本申請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力電動車輛(hev)和電池電動車輛(bev)。電氣化車輛包括儲存用于推進(jìn)和其它目的的能量的牽引電池。牽引電池被配置為在特定電壓范圍內(nèi)工作。然而，當(dāng)在特定電壓范圍以外工作時，車輛的推進(jìn)和其它負(fù)載可具有改善的性能；通常，改善的性能出現(xiàn)在電壓高于牽引電池電壓的情況下。許多電氣化車輛包括用于將牽引電池的電壓轉(zhuǎn)換為電機所期望的電壓水平的可變電壓轉(zhuǎn)換器。技術(shù)實現(xiàn)要素：一種電動車輛電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括：可變電壓轉(zhuǎn)換器(vvc)，被配置為產(chǎn)生用于負(fù)載的輸出電壓；控制器，被配置為：基于通過vvc的電容器的電流流向而選擇所述輸出電壓的方向變化率，并且基于所述電流流向和負(fù)載電流流向而調(diào)節(jié)所述方向變化率的大小。一種電動車輛電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括：可變電壓轉(zhuǎn)換器，包括電容器，所述可變電壓轉(zhuǎn)換器被配置為：產(chǎn)生針對負(fù)載的輸出電壓；控制器，被配置為：基于電容器的電流流向而選擇所述輸出電壓的方向變化率，并且基于所述電流流向和負(fù)載電流流向而調(diào)節(jié)所述方向變化率的大小。一種車輛包括：電機；可變電壓轉(zhuǎn)換器(vvc)，被配置為產(chǎn)生用于所述電機的電壓；控制器，被配置為：響應(yīng)于電流流向為流入vvc的電容器而選擇所述輸出電壓的正的方向變化率，并且響應(yīng)于所述電流流向與電機電流流向相同而減小所述方向變化率的大小。一種車輛包括：電機；可變電壓轉(zhuǎn)換器，包括電容器，所述可變電壓轉(zhuǎn)換器被配置為產(chǎn)生用于電機的電壓；控制器，被配置為：響應(yīng)于電流流向為流入電容器而選擇所述電壓的正的方向變化率，并且響應(yīng)于所述電流流向與電機電流流向相同而減小所述方向變化率的大小。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制器還被配置為：響應(yīng)于所述電流流向與電機電流流向相反而增大所述方向變化率的大小。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制器還被配置為：使用濾波器或電壓調(diào)度查找表來減小所述方向變化率的大小。一種控制器實現(xiàn)的方法，用于運轉(zhuǎn)與電機連接的電動動力傳動系統(tǒng)dc-dc轉(zhuǎn)換器，所述方法包括：基于所述轉(zhuǎn)換器的電容器的電流流向而選擇所述轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的方向變化率，并且基于電容器的電流流向和電機的電流流向而調(diào)節(jié)所述方向變化率的大小。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，響應(yīng)于所述電流流向為流入電容器，所述方向變化率為正。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，響應(yīng)于所述電流流向為從電容器流出，所述方向變化率為負(fù)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，調(diào)節(jié)所述方向變化率的大小包括：響應(yīng)于所述電流流向與負(fù)載電流流向相反而增大所述方向變化率的大小。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，調(diào)節(jié)所述方向變化率的大小包括：響應(yīng)于所述電流流向與負(fù)載電流流向相同而減小所述方向變化率的大小。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，調(diào)節(jié)所述方向變化率的大小還是基于流到電容器的電流的大小和流到電機的電流的大小的。附圖說明圖1是示出了典型的動力傳動系統(tǒng)和能量儲存組件的混合動力車輛的示圖。圖2是可變電壓轉(zhuǎn)換器的示圖。圖3是用于可變電壓轉(zhuǎn)換器的控制策略的流程圖。圖4是用于可變電壓轉(zhuǎn)換器的最優(yōu)化控制策略的流程圖。