CN101830223A - 混合动力车辆的具有断开式高压电池的发电-起动机的控制 - Google Patents

混合动力车辆的具有断开式高压电池的发电-起动机的控制 Download PDF

Info

Publication number
CN101830223A
CN101830223A CN201010155258A CN201010155258A CN101830223A CN 101830223 A CN101830223 A CN 101830223A CN 201010155258 A CN201010155258 A CN 201010155258A CN 201010155258 A CN201010155258 A CN 201010155258A CN 101830223 A CN101830223 A CN 101830223A
Authority
CN
China
Prior art keywords
high pressure
power
bus
bridge inverter
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201010155258A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101830223B (zh
Inventor
C·S·纳穆杜里
B·M·路德维希
K·D·范马宁
S·戈帕拉克里什南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN101830223A publication Critical patent/CN101830223A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101830223B publication Critical patent/CN101830223B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K6/485—Motor-assist type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0069—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/40—DC to AC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/20—Inrush current reduction, i.e. avoiding high currents when connecting the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
    • H02P2201/07—DC-DC step-up or step-down converter inserted between the power supply and the inverter supplying the motor, e.g. to control voltage source fluctuations, to vary the motor speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于混合动力车辆的具有断开式高压电池的发电-起动机的控制。混合动力系统包括电动机/发电机单元，该电动机/发电机单元具有电连接至多相桥逆变器的多相异步AC电机器。高压电容器电连接在高压DC功率总线的正极侧和负极侧之间。高压DC总线预充电电路电连接在门驱动偏压电源与多相桥逆变器之间。当高压能量存储系统与高压DC功率总线断开时，低压电池通过门驱动电源和高压DC总线预充电电路给高压DC链电容器充电。

Description

混合动力车辆的具有断开式高压电池的发电-起动机的控制
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年3月9日的美国临时申请No.61/158,740的优先权，该申请的内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及混合动力电动车辆中的电功率流，尤其涉及高压电池断开时的辅助发电。
背景技术
这一部分的陈述仅仅提供与本发明有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
混合动力电动车辆可根据需要选择性地使用不同的能量源，以实现最佳的燃料效率。车辆可选择性地使用内燃机和(多个)电动机/发电机单元中的任一者或两者以便推进和操作控制，其中所述电动机/发电机单元连接至高压电池模块或能量存储系统。
一种车辆包括混合动力系，所述混合动力系包括发动机起/停系统，其中发动机在正进行的车辆操作期间自动关闭，并使用电动机/发电机单元自动地重新起动。系统优选包括用于通过电动机/发电机单元给高压能量存储系统重新充电的再生制动系统，以及在车辆怠速期间选择性地关闭发动机的能力，该能力被称为自动停机控制方案。
电动机/发电机单元可用作替代交流发电机的带式-发电-起动机(BAS)系统。当操作员在执行自动停机控制方案之后发出意图继续行驶的信号时，BAS向发动机的蛇形带施加扭矩。来自(多个)电动机/发电机单元的扭矩可使发动机旋转一小段时间，以使发动机转动，直到其点火并运行为止。在发动机冷起动期间，曲轴上安装的辅助设备或12伏起动电机可提供起动扭矩以发动并起动发动机。已知的BAS系统使用通过变压器向(多个)电动机/发电机单元供应高压电能的高压能量存储系统。高压电池由于故障或其它操作状况会被临时地断开或以其它方式致使不可用。这会导致场激励损失或不足，特别是基于异步电机的电动机/发电机单元，进而会导致车载持续辅助发电的损失。不足的辅助电力会致使车辆停车，进而导致步行回家的事件。
发明内容
用于混合动力系统的电路包括多相桥逆变器，所述多相桥逆变器通过高压DC功率总线的正极侧和负极侧电连接至高压能量存储系统。多相异步AC电机器电连接至所述多相桥逆变器，而高压DC链电容器电连接在所述高压DC功率总线的正极侧和负极侧之间。低压电池电连接至门驱动偏压电源，而门驱动预充电电路电连接在所述门驱动偏压电源与所述多相桥逆变器之间。当所述高压能量存储系统与所述高压DC功率总线断开时，所述低压电池经所述门驱动偏压电源和所述门驱动预充电电路给所述高压DC链电容器充电。
本发明提供了一种用于混合动力系统的电路，包括：
多相桥逆变器，所述多相桥逆变器通过高压DC功率总线的正极侧和负极侧电连接至高压能量存储系统；
电连接至所述多相桥逆变器的多相异步AC电机器；
电连接在所述高压DC功率总线的正极侧和负极侧之间的高压DC链电容器；
电连接至门驱动偏压电源的低压电池；以及
电连接在所述门驱动偏压电源与所述多相桥逆变器之间的门驱动预充电电路；
其中，当所述高压能量存储系统从所述高压DC功率总线断开时，所述低压电池通过所述门驱动偏压电源和所述门驱动预充电电路给所述高压DC链电容器充电。
在本发明的另一方面，所述低压电池将所述高压DC链电容器充电至足以操作地磁化所述多相异步AC电机器的定子的电压电平。
在本发明的另一方面，当所述高压能量存储系统通过高压开关的操作而从所述高压DC功率总线断开时，所述低压辅助电池将所述高压DC链电容器充电至预定的电压电平。
在本发明的另一方面，所述门驱动偏压电源向门驱动电路提供DC电功率，以便激励所述多相桥逆变器的功率晶体管。
在本发明的另一方面，所述门驱动预充电电路包括与电阻装置串联的二极管，所述二极管布置成允许电流从所述门驱动偏压电源流到所述多相桥逆变器，并限制电流从所述多相桥逆变器流到所述门驱动偏压电源。
