本發(fā)明涉及雙向變換器，且更具體地，涉及一種防止當(dāng)變換器的輸出端的負(fù)載為低負(fù)載時(shí)發(fā)生的逆向供電(reverse powering)的控制變換器的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近來，已經(jīng)開發(fā)出包括使用現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)和電池兩者作為動(dòng)力源的混合動(dòng)力車輛在內(nèi)的環(huán)境友好車輛。混合動(dòng)力車輛可在起動(dòng)時(shí)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且在車輛行駛時(shí)由電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。在混合動(dòng)力車輛的通常的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，功率變換器的輸入側(cè)連接至大容量高電壓電池，并且其輸出側(cè)連接至電動(dòng)機(jī)或輔助電池。

配置成轉(zhuǎn)換用于對(duì)作為電力傳輸媒介的輔助電池充電的電壓的DC-DC變換器，布置在高電壓電池和輔助電池之間，通常被稱作低壓DC-DC變換器(LDC)。使用二極管器件的LDC和使用開關(guān)器件(晶體管、MOSFET等)的LDC已被用作現(xiàn)有技術(shù)中的LDC。近來，使用開關(guān)器件的變換器可雙向升壓和降壓。基于開關(guān)器件的通/斷控制，使用開關(guān)器件的雙向變換器具有不同的變換器效率。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的方法當(dāng)雙向變換器的輸出容量增加時(shí)，減小開關(guān)器件的工作周期以增加變壓器的工作頻率，并且當(dāng)其輸出容量減小時(shí)，增加開關(guān)器件的工作周期以減小變壓器的工作頻率，從而在使用一個(gè)變壓器時(shí)，分別對(duì)降壓模式和升壓模式優(yōu)化變換器的效率。然而，即使通過上述方法，由于由開關(guān)器件替代變換器的二極管可產(chǎn)生從輔助電池向高電壓電池側(cè)流動(dòng)的逆向電流，因此變換器仍可具有降低的效率和耐久性。

本文所提供的作為背景技術(shù)說明的事項(xiàng)僅用于協(xié)助對(duì)本發(fā)明的背景的理解，而不應(yīng)被認(rèn)為對(duì)應(yīng)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種在使用開關(guān)器件的變換器中，通過防止當(dāng)變換器 的輸出端的負(fù)載為低負(fù)載時(shí)發(fā)生的逆向供電而提高變換器的效率和變換器的內(nèi)部器件的耐久性的控制變換器的方法和系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，控制變換器的方法可包括以下步驟：通過控制器感測設(shè)置于變換器中的變換器的次級(jí)側(cè)開關(guān)的接通/關(guān)斷狀態(tài)；通過控制器得出變換器的電流命令；通過控制器將電流命令與基于次級(jí)側(cè)開關(guān)的接通/關(guān)斷狀態(tài)分別設(shè)置的預(yù)設(shè)的電流基準(zhǔn)值進(jìn)行比較；以及通過控制器基于電流命令與電流基準(zhǔn)值比較的結(jié)果，改變或保持次級(jí)側(cè)開關(guān)的接通/關(guān)斷狀態(tài)。

得出電流命令的步驟可包括：通過控制器感測變換器的輸出電壓；通過控制器得出輸出電壓和變換器的輸出電壓命令之間的電壓差值；以及通過控制器將電壓差值應(yīng)用于電壓控制器以得出變換器的電流命令。電壓控制器可以是積分控制器。在改變或保持步驟中，當(dāng)變換器的次級(jí)側(cè)開關(guān)處于接通狀態(tài)，并且得出的變換器的電流命令小于預(yù)設(shè)的接通電流基準(zhǔn)值時(shí)，控制器可配置成將次級(jí)側(cè)開關(guān)的接通狀態(tài)改變成關(guān)斷狀態(tài)。另外，在改變或保持步驟中，當(dāng)變換器的次級(jí)側(cè)開關(guān)處于接通狀態(tài)，并且得出的變換器的電流命令等于或大于預(yù)設(shè)的接通電流基準(zhǔn)值時(shí)，控制器可配置成保持次級(jí)側(cè)開關(guān)的接通狀態(tài)。

