阅读说明：本技术 用于电驱动器的降压-升压转换器 (Buck-boost converter for an electric drive ) 是由 张明远 段诚武 郝镭 姚健 于 2020-03-16 设计创作，主要内容包括：用于车辆的电驱动系统可包括承载直流(DC)母线电压的正母线轨和负母线轨、能量存储系统(ESS)、具有多个半导体开关的功率逆变器,该多个半导体开关可操作用于将DC母线电压逆变为交流(AC)母线电压,以及电机。DC-DC转换器可以连接到电容器和功率逆变器之间的母线轨,并且可以包括设置在正母线轨中的转换器半导体开关、连接到正母线轨并接收流过转换器半导体开关的电流的电感器线圈、至少一个二极管,以及连接到正母线轨并被配置为允许电流绕过转换器的旁路开关。DC-DC转换器可被配置为以与电池极性相同的极性向功率逆变器输出DC母线电压。(An electric drive system for a vehicle may include positive and negative bus rails carrying a Direct Current (DC) bus voltage, an Energy Storage System (ESS), a power inverter having a plurality of semiconductor switches operable to invert the DC bus voltage to an Alternating Current (AC) bus voltage, and an electric machine. The DC-DC converter may be connected to a bus rail between the capacitor and the power inverter, and may include a converter semiconductor switch disposed in the positive bus rail, an inductor coil connected to the positive bus rail and receiving current flowing through the converter semiconductor switch, at least one diode, and a bypass switch connected to the positive bus rail and configured to allow current to bypass the converter. The DC-DC converter may be configured to output the DC bus voltage to the power inverter with a polarity that is the same as a polarity of the battery.)

用于电驱动器的降压-升压转换器

技术领域

本公开涉及用于电驱动器的降压-升压转换器。

背景技术

混合动力或电池电动车辆可以采用电机或马达-发电机来生成转矩以推动车辆。可替代地，可以使用由电机提供的转矩来发电。超出所需量生成的电可以储存在电池组中以备后用。

电机可被实施为多相/交流装置，并因此电驱动系统可包括功率逆变器。脉冲宽度调制可以用于将功率从电池或功率源供应到电机，例如，其中经由将电子门信号传输到功率逆变器的半导体开关组来控制功率逆变器的电压输出。在发电模式期间，功率逆变器的开关控制将来自电机的多相电压转换为适合于储存在电池组中的直流电压。同样，功率逆变器的开关控制能够将直流电压转换为多相电压，以在马达模式期间驱动电机。升压或降压-升压转换器也可以用于选择性地增加电池组的输出电压，并且从而满足电机和所连接的电气部件的最大速度要求。

已知的降压-升压转换器设计采用多个MOSFET开关（在一个已知示例中为四个MOSFET开关），以便选择性地降压/升压输出电压，并且因此相对复杂并引起开关损耗。另外，已知的降压-升压转换器设计使输出电压的极性反转。因此，需要解决上述缺点的改进的降压-升压转换器。

发明内容

在至少一些示例中，电驱动系统包括承载直流（DC）母线电压的正母线轨和负母线轨，以及连接到正母线轨和负母线轨的能量存储系统（ESS）。ESS可以具有电池单元和与电池单元并联布置的第一电容器，以提供具有电池极性的电池输出电压。该电驱动系统可以进一步包括具有第一多个半导体开关的功率逆变器，该第一多个半导体开关可操作用于将DC母线电压转换为交流（AC）母线电压，该电机具有电连接到该功率逆变器的相绕组，以及DC-DC转换器，其连接到电容器和功率逆变器之间的正母线轨和负母线轨。转换器可以包括：设置在正母线轨中的转换器半导体开关；电感器线圈，其连接到正母线轨并接收流过转换器半导体开关的电流；至少一个二极管，其被配置为引导经由电感线圈流过功率逆变器和电机的电流；以及旁路开关，其连接到正母线轨，并被配置为在旁路开关闭合时允许电流绕过转换器并流过功率逆变器和电机；以及跨正母线轨和负母线轨布置的第二电容器。DC-DC转换器可以被配置为以与电池极性相同的极性向功率逆变器输出DC母线电压。电驱动系统还可包括控制器，其被编程为基于电机的功率、转矩和速度值来调节DC-DC转换器的操作，以调节DC母线电压，直到DC母线电压等于电池输出电压，以在DC母线电压等于电池输出电压时通过在电机的预定操作条件下闭合旁路开关来选择性地绕过DC-DC转换器，并选择性地断开旁路开关，并且此后调节DC母线电压到预定电压，其中当旁路开关断开时，DC-DC转换器以与电池极性相同的极性输出DC母线电压，并且其中当旁路开关闭合时，DC-DC转换器以与电池极性相同的极性输出DC母线电压。

