本發(fā)明涉及一種用于控制電池的充電/放電的裝置，并且更特別地，涉及一種應(yīng)用于電動車輛和插電式混合動力車輛的電力轉(zhuǎn)換器，以及其控制方法。

背景技術(shù)：

電動車輛指的是使用電來驅(qū)動的車輛，并且主要可以分為電池供電的電動車輛和混合動力電動車輛。在此，電池供電的電動車輛是僅使用電力而不使用化石燃料驅(qū)動的車輛，并且通常稱為電動車輛?；旌蟿恿﹄妱榆囕v是使用電和化石燃料驅(qū)動的車輛。這種電動車輛包括供應(yīng)了用于驅(qū)動的電的電池。特別地，在電池供電的電動車輛和插電式混合動力電動車輛中，電池由從外部能源供應(yīng)的電力充電，并且電動機(jī)由在電池中充電的電力驅(qū)動。

在這種情況中，電動車輛必要地包括電力轉(zhuǎn)換器，其將DC轉(zhuǎn)換為AC以當(dāng)車輛驅(qū)動時將電池的DC轉(zhuǎn)換為電動機(jī)的轉(zhuǎn)動能量。此外，電動車輛必要地包括電力轉(zhuǎn)換器，其將電力系統(tǒng)的AC能量轉(zhuǎn)換為DC能量以用于當(dāng)車輛停止時為電池充電。因此，有必要提供一種電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器，當(dāng)車輛充電時通過改變其連接結(jié)構(gòu)使用一個電力轉(zhuǎn)換器和電動機(jī)使得該電力轉(zhuǎn)換器而可以執(zhí)行驅(qū)動電動車輛/為電動車輛充電所要求的所有功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的方面是提供一種電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器，其中逆變器和充電器配置為單個組件以便具有雙電力轉(zhuǎn)換功能。

本發(fā)明的另一個方面是提供一種電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器，其中逆變器和充電器配置為單個組件以降低成本。

本發(fā)明的進(jìn)一步的方面是提供一種電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器，其中逆變器和充電器配置為單個組件以減少重量和體積。

本發(fā)明不限于上述方面并且本發(fā)明的其他方面將由本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員從下面的描述中清楚地理解。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于控制包括由電能驅(qū)動的電動機(jī)的電動車輛的電池的充電/放電的裝置包括：電池，用于存儲所述電能；電動車輛進(jìn)口，用于將所述電池連接至電力系統(tǒng)；集成式電力轉(zhuǎn)換器，其包括繼電器以選擇性地將所述電池連接至所述電動機(jī)與所述電動車輛進(jìn)口之一；所述集成式電力轉(zhuǎn)換器包括第一電力轉(zhuǎn)換器以及第二電力轉(zhuǎn)換器，所述第一電力轉(zhuǎn)換器用于將從所述電池發(fā)出的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力，所述第二電力轉(zhuǎn)換器用于將從所述電動車輛進(jìn)口或所述電動機(jī)轉(zhuǎn)移的AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力；以及控制器，用于確定所述電動車輛的狀態(tài)以便根據(jù)所確定的結(jié)果來控制所述集成式電力轉(zhuǎn)換器。

所述電動車輛的狀態(tài)可以是驅(qū)動狀態(tài)、制動狀態(tài)和充電狀態(tài)中的至少一個。

所述集成式電力轉(zhuǎn)換器還可以包括用于過濾器配置的電容器。

當(dāng)所述電動車輛被確定為當(dāng)前在驅(qū)動狀態(tài)或制動狀態(tài)中時，所述控制器控制所述繼電器以將所述電池連接至所述電動機(jī)。