此外，在改變或保持步驟中，當(dāng)變換器的次級(jí)側(cè)開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，并且得出的變換器的電流命令小于預(yù)設(shè)的關(guān)斷電流基準(zhǔn)值時(shí)，控制器可配置成將次級(jí)側(cè)開關(guān)的關(guān)斷狀態(tài)改變成接通狀態(tài)。另外，在改變或保持步驟中，當(dāng)變換器的次級(jí)側(cè)開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，并且得出的變換器的電流命令等于或大于預(yù)設(shè)的關(guān)斷電流基準(zhǔn)值時(shí)，控制器可配置成保持次級(jí)側(cè)開關(guān)的關(guān)斷狀態(tài)。接通電流基準(zhǔn)值可通過將變換器的負(fù)載作為輸入并且將接通電流基準(zhǔn)值作為輸出的映射數(shù)據(jù)而得出。關(guān)斷電流基準(zhǔn)值可通過將變換器的負(fù)載作為輸入并且將關(guān)斷電流基準(zhǔn)值作為輸出的映射數(shù)據(jù)而得出。

根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，控制變換器的系統(tǒng)可包括：變換器，其配置成基于設(shè)置在內(nèi)部的開關(guān)器件的控制而雙向地轉(zhuǎn)換電壓；傳感器，其配置成感測變換器的輸出電壓；以及控制器，其配置成從傳感器接收輸出電壓以得出與變換器的輸出電壓命令的差值，將該差值應(yīng)用于電壓控制器以得出變換器的電流命令，將電流命令與基于變 換器的次級(jí)側(cè)開關(guān)的接通/關(guān)斷狀態(tài)分別設(shè)置的預(yù)設(shè)的電流基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，并且根據(jù)電流命令與電流基準(zhǔn)值比較的結(jié)果，改變或保持次級(jí)側(cè)開關(guān)的接通/關(guān)斷狀態(tài)。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖中示出的本發(fā)明的示例性實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的上述及其他特征，附圖在下文中僅以例示的方式給出，因此并不限制本發(fā)明，并且其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的控制變換器的方法的流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變換器的內(nèi)部配置圖；并且

圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變換器系統(tǒng)的配置圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或者其他相似術(shù)語包括一般的機(jī)動(dòng)車輛，例如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車(SUV)、公交車、卡車、各式商用車輛在內(nèi)的載客車輛，包括各種艇和船在內(nèi)的水運(yùn)工具，以及航空器等等，并且包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛、氫動(dòng)力車輛以及其他代用燃料車輛(例如，從石油以外的資源取得的燃料)。如本文所提及的，混合動(dòng)力車輛是具有兩種或更多種動(dòng)力源的車輛，例如，既被汽油驅(qū)動(dòng)又被電驅(qū)動(dòng)的車輛。

雖然示例性實(shí)施例被描述成使用多個(gè)單元來執(zhí)行示例性處理，但應(yīng)當(dāng)理解的是，示例性處理也可由一個(gè)或多個(gè)模塊執(zhí)行。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語“控制器/控制單元”指的是包括存儲(chǔ)器和處理器的硬件設(shè)備。存儲(chǔ)器配置成存儲(chǔ)模塊，并且處理器專門配置成執(zhí)行所述模塊，以便執(zhí)行以下進(jìn)一步說明的一個(gè)或多個(gè)處理。

此外，本發(fā)明的控制邏輯可實(shí)施為包含由處理器、控制器/控制單元等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例包括但不限于ROM、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存盤、智能卡和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)也可分布在網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，以便例如通過遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)，以分布方式存儲(chǔ)和執(zhí)行計(jì) 算機(jī)可讀介質(zhì)。

