電動車輛電力轉換系統的制作方法
【專利摘要】一種電力轉換系統，包括控制器，其基于通過輸入而接收的至少一個信號來控制平滑電容器的放電。所述至少一個信號指示被配置為將平滑電容器放電的放電電路的故障。所述控制器控制通過包括平滑電容器的電力系統的寄生電阻組件的平滑電容器中的所存儲電荷的放電。所述電力轉換系統可以用于電動車輛。
【專利說明】
電動車輛電力轉換系統
【技術領域】
[0001 ] 本文所描述的一個或多個實施例涉及電動車輛電力轉換系統。
【背景技術】
[0002]已經為電動車輛開發了各種類型的電力轉換系統。一種類型的電力轉換系統執行倒退(retrogressive)操作,其包括提升來自主電源的DC電壓,將DC電壓轉換為AC電壓，并輸出AC電壓到馬達發電機。這種系統還可以執行再生(regenerative)操作，其包括將馬達發電機的再生電力提供給主電源、電動車輛的輔助設備(例如，電動動力轉向、空調、E⑶等)、和/或DC輔助電源。
[0003]在這樣的系統中，當電力轉換停止(例如，作為點火鑰匙的關閉操作、故障、或者車輛碰撞或其他事故的結果)時，存儲在安裝在位于主電路之間的電極間的平滑電容器中的電荷可以強制地(例如，主動地)在預定時間內被放電。執行此強制放電以使得平滑電容器的端間電壓下降到安全電壓電平。
[0004]為了執行此操作，可以接通放電電路的開關元件，以通過電阻器將平滑電容器的所存儲電荷強制放電。然而，當放電電路發生故障時，不執行平滑電容器的強制放電，并且即使在預定的時間已經過去之后，平滑電容器的端間電壓可能維持一個不安全的高電壓電平。
【發明內容】
[0005]根據一個實施例，一種電動車輛電力轉換系統包括:馬達驅動電力系統，用于將來自DC主電源的DC電壓通過逆變器電路而輸出到馬達發電機；以及控制電路，用于控制馬達驅動電力系統，其中:馬達驅動電力系統包括串聯連接的用于平滑DC電壓的平滑電容器、電阻器、和半導體開關元件，馬達驅動電力系統包括專用放電電路，用于將平滑電容器中的所存儲電荷放電，所述控制電路包括放電控制器，當檢測到專用放電電路的故障時，放電控制器同時接通第一組上下臂，上下臂包括逆變器電路的功率半導體，并且放電控制器通過上下臂的寄生電阻組件來將平滑電容器中的所存儲的電荷放電。
[0006]放電控制器可以取決于平滑電容器的端間電壓是否能夠在預定時間內被放電到目標電壓來檢測專用放電電路的故障。
[0007]馬達驅動電力系統可以從DC主電源將DC電壓通過升壓電路和逆變器電路輸出到馬達發電機；當檢測到專用放電電路的故障時，放電控制器可以同時導通第二組上下臂，其中第二組上下臂包括升壓電路的串聯連接的功率半導體；或者放電控制器同時導通包括逆變器電路的功率半導體的第一組上下臂，并且放電控制器可以通過逆變器電路的第一組上下臂或者升壓電路的第二組上下臂的寄生電阻組件來將平滑電容器的所存儲電荷放電。
[0008]平滑電容器可以包括在DC主電源和升壓電路之間的第一平滑電容器，以及升壓電路和逆變器電路之間的第二平滑電容器。
[0009]根據另一個實施例，一種裝置包括:耦接到電路的輸入；以及控制器，其基于通過輸入而接收的至少一個信號來控制平滑電容器的放電，所述至少一個信號指示被配置為將平滑電容器放電的放電電路的故障，所述控制器用于控制在平滑電容器中的所存儲電荷的通過包括平滑電容器的電力系統的寄生電阻組件的放電。
[0010]放電電路的故障可能阻止放電電路將平滑電容器放電。所述輸入可以是控制器的輸入。當平滑電容器的端間電壓不能夠在預定時間內被放電到目標電壓時，所述控制器可以從信號中檢測到故障。寄生電阻組件可被包括在升壓電路中。
[0011]控制器可以獨立于具有故障的放電電路來控制平滑電容器中的所存儲電荷的放電。控制器可以控制在平滑電容器中的所存儲電荷的沿著旁路(bypass)放電電路的信號路徑的放電。電力系統可以是車輛的馬達驅動電力系統。電路可以是檢測器或逆變器。