在本发明的另一方面，所述多相桥逆变器的功率晶体管连接在所述高压DC功率总线的正极侧与所述AC电机器的一个相位之间，并且其中，所述门驱动预充电电路连接在所述门驱动偏压电源的高压侧与所述高压DC功率总线的正极侧之间。
在本发明的另一方面，所述多相桥逆变器的功率晶体管连接在所述高压DC功率总线的负极侧与所述AC电机器的一个相位之间，并且其中，所述门驱动预充电电路连接在所述门驱动偏压电源的高压侧与所述AC电机器的所述一个相位之间。
在本发明的另一方面，所述电路还包括控制所述门驱动电路的控制模块。
本发明还提供了一种用于混合动力系统的电路，包括：
通过高压DC功率总线的正极侧和负极侧电连接至高压能量存储系统的多相桥逆变器；
电连接至所述多相桥逆变器的多相异步AC电机器；
高压开关，当所述高压开关闭合时，所述高压开关将所述高压能量存储系统电连接至所述高压DC功率总线，而当所述高压开关断开时，所述高压开关将所述高压能量存储系统与所述高压DC功率总线电气地断开；
电连接在所述高压DC功率总线的正极侧和负极侧之间的高压DC链电容器；
低压辅助电池，所述低压辅助电池电连接至门驱动偏压电源以向门驱动电路提供DC电功率，所述门驱动电路激励所述多相桥逆变器的功率晶体管；以及
电连接在所述门驱动偏压电源与所述多相桥逆变器之间的门驱动预充电电路；
其中，当高压开关断开时，所述低压辅助电池通过所述门驱动偏压电源和所述门驱动预充电电路将所述高压DC链电容器充电至优选的电压电平。
在本发明的另一方面，所述门驱动预充电电路包括与电阻装置串联的二极管，所述二极管布置成允许电流从所述门驱动偏压电源流到所述多相桥逆变器，并限制电流从所述多相桥逆变器流到所述门驱动偏压电源。
在本发明的另一方面，所述门驱动预充电电路连接在所述门驱动偏压电源的高压侧与所述高压DC功率总线的正极侧之间。
在本发明的另一方面，所述门驱动偏压充电电路连接在所述门驱动偏压电源的高压侧与连接所述多相桥逆变器的一对开关装置的节点之间。
在本发明的另一方面，所述优选的电压电平包括足以操作所述多相异步AC电机器的电压。
在本发明的另一方面，所述低压辅助电池被构造成：当所述高压能量存储系统由于所述高压开关的操作与所述高压DC功率总线断开时，通过所述门驱动偏压电源和所述门驱动预充电电路将所述高压DC链电容器充电至优选的电压电平。
在本发明的另一方面，所述电路还包括被构造成控制多个所述门驱动电路和所述高压开关的操作的控制模块。
本发明还提供了一种用于操作混合动力系统的方法，所述混合动力系统包括内燃发动机、高压能量存储系统和门驱动偏压电源，所述内燃机机械地联接至电动机/发电机单元，所述电动机/发电机单元电连接至桥逆变器，所述桥逆变器包括具有正极高压DC总线和负极高压DC总线的高压DC功率总线，所述高压能量存储系统选择地连接至所述高压DC功率总线，所述门驱动偏压电源将来自低压电池的DC电功率提供到门驱动电路，以便激励所述多相桥逆变器的功率晶体管，所述方法包括：
当所述高压能量存储系统与所述高压DC总线断开时，
利用所述门驱动偏压电源给在所述正极高压DC总线与所述负极高压DC总线之间的电容器充电，以跨接所述高压DC总线建立所述电动机/发电机单元的操作电压；以及
在发电模式下旋转并操作所述电动机/发电机单元。
在本发明的另一方面，转动所述电动机/发电机单元包括将发动机起动电机电连接至所述低压电池以向其传输电功率，从而将所述发动机从发动机停机状态起动。
在本发明的另一方面，所述高压能量存储系统选择性地与所述高压DC总线断开。
附图说明
现在将参照附图通过举例方式描述一个或多个实施例，其中，
图1是根据本发明的燃料-电动混合动力车辆的示意图，所述燃料-电动混合动力车辆包括可旋转地联接至电动机/发电机单元和变速器的内燃机；以及
图2示意性地示出根据本发明的与车辆相关联的电路的细节，包括辅助电池、辅助功率模块、功率逆变器模块以及通过带传动系统联接至发动机的电动机/发电机单元。
具体实施方式
现在参照附图，其中这些附图仅是为了示出某些示例性实施例的目的，而不是用于限制它们的目的，图1示意性地示出燃料-电动混合动力车辆10的推进系统。如所构造的，燃料-电动混合动力车辆10包括可旋转地联接至电动机/发电机单元(MGU)26和变速器(T)14的内燃机(E)12。变速器14被构造成响应于源自控制模块(C)5的控制信号而将牵引扭矩传递至车轮16。在几幅附图中，相同的附图标记对应于相同或相似的部件。
内燃机12通过传动系统23机械地可旋转地联接至电动机/发电机单元26，所述传动系统23包括蛇形带或其他适当的联接机构。在一个实施例中，传动系统23包括蛇形带，该蛇形带位于附接至发动机12的曲轴13的滑轮与附接至旋转轴的另一滑轮之间，其中所述旋转轴联接到电动机/发电机单元26的转子。上述元件形成带式-发电-起动机(BAS)系统。发动机12包括辅助起动电机(M)11，该辅助起动电机11可通过齿轮组选择性地连接至发动机12的曲轴13，并被构造成响应于与操作员按键(接通)指令相关联的起动指令提供起动扭矩以发动发动机12。发动机12的曲轴13联接至可旋转的输出构件20，该输出构件20联接至变速器14的输入构件22。在一个实施例中，发动机12的输出构件20通过扭矩传递机构18联接至变速器14的输入构件22，所述扭矩传递机构18可包括离合器装置、液力变矩器或其它适当的机构。变速器14可为多档变速器、电动可变变速器或者能够通过输出构件24在变速器14与车轮16之间传递牵引扭矩的任何其它适当的变速器设计。
优选地，发动机12是在车辆10正在进行的操作期间选择性地操作在多个状态中的多缸内燃机，所述多个状态包括发动机起动状态和发动机停机状态之一。发动机起动状态和发动机停机状态分别使用自动起动控制方案和自动停机控制方案来实现。在车辆10的正在进行的操作期间，控制模块5可响应于操作员指令(例如，不踏压加速踏板)和车辆操作状况(包括在交通灯处响应于车辆停止状况可能发生的发动机怠速)使用自动停机控制方案将发动机12控制为发动机停机状态。应当理解，其它操作状况也可导致发动机12怠速操作。这样，车辆10能够降低燃料消耗。然后，控制模块5可响应于操作员指令(例如，踏压加速踏板)使用自动起动控制方案将发动机12控制为发动机起动状态，以提供用于车辆推进的牵引扭矩。发动机起动状态是这样的发动机操作状态，即：在该状态发动机12被供给燃料和点火，并且产生足以将发动机操作保持在燃烧稳定性界限处或超过燃烧稳定性界限的扭矩，而发动机停机状态是这样的发动机操作状态，即：在该状态发动机12未被供给燃料和未被点火，并且不产生扭矩。其它发动机状态可包括全缸状态和停缸状态之一，以及供给燃料状态和燃料切断状态之一。在一个实施例中，发动机12是火花点燃式发动机，其具有受到提前或延迟的火花点火正时所控制的燃烧正时。可替换地，发动机12是压燃式发动机，其具有受到提前或延迟的燃料喷射事件的正时所控制的燃烧正时。应当理解，发动机12可被构造为操作在其它燃烧模式下。
电动机/发电机单元26优选包括多相感应或异步AC电机，该电机包括定子和磁性地联接至定子的转子。如所描述，电动机/发电机单元26是三相电机。应当理解，电动机/发电机单元26可包括多种多相位装置例如双相电机、四相电机、五相电机和六相电机中的任意一种。电动机/发电机单元26的转子优选联接至带传动系统23，带传动系统23被构造成在电动机/发电机单元26与发动机12之间传递扭矩。
功率逆变器模块(PIM)27通过高压DC功率总线31电连接至高压能量存储系统(ESS)25，所述高压DC功率总线31包括正极高压DC功率总线31A和负极高压DC功率总线31B，如参照图2所示。高压开关40定位成例如响应于系统故障而将能量存储系统25从高压DC功率总线的正极侧31A和负极侧31B中的一者或两者断开。高压开关40被示出在打开位置，但是在正在进行的操作期间处于闭合位置。功率逆变器模块27和相关联的控制电路及方案可将源自高压能量存储系统25的直流(DC)电功率转换为被传递至电动机/发电机单元26以产生扭矩的交流(AC)电功率。功率逆变器模块27和相关联的控制电路及方案可将在电动机/发电机单元26中产生的AC电功率转换为DC电功率，以在磁化电流足以吸引定子时给高压能量存储系统25充电。
