用於電動車轉換器的控制方法和控制系統的製作方法
2023-08-10 21:58:56
專利名稱：用於電動車轉換器的控制方法和控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於電動車轉換器的控制，更特別涉及一種用於電動車轉換器的控制方法及其控制系統，以便在電動車的轉換器失靈時用來控制轉換器。
背景技術：
通常，電動車是指僅由電力驅動的車輛。混合動力車是結合了汽油車和電動車的功能從而矯正汽油車和電動車各種缺點的車輛。因此，根據不同場合的需要，混合動力車的駕駛者可選擇汽油引擎驅動模式、電動機驅動模式、和混合動力模式。如上所述，電動車在廣義上包括混合動力車。因此,在本說明書中，將狹義的電動 車和混合動力車統稱為「電動車」。由於在電動車的電動機驅動模式下不使用石油作為燃料，因此不會產生廢氣且噪音低。同時，電動車設有轉換器，其中轉換器將由高壓電池產生的高電壓轉換成低電壓。在電動車由電動機驅動時，轉換器將電力供應給電氣組件或者對低電壓電池充電。將升高或降低電壓的DC-DC轉換器用作這種轉換器使用。用於電動車的轉換器控制系統，可與因系統處理高電壓的特徵而損壞電動車電氣組件的危險有關。根據常規技術，如果檢測到PWM (脈寬調製)的錯誤輸出，則確定檢測器失靈並結束PWM信號的輸出。在此，由於電路的時間延遲或CPU的失靈，可出現PWM信號的錯誤輸出。如果不輸出PWM信號，則轉換器停止工作並且電動車的功能也停止。如果在運行過程中電動車的功能停止，則會降低車輛的燃料消耗和駕駛者的滿意度。此外，只在錯誤地輸出PWM信號之後，轉換器的控制才開始失靈。因此，因從轉換器失靈的時間點到激活轉換器控制失靈的時間點PWM信號的錯誤輸出而產生的高電壓和高電流，嚴重加壓於車輛的電氣組件。因此，具有高可靠性和快速保護功能的轉換器控制是必需的，以便在轉換器失靈或異常操作時防止對車輛電氣組件造成損害或使損害降至最低。同時，根據用於確定轉換器失靈的常規技術，安裝在轉換器高壓端的電流傳感器檢測由於PWM信號的錯誤輸出而產生的過電流。如果電流傳感器檢測到過電流，則確定出轉換器失靈並且PWM信號的輸出停止。根據常規技術，如果電流傳感器敏感地操作，則由於PWM信號的錯誤輸出可嚴重損害電氣組件，並且如果電流傳感器過於敏感地操作，則由於電流傳感器的噪音，可異常地停止PWM信號的輸出。為解決這個問題，響應噪音的組件、高精度元件、以及用於獲得過電流閾值的測試是必要的。因此，研究時間可能會非常長且生產成本可能非常高。在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用於增強對本發明背景的理解，因此可能包含不構成在本國中本領域普通技術人員公知的現有技術的信息。
發明內容
本發明致力於通過快速確定PWM信號的錯誤輸出且減小轉換器失靈的點和激活轉換器失靈控制的點之間的時間間隔，提供用於電動車轉換器的控制方法及其控制系統，具有增加失靈確定的可靠性和使電氣組件損害降至最低的優勢。本發明致力於提供一種用於電動車轉換器的控制方法及其控制系統，其還具有減少研發時間和成本的優勢，不使用電流傳感器來確定轉換器的失靈，因此響應噪音的組件、高精度元件，以及獲得過電流閾值的測試都不是必需的。根據本發明一個示例性實施例，用於電動車轉換器的控制方法控制電動車的轉換器，其中轉換器適於降低電壓，計數單元適於對由轉換器生成的信號進行計數。在一個或多個實施例中，控制方法包括在轉換器工作期間將由轉換器生成的信號 輸入到計數單元；通過計數單元對信號進行計數、確定計數單元的計數結果是否與預定間隔相對應；以及在計數結果與預定間隔不對應的情況下確定轉換器失靈。由轉換器生成的信號可以是PWM信號。在轉換器失靈的情況下，計數單元可停止轉換器的工作。在轉換器停止的情況下，計數單元可將轉換器的失靈信號報告給CPU。在計數結果與預定間隔相對應的情況下，確定轉換器未失靈並重置計數單元。根據本發明另一個示例性實施例，用於電動車轉換器的控制系統控制電動車，其中轉換器轉換電壓，並且電流傳感器安裝在轉換器電的路中。