(guān)器件(例如，開(kāi)關(guān)器件208)的控制信號(hào)的相反版本。

由開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208控制的電流可包括紋波分量，該紋波分量的幅值隨著電流幅值以及開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208的開(kāi)關(guān)頻率和占空比的變化而變化。相對(duì)于輸入電流，狀況最差的紋波電流的幅值出現(xiàn)在相對(duì)高的輸入電流的狀況期間。當(dāng)占空比不變時(shí)，電感器電流的增大導(dǎo)致紋波電流幅值的增大(如圖4所示)。紋波電流的幅值還與占空比相關(guān)。當(dāng)占空比等于50％時(shí)，出現(xiàn)最大幅值的紋波電流。電感器的紋波電流幅值與占空比之間的大體關(guān)系如圖5所示?；谶@些因素，在高電流以及中等范圍的占空比狀況下實(shí)施測(cè)量以減小紋波電流幅值可能是有益的。

在設(shè)計(jì)vvc152時(shí)，可以選擇電感器214的電感值和開(kāi)關(guān)頻率以滿足最大容許的紋波電流幅值。紋波分量可以是出現(xiàn)在dc信號(hào)中的周期性變量。紋波分量可以通過(guò)紋波分量的幅值和紋波分量的頻率來(lái)定義。紋波分量可具有處于可聽(tīng)到的頻率范圍內(nèi)的諧波，其可增加車輛的噪聲信號(hào)。此外，紋波分量可能為精確控制由電源供電的器件造成困難。在進(jìn)行開(kāi)關(guān)的瞬間，開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208可以在最大電感器電流(dc電流加紋波電流)處關(guān)閉，這可導(dǎo)致產(chǎn)生開(kāi)關(guān)器件206兩端和開(kāi)關(guān)器件208兩端的大電壓峰值。由于尺寸和成本的限制，可基于傳導(dǎo)電流選擇電感值。通常，隨著電流增大，電感可由于達(dá)到飽和而減小。

可以選擇開(kāi)關(guān)頻率以限制在最差情況情境(例如，最高輸入電流和/或占空比接近50％的狀況)下的紋波電流分量的幅值。開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208的開(kāi)關(guān)頻率可被選擇為大于連接到vvc152的輸出的馬達(dá)/發(fā)電機(jī)逆變器的開(kāi)關(guān)頻率(例如，5khz)的頻率(例如，10khz)。在一些應(yīng)用中，vvc152的開(kāi)關(guān)頻率可被選擇為預(yù)定的固定頻率。通常為了滿足噪聲和紋波電流的規(guī)格而選擇預(yù)定的固定頻率。然而，預(yù)定的固定頻率的選擇可能無(wú)法在vvc152的全部工作范圍內(nèi)提供最佳性能。預(yù)定的固定頻率可在特定集合的工作狀況下提供最佳結(jié)果，但可能在其它工作狀況下做出折衷。

增大開(kāi)關(guān)頻率可減小紋波電流幅值并降低開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208的電壓應(yīng)力，但可能導(dǎo)致更高的開(kāi)關(guān)損耗。雖然可針對(duì)最差情況的紋波狀況而選擇開(kāi)關(guān)頻率，但是vvc152在最差情況的紋波狀況下的工作時(shí)間可能僅占總工作時(shí)間的小百分比。這可能導(dǎo)致可降低燃料經(jīng)濟(jì)性的不必要的高開(kāi)關(guān)損耗。此外，固定的開(kāi)關(guān)頻率可將噪聲頻譜集中在非常狹窄的范圍內(nèi)。在這個(gè)狹窄的范圍內(nèi)噪聲密度增大可導(dǎo)致顯著的噪聲、振動(dòng)和不平順性(nvh)問(wèn)題。

vvc控制器200可被配置為基于占空比和輸入電流而改變開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208的開(kāi)關(guān)頻率。在保持最差情況的工作狀況下的紋波電流目標(biāo)的同時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率的改變可通過(guò)減小開(kāi)關(guān)損耗來(lái)改善燃料經(jīng)濟(jì)性并減少nvh問(wèn)題。

在相對(duì)高的電流狀況期間，開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208可能經(jīng)歷增大的電壓應(yīng)力。在vvc152的最大工作電流處，可能期望選擇相對(duì)高的開(kāi)關(guān)頻率，從而減小紋波分量的幅值并且開(kāi)關(guān)損耗水平是合理的。可以基于輸入電流幅值來(lái)選擇開(kāi)關(guān)頻率，使得開(kāi)關(guān)頻率隨著輸入電流幅值的增大而增大。開(kāi)關(guān)頻率可增大至預(yù)定的最大開(kāi)關(guān)頻率。預(yù)定的最大開(kāi)關(guān)頻率可以處于在較低的紋波分量幅值與較高的開(kāi)關(guān)損耗之間提供折衷的水平?？梢栽诠ぷ麟娏鞣秶鷥?nèi)按照離散步長(zhǎng)改變開(kāi)關(guān)頻率或持續(xù)改變開(kāi)關(guān)頻率。圖6描繪了包含連續(xù)曲線600和離散步長(zhǎng)曲線602的作為輸入電流的函數(shù)的開(kāi)關(guān)頻率。開(kāi)關(guān)頻率可隨著電流幅值的增大而增大。

vvc控制器200可被配置為響應(yīng)于電流輸入小于預(yù)定的最大電流而減小開(kāi)關(guān)頻率。所述預(yù)定的最大電流可以是vvc152的最大工作電流。開(kāi)關(guān)頻率的改變可以基于輸入到開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208的電流的幅值。當(dāng)電流大于預(yù)定的最大電流時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率可被設(shè)置為預(yù)定的最大開(kāi)關(guān)頻率。紋波分量的幅值可隨著電流的減小而減小。通過(guò)以隨著電流減小而減小的開(kāi)關(guān)頻率工作，開(kāi)關(guān)損耗減小。開(kāi)關(guān)頻率可基于輸入到開(kāi)關(guān)器件的功率而變化。由于輸入功率是輸入電流和電池電壓的函數(shù)，因此輸入功率和輸入電流可以以相似的方式被使用。

由于紋波電流還受占空比影響，開(kāi)關(guān)頻率可基于占空比而變化?？苫谳斎腚妷号c輸出電壓之間的比而確定占空比。這樣，開(kāi)關(guān)頻率還可以基于輸入電壓與輸出電壓之間的比而變化。當(dāng)占空比接近50％時(shí)，預(yù)測(cè)的紋波電流幅值為最大值并且開(kāi)關(guān)頻率可被設(shè)置為預(yù)定的最大頻率。預(yù)定的最大頻率可以是被選為使紋波電流幅值最小化的最大開(kāi)關(guān)頻率值。開(kāi)關(guān)頻率可在占空比范圍內(nèi)按照離散步長(zhǎng)改變或持續(xù)改變。圖7描繪了包含連續(xù)曲線700和離散步長(zhǎng)曲線702的作為占空比的函數(shù)的開(kāi)關(guān)頻率。

vvc控制器200可被配置為響應(yīng)于占空比與在預(yù)測(cè)的紋波分量幅值處于最大值時(shí)的占空比值(例如，50％)之間的差值而從預(yù)定的最大頻率起減小開(kāi)關(guān)頻率。當(dāng)所述差值小于閾值時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率可被設(shè)置為預(yù)定頻率。當(dāng)所述差值減小時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率可向著預(yù)定的最大頻率增大，以減小紋波分量幅值。當(dāng)所述差值小于閾值時(shí)，開(kāi)關(guān)頻率可被設(shè)置為預(yù)定的最大頻率。

開(kāi)關(guān)頻率可被限制在預(yù)定的最大頻率與預(yù)定的最小頻率之間。預(yù)定的最小頻率可以是大于連接到電壓轉(zhuǎn)換器152的輸出的電力電子模塊126的預(yù)定開(kāi)關(guān)頻率的頻率水平。

在一些配置中，開(kāi)關(guān)頻率可按照輸入電流和占空比兩者的函數(shù)變化。圖6和圖7的曲線可被合并為由圖8描繪的曲面800。曲面800可在vvc控制器200中被實(shí)施為由輸入電流和占空比索引的查找表。占空比可被表示為vvc的輸入電壓與輸出電壓的比。在占空比沒(méi)有改變的情況下，開(kāi)關(guān)頻率可隨著電流的增大而增大。在電流沒(méi)有改變的情況下，開(kāi)關(guān)頻率可響應(yīng)于占空比與預(yù)定占空比(例如，50％)之間的距離的減小而增大。

圖3描繪了可被配置在vvc控制器200中的控制邏輯的框圖。電壓控制功能250可被配置在vvc控制器200中。電壓控制功能250可以處理用于確定占空比輸出(dc)的dc總線電壓信號(hào)和牽引電池電壓信號(hào)，以達(dá)到預(yù)定電壓基準(zhǔn)。例如，電壓控制功能250可實(shí)施用于調(diào)節(jié)占空比輸出的比例-積分控制算法，以使電壓基準(zhǔn)與dc總線電壓之間的誤差最小化。占空比可基于輸入電壓(例如，牽引電池電壓)與輸出電壓(例如，期望的輸出電壓)的比。