圖5和圖6是基于最優(yōu)化控制策略的關(guān)于時間的可變電壓轉(zhuǎn)換器的輸出的圖形示圖。具體實施方式在此描述本公開的實施例。然而，應(yīng)理解，公開的實施例僅為示例并且其它實施例可采取各種和替代的形式。附圖無需按比例繪制；一些特征可被夸大或最小化以顯示特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(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，參考任一附圖示出和描述的各種特征可與一個或更多個其它附圖中示出的特征組合，以產(chǎn)生未明確示出或描述的實施例。示出的特征的組合提供了用于典型應(yīng)用的代表性實施例。然而，與本公開的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和變型可被期望用于特定的應(yīng)用或?qū)嵤┓绞??？勺冸妷嚎刂破?vvc)是混合動力電動車輛(hev)和電動車輛(ev)的許多電機驅(qū)動系統(tǒng)中的關(guān)鍵模塊。vvc提供dc到dc的轉(zhuǎn)換，其中，輸出電壓是基于vvc的控制可變的。vvc經(jīng)常被用于將輸入電壓升壓到操作電壓。輸入電壓是電池電壓，并且操作電壓是逆變器驅(qū)動電機(即，馬達(dá)和發(fā)電機)的接口處的電壓。vvc的一個優(yōu)勢是vvc將驅(qū)動逆變器dc-電壓輸入從電池端電壓變量斷開并調(diào)節(jié)驅(qū)動逆變器dc-電壓輸入。此外，vvc允許獨立于電池系統(tǒng)的設(shè)計來執(zhí)行電機的設(shè)計?？刂苬vc的目標(biāo)可包括使能量傳輸損耗(由于逆變器/電機與電池之間的不必要的能量轉(zhuǎn)移(energyshuffling))最小化的最優(yōu)化vvc升壓策略。在理想情況下，期望在不損害諸如穩(wěn)定性、帶寬和穩(wěn)健性(robustness)的其它系統(tǒng)要求的情況下使能量傳輸損耗最小化。傳統(tǒng)上，vvc升壓策略被設(shè)計為產(chǎn)生支持逆變器和電機的轉(zhuǎn)速和扭矩的命令所需的電力。vvc控制器提供包括被用于設(shè)置vvc電壓調(diào)整點的dc總線電壓命令的輸出。然而，dc總線電壓隨時間的頻繁變化可導(dǎo)致電池與逆變器/電機之間的不必要的能量轉(zhuǎn)移。由于能量路徑中的電阻，任一方向的能量傳輸導(dǎo)致確定數(shù)量的電力損耗。先前的vvc控制系統(tǒng)不考慮由這種電池與電機之間的能量傳輸所引起的損耗。這里，提出一種最優(yōu)化vvc升壓策略，以在不損害諸如穩(wěn)定性、帶寬和穩(wěn)健性的其它要求的情況下使能量傳輸損耗(由于電池與逆變器/電機之間的不必要的能量轉(zhuǎn)移)最小化。最優(yōu)化vvc升壓策略包括通過調(diào)節(jié)dc總線電壓的變化率確定的最優(yōu)化vvc升壓電壓。dc總線電壓的變化率是負(fù)載電流和電容器電流的函數(shù)。負(fù)載電流包括通過逆變器流到電機的電流。電容器電流是流到平滑電容器(還稱為輸出電容器)的電流。最優(yōu)化策略可基于負(fù)載電流和電容器電流的流向而被分類為四種情況。針對每種情況，可開發(fā)特定的最優(yōu)化策略。所述策略的關(guān)鍵構(gòu)思包括增大或減小變化率以及選擇變化率的方向，諸如dc總線電壓的增大率或減小率。每種策略的開發(fā)可獨立于其它策略，或者開發(fā)可由于每種策略遵循共同的策略而被統(tǒng)一。也就是說，所述策略可利用完全不同的方法，或者可共享算法、函數(shù)或結(jié)構(gòu)。此外，四種策略可同時實施，或者僅所述策略中的一些可針對相應(yīng)的特定情況而實施。例如，存在許多調(diào)節(jié)vdc變化率的方式，包括濾波器、電壓調(diào)度查找表(voltageschedulelookuptable)、自適應(yīng)濾波器、轉(zhuǎn)換率調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)以及前饋或反饋控制策略。提出的策略提供用于滿足電機的扭矩和轉(zhuǎn)速需求的升壓，同時減少逆變器/電機與電池之間不必要的能量轉(zhuǎn)移。通過使電感器電流的波紋平滑化，由能量轉(zhuǎn)移所引起的損耗被降低。圖1描繪了通常被稱為插電式混合動力電動車輛(phev)的電氣化車輛112。典型的插電式混合動力電動車輛112可包括機械地連接到混合動力傳動裝置116的一個或更多個電機114。電機114能夠作為馬達(dá)或發(fā)電機運轉(zhuǎn)。