用于具有集成脉动缓冲控制的单级车载充电器的装置制造方法及图纸

本申请涉及用于具有集成脉动缓冲控制的单级车载充电器的装置。在至少一个实施例中，提供了一种交通工具电池充电器。充电器包括至少一个变压器、第一有源桥、第二有源桥和至少一个控制器。第一有源桥包括与初级定位在一起的第一多个开关设备。第二有源桥包括与次级定位在一起的第二多个开关设备。控制器被配置成基于初级控制信号来激活第一多个开关设备，并基于次级控制信号来激活第二多个开关设备。控制器被配置成根据第一控制变量产生次级控制信号。控制器还被配置成产生对应于初级控制信号和次级控制信号之间的相移的第二控制变量。号和次级控制信号之间的相移的第二控制变量。号和次级控制信号之间的相移的第二控制变量。

【技术实现步骤摘要】
用于具有集成脉动缓冲控制的单级车载充电器的装置


[0001]本文公开的方面总体涉及用于具有集成脉动缓冲(PB)控制的单级车载充电器(OBC)的装置。在一个示例中，用于具有集成PB的单级OBC的装置可以被实现用于交通工具应用。这些方面和其它方面在本文中将较详细地进行讨论。
[0002]背景
[0003]电动交通工具的车载充电器(OBC)用于给交通工具的牵引电池(traction battery)充电。OBC将从AC电源吸收的电功率转换成DC电功率，并用DC电功率给电池充电。
[0004]概述
[0005]在至少一个实施例中，提供了一种交通工具电池充电器。该充电器包括至少一个变压器、第一有源桥、第二有源桥、脉动缓冲(PB)转换器和至少一个控制器。至少一个变压器包括一个或更多个初级绕组和一个或更多个次级绕组。该第一有源桥包括第一多个开关设备，该第一多个开关设备与一个或更多个初级绕组一起被定位在充电器的初级侧上，以响应于来自干线电源的输入电压信号而产生第一电压信号。第二有源桥包括第二多个开关设备，该第二多个开关设备与次级绕组一起被定位在充电器的次级侧上，以响应于第一电压信号产生具有电流纹波的第二电压信号。脉动缓冲(PB)转换器与第二有源桥对接，并被配置成减少或消除来自第二电压信号的电流纹波，并产生适于存储在交通工具上的一个或更多个电池上的平滑的输出信号。至少一个控制器被配置成基于单个初级控制信号选择性地来激活第一多个开关设备以响应于输入电压信号产生第一电压信号，以及基于单个次级控制信号选择性地来激活第二多个开关设备以响应于第一电压信号产生第二电压信号，至少一个控制器被配置成根据对应于占空比的第一控制变量产生单个次级控制信号。至少一个控制器还被配置成产生对应于单个初级控制信号和单个次级控制信号之间的相移的第二控制变量。第二控制变量使得至少一个控制器能够在第一有源桥和第二有源桥之间传输功率。
[0006]在至少一个实施例中，提供了一种交通工具电池充电器。该充电器包括至少一个变压器、第一有源桥、第二有源桥、脉动缓冲(PB)转换器和至少一个控制器。至少一个变压器包括初级和次级。第一有源桥包括第一多个开关设备，该第一多个开关设备与初级定位在一起以响应于来自干线电源的输入电压信号产生第一电压信号。第二有源桥包括第二多个开关设备，该第二多个开关设备与次级定位在一起以响应于第一电压信号产生具有电流纹波的第二电压信号。脉动缓冲(PB)转换器与第二有源桥对接，并被配置成消除来自第二电压信号的电流纹波，并产生适于存储在交通工具上的一个或更多个电池上的平滑的输出信号。至少一个控制器被配置成基于单个初级控制信号选择性地来激活第一多个开关设备以响应于输入电压信号产生第一电压信号，以及基于单个次级控制信号选择性地来激活第二多个开关设备以响应于第一电压信号产生第二电压信号，至少一个控制器被配置成根据对应于占空比的第一控制变量产生单个次级控制信号。至少一个控制器还被配置成产生对应于单个初级控制信号和单个次级控制信号之间的相移的第二控制变量。第二控制变量使得至少一个控制器能够在第一有源桥和第二有源桥之间传输功率。
[0007]在至少一个实施例中，提供了一种交通工具电池充电器。该充电器包括至少一个变压器、第一有源桥、第二有源桥和至少一个控制器。至少一个变压器包括初级和次级。第一有源桥包括第一多个开关设备，该第一多个开关设备与初级定位在一起以响应于来自干线电源的输入电压信号产生第一电压信号。第二有源桥包括第二多个开关设备，该第二多个开关设备与次级定位在一起以响应于第一电压信号产生具有电流纹波的第二电压信号。至少一个控制器被配置成基于单个初级控制信号选择性地来激活第一多个开关设备以响应于输入电压信号产生第一电压信号，并且基于单个次级控制信号选择性地来激活第二多个开关设备以响应于第一电压信号产生第二电压信号。至少一个控制器被配置成根据对应于占空比的第一控制变量来产生单个次级控制信号。至少一个控制器还被配置成产生对应于单个初级控制信号和单个次级控制信号之间的相移的第二控制变量。第二控制变量使得至少一个控制器能够在第一有源桥和第二有源桥之间传输功率。
[0008]附图简述
[0009]在所附权利要求中特别指出了本公开的实施例。然而，通过结合附图参考下面的详细描述，多个实施例的其它特征将变得更明显且将被最好地理解，其中：
[0010]图1描绘了具有车载充电器(OBC)的电气系统的框图；
[0011]图2描绘了OBC的框图，其中OBC是三相OBC；
[0012]图3根据实施例描绘了OBC的电气示意图，其中OBC是单相OBC；
[0013]图4根据一个实施例描绘了图3中所示的脉动缓冲(PB)转换器的更详细的示例；
[0014]图5根据一个实施例描绘了另一个PB转换器；
[0015]图6A和6B各自描绘了根据一个实施例的组合的无桥结构以及与变压器耦合以与整流器集成对接的双有源桥(DAB)级；
[0016]图7根据一个实施例描绘了用于具有集成PB的单级OBC(例如，11kW400V伏变型)的装置；
[0017]图8根据另一实施例描绘了用于具有集成PB的单级OBC(例如，11kW800V伏变型)的另一装置；
[0018]图9根据一个实施例描绘了在OBC的控制器内实现的多个控制块；
[0019]图10根据一个实施例描绘了在控制器内实现的附加的多个控制块；
[0020]图11根据一个实施例描绘了表现双向电流流向的OBC的一个示例；
[0021]图12根据一个实施例示出了OBC初级侧两端的电压输出(V
o,p
)和OCB次级侧两端的电压输出(V
o,s
)；
[0022]图13根据一个实施例描绘了归一化输入电流i
ac,n
；
[0023]图14根据一个实施例示出了电池电流、干线电流、PB电压、PB峰值电压、FI控制参数的各种波形和从干线电源到电池的能量流的D控制参数；以及
[0024]图15根据一个实施例示出了各种电池电流、干线电流、PB电压、PB峰值电压、FI控制参数和从电池到干线电源的能量流的D控制参数。
[0025]详细描述
[0026]按照要求，本文公开了本专利技术的详细实施例；然而，应当理解的是，所公开的这些实施例仅仅是本专利技术的能以不同形式和替代形式实施的示例。附图不一定是按比例的；一些特征可能被夸大或者最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的特定结构和功能
细节不应被解释为限制性的，而是仅作为用于教导本领域中的技术人员以不同方式采用本专利技术的代表性基础。
[0027]要认识到的是，如本文中所公开的控制器可以包括各种微处理器、集成电路、存储器设备(例如闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、或它们的其他合适的变型)、以及彼此协作以执行本文中所公开的操作的软件。另外，所公开的这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交通工具电池充电器，包括：至少一个变压器，其具有一个或更多个初级绕组和一个或更多个次级绕组；第一有源桥，其包括第一多个开关设备，所述第一多个开关设备与所述一个或更多个初级绕组一起定位在所述充电器的初级侧上，以响应于来自干线电源的输入电压信号而产生第一电压信号；第二有源桥，其包括第二多个开关设备，所述第二多个开关设备与所述一个或更多个次级绕组一起被定位在所述充电器的次级侧上，以响应于所述第一电压信号而产生具有电流纹波的第二电压信号；脉动缓冲(PB)变换器，其与所述第二有源桥对接并且被配置成减小或消除来自所述第二电压信号的电流纹波，并产生适于存储在交通工具上的一个或更多个电池上的平滑的输出信号；以及至少一个控制器，其被配置成：基于单个初级控制信号来选择性地激活所述第一多个开关设备，以响应于所述输入电压信号而产生所述第一电压信号；基于单个次级控制信号来选择性地激活所述第二多个开关设备，以响应于所述第一电压信号而产生所述第二电压信号，所述至少一个控制器被配置成根据对应于占空比的第一控制变量产生所述单个次级控制信号；以及产生对应于所述单个初级控制信号和所述单个次级控制信号之间的相移的第二控制变量，其中，所述第二控制变量使所述至少一个控制器能够在所述第一有源桥和所述第二有源桥之间传输功率。2.根据权利要求1所述的交通工具电池充电器，其中，所述第一控制变量还基于所述一个或更多个电池的测量电流。3.根据权利要求2所述的交通工具电池充电器，其中，所述第一控制变量随着充电目标电流的变化并且随着所述一个或更多个电池的测量电流的变化而变化。4.根据权利要求2所述的交通工具电池充电器，其中，所述至少一个控制器包括移动平均块，所述移动平均块被编程为获得所述一个或更多个电池的测量电流的预定数量的样本，以产生所述一个或更多个电池的最终测量电流。5.根据权利要求4所述的交通工具电池充电器，其中，所述至少一个控制器包括比较器，以用于获得充电目标电流和所述一个或更多个电池的最终测量电流之间的差，以提供第一差值输出。6.根据权利要求5所述的交通工具电池充电器，其中，所述至少一个控制器包括比例
‑
积分
‑
微分(PID)控制器，以基于所述第一差值输出产生第一控制变量(D)。7.根据权利要求1所述的交通工具电池充电器，其中，所述至少一个控制器还被配置成产生所述第一控制变量以补偿用于所述交通工具上的所述一个或更多个电池的电流中的电流纹波。8.根据权利要求1所述的交通工具电池充电器，其中，所述第二控制变量(FI)至少基于从所述干线电源的输入电压信号上测量的交流电流。9.根据权利要求8所述的交通工具电池充电器，其中，所述第二控制变量(FI)还至少基于所述PB转换器的最大峰值电压以及存储在位于所述PB转换器中的电容器上的最大电压。
10.一种交通工具电池充电器，包括：至少一个变压器，其具有初级和次级；第一有源桥，其包括第一多个开关设备，所述第一多个开关设备与所述初级定位在一起，以响应于来自干线电源的输入电压信号而产生第一电压信号；第二有源桥，其包括第二多个开关设备，所述第二多个开关设备与所述次级定位在一起，以响应于所述第一电压信号而产生具有电流纹波的第二电压信号；脉动缓冲(PB)变换器，其与所述第二有源桥对接并且被配置成消除来自所述第二电压信号的电流纹波，并产生适于存储在交通工具上的一个或更多个电池上的平滑的输出信号；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫克托，
申请(专利权)人：李尔公司，
类型：发明
国别省市：