當(dāng)所述電動車輛被確定為當(dāng)前在充電狀態(tài)中時，所述控制器控制所述繼電器以將所述電池連接至所述電動車輛進(jìn)口。

附圖說明

圖1是說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛的充電系統(tǒng)的概念視圖。

圖2是說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛的框圖。

圖3是說明了現(xiàn)有電動車輛的配置的框圖。

圖4是說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛的框圖。

圖5是說明了圖4的電動車輛的充電系統(tǒng)的電路圖。

圖6和圖7是說明了根據(jù)圖5中說明的繼電器的操作的電力轉(zhuǎn)換器的電路的圖。

圖8是說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器的操作的流程圖。

具體實施方式

在下文中，本發(fā)明的示例性實施例將參照附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。例如“模塊”和“部分”的術(shù)語可以混合并在此使用以便于描述，但不旨在包括不同含義或功能。

在下文中，根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛的充電系統(tǒng)將參照附圖進(jìn)行更詳細(xì)地描述。

圖1是說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛的充電系統(tǒng)的概念視圖。

如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例由參考數(shù)字1指定的電動車輛的充電系統(tǒng)包括充電管理單元100、外部充電器200以及電動車輛300。

電動車輛300可以連接至外部充電器200以使用電力充電或放電。具體地，電動車輛300可以包括電池，并且電池可以由從外部充電器供應(yīng)的電力充電。相反，電池可以通過外部充電器通過放出其中充電的電力而進(jìn)行放電。

電動車輛300可以包括轉(zhuǎn)換器(未示出)以用于其充電/放電。此外，電動車輛300可以包括各種安全裝置(未示出)以檢測在充電/放電期間發(fā)生的危險因素并且對其控制。

外部充電器200在充電管理單元100的控制下向電動車輛300供應(yīng)電力。外部充電器200可以由安裝在一個建筑物中的多個充電器組成。外部充電器200可以是具有柱形的螺柱型充電器、掛在墻上的墻盒型充電器以及便攜式代碼集之一。此外，外部充電器200除了上述類型可以具有各種形式。

外部充電器200可以包括插座(未示出)。插座提供了從電網(wǎng)供應(yīng)至電動車輛300的AC電力。電動車輛300連接至插座并且從插座供應(yīng)了AC電力。

此外，外部充電器200監(jiān)視電動車輛300的充電，并且可以向用戶或充電管理單元100提供通過監(jiān)視獲得的充電相關(guān)的信息。具體地，外部充電器200可以包括顯示器(未示出)，并且可以在顯示器上顯示所監(jiān)視的充電相關(guān)的信息以便為用戶提供信息。

在一個示例中，外部充電器200由電纜等一體附接以便不會由用戶容易地從電動車輛300分離，并且具有耐外部溫度、外部濕度、振動、撞擊等特性。

在一個示例中，外部充電器200可以包括連接器以便由用戶耦接至電動車輛300并且從電動車輛300解耦。在這種情況中，連接器需要具有耐外部溫度、外部濕度、振動、撞擊等特性。

在一個示例中，外部充電器200是一體附接的以便不會由用戶容易地從電網(wǎng)分離，并且具有耐外部溫度、外部濕度、振動、撞擊等特性。

在一個示例中，外部充電器200可以包括連接器以便由用戶耦接至電網(wǎng)并且從電網(wǎng)解耦。在這種情況中，連接器需要具有耐外部溫度、外部濕度、振動、撞擊等特性。

充電管理單元100連接至外部充電器200和電網(wǎng)以便控制電動車輛300的充電/放電。具體地，充電管理單元100可以通過控制用于安裝在一個建筑物中的外部充電器200的電源來控制的電動車輛300的充電/放電。

圖2是說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛的框圖。

由參考數(shù)字300指定的電動車輛包括電池310、電池充電器320、電動車輛進(jìn)口340、通信部分330、電動機(jī)350以及控制器305。

電池310為電動車輛350供應(yīng)了電力以用于驅(qū)動電動車輛300。

為電動機(jī)350供應(yīng)了來自電池310的電力以將電能轉(zhuǎn)換為動能。

電動車輛進(jìn)口340是用于從外部接收用于為電池310充電的電力的連接器。電動車輛進(jìn)口340可以符合SAE J1772標(biāo)準(zhǔn)。

