用于控制蓄电器的电池充电器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于控制蓄电器的充电器(10)的方法，该方法包括：确定适合于控制该充电器(10)的输入端处的正弦电流的占空比的步骤，以及施加所述占空比的步骤。所述方法的特征在于，所述施加这些占空比的步骤包括：从该维也纳式整流器桥的三个臂中选择第一占空比施加臂和第二占空比施加臂的步骤；以及在该电网的同一电周期期间，当该电流的绝对值低于阈值时，由这两个施加臂中的一个施加臂来执行这些占空比的施加，并且当该电流的绝对值高于所述阈值时，由这两个施加臂一起执行这些占空比的施加。

Method for controlling battery charger of accumulator

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制蓄电器的电池充电器的方法
本专利技术涉及一种用于控制对蓄电器的电池进行充电的充电器的方法，并且更确切地涉及一种用于控制单相输入充电设备的三相整流器的方法，该单相输入充电设备包括隔离的AC到DC(AC电流到DC电流)转换器。这种充电设备尤其适合于用作电动或混合动力机动车辆中的车载设备。
技术介绍
这些车辆配备有高压电池并且通常包括车载充电器，即，直接安装在车辆中的对电池进行充电的设备。这些充电设备的主要功能是从供电电网上可获得的电力对电池进行再充电。针对充电设备、并且最具体地针对车载充电器所追求的标准是高效、小体积、电隔离、可靠性良好、操作安全、电磁干扰发射较低、并且输入电流上的谐波水平较低。此处采用的背景是单相输入充电设备的领域。图1展示了电动或混动车辆上车载的用于从单相电网30对该车辆的高压电池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通过该电网的线路阻抗40连接到该单相电网。为了实施具有电隔离的AC到DC转换功能，已知使用包括第一AC到DC转换器和第二DC到DC(DC电流到DC电流)转换器12的充电设备10，该第一AC到DC转换器具有功率因数校正(PFC)电路20以限制输入电流谐波，该第二DC到DC转换器用于调节负荷并且还用于为使用安全提供隔离功能。输入滤波器13常规地集成在车载充电设备10的输入端处，相对于三相电网30在PFC电路20的上游。PFC电路20由集成控制器(未示出)控制，该集成控制器分析并校正实时电流相对于电压的波形。其通过与电压的整流正弦波进行比较从中推导出形状误差，并且其通过控制借助于高频切换的能量的量并将能量储存在电感器中来校正这些形状误差。更确切地说，其作用是在充电器的电源的输入端处实现非相移的且尽可能是正弦的电流。对于PFC电路20，具体地从现有技术文献CN104811061中已知的是，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整流器，如现有技术文献EP94120245和图2中所描述的。特别是从功率因数校正的效率的角度来看，尤其是针对三相电网(但是能够转换为单相电网)选择此拓扑结构是尤其有利的。在三相维也纳式整流器20中，单相输入电压源30经由电感器La、Lb、Lc链接到整流器20的开关臂A、B、C，每个臂A、B、C分别设置有功率开关单元Sa、Sb、Sc。这些功率开关单元Sa、Sb、Sc各自被定位在电感器La,b,c与中心抽头O之间，该中心抽头在整流器20的两个输出电压VDCh与VDCl之间，这两个输出电压分别同连接在中心抽头O与正电源线路H之间的第一输出电容器C1上的电压、以及连接在中心抽头O与负电源线路L之间的第二输出电容器C2上的电压相对应。一般而言，为了控制这种维也纳式整流器20，测量电感器La、Lb、Lc上游的电压和电流ia、ib、ic以及整流器的输出端处的电压和电流，并且使用控制回路以生成控制这些开关Sa、Sb、Sc的平均导通时间所需的占空比。一种用于在单相控制的背景下施加确定的占空比的已知方法是：使用维也纳式整流器的三个臂中的单个臂，以及根据电流的符号将占空比施加到所讨论的臂的高压侧开关或低压侧开关。然而，这种方法展现出的缺点是，由于只使用了一个臂，因此充电器的电子部件的使用失衡。另外，无意的电流变化(称为纹波)相对较显著，因此会限制输入线圈或自感器的大小。因此，需要一种解决以上问题的用于施加针对三相维也纳式整流器确定的占空比的方法。
技术实现思路
所提出的是一种用于控制连接到单相AC电网的电池充电器的方法，所述电池充电器包括具有维也纳式整流器的功率因数校正级，该维也纳式整流器是由三个桥臂形成的，这些桥臂各自在两个输出端之间延伸，每个桥臂与受控的高压侧开关和受控的低压侧开关相关联，这些高压侧开关和低压侧开关彼此相反地连接，所述方法包括：实现要产生的电压的步骤，确定适合于控制该充电器的输入端处的正弦电流的占空比的步骤，以及施加所述占空比的步骤。所述施加这些占空比的步骤包括：-从这三个维也纳式整流器桥臂中选择用于施加这些占空比的第一臂和用于施加这些占空比的第二臂的步骤；以及-在所述电网的同一个电周期期间施加这些占空比：○当该电流的绝对值低于阈值时，使用这两个施加臂中的一个施加臂；以及○当该电流的绝对值大于所述阈值时，联合使用这两个施加臂。因此，可以通过在两个开关臂之间交替，同时减小无意的电流变化(称为纹波)来实现对充电器的电子部件(尤其是维也纳式整流器)的平衡使用，从而使得可以实现较小大小的输入线圈或自感器，并且因此减小了其体积及其成本。此外，通过在电流值低于预定阈值电压时利用单个臂施加占空比来减小开关损耗。有利地且非限制性地，在该电流的绝对值低于阈值时从施加占空比的这两个施加臂之中选择所述施加臂，以便在两个连续的电周期之间在第一施加臂与第二施加臂之间交替。如此，进一步改善了对维也纳式整流器的使用的总体平衡。有利地且非限制性地，在由这两个施加臂联合施加这些占空比的情况下，当该电流变得大于该限制值时断开该第一施加臂的受控开关，而在与所施加的占空比值的一半相对应的时间之后断开该第二施加臂的受控开关。如此，避免了同时断开两个开关，从而确保了维也纳式整流器的可靠操作并且减小了电流上的纹波。具体地，当要产生的电压为正时，该第一施加臂的受控断开的开关对应于该高压侧开关，而该第二臂的受控断开的开关对应于该低压侧开关。如此，受控开关的断开直接取决于要产生的电压的符号，从而可以实现相对简单的方法。具体地，当要产生的电压为负时，该第一施加臂的受控断开的开关对应于该低压侧开关，而该第二臂的受控断开的开关对应于该高压侧开关。如此，受控开关的断开直接取决于要产生的电压的符号，从而可以实现相对简单的方法。有利地且非限制性地，所述阈值在10A到20A之间，例如，15A。因此，可以在单相机动车辆充电器的背景下施加占空比。本专利技术还涉及一种用于控制连接到单相AC电网的电池充电器的设备，所述电池充电器包括具有维也纳式整流器的功率因数校正级，该维也纳式整流器是由三个桥臂形成的，这些桥臂各自在两个输出端之间延伸，每个桥臂与受控的高压侧开关和受控的低压侧开关相关联，这些高压侧开关和低压侧开关被彼此相反地控制连接，所述设备包括用于确定适合于控制该充电器的输入端处的正弦电流的占空比的装置，以及用于施加所述占空比的装置。所述用于施加所述占空比的装置被设计成用于：-从这三个维也纳式整流器桥臂中选择用于施加这些占空比的第一臂和用于施加这些占空比的第二臂；以及-在所述电网的同一个电周期期间控制这些占空比的施加：○当该电流的绝对值低于阈值时，使用这两个施加臂中的一个施加臂；以及○当该电流的绝对值大于所述阈值时，联合使用这两个施加臂。本专利技术还涉及一种包括连接到单相AC电网的电池充电器的蓄电组件，所述充电器包括具有维也纳式整流器的功率因数校正级，该维也纳式整流器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制连接到单相AC电网(30)的电池充电器(10)的方法，所述电池充电器(10)包括具有维也纳式整流器的功率因数校正级(20)，该维也纳式整流器由三个桥臂(1，2，3)形成，这些桥臂各自在两个输出端(H，L)之间延伸，每个桥臂(1，2，3)与受控的高压侧开关(Sah，Sbh，Sch)和受控的低压侧开关(Sal，Sbl，Scl)相关联，这些高压侧开关和低压侧开关彼此相反地连接，/n所述方法包括：实现要产生的电压(V

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171109 FR 17605201.一种用于控制连接到单相AC电网(30)的电池充电器(10)的方法，所述电池充电器(10)包括具有维也纳式整流器的功率因数校正级(20)，该维也纳式整流器由三个桥臂(1，2，3)形成，这些桥臂各自在两个输出端(H，L)之间延伸，每个桥臂(1，2，3)与受控的高压侧开关(Sah，Sbh，Sch)和受控的低压侧开关(Sal，Sbl，Scl)相关联，这些高压侧开关和低压侧开关彼此相反地连接，
所述方法包括：实现要产生的电压(Vac)的步骤，确定适合于控制该充电器(10)的输入端处的正弦电流的占空比的步骤，以及施加所述占空比的步骤；其特征在于，所述施加这些占空比的步骤包括：
-从这三个维也纳式整流器桥臂中选择用于施加这些占空比的第一臂和用于施加这些占空比的第二臂的步骤；以及
-在所述电网的同一个电周期期间施加这些占空比：
○当该电流(ia，ic)的绝对值低于阈值时，使用这两个施加臂(A，C)中的一个施加臂(A，C)；以及
○当该电流(ia，ic)的绝对值大于所述阈值时，联合使用这两个施加臂(A，C)。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当该电流(ia，ic)的绝对值低于阈值时，选择施加这些占空比的所述施加臂(A，C)，使得在两个连续的电周期之间在该第一施加臂(A)与该第二施加臂(C)之间交替。


3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在由这两个施加臂(A，C)联合施加这些占空比的情况下，当该电流(ia，ic)变得大于该限制值时断开该第一施加臂(A)的受控开关(Sah，Sal)，而在与所施加的占空比值的一半相对应的时间之后断开该第二施加臂(C)的受控开关(Scl，Sch)。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当要产生的电压(Vac)为正时，该第一施加臂(A)的受控断开的开关对应于该高压侧开关(Sah)，而该第二臂(C)的受控断开的开关对应于该低压侧开关(Scl)。

【专利技术属性】
技术研发人员：L·梅里耶纳，P·克维斯卡，
申请(专利权)人：雷诺股份公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR