本发明专利技术涉及一种用于控制电池充电设备的方法，该电池充电设备包括三相维也纳式整流器类型(110)的整流器级(11)，该整流器级能够连接至单相或三相供电电网并通过第一DC电源总线和第二DC电源总线(7，8)链接至DC到DC转换器级(12)，该转换器级包括分别连接至第一DC电源总线电容器和第二DC电源总线电容器的第一LLC谐振转换器和第二LLC谐振转换器(14，16)，这些谐振转换器在该整流器级输出端处位于这些总线中的每个总线上。根据本发明专利技术，该充电设备的电源为单相，并且借助于该第一LLC谐振转换器和第二LLC谐振转换器(14，16)来独立地调节该第一DC电源总线电容器和第二DC电源总线电容器(C1，C2)的电压(V_DC_1，V_DC2)，以便提供这些DC电源总线中的每个DC电源总线上的固定稳压。
Method for controlling on-board charging equipment of electric or hybrid vehicles
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制电动或混合车辆上车载的充电设备的方法本专利技术涉及一种用于控制具有三相或单相输入的三相充电设备的方法，该三相充电设备包括AC-DC(交流-直流)绝缘转换器。这种充电设备尤其适合于用作电动或混合机动车辆上车载的设备。所述车辆配备有高压电池，并且通常包括车载充电器，即直接安装在车辆上的用于给电池充电的设备。所述充电设备的主要功能是从配电电网上可获得的电力对电池进行再充电。因此，其将交流电转换为直流电。针对充电设备，并且具体地针对车载充电器所期望的标准是高效、小体积、电绝缘、可靠性良好、操作安全、电磁干扰发射较低、且输入电流谐波比较低。已知的是具有三相输入的充电设备(即能够从三相供电电网对电池进行充电的充电设备)以及单相输入充电设备(即能够从单相供电电网对电池进行充电的充电设备)。三相输入充电设备比单相输入充电设备具有更大的充电功率，其中最大功率为22kW。对于单相电网上的连接，可能要求几个充电功率电平，例如7kW、15kW和22kW。图1展示了电动或混合车辆上车载的用于从供电电网30对该车辆的高压电池20进行再充电的隔离充电设备10的已知拓扑结构，该车载充电设备10经由该电网的线路阻抗40连接至该供电电网。为了执行具有电绝缘的AC-DC转换功能，已知使用包括第一AC-DC转换器级和第二DC-DC(直流-直流)转换器级12的充电设备10，该第一AC-DC转换器级包括功率因数校正(PFC)电路11以便限制输入电流谐波，该第二DC-DC转换器级用于调节电荷并且还用于为使用安全执行绝缘功能。输入滤波器13传统上集成到车载充电设备10的输入端中，相对于电网30在PFC电路11的上游。PFC电路11由集成控制器(未示出)管理，该集成控制器分析并实时校正电流相对于电压的表现。其通过与电压的整流正弦曲线进行比较从中推导出形状误差，并且其通过控制由于高频切割而产生的能量的量和电感中的能量储存来校正这些形状误差。更具体地，其作用是在充电器的电源的输入端处获得尽可能正弦的非相移电流。针对PFC电路，可以实施具有三个开关的三电平三相整流器，通常被称为三相维也纳式(Vienna)整流器。就功率因数校正的性能而言，选择这种拓扑结构实际上特别有利。图2展示了由三相维也纳式整流器类型110的PFC转换器级11形成的三相输入充电设备的拓扑结构，该转换器级具有两个电源总线7和8作为输出，每个电源总线包括正馈线和负馈线，并且每个馈线上分别连接有形成图1的DC-DC转换器级12的DC-DC电路14、16。每个DC-DC电路14、16是谐振LLC转换器，该转换器包括安装在全桥中的第一组开关(分别为140、160)(诸如MOS晶体管)，该全桥连接在这两个电源总线7、8之一的输入端处并且在输出端处串联连接至谐振电路L、C以及变压器T的初级，该变压器的次级分别连接至全桥中的第二组开关141、161，该全桥可选地经由输出滤波器21连接至电池20。三相维也纳式整流器类型110的PFC转换器级11包括三个并联的输入相位连接A、B、C，每个输入相位连接耦合至三相供电电网的一个相并且每个经由串联的电感线圈L1、L2、L3连接至形成该三相维也纳式整流器的开关臂的一对开关S1、S2、S3。输入滤波器13在每个相上集成在电感L1、L2、L3的上游。每一对开关S1、S2、S3包括由当相应输入电流Ia、Ib、Ic为正时被操控的第一相应开关1H、2H、3H和当该相应输入电流为负时被操控的第二相应开关1L、2L、3L形成的串联组件。这些开关由闭合和断开受控的半导体部件形成，例如，与二极管反向并联连接的MOS(“金属氧化物半导体(MetalOxideSemiconductor)”的缩写)晶体管。开关1H也被称为高压开关，并且开关1L被称为低压开关。三相维也纳式整流器还包括三个并联支路1、2和3，每个支路都包括两个二极管D1和D2、D3和D4以及D5和D6，这些二极管形成了具有六个二极管的三相桥，使得可以对从三相供电电网取得的电流和电压进行整流。三相维也纳式整流器的每个输入端通过对应的并联输入连接而连接至位于同一支路1、2和3的两个二极管之间的连接点。支路1、2和3的两个共享端分别形成三相维也纳式整流器的正输出端子5和负输出端子6，这些端子旨在耦合至DC-DC设备12。每个相的开关臂S1、S2和S3也各自分别连接在位于第一支路1、第二支路2和第三支路3的两个二极管之间的连接点与三相维也纳式整流器的输出电压V_DC_1和V_DC_2的中点M之间，这些输出电压分别与三相整流器的正输出端子5与中点M之间的输出电容器C1上的电压、以及中点M与三相整流器的负输出端子6之间的输出电容器C2上的电压相对应。如以上所解释的，LLC(指的是使用包括每个被表示为L的两个电感与被表示为C的一个电容的组合的电路的首字母缩写)串并联谐振拓扑结构的使用被应用于DC-DC转换器12中，并且使得可以改变谐振电路在输入电压(或级11与12之间的这两个电源总线7、8上的电压)与输出电压(电池电压20)之间的电压增益。实际上，当对电池20进行再充电时，施加电池电压并且电池电压基于其电量状态而变化，这需要DC-DC转换器级12实时调节发送至充电的功率。为此，DC-DC转换器级12调整其增益以使得可以将电源总线上的输入电压转换为电池电压。更具体地，与整流器级12的每个DC-DC电路(分别为14和16)的初级相关联的全桥(分别为140、160)的开关的切换频率变化使得可以改变谐振电路的电压增益。如图3所展示的，对于单相输入电网9的连接，已知使用PFC输入整流电路11的独立支路(例如支路1)作为具有倍压器的单相充电器，只要电容中点M接地即可。如图4所展示的，只要总是存在中点M的重新接地，用于连接至单相电网9的配置还已知使用PFC输入整流电路11的两个支路。对于上述具有两级(即具有连接至电网的、执行功率因数校正PFC功能的输入整流器级11和允许电池20的电绝缘的DC-DC转换器级12)类型的充电设备10，使用两种类型的调节。由连接至电网的输入整流器级11完成的调节旨在为输入电流提供正弦形状并提供对电源总线上的电压的调节。为此，传统上使用慢速外部电压回路(其中带宽接近电网频率)和快速电流回路(其中带宽接近系统的切割频率)。这两个回路之间的解耦通过在输入端处的PFC整流器级与DC-DC转换器级之间建立的强电容值来完成。然而，基于向DC-DC转换器级发送恒定电流的现有技术解决方案是单相充电设备的主要限制因素。在单相模式下，由PFC整流器级向DC-DC转换器级发送的电流是整流正弦电流的分频。此电流具有两个明确定义的频率分量，即，与系统的分频(例如接近一百kHz)成比例的第一分量以及与电网电压的第二谐波(100Hz至120Hz)成比例的第二分量。对于在PFC整流器级的输出端处具有两个电源总线的电容器，此第二低频分量非常严格，并且需要并联连接大量电容器，使得电容值远远大于在仅需要担心这两个调节回路之间的解耦的情况下所需要的电容值。此外，对优化成本的关注意味着转向化学型电容器技术，这些技术与其他类型的技术(例如，薄膜、陶瓷型电容器)相比，更易受电网电压中断的影响。因此，需要针对具有上述拓扑结构的充电设备的优化调节策略，当本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于控制机动车辆的电池充电设备的方法，该充电设备包括：整流器级(11)，该整流器级执行功率因数校正功能，包括能够在单相或三相供电电网(9)的输入端处各自借助于串联电感线圈(L1，L2，L3)进行连接的三个相位连接(A，B，C)；以及DC‑DC转换器级(12)，该DC‑DC转换器级连接在该整流器级(11)与该电池(20)之间，该整流器级是三相维也纳式整流器(110)，该整流器包括三相二极管桥(D1‑D6)和集成到该二极管桥中的三个开关臂(S1，S2，S3)，每个开关臂包括当该电网电流为正时能够被控制的高压开关(1H‑3H)和当该电网电流为负时能够被控制的低压开关(1L‑3L)的串联组件，这些开关臂(S1，S2，S3)在中点(M)处互连，第一总线电容器和第二总线电容器(C1，C2)在该整流器级(11)的输出端处连接至该中点，该DC‑DC转换器级(12)包括第一LLC谐振转换器和第二LLC谐振转换器(14，16)，这些谐振转换器在输入端处通过第一电源总线和第二电源总线(7，8)分别连接至该第一电源总线电容器和第二电源总线电容器，并且在输出端处连接至电池(20)，该方法属于这样的类型：根据该方法，使用该三相维也纳式整流器(110)在该充电设备的输入端处调节电流，每个开关臂使用脉宽调制控制信号来控制，该臂的开关占空因数是基于输入电流的调节来确定的，该方法的特征在于该充电设备由单相供电，并且使用第一LLC谐振转换器和第二LLC谐振转换器(14，16)来独立地调节该第一电源总线和第二电源总线(C1，C2)的电压(V_DC_1，V_DC2)，以便提供这些电源总线中的每个电源总线上的固定稳压。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.14 FR FR16623981.一种用于控制机动车辆的电池充电设备的方法，该充电设备包括：整流器级(11)，该整流器级执行功率因数校正功能，包括能够在单相或三相供电电网(9)的输入端处各自借助于串联电感线圈(L1，L2，L3)进行连接的三个相位连接(A，B，C)；以及DC-DC转换器级(12)，该DC-DC转换器级连接在该整流器级(11)与该电池(20)之间，该整流器级是三相维也纳式整流器(110)，该整流器包括三相二极管桥(D1-D6)和集成到该二极管桥中的三个开关臂(S1，S2，S3)，每个开关臂包括当该电网电流为正时能够被控制的高压开关(1H-3H)和当该电网电流为负时能够被控制的低压开关(1L-3L)的串联组件，这些开关臂(S1，S2，S3)在中点(M)处互连，第一总线电容器和第二总线电容器(C1，C2)在该整流器级(11)的输出端处连接至该中点，该DC-DC转换器级(12)包括第一LLC谐振转换器和第二LLC谐振转换器(14，16)，这些谐振转换器在输入端处通过第一电源总线和第二电源总线(7，8)分别连接至该第一电源总线电容器和第二电源总线电容器，并且在输出端处连接至电池(20)，该方法属于这样的类型：根据该方法，使用该三相维也纳式整流器(110)在该充电设备的输入端处调节电流，每个开关臂使用脉宽调制控制信号来控制，该臂的开关占空因数是基于输入电流的调节来确定的，该方法的特征在于该充电设备由单相供电，并且使用第一LLC谐振转换器和第二LLC谐振转换器(14，16)来独立地调节该第一电源总线和第二电源总线(C1，C2)的电压(V_DC_1，V_DC2)，以便提供这些电源总线中的每个电源总线上的固定稳压。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在与从低到高的三个充电功率电平的第一单相充电功率电平相对应的第一单相连接模式下，该充电设备的这三个相位连接中的第一(A)相位连接和第二(C)相位连接分别连接至该单相电网的相线(91)和零线(90)，该第二相位连接通过连接继电器(17)连接至该零线。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，与该充电设备的连接至该零线的第二(C)相位连接相对应的开关臂(S3)的这些开关(3H，3L)始终保持在闭合状态，以便基于输入电流的符号交替地仅使用这两个LLC谐振转换器(14，16)之一根据该第一充电功率电平来对该电池(20)进行充电。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每当输入电流的符号交替时，切断对未使用的LLC谐振转换器的控制。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，与该充电设备的连接至该单相电网(9)的第一相位连接和第二相位连接(A，C)相对应的开关臂(S1，S3)的这些开关根据输入电流的符号来系统地切换，以便根据该第一充电功率电平使用这两个LLC谐振转换器(14，16)来共同对该电池(20)进行充电。6.根据权利要求5所述的方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·维拉加西亚，
申请(专利权)人：雷诺股份公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR
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