外部供電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及外部供電系統(tǒng)，更具體地說，涉及被配置為經(jīng)由逆變器（inverter)將 蓄電裝置的電力輸出到外部裝置的外部供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002][0003] 可構(gòu)想利用包括在JP2010-098851A中描述的配置的混合動(dòng)力車輛的電動(dòng)發(fā)電 機(jī)的中性點(diǎn)將電力從電池提供給車輛外部的裝置。
[0004] 但是，由于在死區(qū)（deadtime)時(shí)段（該死區(qū)時(shí)段是其中關(guān)斷狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被 提供給逆變器的上臂和下臂開關(guān)元件這兩者的時(shí)段）內(nèi)出現(xiàn)誤差（在下文中，此類誤差被 稱為死區(qū)誤差），因此，在來自中性點(diǎn)的電力輸出中也會(huì)出現(xiàn)誤差。特別是，在引擎被驅(qū)動(dòng)時(shí) 和引擎未被驅(qū)動(dòng)時(shí)之間存在死區(qū)誤差差別，因此，需要在引擎被驅(qū)動(dòng)時(shí)適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償死區(qū)時(shí) 段內(nèi)的逆變器指令值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種其中減少死區(qū)時(shí)段中輸出誤差的外部供電系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的一方面提供一種外部供電系統(tǒng)。所述外部供電系統(tǒng)包括：蓄電裝置；電 動(dòng)機(jī)；逆變器，其被配置為使用所述蓄電裝置的電力驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)；以及控制單元，其被 配置為控制所述逆變器。所述電動(dòng)機(jī)包括被連接到中性點(diǎn)的定子線圈。所述中性點(diǎn)是輸出 節(jié)點(diǎn)，來自所述蓄電裝置的電力從該輸出節(jié)點(diǎn)被提供給外部裝置。所述逆變器包括在正電 極電源線與負(fù)電極電源線之間彼此串聯(lián)連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件。所述第一開 關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件的連接節(jié)點(diǎn)被連接到所述定子線圈中的對(duì)應(yīng)一者。所述控制單 元被配置為將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入到所述逆變器以便驅(qū)動(dòng)所述逆變器，以使所述中性點(diǎn)處的電壓 變?yōu)轭A(yù)定值。所述控制單元被配置為，在引擎被驅(qū)動(dòng)的期間，基于從所述連接節(jié)點(diǎn)輸入到所 述定子線圈中的對(duì)應(yīng)一者的電流或從所述定子線圈中的對(duì)應(yīng)一者輸出到所述連接節(jié)點(diǎn)的 電流，補(bǔ)償死區(qū)時(shí)段內(nèi)的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該死區(qū)時(shí)段是其中關(guān)斷狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被提供給 所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件的時(shí)段。
[0007] 所述定子線圈可包括U相線圈、V相線圈和W相線圈，這三個(gè)線圈的一端被連接到 所述中性點(diǎn)。所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件的所述連接節(jié)點(diǎn)可被連接到所述U相 線圈的另一端。所述逆變器可進(jìn)一步包括第三開關(guān)元件、第四開關(guān)元件、第五開關(guān)元件和第 六開關(guān)元件，所述第三開關(guān)元件和所述第四開關(guān)元件在所述正電極電源線與所述負(fù)電極電 源線之間彼此串聯(lián)連接，所述第三開關(guān)元件和所述第四開關(guān)元件的連接節(jié)點(diǎn)被連接到所述 V相線圈的另一端，所述第五開關(guān)元件和所述第六開關(guān)元件在所述正電極電源線與所述負(fù) 電極電源線之間彼此串聯(lián)連接，所述第五開關(guān)元件和所述第六開關(guān)元件的連接節(jié)點(diǎn)被連接 到所述W相線圈的另一端。從所述連接節(jié)點(diǎn)輸入到所述定子線圈中的對(duì)應(yīng)一者，或從所述 定子線圈中的對(duì)應(yīng)一者輸出到所述連接節(jié)點(diǎn)的電流可包括流過所述U相線圈的電流、流過 所述V相線圈的電流和流過所述W相線圈的電流。
[0008] 本發(fā)明的另一方面提供一種外部供電系統(tǒng)。所述外部供電系統(tǒng)包括：蓄電裝置； 電動(dòng)機(jī)；逆變器，其被配置為使用所述蓄電裝置的電力驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)；以及控制單元，其 被配置為控制所述逆變器。所述電動(dòng)機(jī)包括被連接到中性點(diǎn)的定子線圈。所述逆變器包括 在正電極電源線與負(fù)電極電源線之間彼此串聯(lián)連接的第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件。所述 第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件的連接節(jié)點(diǎn)被連接到所述定子線圈中的對(duì)應(yīng)一者。所述 控制單元被配置為將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入到所述逆變器以便驅(qū)動(dòng)所述逆變器，以使所述中性點(diǎn)處 的電壓變?yōu)轭A(yù)定值。所述控制單元被配置為，在引擎被驅(qū)動(dòng)的期間，基于所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn) 角度，補(bǔ)償死區(qū)時(shí)段內(nèi)的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該死區(qū)時(shí)段是其中關(guān)斷狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被提供給 所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件的時(shí)段。
[0009] 在上述外部供電系統(tǒng)中的任一者內(nèi)，所述控制單元可被配置為，在所述引擎未被 驅(qū)動(dòng)的期間，基于一個(gè)周期前所述中性點(diǎn)處的輸出電壓的誤差，重復(fù)地補(bǔ)償所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0010] 在上述外部供電系統(tǒng)中的任一者內(nèi)，所述控制單元可被配置為，在所述引擎未被 驅(qū)動(dòng)的期間，當(dāng)所述逆變器的輸出電壓和所述逆變器的載頻中的一者被更改時(shí)，補(bǔ)償所述 死區(qū)時(shí)段內(nèi)的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0011] 上述外部供電系統(tǒng)中的任一者可進(jìn)一步包括第二電動(dòng)機(jī)和第二逆變器。外部負(fù)荷 可被連接在所述中性點(diǎn)與第二中性點(diǎn)之間。所述第二中性點(diǎn)可以是所述第二電動(dòng)機(jī)的定子 線圈的中性點(diǎn)。所述控制單元可被配置為，在所述引擎未被驅(qū)動(dòng)的期間，當(dāng)所述逆變器與所 述第二逆變器之間的電壓共用被更改時(shí)，補(bǔ)償所述死區(qū)時(shí)段內(nèi)的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0012] 所述外部供電系統(tǒng)可進(jìn)一步包括引擎。所述電動(dòng)機(jī)可被配置為能夠在從所述引擎 接收到機(jī)械的動(dòng)力時(shí)產(chǎn)生電力。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的各方面，減少了死區(qū)時(shí)段內(nèi)的輸出誤差，從而改善饋送電力的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0014] 下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)及工業(yè)意義，在 這些附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其中：
[0015]圖1是示出應(yīng)用根據(jù)第一實(shí)施例的外部供電系統(tǒng)的車輛的整體配置的框圖；
[0016] 圖2是用于示出轉(zhuǎn)換器和逆變器的電路配置，以及在從中性點(diǎn)提供電力時(shí)流動(dòng)的 電流的視圖；
[0017] 圖3是示意性地示出單相逆變器電路的視圖；
[0018] 圖4是用于示出在逆變器的死區(qū)時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)誤差的原理的波形圖；
[0019] 圖5是用于示出由在死區(qū)時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)的誤差導(dǎo)致的電壓下降的視圖；
[0020] 圖6是示出與對(duì)死區(qū)時(shí)段的補(bǔ)償控制相關(guān)聯(lián)的配置的框圖，該補(bǔ)償控制由圖1所 示的控制裝置執(zhí)行；
[0021] 圖7是用于示出如何使用死區(qū)時(shí)段補(bǔ)償模式的表；
[0022] 圖8是用于示出用于切換死區(qū)時(shí)段補(bǔ)償模式的控制的流程圖；
[0023] 圖9是用于示出由引擎停止期間死區(qū)時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)的誤差導(dǎo)致的電源波形失真的 波形圖；
[0024] 圖10是示出執(zhí)行重復(fù)控制時(shí)的死區(qū)補(bǔ)償控制單元的配置的框圖；
[0025] 圖11是用于示出執(zhí)行重復(fù)控制之前與之后之間的波形差別的視圖；
[0026] 圖12是用于示出圖10所示的重復(fù)控制單元的配置的框圖；
[0027] 圖13是用于示出圖12中的值L的框圖；
[0028] 圖14是用于示出圖12中的值L的波形圖；
[0029] 圖15是示出引擎操作期間的輸出電壓和逆變器電流的波形圖；
[0030] 圖16是圖15中的時(shí)間tl與時(shí)間t2之間的放大波形圖；
[0031] 圖17是用于示出引擎操作期間的逆變器輸出誤差的框圖；
[0032] 圖18是用于示出引擎操作期間的逆變器輸出誤差的波形圖；
[0033] 圖19是示出執(zhí)行基于電流極性的補(bǔ)償控制時(shí)的死區(qū)補(bǔ)償控制單元的配置的框 圖；
[0034] 圖20是示出圖19所示的死區(qū)補(bǔ)償單元的配置的框圖；
[0035] 圖21是示出其中電流紋波強(qiáng)并且電流極性以高速率波動(dòng)的實(shí)例的波形圖；
[0036]圖22是執(zhí)行基于使用MG1的旋轉(zhuǎn)角度的電流極性判定的補(bǔ)償控制的死區(qū)補(bǔ)償控 制單元的框圖；
[0037] 圖23是用于示出利用MG1的旋轉(zhuǎn)角度的逆變器誤差電壓計(jì)算的波形圖；
[0038] 圖24是用于示出由圖22中的死區(qū)補(bǔ)償單元執(zhí)行的計(jì)算補(bǔ)償值的處理的流程圖；
[0039] 圖25是用于示出中性點(diǎn)輸出電壓中出現(xiàn)的諧波峰值的計(jì)算的流程圖；
[0040] 圖26是用于示出電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1的電流峰值的計(jì)算的流程圖；
[0041]圖27是用于示出諧波峰值與電流峰值之間的相位差的判定的流程圖；
[0042] 圖28是用于示出檢測(cè)諧波峰值與電流峰值之間的相位差的處理的波形圖；
[0043] 圖29是示出在第一備選實(shí)施例中使用的死區(qū)補(bǔ)償控制單元的配置的框圖；
[0044] 圖30是示出圖29中的死區(qū)補(bǔ)償單元的配置的框圖；
[0045] 圖31是在采取根據(jù)第一備選實(shí)施例的措施之前的輸出電壓和輸出電流的波形 圖；
[0046] 圖32是在采取根據(jù)第一備選實(shí)施例的措施之后的輸出電壓和輸出電流的波形 圖；以及
[0047] 圖33是示出在第二備選實(shí)施例中使用的死區(qū)補(bǔ)償控制單元的配置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。在圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同 或相應(yīng)的部件，不再重復(fù)它們的描述。
[0049] 第一實(shí)施例
[0050]圖1是示出應(yīng)用根據(jù)第一實(shí)施例的外部供電系統(tǒng)的車輛的整體配置的框圖。在以 下實(shí)施例中，車輛為混合動(dòng)力車輛。但是，根據(jù)本發(fā)明的車輛不限于混合動(dòng)力車輛。如圖1 所示，車輛100包括：引擎2;電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、MG2;動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)4;以及驅(qū)動(dòng)輪6。車輛 100進(jìn)一步包括：蓄電裝置B;系統(tǒng)主繼電器SMR;轉(zhuǎn)換器10;逆變器21、22;以及控制裝置 50 〇
[0051] 車輛100是使用引擎2和電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2作為動(dòng)力源行駛的混合動(dòng)力車輛。由引 擎2和電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力被傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪6。
[0052]引擎2是諸如汽油引擎和柴油引擎之類的內(nèi)燃機(jī)，其通過燃燒燃料輸出動(dòng)力。弓| 擎2被配置為通過來自控制裝置50的信號(hào)在諸如節(jié)流閥開度（進(jìn)氣量）、燃料供給量和點(diǎn) 火時(shí)間之類的操作狀態(tài)方面電氣可控。
[0053] 電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、MG2是交流電旋轉(zhuǎn)電機(jī)，例如是三相交流同步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)發(fā)電 機(jī)MG1被用作由引擎2驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，也被用作能夠啟動(dòng)引擎2的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。通過電動(dòng)發(fā) 電機(jī)MG1的發(fā)電獲取的電力被允許用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2。通過電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1的發(fā)電 獲取的電力被允許提供給與車輛100連接的外部裝置。電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2主要被用作驅(qū)動(dòng)車 輛100的驅(qū)動(dòng)輪6的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0054] 動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)4例如包括行星齒輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，S卩，太陽齒輪、 齒輪架和齒圈。太陽齒輪被耦合到電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1的旋轉(zhuǎn)軸。齒輪架被耦合到引擎2的曲 柄軸。齒圈被親合到驅(qū)動(dòng)軸。動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)4將引擎2的驅(qū)動(dòng)力分割為被傳輸?shù)诫妱?dòng)發(fā)電 機(jī)MG1的旋轉(zhuǎn)軸的動(dòng)力和被傳輸?shù)津?qū)動(dòng)軸的動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)軸被耦合到驅(qū)動(dòng)輪6。驅(qū)動(dòng)軸也被 耦合到電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的旋轉(zhuǎn)軸。
[0055] 蓄電裝置B是可充電和可放電的直流電源，例如由諸如鎳金屬氫化物電池和鋰離 子電池之類的二次電池、電容器等形成。蓄電裝置B將電力提供給轉(zhuǎn)換器10,并且在電力再 生期間使用來自轉(zhuǎn)換器10的電力而被充電。
[0056] 系統(tǒng)主繼電器SMR被設(shè)置在將蓄電裝置B連接到轉(zhuǎn)換器10的正電極電源線PL1 和負(fù)電極電源線NL中。系統(tǒng)主繼電器SMR是用于將蓄電裝置B電連接到電氣系統(tǒng)或中斷 蓄電裝置B與電氣系統(tǒng)的連接的繼電器。系統(tǒng)主繼電器SMR的接通/關(guān)斷狀態(tài)由控制裝置 50控制。
[0057] 轉(zhuǎn)換器10經(jīng)由正電極電源線PL1和負(fù)電極電源線NL從蓄電裝置接收電力。轉(zhuǎn)換 器10升高來自蓄電裝置B的電壓，并且經(jīng)由正電極電源線PL2和負(fù)電極電源線NL將升高 的電壓提供給逆變器21、22。負(fù)電極電源線NL是轉(zhuǎn)換器10的輸入側(cè)和輸出側(cè)公共的電源 線。平流電容器C1被連接在正電極電源線PL2與負(fù)電極電源線NL之間。
[0058] 轉(zhuǎn)換器10在降低由電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1或電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2產(chǎn)生的、且由逆變器21、22 中的對(duì)應(yīng)一者整流的電壓的同時(shí)，給蓄電裝置B充電。
[0059] 逆變器21、22相互并行地連接到轉(zhuǎn)換器10。逆變器21、22通過來自控制裝置50 的信號(hào)控制。逆變器21通過將從轉(zhuǎn)換器10提供的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力來驅(qū)動(dòng)