在一個或多個實施例中，控制系統包括信號處理單元，適於從電流傳感器接收信號；CPU，適於從信號處理單元接收信號；PWM輸出緩衝器，適於從CPU接收並輸出PWM信號；計數單元，適於在CPU和PWM輸出緩衝器之間提取PWM信號並確定轉換器是否失靈。轉換器可以是升高或降低電壓的DC-DC轉換器。轉換器可以降低由高壓電池產生的電壓，並將該電壓供應給電負載或者對低電壓電池充電。電流傳感器可檢測過電流。PWM輸出緩衝器可根據計數單元的確定而有選擇地輸出或不輸出PWM信號。在一個或多個實施例中，控制系統還包括「與」門，適於在所有輸入端接收到輸入的情況下生成輸出值；和「或」門，適於在至少一個輸入端接收到輸入的情況下生成輸出值；其中計數單元通過「與」門和「或」門接收CPU的PWM信號。計數單元可以將從「與」門輸出的PWM信號的時間間隔和從「或」門輸出的PWM信號的時間間隔與各自的預定間隔進行比較。在一個或多個實施例中，控制系統還包括時鐘生成單元，適於在電動車行駛時總是生成時鐘信號，其中計數單元適於在「與」門和「或」門分別輸出PWM信號期間對時鐘信號進行計數，並計算從「與」門輸出的PWM信號的時間間隔和從「或」門輸出的PWM信號的時間間隔。計數單元在從「與」門輸出的PWM信號的時間間隔和從「或」門輸出的PWM信號的時間間隔與各自的預定間隔相對應的情況下，確定轉換器未失靈並接通PWM輸出緩衝器。計數單元在從「與」門輸出的PWM信號的時間間隔和從「或」門輸出的PWM信號的時間間隔與各自的預定間隔不對應的情況下，確定轉換器失靈並關斷PWM輸出緩衝器。
圖I是根據本發明示例性實施例的用於電動車轉換器的控制系統的電路圖；圖2是用於說明施加到本發明示例性實施例的PWM信號和時鐘信號的圖；圖3是根據本發明示例性實施例的用於電動車轉換器的控制方法的流程圖。附圖標記說明100 :轉換器；
200 電流傳感器；300 :轉換器的控制系統；310，信號處理單元；320 :CPU ;330 :PWM輸出緩衝器；340 :計數單元；342 與」門；344:「或」門；以及350:時鐘生成單元。
具體實施例方式下面參考附圖對本發明的示例性實施例作出細節說明。應該理解的是，本文中所使用的術語「車輛」或「車輛的」或其它類似的術語包括一般而言的機動車輛，比如包含運動型多用途車輛(SUV)、公共汽車、貨車，各種商用車輛的客車、包含各種輪船和艦船的船隻、飛行器等等，並且包括混合動力車輛、電動汽車、混合動力電動汽車、氫動力汽車和其它替代燃料汽車(例如，從除了石油以外的資源中取得的燃料)。如在本文中所引用的，混合動力車輛是具有兩種或多種動力來源的車輛，例如汽油動力車輛和電動動力車輛二者。本發明的一個示例性實施例提供一種用於電動車轉換器的控制方法及其控制系統，其獨立確定轉換器失靈和過電流的產生。參考圖1-3，詳細說明根據本發明示例性實施例的用於電動車的轉換器的控制方法及其控制系統。圖I是根據本發明示例性實施例的用於電動車的轉換器的控制系統的電路圖。如圖I所示，根據本發明示例性實施例的用於電動車的轉換器的控制系統300，控制轉換器100的轉換電壓。電流傳感器200固定在被包含在轉換器100中的電路上。轉換器的控制系統300包括信號處理單元310、CPU320、PWM輸出緩衝器330，和計數單元340。轉換器100固定在電動車中，並降低由高電壓電池生成的電壓以便為電負載供電或為低電壓電池充電。在一個或多個實施例中，轉換器100為DC-DC轉換器。電流傳感器200將由轉換器100生成的PWM信號傳送至信號處理單元310。此外，電流傳感器200檢測電路的過電流並將其傳送至信號處理單元310。在一個或多個實施例中，傳送PWM信號，電流傳感器200僅僅將由轉換器100生成的PWM信號傳送至信號處理單元310，而並不涉及確定和PWM信號的控制。此外，獨立於由電流傳感器200傳送PWM信號來執行過電流的確定。信號處理單元310將從電流傳感器200接收到的PWM信號和過電流發生信號傳送給CPU320。此外，信號處理單元310接收來自一個或多個傳感器的信號並將每個傳感器被固定的裝置的操作環境報告給CPU320。在一個或多個實施例中，傳送PWM信號,信號處理單兀310僅僅將從電流傳感器200接收到的PWM信號傳送至CPU320，但不涉及確定和控制PWM信號。此外，PWM信號的傳送，與由信號處理單元310報告過電流的產生獨立進行。CPU320指的是管理設置在電動車中的一個或多個控制系統的中央處理單元。因此，CPU320接收一個或多個來自信號處理單元310的信號並控制一個或多個裝置。此外，CPU320接收來自信號處理單元310的PWM信號，將其處理成PWM輸出信號，然後將PWM輸出 信號傳送至PWM輸出緩衝器330。PWM輸出緩衝器330接收來自CPU320的PWM輸出信號，將其處理成PWM信號，然後輸出PWM信號。此外，PWM輸出緩衝器330不會根據從計數單元340接收的控制信號而有選擇地輸出PWM信號。在此，PWM信號和PWM輸出信號可以是相同的，也可以是不同的。計數單元340在CPU320和PWM輸出緩衝器330之間提取PWM信號並確定轉換器100是否失靈。更詳細地，計數單元340對PWM信號進行計數並確定計數結果是否與預定間隔相對應。如果計數結果與預定間隔相對應，則計數單元340確定轉換器100沒有失靈並接通PWM輸出緩衝器330。如果計數結果與預定間隔不對應，則計數單元340確定轉換器100失靈並關斷PWM輸出緩衝器330。如果PWM輸出緩衝器330被關斷，則計數單元340將轉換器100的失靈報告給CPU320。當將PWM信號輸入到計數單元340時，通過「與」門342，將在CPU320和PWM輸出緩衝器330之間提取的一部分PWM信號輸入到計數單元340，通過「或」門344將其餘的PWM信號輸入到計數單元340中。在此，在電路的所有輸入端接收到輸入時，「與」門342生成輸出。此外，在至少一個輸入端接收到輸入時，「或」門344生成輸出。通過「與」門342的PWM信號和通過「或」門344的PWM信號具有各自的預定間隔。此外，「與」門342的PWM信號和「或」門344的PWM信號可具有相同或不同的預定間隔。將轉換器正常工作時生成的PWM信號的時間間隔設置成預定間隔。轉換器正常操作計數單元340時生成的PWM信號的時間間隔被預存儲。因此，從「與」門342輸出的PWM信號的正常時間間隔和從「或」門344輸出的PWM信號的正常時間間隔被預存儲在計數單元340中。計數單元340連接於時鐘生成單元350。時鐘生成單元350在恆定短周期內連續生成時鐘信號。因此，計數單元340在「與」門342輸出PWM信號期間對時鐘信號進行計數，並且在從「或」門344輸出PWM信號期間對時鐘信號進行計數。通過將已計數的時鐘信號的數目與周期相乘，來計算得出從「與」門342和「或」門344輸出的PWM信號的時間間隔。通過將從「與」門342和「或」門344輸出的PWM信號的時間間隔與PWM信號的正常時間間隔相比較，來確定轉換器100是否正常操作。圖2是用於說明本發明不例性實施例的PWM信號和時鐘信號的圖。
如圖2所示，根據本發明示例性實施例，將相移控制方法應用到用於電動車轉換器的控制方法及其控制系統中。相移控制方法是如圖2所示，在Ml和M4同步之後M2和M3同步，通過改變M2和M3的相位來控制PWM信號的一種方法。相移控制方法對於本領域技術人員是眾所周知的，因此省略對其的詳細說明。區域是指根據相移控制方法正常輸出PWM信號的區域。Tl是指在一個周期內從「與」門342正常輸出PWM信號的時間。此外，T4是在一個周期內從「或」門344正常輸出PWM信號的時間。S卩，Tl和T4是指轉換器100正常操作時PWM信號的輸出，並分別用作「與」門342和「或」門344的預定間隔。計數單元340在PWM信號被輸出的期間內，通過對時鐘信號進行計數，來計算PWM 信號的時間間隔，並通過將PWM信號的時間間隔與Tl和T4進行比較來確定轉換器100是否正常運行。B區域是因PWM信號的錯誤輸出的硬切換區域(hard switching region)。此外，C區域是因PWM信號的錯誤輸出的相位間的短路。通常，相位間的短路是指在三相電路中的兩個相位的短路。在此，相位間的短路是指場效應電晶體(FET)的相位間短路。在B區域和C區域中，從「與」門和「或」門輸出的PWM信號的時間間隔不分別對應於Tl和T4。即，在B區域中，從「與」門和「或」門輸出的PWM信號的時間間隔小於Tl和T4。在C區域中，從「與」門輸出的PWM信號的時間間隔大於Tl，而「或」門輸出的PWM信號的時間間隔小於T4。在此情況下，計數單元340確定轉換器100失靈。根據本發明的示例性實施例，由於直接檢查PWM信號的輸出，因此可快速檢測到PWM信號的錯誤輸出。因此，增加了轉換器100失靈確定的可靠性。參考圖3，詳細說明根據本發明示例性實施例的用於電動車轉換器的控制方法。圖3是根據本發明示例性實施例的用於電動車的轉換器的控制方法的流程圖。如圖3所示，在步驟SlOO中重置計數單元340之後，在步驟SllO中轉換器100工作並生成PWM信號。此外，由轉換器100生成PWM信號的開始還意味著轉換器100失靈確定的開始。在轉換器100工作的情況下，在步驟S120中將由轉換器生成的PWM信號輸入到計數單元340。在步驟S120中，由轉換器100生成的PWM信號可以在相繼穿過固定在轉換器100的電路中的電流傳感器200、布置在轉換器100外部的信號處理單元310，和管理電動車的一個或多個控制系統的CPU320之後，被輸入到計數單元340。CPU320將PWM輸出信號傳送到PWM輸出緩衝器330。此外，計數單元340在CPU320與PWM輸出緩衝器330之間提取PWM輸出信號。如果從CPU320和PWM輸出緩衝器330之中提取的PWM信號被輸入到計數單元340，則在步驟S130中計數單元340對PWM信號進行計數。如圖I和圖2所示，在步驟S130中可以使用由時鐘生成單元350生成的時鐘信號。如果在步驟S130中計數PWM信號，則計數單元340在步驟S140中確定計數結果是否與預定間隔相對應。如圖2所示，在計數單元340中預存儲從「與」門342輸出的PWM信號的正常時間間隔和從「或」門344輸出的PWM信號的正常時間間隔。此外，可以考慮允許誤差來設置預定間隔。即，將通過將允許誤差加到PWM信號的正常時間間隔中或者從PWM信號的正常時間間隔中減去允許誤差而計算出的值，設定成預定間隔。如果在步驟S140中計數結果與預定間隔不相應，則在步驟S150中計數單元340確定轉換器100失靈。
如果確定出轉換器100失靈，則計數單元340停止轉換器100的操作，以便在步驟S160中不將PWM信號輸入到轉換器100。如果轉換器100停止，則在步驟S170中，計數單元340將轉換器的失靈信號報告到CPU。此外，如果誤差報告完成，則本發明的示例性實施例結束。如果在步驟S140中的計數結果與預定間隔相對應，則在步驟S180中，計數單元340確定出轉換器100未失靈。如果確定出轉換器100未失靈，則在步驟S190中，CPU320重置計數單元340並返回至步驟S120。如圖I所示，CPU320可以在步驟SlOO或步驟S190中重置計數單元。同時，應當理解的是，在該說明書中的電動車包括所有由電力驅動的車輛。如上所述，由於實時檢查PWM信號的輸出並快速檢測PWM信號的錯誤輸出，因此根據本發明的示例性實施例，可使因PWM信號的錯誤輸出造成的車輛電氣組件的損害降至最低。此外，由於設定了 PWM信號的正常操作範圍，因此電動車的功能不會被不必要地停止。因此，可增加轉換器的可靠性並使電氣組件的損害最少。由於電流傳感器不用於確定轉換器是否失靈，因此響應噪音的組件、高精度元件，以及用於獲得過電流的閾值的測試不是必需的。因此，可以減少研發的時間和費用。儘管上面已經結合目前被認為是實用的示例性實施例對該發明進行了說明。然而，應當理解的是，本發明並不局限於所公開的實施例，相反地，本發明意圖覆蓋包含在所附權利要求的精神和範圍中的各種變型和等同布置。
權利要求