本文所使用的專有名詞僅是為了說明特定實(shí)施例的目的，而非意在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“該”意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚表明。還將理解的是，當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，詞語“包括”和/或“包含”規(guī)定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其集合的存在或添加。如本文所使用的，詞語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出項(xiàng)目的任何和全部組合。

在下文中，將參照附圖說明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。

如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的控制變換器10的方法可包括：通過控制器30使用傳感器感測變換器10的次級(jí)側(cè)開關(guān)40的接通/關(guān)斷狀態(tài)(S10)；通過控制器30使用傳感器感測變換器10的輸出電壓(S20)；通過控制器30得出變換器10的輸出電壓命令和輸出電壓之間的電壓差值(S30)；通過控制器30將電壓差值應(yīng)用于電壓控制器以得出變換器10的電流命令(S40)；通過控制器30將電流命令與基于次級(jí)側(cè)開關(guān)40的接通/關(guān)斷狀態(tài)分別設(shè)置的預(yù)設(shè)的電流基準(zhǔn)值進(jìn)行比較(S50)；以及通過控制器30基于電流命令與電流基準(zhǔn)值比較的結(jié)果，改變或保持次級(jí)側(cè)開關(guān)40的接通/關(guān)斷狀態(tài)。

在說明根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的控制方法之前，將說明圖2中示出的變換器10的內(nèi)部配置圖。參照?qǐng)D2，變壓器可以全橋形式形成，因此可分為配置成接收輸入功率的初級(jí)側(cè)，以及配置成輸出由變壓器轉(zhuǎn)換的電壓的次級(jí)側(cè)。在變換器10中，設(shè)置在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)的整流電路可包括二極管或開關(guān)器件。近來，已主要使用配置成通過控制使變換器10的功率損耗最小化的開關(guān)器件。因此，在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的變換器10中，初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)的整流電路可使用開關(guān)器件，并且具體地，如圖2中所示，整流電路可由MOSFET器件構(gòu)成。

因此，參照?qǐng)D2的變換器10的內(nèi)部配置來參照?qǐng)D1中示出的流程圖，在感測次級(jí)側(cè)開關(guān)40的接通/關(guān)斷狀態(tài)的步驟(S10)中，次級(jí)側(cè)開關(guān)40可表示在圖2的變換器10的次級(jí)側(cè)的整流電路中設(shè)置的兩個(gè)開關(guān)器件。具體地，可執(zhí)行感測變換器10的次級(jí)側(cè)開關(guān)40的接通/關(guān) 斷狀態(tài)的步驟，并且當(dāng)次級(jí)側(cè)開關(guān)40處于接通狀態(tài)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生變換器10的逆向供電。

具體地，逆向供電可表示逆向電流從變換器10的輸出端向輸入端流動(dòng)的狀態(tài)?，F(xiàn)有的使用二極管的變換器10由于二極管防止逆向電流，而不會(huì)引發(fā)逆向供電的問題。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在使用開關(guān)器件的變換器10中，開關(guān)器件不會(huì)阻斷逆向電流，因此可能會(huì)發(fā)生逆向供電的問題。因此，在防止逆向供電的步驟中，可感測次級(jí)側(cè)開關(guān)40的接通/關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)次級(jí)側(cè)開關(guān)40處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，電流從變換器10的輸出端向輸入端流動(dòng)的可能性會(huì)最小，因此，已經(jīng)提示將變換器10的次級(jí)側(cè)開關(guān)40的通/斷作為逆向供電的有無的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

在感測次級(jí)側(cè)開關(guān)40的接通/關(guān)斷狀態(tài)的步驟(S10)之后，可得出變換器10的電流命令。可得出變換器10的電流命令以執(zhí)行次級(jí)側(cè)開關(guān)40的通/斷控制。另外，當(dāng)在變換器10中產(chǎn)生的逆向電流并不頻發(fā)，以及當(dāng)不產(chǎn)生逆向電流時(shí)，可接通次級(jí)側(cè)開關(guān)40以提高變換器10的效率。因此，需要用于控制的控制標(biāo)準(zhǔn)，并且因此，本發(fā)明提供電流命令作為控制標(biāo)準(zhǔn)。