電池充電器320使用通過電動車輛進(jìn)口340供應(yīng)的電力為電池310充電?？蛇x地，電池充電器320可以將從電池310供應(yīng)的電力轉(zhuǎn)移至電動機(jī)350?？蛇x地，當(dāng)電動車輛300制動時電池充電器320可以使用從電動機(jī)350供應(yīng)的電力為電池310充電。在這種情況中，電池充電器320可以將AC轉(zhuǎn)換為DC或?qū)C轉(zhuǎn)換為AC。換句話說，電池充電器320可以包括集成式電力轉(zhuǎn)換器323。

通信部分330可以與外部充電器200或充電管理單元100進(jìn)行通信。

控制器305控制電動車輛300的通信部分330、電池310、電池充電器320以及電動車輛進(jìn)口340的整體運行。控制的詳細(xì)描述將在下面給出。

圖3是說明了現(xiàn)有電動車輛的配置的框圖。

如圖3中所示，現(xiàn)有電動車輛包括電池310、電動機(jī)350、電動車輛進(jìn)口340、第一電力轉(zhuǎn)換器321以及第二電力轉(zhuǎn)換器322。此外，第一電力轉(zhuǎn)換器321將DC能量轉(zhuǎn)化為AC能量以驅(qū)動電動機(jī)350。第二電力轉(zhuǎn)換器將AC能量轉(zhuǎn)化為DC能量以用于為電池310充電以當(dāng)車輛制動時恢復(fù)由慣性所生成的能量。具體地，當(dāng)車輛制動時電動機(jī)350可以作為生成器，并且第二電力轉(zhuǎn)換器322將由電動機(jī)350產(chǎn)生的AC能量轉(zhuǎn)換為DC能量。

此外，當(dāng)車輛停止時電動車輛可以通過電動車輛進(jìn)口340連接至電力系統(tǒng)以進(jìn)行充電。在這種情況中，第二電力轉(zhuǎn)換器322將電力系統(tǒng)的AC能量轉(zhuǎn)化為DC能量。

然而，現(xiàn)有電動車輛使用不同電力轉(zhuǎn)換器以用于AC與DC之間相互轉(zhuǎn)換。具體地，當(dāng)電力從電池310供應(yīng)至電動機(jī)350時使用第一電力轉(zhuǎn)換器321。另一方面，當(dāng)電力從電動機(jī)350或電力系統(tǒng)供應(yīng)至電池時使用第二電力轉(zhuǎn)換器322。

因此，由于現(xiàn)有電動車輛包括多個電力轉(zhuǎn)換器，其允許能量只在一個方向中流動，生產(chǎn)成本可能會增加。此外，由于相同功能通過分離的組件來實現(xiàn)的，可能增加電力轉(zhuǎn)換器的整體重量和體積。此外，其中存在由于組件的數(shù)量增加所以產(chǎn)品的故障率增加并且產(chǎn)品的可靠性變差的問題。因此，可以解決上述問題的電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器將參照圖4至圖7在下面進(jìn)行描述。

圖4是說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛的框圖。

如圖4中所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的電池充電器320可以包括單個集成式電力轉(zhuǎn)換器323而不是包括多個電力轉(zhuǎn)換器。具體地，現(xiàn)有電力轉(zhuǎn)換器是分別配置了將AC轉(zhuǎn)換為DC以為電池充電的電力轉(zhuǎn)換器以及將DC轉(zhuǎn)換為AC以驅(qū)動電動機(jī)的電力轉(zhuǎn)換器。