辅助功率模块(APM)28通过参照图2描述的电连接而电连接至高压能量存储系统25。辅助功率模块28还通过低压(LV)DC功率总线19电连接至辅助电池(AUX)41。辅助电池41优选为低压能量存储装置，例如12V DC电池，并且适于给起动电机11以及车辆10上的其它附件和辅助系统(AUX系统)45供电，包括例如前灯和客厢顶灯46、无线电或音频系统48、电动座椅50和电动转向(EPS)系统52。辅助功率模块28可被构造为DC-DC功率逆变器，其将DC电功率从高压水平转换为低压水平，反之亦然，所述DC-DC功率逆变器的操作由控制模块5控制。辅助功率模块28优选被构造为仅将DC电功率从高压水平转换为低压水平的DC-DC功率逆变器，以使成本最少化。也就是说，辅助功率模块28将在高压能量存储系统25中产生的高压时的功率转换为适于给辅助电池41充电和/或在需要时直接给一个或多个辅助系统45供电的低压电功率。控制模块5控制车辆10上的来自能量存储系统25和辅助电池41的功率流，以提供所需要的电功能。
本文所使用的高压被理解为是指主要在车辆(例如，高压电机器)的推进应用中所使用的标称电压水平。本文所使用的低压被理解为是指主要在车辆(例如，高压电机器)的低压附件负载中所使用的标称电压水平。更通常地，如本文所使用的，高压和低压被理解为是指相对于彼此的标称电压水平。
控制模块5可被构造为分布式或中央式控制模块，具有为了以期望的方式执行车辆10上所有需要的功率流控制功能所必需的这类控制器和能力。控制模块、模块、控制器、处理器及类似的术语是指一个或多个下列装置的任何适当的一种或各种组合：专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的中央处理单元(优选为微处理器)及相关联的内存和存储器(只读、可编程只读、随机存取、硬驱动等)、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、适当的信号调节和缓冲电路以及用于提供所述功能的其它适当组件。控制模块具有控制算法组，包括存储在存储器中并被执行以提供期望功能的常驻软件程序指令和标准。所述算法优选在预设定循环周期期间执行。算法例如通过中央处理单元来执行，并且可操作以监视来自感测装置及其它联网控制模块的输入，且可操作以执行控制和诊断程序以控制致动器的操作。在正在进行的发动机和车辆操作期间，循环周期可以以规则的间隔执行，例如每3.125毫秒、6.25毫秒、12.5毫秒、25毫秒和100毫秒。可选地，可响应于事件的发生来执行算法。控制模块5具有可执行控制方案100组，包括以常驻程序指令和标准的形式的算法，所述常驻程序指令和标准存储在存储介质之一中，并被执行以提供各自的功能。
如图所示，控制模块5优选通过通信总线51通信地且操作性地连接至发动机12、起动电机11、电动机/发电机单元26、高压能量存储系统25、辅助功率模块28、功率逆变器模块27和辅助电池41中的每一个。应当理解，通过一个或多个通信路径，包括使用直接连接、使用局域网总线和使用串联外部接口总线，可实现将信息传递到控制模块5和从控制模块5传递信息。
当发动机12包括电动机/发电机单元26且被构造为上述的带式-发电-起动机(BAS)系统时，功率逆变器模块27可选择性地例如在自动停机控制方案之后控制电动机/发电机单元26来转动带传动系统23以发动发动机12。此外，功率逆变器模块27可选择性地控制电动机/发电机单元26以操作为发电机，从而通过发动机12和变速器14的动力传递给高压能量存储系统25再充电。这可包括，例如，在再生制动事件期间捕获通过变速器14和发动机12从车轮16传递至电动机/发电机单元26的能量。起动电机11可以控制成：在需要时，例如在车辆10的初始起动期间响应于接通事件和响应于下述的高压电力故障情形，从低压辅助电池(AUX)41吸取电能以便发动并起动发动机12。
图2示意性地示出与图1中的车辆10相关联的电路的细节，包括辅助电池(AUX)41、具有门驱动模块(GDM)27A的功率逆变器模块(PIM)27以及通过带传动系统23联接至发动机12的电动机/发电机单元26。门驱动模块27A包括通过LV总线19电连接至辅助电池41的AC功率振荡器32。AC功率振荡器32分别电连接至上门驱动偏压电源35A和下门驱动偏压电源35B，这两个偏压电源分别向门驱动电路94A和94B提供DC电功率。功率逆变器模块(PIM)27包括多相桥逆变器27B，该逆变器包括以相位对布置并通过单独的开关来控制的受控开关装置95，以将高压DC功率总线的正极侧31A和负极侧31B之间的DC电压转换为AC电压，以便在电动机模式下操作电动机/发电机单元(MGU)26，或者，以将来自操作于发电模式的电动机/发电机单元(MGU)26的AC电压转换为高压DC功率总线的正极侧31A和负极侧31B之间的DC电压，以便将能量重新存储在高压能量存储系统(ESS)25中。
从门驱动电路94A和94B中的每一个输出的信号分别电连接至桥逆变器27B的开关装置95A和95B之一的基部。示出了与电动机/发电机单元26的单个相位(A)对应的一对门驱动电路94A和94B及相关联的一对开关装置95A和95B。在正在进行的操作期间，与开关装置95中的其中一个相关联的每一门驱动电路94响应于源自控制模块5的控制信号而产生激活开关装置95并引起流过电动机/发电机单元26的其中一个相位的电流的脉冲。应当明白，对于与电动机/发电机单元26的每个相位相关联的桥逆变器27B，存在包括上门驱动偏压电源35A和下门驱动偏压电源35B的门驱动模块27A及相应的开关装置95A和95B。应当理解，具有与每个开关装置95相关联的门驱动电路94。
桥逆变器27B电连接至电动机/发电机单元26的每一相。桥逆变器27B包括多个开关装置95，图示为与电动机/发电机单元26的相应相位相关联的三对开关装置95A和95B。每个开关装置95对应于门驱动模块27A的门驱动电路94中的一个。
电动机/发电机单元26电连接至桥逆变器27B，如图所示，并通过带传动系统23机械地联接至发动机12。一个或多个高压DC链电容器17定位成跨接高压DC功率总线的正极侧31A和负极侧31B。在一个实施例中，DC链电容器17具有3000μF的电容量。
高压能量存储系统25通过高压开关40分别连接至高压DC功率总线的正极侧31A和负极侧31B，其中高压开关40被定位成将高压能量存储系统25与高压DC功率总线的正极侧31A和负极侧31B中的一者或两者断开。
每个开关装置95优选地都包括具有低通阻抗(例如，量级为毫欧)的半导体装置。一种示例性的开关装置包括场效应晶体管装置。在一个实施例中，这可以为MOSFET装置。可选地，开关装置95可包括IGBT装置、JFET装置和其它装置。开关装置95被成对地构造，标记为95A和95B，以控制高压总线的正极侧31A和多条电缆中的一条电缆以及高压总线的负极侧31B之间的电功率流，其中所述多条电缆连接至并且关联于电动机/发电机单元26的其中一个相位。控制模块5包括开关控制电路，以通过门驱动电路94控制各个开关装置95的起用和停用。
门驱动预充电电路98串联连接在桥逆变器27B的高压总线31A和门驱动模块27A之间。更具体地，桥逆变器27B的每一相包括第一门驱动预充电电路98A和第二门驱动预充电电路98B，其中第一门驱动预充电电路98A串联连接在上门驱动偏压电源35A的高压侧91A和高压总线的正极侧31A之间，第二门驱动预充电电路98B串联连接在下门驱动偏压电源35B的高压侧91B和电节点92之间，其中电节点92由电连接至电动机/发电机单元26的其中一个相位的相关联的一对开关装置95A和95B之间的接合点限定。
