[发明专利]用于控制功率分流电路的装置和方法以及具有该装置的混合动力车

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制混合动力车的功率分流电路(power shunt circuit)的装置。

本发明的一个应用领域是混合道路车辆。

背景技术

文献US-B-6 486 632介绍了一种包含第一与第二变换器的装置，第一 与第二变换器的DC侧连接到DC电压存储单元，其AC侧被设计为连接 到第一与第二多相电机，第一与第二多相电机被设计为耦合到车辆的机械 驱动器，第一机器能够作为电动机运行，第二机器能够作为发电机运行， 用于分流来自驱动器的功率，变换器还包含用于DC侧与AC侧之间的转 换的斩波开关(chopping switches)，该装置包含用于对变换器DC侧的 谐波进行滤波的电容器以及用于控制斩波开关的单元，该单元包含通过具 有与变换器相同频率的载波的脉宽调制对斩波开关进行控制的模式。

如具有功率分流的混合动力车中已知的且由图1所示出的那样，两个 电机3、4被连接到机械驱动器5，机械驱动器5在一侧被连接到车轮6、7， 在另一侧被连接到电力存储系统8。两个变换器1、2用于控制机器3、4。 当驱动器5由车辆的内燃机9驱动时，对于来自驱动器5的功率的分流， 机器中的一个必须作为电动机运行，而另一个必须作为发电机运行。当内 燃机被关闭时，两个机器3、4中的一个用于运行驱动器。

共用的滤波电容器C通常在两个变换器1、2之间安装在DC母线10 上。

变换器1、2通过断开以及闭合其DC电压开关来斩波，以便产生对机 器3、4供电的AC电压。这称为MLI(脉宽调制)斩波。

除了机器的电流的有效基波以外，高频(几kHz)斩波产生谐波，以 同样的方式拓宽了在DC母线10上产生的电流的频谱。

电容器C对大多数这些电流谐波进行滤波，以便将尽可能直流的电流 返回到存储元件。电容器的老化对其发热敏感，因此对经过其的RMS电 流敏感。因此，控制被滤波的电流及其谐波含量是有价值的。

另外，对于变换器存在几种可能的斩波策略。

发明内容

本发明的第一目的是对变换器的脉宽调制控制进行最优化。

本发明的第二目的是最小化电容器的电流波以及经过它的RMS电流。

本发明的第三目的是对机器的相的电压进行最优化。

本发明的第一主题是一种控制混合动力车的功率分流电路的装置，该 装置包含第一与第二变换器，第一与第二变换器的DC侧连接到DC电压 存储单元，其AC侧被设计为连接到第一与第二多相电机，第一与第二多 相电机被设计为耦合到车辆的机械驱动器，第一机器能够作为发电机运行， 第二机器能够作为电动机运行，以便分流来自驱动器的功率，变换器还包 含用于DC侧与AC侧之间的转换的斩波开关，该装置包含用于对变换器 DC侧上的谐波进行滤波的电容器以及用于控制斩波开关的单元，该单元 包含通过具有与变换器相同频率的载波的脉宽调制来控制斩波开关的至少 一个模式，该装置的特征在于：

第一与第二机器能够作为电动机/电动机或作为发电机/发电机运行，控 制单元包含用于检测第一与第二机器作为电动机/电动机或作为发电机/发 电机运行的装置以及在检测到第一与第二机器作为电动机/电动机或作为 发电机/发电机运行的情况下相对于第一变换器的斩波开关以时间平移的 方式控制第二变换器的斩波开关的第一装置，并且，用于控制变换器的单 元包含用于根据脉宽向量调制模式控制其斩波开关的装置。

根据本发明的其他特征：

-第二变换器和第一变换器之间的所述时间平移包含载波的半周期。

-用于控制变换器的单元包含通过脉宽标量调制来控制其斩波开关的 第一模式、通过脉宽向量调制来控制其斩波开关的第二模式、通过过调制 (overmodulated)脉宽调制来控制其斩波开关的第三模式以及用于控制其 斩波开关的第四全波(full wave)模式。

-控制单元包含模式选择装置，用于对于分别位于具有增大值的第一、 第二、第三和第四邻近区域的、机器的相关联的速度和转矩值将第一、第 二、第三或第四模式应用到变换器。

-除了第一控制装置外，控制单元包含用于检测第一与第二机器作为电 动机/发电机或作为发电机/电动机运行的装置以及用于在检测到第一与第 二机器作为电动机/发电机或作为发电机/电动机运行的情况下用与第一变 换器的斩波开关相同的时间相位控制第二变换器的斩波开关的装置。