在一些示例中，转换器半导体开关是MOSFET。

在至少一些示例中，至少一个二极管包括多个二极管。

在一些示例性方法中，至少一个二极管可以包括单个二极管，其允许电流从正母线轨流向逆变器。在这些示例中的至少一些示例中，电感器线圈可以串联连接在转换器半导体开关和单个二极管之间。

在电驱动系统的一些示例性说明中，至少一个二极管被配置为使得电流在第一方向上从正母线轨流入电感器线圈中。在这些示例中，电感器线圈可以连接到逆变器，使得在第一方向上流过电感器线圈的电流从电感器线圈直接流向逆变器的正母线轨。在这些示例的另一子集中，至少一个二极管包括第二二极管，其被配置为允许电流从电感器线圈在第一方向上流向逆变器的正母线轨。

在一些示例中，当控制器绕过DC-DC转换器以使得DC母线电压等于电池输出电压时，电机的预定操作条件是电机的高功率/高转矩操作条件。

一些示例性说明涉及一种用于电机的电驱动系统，其中该电驱动系统包括承载直流（DC）母线电压的正母线轨和负母线轨，以及连接到该正母线轨和负母线轨的能量存储系统（ESS），其中ESS具有电池单元和与电池单元并联布置的第一电容器，以提供具有电池极性的电池输出电压。电驱动系统还可包括功率逆变器，其具有可操作用于将DC母线电压转换为交流（AC）母线电压的第一多个半导体开关，以及连接到电容器和功率逆变器之间的正母线轨和负母线轨的DC-DC转换器。转换器可以具有：设置在正母线轨中的转换器半导体开关；电感器线圈，其连接到正母线轨并接收流过转换器半导体开关的电流；至少一个二极管，其被配置为引导经由电感器线圈流过功率逆变器的电流；以及旁路开关，其连接到正母线轨并被配置为当旁路开关闭合时允许电流绕过转换器并流过功率逆变器；以及跨正母线轨和负母线轨布置的第二电容器，DC- DC转换器被配置为以与电池极性相同的极性向功率逆变器输出DC母线电压。

在示例性电驱动系统中的一些中，转换器半导体开关是MOSFET。

在一些示例性方法中，至少一个二极管包括多个二极管。在这些示例的子集中，至少一个二极管包括单个二极管，其允许电流从正母线轨流向逆变器。在一些示例性说明中，电感器线圈可以串联连接在转换器半导体开关和单个二极管之间。

在一些示例中，至少一个二极管被配置为使电流在第一方向上从正母线轨流入电感器线圈中。在这些示例中的一些示例中，电感器线圈连接到逆变器，使得在第一方向上流过电感器线圈的电流从电感器线圈直接流向逆变器的正母线轨。在一些示例中，至少一个二极管包括第二二极管，其被配置为允许电流在第一方向上从电感器线圈流向逆变器的正母线轨。

在一些示例性方法中，当控制器绕过DC-DC转换器以使得DC母线电压等于电池输出电压时，电机的预定操作条件是电机的高功率/高转矩操作条件。

本文中的一些示例性说明涉及车辆，该车辆包括被配置为向至少一个车轮提供输出转矩的电驱动系统。电驱动系统可以包括承载直流（DC）母线电压的正母线轨和负母线轨，以及连接到正母线轨和负母线轨的能量存储系统（ESS）。ESS可以具有电池单元和与电池单元并联布置的第一电容器，以提供具有电池极性的电池输出电压。车辆的电驱动系统还可包括：具有第一多个半导体开关的功率逆变器，该第一多个半导体开关可操作用于将DC母线电压转换为交流（AC）母线电压；具有相绕组的电机，该相绕组电连接到功率逆变器；以及连接到电容器和功率逆变器之间的正母线轨和负母线轨的DC-DC转换器。转换器可以包括：设置在正母线轨中的转换器半导体开关；电感器线圈，其连接到正母线轨并接收流过转换器半导体开关的电流；至少一个二极管，其被配置为引导经由电感线圈流过功率逆变器和电机的电流；以及旁路开关，其连接到正母线轨，并被配置为在旁路开关闭合时允许电流绕过转换器并流过功率逆变器和电机；以及跨正母线轨和负母线轨布置的第二电容器，DC-DC转换器被配置为以与电池极性相同的极性向功率逆变器输出DC母线电压。车辆的电驱动系统还可包括控制器，该控制器被编程为基于电机的功率、转矩和速度值来调节DC-DC转换器的操作，以调节DC母线电压直到DC母线电压等于电池输出电压，以在DC母线电压等于电池输出电压时，在电机的预定操作条件下通过闭合旁路开关来选择性地绕过DC-DC转换器，并选择性地断开旁路开关，并且此后调节DC母线电压达到预定电压，其中当旁路开关断开时，DC-DC转换器以与电池极性相同的极性输出DC母线电压，并且其中当旁路开关闭合时，DC-DC转换器以与电池极性相同的极性输出DC母线电压。

