專利名稱：用于電氣車輛的迅速可逆充電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對電池進行充電以及用于從電池對負載進行供電的設(shè)備的可逆 性，特別涉及這樣的設(shè)備其集成在車輛之中，使得通過控制網(wǎng)絡(luò)的被吸收電流對電池 進行再充電或由車輛的電池對負載供電成為可能。
背景技術(shù)：
“可逆性”在本說明書的上下文中意味著同一設(shè)備具有由電源網(wǎng)絡(luò)對電池進行 充電的第一功能以及由電池產(chǎn)生到電氣網(wǎng)絡(luò)或負載的電力的第二功能的能力。電氣車輛的主要缺點之一涉及其可用性。特別地，當(dāng)其電池被放電時，電氣車 輛貫穿可長達幾小時的再充電時間段保持不可用。為了減小對電池進行再充電的時間 段，通過增大從網(wǎng)絡(luò)取得的電流來增大充電電力是已知的實踐。還已提出，從三相網(wǎng)絡(luò) 而不是從單相網(wǎng)絡(luò)取得此電流，充電電力在電流從三相電源網(wǎng)絡(luò)取得時較大。當(dāng)可再充電電氣車輛或混合動力車具有可觀的再充電電力、由此允許迅速的充 電時，由于電子再充電拓撲是可逆的，可出現(xiàn)兩種運行機會。第一功能使得根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)操作者的設(shè)置點將能量返回到電源網(wǎng)絡(luò)成為可能， 由此，向操作者提供了在具有足夠數(shù)量的車輛的情況下使得電源網(wǎng)絡(luò)的管理最優(yōu)化的可 能。第二功能使得在家庭用電網(wǎng)故障時將車輛用作替代性電源或在不存在電源的地 方將此電源用作發(fā)電機成為可能。文獻JP 2008199780、JP 2007062642、JP0812612、US5099186 介紹了這樣的結(jié)
構(gòu)其包含兩個變換器、兩個機器以及位于電池和連續(xù)母線之間的DC/DC升壓與可逆轉(zhuǎn) 換器。這些結(jié)構(gòu)僅僅允許與單相網(wǎng)絡(luò)之間的交換。另外，變換器不能應(yīng)用于能夠適應(yīng)三 相充電的電氣車輛。文獻WO 2004009397介紹了用于對電氣車輛的電池進行充電的設(shè)備，其使得電 力僅僅借助繼電器對電路的重新配置送回到電源網(wǎng)絡(luò)成為可能，且其需要不能裝在車上 的最少的濾波電感器。另外，這種充電設(shè)備的電池的電壓必須與電源網(wǎng)絡(luò)的電壓兼容。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于解決上面提到的缺點，特別是提出一種集成可逆充電 設(shè)備，該設(shè)備使得可以直接由單相或三相網(wǎng)絡(luò)對機動車電池進行充電并在不使用接觸器 的情況下做到這一點，并可以對負載供電或?qū)㈦娏Ψ祷氐骄W(wǎng)絡(luò)。根據(jù)第一實施形態(tài)，本發(fā)明的主題因此為一種電子設(shè)備，其用于對耦合到電池 的機動車的牽引系統(tǒng)產(chǎn)生電力和/或充電，包含第一整流器級，其被設(shè)計為連接到電 源網(wǎng)絡(luò)或?qū)⒈还╇姷呢撦d；第二變換器級，其被設(shè)計為連接到電池；用于對在第一級和 第二級之間流動的平均電流進行調(diào)節(jié)的裝置。此設(shè)備包含控制裝置，控制裝置能夠?qū)﹄娏υ陔娫淳W(wǎng)絡(luò)和電池之間的傳送或負
4載的供電進行控制。優(yōu)選為，控制裝置包含電流調(diào)節(jié)裝置，其能夠作為電源網(wǎng)絡(luò)電流設(shè)置點的函 數(shù)地對網(wǎng)絡(luò)的電源電流進行調(diào)節(jié)；電壓調(diào)節(jié)裝置，其能夠調(diào)節(jié)負載端子上的電壓。另外，該設(shè)備還包含連接裝置，連接裝置能夠?qū)⒌谝徽髌骷壷苯舆B接到三相 或單相電網(wǎng)——例如三相電源網(wǎng)絡(luò)或單相電源網(wǎng)絡(luò)——或負載。還可以將整流器輸入級連接到交流或直流單相電源。有利的是，第一整流器級可包含第一受控整流裝置，該裝置能夠?qū)Φ谝婚_態(tài) 方向的電流進行整流；第二受控整流設(shè)備，其能夠?qū)εc第一開態(tài)方向相反的第二開態(tài)方 向的電流進行整流。第一級還可包含續(xù)流裝置，其能夠在第一級的其它元件處于關(guān)態(tài)時允許電流在 第二級中流動。