每个门驱动预充电电路98包括串联连接至电阻装置96的二极管97。二极管97优选偏压成以允许电流从高压总线31A流到桥逆变器27B，并限制电流从桥逆变器27B流到门驱动模块27A。
当在高压电路中检测到故障时，例如地绝缘故障，高压开关40被控制成以将高压能量存储系统25与高压DC功率总线的正极侧31A和负极侧31B中的一者或两者断开。控制模块5通过门驱动电路94停止起用和停止停用全部开关装置95。门驱动预充电电路98被构造成允许门驱动模块27A使用源自辅助电池41的电功率来给DC链电容器17充电。因此，当通过断开高压开关40将高压能量存储系统25与充电电路断开时，门驱动预充电电路98用于使用源自辅助电池41的低压电功率给DC链电容器17充电。在一个实施例中，当辅助电池41为标称12V DC装置时，上门驱动偏压电源35A和下门驱动偏压电源35B中的每个都可产生应用于预充电电路98的范围可在15V与25V之间的电压输出。当预充电电路98连接至上述桥逆变器27B并且高压开关40断开，从而从电路移除高压能量存储系统25时，电功率通过预充电电路98并给DC链电容器17充电。如所构造的，门驱动预充电电路98组合成产生跨越DC链电容器17的偏压电压，该偏压电压在发动机12怠速操作时足以将足够的磁化能量提供给电动机/发电机单元26以便AC电机器的操作，在一个实施例中，可总共为至少34V。因此，DC链电容器17被预充电至具有足够的电能量，其电压大于磁化和以其它方式操作电动机/发电机26的定子所需的电压，在一个实施例中，该电压大于所需32V的操作电压。
提供一种控制方案100，其在高压(HV)电故障情形被检测到时维持车辆10内的辅助发电，例如在不管是由于电故障、系统安装问题或其它原因引起的高压能量存储系统25被断开或离线时，维持车辆10内的辅助发电。高压开关40优选地响应于这种故障自动地断开，以将高压能量存储系统25从电路移除，其中断开的高压开关40提供一种机制来诊断高压能量存储系统25被断开。取决于发动机12在这种故障发生时的运行/停机操作状态，可自动地执行跛行回家(limp-home)模式，以继续操作车辆10。跛行回家模式的特点根据发动机12在高压电故障被检测到时的操作状态来选择。
控制方案100在控制模块5中执行，依赖于图2中所示的门驱动预充电电路98。当检测到或确定出高压电故障情形时，例如当高压能量存储系统25离线、断开或因其它原因不可用时，控制方案100提供车辆10中的维持电功率流。该维持电功率流通过将DC链电容器17预充电至最小电压来实现，并将其作为电动机/发电机单元26的定子的磁化能量源，以使得在其被发动机12旋转时能够建立电压。控制模块5被构造成在存在与高压能量存储系统25及相关元件相关联的高压电故障时操作。这样，控制模块5通过桥逆变器27B控制跨越高压DC功率总线的正极侧31A和负极侧31B的电压，在降压模式(buckmode)下控制辅助功率模块28以便给辅助电池41重新充电，并且在预充电模式下控制桥逆变器27B以给在高压DC功率总线的正极侧31A和负极侧31B之间的DC链电容器17充电，以便用于激励电动机/发电机单元26的定子，从而允许在发电模式下操作电动机/发电机单元26。
控制方案100使用其低压辅助发电能力来维持电动机/发电机单元26的操作。该系统使用可经由门驱动模块27A通过上门驱动偏压电源35A和下门驱动偏压电源35B以及门驱动预充电电路98从辅助电池41获得的独立DC电功率给DC链电容器17充电，以实现跨越高压DC功率总线的正极侧31A和负极侧31B的预定电压，该预定电压足以向电动机/发电机单元26的定子绕组输送磁化能量。一旦电动机/发电机单元26旋转并被磁化，那么它受到功率逆变器模块27的控制以将高压DC功率总线31维持在其标称设定点，并能够使辅助功率模块28供应电功率，从而支撑低压负载，例如支撑与辅助系统45相关联的负载。
操作中，控制方案100例如通过检测到开关40的断开而检测出高压能量存储系统25与充电电路断开。从辅助功率模块28输出的功率和从控制模块5输出至功率逆变器模块27的晶体管门控制信号最初是被禁用的。分别传送至上门驱动偏压电源35A和下门驱动偏压电源35B的门驱动功率通过门驱动预充电电路98来提供，以将DC链电容器17充电至预定电压。因此，门驱动电路98给DC链电容器17预充电，从而使得能够通过桥逆变器27B磁化电动机/发电机单元26。电动机/发电机单元26的磁化能够使其在发电模式下操作。预充电时间常数是各个电阻器96、DC链电容器17的阻抗及电动机/发电机单元26的相位量的函数。示出了与电动机/发电机单元26的单个相位相关联的一对门驱动预充电电路98A和98B。
当在发动机12处于发动机运转状态且电动机/发电机单元26操作为发电机的情况下高压电故障情形发生时，执行跛行回家模式。在跛行回家模式下操作期间，发动机12向电动机/发电机单元26供应机械能，使得电动机/发电机单元26在其能力内操作为发电机。因此，电动机/发电机单元26产生电功率，并且电功率被提供给桥逆变器27B，并且在逆变之后，作为DC功率被提供给辅助功率模块28。在发动机12推进车辆10时，功率流被提供给辅助电池41，这使得参照图1描述的辅助系统45保持被激励。
当在正在进行的车辆操作期间随后执行自动停机控制方案，在发动机12处于发动机停机状态的情况下高压电故障情形发生时，或者当电动机/发电机单元26不发电时，控制模块5可通过辅助电池41激励起动电机11以使发动机12转动，以响应于将发动机12控制到发动机运转状态的指令来起动发动机12，上述指令响应于被指令的自动起动控制方案。
在发动机12处于发动机运转状态之后，控制模块5发送信号给门驱动模块27A，以将电流从辅助电池41通过门驱动模块27A传送至门驱动预充电电路98，从而将DC链电容器17充电至预定电压。经充电的DC链电容器17向电动机/发电机单元26的定子提供源自辅助电池41的磁化电流，从而在异步模式下操作电动机/发电机单元26。发动机12提供用于转动电动机/发电机单元26的转子所必需的扭矩。
在电压调节模式下，功率逆变器模块27控制电动机/发电机单元26，使得电动机/发电机单元26在其能力内操作为发电机，其中DC电压大于由预充电电路98所提供的电压。功率逆变器模块27使用DC链电容器17向定子提供磁化电流，并使用来自电动机/发电机单元26的扭矩帮助维持DC链电容器17上的充电。在电压调节模式中，一旦DC链电容器17的电压超过预充电电压，例如在一个示例性实施例中为大约32V或更高，则预充电电路98中的二极管97被反向偏压，并停止向DC链电容器17供电。
当电动机/发电机单元26操作为发电机时，包括维持DC链电容器17上的充电。辅助功率模块28能够给辅助电池41充电。
在上述模式的每个模式期间，发动机12的速度可被限制为低于预定水平，例如在一个示例性实施例中为大约4000RPM或者更低，以控制跨越高压DC功率总线的正极侧31A和负极侧31B的电压电平。
本发明已经描述了特定的优选实施例及其修改。通过阅读和理解说明书可进行其它修改和变形。因此，本发明不意图局限于为实施本发明的最佳模式而公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种用于混合动力系统的电路，包括：
多相桥逆变器，所述多相桥逆变器通过高压DC功率总线的正极侧和负极侧电连接至高压能量存储系统；
电连接至所述多相桥逆变器的多相异步AC电机器；
电连接在所述高压DC功率总线的正极侧和负极侧之间的高压DC链电容器；
电连接至门驱动偏压电源的低压电池；以及
电连接在所述门驱动偏压电源与所述多相桥逆变器之间的门驱动预充电电路；
其中，当所述高压能量存储系统与所述高压DC功率总线断开时，所述低压电池通过所述门驱动偏压电源和所述门驱动预充电电路给所述高压DC链电容器充电。
2.如权利要求1所述的用于混合动力系统的电路，其中，所述低压电池将所述高压DC链电容器充电至足以操作地磁化所述多相异步AC电机器的定子的电压电平。
