电池充电电路和充电方法技术

提供了电池充电电路和充电方法。充电电路用于为电池充电，电池用于为包括三相电机和用于控制该三相电机的三相逆变器的电机驱动系统供电。三相逆变器具有第一至第三组开关元件，每组对应于三相中的一相，该充电电路包括单相输出变压器、整流器电路、线路和控制器。单相输出变压器包括具有第一端子和第二端子的次级侧输出部分。整流器电路与三相逆变器和电池并联，且还连接到次级侧输出部分的第一端子。该线路连接三相逆变器中的第一组开关元件之间的连接点和次级侧输出部分的第二端子。控制器对第一组至第三组开关元件进行通断控制。在电池充电期间，控制器使第一组开关元件保持于关断状态，且对第二和第三组开关元件中的至少一组进行通断控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池充电电路，更具体地，涉及适于为向电机驱动系统供电的电池充电的，该电机驱动系统具有诸如交通工具驱动电机等的电机和用于驱动该电机的三相逆变器，该电机驱动系统例如是电动交通工具或混合动力交通工具中的电机驱动系统。
技术介绍
作为电源安装在诸如电动交通工具等交通工具上的大型电池，在电量小于或等于预定量时需要被充电。传统上，液式铅酸电池是通过准恒压变压器和整流器电路来充电的。 在这种充电方法中，当电池电压低时，充电电流较大。当电池电压升高时，充电电流减小。在使用准恒压变压器的充电方法中，充电性能取决于输入电压和电池的状态。因此，会发生充电不足和过充电。在诸如恒流-恒压-恒流(CC-CV-CC)方法等用于进行恒流充电的方法中，充电性能不依赖于输入电压或电池的状态。然而，该方法需要大量的用于充电器的部件，因此成本高。传统上，已经提出了用于电动交通工具的、使用安装于电动交通工具上的三相逆变器和三相电机中的线圈的充电器。例如，公开号为8-126122的日本公开专利申请公开了一种充电器，其中，在连接逆变器的开关元件和电机的线圈的线路的一部分中设置了连接器。当电池驱动电机时，该连接器被连接。当通过外部的交流电电源对电池进行充电时，该连接器被断开。该公布还公开了一种没有这样的连接器的充电器。在该充电器中，连接到外部交流电电源的整流器的正端子被连接到通过星形连接而连接的三相电机的线圈的中性点。上述公布的充电器要求在连接逆变器的开关元件和电机线圈的线路的一部分处设置连接器，并且要求连接到外部交流电电源的整流器被连接到星形连接的电机线圈的中性点。因此，当通过使用用于通过三相逆变器来控制三相电机的常规电路来形成这种充电器(充电电路)时，不仅需要增加部件，而且需要改变电路布线。这使得充电器的配置复杂化。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种，该充电电路和充电方法能够通过增加少量的部件来进行恒流充电，而不改变电机的线圈之间的连接状态或逆变器和电机线圈之间的连接状态。为了实现上述目的，在本专利技术的一个方面，提供了一种充电电路，该充电电路为向电机驱动系统供电的电池充电，所述电机驱动系统包括三相电机和用于控制所述三相电机的三相逆变器。所述三相逆变器包括第一组至第三组开关元件。每组对应于三相中的一相。 所述充电电路包括单相输出变压器、整流器电路、线路和控制器。所述单相输出变压器包括具有第一端子和第二端子的次级侧输出部分。所述整流器电路与所述三相逆变器和所述电池并联。所述整流器电路还连接到所述次级侧输出部分的第一端子。所述线路将所述三相逆变器中的第一组开关元件之间的连接点与所述次级侧输出部分的第二端子连接。所述控制器执行对所述第一组至第三组开关元件的通断控制。在所述电池的充电期间，所述控制器使第一组开关元件保持于关断状态中，并且执行对第二组开关元件和第三组开关元件中的至少一组的通断控制。在本专利技术的另一方面，提供了一种用于对电池进行充电的方法，所述电池向电机驱动系统供电，所述电机驱动系统包括三相电机和用于控制所述三相电机的三相逆变器。 所述三相逆变器包括第一组至第三组开关元件，每组对应于三相中的一相。提供单相输出变压器，该单相输出变压器包括具有第一端子和第二端子的次级侧输出部分。将整流器电路与所述三相逆变器和所述电池并联。将所述整流器电路与所述次级侧输出部分的第一端子连接。将所述三相逆变器中的第一组开关元件之间的连接点与所述次级侧输出部分的第二端子连接。在所述电池的充电期间，使第一组开关元件保持于关断状态。执行对第二组开关元件和第三组开关元件中的至少一组的通断控制。通过下面结合附图的描述，本专利技术的其他方面和优点将变得清楚，所述附图通过示例的方式来图示本专利技术的原理。附图说明通过参考下文对当前优选的实施例的描述及附图，可以最好地理解本专利技术及其目的和优点，在附图中图1是根据本专利技术的第一实施例的电池充电电路的电路图；图2A和2B是当进行充电时、图1中所示的电池充电电路中的交通工具驱动逆变器的等效电路图；图3A和;3B是当进行充电时、图1中所示的电池充电电路中的货物处理逆变器的等效电路图；图4是示出当全波整流器被连接到变压器以对电池进行充电时的充电电路的图；图5A是示出图4中所示的充电电路中的部分“e”处的电压和电流随时间的变化的图；图5B是示出图4中所示的充电电路中的部分“f”处的电流随时间的变化的图；图5C是示出图2中所示的充电电路中的部分“C”处的电压和电流随时间的变化的图；图5D是示出图2中所示的充电电路中的部分“d”处的电流随时间的变化的图；图6是示出当进行充电时、来自图1的电池充电电路的单相输出部分的输出电流的值的随时间的变化的图；图7是根据第二实施例的电池充电电路的电路图，该电路能够向斯柯特连接变压器(Scott connection transformer)的初级侧提供电池的电力；图8和9是当向斯柯特连接变压器的初级侧提供电池的电力时、图7中所示的交通工具驱动逆变器和货物处理逆变器的等效电路图。图10是示出另一实施例的电路图；以及图11是示出另一实施例的电路图。具体实施例方式(第一实施例)现在将参考图1至图6来描述根据本专利技术的第一实施例的电池叉车(battery forklift)。电池叉车的电机驱动系统包括逆变器(inverter)、交通工具驱动电机和货物处理电机，该交通工具驱动电机和货物处理电机从电池接收电力，并且被逆变器控制。交通工具驱动电机和货物处理电机的线圈和逆变器的开关元件用于形成电池充电电路。换句话说，通过将附加部分外部附接到电机驱动系统的逆变器来形成电池充电电路。如图1中所示，电池充电电路包括斯柯特连接变压器，斯柯特连接变压器是经由开关12连接到三相交流电电源11 (例如，诸如200V交流电电源等的商用电源)的单相输出变压器。“单相输出变压器”是指不论初级侧输入是单相输入还是三相输入都具有单相次级侧输出部分的变压器。单相输出部分的数量不限于1，如斯柯特连接变压器中那样，单相输出部分的数量可以为2。斯柯特连接变压器13的第一单相输出部分13A连接到第一整流器电路14、交通工具驱动逆变器15和交通工具驱动电机16。斯柯特连接变压器13的第二单相输出部分13B连接到第二整流器电路对、货物处理逆变器25和货物处理电机26。交通工具驱动电机16和货物处理电机沈是三相交流电电机。电机16、26中的每一个的三相线圈U、V和W经由德耳塔连接(Delta Connection)而连接。第一整流器电路14是串联电路，该串联电路具有串联的两个二极管D1、D2，并且二极管Dl和D2之间的连接点被连接到第一单相输出部分13A的第一端子18a。第一整流器电路14的正端子连接到电池17的正端子，并且整流器电路14的负端子连接到电池17 的负端子。交通工具驱动逆变器15是三相逆变器，该三相逆变器具有6个开关元件Ql至Q6， 该6个开关元件中的每一个开关元件具有绝缘栅双极晶体管(IGBT)。在第一和第二开关元件Ql和Q2、第三和第四开关元件Q3和Q4以及第五和第六开关元件Q5和Q6中的每一组中，开关元件是串联的。开关元件Ql、Q3和Q5中的每一个的集电极连接到电池17的正端子，并且开关元件Q2、Q4、Q6中的每一个的发射极连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种充电电路，用于为电池充电，所述电池用于向包括三相电机和用于控制所述三相电机的三相逆变器的电机驱动系统供电，所述三相逆变器具有第一组至第三组开关元件，每组对应于三相中的一相，所述充电电路包括：单相输出变压器，该单相输出变压器包括具有第一端子和第二端子的次级侧输出部分；整流器电路，该整流器电路与所述三相逆变器和所述电池并联，该整流器电路连接到所述次级侧输出部分的第一端子；将所述三相逆变器中的第一组开关元件之间的连接点与所述次级侧输出部分的第二端子连接的线路；以及控制器，该控制器执行对所述第一组至第三组开关元件的通断控制，其中，在所述电池的充电期间，所述控制器使第一组开关元件保持于关断状态，并且对第二组开关元件和第三组开关元件中的至少一组进行通断控制。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：深津利成，
申请(专利权)人：株式会社丰田自动织机，
类型：发明
国别省市：JP