[0012]根據另一個實施例，一種裝置包括:第一放電電路；第二放電電路；以及控制器，其控制電荷存儲設備的通過第一放電電路或第二放電電路中的一個的放電，其中，當第一放電電路沒有故障時，控制器控制電荷存儲設備的通過第一放電電路的放電，并且當第一放電電路具有故障時，控制電荷存儲設備的通過所述第二放電電路的放電，并且其中，沿著旁路第一放電電路的路徑來通過第二放電電路將電荷存儲設備放電。
[0013]電荷存儲設備可以是平滑電容器。當平滑電容器的端間電壓無法在預定時間內通過第一放電電路被放電到目標電壓時，控制器可以確定第一放電電路有故障。
[0014]第二放電電路可以包括電力系統的寄生電阻組件，并且當第一放電電路具有故障時，電荷存儲設備可以通過第二放電電路的寄生電阻組件被放電。寄生電阻組件可被包括在升壓電路中。
[0015]當平滑電容器的端間電壓無法在預定時間內被放電到目標電壓時，控制器可以檢測到第一放電電路的故障。電荷存儲設備可以耦接到電動車輛的馬達。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]參照附圖，通過詳細描述示例性實施例，特征將對于本領域的技術人員變得顯而易見，在附圖中:
[0017]圖1示出了電動車輛電力轉換系統的實施例；
[0018]圖2示出了通過放電控制器執行的放電過程的實施例；
[0019]圖3示出了通過輔助設備電力系統的放電過程的實施例；
[0020]圖4示出了通過一種類型的專用放電電路的放電過程；以及
[0021]圖5示出了包括多個并聯連接的升壓電路的實施例。
【具體實施方式】
[0022]以下參考附圖更加充分地描述示例性實施例；然而，它們可體現為不同的形式，而不應被解釋為限于本文所闡述的實施例。而是，提供這些實施例以使得此公開將是徹底和完整的，并且將充分地將示例性實施方式傳達給本領域技術人員。
[0023]在附圖中，為了說明清楚，層和區域的尺寸可以被夸大。還應當理解的是，當層或元件被稱為在另一層或基底“上”時，其可以直接在另一層或基底上，或者也可以存在中間層。此外，應當理解的是，當層被稱為在另一層“下”時，其可以直接在下，并且也可以存在一個或多個中間層。另外，還將被理解的是，當層被稱為在兩層“之間”時，其可以是兩層之間的唯一的層，或者還可以存在一個或多個中間層。相似的參考標號始終指代相似的元件。
[0024]此外，當將一個元件描述為“耦接”到另一元件時，該元件可以“直接耦接”到另一元件，或者通過第三元件而“電稱接”到其他元件。
[0025]圖1示出例如可以安裝在諸如混合動力車輛或電動車輛的電驅動車輛中的電力轉換系統100的實施例。電力轉換系統可以倒退或再生地驅動馬達發電機5。并聯或分配型(split-type)(串并聯型)或串聯型可以用作使用馬達發電機5的混合動力車輛的類型。
[0026]電力轉換系統100執行倒退操作和再生操作。倒退操作包括通過升壓電路3提升來自DC主電源2的DC電壓，通過逆變器電路4將DC電壓轉換成三相AC電壓，然后將AC電壓輸出到馬達發電機5。再生操作包括通過逆變器電路4和升壓電路3將來自馬達發電機5的再生電力提供到DC主電源2、輔助裝置6、和/或DC輔助電源7。
[0027]例如，電力轉換系統100可以包括DC主電源2 (例如，48伏的鋰離子電池)、用于閉合/斷開分別連接到DC主電源2的輸出端的電氣電路的電氣電路開關(例如，DC接觸器)8、在開關8之間的第一平滑電容器(例如，DC鏈路電容器)9、經由第一平滑電容器9連接的，并且向車輛的每個輔助設備6 (例如，電氣控制的電力轉向、空調、E⑶)和DC輔助電源7 (例如，12伏/24伏電池)提供電力的輔助設備電力系統S1、以及馬達驅動電力系統S2，其經由第一平滑電容器9與輔助設備電力系統SI并聯連接，并且被配置為倒退或再生地驅動馬達發電機5。用于平滑DC電壓的第一平滑電容器9可以被包括在馬達驅動電力系統S2中。