開(kāi)關(guān)頻率控制功能252可被配置在vvc控制器200中。開(kāi)關(guān)頻率控制功能252可處理電感器電流和電壓控制功能250的占空比值，以確定用于開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208的開(kāi)關(guān)頻率(fs)。例如，開(kāi)關(guān)頻率控制功能252可實(shí)施與圖8的曲面800相對(duì)應(yīng)的查找表。在一些配置中，開(kāi)關(guān)頻率控制功能252可按照以占空比和電感器電流作為輸入的等式來(lái)被實(shí)施。

柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器功能254可被配置在vvc控制器200中。柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器功能254可被配置為將開(kāi)關(guān)頻率和占空比轉(zhuǎn)化為用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208的信號(hào)。所述控制信號(hào)可以是具有由柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器功能254的輸入(例如，fs和dc)限定的頻率和占空比的方波信號(hào)。柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成器功能254可被配置為生成具有預(yù)定的電壓或電流幅值的控制信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)器件206和開(kāi)關(guān)器件208。

vvc控制器200可被配置為響應(yīng)于控制信號(hào)的占空比與預(yù)測(cè)的紋波分量幅值處于最大值時(shí)的占空比值(例如，50％)之間的差值的增大而減小控制信號(hào)的頻率。所述頻率可被限制為大于電力電子模塊126的開(kāi)關(guān)頻率的頻率值。所述頻率可響應(yīng)于所述差值的減小而增大。在所述差值接近于零時(shí)，所述頻率可被設(shè)置為可以是最大開(kāi)關(guān)頻率值的預(yù)定頻率。

vvc控制器200可被配置為響應(yīng)于預(yù)測(cè)的紋波分量幅值處于最大值時(shí)的預(yù)定最大電流值與通過(guò)開(kāi)關(guān)器件206、208的電流幅值之間的差的增大而減小所述頻率?？身憫?yīng)于所述差的減小而增大所述頻率。

改變開(kāi)關(guān)頻率使得vvc152的開(kāi)關(guān)損耗在工作狀況的范圍內(nèi)減小。由于在vvc152中損耗更少的能量，因此減小的開(kāi)關(guān)損耗可轉(zhuǎn)化為更好的燃料經(jīng)濟(jì)性。此外，來(lái)自vvc152的噪聲的頻譜可被擴(kuò)散到范圍更廣的頻率，從而改善車輛的nvh特性。

在此公開(kāi)的處理、方法或算法可被傳送到處理裝置、控制器或計(jì)算機(jī)/通過(guò)處理裝置、控制器或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，其中，所述處理裝置、控制器或計(jì)算機(jī)可包括任何現(xiàn)有的可編程電子控制單元或?qū)Ｓ秒娮涌刂茊卧?。類似地，處理、方法或算法可按照許多形式被存儲(chǔ)為可由控制器或計(jì)算機(jī)執(zhí)行的數(shù)據(jù)和指令，所述形式包括但不限于：永久地存儲(chǔ)在不可寫(xiě)入的存儲(chǔ)介質(zhì)(諸如rom裝置)上的信息和可改變地存儲(chǔ)在可寫(xiě)入的存儲(chǔ)介質(zhì)(諸如軟盤(pán)、磁帶、cd、ram裝置以及其它磁性介質(zhì)和光學(xué)介質(zhì))上的信息。所述處理、方法或算法還可被實(shí)施為軟件可執(zhí)行對(duì)象?？蛇x地，所述處理、方法或算法可利用合適的硬件組件(諸如專用集成電路(asic)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(fpga)、狀態(tài)機(jī)、控制器或者其它硬件組件或裝置)或者硬件、軟件和固件組件的組合來(lái)整體或部分地實(shí)現(xiàn)。

雖然上文描述了示例性實(shí)施例，但是并不意味著這些實(shí)施例描述了權(quán)利要求包含的所有可能的形式。說(shuō)明書(shū)中使用的詞語(yǔ)為描述性詞語(yǔ)而非限制性詞語(yǔ)，并且應(yīng)理解，在不脫離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下可以做出各種改變。如前所述，可組合各個(gè)實(shí)施例的特征以形成本發(fā)明的可能未明確描述或說(shuō)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。雖然關(guān)于一個(gè)或更多個(gè)期望特性，多個(gè)實(shí)施例可能已被描述為提供優(yōu)點(diǎn)或優(yōu)于其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，根據(jù)具體應(yīng)用和實(shí)施方式，一個(gè)或更多個(gè)特征或特性可被折衷以實(shí)現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)屬性。這些屬性可包括但不限于成本、強(qiáng)度、耐用性、生命周期成本、可銷售性、外觀、包裝、尺寸、可維修性、重量、可制造性、裝配的便利性等。因此，被描述為在一個(gè)或更多個(gè)特性方面不如其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式的實(shí)施例并不在本公開(kāi)的范圍之外，并且可被期望用于特定的應(yīng)用。