3.如权利要求1所述的用于混合动力系统的电路，其中，当所述高压能量存储系统通过高压开关的操作而与所述高压DC功率总线断开时，所述低压辅助电池将所述高压DC链电容器充电至预定的电压电平。
4.如权利要求1所述的用于混合动力系统的电路，其中，所述门驱动偏压电源向门驱动电路提供DC电功率，以便激励所述多相桥逆变器的功率晶体管。
5.如权利要求1所述的用于混合动力系统的电路，其中，所述门驱动预充电电路包括与电阻装置串联的二极管，所述二极管布置成允许电流从所述门驱动偏压电源流到所述多相桥逆变器，并限制电流从所述多相桥逆变器流到所述门驱动偏压电源。
6.如权利要求4所述的用于混合动力系统的电路，其中，所述多相桥逆变器的功率晶体管连接在所述高压DC功率总线的正极侧与所述AC电机器的一个相位之间，并且其中，所述门驱动预充电电路连接在所述门驱动偏压电源的高压侧与所述高压DC功率总线的正极侧之间。
7.如权利要求4所述的用于混合动力系统的电路，其中，所述多相桥逆变器的功率晶体管连接在所述高压DC功率总线的负极侧与所述AC电机器的一个相位之间，并且其中，所述门驱动预充电电路连接在所述门驱动偏压电源的高压侧与所述AC电机器的所述一个相位之间。
8.如权利要求4所述的用于混合动力系统的电路，还包括控制所述门驱动电路的控制模块。
9.一种用于混合动力系统的电路，包括：
通过高压DC功率总线的正极侧和负极侧电连接至高压能量存储系统的多相桥逆变器；
电连接至所述多相桥逆变器的多相异步AC电机器；
高压开关，当所述高压开关闭合时，所述所述高压开关将所述高压能量存储系统电连接至所述高压DC功率总线，当所述高压开关断开时，所述高压开关将所述高压能量存储系统与所述高压DC功率总线电气地断开；
电连接在所述高压DC功率总线的正极侧和负极侧之间的高压DC链电容器；
低压辅助电池，所述低压辅助电池电连接至门驱动偏压电源，以向门驱动电路提供DC电功率，所述门驱动电路激活所述多相桥逆变器的功率晶体管；以及
电连接在所述门驱动偏压电源与所述多相桥逆变器之间的门驱动预充电电路；
其中，当所述高压开关断开时，所述低压辅助电池通过所述门驱动偏压电源和所述门驱动预充电电路将所述高压DC链电容器充电至优选的电压电平。
10.用于操作混合动力系统的方法，所述混合动力系统包括内燃机、高压能量存储系统和门驱动偏压电源，所述内燃机机械地联接至电动机/发电机单元，所述电动机/发电机单元电连接至桥逆变器，所述桥逆变器包括具有正极高压DC总线和负极高压DC总线的高压DC功率总线，所述高压能量存储系统可选择性地连接至所述高压DC功率总线，所述门驱动偏压电源将来自低压电池的DC电功率提供到门驱动电路，以便激励所述多相桥逆变器的功率晶体管，所述方法包括：
当所述高压能量存储系统与所述高压DC总线断开时，
利用所述门驱动偏压电源给在所述正极高压DC总线与所述负极高压DC总线之间的电容器充电，以跨接所述高压DC总线建立所述电动机/发电机单元的操作电压；以及
在发电模式下旋转并操作所述电动机/发电机单元。
CN201010155258.0A 2009-03-09 2010-03-09 混合动力车辆的具有断开式高压电池的发电-起动机的控制 Expired - Fee Related CN101830223B (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15874009P 2009-03-09 2009-03-09
US61/158,740 2009-03-09
US61/158740 2009-03-09
US12/710,424 US8314578B2 (en) 2009-03-09 2010-02-23 Control of an alternator-starter for a hybrid electric vehicle having a disconnected high-voltage battery
US12/710424 2010-02-23
US12/710,424 2010-02-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101830223A true CN101830223A (zh) 2010-09-15
CN101830223B CN101830223B (zh) 2014-01-29

Family

ID=42677626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010155258.0A Expired - Fee Related CN101830223B (zh) 2009-03-09 2010-03-09 混合动力车辆的具有断开式高压电池的发电-起动机的控制

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8314578B2 (zh)
CN (1) CN101830223B (zh)
DE (1) DE102010010124B4 (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102862494A (zh) * 2012-09-21 2013-01-09 山推工程机械股份有限公司 一种混合动力推土机中回收电能的方法和整车控制器
CN104590241A (zh) * 2014-11-27 2015-05-06 观致汽车有限公司 用于混合动力车辆的控制系统和方法
CN104755309A (zh) * 2012-07-04 2015-07-01 沃尔沃卡车集团 用于控制混合动力车辆的电系统的方法
CN105706356A (zh) * 2013-12-20 2016-06-22 株式会社Lg化学 用于电动机的电压逆变器中的电容器的预充电系统
CN105922877A (zh) * 2015-02-27 2016-09-07 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于控制车辆的电气化动力传动系的方法和设备
CN105960370A (zh) * 2013-12-05 2016-09-21 奥的斯电梯公司 用于具有分布式绕组的线性机的电机驱动器
CN107148745A (zh) * 2014-12-25 2017-09-08 爱信艾达株式会社 旋转电机控制装置
CN107546972A (zh) * 2017-10-23 2018-01-05 安徽栋霖电气有限公司 一种集成式电机控制器预充电方法
CN109849706A (zh) * 2017-11-30 2019-06-07 维洛西门子新能源汽车法国简式股份公司 电动或混合动力车辆的电力装置
CN109980982A (zh) * 2011-11-02 2019-07-05 法雷奥电机控制系统公司 用于蓄电池和马达的联合供充电的功率模块和电气装置
CN110103855A (zh) * 2019-04-18 2019-08-09 浙江吉利控股集团有限公司 一种混动车辆的配电系统和方法
CN111055693A (zh) * 2014-01-30 2020-04-24 通用电气公司 具有多通道dc总线的车辆推进系统和制造该系统的方法
CN112124300A (zh) * 2020-09-02 2020-12-25 长城汽车股份有限公司 车辆跛行控制方法及控制器
CN113131439A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 比亚迪股份有限公司 电机控制系统及电机控制装置
CN113508053A (zh) * 2019-03-13 2021-10-15 纬湃科技有限责任公司 在混合牵引网络中控制激活对电机进行电气控制的方法

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006016138B4 (de) * 2006-04-06 2014-11-20 Robert Bosch Gmbh Hybridantrieb mit Notstartmöglichkeit
US8139371B2 (en) * 2007-07-30 2012-03-20 GM Global Technology Operations LLC Power electronics devices with integrated control circuitry
US7973433B2 (en) * 2007-07-30 2011-07-05 Nelson David F Power electronics devices with integrated gate drive circuitry
US8674533B2 (en) * 2009-08-26 2014-03-18 Fujitsu Ten Limited Engine control device, vehicle, and engine control method
WO2012038100A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Subsea dc transmission system
DE102010050125A1 (de) * 2010-11-03 2012-05-03 Audi Ag Kraftfahrzeug mit einem durch eine erste Batterie gespeisten Niedrigspannungsnetz
US8606447B2 (en) 2011-05-23 2013-12-10 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus to operate a powertrain system including an electric machine having a disconnected high-voltage battery
EP2570284B1 (en) * 2011-09-14 2016-10-26 V2 Plug-in Hybrid Vehicle Partnership Handelsbolag Plug-in hybrid electric vehicle
US20130076187A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-28 Adam Daniel Flaster 5-phase alternating current induction motor and inverter system
US9434258B2 (en) 2011-11-18 2016-09-06 GM Global Technology Operations LLC Power converter with diagnostic unit power supply output
US8688318B2 (en) * 2012-03-30 2014-04-01 GM Global Technologies Operations LLC DC converter diagnostics for vehicles
US9118266B2 (en) * 2012-05-07 2015-08-25 Atieva, Inc. Synchronous energy source switching controller and method of operation thereof
DE102012216089A1 (de) * 2012-09-11 2014-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Steuereinheit zur Ansteuerung von Aktoren eines Fahrzeugs in einem Notbetrieb
US20140230463A1 (en) * 2013-02-15 2014-08-21 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling a compressor of a thermal storage heat pump system
US9428173B2 (en) * 2013-10-29 2016-08-30 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Vehicle battery pre-charge feature
US9209635B2 (en) 2013-12-02 2015-12-08 Lg Chem, Ltd. Pre-charging system for a capacitor in a voltage inverter for an electric motor
US9376104B2 (en) 2014-02-05 2016-06-28 GM Global Technology Operations LLC Engine autostart source selection
US9748768B2 (en) 2014-03-21 2017-08-29 Lg Chem, Ltd. Pre-charging and voltage supply system for a DC-AC inverter
US9413184B2 (en) 2014-03-21 2016-08-09 Lg Chem, Ltd. Pre-charging and voltage supply system for a DC-AC inverter
US9748777B2 (en) 2014-03-26 2017-08-29 New Flyer Industries Canada Ulc Controlling batteries for electric bus
US9484852B2 (en) * 2014-04-07 2016-11-01 Fca Us Llc High power low voltage electrified powertrain
US9537333B2 (en) 2014-04-22 2017-01-03 Lg Chem, Ltd. Voltage supply system and method for disabling operation of a DC-DC voltage converter
SE543145C2 (en) * 2014-10-30 2020-10-13 Scania Cv Ab Method and system for pre-charging a rechargeable component in a vehicle
US10377251B2 (en) 2015-03-26 2019-08-13 Proterra Inc. Electric vehicle charging interface
US9321364B1 (en) 2015-06-30 2016-04-26 Proterra Inc. Heated charging interface of electric vehicle
US20170203666A1 (en) * 2016-01-19 2017-07-20 Ford Global Technologies, Llc Battery charging system and servicing method
US10597024B2 (en) * 2016-03-10 2020-03-24 Ford Global Technologies, Llc System and method for powering start-stop and hybrid vehicle components and accessories
US10164522B2 (en) * 2016-09-21 2018-12-25 Fca Us Llc Selective response control of DC-DC converters in mild hybrid electric vehicles
CN108263219B (zh) * 2016-12-30 2021-03-19 长城汽车股份有限公司 车辆的控制方法、系统及车辆
US10549748B2 (en) * 2017-02-27 2020-02-04 Ford Global Technologies, Llc Autonomous motor control during loss of motor communications
US10401885B2 (en) 2017-08-18 2019-09-03 Rolls-Royce North American Technologies Inc. DC to DC converter output bus voltage control system
CN108674188A (zh) * 2018-03-22 2018-10-19 吉利汽车研究院（宁波）有限公司 混合动力汽车自发电跛行系统、方法及汽车
US10985632B2 (en) 2018-10-04 2021-04-20 John Maslowski Electrical power system
US11479080B2 (en) 2018-10-19 2022-10-25 Systematic Power Manufacturing, Llc Hybrid energy power module for mobile electrical devices
US10793137B2 (en) 2018-12-05 2020-10-06 Bae Systems Controls Inc. High speed operation of an electric machine
US10833616B1 (en) * 2019-11-22 2020-11-10 Rolls-Royce Marine North America Inc. Gas turbine engine generator power management control system
US11451071B2 (en) * 2020-06-02 2022-09-20 GM Global Technology Operations LLC Battery electric vehicle energy storage system and method
KR102504270B1 (ko) * 2020-09-22 2023-02-24 삼성에스디아이 주식회사 배터리 보호 장치 및 이를 포함하는 배터리 시스템
US11524674B2 (en) 2020-09-23 2022-12-13 Ford Global Technologies, Llc Electrified vehicle on-board generator power limit arbitration

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5373195A (en) * 1992-12-23 1994-12-13 General Electric Company Technique for decoupling the energy storage system voltage from the DC link voltage in AC electric drive systems
US5552980A (en) * 1994-03-01 1996-09-03 Schneider Electric Sa Inverter control device
US5963442A (en) * 1997-12-26 1999-10-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Inverter system for driving motor
US6335574B1 (en) * 1999-08-25 2002-01-01 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control apparatus for hybrid vehicle

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3644174B2 (ja) * 1997-01-29 2005-04-27 株式会社デンソー 電気自動車用制御装置
US6275093B1 (en) * 1998-02-25 2001-08-14 Intersil Corporation IGBT gate drive circuit with short circuit protection
JP3943056B2 (ja) * 2003-07-18 2007-07-11 本田技研工業株式会社 ハイブリット車両の制御装置
JP2006278210A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Toyota Motor Corp 故障診断装置および故障診断方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5373195A (en) * 1992-12-23 1994-12-13 General Electric Company Technique for decoupling the energy storage system voltage from the DC link voltage in AC electric drive systems
US5552980A (en) * 1994-03-01 1996-09-03 Schneider Electric Sa Inverter control device
US5963442A (en) * 1997-12-26 1999-10-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Inverter system for driving motor
US6335574B1 (en) * 1999-08-25 2002-01-01 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control apparatus for hybrid vehicle

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109980982A (zh) * 2011-11-02 2019-07-05 法雷奥电机控制系统公司 用于蓄电池和马达的联合供充电的功率模块和电气装置
CN109980982B (zh) * 2011-11-02 2021-09-07 法雷奥西门子新能源汽车法国股份公司 用于蓄电池和马达的联合供充电的功率模块和电气装置
CN104755309A (zh) * 2012-07-04 2015-07-01 沃尔沃卡车集团 用于控制混合动力车辆的电系统的方法
US9428060B2 (en) 2012-07-04 2016-08-30 Volvo Lastvagnar Ab Method for controlling a hybrid vehicle electrical system