[0028]輔助設備電力系統SI包括DC/DC轉換器10。各個輔助設備6和DC輔助電源7被并聯連接在DC/DC轉換器10的輸出端處。
[0029]發動機驅動電力系統S2包括升壓電路3，用于對來自DC主電源2的DC電壓進行電壓轉換。逆變器電路4將從升壓電路3輸出的DC電壓轉換為AC電壓，以輸出到馬達發電機5。
[0030]升壓電路3包括功率半導體31a和31b (例如，IGBT、M0SFET等)，電抗器32、和第二平滑電容器33。升壓電路3包括上臂31a和下臂31b，其包括串聯連接的功率半導體。逆變器電路4的正極端子被連接到上臂31a的半導體端子(例如，集電極端子或漏極端子)。DC主電源2的負端連接到下臂31b的半導體端子(例如，發射極端子或源極端子)。
[0031]第二平滑電容器33被連接在上臂31a和下臂31b的半導體端子之間。平滑電容器33可以在升壓電路3的輸出端子處與上臂31a和下臂31b并聯連接。
[0032]電抗器32的一端連接在上臂31a的另一端(發射極端子或源極端子)和下臂31b的另一端(集電極端子或漏極端子)之間，例如，在其間的串聯連接點處。電抗器32的另一端可被連接到DC主電源2的正極端子。或者，可以如此配置升壓電路3的上臂31a和下臂31b使得續流(free-wheeling) 二極管被反向并聯連接。
[0033]升壓電路3被提供有驅動電路34，用于驅動上臂31a和下臂31b。驅動電路34允許上臂31a和下臂31b基于預定的占空比而被交替地切換，使得電抗器32被充電和放電，以在倒退(提升)方向或再生(下降)方向上傳遞電力。驅動電路34從控制電路11接收驅動命令信號(控制信號)。
[0034]第二平滑電容器33被安裝在升壓電路3中，并且用作位于逆變器電路4的輸入端子處的平滑電容器。例如，第二平滑電容器33由升壓電路3和逆變器電路4共同使用。
[0035]逆變器電路4包括三相橋接電路4u、4v、和4w以及驅動電路42。三相橋接電路4u、4v、和4w包括并聯連接的串聯連接上臂41a和下臂41b。驅動電路42驅動橋接電路4u、4v、和4w的各個的上臂41a和下臂41b。
[0036]上臂41a和下臂41b包括功率半導體，諸如IGBT、MOSFET等。驅動電路42從控制電路11接收驅動命令信號(控制信號)。輔助設備電力系統SI和馬達驅動電力系統S2由控制電路11控制。
[0037]為了執行電動車輛的操作所需的倒退/再生電力控制，控制電路11生成用于每個功率半導體的驅動命令信號，同時基于來自整體控制器(例如，上部ECU)的所需的操作命令采取到升壓電路3和逆變器電路4的最佳電力鏈路。控制電路11可以將用于相應的功率半導體的驅動命令信號傳送到每個驅動電路來作為切換命令。
[0038]因此，電力轉換系統100執行通過升壓電路3提供DC主電源2的DC電壓，通過逆變器電路4將DC電壓轉換為AC電壓，并且輸出AC電壓到馬達發電機5的倒退操作。電力轉換系統100執行經由逆變器電路4和升壓電路3將馬達發電機5的再生電力提供到DC主電源2、車輛的輔助設備6、以及DC輔助電源7的再生操作。
[0039]控制電路11可被配置成在物理上被劃分為分別對應于升壓電路3和逆變器電路4，或者可以被共同使用并整體地形成以減少部件的數量用于降低成本。
[0040]在本實施例的電力轉換系統100中，馬達驅動電力系統S2包括用于將平滑電容器9和33的每個中的所存儲電荷放電的專用放電電路12。圖1中所示的參考標號15是指自放電電阻器。