與現(xiàn)有技術(shù)中一般的變換器10的控制(例如，使用變換器10的輸出電壓或輸出電流的控制)不同，使用本發(fā)明中的電流命令比使用輸出電壓或輸出電流的現(xiàn)有技術(shù)更有效率。具體地，當(dāng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)使用輸出電流時(shí)，需要雙向電流傳感器，因此變換器的成本會(huì)增加，并且添加傳感器會(huì)因此產(chǎn)生延遲和偏差。此外，當(dāng)使用輸出電壓時(shí)，在變換器10的驅(qū)動(dòng)過程中，輸出電壓和輔助電池的電壓相等，因此，盡管考慮到關(guān)于輸出電壓的信息，但是可能仍無法感測到變換器10的逆向供電。

因此，作為無需單獨(dú)的傳感器也可感測逆向供電的方法，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了使用變換器10的電流命令的方法。得出電流命令的方法在圖1中示出。

得出電流命令的步驟可包括感測變換器10的輸出電壓的步驟(S20)。如上所述，在變換器10的驅(qū)動(dòng)過程中，變換器10的輸出電壓可與連接至變換器10的輸出端的輔助電池的電壓相等，因此，利用這一點(diǎn)可更容易地感測變換器10的輸出電壓。在感測變換器10的輸 出電壓之后，控制器30可配置成得出輸出電壓和變換器10的輸出電壓命令之間的電壓差值(S30)。具體地，輸出電壓命令可以是由用戶設(shè)為目標(biāo)(例如，用戶意圖)的變換器10的輸出電壓，并且可被認(rèn)為是理想狀態(tài)下的變換器10的輸出電壓。此外，可以得出電壓差值，以便因此通過使本發(fā)明中的電壓差最小化的調(diào)整，而得出變換器10的電流命令。

因此，在得出電壓差值的步驟(S30)之后，控制器30可配置成將電壓差值應(yīng)用于電壓控制器，以得出變換器10的電流命令(S40)。具體地，電壓控制器可配置成使電壓差值最小化，以將變換器10的輸出電壓命令調(diào)整成等于實(shí)際輸出電壓。電壓控制器可以是積分控制器。

當(dāng)通過上述過程得出作為本發(fā)明中的控制標(biāo)準(zhǔn)的電流命令時(shí)，控制器30可配置成將電流命令與基于次級(jí)側(cè)開關(guān)40的接通/關(guān)斷狀態(tài)分別設(shè)置的預(yù)設(shè)的電流基準(zhǔn)值進(jìn)行比較(S50)，并且根據(jù)電流命令與電流基準(zhǔn)值比較的結(jié)果，控制器30可配置成改變或保持次級(jí)側(cè)開關(guān)40的接通/關(guān)斷狀態(tài)。具體地，當(dāng)變換器10的次級(jí)側(cè)開關(guān)40處于接通狀態(tài)，并且得出的變換器10的電流命令小于預(yù)設(shè)的接通電流基準(zhǔn)值時(shí)，控制器30可配置成將次級(jí)側(cè)開關(guān)40的接通狀態(tài)改變成關(guān)斷狀態(tài)(S62)。接通電流基準(zhǔn)值可表示當(dāng)次級(jí)側(cè)開關(guān)40處于接通狀態(tài)時(shí)，處于可發(fā)生逆向供電的狀態(tài)的電流命令值。

因此，可通過各種方法得出接通電流基準(zhǔn)值。一般地，接通電流基準(zhǔn)值可基于變換器10的輸出端的負(fù)載而變化，因此在設(shè)定接通電流基準(zhǔn)值的過程中可考慮輸出端的負(fù)載值。因此，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于得出接通電流基準(zhǔn)值的方法，提供一種使用映射數(shù)據(jù)的方法，該映射數(shù)據(jù)將變換器10的負(fù)載作為輸入，并且將接通電流基準(zhǔn)值作為輸出。通過該方法得出的接通電流基準(zhǔn)值可存儲(chǔ)在控制器30中，或者也可存儲(chǔ)在與控制器分開設(shè)置的存儲(chǔ)單元中。