此外，混合動力傳動裝置116被機械地連接到發(fā)動機118?；旌蟿恿鲃友b置116還機械地連接到驅(qū)動軸120，驅(qū)動軸120機械地連接到車輪122。電機114能夠在發(fā)動機118啟動或者關(guān)閉時提供推進(jìn)和減速能力。電機114還作為發(fā)電機操作并且能夠通過回收在摩擦制動系統(tǒng)中通常將作為熱損失掉的能量來提供燃料經(jīng)濟性效益。電機114還可通過允許發(fā)動機118以效率更高的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)并允許混合動力電動車輛112在某些狀況下運轉(zhuǎn)在發(fā)動機118關(guān)閉的電動模式下來減少車輛排放。電氣化車輛112可包括電池電動車輛(bev)。在bev構(gòu)造中，發(fā)動機118可以不存在。牽引電池或電池組124儲存可以被電機114使用的能量。車輛電池組124通常提供高電壓dc輸出。牽引電池124被電連接到一個或更多個電力電子模塊。一個或更多個接觸器142在斷開時可將牽引電池124與其它組件隔離并且在閉合時可將牽引電池124與其它組件連接。電力電子模塊126還電連接至電機114并且在牽引電池124與電機114之間提供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114可使用三相ac電流運轉(zhuǎn)來起作用。電力電子模塊126可將dc電壓轉(zhuǎn)換為三相ac電流以運轉(zhuǎn)電機114。在再生模式中，電力電子模塊126可將來自用作發(fā)電機的電機114的三相ac電流轉(zhuǎn)換為與牽引電池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之間連接的可變電壓轉(zhuǎn)換器(vvc)152。vvc152可以是被配置為增大或提升由牽引電池124提供的電壓的dc/dc升壓轉(zhuǎn)換器。通過增大電壓，可減小電流需求，從而導(dǎo)致電力電子模塊126和電機114的線束尺寸減小。此外，電機114可以以較高的效率和較低的損耗運轉(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)換為與低電壓車輛負(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)，用于對輔助電池130充電。低電壓系統(tǒng)可電連接至輔助電池。諸如壓縮機和電加熱器的其它高電壓負(fù)載146可被連接到牽引電池124的高電壓輸出。電氣化車輛112可被配置為從外部電源136對牽引電池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電力提供給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┙o牽引電池124。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線感應(yīng)耦合來傳輸電力?？商峁┮粋€或更多個車輪制動器144，用于使車輛112減速和防止車輛112移動。車輪制動器144可以是液壓致動的、電致動的或前述致動方式的一些組合。車輪制動器144可以是制動系統(tǒng)150的一部分。制動系統(tǒng)150可包括用于運轉(zhuǎn)車輪制動器144的其它組件。為了簡要起見，附圖描繪了制動系統(tǒng)150與車輪制動器144中的一個之間的單一連接。隱含了制動系統(tǒng)150與其它車輪制動器144之間的連接。制動系統(tǒng)150可包括監(jiān)測與協(xié)調(diào)制動系統(tǒng)150的控制器。制動系統(tǒng)150可監(jiān)測制動組件并且控制車輪制動器144用于車輛減速。制動系統(tǒng)150可對駕駛員指令做出響應(yīng)并且還可自主運轉(zhuǎn)以實施諸如穩(wěn)定性控制的功能。制動系統(tǒng)150的控制器可實施當(dāng)被另一控制器或子功能請求時施加請求的制動力的方法。一個或更多個電負(fù)載146可被連接到高電壓總線。電負(fù)載146可具有適時地操作和控制電負(fù)載146的關(guān)聯(lián)控制器。電負(fù)載146的示例可以是風(fēng)扇、加熱元件和/或空調(diào)壓縮機。車輛112中的電子模塊可通過一個或更多個車輛網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。車輛網(wǎng)絡(luò)可包括多個用于通信的信道。車輛網(wǎng)絡(luò)的信道可以是諸如控制器局域網(wǎng)(can)、本地互連網(wǎng)絡(luò)(lin)或其它工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線的串行總線。車輛網(wǎng)絡(luò)的信道中的一個可包括由電氣與電子工程師協(xié)會(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，并可包括來自輔助電池130的電力信號。不同的信號可通過車輛網(wǎng)絡(luò)的不同信道進(jìn)行傳輸。例如，視頻信號可通過高速信道(例如，以太網(wǎng))進(jìn)行傳輸，而控制信號可通過can或者經(jīng)由離散信號進(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)各個組件的操作。可控制vvc152的輸出電壓以達(dá)到期望的參考電壓?，F(xiàn)有的控制策略通常依賴基于平均模型和小信號分析的線性傳統(tǒng)數(shù)字控制?？赡軣o法保持大擾動下的全局穩(wěn)定性。在此描述的配置改善了在大負(fù)載變化下的電壓調(diào)節(jié)的動態(tài)響應(yīng)。圖2描繪了被配置為升壓轉(zhuǎn)換器的vvc152的示圖200。vvc152可包括輸入端子，該輸入端子可通過接觸器142被連接到牽引電池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。通過vvc152的操作，輸出端子處的電壓可大于輸入端子處的電壓。車輛可包括監(jiān)測vvc152內(nèi)的各個位置處的電參數(shù)(例如，電壓和電流)的vvc控制器220。在一些配置中，vvc控制器220可被包括作為vvc152的部分。vvc控制器220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220可確定足以使vvc152達(dá)到期望的輸出電壓的控制信號。在一些配置中，控制信號可被實施為脈沖寬度調(diào)制(pwm)信號，其中pwm信號的占空比是變化的。vvc控制器220可利用控制信號命令vvc152提供期望的輸出電壓。vvc152運轉(zhuǎn)時的特定控制信號可直接關(guān)系到由vvc152提供的電壓提升量。參照圖2，vvc152可提升或“提高(stepup)”由牽引電池124提供的電壓電勢(voltagepotential)。牽引電池124可提供高電壓(hv)dc電力。高電壓的環(huán)境是超過100伏特dc的電壓。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，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可使總線電壓穩(wěn)定并減小任何電壓和電流的紋波。vvc152可接收hvdc電力并提升或“提高”輸入電壓的電壓電勢。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可使總線電壓穩(wěn)定并減小vvc152輸出處的電壓和電流的紋波。進(jìn)一步參照圖2，vvc152可包括用于提升輸入電壓以提供提升的輸出電壓的第一開關(guān)器件206和第二開關(guān)器件208。開關(guān)器件206和開關(guān)器件208中的每個可由vvc控制器220的柵極驅(qū)動電路(未示出)獨立控制并可包括任意類型的可控開關(guān)(例如，絕緣柵雙極晶體管(igbt)和場效晶體管(fet))。柵極驅(qū)動電路可將基于控制信號(例如，pwm控制信號的占空比)的電信號提供給開關(guān)器件206和開關(guān)器件208中的每個。二極管可被跨接在開關(guān)器件206和開關(guān)器件208中的每個的兩端上，以保護(hù)開關(guān)器件206和開關(guān)器件208。這些二極管可被稱為反激二極管、續(xù)流二極管或鉗位二極管，且可被用于消除反激(flyback)，反激是在開關(guān)突然斷開供應(yīng)電壓時感應(yīng)負(fù)載兩端的突然的電壓尖峰)。車輛系統(tǒng)可包括用于測量vvc152的電參數(shù)的傳感器。第一電壓傳感器210可被配置為測量輸入電壓(例如，電池124的電壓)，并將相應(yīng)的輸入信號(vbat)提供給vvc控制器220。在一個或更多個實施例中，第一電壓傳感器210可測量輸入電容器202兩端的電壓，該電壓與電池電壓相對應(yīng)。第二電壓傳感器212可測量vvc152的輸出電壓并將相應(yīng)的輸入信號(vdc)提供給vvc控制器220。