[0041]專用放電電路12包括串聯連接的電阻器121和半導體開關元件122(例如，IGBT、MOSFET等)，并且其被布置在電力轉換系統100的主電路電極之間，同時被連接在其間。例如，專用放電電路12可以被布置在升壓電路3和逆變器電路4之間，并且可以被安裝在主電路電極之間同時被連接在其之間。
[0042]專用放電電路12包括用于驅動半導體開關元件122的驅動電路123。驅動電路123導通半導體開關元件122，以執行專用放電電路12的放電功能。同時，驅動電路123從控制電路11接收驅動命令信號(控制信號)。
[0043]本實施例的控制電路11包括放電控制器111，用于通過專用放電電路12或升壓電路3來將平滑電容器9和33的所存儲電荷放電。控制電路11可以是專用或通用計算機電路，包括CPU、存儲器、I/O接口、AD轉換器等，并且可以依賴于存儲在存儲器中的控制程序來控制放電控制器111的功能。
[0044]例如，放電控制器111可以執行故障檢測功能，用于檢測專用放電電路12的故障。放電控制器111可以取決于專用放電電路12是否發生故障，來將用于在平滑電容器9和33中的所存儲電荷的放電電路改變到專用放電電路12和升壓電路3。
[0045]在信令方面，放電控制器111可以接收指示電力轉換系統100的停止的信號(例如，指示逆變器電路4的停止的逆變器停止信號)，可以同時接收指示電氣開關8的斷開狀態(阻斷)的切斷信號，并且可以開始平滑電容器9和33的放電過程。
[0046]放電控制器111從位于電氣電路開關8與升壓電路3之間的第一電壓檢測器13接收第一電壓檢測信號。第一電壓檢測器13檢測第一平滑電容器9的端間電壓。
[0047]同時，放電控制器111從位于升壓電路3和逆變器電路4之間的第二電壓檢測器14接收第二電壓檢測信號。第二電壓檢測器14檢測第二平滑電容器33的端間電壓。
[0048]放電控制器111使用第一和第二電壓檢測信號來檢測專用放電電路12的故障是否存在。如果專用放電電路12尚未發生故障，則放電控制器111通過專用放電電路12來將平滑電容器9和33放電，而如果專用放電電路12已經發生故障，則放電控制器111通過升壓電路3的上臂31a和下臂31b以及逆變器電路4的上臂41a和下臂41b來將平滑電容器9和33放電。
[0049]在下文中，將對放電控制器111檢測專用放電電路12的故障的方法的實施例進行描述。放電控制器111基于故障檢測時間Tc和目標值Vc來檢測故障是否存在于專用放電電路12中。故障檢測時間Tc指示在預設強制放電開始之后的預定時間。目標值Vc為在故障檢測時間Tc過去之后的第二平滑電容器33的端間電壓的目標值。如果在故障檢測時間Tc內不發生放電至目標值Vc，則放電控制器111檢測到專用放電電路12的故障存在。
[0050]由于第二平滑電容器33的端間電壓大于第一平滑電容器9的端間電壓，并且第二平滑電容器33的端間電壓由于強制放電開始而首先減小，所以第二平滑電容器33端間電壓可被用來檢測故障。
[0051]例如，第二平滑電容器33的端間電壓可以以預定的時間間隔(例如，0.1秒的間隔)來檢測，直到故障檢測時間Tc過去。故障可以取決于端間電壓是否可被放電到目標值Vc而被確定存在。
[0052]在這種情況下，在故障檢測時間Tc過去之后的端間電壓的目標值Vc可以通過從強制放電開始產生的第二平滑電容器33的端間電壓對放電時間特征曲線來確定。或者，專用放電電路12的故障檢測可以從在故障檢測時間Tc中的端間電壓的諸如減小速率、減小量等的變量來確定。
[0053]圖2和3示出了根據一個實施例的放電控制器111的功能和通過平滑電容器9和33來進行的電力轉換系統100的放電過程。
[0054]首先，放電控制器111從逆變器電路4接收逆變器停止信號。例如，當車輛的點火鑰匙被關閉，或者電力轉換系統100由于故障(例如，車輛和/或它的系統之一的某些缺陷情況)或者諸如車禍的事故而被停止時，可以接收逆變器停止信號(Spl)。
[0055]此外，當電力轉換系統100被停止時，放電控制器111接收指示電氣電路開關8的斷開操作的切斷信號(Sp2)。或者，電氣電路開關8的斷開操作可通過放電控制器111來執行。
[0056]在接收逆變器停止信號和切斷信號后，放電控制器111開始通過專用放電電路12來將平滑電容器9和33放電(Sp3)。例如,放電控制器111同時輸出用于僅僅導通升壓電路3的上臂31a的驅動命令信號(控制信號)，同時輸出用于導通半導體開關元件122的驅動命令信號(控制信號)到專用放電電路12的驅動電路123。因此，第一平滑電容器9和第二平滑電容器33中的電荷通過專用放電電路12的電阻器121被放電。
[0057]第二平滑電容器33具有更大的端間電壓，并且通過專用放電電路12而首先被放電。在第二平滑電容器33的端間電壓等于第一平滑電容器9的端間電壓之后，第一平滑電容器9和第二平滑電容器33 —起被放電。
[0058]放電控制器111當開始通過專用放電電路12放電時，在同一時間從各自的電壓檢測單元13和14接收電壓檢測信號。放電控制器111取決于端間電壓是否能在故障檢測時間Tc內被放電到目標值Vc，來確定專用放電電路12的故障是否存在(Sp4)。例如，如果第二平滑電容器33的端間電壓在故障檢測時間Tc內沒有被放電到目標值Vc，則放電控制器111檢測到專用放電電路12的故障。
[0059]如果第二平滑電容器33的端間電壓可以在故障檢測時間Tc內放電到目標值Vc，例如，如果專用放電電路12尚未發生故障，則放電控制器111繼續放電。當端間電壓在允許的放電時間Td內達到預定的安全電壓，例如，目標值Vd，則放電控制器111終止放電(Sp5)。
[0060]相反，如果第二平滑電容器33的端間電壓在故障檢測時間Tc內沒有被放電到目標值Vc，例如，如果專用放電電路12的故障已經發生，則放電控制器111開始通過升壓電路3將平滑電容器9和33放電(Sp6)。例如，如圖3中所示，放電控制器111輸出驅動命令信號(控制信號)用于同時接通升壓電路3的上臂31a和下臂31b，和/或逆變器電路4的上臂41a和下臂41b。因此，在第二平滑電容器33和第一平滑電容器9中的所存儲電荷通過上臂31a和下臂31b和/或上臂41a和下臂41b的寄生電阻組件被放電。
[0061]第二平滑電容器33具有更大的端間電壓，并且首先通過升壓電路3被放電。在第二平滑電容器33的端間電壓等于第一平滑電容器9的端間電壓之后，第一平滑電容器9和第二平滑電容器33被一起放電。
[0062]通過逆變器電路4的上臂41a和下臂41b的放電可以同時接通三相橋接電路4u、4v、和4w的所有的上臂41a和下臂41b，或任何單相橋接電路的上臂41a和下臂41b。
[0063]類似于上述通過專用放電電路12放電，以及通過升壓電路3來開始放電，放電控制器111從各自的電壓檢測單元13和14接收電壓檢測信號，并且取決于端間電壓是否能夠在故障檢測時間Tc’內被放電到目標值Vc’，來檢測通過升壓電路3和逆變器電路4的放電是否發生故障(Sp7)。
[0064]通過升壓電路3和逆變器電路4放電的故障檢測時間Tc’與目標值Vc’可以與通過專用放電電路12的放電的故障檢測時間Tc與目標值Vc相同或者不同。
[0065]取決于第一平滑電容器9的端間電壓是否能夠在故障檢測時間Tel’內被放電到目標值Vcl’，以及第二平滑電容器33的端間電壓是否能夠在故障檢測時間Tc2’內被放電到目標值Vc2’，放電控制器111檢測通過升壓電路3和逆變器電路4的放電的故障。
[0066]如果平滑電容器9和33的端間電壓可以在故障檢測時間Tc’內被放電到目標值Vc’，例如，如果通過升壓電路3的放電尚未發生故障，則放電控制器111繼續放電。在允許的放電時間Td內被放電到目標值Vd，例如，安全電壓之后，放電控制器111終止放電(Sp8)。