在车辆的至少一些示例性说明中，车辆是电池电动车辆（BEV）。

本发明还涉及如下技术方案。

技术方案1. 一种电驱动系统，包括：

承载直流（DC）母线电压的正母线轨和负母线轨；

能量存储系统（ESS），其连接到所述正母线轨和负母线轨，并且具有电池单元和与所述电池单元并联布置的第一电容器，以提供具有电池极性的电池输出电压；

具有第一多个半导体开关的功率逆变器，所述第一多个半导体开关可操作用于将所述DC母线电压逆变为交流（AC）母线电压；

具有相绕组的电机，所述相绕组电连接到所述功率逆变器；

DC-DC转换器，其连接到所述电容器和所述功率逆变器之间的所述正母线轨和负母线轨，并且具有：转换器半导体开关，其设置在所述正母线轨中；电感器线圈，其连接到所述正母线轨并接收流过所述转换器半导体开关的电流；至少一个二极管，其被配置为经由所述电感器线圈引导电流流过所述功率逆变器和所述电机；和旁路开关，其连接到所述正母线轨，并被配置为当所述旁路开关闭合时允许电流绕过所述转换器并流过所述功率逆变器和电机；以及第二电容器，其布置成跨越所述正母线轨和负母线轨，所述DC-DC转换器被配置为以与所述电池极性相同的极性向所述功率逆变器输出DC母线电压；以及

控制器，其被编程为基于所述电机的功率、转矩和速度值来调节所述DC-DC转换器的操作，以调节所述DC母线电压，直到所述DC母线电压等于所述电池输出电压，从而在所述DC母线电压等于所述电池输出电压时通过在所述电机的预定操作条件下闭合所述旁路开关来选择性地绕过所述DC-DC转换器，并选择性地断开所述旁路开关，并且此后调节所述DC母线电压至预定电压，其中，当所述旁路开关断开时，所述DC-DC转换器以与所述电池极性相同的极性输出所述DC母线电压，并且其中，当所述旁路开关闭合时，所述DC-DC转换器以与所述电池极性相同的极性输出所述DC母线电压。

技术方案2. 根据技术方案1所述的电驱动系统，其中，所述转换器半导体开关是MOSFET。

技术方案3. 根据技术方案1所述的电驱动系统，其中，所述至少一个二极管包括多个二极管。

技术方案4. 根据技术方案1所述的电驱动系统，其中，所述至少一个二极管包括单个二极管，其允许电流从所述正母线轨流向所述逆变器。

技术方案5. 根据技术方案4所述的电驱动系统，其中，所述电感器线圈串联连接在所述转换器半导体开关和所述单个二极管之间。

技术方案6. 根据技术方案1所述的电驱动系统，其中，所述至少一个二极管被配置为使电流在第一方向上从所述正母线轨流入所述电感器线圈中。

技术方案7. 根据技术方案6所述的电驱动系统，其中，所述电感器线圈连接到所述逆变器，使得在所述第一方向上流过所述电感器线圈的电流从所述电感器线圈直接流向所述逆变器的所述正母线轨。

技术方案8. 根据技术方案7所述的电驱动系统，其中，所述至少一个二极管包括第二二极管，其被配置为允许电流在所述第一方向上从所述电感器线圈流向所述逆变器的所述正母线轨。

技术方案9. 根据技术方案1所述的电驱动系统，其中，当所述控制器绕过所述DC-DC转换器以使得所述DC母线电压等于所述电池输出电压时，所述电机的预定操作条件是所述电机的高功率/高转矩操作条件。

技术方案10. 一种用于电机的电驱动系统，包括：

承载直流（DC）母线电压的正母线轨和负母线轨；

能量存储系统（ESS），其连接到所述正母线轨和负母线轨，并且具有电池单元和与所述电池单元并联布置的第一电容器，以提供具有电池极性的电池输出电压；

具有第一多个半导体开关的功率逆变器，所述第一多个半导体开关可操作用于将所述DC母线电压逆变为交流（AC）母线电压；以及

DC-DC转换器，其连接到所述电容器和所述功率逆变器之间的所述正母线轨和负母线轨，并且具有：转换器半导体开关，其设置在所述正母线轨中；电感器线圈，其连接到所述正母线轨并接收流过所述转换器半导体开关的电流；至少一个二极管，其被配置为经由所述电感器线圈引导电流流过所述功率逆变器；和旁路开关，其连接到所述正母线轨，并被配置为当所述旁路开关闭合时允许电流绕过所述转换器并流过所述功率逆变器；以及第二电容器，其布置成跨越所述正母线轨和负母线轨，所述DC-DC转换器被配置为以与所述电池极性相同的极性向所述功率逆变器输出DC母线电压。

技术方案11. 根据技术方案10所述的电驱动系统，其中，所述转换器半导体开关是MOSFET。

技术方案12. 根据技术方案10所述的电驱动系统，其中，所述至少一个二极管包括多个二极管。

技术方案13. 根据技术方案10所述的电驱动系统，其中，所述至少一个二极管包括单个二极管，其允许电流从所述正母线轨流向所述逆变器。

技术方案14. 根据技术方案13所述的电驱动系统，其中，所述电感器线圈串联连接在所述转换器半导体开关和所述单个二极管之间。

技术方案15. 根据技术方案1所述的电驱动系统，其中，所述至少一个二极管被配置为使电流在第一方向上从所述正母线轨流入所述电感器线圈中。

技术方案16. 根据技术方案15所述的电驱动系统，其中，所述电感器线圈连接到所述逆变器，使得在所述第一方向上流过所述电感器线圈的电流从所述电感器线圈直接流向所述逆变器的所述正母线轨。

技术方案17. 根据技术方案16所述的电驱动系统，其中，所述至少一个二极管包括第二二极管，其被配置为允许电流在所述第一方向上从所述电感器线圈流向所述逆变器的所述正母线轨。

技术方案18. 根据技术方案1所述的电驱动系统，其中，当所述控制器绕过所述DC-DC转换器以使得所述DC母线电压等于所述电池输出电压时，所述电机的预定操作条件是所述电机的高功率/高转矩操作条件。

技术方案19. 一种车辆，包括：

电驱动系统，其被配置为向至少一个车轮提供输出转矩，所述电驱动系统包括：

承载直流（DC）母线电压的正母线轨和负母线轨；

能量存储系统（ESS），其连接到所述正母线轨和负母线轨，并且具有电池单元和与所述电池单元并联布置的第一电容器，以提供具有电池极性的电池输出电压；

具有第一多个半导体开关的功率逆变器，所述第一多个半导体开关可操作用于将所述DC母线电压逆变为交流（AC）母线电压；

具有相绕组的电机，所述相绕组电连接到所述功率逆变器；

DC-DC转换器，其连接到所述电容器和所述功率逆变器之间的所述正母线轨和负母线轨，并且具有：转换器半导体开关，其设置在所述正母线轨中；电感器线圈，其连接到所述正母线轨并接收流过所述转换器半导体开关的电流；至少一个二极管，其被配置为经由所述电感器线圈引导电流流过所述功率逆变器和所述电机；和旁路开关，其连接到所述正母线轨，并被配置为当所述旁路开关闭合时允许电流绕过所述转换器并流过所述功率逆变器和电机；以及第二电容器，其布置成跨越所述正母线轨和负母线轨，所述DC-DC转换器被配置为以与所述电池极性相同的极性向所述功率逆变器输出DC母线电压；以及

控制器，其被编程为基于所述电机的功率、转矩和速度值来调节所述DC-DC转换器的操作，以调节所述DC母线电压，直到所述DC母线电压等于所述电池输出电压，从而在所述DC母线电压等于所述电池输出电压时通过在所述电机的预定操作条件下闭合所述旁路开关来选择性地绕过所述DC-DC转换器，并选择性地断开所述旁路开关，并且此后调节所述DC母线电压至预定电压，其中，当所述旁路开关断开时，所述DC-DC转换器以与所述电池极性相同的极性输出所述DC母线电压，并且其中，当所述旁路开关闭合时，所述DC-DC转换器以与所述电池极性相同的极性输出所述DC母线电压。

技术方案20. 根据技术方案19所述的车辆，其中，所述车辆是电池电动车辆（BEV）。

附图说明

在下文中，将结合附图描述本发明的一个或更多个实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1是描绘根据示例性说明的具有使用DC-DC转换器的电驱动器的车辆的示例的示意图；

图2A是处于转换器模式的图1的电驱动器的示意性电路图，其中转换器中的开关闭合；

图2B是处于转换器模式的图1的电驱动器的示意性电路图，其中转换器中的开关断开；

图2C是图2A和图2B的转换器的电压输出随时间变化的图示，其中开关在断开位置和闭合位置之间交替；

图3是处于旁路模式的图1、图2A和图2B的电驱动器的示意性电路图；

图4是用于图1的电驱动器的另一转换器的示意性电路图，其中该转换器利用两个二极管；

图5是用于图1的电驱动器的转换器的示意性电路图，其中该转换器利用互锁开关；以及

图6是示例性过程流程图，示出了将输出电压施加到电机的示例性方法。

具体实施方式

本文的示例性说明大体涉及用于采用电动马达-发电机推进的车辆（例如，电动或混合动力车辆）的系统和方法。降压-升压转换器可以用于选择性地增加/减少向电动马达-发电机的输出电压。可替代地，在转换器的旁路模式中，施加到电机或电动马达-发电机的输出电压等于从车辆能量存储系统或电池接收的电压。

示例性降压-升压转换器可以具有旁路设计，并且通常改善车辆驱动系统的效率，并且与先前的方法相比，其复杂度和成本也较低。当马达在相对较高功率的条件下操作时（例如，可以是旁路模式的典型用法），电源直接连接到DC母线。另外，当马达在高速条件或低速条件下操作时，电源以降压-升压模式通过转换器连接到DC母线，并且转换器可能会降低或提高施加到电机的输出电压。本发明的转换器的改善的效率引起改善的能量经济性，增加了车辆在电功率下的范围。相比之下，在先前的方法中，降压-升压转换器通常始终在降压-升压模式下操作，从而降低了效率。此外，在示例性方法中，转换器除了旁路开关之外还可以仅采用单个开关装置，从而减少了开关损耗。

在本文的示例性说明中，DC-DC转换器可在电容器和功率逆变器之间连接到车辆的电驱动器的正母线轨和负母线轨。转换器可以具有设置在正母线轨中的转换器半导体开关，以及连接到正母线轨并接收流过转换器半导体开关的电流的电感器线圈。转换器可以进一步包括至少一个二极管，其被配置为引导流过功率逆变器和电机的电流通过电感器线圈和连接到正母线轨的旁路开关。旁路开关可以被配置为当旁路开关闭合时允许电流流过功率逆变器和电机。可以跨正母线轨和负母线轨布置第二电容器。DC-DC转换器可以被配置为以与电池极性相同的极性向功率逆变器输出DC母线电压。因此，示例性转换器可以采用旁路开关和单个转换器开关，与其中通常除了旁路开关之外通常还有多个开关的先前方法相比，减少了开关损耗。

现在参考附图，其中贯穿若干视图，相同的附图标记指代相同的部件，图1描绘了具有主体11和电驱动系统15的示意性示例车辆10。车辆10可被配置为如图所示的马达车辆，并且因此可以配备有与路面14滚动接触的车轮12。虽然图1的车辆10是受益于本驱动系统15的使用的一种系统类型的示例，但可以容易地设想驱动系统15的其它应用，包括但不限于固定式发电厂、移动平台以及其它类型的陆地、空中或海上车辆。

电驱动系统15可以包括具有可旋转的输出轴18的多相电机16。当经由将交流（AC）多相电压（VAC）施加到电机16的各个相绕组48来给电机16充能时，马达转矩（箭头T_O）生成并传递到耦合负载，诸如所示的机动车辆应用中的车轮12。电机16可以实施为三相/多相马达或马达/发电机单元，其中相绕组48中的每个承载对应的相电流。在各种示例性实施例中，电机16可以被构造为感应电机或同步电机，在其转子内具有或不具有永磁体。