優(yōu)選為，續(xù)流裝置包含第一續(xù)流電路，其能夠允許電流以一個方向流動；第 二續(xù)流電路，其能夠允許電流以與第一電路的方向相反的另一方向流動。續(xù)流裝置優(yōu)選為包含至少一個續(xù)流二極管和/或至少一個續(xù)流晶體管。續(xù)流二極管——其可在功能上消除，以便有利于短路輸入級的臂的短路——具 有減少由于耗散引起的損耗的優(yōu)點。特別地，二極管中的耗散比電流必須在串聯(lián)的兩個 二極管和兩個晶體管中流動時相比小得多。在控制偏離或喪失情況下的運行安全性上也 具有優(yōu)點。特別地，在這種情況下，所用的過程限制到命令所有晶體管為關(guān)態(tài)，定子線 圈的電流于是能繼續(xù)流經(jīng)此二極管。在與續(xù)流二極管的開態(tài)方向相反的方向上，可使用續(xù)流晶體管。此受控續(xù)流晶 體管于是僅僅在電流以與續(xù)流二極管開態(tài)方向相反的方向流動且第一級的其它晶體管處 于關(guān)態(tài)時處于開態(tài)。由于該設(shè)備可被設(shè)計為安裝在包含至少一個電氣牽引設(shè)備——即至少包含電動 機和變換器級的設(shè)備——的機動車中，第二變換器即可有利地通過車輛牽引系統(tǒng)的變換 器級來形成。通過這種方式，充電設(shè)備因此集成在車輛中，在使用車輛已經(jīng)存在的變換器級 的程度上不需要使用附加的變換器輸出級。有利的是，該設(shè)備可包含集成在車輛中的濾波裝置，其能夠?qū)τ稍撛O(shè)備吸取的 電源網(wǎng)絡(luò)電流進行濾波。從三相電源網(wǎng)絡(luò)吸取的電流實質(zhì)上可由輸入電容器以及電磁兼容性(EMC)濾波 器進行濾波，使得此電流滿足連接到網(wǎng)絡(luò)的要求的諧波模版(template)。另外，電氣車輛的定子線圈的電感器可被用作電力緩沖濾波器。特別地，當(dāng)充 電電力高時，這種電感性和/或電容性濾波器的空間要求和重量將不允許安裝在機動車 上。優(yōu)選為，集成到車輛的濾波裝置包含保護裝置，保護裝置能夠在設(shè)備連接到電 源網(wǎng)絡(luò)時保護電路免受電流尖峰。保護裝置可包含用于電源網(wǎng)絡(luò)各相的三端可控硅器件，或與三端可控硅器件等 效的布置，例如兩個晶閘管的反并聯(lián)布置。根據(jù)另一實施形態(tài)，提出了一種對于耦合到電池的機動車牽引系統(tǒng)產(chǎn)生電力和/或充電的方法。在這種方法中，用戶控制電力在電源網(wǎng)絡(luò)和電池之間的傳送，或控制被動負載 的供電。當(dāng)電力傳送在電源網(wǎng)絡(luò)和電池之間受到控制時，可以有利地基于在電源網(wǎng)絡(luò)電 壓測量的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的電流設(shè)置點來調(diào)節(jié)在電源網(wǎng)絡(luò)各相中產(chǎn)生的電流。當(dāng)用戶控制車輛的供電時，可以有利地在調(diào)節(jié)環(huán)的幫助下調(diào)節(jié)負載端子上的電 壓是?？梢杂欣刂苯訉⒌谝患夁B接到三相電源網(wǎng)絡(luò)或單相電源網(wǎng)絡(luò)或負載。換句話說，第一級在不使用接觸器的情況下連接到三相或單相電源網(wǎng)絡(luò)。因 此，可以確保作為充電器和牽引的運行，而不必使用接觸器來從一種配置切換到另一 種。另外，可以直接將第一級連接到直流單相電源網(wǎng)絡(luò)。有利的是，允許續(xù)流裝置的第二級的電流在續(xù)流階段中流動。因此，由定子線圈傳送的電流可繼續(xù)在續(xù)流二極管中流動。優(yōu)選為，電源網(wǎng)絡(luò)的電流在集成濾波裝置的幫助下受到濾波。有利的是，集成濾波裝置被保護免受由于連接到電源網(wǎng)絡(luò)引起的電流尖峰。


在檢視實施例的詳細介紹和附圖的情況下將明了本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征，實 施例不對根據(jù)本發(fā)明用于充電和/或用于產(chǎn)生電力的設(shè)備進行限制，在附圖中圖1原理性地示出了電氣車輛的根據(jù)一實施例用于產(chǎn)生電力和/或充電的設(shè) 備；圖2以更為詳細的方式示出了用于充電和/或產(chǎn)生電力的設(shè)備的實施例；圖3示出了用于連接到電源網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的控制裝置的一實例；圖4示出了用于連接到負載的設(shè)備的控制裝置的一實例；圖5示出了用于充電和/或產(chǎn)生電流的設(shè)備的另一實施例；圖6原理性地示出了用于保護集成濾波裝置的裝置；圖7示出了根據(jù)一實施例用于產(chǎn)生到電源網(wǎng)絡(luò)的電力的方法的流程圖；圖8示出了根據(jù)一實施例從用于充電和/或發(fā)電的設(shè)備或機動車的牽引系統(tǒng)對負 載供電的方法的流程圖。
