用于控制升压变换器的方法和系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及用于控制升压变换器的方法和系统，具体提供了用于控制升压变换器的方法和装置。在一个实施方式中，所述方法包括通过多个有优先权的限制电路来处理输入电流命令以便确定是否限制所述输入电流命令，以及在确定要限制所述输入电流命令时限制所述输入电流命令来限制升压变换器。在一个实施方式中，所述装置包括能量源，所述能量源联接到响应于电流命令信号提供输出电压的升压变换器。逆变器联接到所述升压变换器来为车辆的多相电动机提供多相电流。控制器联接到所述升压变换器以便通过经多个有优先权的限制电路来处理输入电流命令而提供电流命令信号，以及确定是否限制所述输入电流命令来提供所述电流命令信号到升压变换器。
【专利说明】用于控制升压变换器的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明的【技术领域】总体上涉及升压变换器的运转和控制，更具体地涉及用于车辆的直流(DC)升压变换器的运转和控制。
【背景技术】
[0002]电动、混合电动以及燃料电池车辆通常采用高压功率分配系统来传送高压到一个或多个电动机和其他电气装置。车辆驱动电机所需的高压通常在400伏(V)的级别。为了实现这些所需的高压，功率分配系统可采用升压变换器-通常还成为升压转换器(set-upconverter) 0这种升压变换器允许车辆功率源(例如，电池或燃料电池)存储并且传送低于在没有升压变换器的情况下将需要的电压。
[0003]当升压变换器以电流控制模式运转时，它遵循输入电流命令。然而，在某些系统环境中(例如，输出电池电压太高、输出电池电压太低或者输入燃料电池电压太低)，遵循所述输入电流命令就给系统带来损坏的风险，尤其是应力可能施加到燃料电池堆中的上部电池的燃料电池实施型式中的燃料电池。
[0004]相应地，期望为包含升压变换器的高压车辆系统提供保护。另外，期望提供一种可用于燃料电池实施型式中的将保护燃料电池免于损坏的升压变换器。此外，通过结合本发明的附图和前面的【技术领域】及【背景技术】来参阅随后的详细描述以及所附权利要求，本发明的其他期望的特征和特性将变得清楚。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种用于控制升压变换器的方法。在一个实施方式中，所述方法包括通过多个有优先权的限制电路处理输入电流命令以便确定是否限制所述输入电流命令，以及在确定要限制所述输入电流命令时限制所述输入电流命令以限制升压变换器。
[0006]本发明提供了一种用于控制升压变换器的装置。在一个实施方式中，所述装置包括能量源，所述能量源联接到响应于电流命令信号提供输出电压的升压变换器。逆变器联接到所述升压变换器来处理所述输出电压并且为车辆的多相电动机提供多相电流。控制器联接到所述升压变换器以便通过经多个有优先权的限制电路来处理输入电流命令而提供电流命令信号，以及确定是否限制所述输入电流命令来提供电流命令信号到所述升压变换器。
[0007]方案1.一种用于控制升压变换器以便响应于电流命令信号而通过输入电压产生输出电压的方法，包括下述步骤:
通过多个限制功能处理输入电流命令以便确定是否限制所述输入电流命令；以及在确定要限制所述输入电流命令时限制所述输入电流命令来提供所述电流命令信号到升压变换器。
[0008]方案2.如方案I所述的方法，其中所述多个限制功能从限制功能的下述集合中选择:最大输出电压；输出电压转换速率；最小输入电压；最大输入电流；最小输出电压；输入电流转换速率；最大输出功率。
[0009]方案3.如方案I所述的方法，其中所述多个限制功能中的每个都具有确定是否限制所述输入电流命令的优先权次序。
[0010]方案4.如方案3所述的方法，其中所述优先权次序(从最高优先权到最低优先权)包括:最大输出电压；输出电压转换速率；最小输入电压；最大输入电流；最小输出电压；输入电流转换速率；和最大输出功率。
[0011]方案5.—种用于控制升压变换器以便响应于电流命令信号而通过输入电压产生输出电压的方法，包括下述步骤:
通过多个有优先权的限制电路来处理输入电流命令以便确定是否限制所述输入电流命令；以及
在确定要限制所述输入电流命令时限制所述输入电流命令来提供所述电流命令信号到升压变换器。
[0012]方案6.如方案5所述的方法，其中处理所述输入电流命令包括通过至少一个提供最大输出功率限制功能的限制电路来处理所述输入电流命令。
[0013]方案7.如方案5所述的方法，其中处理所述输入电流命令包括通过至少一个提供输入电流转换速率限制功能的限制电路来处理所述输入电流命令。
[0014]方案8.如方案5所述的方法，其中处理所述输入电流命令包括通过至少一个提供最小输出电压限制功能的限制电路来处理所述输入电流命令。
[0015]方案9.如方案5所述的方法，其中处理所述输入电流命令包括通过至少一个提供最大输入电流限制功能的限制电路来处理所述输入电流命令。
[0016]方案10.如方案5所述的方法，其中处理所述输入电流命令包括通过至少一个提供最小输入电压限制功能的限制电路来处理所述输入电流命令。
[0017]方案11.如方案5所述的方法，其中处理所述输入电流命令包括通过至少一个提供最大输出电压限制功能的限制电路来处理所述输入电流命令。
[0018]方案12.如方案5所述的方法，其中处理所述输入电流命令包括通过至少一个提供输出电压转换速率限制功能的限制电路来处理所述输入电流命令。
[0019]方案13.如方案5所述的方法，其中所述多个限制电路被选择为提供限制功能的下述集合中的一个:最大输出电压；输出电压转换速率；最小输入电压；最大输入电流；最小输出电压；输入电流转换速率；最大输出功率。
[0020]方案14.如方案13所述的方法，其中所述限制功能具有优先权次序(从最高优先权到最低优先权)，所述优先权次序包括:最大输出电压；输出电压转换速率；最小输入电压；最大输入电流；最小输出电压；输入电流转换速率；和最大输出功率。
[0021]方案15.—种系统,包括:
能量源；
升压变换器，所述升压变换器联接到所述能量源并且响应于电流命令信号提供输出电
压；
逆变器，所述逆变器联接到所述升压变换器来处理所述输出电压并且为车辆的多相电动机提供多相电流；
控制器，所述控制器联接到所述升压变换器以便通过经多个有优先权的限制电路来处理输入电流命令而提供电流命令信号，并且确定是否限制所述输入电流命令来提供电流命令信号到所述升压变换器。
[0022]方案16.如方案15所述的系统，其中所述多个有优先权的限制电路是从提供限制功能的下述集合中的一个的限制电路中选择的:最大输出电压；输出电压转换速率；最小输入电压；最大输入电流；最小输出电压；输入电流转换速率；最大输出功率。
[0023]方案17.如方案16所述的系统，其中所述有优先权的限制功能具有优先权次序(从最高优先权到最低优先权)，所述优先权次序包括:最大输出电压；输出电压转换速率；最小输入电压；最大输入电流；最小输出电压；输入电流转换速率；和最大输出功率。
[0024]方案18.如方案17所述的系统，其中所述有优先权的限制电路按照与所述优先权次序相反的次序处理所述输入电流命令。
[0025]方案19.如方案15所述的系统，其中所述能量源包括燃料电池。
[0026]方案20.如方案19所述的系统，其中所述有优先权的限制电路限制所述升压变换器的电流命令以便保护所述燃料电池。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]随后将结合下面的附图来描述本发明，其中类似的附图标记指示类似的元件，并且附图中:
图1是用于包含根据本发明的示例性实施方式的升压变换器的车辆的高压电动机系统的方框图；
图2是根据示例性实施方式的图1的电流限制控制器的方框图；
图3是根据示例性实施方式的示例性线性定额降低电路的方框图；
图4是示出了根据示例性实施方式的图3的线性定额降低电路的运转的图表；以及 图5是示出了用于运转根据示例性实施方式的升压变换器的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028]下面的详细描述本质上仅是示例性的，并非旨在限制本发明的主题或其用途。此夕卜，本发明的保护范围不应受到在前述【技术领域】、【背景技术】、
【发明内容】
、或下面的【具体实施方式】中给出的任何明示或暗示理论的限制。
[0029]在本文献中，诸如第一和第二等的关系术语仅用于区别一个机构或动作与另一个机构或动作，而不是必然需要或暗示这些机构或动作之间的任何此类实际关系或次序。除非通过权利要求的措辞具体限定，诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数词仅指示多个中的不同单个而并非暗示任何次序或顺序。
[0030]另外，下面的描述提到了元件或特征“连接”或“联接”到一起。如在此使用的，“连接”可意指一个元件/特征直接而并非必须是机械地结合到(或直接连通到)另一个元件/特征。同样，“联接”可意指一个元件/特征直接或间接而并非必须是机械地结合到(或直接或间接连通到)另一个元件/特征。然而，应当理解是，虽然下面在一个实施方式中可能将两个元件描述为“连接”，但是在备选实施方式中类似元件可被“联接”，并且反之亦然。由此，虽然在此示出的示意图描绘了元件的示例性布置，但是在实际实施方式中可以存在额外的中间元件、装置、特征或部件。[0031]最后，为了简洁起见，涉及车辆的电气和机械部分的常规技术和部件以及本发明的其他功能性方面(和本发明的单个操作部件)可能没有在此详细描述。此外，在此包含的各个附图中示出的连线将代表各种元件之间的示例功能关系和/或物理联接。应当指出，在本发明的一个实施方式中可以存在多个备选或额外的功能关系或物理连接。
[0032]参阅附图，其中相同的附图标记指代相同的部件，图1示出了采用根据示例性实施方式的升压变换器12的电动机系统10。电动机系统10包括诸如感应电机或永磁电机的电动机14(例如，三相电动机)，所述电动机14用于驱动根据示例性实施方式的车辆。为了供电到电动机14，通过导线18和20从功率源16供电到升压变换器12。升压变换器12用于升高导线22和24处提供的输出电压(并且由于能量转换导致电流减小)，所述导线22和24将升压变换器12联接到逆变器26 (或者其他电机控制电路)并且通过导线22’和24’联接到能量存储单元(例如，电池)28。能量存储单元28作为能量缓冲器来运转，从而保持逆变器26的输入端处的电压恒定。逆变器26响应于来自控制器32的运转控制信号30以常规方式运转，以便提供电压到电动机14的每个相或电机绕组。
[0033]控制器32执行电动机系统10的计算和控制功能，并且可包括任何类型的处理器或多个处理器、诸如微处理器的单个集成电路、或协同工作来实现处理单元的功能的任何适当数量的集成电路装置和/或电路板。控制器32可包括存储器，所述存储器含有操作程序、指令以及/或者用于运转电动机系统10的变量或参数。这种存储器可包括各种类型的动态随机存取存储器(DRAM)-例如SDRAM、各种类型的静态RAM (SRAM)以及各种类型的非易失性存储器(PROM、EPROM和闪存)。
[0034]根据示例性实施方式，电动机系统10还包括电流限制控制器34，所述电流限制控制器34确定是否存在准许输入电流命令36的修改或限制的系统条件，所述电流限制控制器34在某些实施方式中可由控制器32提供。也就是说，在正常运转期间，输入命令电流36可仅作为升压变换器电流命令信号38从电流限制控制器34传送到升压变换器12。然而，在系统情况准许限制状态期间，电流限制控制器34为了系统的总体保护而限制提供到升压变换器12的电流命令信号38。如下面将更详细论述的，电流限制控制器34包括多个电流限制电路，所述电路中的每个都提供电流限制功能来确定是否限制输入电流命令36以便提供电流命令信号38到升压变换器12。在执行这些确定时，电流限制控制器34处理通过程序线40从控制器32提供的其他编程参数或变量以及来自升压变换器12的反馈信号42。
[0035]现参阅图2，电流限制控制器34的方框图示出为包括7个电流限制电路100、200、300、400、500、600和700。应当理解的是，在电流限制控制器34的任何具体实施型式中可以采用更多、更少或者其他电流限制电路，并且下面论述的电流限制电路仅代表本发明构想的多个示例性实施方式中的一个。
[0036]最大输出功率限制(100)
输入电流命令36最初由第一电流限制电路100处理，所述第一电流限制电路100确定是否限制输入电流命令36来防止升压变换器12超过最大输出功率限制。为了该目的，输入电流命令被施加到最小选择电路102，所述最小选择电路102在输入电流命令36和另一个编程值104(它可由控制器32通过程序线40提供)之间选择最小值，所述另一个编程值在一个实施方式中计算为:1.03*最大功率值/源(16)电压。具有较少或较低量值的输入被提供作为第一电流限制电路100的输出106，所述输出106成为到第二电流限制电路200的输入。以此方式，通过升压变换器12保护系统10使其不超过最大输出功率限制。
[0037]输入电流转换速率限制(200)