1.一種用於控制電動車轉換器的方法，其中所述轉換器適於降低電壓，所述方法包括 在所述轉換器工作期間，將由所述轉換器生成的信號輸入到所述電動車的計數單元； 通過所述計數單元對所述信號進行計數； 確定所述計數單元的計數結果是否與預定間隔相對應；以及 在所述計數結果與所述預定間隔不對應的情況下，確定所述轉換器失靈。
2.如權利要求I所述的方法，其中由所述轉換器生成的所述信號是脈寬調製(PWM)信號。
3.如權利要求I所述的方法，其中在所述轉換器失靈的情況下，所述計數單元停止所述轉換器的工作。
4.如權利要求3所述的方法，其中在所述轉換器停止的情況下，所述計數單元將所述轉換器的失靈信號報告給CPU。
5.如權利要求I所述的方法，其中在所述計數結果與所述預定間隔相對應的情況下，確定所述轉換器未失靈並重置所述計數單元。
6.一種用於電動車轉換器的控制系統，其中所述轉換器適於轉換電壓，並且電流傳感器安裝在所述轉換器的電路中，所述系統包括 信號處理單元，被配置成從所述電流傳感器接收信號； CPU，被配置成從所述信號處理單元接收信號； 脈寬調製(PWM)輸出緩衝器，被配置成從所述CPU接收並輸出PWM信號；以及計數單元，被配置成在所述CPU和所述PWM輸出緩衝器之間提取所述PWM信號並確定所述轉換器是否失靈。
7.如權利要求6所述的控制系統，其中所述轉換器是被配置成升高或降低電壓的DC-DC轉換器。
8.如權利要求7所述的控制系統，其中所述轉換器被配置成降低由高壓電池產生的電壓，並將所述電壓供應給電負載或者對低壓電池充電。
9.如權利要求6所述的控制系統，其中所述電流傳感器被配置成檢測過電流。
10.如權利要求6所述的控制系統，其中所述PWM輸出緩衝器被配置成根據所述計數單元的確定而有選擇地輸出或不輸出所述PWM信號。
11.如權利要求6所述的控制系統，還包括 「與」門，其被配置成在所有所述輸入端接收到輸入的情況下生成輸出值； 「或」門，其被配置成在至少一個所述輸入端接收到輸入的情況下生成輸出值； 其中所述計數單元通過所述「與」門和所述「或」門接收所述CPU的所述PWM信號。
12.如權利要求11所述的控制系統，其中所述計數單元被配置成將從所述「與」門輸出的所述PWM信號的時間間隔和從所述「或」門輸出的所述PWM信號的時間間隔與各自的預定間隔進行比較。
13.如權利要求12所述的控制系統，還包括時鐘生成單元，其被配置成在所述電動車行駛時生成時鐘信號， 其中所述計數單元被配置成在所述「與」門和所述「或」門分別輸出所述PWM信號期間對時鐘信號進行計數，並計算從所述「與」門輸出的所述PWM信號的時間間隔和從所述「或」門輸出的所述PWM信號的時間間隔。
14.如權利要求11所述的控制系統，其中所述計數單元被配置成在從所述「與」門輸出的所述PWM信號的時間間隔和從所述「或」門輸出的所述PWM信號的時間間隔與所述各自的預定間隔相對應的情況下，確定所述轉換器未失靈並接通所述PWM輸出緩衝器。
15.如權利要求11所述的控制系統，其中所述計數單元被配置成在從所述「與」門輸出 的所述PWM信號的時間間隔和從所述「或」門輸出的所述PWM信號的時間間隔與所述各自的預定間隔不對應的情況下，確定所述轉換器失靈並關斷所述PWM輸出緩衝器。
全文摘要
本發明涉及用於電動車轉換器的控制方法和控制系統，其中轉換器適於降低電壓，計數單元適於對轉換器生成的信號進行計數。該控制技術包括在轉換器操作期間將由轉換器生成的信號輸入到計數單元；通過計數單元對信號進行計數；判斷計數單元的計數結果是否與預定間隔相對應；並且在計數結果與預定間隔不對應的情況下確定轉換器失靈。
文檔編號H02M3/335GK102790530SQ20111043156
公開日2012年11月21日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年5月20日
發明者李在遠, 李基淙, 林鐘京, 鄭泰煥, 郭相勳, 金成奎 申請人:現代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社