双向蓄电电池组的充电器制造技术

本发明专利技术涉及用于电动汽车的蓄电电池组(5)的充电器(1)，其中，维也纳式整流器(3)的至少两个桥臂(31，32)包括连接在对应桥臂(31，32)的中点(310，320)的两侧的双向绝缘栅场效应晶体管(312，322，334)和二极管(313，323，333)，同时，其他桥臂(33)各自包括连接在对应桥臂(33)的中点(330)的两侧的两个二极管(332，333)；并且所述DC到DC转换器级(4)包括两个DC到DC转换设备(41，42)，这两个DC到DC转换设备各自在输入端处与功率因数的校正级(3)的所述输出电容器(37，38)之一并联连接并且在输出端处连接至所述电池组(5)的端子，使得所述充电器(1)能够允许电流从该电池组(5)传送至所述电网(2)。

Charger for two way battery pack

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双向蓄电电池组的充电器本专利技术涉及一种蓄电器的电池组的双向充电器。在电气工程领域的现有技术中众所周知的是，蓄电器的电池组的充电器包括用于校正功率因数(也称为功率因数校正，PFC)的级，和用于将作为来自用于校正功率因数的级的输出而获得的DC电压和电流转换成适用于该电池组的充电电压/电流的DC到DC转换级。参照现有技术图1，蓄电器5的电池组的充电器1(该充电器能够接收AC电压并且能够将该AC电压转换成用于对所述电池组进行充电的DC电压)是尤其众所周知的，所述充电器包括用于校正功率因数的级3以及DC到DC转换级4’，用于校正功率因数3的级包括诸如在文件EP94120245中描述的在脉宽调制模式中工作的维也纳式(Vienna)整流器3，该维也纳式整流器包括各自在用于校正功率因数的级3的两个输出端子P、N之间延伸的至少三个桥臂31、32、33，每个桥臂31、32、33能够在中点310、320、330处经由电感器311、321、331连接到电网2的相21、22、23，对于每个桥臂31、32、33，维也纳式整流器3包括既连接到对应桥臂31、32、33的中点310、320、330且又连接在用于校正功率因数的级3的输出中点M处的受控开关组件34、35、36；对于用于校正功率因数的级3的每个输出端子P、N，输出电容器37、38连接在对应输出端子P、N与用于校正功率因数的级3的输出中点M之间。DC到DC转换级包括连接在至用于校正功率因数的级3的输出端子P、N的端子的输入端处并且连接在至电池组5的端子的输出端处的DC到DC转换部件4’。术语“桥臂”被理解为是指在电子学中众所周知的一种组件，其由与中点串联的两个部件(例如，二极管、晶体管、半导体闸流管)组成，该中点可被用作该两个部件之间的接触点。这种类型的充电器相对有效。遗憾的是，这种类型的电充电器不是双向的。换句话讲，这种类型的整流器允许电流从AC电流或电压输入转换成DC负载，例如蓄电器，但其不允许存储在电池组中的电能在相反的方向上被传输至电气输入网络。然而，在诸如电动汽车的应用中，除了对电池组进行充电的主要目的之外，以下对于此类充电器，将期望其能够允许存储在电池组中的电力被传输至电网(例如，在电能转售的上下文中)，或者允许将蓄电器用作外部电能来源。表达“能量回收模式”被采用。因此，存在对能够在充电模式中工作并且能够在能量回收模式中工作的双向电池组充电器的需求，该双向电池组充电器有效且生产成本低廉。本文提出的是一种用于电动汽车的蓄电器的电池组的充电器，该充电器能够接收AC电压并且能够将该AC电压转换成用于对所述电池组进行充电的DC电压，所述充电器包括用于校正功率因数的级和DC到DC转换级，用于校正功率因数的所述级包括在脉宽调制模式中工作的维也纳式整流器，该维也纳式整流器包括各自在用于校正功率因数的级的两个输出端子之间延伸的至少三个桥臂，每个桥臂能够在中点处经由电感器连接到电网的相，对于每个桥臂，所述维也纳式整流器包括既连接到所述对应桥臂的中点且又连接在用于校正功率因数的级的输出中点(M)处的受控开关组件，对于用于校正功率因数的级的每个输出端子(P、N)，输出电容器连接在所述对应输出端子(P、N)与用于校正功率因数的级的输出中点(M)之间。