CN106208686B - 用于控制混合动力车辆的hdc的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制混合动力车辆的高压侧DC/DC转换器(HDC)的装置和方法。所述HDC的开关频率基于构成HDC的电感器和IGBT开关元件的温度状态被可变地调节，以维持在电感器和IGBT开关元件的温度之间的平衡。因此，电感器和IGBT开关元件的温度被检测，并且HDC的开关频率基于各个元件各个温度的状态可变地被调节，以维持在电感器和IGBT开关元件的温度之间的平衡，从而提高IGBT开关元件的使用率。

Description

用于控制混合动力车辆的HDC的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于控制混合动力车辆的高压侧直流/直流(DC/DC)转换器(HDC)的装置和方法。更具体地，本发明涉及用于控制混合动力车辆的高压侧DC/DC转换器的装置和方法，其中高压侧DC/DC转换器的开关频率基于电感器和绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的温度可变地调节，所述电感器和绝缘栅双极性晶体管(IGBT)构成高电压侧DC/DC转换器，从而维持电感器和IGBT开关元件的温度之间的平衡。
背景技术
为最大化如混合动力车辆或电动车辆之类的对环保型(eco-friendly)车辆的驱动电动机的效率，驱动电动机的方法从通过使用逆变器直接转换高压电池的电压来驱动电动机的方法变化为通过首先使用高压侧DC/DC逆变器增加高压电池的能量来使用逆变器驱动电动机的方法。因此，高压侧DC/DC转换器(在下文，被称为HDC)安装在最近已经增加需求的插入式混合动力车辆、电动车辆等内部，所述高压侧DC/DC转换器用于首先增加高压电池的电压并且向逆变器施加增加的电压。HDC配置成几种类型的如电感器和IGBT之类的半导体元件以增加驱动电动机的工作电压。
参考图1，HDC是设置于高压电池10和逆变器30之间的用于电动机驱动控制的升压电路。HDC包括连接至高压电池10的输出端的电感器22和转换电流流过电感器22的上部IGBT开关元件24与下部IGBT开关元件26。
当通过电感器22向电动机供给驱动电压时，DHC 20作为升压转换器工作，当执行再生制动时，DHC 20作为用于对高压电池充电的降压转换器工作。HDC 20的转换操作通过向上部和下部IGBT开关元件24和26各自的栅极施加彼此反相的PWM信号来执行。
具体地，在接通/断开上部和下部IGBT开关元件的工作中发生开关损耗。当电动机被驱动时，开关损耗发生在下部IGBT开关元件。当执行再生制动时，开关损耗发生在上部IGBT开关元件。开关损耗随着HDC开关频率的增加而增加。进一步，发生在HDC的IGBT开关元件的操纵中的损耗量增加了IGBT开关元件的温度。随着发生在IGBT开关元件的操纵中的损耗量的增加，被驱动的IGBT开关元件的数目应当增加。而且，单位成本随IGBT开关元件增加的数目增加。
同时，根据现有技术，降低开关频率的方法用于减小发生在IGBT开关元件的开关损耗的量的方法。当降低开关频率时，电感器波纹电路的振幅增加，这导致电感器产生热。
发明内容
本发明提供用于控制混合动力车辆的HDC的装置和方法，其中构成HDC的电感器和IGBT开关元件的温度被检测，并且HDC的开关频率基于各个元件的各个温度的状态可变地被调节，以维持电感器和IGBT开关元件的温度之间的平衡，从而提高IGBT开关元件的利用率。
在一方面，本发明提供用于控制混合动力车辆的HDC的装置，其可包括：HDC，其包括：连接至高压电池输出端的电感器，和配置成转换流经电感器的电流的过电感器的上部绝缘栅双极性晶体管(IGBT)开关元件与下部IGBT开关元件；元件温度感测单元，其包括：配置成感测所述电感器温度的第一温度传感器、配置成感测所述下部IGBT开关元件温度的第二温度传感器和配置成感测所述上部IGBT开关元件温度的第三温度传感器；以及控制器，其配置成接收所述第一至第三温度传感器的温度感测值，并响应于检测所述电感器和各个IGBT开关元件之间在温度上的变化，将IGBT开关元件的开关频率条件成增加或降低，以维持所述电感器和各个IGBT开关元件的温度之间的平衡。
在示例性实施例中，下部IGBT开关元件用于所述转换器的升压模式，并且所述上部IGBT开关元件用于所述转换器的降压模式。另外，当由所述第二温度传感器感测的所述下部IGBT开关元件的温度或由所述第三温度传感器感测的所述上部IGBT开关元件的温度高于由所述第一温度传感器感测的所述电感器的温度时，所述控制器配置成将所述开关频率降低至预定水平。
进一步，当由所述第一温度传感器感测的所述电感器的温度高于由所述第二温度传感器感测的所述下部IGBT开关元件的温度或由所述第三温度传感器感测的所述上部IGBT开关元件的温度时，所述控制器配置成将所述开关频率增加至预定水平。
在另一方面，本发明提供用于控制混合动力车辆的HDC的方法，其可包括：除HDC的电感器的温度外，由感测单元还感测下部绝缘栅双极性晶体管(IGBT)开关元件和上部IGBT开关元件的温度；以及
响应于确定所述电感器和各个IGBT开关元件之间的温度变化，由控制器将IGBT开关元件的开关频率调节成增加或降低以维持所述电感器和各个IGBT开关元件的温度之间的平衡。
在调节所述开关频率的步骤中，当所述下部IGBT开关元件的温度或所述上部IGBT开关元件的温度高于所述电感器的温度时，将开关频率调节成降低至所述预定水平，以降低各个IGBT开关元件的温度。当所述开关频率降低至所述预定水平时，考虑到所述转换器的输出波纹，将所述开关频率固定到临界频率范围内的最小值。
