专利名称：双端逆变器系统的高效工作点的制作方法
双端逆变器系统的高效工作,泉 相关申请的交叉引用本申请要求2007年7月30日提交的美国临时专利申请序列号 60/952742的权益，在此以引用的方式将该临时申请的整体内容并入本 文中。技术领域本文描述的主题的实施例通常涉及车辆驱动系统，更具体地，主题 的实施例涉及具有双端逆变器驱动系统的混合车辆。
背景技术：
近年来，技术的进步以及款式品位的不断演变，导致车辆设计发生 了重大变化。变化之一涉及汽车，尤其是替代性加油车，如混合车辆、 电动车(electric vehicle )以及燃料电池车，的功率应用以及各种电气系 统的复杂性。包括应用在这种车辆中的电动机的许多电气元件，从交流(AC) 电源接收电力。然而，应用在这种装置中的电源(例如电池)只提供直 流(DC)电。因此，已知的功率逆变器(power inverter)装置被用于将 DC功率转换为AC功率，功率逆变器经常使用多个开关或晶体管，使 其以不同的间隔运行，从而将DC功率转换成AC功率。此外,这种车辆，尤其是燃料电池车通常使用两个单独的电压源(例 如电池(battery)和燃料电池(fuel cell))对驱动车轮的电动机供电。"功 率变换器，，，如直流-直流(DC/DC)变换器通常被用于管理和传输来自 所述两电压源的功率。现代DC/DC变换器通常包括由电感电气互连的 晶体管。通过控制不同晶体管的状态，可以施加通过电感的期望平均电 流，并由此控制所述两电压源间的功率流动。使用功率逆变器和功率变换器极大地增加了汽车电气系统的复杂 性。两种类型的装置所需要的附加构件也增加了车辆的总体成本和重 量。已经开发出不用DC/DC变换器，而操作与多个电源耦和的电动机 的系统和方法，该系统和方法通过使用双逆变器电气系统能够使电动机的性能最大化。在双逆变器系统中，由两个逆变器来提供产生电动机中
指挥扭矩(commanded torque)所需要的电压。因此，可以生产电压的 多种组合来产生所需要的扭矩。
因此，理想的是提供用于确定最优工作条件和电压组合的方法和系 统，这种最优工作条件和电压组合可以使逆变器系统的总功率损耗最小 化，与此同时又能够保持双逆变器系统的优势。本发明的其它令人满意 的特征和特性将从随后的详细描述和附加权利要求，结合附图和之前的 技术领域和背景中变得清晰。
发明内容
提供了 一种用于控制双端逆变器系统的方法，该双端逆变器系统耦 合至第一能源和第二能源。该方法包括确定与双端逆变器系统的运行相 关的恒定功率线，该恒定功率线表示向第二能源的期望功率流动。该方 法进一步包括确定恒定功率线上的工作点，该工作点在双端逆变器系统 中产生最小的功率损耗以获得所需输出电流，以及使用与所述工作点对 应的第 一 电压命令和第二电压命令来调制该双端逆变器系统。
提供了 一种用于控制双端逆变器系统的方法，该双端逆变器系统耦 合至第一能源和第二能源。该方法包括确定与双端逆变器系统的运行相 关的恒定功率线(constant power line ),该恒定功率线表示向第二能源 的期望功率流动，以及在该恒定功率线上选择与0°角度相对应的初始 评估点，该0°角度相对于与所需输出电流对应的向量。该方法进一步 包括确定与所述初始评估点对应的第一电压命令和第二电压命令，以及 在所述第一电压命令和第二电压命令的基础上确定初始的系统功率损 耗。对于至少一个额外评估点而言，该方法还包括增加相对于与所需输 出电流对应的向量的角度，确定对应于所述额外评估点的相应第 一电压 命令和相应笫二电压命令，根据所述相应第一电压命令和相应第二电压 命令确定相应的系统功率损耗从而获得多个功率损耗值。该方法包括在 所述初始系统功率损耗值与多个功率损耗值中确定最小功率损耗值，以 及选择与该最小系统功率损耗对应的指定评估点用作工作点。
提供了 一种用于双端逆变器系统的装置，该双端逆变器系统应用在 具有第一能源和笫二能源的车辆中。该双端逆变器系统包括耦合至第一 能源的第一逆变器，耦合至第二能源的第二逆变器，以及耦合至第一逆变器与笫二逆变器的控制器，该控制器被配置用于在双端逆变器系统内
实现期望的功率流动。该控制器还包括计算机可读介质，其具有存储在 其上的计算机可执行指令，用于控制该双端逆变器系统。该控制器还包 括计算机可执行指令，其可被写入以确定与双端逆变器系统的运行相关 的恒定功率线，该恒定功率线表示向第二能源的期望功率流，在恒定功 率线上确定工作点，该工作点可在双端逆变器中产生最小的功率损耗以 获得所需输出电流，并使用与所述工作点对应的第 一 电压命令和笫二电 压命令调制该双端逆变器系统。
提供本发明是以 一种简单的形式来介绍 一 系列概念，它们将在下面 的内容进行详细的描述。本发明不是为了确定要求保护的主题的主要特 征或基本特征，也不是为了辅助确定要求保护的主题的范围。
当结合附图，参考详细的说明书和权利要求书时，可以获得对主题 的更加完整的理解，其中在所有附图中，相同的附图标记指代相似的元 件。
图1为根据一个实施例的示例性汽车的示意图2为根据一个实施例的双端逆变器系统的示意图3为用于操作与一个实施例对应的图2中的双端逆变器系统的控
制系统的示意图4和图5为根据一个实施例的电压命令的组合的向量图示；
图6为一流程图，示出了用于确定双端逆变器系统的工作点的方法
的实施例；
图7为一示例情况下，逆变器功率损耗与峰值相电压的关系图表；
以及
图8-12为 一些图表，示出了与示例情况的不同评估点对应的双端逆 变器系统的工作特性。
具体实施例方式
以下详细描述本质上只是示例性的，并不是为了限制主题的实施例 或这些实施例的申请和应用。此处使用的词"示例性"意思是"作为例 子、实例或例证，，。此处描述的作为示例的任何实现并不必然:故限定成比其它实现更加优选或有利。此外，也不必受在前的技术领域、背景技 术、发明内容或以下具体描述中所呈现的任何公开的或隐含的理论的束缚。
以下描述涉及"连接"或"耦合"在一起的元件或节点或特征。除 非公开说明，此处使用的"连接"意味着一个元件/接点/特征直接结合
(join)至另一元件/节点/特征(或直接与之通信)，并不一定是机械上 的。同理，除非相反说明，"耦合"意思是一个元件/接点/特征直接或 间接结合至另一元件/节点/特征(或直接或间接与之通信)，并不一定 是机械上的。因此，虽然文中示出的示意图描述了元件的示例性排列， 但是该描述主题的实施例中也可存在其它相干元件、设备、特征或组件。 除非文中明确表明，否则指代结构的术语"第一，，、"第二"以及其它 此类数字术语并不暗含顺序或次序。
此处可能采用功能和/或逻辑块组件，并参考可由不同的计算组件或 设备实施的功能、处理任务以及运行的符号表示来描述技术。这种运行、 任务和功能有时指的是计算机可执行的、可计算的、软件可实施的或计 算机可实施的。实际上，通过操作表示系统存储器中存储器位置的数字 位的电信号，并对信号进行其它处理， 一个或多个处理器设备就可以实 施所述的操作、任务和功能。数字位被保持在的所述存储器位置是物理 位置，其具有与数字位对应的特定电、磁、光或有机性质。应当理解的 是，图中示出的多个块组件可以通过任意数量被配置用来执行特定功能 的硬件、软件和/或固件组件实现。例如，系统或元件的实施例可使用多 个集成电路组件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查 找表或类似物，其能够在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下 执行大量功能。
当用软件或固件实施时，此处描述的多个系统元件实质上为执行多 个任务的代码段或指令。程序或代码段可存储在处理器可读介质中或者 通过传输介质或通信路径传输由载波中包含的计算机数据信号传送。所 述"处理器可读介质"或"机器可读介质"可包括能够存储或传输信息 的任意介质。所述处理器可读介质的实例包括电子电路、半导体存储器 设备、R0M、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、 硬盘、光纤介质、射频(RF)链路(link)或类似物。所述计算机数据 信号可包括可以通过传输介质，如电子网络信道、光纤、空气、电磁路径或RF链路传播的任意信号。所述代码段可以通过计算机网络，如因 特网(Internet)、企业内部互联网(intranet) 、 LAN或类似物进行下载。