然而，根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛包括單個集成式電力轉(zhuǎn)換器323。具體地，集成式電力轉(zhuǎn)換器可以包括第一電力轉(zhuǎn)換器，其將從電池310放出的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力，以及第二電力轉(zhuǎn)換器，其將從電動車輛進(jìn)口340或電動機(jī)350轉(zhuǎn)移的AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力。換句話說，集成式電力轉(zhuǎn)換器可以執(zhí)行第一電力轉(zhuǎn)換器和第二電力轉(zhuǎn)換器的雙重功能。集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以將電池310的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力并且將AC電力轉(zhuǎn)移至電動機(jī)350。此外，當(dāng)電動車輛制動時集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以使用慣性將從電動機(jī)轉(zhuǎn)移而來的AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力，并且可以將DC電力轉(zhuǎn)移至電池310.。此外，集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以將AC電力(當(dāng)車輛停止時，該AC電力從連接至電動車輛進(jìn)口340的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)移而來)轉(zhuǎn)換為DC電力，并可以將DC電力轉(zhuǎn)移至電池310。具體地，AC與DC之間的轉(zhuǎn)換可以由包括在集成式電力轉(zhuǎn)換器323中的逆變器(未示出)執(zhí)行。

因此，由于單個集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以執(zhí)行分別由現(xiàn)有獨立電力轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的功能，所以可以降低制造成本和體積/重量。圖4的集成式電力轉(zhuǎn)換器323的具體操作將參照圖5至圖7進(jìn)行描述。

圖5是說明了圖4的電動車輛的充電系統(tǒng)的電路圖。

如圖5中所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛的充電系統(tǒng)可以是3-相電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。U-相電壓、V-相電壓以及W-相電壓可以從電池310的端部轉(zhuǎn)移至電動機(jī)350。接收3-相電壓的電動機(jī)350根據(jù)電力大小可以具有不同轉(zhuǎn)矩。在實施例中，電動機(jī)350是3-相電動機(jī)，并且可以包括繞組L1、L2和L3。在這種情況中，繞組L1、L2和L3之一可以是電感器。

當(dāng)車輛被驅(qū)動時，集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以通過控制轉(zhuǎn)移至電動機(jī)350的繞組的電力大小來控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩。此外，集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以控制通過操作當(dāng)車輛制動時由慣性而旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)350作為生成器而在電池中存儲由電動機(jī)350的繞組引起的反電動勢的操作。

此外，L-相電壓和N-相電壓可以從電力系統(tǒng)的一端轉(zhuǎn)移至集成式電力轉(zhuǎn)換器323。當(dāng)車輛停止時來自L-相電壓和N-相電壓的電力可以通過集成式電力轉(zhuǎn)換器323轉(zhuǎn)移至電池310。

根據(jù)本發(fā)明的實施例的集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以包括多個繼電器。繼電器的組合可以稱為開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。繼電器可以控制電力在電池310、電動機(jī)350與電力系統(tǒng)之間流動。在示例中，電動機(jī)350可以根據(jù)繼電器的操作連接至電池310。具體地，多個繼電器可以連接至終端“a”。當(dāng)繼電器連接至終端“a”時，集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以包括圖6的電路，其將在下面進(jìn)行描述。在這種情況中，電動機(jī)350可以由電池310放出的電力驅(qū)動。

在另一個示例中，電池310可以根據(jù)繼電器的操作連接至電力系統(tǒng)。具體地，多個繼電器可以連接至終端“b”。當(dāng)繼電器連接至終端“b”時，集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以包括圖7的電路，其將在下面進(jìn)行描述。同時，每個繼電器可以是物理繼電器和電子繼電器中的至少一個。電子繼電器可以是MOSFET。

換句話說，集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以根據(jù)車輛的驅(qū)動通過控制繼電器來處理各種情況。例如，當(dāng)車輛被驅(qū)動時，集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以控制繼電器將電動機(jī)350連接至電池310。電池310可以通過繼電器將電力轉(zhuǎn)移至電動機(jī)350。此外，電動機(jī)350的反電動勢可以被轉(zhuǎn)移至電池310。