具體實施例方式圖1原理性地示出了設(shè)備1，其用于對耦合到電池2的電氣車輛或混合機動車的 牽引系統(tǒng)產(chǎn)生電力和/或充電。該設(shè)備也被耦合到電源網(wǎng)絡(luò)或負載3。此設(shè)備1為集成設(shè)備，也就是說，安裝在車上。其被設(shè)計為，在再充電模式 下，對電池進行充電，以便供給推進所必需的電力，在發(fā)電模式下，由電池所供給的電 流對負載供電。應(yīng)當(dāng)注意，其被設(shè)計為從單相供電網(wǎng)絡(luò)或三相供電網(wǎng)絡(luò)對電池充電。最 后，其被設(shè)計為，在再充電模式下，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的電源設(shè)置點，將電力返回到電源網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備1包含連接裝置4，其用于使得將充電設(shè)備1連接到電源網(wǎng)絡(luò)或負載3成為可能。例如，合適的連接裝置可以為可從Yazaki買到的工業(yè)連接器組件，其與SAE標(biāo)準(zhǔn) J1772兼容。其它類似的插頭也可能是合適的。其還包含濾波裝置5，使得可以對由設(shè) 備1吸取的電源網(wǎng)絡(luò)的電流進行濾波。設(shè)備1還包含第一整流器級6，其耦合到濾波裝置5的輸出，并使得對來自電源 網(wǎng)絡(luò)3的交流進行濾波成為可能，或者，對經(jīng)由連接到電池2的第二變換器級7傳送到它 的電流進行整流成為可能。第一級6和第二級7分別受到可作為獨立控制器的第一與第 二控制裝置8與9的控制。輸入級6的第一控制裝置8作為輸入地接收來自用于測量輸入級6的輸出電流的 模塊10的信號，并使得在再充電模式下對來自第一整流器級6的平均電流的調(diào)節(jié)進行控 制成為可能。特別地，來自第一整流器級6的平均電流受到控制，以便等于基于由電源 網(wǎng)絡(luò)3供給的最大電流并作為至少等于第一整流器級6整流的最大電壓和電池2的電壓之 間的比值的因子的函數(shù)建立的電流值。圖2以更為詳細的方式示出了耦合到電池2的電氣車輛或混合動力車的牽引系統(tǒng) 的用于發(fā)電和/或充電的設(shè)備1的實施例。圖2所示的設(shè)備1包含三個可用的相。三個相可被耦合到三相電源網(wǎng)絡(luò)或單相 電源網(wǎng)絡(luò)。在后一種情況下，兩個可用的相被耦合到單相電源網(wǎng)絡(luò)的相線以及中性線， 第三可用相不使用。三個相也可被耦合到在三相或單相模式中被供電的負載。第一整流器級6包含第一整流電路，第一整流電路包含在電流的第一流動方向 處于開態(tài)的二極管11a，二極管Ila串聯(lián)耦合到晶體管12a。第一整流電路包含三個并 聯(lián)耦合的相同的支路。各個支路包含串聯(lián)的布置，其依次包含二極管11a、兩個晶體管 12a、二極管11a。各個支路也被耦合到不同的相，耦合在兩個晶體管12a之間進行。此第一整流電路并聯(lián)耦合到至少一個續(xù)流二極管13a，其在電流的第一流動方向 處于開態(tài)。另外，第一整流器級6包含第二整流電路，第二整流電路包含二極管11b，二極 管lib在與第一方向相反的電流的第二流動方向處于開態(tài)，串聯(lián)耦合到晶體管12b。第二 整流電路還包含并聯(lián)耦合的三個相同的支路。各個支路包含串聯(lián)的布置，該布置依次包 含二極管lib、兩個晶體管12b、二極管lib。各個支路還被耦合到不同的相，耦合在兩 個晶體管12b之間進行。此第二整流電路并聯(lián)耦合到至少一個續(xù)流晶體管13b，續(xù)流晶體管在與第一流動 方向相反的電流的第二流動方向處于開態(tài)。第一與第二整流電路耦合在一起，以便使得僅僅一個電路包含六個整流支路和 兩個續(xù)流支路。第一整流器級6在輸出上耦合到用于測量來自輸入級6的電流的模塊10，例如安 培表，以便通過第一整流器級6的控制來調(diào)節(jié)此電流。第二變換器級7經(jīng)由三個定子線圈14耦合到測量模塊10的輸出。各個定子線 圈14在輸入上耦合到測量模塊10。因此，來自整流器輸入級6的電流在第二變換器級7 的電路的三個支路中分割。特別地，第二變換器級7還包含一電路，該電路包含并聯(lián)耦合的三個支路。各 個支路包含兩個布置的串聯(lián)的耦合，各個布置包含并聯(lián)耦合的二極管15和晶體管16。一
7個支路的兩個二極管16以相同的開態(tài)方向安裝。各個線圈14耦合到第二變換器級7的電路的支路。耦合在串聯(lián)耦合的兩個布置 之間進行。第二變換器級7也耦合到電池2。在再充電模式下，也就是說，當(dāng)設(shè)備1連接到電源網(wǎng)絡(luò)時，設(shè)備1的充電可得到 最優(yōu)化。設(shè)備1的最優(yōu)化在于，作為電池2的電壓的函數(shù)地調(diào)節(jié)第一整流器級6的最小 輸出平均電流而不是將此電流永遠留在其最高值。由于到電池的電流輸入量在電池以來 自網(wǎng)絡(luò)的恒定供電充電時減小，第一整流器級6的最小輸出平均電流可減小，并保持以 固定的預(yù)定電流值高于輸入電池2的電流值。此預(yù)定電流值被選擇為，保證第一整流器 級6的輸出平均電流總是高于電池中的電流輸入，給出第一整流器級6的輸出平均電流信 號中的例如紋波等的缺陷。在非限制性示例性實施例中，設(shè)備1連接到供給32安培的電流的400伏三相電 源網(wǎng)絡(luò)3。電池2中的電流在300V電池電壓時大約為70安培。因此，控制裝置8將固 定預(yù)定值設(shè)置在20安培。因此，當(dāng)電池2中的電流被測量為70安培時，第一控制裝置 8對第一級6進行控制，使得最小輸出平均電流等于90安培(即等于電池2的70安培加 上20安培的固定預(yù)定值)。通過減少對較低電流進行切換的晶體管12的損耗，這改善了第一整流器級6的效率。在這些情況下，充電設(shè)備獲取第一整流器級6的輸出上的平均電壓，也就是 說，續(xù)流二極管13a的端子上的電壓，其低于電池2的電壓。包含牽引變換器和定子線 圈14的第二變換器級7于是可受到控制。特別地，低平均電壓是由于其端子上的電壓實質(zhì)上為零的續(xù)流二極管13a的續(xù)流 階段，也就是說，導(dǎo)通階段，給出或取得二極管13a的結(jié)上的電壓降。因此，可借助輸入級的第一控制裝置8，用續(xù)流階段循序控制第一整流器級6的 各個晶體管12a。因此，通過調(diào)節(jié)晶體管開關(guān)信號的占空比或通過使用調(diào)節(jié)環(huán)，或者，通 過使用調(diào)節(jié)環(huán)并調(diào)節(jié)開關(guān)信號的占空比以便根據(jù)來自調(diào)節(jié)環(huán)的給定值將電流分配到電源 網(wǎng)絡(luò)相，可以直接控制整流器輸入級6。此電源網(wǎng)絡(luò)相電流以具有可變占空比的高頻脈 沖(最小為網(wǎng)絡(luò)頻率的十倍)分配，占空比隨著電流設(shè)置點變化。二極管13A在所有晶 體管處于關(guān)斷狀態(tài)時作為續(xù)流二極管，因此防止整流器輸入級6突然停止定子中電流的 流動。例如，可以使得續(xù)流二極管13a的端子上的電壓的頻譜最優(yōu)化，以便使得定子線 圈14的端子上的電壓盡可能小，因此使得整流器輸出電流上的電壓紋波最小化。此電壓 于是由電氣車輛的定子更好地濾波。也可以使得開關(guān)次數(shù)最小化，并因此使得由第一整流器級6產(chǎn)生的損耗最小 化。相反，在這種情況下產(chǎn)生的電壓包含較低頻率的諧波，例如直到電源網(wǎng)絡(luò)頻率的六 倍，其將因此由定子線圈14較少地濾波。因此，可在具有第一整流器級6的減小的損耗 和定子線圈14中的較低頻諧波感應(yīng)的損耗(主要由熱)之間找到折中。通過施加到第一整流器級6的晶體管12a的控制電極的電流脈沖的占空比，第一 級6的第一控制裝置8對從三相電源網(wǎng)絡(luò)3吸取的電流進行控制。
第二變換器級7包含電氣車輛牽引專用的元件。換句話說，在此實例中，牽引 系統(tǒng)的變換器級構(gòu)成設(shè)備1的第二級7。在這種情況下，基于來自第一整流器級6的調(diào)節(jié)后的電流，第二級的功能為提 供電池中的規(guī)定的充電電流，其必須低于來自第一整流器級6的平均電流。為了限制在電池中流動的電流的諧波頻譜，第二變換器級7的各個支路也可由 第二控制裝置9進行控制，第二控制裝置9可不依賴于第一級6的控制裝置8。第二變換 器級7的電路的各個支路的脈沖相位例如偏移周期的1/3。第二變換器級7的電路的各個支路可用其專用的調(diào)節(jié)環(huán)單獨地驅(qū)動，或者共同 受到驅(qū)動，也就是說，同樣的占空比被施加到各個支路的控制。