[0067]專用放電電路12的故障檢測時間Tc、通過升壓電路3的放電的故障檢測時間Tc’、以及通過升壓電路3的放電時間可以相加為小于允許的放電時間Td的值。
[0068]一旦檢測到專用放電電路12的故障而通過升壓電路3執行放電，放電控制器111就直接通過升壓電路3執行放電，而省略專用放電電路12的檢測。
[0069]相反，如果第一平滑電容器9或第二平滑電容器33的端間電壓中的一個在故障檢測時間Tc’內沒有被放電至目標值Vc’(例如，如果通過升壓電路3的放電的故障已經發生)，則放電控制器111終止放電，并且通過車輛中的顯示器、揚聲器等例如向司機通知電力轉換系統100的放電功能的故障狀態(Sp9)。
[0070]根據車輛電力轉換系統100的此實施例，因為放電控制器111檢測專用放電電路12的故障，所以，如果專用放電電路12沒有發生故障，則放電控制器111允許平滑電容器9和33的所存儲電荷通過專用放電電路12被放電。因此，平滑電容器9和33的各自端間電壓可以在預定時間內被放電到安全值。
[0071]此外，當專用放電電路12的故障已經發生時，放電控制器111可以同時接通升壓電路3的上臂31a和下臂31b，以及逆變器電路4的上臂41a和下臂41b。因此，平滑電容器9和33中的所存儲電荷通過升壓電路3和逆變器電路4的寄生電阻組件被放電，并且平滑電容器9和33的端間電壓在預定時間內被降低到預定的安全值。
[0072]因為升壓電路3的上臂31a和下臂31b以及上臂41a和下臂41b被使用，所以不需要額外的電路或部件。另外，平滑電容器9和33的所存儲電荷可以通過現有電路被放電，并且可以冗余地提供平滑電容器9和33的放電功能。
[0073]此外，當專用放電電路12的故障已經發生時，放電控制器111可以通過最多四個冗余放電設備或路徑來將平滑電容器9和33中的所存儲電荷放電。
[0074]例如，所存儲電荷可通過⑴使用升壓電路3的上臂31a和下臂31b的冗余放電設備或路徑；⑵逆變器電路4的橋接電路4u的上臂41a和下臂41b ； (3)逆變器電路4的橋接電路4v的上臂41a和下臂41b;和(4)逆變器電路4的橋接電路4w的上臂41a和下臂41b而被放電。
[0075]在替換實施例中，放電控制器111可以使用第二平滑電容器33的端間電壓，使用第一平滑電容器9的端間電壓，或者第一平滑電容器9和第二平滑電容器33的端間電壓兩者，來檢測專用放電電路12的故障。在這種情況下，放電控制器111可以在第一平滑電容器9的端間電壓等于第二平滑電容器33的端間電壓之后檢測故障。
[0076]或者，馬達驅動電力系統S2可以具有如下的配置，在其中不包括升壓電路3，并且DC主電源2被直接連接到逆變器電路4。在此情況下，當專用放電電路12的故障已經發生時，放電控制器111可以同時接通升壓電路3的上臂31a和下臂31b，以及逆變器電路4的上臂41a和下臂41b。結果，在平滑電容器9和33中的所存儲電荷通過升壓電路3和逆變器電路4的寄生電阻組件被放電。
[0077]因此，即使不包括升壓電路3，平滑電容器9和33的端間電壓也可以在預定時間內降低到預定的安全值。
[0078]或者，可以如此配置馬達驅動電力系統S2使得其不安裝有專用放電電路12。這種情況下，放電控制器111在省略操作Spl至Sp5的同時執行操作Sp6之后的控制序列。因此，即使馬達驅動電力系統S2沒有安裝有專用放電電路12，放電控制器111也可以將平滑電容器9和33中的所存儲電荷放電。
[0079]或者，如圖5中所示，多個升壓電路3可以同時與DC主電源2并聯連接，同時每個并聯連接的升壓電路3可以獨立地擁有驅動電路34。