在通過上述方法得出的接通電流基準(zhǔn)值與電流命令進(jìn)行比較的過程中，當(dāng)電流命令小于接通電流基準(zhǔn)值時(shí)可發(fā)生逆向供電，因此控制器30可配置成關(guān)斷次級(jí)側(cè)開關(guān)40，以阻斷由于逆向供電引起的逆向電流。此外，當(dāng)變換器10的次級(jí)側(cè)開關(guān)40處于接通狀態(tài)，并且得出的變換器10的電流命令等于或大于預(yù)設(shè)的接通電流基準(zhǔn)值時(shí)，與前述情 況不同，逆向供電將不太可能發(fā)生。具體地，可將次級(jí)側(cè)開關(guān)40保持在接通狀態(tài)(S64)，以防止變換器10的效率下降。

次級(jí)側(cè)開關(guān)40處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)的控制方法與前述方法類似。當(dāng)變換器10的次級(jí)側(cè)開關(guān)40處于關(guān)斷狀態(tài)，并且得出的變換器10的電流命令小于預(yù)設(shè)的關(guān)斷電流基準(zhǔn)值時(shí)，控制器30可配置成將次級(jí)側(cè)開關(guān)40的關(guān)斷狀態(tài)改變成接通狀態(tài)(S72)，當(dāng)變換器10的次級(jí)側(cè)開關(guān)40處于關(guān)斷狀態(tài)，并且得出的變換器10的電流命令等于或大于預(yù)設(shè)的關(guān)斷電流基準(zhǔn)值時(shí)，控制器30可配置成保持次級(jí)側(cè)開關(guān)40的關(guān)斷狀態(tài)(S74)。具體地，關(guān)斷電流基準(zhǔn)值也可通過將變換器10的負(fù)載作為輸入并且將關(guān)斷電流基準(zhǔn)值作為輸出的映射數(shù)據(jù)得出。可以使用輸入和輸出預(yù)先存儲(chǔ)映射圖，并可存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中。當(dāng)電流命令小于關(guān)斷電流基準(zhǔn)值時(shí)，由于不太可能發(fā)生逆向供電，因此可接通次級(jí)側(cè)開關(guān)40以提高變換器10的效率，當(dāng)電流命令等于或大于關(guān)斷電流基準(zhǔn)值時(shí)，由于可能會(huì)發(fā)生逆向供電，因此可保持次級(jí)側(cè)開關(guān)40的關(guān)斷狀態(tài)。

另外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的控制變換器10的系統(tǒng)可包括：變換器10，其配置成基于設(shè)置在內(nèi)部的開關(guān)器件的控制而雙向地轉(zhuǎn)換電壓；傳感器20，其配置成感測變換器10的輸出電壓；以及控制器30，其配置成從傳感器20接收輸出電壓以得出與變換器10的輸出電壓命令的差值，將該差值應(yīng)用于電壓控制器以得出變換器10的電流命令，將電流命令與基于變換器10的次級(jí)側(cè)開關(guān)40的接通/關(guān)斷狀態(tài)分別設(shè)置的預(yù)設(shè)的電流基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，并且根據(jù)電流命令與電流基準(zhǔn)值比較的結(jié)果，改變或保持次級(jí)側(cè)開關(guān)40的接通/關(guān)斷狀態(tài)。

如上所示，本發(fā)明可獲得以下效果。

首先，通過阻斷在變換器的低負(fù)載時(shí)可能產(chǎn)生的逆向供電電流，可提高變換器的能量效率，并可防止變換器中的器件受到損壞。

其次，可使用變換器的電流命令執(zhí)行控制，因此可不單獨(dú)需要另外的傳感器，從而節(jié)省了成本。

盡管已參照示例性實(shí)施例示出和說明了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不違背由以下權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的思想和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明做出各種修改和變化。