包含在電流的第二流動方向處于開態(tài)的二極管lib、晶體管12b、續(xù)流晶體管 13b的第二整流電路使得可以將充電器變?yōu)榭赡娴?。也就是說，設(shè)備1也可用于發(fā)電模 式。發(fā)電模式的運行與再充電模式的功能對稱，除了受到續(xù)流晶體管13b控制的續(xù)流階 段以外。在發(fā)電模式下，第一級6的控制依賴于設(shè)備1的連接而不同。特別地，當(dāng)設(shè)備1 被連接到由設(shè)備1供電的負載時，如果設(shè)備1連接到電源網(wǎng)絡(luò)并將電力返還到電源網(wǎng)絡(luò)， 控制將會不同?？刂频倪@些不同將用下面的圖3、4來闡釋。圖3示出了當(dāng)設(shè)備1連接到電源網(wǎng)絡(luò)時用于第一級6的電流調(diào)節(jié)的控制裝置20 的實例?？刂频奶厥馓卣髟谟?，控制與注入網(wǎng)絡(luò)的電壓同相的電流的幅度，即功率。控 制裝置20被包含在第一整流器級6的第一控制裝置8中?？刂蒲b置20被制造為調(diào)節(jié)在電源網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的電流。它們也允許設(shè)置電流設(shè)置 點的相位、網(wǎng)絡(luò)電壓、此電流幅度的閉環(huán)控制、產(chǎn)生晶體管控制的調(diào)制策略的放置。它 們包含計算裝置21，例如數(shù)字控制器；相位調(diào)節(jié)裝置22，例如PLL (鎖相環(huán))電路； 第一比較裝置23 ；電流調(diào)節(jié)裝置24 ；求和裝置25 ；主動性(proaction)裝置26 ；策略裝 置27，這些裝置23——27可作為數(shù)學(xué)函數(shù)在數(shù)字控制器中實現(xiàn)。控制原理在于，鎖定電源網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的電流，以便控制電流的形狀和供給的功 率，從而一方面滿足電源網(wǎng)絡(luò)管理者施加的連接條件，并在另一方面使得功率因數(shù)最大 化，功率因數(shù)由網(wǎng)絡(luò)電流與電壓之間的相位差的余弦定義。電流設(shè)置點AIn6tWOTk對應(yīng)于設(shè)備希望再注入電源網(wǎng)絡(luò)的電流的幅度，其被傳送到 計算裝置21，計算裝置21還作為輸入接收電源網(wǎng)絡(luò)的電壓UN6tWOTk的測量，該電壓由電源 網(wǎng)絡(luò)分配者經(jīng)由例如鎖相環(huán)等相位調(diào)節(jié)裝置22施加。計算裝置21因此作為輸出地傳送 與網(wǎng)絡(luò)端子上的電壓同相的網(wǎng)絡(luò)電流設(shè)置點。網(wǎng)絡(luò)電流設(shè)置點被傳送到第一比較裝置23，該裝置還作為輸入地接收與設(shè)備1 實際返回到電源網(wǎng)絡(luò)的電流對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)電流的測量。第一比較裝置23判斷在網(wǎng)絡(luò)電流設(shè) 置點和網(wǎng)絡(luò)電流測量之間存在的差，并將此差值傳送到電流調(diào)節(jié)裝置24。電流調(diào)節(jié)裝置24于是作為輸出地向求和裝置25傳送調(diào)節(jié)信號，求和裝置25還 作為輸入地經(jīng)由能夠修改網(wǎng)絡(luò)電流設(shè)置點的主動性裝置26接收來自計算裝置21的網(wǎng)絡(luò)電 流設(shè)置點。求和裝置25作為輸出地向策略裝置27傳送由兩個輸入信號得出的信號，策略裝置27能夠根據(jù)例如在查閱表中存儲在數(shù)字控制器的存儲器中的值來確定設(shè)備1的控 制，以便對為電源網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的設(shè)備1的電流進行調(diào)節(jié)。圖4示出了控制裝置30的實例，其用于在設(shè)備1連接到負載時調(diào)節(jié)第一級6的 電壓?？刂蒲b置30被包含在第一整流器級6的第一控制裝置8中。在這種配置中，負載必須被供給與最大允許電流的限制范圍內(nèi)所傳送電流無關(guān) 的被調(diào)節(jié)電壓。電壓調(diào)節(jié)控制裝置30包含第二比較裝置31、電壓調(diào)節(jié)裝置32、飽和裝置33、策 略裝置34。這些裝置30——34可作為數(shù)學(xué)函數(shù)在數(shù)字控制器中實現(xiàn)。