[0080]當在升壓電路3中的至少一個中發生故障時，輸出控制信號到驅動電路34的控制電路11可以被配置為停止故障的升壓電路3的操作，根據剩余的正常升壓電路3的數量來設置功率控制值，以及根據功率控制值來控制剩余的正常升壓電路3和逆變器電路4。由于多個升壓電路3被并聯地安裝,所以改善了電力轉換系統100的超靜定性(redundancy)。
[0081]在這種沒有交流發電機的配置中，因為多個升壓電路3被并聯地安裝，所以保證了到DC主電源2、電動車輛6的輔助設備6、以及DC輔助電源7的可靠電源。
[0082]進一步地，所述多個升壓電路3被并聯地安裝。因此，電流可以被分配到每個升壓電路3。其結果是，可以實現效率提高(諸如高效率的升壓電路3)、減小的尺寸、和更長的部件壽命。
[0083]當在升壓電路3中的至少一個中發生故障時，放電控制器111可以根據剩余的正常升壓電路3的數量來設置功率限制值，并且可以根據功率限制值來控制剩余的正常升壓電路3和逆變器電路4。其結果是，即使在一些升壓電路3發生故障之后，馬達發電機5的功率受限的操作也可以繼續將再生電力充電至DC主電源2、車輛的輔助設備6、以及DC輔助電源7。因此，可以實現跛行回家模式系統，從而可以通過讓司機把車輛送到維修店而安全地撤走司機。
[0084]另外，因為平滑電容器33被安裝在并聯連接的升壓電路3的輸出端處，所以每個平滑電容器33可以充當到逆變器電路4的輸入端的平滑電容器。
[0085]如上所述，因為平滑電容器33被安裝在并聯連接的升壓電路3的輸出端處，當從/向逆變器電路4接收/發送電力時，通過在對平滑電容器33充電/放電中的電流分配可以減小波紋電流。此外，可以實現平滑電容器33的尺寸減小或者其功率損耗的減少，并且可以改善性能。
[0086]或者，冗余的放電設備或路徑的數量可以根據升壓電路3的增加的數量而增加。
[0087]通過總結和回顧，放電電路可以用在電動車輛中，以通過電阻器強制將平滑電容器中的所存儲電荷進行放電。例如，如圖4中所示，專用放電電路包括連接的電阻器和半導體開關元件，其連接在主電路的電極之間。然后阻斷用于斷開/閉合連接到DC主電源的輸出端子的電氣電路的開關。然后，導通放電電路的開關元件，以通過電阻器來強制將平滑電容器的所存儲電荷進行放電。
[0088]然而，當放電電路發生故障時，不執行平滑電容器的強制放電，并且即使在預定時間已經過去之后，平滑電容器的端間電壓也可能維持不安全的高電壓電平。
[0089]根據上述實施例中的一個或多個，電動車輛電力轉換系統包括即使當主要放電電路發生故障時，也可以可靠將平滑電容器中的所存儲電荷放電的放電電路。
[0090]在此已經公開了示例實施例，并且盡管采用了特定術語，但是它們僅以一般的和描述性的意義被使用和被解釋，而不是為了限制的目的。在某些情況下，如對于提交本申請的領域的一位技術人員而言顯然的是，除非另有說明，否則結合特定實施例來描述的特征、特性、和/或元件可以單個地使用，或者可以與結合其他實施例描述的特征、特性、和/或元件組合地來使用。因此，本領域技術人員應該理解，可以在不脫離如以下的權利要求所闡述的本發明的精神和范圍的情況下，進行形式和細節上的各種改變。
【權利要求】
1.一種電動車輛電力轉換系統,包括: 馬達驅動電力系統，用于將來自DC主電源的DC電壓通過逆變器電路輸出到馬達發電機；以及 控制電路，用于控制馬達驅動電力系統，其中: 所述馬達驅動電力系統包括串聯連接的用于平滑DC電壓的平滑電容器、電阻器、和半導體開關元件， 所述馬達驅動電力系統包括專用放電電路，該專用放電電路用于將平滑電容器中的所存儲電荷放電， 所述控制電路包括放電控制器，當檢測到專用放電電路的故障時，放電控制器同時接通第一組上下臂，所述第一組上下臂包括逆變器電路的功率半導體，并且 所述放電控制器用于通過所述第一組上下臂的寄生電阻組件來將平滑電容器中的所存儲電荷放電。
