用于对交通工具的车载充电器进行预充电的方法和系统技术方案

本申请涉及但不限于用于对交通工具的车载充电器进行预充电的方法和系统。电动交通工具的车载充电器包括被配置为接收AC电压的开关、连接到开关并且可连接到电动交通工具的牵引用电池的电容器、频率传感器以及控制器。频率传感器被配置为在AC电压的第一周期的奇半周期期间基于在第一周期的奇半周期的零电压交叉之间的经过时间且不基于AC电压的任何其他零电压交叉来检测第一周期的AC电压的瞬时频率。控制器被配置为在第一周期的偶半周期期间在取决于第一周期的AC电压的瞬时频率的第一触发时间闭合开关。电容器能够在开关闭合时通过开关用AC电压进行充电。

【技术实现步骤摘要】
用于对交通工具的车载充电器进行预充电的方法和系统
本专利技术涉及对交通工具的车载充电器(OBC)进行预充电。背景电动交通工具的车载充电器(OBC)用于对交通工具的牵引用电池进行充电。OBC使用来自市电电源的电功率为电池充电。来自市电电源的电功率是AC电功率。电池要使用DC电功率进行充电。OBC具有输入端，其连接到市电电源，供OBC接收来自市电电源的AC电功率。OBC将从市电电源接收到的AC电功率转换为DC电功率。OBC具有连接到电池的输出端。OBC将从AC电功率转换的DC电功率提供给电池，以用于对电池进行充电。OBC具有一个或更多个内部大容量电容器(统一地，“DC侧电容器”)。DC侧电容器使用从AC电功率转换的DC电功率进行充电以具有DC电压(“DC侧电压”)。在OBC的稳定操作模式中，DC侧电压是升高的恒定DC电压。DC侧电容器通过DC/DC转换器和一般断开开关连接到牵引用电池。DC/DC转换器用于电压适应，因为牵引用电池电压可以在相对宽的范围(例如200V-400V)内变化，而DC侧电压被预期是恒定的。在OBC的预充电操作模式中，DC侧电容器将被充电为升高的恒定DC电压。在预充电操作开始时，DC侧电压为零伏或低电压(即，DC侧电容器被放电或几乎被放电)。DC侧电容器应逐步被充电，以便避免浪涌电流。浪涌电流可能损坏OBC或市电电源的内部部件。概述目的是车载充电器(OBC)的预充电控制策略。另一个目的是在交通工具OBC中使输入浪涌电流峰值最小化的软启动控制策略。另一个目的是在交通工具OBC中提供对国内网络(即市电电源)噪声的抗扰性的软启动控制策略。另一个目的是通过受控触发OBC的功率开关以避免可能否则损坏国内网络或OBC的部件的浪涌电流来提供交通工具OBC的内部大容量电容器(即，DC侧电容器)的软充电。提供了一种OBC。该OBC包括：被配置为接收具有多个周期的AC电压的开关，每个周期包括奇半周期和偶半周期；连接到开关并且可连接到电动交通工具的牵引用电池的电容器；频率传感器；以及控制器。电容器可以通过具有断开元件的DC/DC转换器或不具有断开元件的DC/DC转换器连接到牵引用电池。频率传感器被配置为在AC电压的第一周期的奇半周期期间基于在第一周期的奇半周期的零电压交叉之间的经过时间且不基于AC电压的任何其他零电压交叉来检测第一周期的AC电压的瞬时频率。控制器被配置为在第一周期的偶半周期期间在取决于第一周期的AC电压的瞬时频率的第一触发时间闭合开关。电容器能够在开关闭合时通过开关用AC电压进行充电。提供了另一种OBC。该OBC包括：第一开关，其被配置为接收具有多个周期的AC电压，每个周期包括奇半周期和偶半周期；第二开关，其被配置为接收AC电压；电容器，其连接到第一开关和第二开关并且可连接到电动交通工具的牵引用电池；传感器；以及控制器。电容器可以通过具有断开元件的DC/DC转换器或不具有断开元件的DC/DC转换器连接到牵引用电池。该传感器被配置为在AC电压的第二周期的奇半周期期间基于在AC电压的第二周期的奇半周期的电压峰值和第一周期的偶半周期的电压峰值之间的经过时间来检测第二周期的奇半周期的AC电压的瞬时频率。控制器被配置成在第二周期的奇半周期期间在取决于第二周期的奇半周期的AC电压的瞬时频率的第一触发时间闭合第一开关。电容器能够在第一开关闭合时通过第一开关用AC电压进行充电。提供了一种用于OBC的方法。该OBC包括配置为接收具有多个周期的AC电压的开关。每个周期包括奇半周期和偶半周期。该OBC还包括连接到开关并且可连接到电动交通工具的牵引用电池的电容器。电容器可以通过具有断开元件的DC/DC转换器或不具有断开元件的DC/DC转换器可连接到牵引用电池。该方法包括在AC电压的第一周期的奇半周期期间基于在第一周期的奇半周期的零电压交叉之间的经过时间且不基于AC电压的任何其他零电压交叉来检测第一周期的AC电压的瞬时频率。该方法还包括在第一周期的偶半周期期间在取决于第一周期的AC电压的瞬时频率的第一触发时间闭合开关，其中该电容器能够在开关闭合时通过开关用AC电压进行充电。该方法还可以包括在AC电压的第二周期的奇半周期期间基于在第二周期的奇半周期的零电压交叉之间的经过时间且不基于AC电压的任何其他零电压交叉来检测第二周期的AC电压的瞬时频率，以及在第二周期的偶半周期期间在取决于第二周期的AC电压的瞬时频率的第二触发时间闭合开关。附图说明图1示出了车载充电器(OBC)的电路和框图；图2示出了在DC侧电容器的预充电操作期间输入到OBC的整流器的(经整流的)输入AC电压v输入(t)和OBC的输出DC侧电容器的三个不同的产生的电容器电压vc(t)的曲线图，其中OBC使用来自输入AC电压的电功率来逐步地对DC侧电容器充电；图3示出了描绘用于将DC侧电容器充电至升高的恒定DC电压的OBC的预充电操作模式的步骤的框图；图4示出了输入到OBC的整流器的(经整流的)输入AC电压v输入(t)的两个周期、整流器的晶闸管在两个周期中被激活用于按照第一预定电容器电压分布对DC侧电容器充电时的第一组时段和晶闸管在两个周期中被激活用于按照第二预定电容器电压分布对DC侧电容器充电时的第二组时段的曲线图；图5示出了描绘根据本专利技术的实施例的用于对DC侧电容器进行预充电的顺序测量触发策略的操作的曲线图；图6示出用于说明在DC侧电容器的预充电期间晶闸管何时闭合和断开的、DC侧电容器的输入AC电压v输入(t)和期望预定电容器电压分布v输出_期望(t)的曲线图；以及图7示出了描绘根据本专利技术的实施例的用于对DC侧电容器进行预充电的流水线式测量触发策略的操作的曲线图。详细描述本文公开了本专利技术的详细的实施例；然而，应理解，所公开的实施例仅是本专利技术的示例，本专利技术可以以各种形式和可选择形式来实施。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的特定的结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域中的技术人员以各种方式利用本专利技术的代表性基础。现在参考图1，示出了车载充电器(OBC)10的电路和框图。OBC10是在电动交通工具上车载的。OBC10用于给交通工具的牵引用电池12(或其他负载)充电。OBC10包括充电器功率级14。充电器功率级14从市电电源(即，国内网络电源)16接收AC电功率，将接收到的AC电功率转换成DC电功率，并且通过DC/DC转换器15和断开元件(即，开关)17用DC电功率对牵引用电池12充电。充电器功率级14包括输入滤波器18、全桥整流器20、功率因数转换器(PFC)22和DC侧电容器(“C大容量”)24。输入滤波器18在充电器功率级14的输入侧处。整流器20跟随输入滤波器18。PFC22跟随整流器20。DC侧电容器24在充电器功率级14的输出侧处。DC侧电容器24是共同构成DC侧电容器的一个或更多个大容量电容器。输入滤波器18连接到市电电源16以接收来自市电电源的AC市电电压(v市电(t))。AC市电电压具有例如在100V-240V的范围内的均方根(rms)电压和50或60Hz的频率。输入滤波器18对AC市电电压进行滤波以从其剔除高频噪声。输入滤波器18将滤波后的AC市电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动交通工具的车载充电器，所述车载充电器包括：开关，所述开关被配置为接收具有多个周期的AC电压，每个周期包括奇半周期和偶半周期；电容器，所述电容器连接到所述开关并且是可连接到所述电动交通工具的牵引用电池的；频率传感器，所述频率传感器被配置为在所述AC电压的第一周期的奇半周期期间基于在所述第一周期的奇半周期的零电压交叉之间的经过时间且不基于所述AC电压的任何其他零电压交叉来检测所述第一周期的AC电压的瞬时频率；以及控制器，所述控制器被配置为在所述第一周期的偶半周期期间在取决于所述第一周期的AC电压的瞬时频率的第一触发时间闭合所述开关，其中，所述电容器能够在所述开关闭合时通过所述开关用所述AC电压进行充电。

【技术特征摘要】
2017.06.28 US 15/635,5281.一种用于电动交通工具的车载充电器，所述车载充电器包括：开关，所述开关被配置为接收具有多个周期的AC电压，每个周期包括奇半周期和偶半周期；电容器，所述电容器连接到所述开关并且是可连接到所述电动交通工具的牵引用电池的；频率传感器，所述频率传感器被配置为在所述AC电压的第一周期的奇半周期期间基于在所述第一周期的奇半周期的零电压交叉之间的经过时间且不基于所述AC电压的任何其他零电压交叉来检测所述第一周期的AC电压的瞬时频率；以及控制器，所述控制器被配置为在所述第一周期的偶半周期期间在取决于所述第一周期的AC电压的瞬时频率的第一触发时间闭合所述开关，其中，所述电容器能够在所述开关闭合时通过所述开关用所述AC电压进行充电。2.根据权利要求1所述的车载充电器，其中：所述频率传感器还被配置为在所述AC电压的第二周期的奇半周期期间基于在所述第二周期的奇半周期的零电压交叉之间的经过时间并且不基于所述AC电压的任何其他零电压交叉来检测所述第二周期的AC电压的瞬时频率；以及所述控制器还被配置为在所述第二周期的偶半周期期间在取决于所述第二周期的AC电压的瞬时频率的第二触发时间闭合所述开关。3.根据权利要求2所述的车载充电器，其中：所述第一周期的AC电压的瞬时频率具有与所述第二周期的AC电压的瞬时频率的值不同的值。4.根据权利要求1所述的车载充电器，还包括：电压传感器，所述电压传感器被配置为在所述AC电压的所述第一周期的奇半周期期间检测所述第一周期的AC电压的最大值和均方根(rms)值中的至少一个；以及其中，所述第一触发时间还取决于所述第一周期的AC电压的所述最大值和所述均方根值中的所述至少一个。5.根据权利要求4所述的车载充电器，其中：所述频率传感器还被配置为在所述AC电压的第二周期的奇半周期期间基于在所述第二周期的奇半周期的零电压交叉之间的经过时间并且不基于所述AC电压的任何其他零电压交叉来检测所述第二周期的AC电压的瞬时频率；以及所述控制器还被配置为在所述第二周期的偶半周期期间在取决于所述第二周期的AC电压的瞬时频率的第二触发时间闭合所述开关。6.根据权利要求5所述的车载充电器，其中：所述电压传感器还被配置为在所述AC电压的所述第二周期的奇半周期期间检测所述第二周期的AC电压的最大值和rms值中的至少一个；以及其中，所述第二触发时间还取决于所述第二周期的AC电压的所述最大值和所述rms值中的所述至少一个。7.根据权利要求1所述的车载充电器，其中：所述开关是晶闸管。8.根据权利要求7所述的车载充电器，还包括：整流器；以及其中，所述晶闸管是所述整流器的元件。9.根据权利要求8所述的车载充电器，其中：所述整流器还包括第二晶闸管。10.一种用于电动交通工具的车载充电器，所述车载充电器包括：第一开关，所述第一开关被配置为接收具有多个周期的AC电压，每个周期包括奇半周期和偶半周期；第二开关，所述第二开关被配置为接收所述AC电压；电容器，所述电容器连接到所述第一开关和所述第二开关并且是可连接到所述电动交通工具的牵引用电池的；传感器，所述传感器被配置为在所述AC电压的第二周期的奇半周期期间基于在所述第二周期的奇半周期的电压峰值和所述A...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔迪·托斯特·巴托洛梅，安东尼·费雷·法布雷加斯，
申请(专利权)人：李尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US