所述维也纳式整流器的至少两个桥臂各自包括连接在对应桥臂的中点的两侧的单个双向绝缘栅场效应晶体管和二极管；并且所述DC到DC转换器级包括两个DC到DC转换设备，这两个DC到DC转换设备各自在输入端处与用于校正功率因数的级的所述输出电容器之一并联连接并且在输出端处连接至所述电池组的端子的输出端处的两个DC到DC转换设备，使得该充电器能够允许电流从该电池组流动至所述输入端子。当仅有两个桥臂包括双向绝缘栅场效应晶体管时，其他桥臂各自包括连接在对应桥臂的中点的两侧的两个二极管。因此，能够获得仅包括很少数量的双向绝缘栅场效应晶体管的双向电池组充电器，即两个或三个双向绝缘栅场效应晶体管，取决于该双向电池组充电器所连接到的电网，从而在保持维也纳式整流器的有效性的同时允许降低生产成本。通过本专利技术的特定布置以及在DC到DC转换级中的两个隔离输出DC到DC转换器的有利的使用，能够减少双向绝缘栅场效应晶体管的数量。有利地且非限制性地，两个桥臂旨在连接到单相电网的一个相，仅所述两个桥臂旨在连接到单相电网中的一个相。因此，此类充电器可相对简单地尤其通过对所使用的双向MOSFET的数量进行优化而适于单相电网。有利地且非限制性地，三个桥臂各自旨在连接到三相电网中的一个相，三个桥臂中的每个桥臂包括连接在对应桥臂的中点的两侧的绝缘栅场效应晶体管和二极管。因此，此类充电器可相对简单地尤其通过对所使用的双向MOSFET的数量进行优化而适于三相电网。有利地且非限制性地，至少一个双向绝缘栅场效应晶体管包括双向金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。因此，能够在确保用于校正功率因数的级以相对最优方式而受控时对此类充电器的生产成本进行优化。有利地且非限制性地，所述受控开关组件各自包括相对于彼此反向偏置连接的两个功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。因此，该受控开关相对简单地被控制，展现出快速切换、并且生产成本低廉。有利地且非限制性地，该充电器包括第一附加开关和第二附加开关，该第一附加开关安装在所述受控开关组件与用于校正功率因数的级的输出中点之间，该第二附加开关连接在所述受控开关组件与用于校正功率因数的级的输出端子之间，使得当第一附加开关闭合并且第二附加开关打开时，该充电器能够从电网对电池组进行充电，并且当第一附加开关打开并且第二附加开关闭合时，该充电器能够通过使用DC到DC转换级的两个DC到DC转换器而将存储在电池组中的能量传递至电网。因此，能够获得双向充电器，其允许在恢复模式中提供与对电池组进行充电时的可用电量相等的电量。有利地且非限制性地，至少一个DC到DC转换器被额定为以11kW的功率工作。因此，该充电器适用于在高功率环境中工作，例如用于对电动汽车进行充电。本专利技术还涉及一种电动汽车，该电动汽车包括诸如前文所述的蓄电器的电池组和电池组充电器。根据阅读借助于非限制性指示并参照附图所提供的本专利技术的一个具体实施例的以下说明，本专利技术的其他特质和优点将会变得清楚，在附图中：-图1为现有技术的电池组充电器的电路图；-图2为根据本专利技术的第一实施例的单相电网的电池组充电器的电路图；-图3为根据本专利技术的第二实施例的三相电网的电池组充电器的电路图；并且-图4为根据本专利技术的第三实施例的三相电网的电池组充电器的电路图。参照图2，蓄电器5的电池组的充电器1(尤其用于电动汽车)包括用于校正功率因数(更常见地被称为术语“功率因数校正”(PFC))的级3和DC到DC转换级4。用于校正功率因数的级3允许对输入电压或电流进行整流并且允许对信号平滑化，使得在用于校正功率因数的级3的输出端处，将正弦、AC输入信号转换成DC信号。