2.如權利要求1中所述的系統，其中，所述放電控制器取決于平滑電容器的端間電壓是否能夠在預定時間內被放電到目標電壓來檢測專用放電電路的故障。
3.如權利要求1中所述的系統，其中: 所述馬達驅動電力系統從DC主電源將DC電壓通過升壓電路和逆變器電路輸出到馬達發電機； 當檢測到專用放電電路的故障時，放電控制器同時接通第二組上下臂，其中所述第二組上下臂包括升壓電路的串聯連接的功率半導體，或者放電控制器同時接通第一組上下臂，其中所述第一組上下臂包括逆變器電路的功率半導體；并且 所述放電控制器通過逆變器電路的第一組上下臂或者升壓電路的第二組上下臂的寄生電阻組件來將平滑電容器的所存儲電荷放電。
4.如權利要求3中所述的系統，其中，所述平滑電容器包括在DC主電源和升壓電路之間的第一平滑電容器，以及在升壓電路和逆變器電路之間的第二平滑電容器。
5.一種裝置，包括: 輸入，耦接到電路；以及 控制器，用于基于通過輸入接收到的至少一個信號來控制平滑電容器的放電，所述至少一個信號指示被配置為將平滑電容器放電的放電電路的故障，所述控制器用于控制平滑電容器中的所存儲電荷通過包括平滑電容器的電力系統的寄生電阻組件的放電。
6.如權利要求5中所述的裝置，其中，所述放電電路的故障阻止放電電路將平滑電容器放電。
7.如權利要求5中所述的裝置，其中，所述輸入是控制器的輸入。
8.如權利要求5中所述的裝置，其中，當平滑電容器的端間電壓不能夠在預定時間內被放電到目標電壓時，所述控制器從所述信號中檢測故障。
9.如權利要求5中所述的裝置，其中，所述寄生電阻組件被包括在升壓電路中或者逆變器電路中。
10.如權利要求5中所述的裝置，其中，所述控制器獨立于具有故障的放電電路來控制平滑電容器中的所存儲電荷的放電。
11.如權利要求5中所述的裝置，其中，所述控制器控制在平滑電容器中的所存儲電荷沿著旁路(bypass)放電電路的信號路徑的放電。
12.如權利要求5中所述的裝置，其中，所述電力系統是車輛的馬達驅動電力系統。
13.如權利要求5中所述的裝置，其中，所述電路是檢測器或逆變器。
14.一種裝置，包括: 第一放電電路； 第二放電電路；以及 控制器，其用于控制電荷存儲設備的通過所述第一放電電路或所述第二放電電路中的一個的放電，其中，當第一放電電路沒有故障時，所述控制器控制電荷存儲設備的通過所述第一放電電路的放電，而當第一放電電路具有故障時，控制電荷存儲設備的通過所述第二放電電路的放電，并且其中，沿著旁路第一放電電路的路徑通過第二放電電路將電荷存儲設備放電。
15.如權利要求14中所述的裝置，其中，所述電荷存儲設備是平滑電容器。
16.如權利要求15中所述的裝置，其中，當平滑電容器的端間電壓無法在預定時間內通過第一放電電路被放電到目標電壓時，所述控制器確定第一放電電路具有故障。
17.如權利要求15中所述的裝置，其中，當平滑電容器的端間電壓無法在預定時間內被放電到目標電壓時，所述控制器檢測到第一放電電路的故障。
18.如權利要求14中所述的裝置，其中，所述第二放電電路包括電力系統的寄生電阻組件，并且其中，當第一放電電路具有故障時，電荷存儲設備通過第二放電電路的寄生電阻組件被放電。
19.如權利要求18中所述的裝置，其中，所述寄生電阻組件被包括在升壓電路中。
20.如權利要求14中所述的裝置，其中，所述電荷存儲設備耦接到電動車輛的馬達。
【文檔編號】B60L15/00GK104512274SQ201410513193
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2013年10月4日
【發明者】山根太志, 石川雅美, 村岡充敏, 吉田太郎, 村山芳也, 古澤賢治 申請人:三星Sdi株式會社