参照图1,示出了根据本发明的一个实施例的车辆或汽车10。汽车 10包括底盘12、主体14、四个车4仑16以及电子控制系统18。主体14 配置在底盘12上，并且基本上包围着汽车10的其它构件。主体14与 底盘12可以结合形成框架。车轮16中的每一个在主体14的对应角部 (corner)附件可旋转地耦合至底盘12。
汽车IO可以是许多不同类型的汽车中的任一个，例如轿车、货车、 卡车或运动型多用途车(sport utility vehicle, SUV),以及可以是2轮驱 动(2WD)(亦即后轮驱动或前轮驱动)、四轮驱动(4WD)或所有轮 驱动(AWD)。汽车IO还可以结合多种不同类型的发动机，例如汽油 或柴油内燃机、"柔性燃料车"(flex fuel vehicle, FFV)发动机(亦即 使用汽油和酒精的混合物)、气体混合(gaseous compound)(例如氩 和天然气)燃料发动机、燃烧/电动机混合发动机以及电动机中的任一种 或几种的组合。
在图1示出的示例性实施例中，汽车10还包括电机20(motor)(亦 即电动机/发电机(electricmotor/generator)、牵引电机等)、第一能源22、 第二能源24、功率逆变器组件26以及散热器28。散热器28在外部连 接至框架分，虽然没有详细说明，它包括多个包含冷却液(亦即冷却剂)， 如水和/或乙二醇(ethylene glycol)(亦即防冻剂)的冷却通道，并耦 合至功率逆变器组件26和电机20。在一个实施例中，功率逆变器组件 26接收并与电机20分享冷却剂。如图l所示，电机20还可包括集成在 其中的传动装置，使得电机20、与所述传动装置通过一个或多个驱动轴 30机械耦合至至少一些车轮16。
如所示，第一能源22与第二能源24与电子控制系统18和功率逆 变器组件26可操作地通信和/或电耦合至电子控制系统18和功率逆变器 组件26。虽然没有详细示出，第一能源22和第二能源24可以根据实施 例改变，且可以为相同类型或不同类型。在一个或多个实施例中，第一 能源22和第二能源24可以各自包括电池、燃料电池、超级电容器 (ultracapacitor)或其它适合的电压源。电池可以是4壬-f可类型适于用在 期望应用中的电池，如铅酸(lead acid)电池、锂离子电池、镍金属电 池或其他可再充电电池。超级电容器可包括适于期望应用的特等电容(supercapacitor)、电化学双层电容器或具有高能量密度的任何其它电 化学电容器。
现在参照图1和2,才艮据一个实施例，双端逆变器系统32可以适合 于驱动电机20。该双端逆变器系统32包括电机20、笫一能源22、第二 能源24、功率逆变器组件26以及控制器34。
电机20为多相交流(AC)电机，包括一组绕组36 (或线圈)，其 中每一绕组对应于电机20的一相。在一示例性实施例中，电机20为三 相电才几，然而此处描述的原理可应用于具有任意相数的电才几20,并且也 可相应地改变，这在本领域中是容易理解的。虽然未示出，但是电机20 包括定子组件(包括线圈)、转子组件(包括铁磁芯)以及冷却液(亦 即冷却剂)，这是本领域技术人员容易理解的。电机20可以是感应电 机、永磁体电机或适于期望应用的任意类型的电机。
再次参照图2,功率逆变器组件26包括第一逆变器38和第二逆变 器40,各自包括反并联(antiparalell) 二极管(亦即与每一开关反并联) 的六个开关(例如半导体装置，如晶体管和/或开关)。如所示，逆变器 38和40的开关排列成三个支路(或对)，支路42、 44和46位于第一 逆变器38中，支路48、 50和52位于第二逆变器40中。电机20的第 一绕组36在其相对端部电连接在第一逆变器38中的支路42和第二部 分的支路48的开关之间。第二绕组36连接在第一逆变器38中的支路 44和笫二逆变器40的支路50的开关之间。第三绕组36连接在支路46 和52的开关之间，如所示。
仍然参照图2，双端逆变器系统32还可以包括第一和第二电容器 54和56,它们分别与第一和第二能源22、 24并联连接以平滑操作中的 电流波动(current ripple)。控制器34与第一和第二逆变器38、 40可 操作地通信和/或电连接至笫一和第二逆变器38、 40。控制器34响应于 从汽车10 (亦即经由加速器踏板)的传动器(driver)接收的命令，并 向第一逆变器38和第二逆变器40提供该命令，如所述，用于控制逆变 器38、 40的输出。
再次参照图1,电子控制系统18与电机20、第一能源22、第二能 源24以及功率逆变器组件26可操作地通信。虽然没有详细示出，但是 该电子控制系统18可以包括不同的传感器和自动控制模块或电子控制 单元(ECU),如逆变器控制模块(亦即图2示出的控制器34)以及车辆控制器和至少一个处理器和/或存储器，其包括存储在其上(或在另一 计算机可读介质中)的用于执行以下描述的过程和方法的指令。
在操作过程中，通过用电机20和/或同时用第一能源22和笫二能源 24向车轮16供电来操作汽车10，其中电机20以交替的方式从第一能 源22和第二能源24接收功率。为了给电机20供电，笫一能源22和第 二能源24分别向第一和笫二逆变器38、 40供应DC功率，第一和第二 逆变器38、 40将该DC功率转换为AC功率，这是本领域中公知的。第 一和第二逆变器38、 40产生绕组36 (或相)上的AC电压。众所周知， 电机20绕组36上所需电压取决于速度、指挥扭矩(亦即指挥同步帧电 流 )以及其它的电机参数。
图3示出了用于操作双端逆变器系统32中的电机20的控制系统 60,其根据一个实施例使用此处描述的原理。控制器34可使用高频脉 宽调制(PWM)来调制逆变器输出相电压，控制逆变器38、 40,并管 理逆变器38、 40产生的电压。该控制系统60包括第一和第二PWM块 68和70,以及双端逆变器系统32。
控制器34提供控制算法，其能够在第一和第二能源22、 24之间实 现期望的功率流，与此同时在电机20内部产生指挥扭矩。虽然未示出， l旦是控制系统60接收电才几20的扭矩命令(torque command),才艮据此， 控制器34可以确定用于第一能源22 (和/或第一逆变器38 )和第二能源 24 (和/或第二逆变器40)的功率命令以及电机20内绕组36的同步框 架电5充(frame current)。
绕组36上电压的多种组合可以产生电才几20的指挥扭矩并实现向 (或从)能源22、 24以及电机20的期望功率流动。如果电机20不需 要一个能源22或24的最大功率输出，那么来自能源22或24的额外功 率可用于向另一能源22或24充电。出于示意的目的和简洁起见，值得 讨论的是虽然第一能源22产生多余功率用于对笫二能源24充电，然而 本领域技术人员可以理解的是多种替代性的期望功率流动是可能的，并 且这种区别不是限制而只是用于参考目的。选定的工作点确定逆变器 38、 40的端子上的调制电压。
控制器34向第 一和第二 PWM块68和70提供调制电压信号v;和《 以产生PWM信号来操作第一和笫二逆变器38、 40中的开关，从而在电 机20的绕组36上施加期望的输出电压以用所需扭矩才喿作电才几20 。本领域技术人员应当理解的是控制系统60可以进一步改变成引入适当的反 馈信号和本领域已知的其它方法来控制逆变器38和40,这超出了本发 明的范围。
控制器34可包括本领域中已知的任一类型的控制模块或车辆控制 器，并且可以配备非挥发存储器、随机读取存储器(RAM)、离散 (discrete)和模拟输入/输出(I/O)、中央处理单元和/或用于在汽车的 通信网络中连网的通信接口。在这一点上，控制器34、其它可能的示意 性块、模块、处理逻辑以及与此处公开的实施例一起描述的电路，可以 用被设计为用于执行此处描述的功能的通用处理器、内容可寻址的存储 器、数字信号处理器、专用集成电路、场可编程门阵列、任何适合的可 编程逻辑设备、离散门(discrete gate)或晶体管逻辑、离散硬件组件或 其任意组合来实施或执行。所述处理器可以实现为微处理器、控制器、 微控制器或状态机(state machine)。处理器还可以实施为计算设备的 组合，例如数字信号处理器和微处理器、多个微处理器、 一个或多个微 处理器与数字信号处理器核或任意其它这种构造的组合。
此外，与此处公开的实施例一起描述的方法或算法的步骤可以直接 用硬件、固件、由处理器执行的软件模块或其任意实际的组合来实现。 软件模块可以存在于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EROM存储器、 EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动》兹盘、CD-ROM或本领域已 知的其它任意形式的存储介质中。在这一点上，示例性存储介质可以耦 合至处理器，使得该处理器可以从该存储介质读取信息以及向该存储介 质写入信息。可替代地，该存储介质可以集成到所述处理器。作为实例， 所述处理器和存储介质可以存在于ASIC中。
可以根据被一 个或多个计算模块、控制器或其它设备执行的通常的 计算机可执行指令(例如程序模块)来描述技术主题和实施例的某些方 面。通常，程序;f莫块包括例行程序(routine)、程序、目标、组件、数 据结构和/或执行特定任务或实施特殊的抽象数据类型的其它元件。通 常，在不同的实施例中，程序模块的功能可以按照想要的进行组合或分 配。执行计算机可执行指令的计算装置通常包括至少某一形式的计算机 可读介质。计算机可读介质可以是可被计算机设备和/或被由计算机设备 执行的应用程序读取的任意可获得的介质。
现在参照附图4,控制器34可以被配置用于确定在电机20中产生指挥扭矩或期望的转矩所需的电流(亦即绕组36中的期望电流或所需 电流)，用电流向量[表示。电压向量^表示产生[所必须的绕组36上 的对应电压。向量牙和^分别表示第一和第二电压命令(或可替代地， 向/从第一逆变器38和第二逆变器40提供的电压)，以产生绕组36所 必须的电压(亦即；和^的差)。控制器34还可以确定朝向第二能源 24的期望的功率流动。所述朝向第二能源24的期望的功率流动可以用 恒定的功率线表示，如图示记为xy 。该恒定功率线表征为
其中 a是V2相对于/《的角度,p表示朝向或来自第二能
源的期望功率流。所述恒定功率线表示朝向或来自第二能源24的功率 流，其取决于第二能源24是在充电还是在放电。
参照图5，沿着恒定功率线的多个操作点(亦即a!、 a2. a3、 a4...an) 可以提供绕组36上的所需电压(^ )。每个操作点an对应电压命令(K 和^)的唯一组合。当多个操作点能够产生相同的电压^和朝向/来自第 二能源的功率流时，沿着恒定功率线的每个点在双端逆变器系统32中 引起不同的功率损耗。每个电压命令与不同的逆变器切换功能(或调制 指数(modulation index))相关联，并且产生不同的的逆变器切换损耗。
参照图5和6，在一示例性实施例中，可以确定操作点an,其能够 降低系统功率损耗，与此同时实现朝向第二能源的期望的功率流并在电 机中产生指挥扭矩。根据一个实施例，向所述控制器提供指挥扭矩或期 望转矩。控制器也可被配置成用于确定所需的输出电流[和所需电压^ 以产生所述指挥扭矩。所述控制器可被配置用于确定朝向第二能源的期 望功率流以及与该期望功率流对应的恒定功率线(任务500)。可以选 择恒定功率线上的初始点a。作为初始评估点(任务502)。在示例性实
施例中，所述初始评估点可被选择为^与zY之间的角度^为0° (例如 见附图4和附图5,表示a)的地方。所述控制器可以确定与所述评估 点对应的第一逆变器电压命令(^)和第二逆变器电压命令(^)(任 务504 )。例如，通过确定第二电压命令^，并且/人^"减去^以获得所
需的第一电压命令^以产生^:。
在示例性实施例中，基于电压命令；和^计算第一和第二逆变器功 率损耗(任务506 )。此处使用的逆变器功率损耗包括导通功率损耗(基 于每个开关的前向(forward)电压降和电流)和开关损耗(基于能源的 DC电压电平、峰值AC相电流以及逆变器切换功率)，这是本领域容易理解的。逆变器的功率损耗可被确定用于输出相电压峰值(基于^或 和功率因数(基于相对于[的电压命令角)。所述功率损耗还基于
耦合至逆变器的能源电压、电机的峰值相电流以及所述逆变器的切换频
率，对于所有的操作点^，其保持不变。
图7为一图表，示出了在一示例性情况中，不同功率因数的情况下，
逆变器功率损耗与输出相电压峰值(亦即电压命令的峰值)之间的关系。
在一示例性实施例中，逆变器功率损耗值可由能源电压、电机的峰值相
电流以及逆变器的切换频率确定。在图7中，能源DC电压是300VDc, 电机的峰值相电流(Ip)为400A,并且逆变器的切换功率(fsw)为10kHz。 所述功率损耗值可以预先确定和/或存储在耦合至控制器、处理器或某一 其它控制模块的数据库、查找表、图表或某一其它计算机可读介质中。 本领域技术人员应当理解的是逆变器功率损耗计算的某些线性关系部 分考虑外推值(extrapolating value)(以应用在查找表、数据库、图表 等等中)，并且不需要计算或测量每一个输出相电压峰值和功率因数， 这是容易理解的。
再次参照图6,在一示例性实施例中，通过将第一和第二逆变器损 耗加起来就能确定双端逆变器系统的总的功率损耗(任务508)。根据 一个实施例预先确定的和/或存储的第一和第二逆变器损耗可以基于电
压命令(^或^)以及与评估点对应的相对于[的角度获得。
在一示例性实施例中，所述控制器被配置用于确定，为了对应的预 期电机电流[和理想功率流，对于选定的评估点而言，双端逆变器系统 的功率损耗是否最小(任务510)。根据一个实施例，如果最小系统功 率损耗还没有确定，那么该控制器可以通过在恒定功率线上选择另一评 估点来重复该过程(任务502)。这可以逐步(incrementally)增加恒定 功率线上的评估点相对于f的角度A (A仁A + A")。可以重复由任务 502、 504、 506、 508、 510限定的循环，直到确定双端逆变器系统的最 小功率损耗。对于本领域技术人员而言显而易见的是可以根据系统的设
计或者需要改变用于确定最小值的不同方法或手段以及选择评估点的 方式。
在一示例性实施例中，控制器可以选择对应于最小功率损耗的评估 点作为双端逆变器系统的工作点(任务514)。控制器可以使用与所述 工作点对应的电压命令(^和^ )来调制第一和笫二逆变器(任务516)。当朝向/来自第二能源24的期望功率流或所需要(或期望的)电机电流〖 随着时间改变时，控制器可以动态地重复整个过程。
图8-12为一些图表，示出了与 一示例情况的不同评估点对应的双端 逆变器系统的工作特性，该示例情况使用来自图7的值。如图ll所示， 通过选择^与[之间的角度为0。(垂直轴)选择初始评估点作为叠代 的第一点(位于水平轴上的叠代点1)。通过多个叠代点，^与[之间 的角度可以从0。到90°逐步增加，如所示。增加^与[之间的角度还 可以使^和第一和第二逆变器的调制指数产生对应的变化，如图8-10所 示。如图12所示，当把每一个叠代点的第一逆变器损耗和第二逆变器 损耗做加法时，就可以识别出产生最小双端逆变器系统功率损耗的有效 工作点。与该工作点对应的第一和第二电压命令(^和^)可用于调制 第一和第二逆变器。
以上描述的系统和/或方法提供了一种用两个独立的能源22、 24向 电机20供电的电系统，并且能够降低开关损耗，由此降低总的系统损 耗。还可以实现双端逆变器系统32的其它特征，如不同的功率流动或 功率传输。如上所述，当电机20内部可以产生指挥扭矩时，不但没有 削弱电机20的性能，反而允许多余功率在能源22、 24之间流动。
其它实施例可以将以上描述的系统和方法应用在不同类型的汽车、 不同的车辆(例如船只和飞机)或不同的电气系统中，因为它可以在两 个源的电压在大范围内动态变化的任何情况下实施。电机20和逆变器 38、 40可以具有不同的相数，此处描述的系统不应当只限制为三相设计。 也可以使用其它形式的能源22、 24,如电流源和负载，其包括二极管整 流器、晶闸管变换器、燃料电池、电感器、电容器和/或它们的任意组合。 基于设计的偏爱，系统元件和方法可以实施成硬件和/或软件的不同组 合，这在本领域中是容易理解的。
为了简洁起见，此处就不再详细描述有关信号处理、数据传输、发 信号、网络控制以及系统的其它功能方面(以及系统的独立工作元件) 的常规技术。此外，此处包含的在不同附图示出的连接线旨在表示不同 元件间的示例性功能关系和/或物理耦合。应当注意主题的实施例中可以
存在许多替代或额外的功能关系或物理连接。
虽然之前的详细描述中已经介绍了至少一个实施例，但是应当理解 的是可以存在多种变化。还应当理解的是此处描述的示例实施例并不是为了以任意方式限制要求保护的主题的范围、适用性或结构。然而，前 面的详细描述向本领域技术人员提供了执行上述实施例的便利指示。应 当理解的是在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下可对元件的功 能和排列做多种改变，其中权利要求书所限定的范围包括提交该专利申 请时的已知等同方式和可预知的等同方式。
权利要求
1.一种用于控制耦合至第一能源和第二能源的双端逆变器系统的方法，该方法包括确定与双端逆变器系统的运行相关联的恒定功率线，该恒定功率线表示朝向第二能源的期望功率流；在所述恒定功率线上确定工作点，该工作点对于所需的输出电流在双端逆变器系统中产生最小的功率损耗；以及用与所述工作点对应的第一电压命令和第二电压命令来调制该双端逆变器系统。
2. 根据权利要求1的方法，其中在所述恒定功率线上确定工作点 进一步包括在恒定功率线上选择多个评估点； 对于多个评估点中的每一个确定与评估点对应的相应第一电压命令和相应第二电压命令； 基于所述相应笫一电压命令和相应第二电压命令确定相应的 功率损耗值，以获得多个功率损耗值； 从所述多个功率损耗值中识别最小功率损耗值；以及 选择与最小功率损耗值对应的指定评估点用作工作点。
3. 根据权利要求2的方法，还包括基于所述相应笫一电压命令的峰值、所述相应第一电压命令相对于 所需输出电流的角度、第一能源的电压电平以及第一逆变器切换频率来 计算第一逆变器损耗；以及基于所述相应笫二电压命令的峰值、所述相应第二电压命令相对于 所需输出电流的角度、第二能源的电压电平以及第二逆变器切换频率来 计算第二逆变器损耗。
4. 根据权利要求3的方法，其中确定所述相应的功率损耗值还包 括将第一逆变器损耗和第二逆变器损耗相加。
5. 根据权利要求3的方法，还包括存储表示所述第一逆变器损耗 和第二逆变器损耗的数据。
6. 根据权利要求5的方法，还包括获取存储的第一逆变器损耗，该存储的第一逆变器损耗与所述相应 第一电压命令的峰值以及相应第一电压命令相对于所需输出电流的角度相对应；以及获取存储的第二逆变器损耗，该存储的第二逆变器损耗与所述相应 第二电压命令的峰值以及相应第二电压命令相对于所需输出电流的角度相对应。
7. 根据权利要求6的方法，其中确定所述相应功率损耗值还包括 将所述存储的第一逆变器损耗和存储的第二逆变器损耗相加。
8. —种用于控制耦合至笫 一 能源和第二能源的双端逆变器系统的 方法，该方法包4舌确定与双端逆变器系统的运行相关联的恒定功率线，该恒定功率线 表示朝向第二能源的期望功率流；在恒定功率线上选择初始评估点，其与相对于对应所需输出电流的 向量的0°角度相对应；确定与该初始评估点对应的第一电压命令和第二电压命令；基于该第一电压命令和第二电压命令确定初始系统功率损耗；对于至少 一 个额外评估点增加相对于与所需输出电流对应的向量的角度；确定与该额外评估点对应的相应第 一 电压命令和相应第二电 压命令；以及根据所述相应第一电压命令和相应第二电压命令确定相应的 系统功率损耗，以获得多个功率损耗值；在所述初始系统功率损耗值与多个功率损耗值中识别最小功率损 身毛值；以及选择与该最小功率损耗值对应的指定评估点用作工作点。
9. 根据权利要! 8的方法，其f确定第二电压命令基于 P二3l^ll。sin^,其中^是第二电压命令，^是所需输出电流，^是相对 于所需输出电流的角度，尸是基于恒定功率线的常数。
10. 根据权利要求9的方法，其中基于所述第二电压命令和所需输 出电压，通过从所需输出电压中减去所述第二电压命令来确定第一电压 命令。