電壓設(shè)置點對應(yīng)于設(shè)備1必須傳送到所連接負載的電壓，其被傳送到第二比較 裝置31，第二比較裝置31還作為輸入地接收由設(shè)備1在負載端子上傳送的電壓的測量 Uloado第二比較裝置31確定兩個信號之間的差，并將結(jié)果信號傳送到電壓調(diào)節(jié)裝置32。電壓調(diào)節(jié)裝置32確定它們傳送到飽和裝置33的電壓調(diào)節(jié)信號，飽和裝置33能 夠?qū)τ稍O(shè)備1傳送到負載的電流的幅度進行飽和，以便不使轉(zhuǎn)換器過負載，由此在其阻 抗變得太低時減小施加到負載的電壓，從而將所傳送的電流限制到其最大值。飽和裝置33作為輸出地向策略裝置34傳送在必要時飽和的信號，策略裝置34 能夠確定設(shè)備1的控制，例如通過借助查閱表將從飽和裝置33接收的信號匹配到希望電 壓值，從而對在負載端子上產(chǎn)生的設(shè)備1的電壓進行調(diào)節(jié)?？刂蒲b置9的結(jié)構(gòu)可基本上與控制裝置8的相同。這些控制裝置可在一個共同 的控制器中實現(xiàn)，或在兩個分立且不同的控制器中實現(xiàn)。圖5顯示出設(shè)備1的另一實施例，其中，與圖2相同的元件具有同樣的參考標(biāo)號。在此實施例中，三相用PI、P2、P3標(biāo)記，中性線用N標(biāo)記。在這種情況下， 第二續(xù)流二極管17被添加到第一整流器級6的第一續(xù)流電路，第二續(xù)流晶體管18被添加 到第一整流器級6的第二續(xù)流電路。第二續(xù)流電路17以第一開態(tài)方向串聯(lián)耦合在第一續(xù) 流二極管13a的上游。第二續(xù)流電路18以第二開態(tài)方向與第一續(xù)流電路13b串聯(lián)耦合。中性線耦合到由串聯(lián)連接的兩個續(xù)流二極管13a、17構(gòu)成的支路，耦合在兩個續(xù) 流二極管13a、17之間進行，串聯(lián)連接的兩個續(xù)流電路13b、18構(gòu)成的支路，耦合在兩個 續(xù)流晶體管13b、18之間進行。通過將單相電源網(wǎng)絡(luò)的中性線耦合到與包含兩個續(xù)流二極管13a、17的支路耦合 的專用輸入，還可使用單相電源網(wǎng)絡(luò)根據(jù)此實施例制造的設(shè)備1。圖6原理性地示出了用于保護集成濾波裝置5的設(shè)備60。濾波裝置5包含電磁兼容(EMC)濾波器5a、以星形布置放置的濾波電容器5b， 以便進行各相之間的濾波。EMC濾波器5a例如為共模電感器和電容器濾波器，使得可 以對由設(shè)備1的第一級6和第二級7的晶體管產(chǎn)生的電流脈沖進行濾波。濾波裝置5使 得可以對由此吸收的電流進行濾波，故電流在諧波和機動車領(lǐng)域的條款上滿足由網(wǎng)絡(luò)操 作者施加的網(wǎng)絡(luò)連接要求。在考慮中性線N的配置中，中性濾波電容器5c也被放置在中性線N和濾波電容 器5b的公共點C之間。電容器5c使得可以在中性線和相之間進行濾波。代替星形構(gòu)造的電容器布置的是，還可以以三角形形狀(未示出)布置電容器
105b，也就是說，通過在EMC濾波裝置5a的輸出上將電容器放置在各相和中性線之間。 這減少了經(jīng)過其的電流的值。在此三角形構(gòu)造中，沒有必要提供中性濾波電容器5c。在再充電模式下，設(shè)備1到電源網(wǎng)絡(luò)的連接可導(dǎo)致高電流峰值的產(chǎn)生，因為例 如EMC濾波裝置5a和/或濾波電容器5b等輸入電容器的初始電壓和電源網(wǎng)絡(luò)的電壓之 間的差在連接時大。保護裝置60包含三端可控硅器件61或與三端可控硅器件等效的布置，例如以反 并聯(lián)方式耦合的兩個晶閘管，其插入在用于連接到電源網(wǎng)絡(luò)3的裝置4和取決于實施方式 在各相PI、P2、P3以及N上的濾波裝置5之間。保護裝置60根據(jù)濾波電容器的預(yù)充電 的原理運行，使得經(jīng)由三端可控硅器件61的控制可以限制導(dǎo)通并因此限制啟動時的電流 峰值。圖7示出了根據(jù)一實施例用于充電和/或產(chǎn)生機動車的牽引系統(tǒng)的電力的設(shè)備1 的產(chǎn)生到電源網(wǎng)絡(luò)的電力的方法的流程圖。在第一步驟701中，網(wǎng)絡(luò)電流幅度的設(shè)置點AInetWOTk與希望從設(shè)備1傳送到網(wǎng)絡(luò) 的電流幅度對應(yīng)地被傳送。在接下來的步驟702中，分配者施加的網(wǎng)絡(luò)電源電壓UNetWOTk被測量。