[发明专利]电动车辆的DC-DC变换器系统及其控制方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求并享有于2011年12月7日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2011-0130511号的优先权和权益，其全部内容并入本文以作参考。

技术领域

本发明涉及电动车辆的直流-直流(DC-DC)变换器系统及其控制方法，其通过控制DC-DC变换器的输出电压来提高该系统的效率。

背景技术

随着强化的废气规程，提高燃料消耗日益受到大众关注。这样，作为传统的燃料内燃机的替代方式，包括至少一个电力驱动的电机的电动车辆已经开始生产。这样的还被称为环境友好型车辆的电动车辆，包括燃料电池车辆、混合电动车辆、插入式电动车辆和纯电动车辆，其通过利用具有高电压和大电流的电力系统产生驱动转矩。这样的电动车辆通常包括产生驱动转矩的电动机、控制电动机驱动的逆变器，和用于转换约350V～450V的电池电压并将转换的电压供给到逆变器的DC-DC变换器。

通常，DC-DC变换器的输出电压是根据逆变器在其最大需求电压下运转的驱动状态设置的。即，这样的DC-DC变换器总是输出逆变器的最大需求电压。但是，驱动电动机需要的电压会根据驱动状态而变化，因此通过将DC-DC变换器的输出电压设置为最大需求电压，可能导致不必要的电力损耗。这种情况下，存储于电池电压中的电力不必要的损耗可能降低车辆电力系统的效率，致使燃料效率降低。

图5是示出传统电动车辆的逆变器电力损失相对于DC-DC变换器的输出电压的图。参照图5，当DC-DC变换器输出到逆变器的电压增大时，逆变器的电力损耗也增大。通过比较DC-DC变换器的输出电压被设为逆变器的最大需求电压时的第一值与DC-DC变换器的输出电压被设为最小需求电压时的第二值，可以知道当DC-DC变换器被设为逆变器的最大需求电压时逆变器的电力损耗较高。

上述在该背景技术部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成该国中本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。

发明内容

本发明致力于提供一种电动车辆的DC-DC变换器系统，其具有改进效率和提高燃料消耗的优点。

本发明的一个示例性实施方式提供了一种电动车辆的DC-DC变换器系统，其布置在用作DC电源的电池与选择性地用作电动机或发电机的第一和第二电动机之间，其包括：配置为分别向第一和第二电动机提供电力或从第一和第二电动机接收电力的第一逆变器和第二逆变器。DC-DC变换器升高电池的DC电压并将升高后的电池电压提供给第一和第二逆变器，并且升高第一和第二逆变器的DC电压并将升高后的第一和第二逆变器电压提供给电池。控制单元可配置为在基于转矩命令和电流命令映射(map)产生电压命令后，通过切换(switch)DC-DC变换器来控制提供给第一和第二逆变器的输出电压。

该控制单元可以通过下述操作来控制DC-DC变换器：根据转矩命令计算第一和第二电动机需求的磁通；基于第一和第二电动机的需求磁通和速度以及电池电压来确定DC-DC变换器的输出电压；和基于所确定的输出电压生成电压命令。

控制单元基于第一和第二电动机的磁通和速度计算第一和第二电动机的需求电压，将最终需求电压确定为第一和第二电动机需求电压中的较大值，并将最终电压命令确定为电池电压和最终需求电压中的较大值。

控制单元可包括：变换器控制器，其配置为通过根据转矩命令生成脉宽调制(PWM)信号来控制DC-DC变换器的切换；和电动机控制器，其配置为通过根据转矩命令生成PWM信号来控制第一和第二逆变器的切换。

变换器控制器可以包括：磁通计算器，其配置为基于转矩命令和第一和第二电动机的温度来计算第一和第二电动机的磁通；和电压命令生成器，其配置为基于第一和第二电动机的需求磁通和速度以及电池电压来生成控制DC-DC变换器的最终电压命令。

电压命令生成器可以包括：第一计算器，其配置为基于第一电动机的磁通和速度生成第一电压命令；第二计算器，其配置为基于第二电动机的磁通和速度生成第二电压命令；和第三计算器，其配置为基于电池电压和分别由第一和第二计算器生成的第一和第二电压命令而生成最终电压命令。