11. 根据权利要求10的方法，还包括基于所述第一电压命令的峰值、所述第一电压命令相对于所需输出 电流的角度、第 一能源的电压电平以及笫 一逆变器切换频率来计算第一逆变器损耗；以及基于所述第二电压命令的峰值、所述第二电压命令相对于所需输出 电流的角度、第二能源的电压电平以及第二逆变器切换频率来计算第二 逆变器损耗。
12. 根据权利要求11的方法，其中确定系统功率损耗还包括将第一 逆变器损耗与第二逆变器损耗相加。
13. 根据权利要求11的方法，还包括存储表示所述第一逆变器损耗 和第二逆变器损耗的数据。
14. 根据权利要求13的方法，还包括获取存储的第 一逆变器损耗，该存储的第 一逆变器损耗对应于所述 第一电压命令的峰值以及第一电压命令相对于所需输出电流的角度；以 及获取存储的第二逆变器损耗，该存储的第二逆变器损耗对应于所述 笫二电压命令的峰值以及第二电压命令相对于所需输出电流的角度。
15. 根据权利要求14的方法，其中确定系统功率损耗还包括将所述 存储的第 一逆变器损耗和存储的第二逆变器损耗相加。
16. 根据权利要求8的方法，还包括使用与所述工作点对应的笫一 电压命令和第二电压命令来调制该双端逆变器系统。
17. —种应用在具有第一能源和第二能源的车辆中的双端逆变器系 统，该双端逆变器系统包括第一逆变器，其耦合至第一能源； 第二逆变器，其耦合至第二能源；以及控制器，其耦合至第一逆变器和第二逆变器，该控制器被配置用于 实现双端逆变器系统内期望的功率流，并且该控制器包括计算机可读介 质，其具有其上存储的用于控制该双端逆变器系统的计算机可执行指 令，所述计算机可执行指令^皮写入以确定与该双端逆变器系统的运行相关联的恒定功率线，该恒定功率 线表示朝向第二能源的期望功率流；在所述恒定功率线上确定工作点，该工作点对于所需的输出电流在 双端逆变器系统中产生最小的功率损耗；以及用与该工作点对应的第一电压命令和笫二电压命令来调制该双端 逆变器系统。
18. 根据权利要求17的双端逆变器系统，所述计算机可执行指令被 写入以在恒定功率线上选择多个评估点； 对于多个评估点中的每一个确定与评估点对应的相应第一电压命令和相应笫二电压命令； 基于所述相应第一电压命令和相应第二电压命令确定相应的 功率损耗值，以获得多个功率损耗值； 从所述多个功率损耗值中识别最小功率损耗值；以及 选择与最小功率损耗值对应的指定评估点用作工作点。
19. 根据权利要求18的双端逆变器系统，所述计算机可执行指令被 写入以基于所述相应第一电压命令的峰值、所述相应第一电压命令相对于 所需输出电流的角度、第一能源的电压电平以及第一逆变器的切换频率来计算第一逆变器损耗；以及基于所述相应笫二电压命令的峰值、所述相应第二电压命令相对于 所需输出电流的角度、笫二能源的电压电平以及第二逆变器的切换频率 来计算笫二逆变器损耗；以及存储该第一逆变器损耗和笫二逆变器损耗。
20. 根据权利要求19的双端逆变器系统，所述计算机可执行指令被 写入以获取存储的第一逆变器损耗，该存储的第一逆变器损耗与所述相应 第一电压命令的峰值以及相应第一电压命令相对于所需输出电流的角 度相对应；以及获取存储的笫二逆变器损耗，该存储的第二逆变器损耗与所述相应 第二电压命令的峰值以及相应笫二电压命令相对于所需输出电流的角度相对应；以及将所述存储的第一逆变器损耗和存储的第二逆变器损耗相加。
全文摘要
本发明涉及双端逆变器系统的高效工作点。本发明提供了用于控制耦合至第一能源和第二能源的双端逆变器系统的系统和方法。该方法包括确定与该双端逆变器系统的运行相关联的恒定功率线，该恒定功率线表示朝向第二能源的理想功率流。该方法还包括在恒定功率线上确定工作点，该工作点在双端逆变器系统中产生最小的功率损耗，以获得所需的输出电流，并且用与该工作点对应的第一电压命令和第二电压命令来调制该双端逆变器系统。
文档编号B60L15/00GK101409498SQ20081013118
公开日2009年4月15日 申请日期2008年7月30日 优先权日2007年7月30日
发明者B·A·维尔奇科, G·S·史密斯, G·约翰, J·M·纳加施马, M·佩里西克, S·查克拉巴蒂 申请人:通用汽车环球科技运作公司