在一個或更多個實施例中，第二電壓傳感器212可測量輸出電容器204兩端的電壓，該電壓與dc總線電壓相對應(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220的水平的電路。vvc控制器220可包括用于對來自第一電壓傳感器210和第二電壓傳感器212的信號進(jìn)行濾波并數(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與開關(guān)器件206、208之間。輸入電感器214可在將能量儲存在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)到期望的電壓提升。電流傳感器216可測量通過輸入電感器214的輸入電流并將相應(yīng)的輸入信號(il)提供給vvc控制器220。通過輸入電感器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、開關(guān)器件206、208的導(dǎo)通時間以及輸入電感器214的電感l(wèi)共同作用的結(jié)果。vvc控制器220可包括用于對來自電流傳感器216的信號進(jìn)行縮放、濾波并數(shù)字化的電路。vvc控制器220可被配置為控制vvc152的輸出電壓。vvc控制器220可通過車輛網(wǎng)絡(luò)222接收來自vvc152和其它控制器的輸入，并確定控制信號。車輛網(wǎng)絡(luò)222可與vsc148連接。vvc控制器220可監(jiān)測輸入信號(vbat、vdc、il、v*dc)以確定控制信號。例如，vvc控制器220可將與占空比指令相對應(yīng)的控制信號提供給柵極驅(qū)動電路。隨后柵極驅(qū)動電路可基于占空比指令控制每個開關(guān)器件206和開關(guān)器件208。提供給vvc152的控制信號可被配置為以特定的開關(guān)頻率來驅(qū)動開關(guān)器件206、208。在開關(guān)頻率的每個周期內(nèi)，開關(guān)器件206、208可以以特定的占空比工作。所述占空比限定開關(guān)器件206、208處于開啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)的時間量。例如，100％的占空比可使開關(guān)器件206、208工作在無關(guān)閉的持續(xù)開啟狀態(tài)下。0％的占空比可使開關(guān)器件206、208工作在無開啟的持續(xù)關(guān)閉狀態(tài)。50％的占空比可使開關(guān)器件206、208在半個周期內(nèi)工作在開啟狀態(tài)下并且在另一半周期內(nèi)工作在關(guān)閉狀態(tài)下。在設(shè)計vvc152時，可選擇電感器214的電感值和開關(guān)頻率以滿足最大容許紋波電流。紋波電流可以是dc信號的電流的周期性變量。紋波電流可具有處于可聽頻率范圍內(nèi)的諧波，其可添加到車輛的噪聲特征(noisesignature)。此外，紋波電流可能為精確控制由電源供電的器件造成困難。在進(jìn)行開關(guān)的瞬間，開關(guān)器件206和開關(guān)器件208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)生開關(guān)器件206兩端和開關(guān)器件208兩端的大的電壓尖峰。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，通常期望選擇具有較小電感的電感器。開關(guān)頻率可被設(shè)計為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)下的電池波紋電流和峰值電感器電流。開關(guān)器件206、208的開關(guān)頻率可被選擇為大于馬達(dá)/發(fā)電機逆變器的開關(guān)頻率(例如，5khz)的頻率(例如，10khz)。在典型的應(yīng)用中，vvc152的開關(guān)頻率被選擇為固定頻率。通常選擇固定頻率以滿足噪聲和紋波電流的規(guī)格。然而，固定頻率的選擇可能無法在vvc152的全部工作范圍內(nèi)提供最佳性能。較高的開關(guān)頻率可保證較低的波紋電流和開關(guān)器件206、208兩端較低的電壓負(fù)荷，但可能導(dǎo)致較高的開關(guān)損耗。雖然可針對最差情況的紋波狀況而選擇開關(guān)頻率，但是vvc152在最差情況的紋波狀況下的工作時間可能僅占總工作時間的小百分比。這可能導(dǎo)致可降低燃料經(jīng)濟性的不必要的高開關(guān)損耗。