此電壓 被測量并注入相位調(diào)節(jié)裝置22，例如鎖相環(huán)，在步驟703中被插入計算裝置21之前， 計算裝置21也作為輸入地接收網(wǎng)絡(luò)電流幅度設(shè)置點，并作為輸出地傳送網(wǎng)絡(luò)電流設(shè)置點 Setpoint (INetwork)。在接下來的步驟704中，由設(shè)備1傳送到電源網(wǎng)絡(luò)的電流INetWOTk被測量，以便在 步驟705中將之與網(wǎng)絡(luò)設(shè)置點Setpoint(INetWOTk)進行比較。在步驟706中，基于在步驟705中確定的差來確定電流調(diào)節(jié)。由此確定的調(diào)節(jié) 在步驟707中被加到先前由主動性裝置處理的網(wǎng)絡(luò)電流設(shè)置點Setpoint(INetWOTk)。在最后的步驟708中，結(jié)果得到的信號被注入策略裝置27，策略裝置27確定設(shè) 備1的控制，使得設(shè)備1向電源網(wǎng)絡(luò)傳送希望的電流。圖8示出了根據(jù)一實施例從用于充電和/或產(chǎn)生機動車牽引系統(tǒng)的發(fā)電的設(shè)備對 負載供電的方法的流程圖。在第一步驟801中，負載電壓設(shè)置點Usetprant與希望從設(shè)備1傳送到負載的電壓對 應(yīng)地傳送。在接下來的步驟802中，由設(shè)備1傳送到負載的端子的電壓Ukjad被測量。于是，在步驟803中，將電壓設(shè)置點Usetprant與測量得到的電壓Ulrad進行比較， 測量得到的差被傳送到調(diào)節(jié)裝置32，調(diào)節(jié)裝置32在接下來的步驟804中確定電壓調(diào)節(jié)， 電壓調(diào)節(jié)使得可以把將被設(shè)備1施加的電流設(shè)置點傳送到負載，從而在充電時具有希望 的電壓。在接下來的步驟805中，使得在先前的步驟中確定的電流設(shè)置點飽和，以便不 使轉(zhuǎn)換器過負載，這具有在其阻抗變得過低時減小施加到負載的電壓的影響。在最后的步驟806中，結(jié)果得到的信號被注入策略裝置34，策略裝置34確定設(shè) 備1的控制，以便傳送與設(shè)置點對應(yīng)的電流，從而在負載的端子上具有希望的電壓。由此介紹的設(shè)備1因此使得可以免除要求電池電壓總是高于電源網(wǎng)絡(luò)最大電壓 的限制。
另外，可以僅僅將設(shè)備1的定子線圈14的電感用作電力緩沖濾波器。特別地， 當(dāng)充電電力高時，這種電感性和/或電容性濾波器的空間要求和重量將變得不能安裝在 機動車上。另外，其提供了允許設(shè)備以三充電模式或牽引模式運行的可能，而不必使用切 換運行模式的接觸器。這允許電池2的更為迅速的充電。另外，設(shè)備1使得可以由機動車以三相或單相模式對負載供電，而不需要接觸 。設(shè)備1也使得可以將設(shè)備所產(chǎn)生的電力傳送到連接到其的電源網(wǎng)絡(luò)。
權(quán)利要求
1.一種電子設(shè)備(1)，其用于對耦合到電池(2)的機動車的牽引系統(tǒng)產(chǎn)生電力和/ 或充電，包含第一整流器級(6)，其被設(shè)計為直接連接到單相或三相電源網(wǎng)絡(luò)或?qū)⒈?供電的負載(3)；第二變換器級(7)，其被設(shè)計為連接到電池；用于對在第一級(6)和 第二級(7)之間流動的平均電流進行調(diào)節(jié)的裝置，所述電子設(shè)備的特征在于包含控制裝 置(8)，控制裝置能夠?qū)﹄娏υ陔娫淳W(wǎng)絡(luò)和電池(2)之間的傳送或被動負載的供電進行控 制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，控制裝置(8)包含電流調(diào)節(jié)裝置(20)， 其能夠作為電源網(wǎng)絡(luò)電流設(shè)置點的函數(shù)地對網(wǎng)絡(luò)的電源電流進行調(diào)節(jié)；電壓調(diào)節(jié)裝置 (30)，其能夠調(diào)節(jié)負載端子上的電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的一項的設(shè)備，其特征在于，第一整流器級(6)包含第一受 控整流裝置，其能夠?qū)Φ谝婚_態(tài)方向的電流進行整流；第二受控整流裝置，其能夠?qū)εc 第一開態(tài)方向相反的第二開態(tài)方向的電流進行整流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項的設(shè)備，其特征在于，第一級(6)包含續(xù)流裝置，續(xù) 流裝置能夠在第一級(6)的其它元件處于關(guān)態(tài)時允許電流在第二級(7)中流動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征在于，續(xù)流裝置包含第一續(xù)流電路，其能夠允 許電流以一個方向流動；第二續(xù)流電路，其能夠允許電流以與第一電路的方向相反的另 一方向流動。