第二电流限制电路200用于确定是否限制输入电流命令36以便防止升压变换器12超过输入电流转换速率限制(即，防止由升压变换器12提供的电流变化(例如，增加或减少)得太快)。为了该目的，输入106被施加到限制器202，所述限制器202将输入106与上限204以及下限206相比较。如果输入106在限制204和206之间，那么输入106被传送到限制器202的输出208。相反，如果输入106超过限制204或206中的一个，那么超过的限制值被传送到限制器202的输出208。在一个实施方式中，上限204和下限206代表可由控制器32通过图1的程序线40提供的预定变量。在其他实施方式中，上限204和下限206可由车辆制造商编程到电流限制控制器中。在某些实施方式中，上限204和下限206计算为:限制204 =源电流_CMD +源(16) _上限；并且限制206 =源(lfi)_电流_CMD+源(16)_下限，所述限制204和206可以根据编程的限制值加上或减去每单位时间IOamp(A)。不是输入106就是限制204、206中的一个作为限制器202的输出208提供，所述输出208被放大(通过放大器210)并且作为到另一个电流限制电路300的输入212提供。然而，因为电流限制电路300处理由电流限制电路500提供的变量，所述电流限制电路500转而处理由电流限制电路400提供的变量，所以在论述电流限制电路300之前应考虑那些电路。
[0038]最大输入电流限制(400)
电流限制电路400用于确定是否限制输入电流命令36，以便防止升压变换器12超过最大输入电流限制。为了该目的，将源(16)_电流最大值402 (它可由控制器32通过图1的程序线40提供)与来自图1的功率源16 (它在某些实施方式中实现为燃料电池)的当前可用电流404相比较。这些值被施加到最小选择电路406，所述最小选择电路406提供具有较小或者较低量值的值作为输出408。该值被放大(通过放大器410)并且作为高压最大电流值412提供。
[0039]最小输入电压限制(500)
电流限制电路500用于确定是否限制输入电流命令36，以便防止当图1的功率源16低于最小输入电压限制时升压变换器12吸取太多电流。为了该目的，电流限制电路500将高压最大电流值412(如前面论述的作为电流限制电路400的输出提供)处理为线性定额降低电路502中的y轴上限，而y轴下限504设定为零(结合图3_4提供了示例性线性定额降低电路的运转的解释)。X轴上限506和X轴下限508是可由控制器302经由程序线40(图1)提供的预定变量。功率源16的测量电压(它可由图1的反馈线42提供)用作到线性定额降低电路502的输入510，所述线性定额降低电路502提供输出512。
[0040]最小输出电压限制(300)
电流限制电路300用于确定是否升高或增加输入电流命令36，以便防止升压变换器12下降而低于最小输出电压限制。为了该目的，电流限制电路300在比例积分器304中处理误差信号302。应当理解的是，比例积分器处理输入信号(通常是误差信号)以便提供输入信号与其积分的线性组合。通过从高压最小命令信号310 (它可由控制器32通过程序线40提供)减去(在减法器306中)升压变换器12的感测电压输出308 (它可由图1的反馈线42提供)来提供误差信号302。比例积分器304的输出314被限制在上限与下限之间。上限作为电流限制电路500的输出512提供，而比例积分器304的下限选择(通过最小选择电路312)为电流限制电路500(提供最小输入电压限制功能)的输出512以及电流限制电路200 (提供输入电流转换速率限制功能)的输出212中的最小值。比例积分器304的输出314变为最终电流限制电路700 (提供最大输出电压限制功能)的输入，这将在下面论述。
[0041]输出电压转换谏率限制(600)
电流限制电路600用于确定是否限制输入电流命令36，以便防止升压变换器12超过输出电压转换速率限制。为了该目的，高压最大命令602 (它可由控制器32通过图1的程序线40提供)被施加到限制器604。上限606和下限608设定为加上或减去每单位时间0.3V,然而可由控制器32提供其他限制。限制器604的输出610被施加到另一个限制器612，所述限制器612将输出618限制在时间恒定限制614和616之间,所述时间恒定限制在某些实施方式中计算为升压变换器12的感测电压输出(它可通过图1的反馈线42提供)加上(对于上限614)和减去(对于下限616)偏距值。电流限制电路600的输出618也施加到最终(在示出的示例性实施方式中)电流限制电路700。应当理解的是，因为电流限制电路700具有限制输入电流命令36的最后机会，所以电流限制电路700具有所有电流限制电路的最高优先权。也就是说，输入电流命令大体上以与将被应用的电流限制电路提供的限制功能的优先权重要性相反的次序被处理。
[0042]最大输出电压限制(700)
电流限制电路700用于确定是否限制输入电流命令36，以便防止升压变换器12超过最大输出电压限制。为了该目的，来自电流限制电路600的输出618减去(在减法器702中)升压变换器12的感测电压输出704(它可由图1的反馈线42提供)并且被施加到比例积分器708。比例积分器708的输出712被限制在作为电流限制电路300 (提供最小输出电压限制的功能)的输出314提供的上限与在示出的实施方式中设定为零的下限710之间。输出712被放大(在放大器714中)并且作为到图1的升压变换器12的电流命令信号38提供。
[0043]相应地，电流限制控制器34应用多个(在示出的示例性实施方式中为7个)电流限制电路，所述多个电流限制电路应用被认为任何特定实施方式所期望或者需要的任何电流限制功能。多个电流限制电路对输入电流命令的布置和处理提供了功能的自然优先权。在示出的实施方式中，下面的表格I中列出了多个电流限制电路编号和功能的优先权:
【权利要求】
1.一种用于控制升压变换器以便响应于电流命令信号而通过输入电压产生输出电压的方法，包括下述步骤: 通过多个限制功能处理输入电流命令以便确定是否限制所述输入电流命令；以及 在确定要限制所述输入电流命令时限制所述输入电流命令来提供所述电流命令信号到升压变换器。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述多个限制功能从限制功能的下述集合中选择:最大输出电压；输出电压转换速率；最小输入电压；最大输入电流；最小输出电压；输入电流转换速率；最大输出功率。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述多个限制功能中的每个都具有确定是否限制所述输入电流命令的优先权次序。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述优先权次序(从最高优先权到最低优先权)包括:最大输出电压；输出电压转换速率；最小输入电压；最大输入电流；最小输出电压；输入电流转换速率；和最大输出功率。
5.一种用于控制升压变换器以便响应于电流命令信号而通过输入电压产生输出电压的方法，包括下述步骤: 通过多个有优先权的限制电路来处理输入电流命令以便确定是否限制所述输入电流命令；以及 在确定要限制所述输入电流命令时限制所述输入电流命令来提供所述电流命令信号到升压变换器。
6.如权利要求5所述的方法，其中处理所述输入电流命令包括通过至少一个提供最大输出功率限制功能的限制电路来处理所述输入电流命令。
7.如权利要求5所述的方法，其中处理所述输入电流命令包括通过至少一个提供输入电流转换速率限制功能的限制电路来处理所述输入电流命令。
8.如权利要求5所述的方法，其中处理所述输入电流命令包括通过至少一个提供最小输出电压限制功能的限制电路来处理所述输入电流命令。
9.如权利要求5所述的方法，其中处理所述输入电流命令包括通过至少一个提供最大输入电流限制功能的限制电路来处理所述输入电流命令。
10.一种系统,包括: 能量源； 升压变换器，所述升压变换器联接到所述能量源并且响应于电流命令信号提供输出电压； 逆变器，所述逆变器联接到所述升压变换器来处理所述输出电压并且为车辆的多相电动机提供多相电流； 控制器，所述控制器联接到所述升压变换器以便通过经多个有优先权的限制电路来处理输入电流命令而提供电流命令信号，并且确定是否限制所述输入电流命令来提供电流命令信号到所述升压变换器。
【文档编号】H02M3/00GK103856040SQ201310614588
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2012年11月28日
【发明者】L.李, S-J.杨, R.M.兰索姆 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司