图1的电驱动系统15还可以包括能量存储系统（ESS）20、直流/直流（DC-DC）转换器30和功率逆变器40。ESS 20可以包括多个电池单元22，例如，以堆叠方式布置的可再充电锂离子电池单元，以及与电池单元22并联布置的电容器24。电池单元22的数量和布置可以随着预期应用而变化。仅作为示例，在示例中96个或更多个此类电池单元22可以用于某些高电压应用中。电池输出电压（Vbat +、Vbat-）被输送到相应的正电压母线轨19 +和负电压母线轨19-，而DC母线电压（Vdc+和Vdc-）出现在如图所示的DC-DC转换器30的输出侧的下游处/该输出侧上的电压母线轨19 +，19-上。

在电驱动系统15内，功率逆变器40电连接到电机16的相绕组48，并且包括第一多个半导体开关44和第二电容器41。半导体开关44布置在上部和下部组中，如图所示，其中术语“上部”和“下部”是指分别连接到正母线轨19+和负母线轨19-的半导体开关44。半导体开关44可以以绝缘栅双极晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、宽带GaN装置（WBG）或具有例如由控制器50将栅极信号51施加到其以改变半导体开关44中的给定一个的导通/截止状态的对应栅极（G）的其它合适开关的形式实施为压控双极开关装置。

仍然参考图1，在所示实施例中，DC-DC转换器30可以被配置为具有半导体开关34的降压-升压转换器，其中术语“降压”指的是电压降低操作模式，并且“升压”是指电压提高操作模式。如同功率逆变器40内的半导体开关44一样，转换器30的半导体开关34可以由高效开关构成，诸如宽间隙氮化镓（GaN）或碳化硅（SiC）MOSFET、IGBT或另一合适的开关装置。进一步在转换器30内，电感器线圈36在开关34和负母线轨19-之间延伸。另外，提供了多个二极管60a、60b、60c（统称为60）。

在一些示例中，例如，如图1以及随后的其它示例中所示，二极管60b中的一个允许电流从正母线轨19+流到逆变器40。在此类示例中，电感器线圈36可以在转换器半导体开关34与二极管60b之间串联连接。因此，在转换器30的转换器模式下（即，当旁路开关32断开时），二极管60b通常使电流在第一方向上从正母线轨19+流入电感器线圈36中（在图1所示的示例中沿页面向下移动）。然后，在该第一方向上流过电感器线圈36的电流从电感器线圈36直接流到逆变器40的正母线轨19+。在一些示例中，并且如图1中所示，还提供了第二二极管60a，其定位成使得电流在第一方向上流过电感线圈36，然后从电感线圈36流到逆变器40的正母线轨19+。

图1的DC-DC转换器30还包括旁路开关32，也标记为S0。响应于由控制器50传输的开关控制信号52，旁路开关32选择性地断开或闭合。旁路开关32可以包括任何方便的开关装置。仅作为示例，当响应时间不关键时，旁路开关32可以由机电继电器构成，或者可替代地，可以由动作更快的半导体装置构成，诸如有效的双向阻断固态IGBT开关或反向阻断IGBT。如图1中所示，旁路开关32设置在正电压母线19+上。因此，旁路开关32响应于开关控制信号52而闭合，使得DC-DC转换器30被绕过，其中，如下面参考图6所阐述的，特定条件需要由控制器50实时确定的闭合旁路开关32以及最终绕过转换器30。

通过控制器区域网络或例如车辆10的其它通信母线与电机16通信的控制器50可以被配置为单个装置或分布式控制装置。尽管从图1中省略，但是控制器50到电驱动系统15的连通性可以包括传递导体和/或无线控制链路或适合于传输和接收开关控制信号52的路径。控制器50可以包括处理器以及有形的非暂时性存储器，其包括光学、磁性或闪存形式的只读存储器。控制器50还可包括足够数量的随机存取存储器和电可擦除可编程只读存储器，以及高速时钟、模数和数模电路系统以及输入/输出电路系统和装置，以及适当的信号调节和缓冲电路系统。计算机可读指令被记录在实施方法100的控制器50的存储器中（例如，如下面在图6中进一步描述的），其中处理器执行此种逻辑使得控制器50管理电驱动系统15内的电功率流。

如下面将进一步描述的，在示例性方法中，控制器50被编程为接收报告的马达转矩（箭头T₁₆），例如，近似于马达输出转矩（箭头T_O）的估计或计算值。可以使用例如由通过电机16的计算出的功率以及测量或报告的旋转速度值（箭头N₁₆）索引或引用的查找表，从电机16的马达控制处理器（未示出）获得该值。控制器50使用报告的马达转矩值（箭头T₁₆）和速度值（箭头N₁₆）来精确确定何时断开或闭合旁路开关32。

车辆10可以采用校准的或预先限定的性能图（未示出），该图基于电机16在不同操作点下的功率和速度一般地描述在本文中公开的示例性电机16和示例性降压-升压转换器30/30b/30c的使用。通常，可能期望的是，对于电机16的给定旋转速度，电机16输出更高的转矩（这取决于电机16的功率输出或能量经济性）是更大的考虑因素。为此，转换器30可以改变发送到电机16的输出电压，并且在不期望对电池输出电压进行调节的情况下，旁路开关32可以用于选择性地绕过转换器30。仅作为一个示例，电机16可以具有大约每分钟12,000转（RPM）的最大旋转速度，以及350牛顿米（Nm）的最大输出转矩。在车辆10不需要在电机16的任何给定速度或转矩下电机16的100％的可用输出功率的程度的情况下，转换器30可用于调节供应给电机16的输出电压。通过这种方式，可以节省能量存储系统（ESS）22的功率。

如将在下面参考示例性方法进一步详细解释的，图1的控制器50经由编程和硬件设备被配置为监测电机16的性能参数，并且响应于此类监测的性能参数，以在电机16的一个或更多个操作区域中选择性地操作DC-DC转换器30，使用DC-DC转换器30根据需要调节至电机16的输出电压。更具体地，在给定发动机转矩或其范围下，在期望增加电机16的输出速度的情况下，转换器30可以操作以“提升”至电机16的输出电压来这样做。可替代地，在期望节省储存在ESS 22中的能量的情况下，例如，当机器16以相对低的速度和低功率条件操作时，转换器30可以减小或“降压”至电机16的输出电压。另外，如果不需要调节输出电压，则可以通过闭合旁路开关32来完全绕过转换器30。闭合旁路开关32可以有利地减少由于转换器30的脉冲宽度调制效应而引起的开关损耗。

通常可以执行使用本文描述的转换器的示例性方法，以确保在激活旁路开关32之前有效地耗散了电感器线圈36中储存的能量，并从而确保DC-DC转换器30的有效操作。例如，在降压模式或升压模式期间，可以将在功率逆变器40的输入处的DC电压设置为固定的预定值，以降低成本并简化控制，以及获得大多数可用的燃料经济性收益，或者可以将DC-DC转换器30控制到最佳水平以减少系统损耗，同时根据电机16的速度、占空比和/或功率消耗来控制电压。当从DC-DC转换器30的一种模式切换到另一种，例如从降压模式到升压模式时，可以增加磁滞，或反之亦然。当闭合旁路开关32时，可以执行示例性方法，以使得跨旁路开关32的电压保持为零或接近零。这继而可以避免不期望的电压瞬变。当母线电压（Vdc+、Vdc-）几乎等于电池输出电压（Vbat+、Vbat-）时，然后可以通过控制器50的操作来闭合旁路开关32。

在通过旁路开关32的操作有效地绕过了DC-DC转换器30之后，耗散了储存在电感器线圈36中的能量。可以通过控制转换器30中存在的开关（例如，如图1中所示的开关34）的断开/闭合状态来实现能量耗散，该方式在控制流过旁路开关32的电流到小于开关34的额定电流的水平同时实现将电感器线圈36短路。

现在转到图2A至图2C，转换器30在转换器模式下的操作，即，其中转换器30降低（“降压”模式）或提高（“升压”模式）从由ESS 22接收的输入电压到电机16的输出电压将被进一步详细描述。如图2A中所示，在旁路开关32断开的情况下，开关装置34可允许电流（图中箭头所示）流过开关34和电感器36，并流回ESS 22 /电容器24。仅作为一个示例，开关34可以是被控制以允许电流流过开关34的MOSFET。转到图2B，在MOSFET开关34停用时，电感器36使电流流过二极管60b，从而将电压从电感器36施加到多个开关装置44。通过交替激活MOSFET开关34，施加到电机16的输出电压可由开关34的占空比决定，如下所示：

占空比：

输出电压：

因此，转换器30可以根据需要减小或增加施加到电机16的输出电压，从而分别提高车辆10整体的能量效率或输出速度能力。此外，DC母线19+的极性有利地保持与电源电压相同，同时经由使用二极管60和单个开关34来减少开关损耗。相比之下，以前的DC-DC转换器的方法是除了旁路开关之外采用多个开关，从而导致增加的开关损耗并增加转换器的复杂性。

现在转到图3，示出了处于旁路模式的转换器30，其中旁路开关32闭合。因此，ESS22的电压直接施加到逆变器40，从而绕过开关34。在转换器30处于旁路模式的情况下，DC母线（Vdc+）的极性保持与电源电压（Vbat +）相同。

现在参考图4，示出了另一示例性转换器30b。转换器30b与图2A、图2B和图3中所示的转换器30相同，但是利用两个二极管60a、60b（而不是在前述示例中使用三个二极管）。在图4中所示的示例转换器30b中，尽管电流流动的方向与图2A、图2B和图3中所示的示例性转换器30相比可以不同，但转换器30b基本上以与上述针对图2A、图2B和图3中所示的转换器30类似的方式允许转换模式（即降压-升压）模式和旁路模式。转换器30b通过使用更少的二极管60而允许更少的操作部件和最小的复杂性，而在图2A、图2B和图3中示出的示例性转换器30中的附加二极管60c通常可以简化旁路和转换器模式之间的改变，从而减少了响应时间。

在图5中所示的另一个示例性转换器30c中，采用了互锁开关32、35，尽管转换器30c的操作在其它方面与转换器30、30b基本相同。更具体地说，互锁开关32a、32b通常可用于绕过转换器30c，从而使施加到逆变器的输出电压与从ESS 22接收的输出电压相同。可替代地，当旁路开关32a、32b断开时，开关35a、35b可以闭合以允许电流流过开关34并在感应线圈36中感应电流。

现在转到图6，公开了用于实现对车辆中的电机16的控制的示例性过程100。在框102处，控制器50可以确定电机16的操作速度和转矩。例如，在示例性三相系统中，可以在电机16的每个相绕组48处测量电压和电流。可以根据电机16的电压、电流和速度来测量、计算或估计转矩，和/或记录在控制器50的存储器中的查找表中。然后，过程100可以前进至框104。

在框104处，控制器50可以确定是否期望采用转换器30的降压-升压模式，从而允许调节施加到逆变器40的输出电压。仅作为示例，输出电压可以在期望节省储存在ESS 22中的能量的情况下减小，例如在车辆10的操作者对速度的要求相对较低，或者车辆操作者不要求增加车速的情况下。相反，在期望增加施加到电机16的输出电压的情况下，诸如在需要增加车辆10的速度的情况下，转换器30可以将输出电压增加或“升压”。

在期望使用转换器30的降压-升压模式的情况下，过程100可以前进至框106，其中通过断开旁路开关（例如，旁路开关32）将转换器30置于降压-升压模式。例如，控制器50可以通过断开旁路开关32来激活DC降压-升压转换器30。框106可以包括以断开旁路开关32的形式来传输开关信号51。框108因此有效地设置施加到逆变器40的输出电压等于ESS 22的电压的倍数。在一些实施例中，乘数（n）可以在ESS 22的电压的水平的2-4倍之间，或者更大。

可替代地，可能期望闭合转换器的旁路开关32，从而将ESS 22的电压直接施加到逆变器44。例如，在ESS 22的电压在适用于车辆10的功率/能量经济性要求的期望范围内的情况下，或在期望减少开关损耗，否则可能会在转换器30的降压-升压模式下出现该开关损耗的情况下，可以采用这种旁路模式。在期望使用转换器的旁路模式的情况下，过程100可以前进至框108，其中，旁路开关断开。因此，控制器50可以经由对旁路开关32的控制来停用DC降压-升压转换器30。闭合旁路开关32有效地将逆变器输入电压设置为等于ESS 22的电压，即电池电压。

诸如过程100之类的示例性方法通常允许例如在电机26的高功率操作区域中绕过转换器30。类似地，可以以更高的速度和低功率操作模式来启用转换器30，以改善整体驱动效率。在升压模式中，逆变器输入可以被设置为适合于利用减小的DC降压-升压转换器30来捕获期望量的燃料经济效益的预定值。例如，在电机26的90kW峰值功率的示例中，在超过30kW的水平下，EV范围内几乎没有获得其它改善。因此，转换器30可以用于减小施加到逆变器40的输出电压，从而减小从电池20汲取的功率。

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