进一步，在调节开关频率的步骤中，当所述电感器的温度高于所述下部IGBT开关元件的温度或所述上部IGBT开关元件的温度时，将开关频率增加至预定水平以降低所述电感器的温度。当所述开关频率被增加至所述预定水平时，考虑到各个开关元件IGBT的转换速度，将所述开关频率固定到临界频率范围内的最大值。
如上所述，本发明提供如下优点：
第一，可检测构成HDC的电感器和IGBT开关元件的温度。响应于检测电感器和IGBT开关元件之间在温度上的变化，HDC的开关频率可被可变地调节，以维持电感器和IGBT开关元件的温度之间的平衡。因此，有可能维持适度利用电感器和IGBT开关元件的温度，从而提高IGBT开关元件的利用率。
第二，随着电感器和IGBT开关元件的温度的适度利用被维持，有可能防止在电感器中产生热并且减小IGBT开关元件的开关损耗。
附图说明
本发明的上述和其他特征将参考示例性实施例及说明其的附图进行详细地描述，所述附图在下文中仅以说明的方式给出，并因此不限制本发明，以及其中：
图1是根据现有技术说明混合动力车辆的逆变器和HDC之间关系的电路图；
图2是说明根据现有技术构成混合动力车辆的HDC的IGBT开关元件和电感器的温度饱和时间的图；
图3是说明根据本发明示例性实施例用于控制混合动力车辆的HDC的装置的电路图；以及
图4是说明根据本发明示例性实施例用于控制混合动力车辆的HDC的方法的流程图。
应当理解，附图不一定是按照比例绘制的，其呈现说明本发明原理的各种特征的稍微简化的表示。如在此公开的包括例如特定的大小、方向、位置和形状的本发明的特定设计特征将部分地由具体预期应用和使用环境来确定。图中，在所有附图中标识号指的是本发明的相同或者等价部件。
具体实施方式
应该理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似的术语包括通常的机动车辆，例如包括运动型多功能汽车(SUV)的乘用汽车、公共汽车、卡车、各种商业车辆、包括各种船只和船舶的水上车辆、飞行器等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插入式混合动力电动车辆、氢动力车辆，以及其他代用燃料车辆(例如衍生自石油资源之外的燃料)。如本文所参考，混合动力交通工具为具有两种或更多种能源的交通工具，例如汽油动力交通工具和电动交通工具。
虽然示例性实施例被描述为使用了多个部件以执行所述示例性过程，但应该理解的是，示例性过程也可由一个或多个模块执行。另外，应该理解的是，术语控制器/控制部件指的是包括存储器和处理器的硬件设备。所述存储器配置成存储经特定配置执行所述模块以执行一个或多个过程的模块和处理器，这将在下文进一步描述。。
本文所用的术语仅为了描述特定实施例的目的，并非倾向于限制本发明。如本文所使用，单数形式“一个”、“一种”和“该”也倾向于包括复数形式，除非上下文另有明确说明。应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括着”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其集合的存在或附加。如本文所使用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项中的任何和全部组合。
除非明确地陈述或从上下文显而易见的，本文所用的，术语“约”应理解为在本领域中正常的公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“约”可被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％、或0.01％之内。除非从上下文另外清楚的明确，本文提供的所有数值都被术语“约”所修饰。
在下文将具体参考本发明的示例性实施例，其实例在附图中示出并在下文描述。虽然本发明将结合示例性实施例进行描述，但应该理解的是，本说明书不倾向于将本发明限制于所述实施例。正相反，本公开旨在不仅涵盖示例性实施例，而是也涵盖包括在随附权力要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代、修改、等效物和其它实施例。
用于驱动混合动力车辆的电动机的最大输出在10秒内产生，并且HDC可在此期间配置成增加高压电池的功率。具体地，HDC的IGBT开关元件的温度立即饱和，但是HDC的电感器的温度不是立即饱和。
参考现有技术的图2，说明HDC的电感器和IGBT开关元件在车辆达10秒的突然启动内的热力曲线，即在用于驱动车辆的电动机的最大输出内，当电动机从连续输出状态进入最大输出状态时，IGBT开关元件的温度在约10秒内增加至40℃。
具体地，因为电感器的热容量是充足的，所以电感器的温度不是立即饱和的，且相应地，与IGBT开关元件不同，电感器的温度不是迅速地增加。考虑到电感器温度饱和的时间大于IGBT开关元件温度饱和的时间，在本发明中，HDC的开关频率和基于构成HDC的电感器和开关元件的温度状态被可变地调节以维持电感器和IGBT开关元件的温度之间的平衡，从而提高IGBT开关元件的利用率。如下将描述根据本发明的用于控制混合动力车辆的HDC的装置和方法。
图3是说明根据本发明示例性实施例的用于控制混合动力车辆的HDC的装置的电路图。图4说明根据本发明示例性实施例的用于控制混合动力车辆的HDC的方法的流程图。如图3所示，HDC 20，即高压侧DC/DC转换器可包括电感器22，以及转换电流流过电感器22的上部IGBT开关元件24和下部IGBT开关元件26，