此外，固定的開關(guān)頻率可將噪聲頻譜集中在非常狹窄的范圍內(nèi)。在這個狹窄的范圍內(nèi)噪聲密度增大可導(dǎo)致顯著的噪聲、振動和不平順性(nvh)問題。vvc控制器220可被配置為基于占空比和輸入電流而改變開關(guān)器件206和開關(guān)器件208的開關(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，開關(guān)頻率的改變可改善燃料經(jīng)濟性并減少nvh問題。vvc的集總元件模型基本上由電感器(諸如，具有至節(jié)點224的電流il的電感器214)組成。在節(jié)點224處，電流il流入電容器204(被表示為ic)和/或流入負(fù)載pem126(被表示為iload)。連同組件l214和c204，與l串聯(lián)的路徑的電阻被稱為r。參數(shù)r、l和c分別表示vvc模型的電阻、電感和電容。所有變量指的是電池側(cè)，以使分析簡化。vbattery(t)表示關(guān)于時間的電池電壓，vdc(t)表示關(guān)于時間的dc總線電壓命令，il(t)表示關(guān)于時間的電感器電流，并且i′c(t)表示關(guān)于時間的通過電容器的電流，由下列等式所描述：il(t)＝i′c(t)+i′load(t)(2)此外，i′load(t)表示到發(fā)電機逆變器和馬達(dá)逆變器的電流，并且d(t)表示vvc的占空比。由于駕駛命令和道路狀況隨時間變化，因此所有變量是時間的函數(shù)。最優(yōu)化準(zhǔn)則被限定為由電池與負(fù)載/逆變器/電驅(qū)動系統(tǒng)之間能量轉(zhuǎn)移所引起的累積損耗，如下所示：盡管電容器電流的方向和幅值受到難以預(yù)測或控制的負(fù)載電流的波動的影響，但是如等式(1)所示能夠通過調(diào)節(jié)電容器兩端的電壓而使電感器電流的波紋平滑化。最優(yōu)化問題的基本構(gòu)思是通過調(diào)整dc總線電壓來使電感器電流的波紋最小化?？赏ㄟ^將焦點放在圖2中電節(jié)點224處的電流流動上來分析最優(yōu)化問題。電感器電流能夠通過操縱通過電容器的電流(相對于dc總線電壓的變化率而改變)而進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖3是用于可變電壓轉(zhuǎn)換器(vvc)152的控制策略的示例性流程圖300。所述流程圖可由車輛112中的至少一個控制器來執(zhí)行。例如，所述流程圖可由vvc控制器220、vsc148、vvc控制器220和vsc148兩者的組合或者處理針對車輛的數(shù)據(jù)的任何其它控制器或控制器的組合來執(zhí)行。在操作302，控制器220接收來自駕駛員的命令。所述命令可以是在包括車輛總線(諸如，車輛局域網(wǎng)(can)總線、本地互連網(wǎng)絡(luò)(lin)總線、flexray總線、以太網(wǎng)總線或其它車輛總線)的車輛網(wǎng)絡(luò)222中的消息。所述命令可以是來自駕駛員的直接命令(諸如，節(jié)氣門位置)，或來自駕駛員的間接命令(諸如，來自運行中的巡航控制模塊的命令)。在操作304，控制器220接收來自操作302的命令。所述控制器隨后將車輛控制策略應(yīng)用到來自操作302的命令。在操作306，控制器220接收來自操作304的命令。所述控制器隨后產(chǎn)生用于控制逆變器(諸如，pem126)和電機(諸如，電機114)的命令。在操作308，控制器220接收來自操作306的命令。所述控制器隨后產(chǎn)生指示目標(biāo)dc總線電壓(v*dc)(也被稱為dc電壓設(shè)置點)的信號。目標(biāo)dc總線電壓是控制器220可用作調(diào)整用于驅(qū)動pem126和電機114的vvc的輸出電壓的設(shè)置點的電壓。在操作310，控制器220將目標(biāo)dc總線電壓(v*dc)與電池電壓進(jìn)行比較。如果電池電壓(vbattery)大于v*dc，則在操作312，所述控制器將v*dc設(shè)置為vbattery。在操作314，控制器220接收來自操作310或312的v*dc，并執(zhí)行vvc最優(yōu)化策略。在操作314，控制器220選擇v*dc變化率的方向并調(diào)節(jié)v*dc變化率。操作308至操作314是vvc升壓策略316的一部分，并且所述輸出用于操作318，在操作318中，控制器220調(diào)節(jié)vvc的電壓。所述電壓可通過調(diào)整開關(guān)206和開關(guān)208來進(jìn)行調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生輸出電壓。