集成式发动机驱动与电池充电系统技术方案

本发明专利技术在一可能实施例中提供了一种用于与电池相连接的发动机充电系统，所述发动机充电系统具有转子及定子。所述定子具有delta?H-桥连接的绕线。所述delta?H-桥包括位于一侧的换流器及位于另一侧的切换构件，与此同时各组绕线经连接于换流器极开关(pole?switch)与切换构件极开关之间。交流电源端口经连接至所述绕线，以使得当切换构件断开时所述交流电源端口通过所述绕线及所述换流器连接至所述电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于一种集成式发动机驱动与电池充电系统。
技术介绍
用于车辆的电动机及充电系统必须轻质、致密且方便。通常将感应发动机用于车辆。分离换流器充电系统用于自公用电源线(诸如220VAC壁式插座)对电池充电。第I示现有技术感应发动机及电池充电系统100的简图。定子120具有与中性节点125相连接的Y型连接的三组绕线120a、120b及120c。换流器150经连接于电 池105与绕线120a、120b及120c之间。通常，通过控制器(第I图中未图示)来控制换流器150以将来自电池105的直流(direct current ；DC)功率转化至用于绕线120a、120b及120c的交流(alternating current ；AC)功率，以在转子140上施加扭矩。在所述系统100中，通过连接至公用电源115的分离的AC至DC充电器110来对电池105充电。充电器110经连接横跨电池105。使用此类系统，若经集成至车辆或由车辆单独地携带，则充电器110向车辆添加额外荷重。若与车辆分离，则在方便性或及时性的充电情形下或在紧急状况下需要充电器110时，充电器110可能不存在。需要用于电动车辆的轻质且方便的充电系统。
技术实现思路
在一可能实施例中，提供了一种用于与电池相连接的发动机充电系统，所述发动机充电系统具有转子及定子。所述定子具有共同连接于中性节点的Y型连接的绕线。换流器经连接于电池总线与所述定子绕线之间。开关经连接于所述绕线中以便能够使所述绕线中的两组绕线自所述中性节点断开，且使所述两组绕线连接至单相交流电源连接器。在一替代实施例中，提供了一种用于与电池相连接的发动机充电系统，所述发动机充电系统具有转子及定子。所述定子具有delta H-桥连接绕线。所述delta H-桥包括位于一侧的换流器及位于另一侧的一切换构件，与此同时各组绕线经连接于换流器极开关与切换构件极开关之间。交流电源端口经连接至所述绕线，以使得当所述切换构件断开时所述交流电源端口通过所述绕线及所述换流器连接至所述电池总线。各种实施例可包括相间变压器。附图说明参阅以上说明、随附的权利要求书及附图将更好地了解本专利技术的特征及优点，在图式中第I不现有技术感应发动机及电池充电系统的简图；第2示用于单相Y型连接的定子绕线的感应发动机及电池充电系统的简图；第3示用于三相delta H-桥配置的绕线的感应发动机及电池充电系统的简图；第4示用于具有相间变压器的三相delta H-桥配置的绕线的感应发动机及电池充电系统的简图；以及第5示用于三相delta H-桥配置的绕线的感应发动机及电池充电系统的简图。具体实施例方式在各种实施例中，提供了使用集成式再充电的电池/发动机驱动。发动机可为包括感应任意三相机器且为DC无刷的。再充电源可为单相、三相或DC，使用任意电压电平，优选使用使得峰值电压小于电池电压Vbat的电压电平。在各种实施例中，可提供任何功率因子，包括I及-I (反向功率流的单位功率因子)。各种实施例的某些优点包括减小的DC总线波电流、减小的相位涟波电流、去除了相位接触器及去除了机器内部的绕线中性接合。 断开的Y型配置(第2图)第2示用于单相Y型连接的定子绕线220的感应发动机及电池充电系统200的简图。在所述实施例中，使用单相公用电源215通过绕线220来对电池205充电。双极开关210经置放于Y型连接绕线220电路以使绕线220a及220b自中性节点断开，且使绕线220a及220b通过任选的EMI滤波器212连接至公用电源215。在断开的Y型配置中，绕线220a及220b用作充电电路中的感应器。通过控制器270来控制换流器250以转换通过绕线220a及220b的AC公用电源215。在第2图中，换流器250通过二极管连接的绝缘栅双极型晶体管(Insulate GateBipolar Transistors ；IGBTs)组成,所述绝缘栅双极型晶体管通过控制器270中的栅驱动器275控制。可能存在其它换流器电路。电流传感器222a及222b可连接至绕线220，以在充电期间感测绕线220a及220b中的电流ia及ib，且在发动机操作期间判定绕线220a、220b及220c中的电流ia、ib及ic。电流传感器202感测电池总线电流ibus。控制器270亦具有用于感测横跨电池205的电压Vbat及公用电源215的电压Vab的传感器输入。在各种实施例中，控制器270监测公用电压及绕线220中的控制电流以追踪AC电压以便以单位功率因子而结束。控制器270的另一功能为监测至电池205的电流及电池205电压以调节进入电池205的电流及/或在某些情况下对电池205进行切换以调节进入电池205的电压且减小进入电池205的电流。在充电期间，可锁定转子240或将转子240固定。在发动机操作期间，切换开关210以便绕线220a、220b及220c为Y型连接，从而将公用电源215与绕线220断开。公用电源215及任选地出现于某些实施例中的EMI滤波器212可与电路200物理断开。断开的delta H-桥配置(第3图至第5图)第3示用于三相delta H-桥配置绕线450的感应发动机及电池充电系统400的简图。在所述实施例中，通过三相公用电源415通过绕线420来对电池405充电。在发动机驱动模式中，对称地操作开关450x及450y。在再充电模式中开关450y保持断开。应了解，在各种实施例中可将公用电源415及出现于某些实施例(未图示)的再充电滤波器412插/未插于用于充电/发动机驱动的电路400。因此，应该将再充电开关410置放于与再充电端口 414串联。此举提供了更多的安全性。在再充电期间(或当在端口 414处产生DC功率时)可使用任选的再充电开关410通过任选的再充电滤波器412来连接公用电源415。断开的delta H-桥配置的某些实施例的优点为，相位涟波基频为2f，且位于涟波/峰值调变电压的峰值振幅等于I。此状况与习知的I. 15形成对比。因此，某些绕线实施例中的高频AC损耗减少了 30%。总线电容器407上的基本涟波从2f增加至4f，且涟波幅度以2*sqrt3的因子减小。在某些实施例中，可使用子相位及相间变压器来替换各开关450x以提供进一步的涟波衰减。此举为某些实施例中所需要的，以便减小再充电滤波器412的尺寸。第4示用于具有相间变压器或平均变压器的三相delta H-桥配置的绕线520的感应发动机及电池充电系统500的简图。使用所述实施例，以用于发动机驱动的六步骤来操作开关550y (用于再充电模式的三态断开)。以用于发动机驱动及再充电的脉宽调变来操作开关550x。对于各子相而言，工作循环(duty cycle)长度均相同，但是相对于最近·的相邻子相而言改变了 +/-T/3。在发动机驱动模式中，与电路400(第3图)相比较，发动机绕线520上的谐波电流减小至1/9且频率增加3倍。由于谐波抵消之故，DC电压总线中的涟波电流及损耗极低。因为电压及电流接近正弦，所以发动机损耗降至最低。另外，由于减少了普通模式组件之故，CV2f损耗减少至零。在再充电模式中，通过相间变压器525a_c的谐波抵消使得最低谐波处于6f，并且电压与第3图的电路400相比较减小至1/3。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.17 US 61/262,1171.一种用于车辆的集成式电源转换系统，所述集成式发动机电源转换系统包含 a)转子； b)定子，包含共同连接于中性节点的绕线； c)换流器，连接于电池总线与所述绕线之间； d)单相交流(A/C)电源连接器；以及 e)开关，连接于所述绕线中以便能够使所述绕线中的两组绕线自所述中性节点断开，且使所述两组绕线连接至所述单相交流(A/C)电源连接器。2.如权利要求I所述的系统，进一步包含用以抑制转子在再充电期间移动的构件。3.如权利要求2所述的系统，其中用以抑制转子移动的所述构件包含转子阻塞机构。4.如权利要求2所述的系统，其中用以抑制转子移动的所述构件包含用以使所述转子自所述定子内退回的构件。5.如权利要求2所述的系统，其中用以抑制转子移动的所述构件包含用以使所述转子断路的构件。6.如权利要求5所述的系统，其中所述转子为包含短路环的鼠笼转子，且其中用以抑制转子移动的所述构件包含用以使所述短路环断路的构件。7.如权利要求2所述的系统，其中用以抑制转子移动的所述构件包含用以抑制所述定子与所述转子之间耦接的构件。8.如权利要求7所述的系统，其中用以抑制所述定子与所述转子之间耦接的所述构件包含介于所述定子与所述转子之间的屏蔽。9.如权利要求7所述的系统，其中用以抑制所述定子与所述转子之间耦接的所述构件包含导电套管。10.一种用于车辆的集成式电源转换系统，所述集成式电源转换系统包含 a)转子； b)定子，包含共同连接于中性节点的绕线； c)换流器，介于电池总线与所述定子之间； d)交流(A/C)电源连接器； e)开关，连接于所述绕线中以便能够使所述绕线自所述中性节点断开，且使所述绕线连接至用于通过所述绕线的电池充电的所述交流(A/C)电源连接器；以及f)发动机壳构件，用于在电池充电期间通过所述发动机抑制所述车辆的电容性充电。11.如权利要求10所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃利·埃瓦尔德·里佩尔，斯科特·加勒特·伯曼，
申请(专利权)人：航空环境公司，
类型：
国别省市：