当向电动机供给驱动电压时，HDC 20可配置成作为升压转换器工作，并且当执行再生制动时作为减压转换器用于对高压电池充电。相应地，下部IGBT开关元件26可用于转换器的升压模式，以及上部IGBT开关元件24可用于转换器的降压模式。具体地，元件温度感测单元将配置感测设置在HDC20内部的电感器22和IGBT开关元件24与26的温度。
更具体地，元件温度感测单元可包括第一温度传感器T1、第二温度传感器T2和第三温度传感器T3，所述第一温度传感器T1配置成感测电感器22的温度，所述第二温度传感器T2配置成感测下部IGBT开关元件26的温度，所述第三温度传感器T3配置成感测上部IGBT开关元件24的温度。另外，第一至第三温度传感器T1至T3的温度感测值可实时地向控制器40输入。
控制器40可配置成接收第一至第三温度传感器T1至T3的温度感测值。进一步，响应于确定电感器22和各个IGBT开关元件24和26之间在温度上的变化，控制器40可配置成增加或降低IGBT开关元件的开关频率，以维持电感器22与各个IGBT开关元件24和26的温度之间的平衡。
当由第二温度传感器T2感测的下部IGBT开关元件26的温度或由第三温度传感器T3感测的上部IGBT开关元件24的温度高于由第一温度传感器T1感测的电感器22的温度时，控制器40可配置成通过降低开关频率至预定水平来降低IGBT开关元件的温度。
此外，因为发生在驱动各个HDC 20的IGBT开关元件24和26中的开关损耗量增加IGBT开关元件的温度，并且因为各个IGBT开关元件24和26的温度高于电感器22的温度，所以IGBT开关元件的温度可基于开关损耗量增加。因此，开关频率可降低至预定水平，从而降低IGBT开关元件的温度。
当由温度传感器T1感测的电感器22的温度高于由温度传感器T2感测的下部IGBT开关元件26的温度或由温度传感器T3感测的上部IGBT开关元件24的温度时，控制器40可配置成通过增加开关频率至预定水平来降低电感器22的温度
此外，降低开关频率的方法可用于用于减小发生在IGBT开关元件中的开关损耗量的方法。当开关频率降低时，电感器波纹电流的振幅增加，这导致电感器产生热。相应地，因为电感器22的温度高于下部IGBT开关元件26的温度或上部IGBT开关元件24的温度，由于开关频率的降低，热量可在电感器中产生。因此，开关频率可变增加到预定水平，从而降低电感器的温度。
在下文，将参考图4描述根据本发明示例性实施例的用于控制混合动力车辆的HDC的方法。如本文下面所述的方法可由控制器执行。
第一，用于HDC20的初始驱动的开关频率可被设为预定值(例如，约10KHz)，从而启动HDC 20的驱动(S101)。具体地，HDC 20的转换操作可通过向上部和下部IGBT开关元件24和26各自的栅极施加彼此反相的PWM信号来执行。其后，除电感器22的温度之外，上部和下部IGBT开关元件24和26的温度可被感测(例如，使用各电感器种温度)(S102)。换言之，由第一温度传感器T1、第二温度传感器T2和第三温度传感器T3感测的温度感测值可实时地输入控制器40，所述第一温度传感器T1配置成感测电感器22的温度，所述第二温度传感器T2配置成感测下部IGBT开关元件26的温度，以及所述第三温度传感器T3配置成感测上部IGBT开关元件24的温度。
此外，控制器40可配置成确定电感器22和各个IGBT开关元件24和26之间在温度上的变化(S103)。当由第二温度传感器T2感测的下部IGBT开关元件26的温度或由第三传感器T3感测的上部IGBT开关元件24的温度高于由第一传感器T1感测的电感器22的温度时，控制器40可配置成降低各个IGBT开关元件的开关频率至预定水平(例如，约10KHz至-1KHz的初始频率)(S104)
当如上所述各个IGBT开关元件24和26的温度高于电感器22的温度时，控制器可配置成基于IGBT开关元件的开关损耗量来确定增加IGBT开关元件的温度。因此，各个IGBT开关元件的开关频率可被降低至预定水平，从而降低IGBT开关元件的温度。当所述开关频率连续不断地降低至在控制器40中的预定水平时，由于考虑到转换器的输出波纹，控制器可配置成调节各个IGBT开关元件的开关频率至固定到临界频率范围内的最小值(例如，约7KHz)(S105和S106)。
另外，当由第一温度长安器T1感测的电感器22的温度高于由第二温度传感器T2感测的下部IGBT开关元件26的温度或由第三温度传感器T3感测的上部IGBT开关元件24的温度时，控制器可配置成增加各个IGBT开关元件的开关频率至预定水平(例如，约10KHz至+1KHz的初始频率)(S107)。
当如上所述电感器22的温度高于下部IGBT开关元件26的温度或上部IGBT开关元件24的温度时，可以认为热量可由于开关频率的降低在电感器中产生。因此，各个IGBT开关元件的开关频率可被降低至预定水平，从而降低电感器的温度。当所述开关频率连续不断地增加至在控制器40中的预定水平时，由于考虑到各个IGBT开关元件的转换速度，控制器40可配置成调节各个IGBT开关元件的开关频率至被固定于临界频率范围内的最大值(例如，约13KHz)(S108和S109)。
如上所述，可检测构成HDC的电感器和IGBT开关元件的温度。当电感器和IGBT开关元件之间的在温度上的变化被检测时，可可变地调节HDC的开关频率，以维持电感器和IGBT开关元件之间在温度上的平衡。相应地，有可能维持适度利用电感器和IGBT开关元件的温度，从而提高IGBT开关元件的利用率。
已参考其示例性实施例详细描述了本发明。然而，本领域技术人员应理解，可不偏离本发明的原理和精神对这些实施例做出改变，本发明的范围由随附的权利要求和其等价物限定。

Claims (11)