在操作318，控制器220接收來自操作314的v*dc，并控制vvc輸出指示v*dc的電壓。圖4是用于可變電壓轉(zhuǎn)換器(vvc)152的最優(yōu)化控制策略的流程圖400。流程圖400可以在來自圖3的操作框314內(nèi)。所述流程圖可由車輛112中的控制器來執(zhí)行。例如，所述流程圖可由控制器220來執(zhí)行，但所述處理不限于單個控制器。最優(yōu)化策略在操作402開始。在操作404，控制器220對流到pem126以及電機114的電流的方向進(jìn)行比較。這里，正方向是電流流入pem126和電機114的方向。同理，負(fù)方向是電流從pem126和電機114流出的方向。在操作406a和406b，控制器220比較流到vvc的輸出電容器(諸如，電容器204)的電流方向。這里，正方向是電流流入電容器204的方向。同理，負(fù)方向是電流從電容器204流出的方向。在操作410，控制器220基于流到輸出電容器的電流方向與流到負(fù)載的電流方向而選擇變化率的方向并調(diào)節(jié)所述變化率。然而，在此的實施例不限于僅基于所述方向的選擇和調(diào)節(jié)，所述選擇可基于流動電流的方向和流動電流的大小超過閾值兩者。在另一實施例中，所述選擇可考慮滯后現(xiàn)象以改善穩(wěn)定性。其它實施例可基于流到輸出電容器和/或負(fù)載的電流大小而調(diào)節(jié)所述變化率。這里，操作410包括四個不同策略，即策略i410a、策略ii410b、策略iii410c和策略iv410d。策略i410a是基于從電容器和從負(fù)載流出的電流而進(jìn)行的負(fù)的變化率的選擇和減小所述負(fù)變化率的調(diào)節(jié)。策略ii410b是基于流入電容器的電流和從負(fù)載流出的電流而進(jìn)行的正的變化率的選擇和增大所述正變化率的調(diào)節(jié)。策略iii410c是基于從電容器流出的電流和流入負(fù)載的電流而進(jìn)行的負(fù)的變化率的選擇和增大所述負(fù)變化率的調(diào)節(jié)。策略iv410d是基于流入電容器和流入負(fù)載的電流而進(jìn)行的正的變化率的選擇和減小所述正變化率的調(diào)節(jié)。上面列出的四種策略的目標(biāo)是對dc總線電壓的增大率或減小率進(jìn)行加快或減慢。每種策略的開發(fā)可完全獨立于其它策略。每種策略可利用完全不同的方法，或者可共享一個或更多個共同的算法。此外，四種策略中的每種可被同時實施，或者所述策略的子集可在受限于相應(yīng)的特定情況下被實施。對于每種策略，存在許多方式來調(diào)節(jié)vdc的變化率，例如，濾波器、電壓調(diào)度查找表、自適應(yīng)濾波器、轉(zhuǎn)換率調(diào)節(jié)以及各種前饋和反饋控制策略。存在許多方式來實現(xiàn)如上所述的圖4中提出的目標(biāo)。在等式(4)中描述了低通濾波器的示例，并且在等式(5)和等式(6)中描述了最優(yōu)化的計劃。v*dc[k+1]＝α·v*dc[k]+(1-α)·v*baseline[k](5)在操作412，控制器220將修改的dc電壓設(shè)置點(v*dc_modified)與目標(biāo)dc總線電壓(v*dc)進(jìn)行比較。如果v*dc_modified不大于v*dc，則控制器220分支到操作414，在操作414中，v*dc_modified被設(shè)置為v*dc_modified的值。如果v*dc_modified大于v*dc，則控制器220分支到操作416，在操作416中v*dc_modified被設(shè)置為v*dc的值。在操作418，控制器220退出vvc策略的最優(yōu)化。圖5是基于最優(yōu)化控制策略的可變電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓502相對于時間504的圖形化示圖500。所述示圖包括代表由傳統(tǒng)vvc控制器產(chǎn)生的dc總線命令的基準(zhǔn)波形506和代表根據(jù)圖4的策略i實施的dc總線電壓的最優(yōu)化波形508。最優(yōu)化波形508是最優(yōu)化dc總線電壓的一個可行解決方案。這里，所述系統(tǒng)通過調(diào)整vvc來進(jìn)行操作并且在時間510處vvc控制器調(diào)整vvc的開關(guān)，使得vvc的輸出電壓處于低電壓水平512。vvc控制器保持低電壓水平512，直到在時間514處vvc控制器調(diào)整vvc的開關(guān)使得vvc的輸出電壓處于高電壓水平時為止。