CN104755309B (zh) * 2012-07-04 2019-06-28 沃尔沃卡车集团 用于控制混合动力车辆的电系统的方法
CN102862494B (zh) * 2012-09-21 2014-12-17 山推工程机械股份有限公司 一种混合动力推土机中回收电能的方法和整车控制器
CN102862494A (zh) * 2012-09-21 2013-01-09 山推工程机械股份有限公司 一种混合动力推土机中回收电能的方法和整车控制器
US11591187B2 (en) 2013-12-05 2023-02-28 Otis Elevator Company Method of assembling and testing a linear propulsion system
US10532911B2 (en) 2013-12-05 2020-01-14 Otis Elevator Company Motor drive having dual inverter system connected to first and second stator sections
CN105960370A (zh) * 2013-12-05 2016-09-21 奥的斯电梯公司 用于具有分布式绕组的线性机的电机驱动器
CN105706356A (zh) * 2013-12-20 2016-06-22 株式会社Lg化学 用于电动机的电压逆变器中的电容器的预充电系统
CN105706356B (zh) * 2013-12-20 2017-11-24 株式会社Lg 化学 用于电动机的电压逆变器中的电容器的预充电系统
CN111055693B (zh) * 2014-01-30 2023-04-11 通用电气公司 具有多通道dc总线的车辆推进系统和制造该系统的方法
CN111055693A (zh) * 2014-01-30 2020-04-24 通用电气公司 具有多通道dc总线的车辆推进系统和制造该系统的方法
CN104590241A (zh) * 2014-11-27 2015-05-06 观致汽车有限公司 用于混合动力车辆的控制系统和方法
CN107148745A (zh) * 2014-12-25 2017-09-08 爱信艾达株式会社 旋转电机控制装置
CN107148745B (zh) * 2014-12-25 2019-07-19 爱信艾达株式会社 旋转电机控制装置
CN105922877A (zh) * 2015-02-27 2016-09-07 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于控制车辆的电气化动力传动系的方法和设备
CN105922877B (zh) * 2015-02-27 2018-10-02 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于控制车辆的电气化动力传动系的方法和设备
CN107546972A (zh) * 2017-10-23 2018-01-05 安徽栋霖电气有限公司 一种集成式电机控制器预充电方法
CN109849706A (zh) * 2017-11-30 2019-06-07 维洛西门子新能源汽车法国简式股份公司 电动或混合动力车辆的电力装置
CN109849706B (zh) * 2017-11-30 2024-05-10 维洛西门子新能源汽车法国简式股份公司 电动或混合动力车辆的电力装置
CN113508053A (zh) * 2019-03-13 2021-10-15 纬湃科技有限责任公司 在混合牵引网络中控制激活对电机进行电气控制的方法
CN110103855A (zh) * 2019-04-18 2019-08-09 浙江吉利控股集团有限公司 一种混动车辆的配电系统和方法
CN113131439A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 比亚迪股份有限公司 电机控制系统及电机控制装置
CN112124300A (zh) * 2020-09-02 2020-12-25 长城汽车股份有限公司 车辆跛行控制方法及控制器

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010010124A1 (de) 2010-11-18
US20100225258A1 (en) 2010-09-09
DE102010010124B4 (de) 2017-08-03
US8314578B2 (en) 2012-11-20
CN101830223B (zh) 2014-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101830223B (zh) 混合动力车辆的具有断开式高压电池的发电-起动机的控制
CN106004719B (zh) 用于交通工具系统中的电功率管理的设备
CN102795119B (zh) 操作包括具有断开高电压蓄电池的电机的动力系统的方法和设备
US8020650B2 (en) Control of a starter-alternator during a high-voltage battery fault condition
CN105730440B (zh) 用于交通工具的动力传动系
KR101863737B1 (ko) 축전 시스템
US9586575B2 (en) Powertrain for a vehicle
US7764044B2 (en) Motor driving apparatus capable of driving motor with reliability
US8994318B2 (en) Electrical on-board network and method for operating an electrical on-board network
CN103043052A (zh) 混合动力系和重新起动发动机的方法
KR101549026B1 (ko) 전기자동차 구동장치
US20150258946A1 (en) Split-rail vehicle power architecture
CN104972886A (zh) 混合动力车辆的电力系统
KR20060133911A (ko) 차량 전동 구동장치
CN107298093A (zh) 控制混合动力系的再生和升压功能的方法
CN108691708A (zh) 具有双储能装置的混合动力传动系
CN105811823A (zh) 电力控制装置
US11155221B2 (en) Power supply device for vehicle
JP6565983B2 (ja) 回転電機の制御装置
KR20170060484A (ko) 마일드 하이브리드 차량의 모터 발전기 전원 공급 장치 및 이의 제어 방법
EP3930132A1 (en) A connection interface between a high voltage network and a low voltage network of a hybrid electric vehicle
JP4285638B2 (ja) 車両の充電制御装置
JP2009001213A (ja) ハイブリッド車両の制御装置
WO2018047866A1 (ja) 回転電機の制御装置
JP2021032207A (ja) 車両用制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140129

Termination date: 20210309