1.一种用于控制混合动力车辆的高压侧直流/直流DC/DC转换器HDC的装置，所述装置包括：
HDC，其包括：连接至高压电池输出端的电感器，和配置成转换流经电感器的电流的上部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件与下部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件；
元件温度感测单元，其包括：配置成感测所述电感器温度的第一温度传感器、配置成感测所述下部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件温度的第二温度传感器和配置成感测所述上部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件温度的第三温度传感器；以及
控制器，其配置成接收所述第一至第三温度传感器的温度感测值，并响应于检测所述电感器和各个绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件之间在温度上的变化，将绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的开关频率调节成增加或降低，以维持所述电感器和各个绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度之间的平衡，
其中，当由所述第二温度传感器感测的所述下部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度或由所述第三温度传感器感测的所述上部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度高于由所述第一温度传感器感测的所述电感器的温度时，所述控制器配置成将所述开关频率降低至预定水平。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述下部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件用于所述转换器的升压模式，并且所述上部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件用于所述转换器的降压模式。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，当由所述第一温度传感器感测的所述电感器的温度高于由所述第二温度传感器感测的所述下部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度或由所述第三温度传感器感测的所述上部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度时，所述控制器配置成将所述开关频率增加至预定水平。
4.一种用于控制混合动力车辆的直流/直流DC/DC转换器HDC的方法，所述方法包括以下步骤：
除HDC的电感器的温度外，由感测单元还感测下部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件和上部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度；以及
响应于确定所述电感器和各个绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件之间的温度变化，由控制器将绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的开关频率调节成增加或降低以维持所述电感器和各个绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度之间的平衡，
其中，在调节所述开关频率的步骤中，当所述下部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度或所述上部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度高于所述电感器的温度时，将开关频率调节成降低至预定水平，以降低各个绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，当所述开关频率降低至预定水平时，考虑到所述转换器的输出波纹，将所述开关频率固定到临界频率范围内的最小值。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在调节开关频率的步骤中，当所述电感器的温度高于所述下部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度或所述上部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度时，将开关频率增加至预定水平以降低所述电感器的温度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，当所述开关频率被增加至预定水平时，考虑到各个绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的转换速度，将所述开关频率固定到临界频率范围内的最大值。
8.一种非瞬时性计算机可读介质，包含由控制器执行的操作混合动力车辆的直流/直流DC/DC转换器HDC的程序指令，所述计算机可读介质包含：