基準(zhǔn)波形506的轉(zhuǎn)變指示在時間510處負(fù)方向的高變化率和在時間514處正方向的高變化率。最優(yōu)化波形508是對基準(zhǔn)波形506的最優(yōu)化替代。最優(yōu)化波形508示出了比基準(zhǔn)波形506更慢的負(fù)方向的變化率。這里，最優(yōu)化波形508以小于基準(zhǔn)波形506的變化率的變化率開始，并且最優(yōu)化波形508持續(xù)降低變化率，從而產(chǎn)生從時間510到時間514的曲線。在時間514處，最優(yōu)化波形508和基準(zhǔn)波形506兩者以近似相同的變化率增大，如由到高電壓水平的增大所示出的。隨后在時間516處，最優(yōu)化波形508再次持續(xù)降低變化率，從而產(chǎn)生時間516之后的曲線，該曲線被示出為具有與指數(shù)衰減曲線類似的曲線。根據(jù)該最優(yōu)化控制策略或修改的升壓策略的vvc的控制可被設(shè)計為滿足逆變器和電機的扭矩和轉(zhuǎn)速的需求，同時在vvc被配置為以通過模式(passthroughmode)進(jìn)行操作時減少電池與電容器/負(fù)載之間不必要的能量傳輸。通常，電壓被vvc再次提升，并且能量傳輸改變方向回到從電池流向電容器/負(fù)載。這是一種策略，但是也可使用其它策略。圖6是基于最優(yōu)化控制策略和基準(zhǔn)控制策略的可變電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓602相對于時間604的圖形化示圖600。這里，與示出的先前的vvc控制策略相比，最優(yōu)化vvc升壓計劃是：在監(jiān)測的能夠運轉(zhuǎn)兩個控制策略的混合動力車輛的封閉航線上運行的測試期間，以每12秒間隔記錄的實際數(shù)據(jù)。采樣周期被設(shè)置為1毫秒，并且濾波器的帶寬被設(shè)置為5hz。所述控制策略被呈現(xiàn)在下列等式中：等式(7)中提出的最優(yōu)化策略的使用已經(jīng)顯著地降低了電流的波紋。在該時間窗口內(nèi)，計算出使用該策略每單位電阻可節(jié)省約0.36kj的能量。應(yīng)注意的是，實施低通濾波器僅是解決該問題的一個示例。該示例的目的是為了明確圖4中示出的構(gòu)思，并說明該構(gòu)思的有效性。在此公開的處理、方法或算法可被傳送到處理裝置、控制器或計算機/通過處理裝置、控制器或計算機實現(xiàn)，其中，所述處理裝置、控制器或計算機可包括任何現(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為可由控制器或計算機執(zhí)行的數(shù)據(jù)和指令，所述形式包括但不限于：永久地存儲在不可寫入的存儲介質(zhì)(諸如rom裝置)上的信息和可改變地存儲在可寫入的存儲介質(zhì)(諸如軟盤、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施為軟件可執(zhí)行對象?？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)場可編程門陣列(fpga)、狀態(tài)機、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整體或部分地實現(xiàn)。雖然上文描述了示例性實施例，但是并不意味著這些實施例描述了權(quán)利要求包含的所有可能的形式。說明書中使用的詞語為描述性詞語而非限制性詞語，并且應(yīng)理解，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下可做出各種改變。如前所述，可組合各個實施例的特征以形成本發(fā)明的可能未明確描述或說明的進(jìn)一步的實施例。雖然關(guān)于一個或更多個期望特性，多個實施例可能已被描述為提供優(yōu)點或優(yōu)于其它實施例或現(xiàn)有技術(shù)的實施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，根據(jù)具體應(yīng)用和實施方式，一個或更多個特征或特性可被折衷以實現(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，被描述為在一個或更多個特性方面不如其它實施例或現(xiàn)有技術(shù)的實施方式的實施例并不在本公開的范圍之外，并且可被期望用于特定的應(yīng)用。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12