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的一項的設(shè)備，其特征在于，續(xù)流裝置包含至少一個續(xù)流二極 管(13a)和/或至少一個續(xù)流晶體管(13b)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項的設(shè)備，該設(shè)備(1)被設(shè)計為安裝在具有電氣牽引設(shè) 備的機動車中，其特征在于，第二級(7)包含車輛的牽引設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的一項的設(shè)備，其特征在于包含集成在車輛中的濾波裝置 (5)，濾波裝置能夠?qū)υ陔姵?2)的充電過程中由所述設(shè)備⑴吸取的電源網(wǎng)絡(luò)電流進行 濾波。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其特征在于，集成到車輛的濾波裝置(5)包含保護裝置 (60)，保護裝置(60)能夠在設(shè)備(1)連接到電源網(wǎng)絡(luò)時保護電路免受電流尖峰。
10.—種對于耦合到電池(2)的機動車牽引系統(tǒng)產(chǎn)生電力和/或充電的方法，其包含第一整流器級(6)，其被設(shè)計為連接到電源網(wǎng)絡(luò)或?qū)⒈还╇姷呢撦d(3)。第二變換器級(7)，其被設(shè)計為連接到電池，用于調(diào)節(jié)在第一級(6)和第二級(7)之間流動的平均電流的裝置，其特征在于，電力傳送在電源網(wǎng)絡(luò)和電池⑵之間受到控制或負載的供電。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，當(dāng)電力傳送在電源網(wǎng)絡(luò)和電池(2)之間受到控制 時，基于在電源網(wǎng)絡(luò)電壓測量的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的電流設(shè)置點來調(diào)節(jié)在電源網(wǎng)絡(luò)各相中產(chǎn)生 的電流。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，當(dāng)負載的供電受到控制時，在調(diào)節(jié)環(huán)的幫助下調(diào) 節(jié)負載端子上的電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中的一項的方法，其中，在續(xù)流階段中，允許第二級(7) 的電流在續(xù)流裝置中流動。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中的一項的方法，其中，電源網(wǎng)絡(luò)的電流在集成濾波裝置 (5)的幫助下受到濾波。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中，通過對濾波裝置的濾波電容器進行預(yù)充電，在三 端可控硅器件的保護裝置(60)的幫助下，集成濾波裝置(5)被保護免受由于連接到電源 網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致的電流尖峰。
全文摘要
設(shè)備(1)，其用于對由電池(2)供電的機動車的牽引系統(tǒng)產(chǎn)生電力，包含第一整流器級(6)，其被設(shè)計為連接到電源網(wǎng)絡(luò)或?qū)⒈还╇姷呢撦d(3)；第二變換器級(7)，其被設(shè)計為連接到電池；用于對在第一級(6)和第二級(7)之間流動的平均電流進行調(diào)節(jié)的裝置，所述設(shè)備的特征在于包含控制裝置(8)，控制裝置能夠?qū)﹄娏υ陔娫淳W(wǎng)絡(luò)和電池之間的傳送或負載的供電或負載的供電進行控制。
文檔編號B60L11/18GK102015355SQ201080001179
公開日2011年4月13日 申請日期2010年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者B·布里安, S·勞德特 申請人:雷諾股份公司