就其本身而言，DC到DC转换级4允许DC输入电压被转换成另一种电压，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动汽车的蓄电器的电池组(5)的充电器(1)，该充电器能够接收AC电压并且能够将该AC电压转换成用于对所述电池组(5)进行充电的DC电压，所述充电器(1)包括用于校正功率因数的级(3)和DC到DC转换级(4)，用于校正功率因数的所述级(3)包括维也纳式整流器(3)，该维也纳式整流器包括各自在用于校正功率因数的级(3)的两个输出端子(P，N)之间延伸的至少三个桥臂(31，32，33),/n每个桥臂(31，32，33)能够在中点(310，320，330)处经由电感器(311，321，331)连接到电网(2)的相(21，22，23)，/n对于每个桥臂(31，32，33)，所述维也纳式整流器(3)包括既连接到所述对应桥臂(31，32，33)的中点(310，320，330)又连接在用于校正功率因数的级(3)的输出中点(M)处的受控开关组件(34，35，36)；/n对于用于校正功率因数的级(3)的每个输出端子(P，N)，输出电容器(37，38)连接在所述对应输出端子(P，N)与用于校正功率因数的级(3)的输出中点(M)之间，/n其特征在于，所述维也纳式整流器(3)的至少两个桥臂(31，32)各自包括连接在该对应桥臂(31，32)的所述中点(310，320)的两侧的单个双向绝缘栅场效应晶体管(312，322，334)和二极管(313，323，333)；并且所述DC到DC转换器级(4)包括两个DC到DC转换设备(41，42)，这两个DC到DC转换设备各自在输入端处与用于校正功率因数的级(3)的所述输出电容器(37，38)之一并联连接并且在输出端处连接至所述电池组(5)的端子，使得该充电器(1)能够允许电流从该电池组(5)流动至所述电网(2)。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170112 FR FR17502511.一种用于电动汽车的蓄电器的电池组(5)的充电器(1)，该充电器能够接收AC电压并且能够将该AC电压转换成用于对所述电池组(5)进行充电的DC电压，所述充电器(1)包括用于校正功率因数的级(3)和DC到DC转换级(4)，用于校正功率因数的所述级(3)包括维也纳式整流器(3)，该维也纳式整流器包括各自在用于校正功率因数的级(3)的两个输出端子(P，N)之间延伸的至少三个桥臂(31，32，33),
每个桥臂(31，32，33)能够在中点(310，320，330)处经由电感器(311，321，331)连接到电网(2)的相(21，22，23)，
对于每个桥臂(31，32，33)，所述维也纳式整流器(3)包括既连接到所述对应桥臂(31，32，33)的中点(310，320，330)又连接在用于校正功率因数的级(3)的输出中点(M)处的受控开关组件(34，35，36)；
对于用于校正功率因数的级(3)的每个输出端子(P，N)，输出电容器(37，38)连接在所述对应输出端子(P，N)与用于校正功率因数的级(3)的输出中点(M)之间，
其特征在于，所述维也纳式整流器(3)的至少两个桥臂(31，32)各自包括连接在该对应桥臂(31，32)的所述中点(310，320)的两侧的单个双向绝缘栅场效应晶体管(312，322，334)和二极管(313，323，333)；并且所述DC到DC转换器级(4)包括两个DC到DC转换设备(41，42)，这两个DC到DC转换设备各自在输入端处与用于校正功率因数的级(3)的所述输出电容器(37，38)之一并联连接并且在输出端处连接至所述电池组(5)的端子，使得该充电器(1)能够允许电流从该电池组(5)流动至所述电网(2)。


2.如权利要求1所述的用于电池组(5)的充电器(1)，其特征在于，两个桥臂(31，32)旨在连接到单相电网(2)中的一个相(21)，仅所述两个桥臂(31，32)包括连接在该对应桥臂(31，32)的中点(310，320)的两侧的绝缘栅场效应晶体管(312，3...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·萨克，
申请(专利权)人：雷诺股份公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR