[发明专利]用于DC/DC转换器的控制系统

说明书

技术领域

一种控制多相DC/DC转换器的系统和方法。

背景技术

多相DC/DC转换器(MPC)包括具有多个并联连接的相脚(phase-leg) 的DC/DC转换器。并联连接多个相脚使流过MPC的电流(以下称为“电感 器电流”)被分布在所述多个相脚之间。在相脚之间分布电感器电流提供了多 个优点，尤其是对汽车动力系统。因此，随着汽车动力系统的需求增加，MPC 在许多汽车应用中获得了越来越多的关注。

参照图1，2级多相DC/DC转换器10具有第一相脚14和第二相脚16。 此外，第一相脚14和第二相脚16并联连接到电池12。第一相脚14具有电 感器L1、开关S1和开关S2。第二相脚16具有电感器L2、开关S3和开关 S4。此外，2级多相DC/DC转换器10具有多个电流传感器18。多个电流传 感器18感测分别流过电感器L1和L2的电流。然而，多个电流传感器18增 加了2级多相DC/DC转换器10的成本、体积和重量。

参照图2，第一开关信号21控制第一相脚14的开关S1(示出在图1中)。 此外，第二开关信号22控制第一相脚14的开关S2(示出在图1中)。在第 二相脚16中，第三开关信号23控制开关S3(示出在图1中)，第四开关信 号24控制开关S4(示出在图1中)。

如图2所示，开关信号21、22、23和24具有相同的开关频率和脉宽调 制(PWM)周期。然而，开关信号21和22具有相对于开关信号23和24的 180°相移。因为MPC是2级转换器，所以开关信号21和22与开关信号23 和24之间的相移可减小电池12或电容器(未示出)中的纹波电流的量。电 容器可以与电池12或Vdc并联，或者与电池12和Vdc二者并联。

通常期望或需要减小汽车中的汽车动力系统的大小和重量，以使汽车更 小、更轻、更省油。此外，通常期望或需要增加汽车动力系统的功率密度和 效率。

随着引入MPC，在相脚之间分布电感器电流为汽车动力系统提供了多个 优点。例如，汽车动力系统可使用更小的部件和性价比更高的部件。此外， 汽车动力系统可以更小、更轻、更便宜。此外，汽车动力系统的输入和输出 通常经受更低的纹波。由于汽车动力系统中更低的纹波，可减小滤波损耗， 并且可降低滤波系统的大小。

在MPC中在相脚之间分布电感器电流的一个难题在于以有效、可靠和 高性价比的方式分布传感器电流。如果在相脚之间存在不合适的电感器电流 的分布，则相脚会耗散不等的热量并且损失不同的功率。其结果是，MPC会 经受降低的效率和可靠性。

期望一种改善的MPC控制来改善在MPC中在相脚之间分布电感器电 流。

发明内容

一种控制DC/DC转换器的第一相脚和第二相脚的控制系统。第一相脚和 第二相脚并联连接在电池和直流(DC)链路之间。所述控制系统包括单个电 流传感器和控制器。所述单个电流传感器感测流过直流链路的电流量。此外， 所述单个电流传感器产生指示流过直流链路的电流量的传感器信号。传感器 信号指示在第一时间间隔期间流过第一相脚的电流量。此外，传感器信号指 示在第二时间间隔期间流过第二相脚的电流量。控制器从所述单个电流传感 器接收传感器信号。响应于传感器信号，控制器产生第一命令信号并将其发 送到第一相脚。此外，响应于传感器信号，控制器产生第二命令信号并将其 发送到第二相脚。第一命令信号控制流过第一相脚的电流。第二命令信号控 制流过第二相脚的电流。

附图说明

图1是示出具有两个电流传感器的2级多相DC/DC转换器的示意图；

图2是示出用于控制图1所示的2级多相DC/DC转换器的开关的四个开 关信号的曲线图；

图3是示出具有单个电流传感器的控制系统和用于控制多相DC/DC转换 器相脚的控制器的示意图；

图4a是示出当开关S1和S4断开而开关S2和S3接通时流过电感器L1 并流入DC链路的电流的示意图；

图4b是出当开关S1和S4接通而开关S2和S3断开时流过电感器L2并 流入DC链路的电流的示意图；

图4c是出当开关S2和S4断开而开关S1和S3接通时单个传感器没有 检测到流过电感器L1或电感器L2的电流的示意图；