除HDC的电感器的温度之外，控制感测单元还感测下部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件和上部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度的程序指令；以及
响应于确定电感器和所述各个绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件之间温度的变化，将绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的开关频率调节成增加或降低，以维持电感器和各个绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件温度之间的平衡的程序指令，
其中当下部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度或上部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度高于电感器的温度时，将开关频率调节成降低至预定水平，以降低各个绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度。
9.根据权利要求8所述的非瞬时性计算机可读介质，其中当开关频率降低至预定水平时，考虑到转换器的输出波纹，将开关频率固定至临界频率范围内的最小值。
10.根据权利要求8所述的非瞬时性计算机可读介质，其中当电感器的温度高于下部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度或上部绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的温度时，将开关频率增加至预定水平，以降低所述电感器的温度。
11.根据权利要求10所述的非瞬时性计算机可读介质，其中当所述开关频率增加至预定水平时，考虑到各个绝缘栅双极性晶体管IGBT开关元件的转换速度，将开关频率固定至临界频率范围内的最大值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107147078B (zh) * 2017-04-26 2019-02-22 烽火通信科技股份有限公司 一种家庭网关的语音升压电路过流保护系统及方法
CN112383233A (zh) * 2020-11-11 2021-02-19 珠海格力电器股份有限公司 一种自适应载频控制方法及自适应载频控制电路

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU780098A1 (ru) * 1978-12-25 1980-11-15 Предприятие П/Я Г-4012 Устройство дл измерени превышени температуры обмотки электрической машины переменного тока под нагрузкой
JP2007166874A (ja) * 2005-12-16 2007-06-28 Toyota Motor Corp 電圧変換装置
KR101158414B1 (ko) 2010-01-11 2012-07-11 주식회사 태화에레마 디지털식 배터리충전장치
US20130009464A1 (en) * 2010-03-23 2013-01-10 A123 Systems, Inc. System and Method for Controlling a Battery Pack Output Contactor
KR101141770B1 (ko) * 2010-10-12 2012-05-11 호남대학교 산학협력단 전기차량의 회생제동장치의 에너지 충방전 제어 장치 및 방법
US8674651B2 (en) 2011-02-28 2014-03-18 General Electric Company System and methods for improving power handling of an electronic device
JP2013115931A (ja) 2011-11-29 2013-06-10 Denso Corp スイッチング素子の駆動回路
CN104170205B (zh) * 2012-03-19 2018-03-16 艾达司股份有限公司 平衡校正装置及蓄电系统
US20160065057A1 (en) * 2013-03-15 2016-03-03 Intelligent Energy Limited Fuel cell dc-dc converter
JP6025057B2 (ja) 2013-06-21 2016-11-16 カルソニックカンセイ株式会社 パワー素子の温度検出装置
KR20150004035A (ko) * 2013-07-02 2015-01-12 현대자동차주식회사 배터리셀 밸런싱 방법 및 시스템
JP6289647B2 (ja) * 2014-09-01 2018-03-07 三菱電機株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP6332304B2 (ja) * 2016-03-02 2018-05-30 トヨタ自動車株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ

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