根據(jù)如圖5中所示的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可以包括被同步和組織起來的四個SPDT開關(guān)。集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以使用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)在典型驅(qū)動模式和系統(tǒng)連接充電模式之間進(jìn)行切換。在開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的電容C1可以配置為過濾器。

在進(jìn)一步的示例中，當(dāng)車輛停止時，集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以控制繼電器將電池310連接至電力系統(tǒng)。

具體地，集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以包括開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。該開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可以包括多個繼電器。

圖6和圖7說明了根據(jù)圖5中說明的繼電器的操作的集成式電力轉(zhuǎn)換器的電路。

圖6是說明了當(dāng)電動車輛驅(qū)動或制動時集成式電力轉(zhuǎn)換器323的電路圖。如圖6中所示，可以操作繼電器以將電池310的一端連接至電動機(jī)350。在這種情況中，從電池310轉(zhuǎn)移的3-相電壓可以被轉(zhuǎn)移至電動機(jī)350的繞組。具體地，控制器305可通過控制經(jīng)由逆變器轉(zhuǎn)移至電動機(jī)350的繞組L1、L2和L3的電流的大小來控制電動機(jī)350的轉(zhuǎn)矩。此外，從電動機(jī)350的繞組轉(zhuǎn)移而來的反電動勢可以被轉(zhuǎn)移至電池350。具體地，當(dāng)電動車輛制動時由慣性而旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)350可以被操作為生成器?？刂破?05可以通過逆變器控制能量流動，其中由電動機(jī)350的繞組L1、L2和L3引起的反電動勢逆向地被存儲在電池中。

圖7是說明了當(dāng)電動車輛停止時(即當(dāng)電動車輛充電時)集成式電力轉(zhuǎn)換器323的電路圖。當(dāng)電動車輛停止時，可以改變電路圖中的連接如圖7中所示。因此，當(dāng)電動車輛停止時，集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以包括在兩個并聯(lián)中操作的單相逆變器，以及使用電動機(jī)350的繞組L1、L2和L3的電感-電容-電感式濾波器。在這種情況中，集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以將來自電力系統(tǒng)的AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力并且將DC電力轉(zhuǎn)移至電池310。具體地，集成式電力轉(zhuǎn)換器323使用逆變器對來自電力系統(tǒng)的電能進(jìn)行整流，并且可以在電池310中存儲被整流的電能。

由于根據(jù)本發(fā)明的實施例的集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以通過整流操作來控制雙向電力流動，所以當(dāng)電力系統(tǒng)的頻率降低時，可以將電能輸入至電力系統(tǒng)。

圖8是說明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器的操作的流程圖。

電動車輛的控制器305確定電動車輛的當(dāng)前狀態(tài)(S101)。例如，電動車輛的狀態(tài)可以是驅(qū)動狀態(tài)、制動狀態(tài)以及充電狀態(tài)的至少一個?？刂破?05可以通過電動車輛的速度中的變化來確定驅(qū)動狀態(tài)或制動狀態(tài)。此外，控制器305可以根據(jù)來自電動車輛的加速踏板或制動踏板的輸入來確定驅(qū)動狀態(tài)或制動狀態(tài)。此外，控制器305可以根據(jù)插頭是否連接至電動車輛進(jìn)口340來確定充電狀態(tài)。

控制器305根據(jù)所確定的狀態(tài)來控制電池充電器320的操作(S103)。具體地，控制器305可以根據(jù)所確定的狀態(tài)來控制在電池充電器320中包括的集成式電力轉(zhuǎn)換器323。集成式電力轉(zhuǎn)換器323可以包括多個繼電器。

在第一個示例中，當(dāng)電動車輛在驅(qū)動狀態(tài)或制動狀態(tài)中時控制器305可以控制繼電器將電動機(jī)350連接至電池310。在這種情況中，繼電器可以將電池310的一端連接至電動機(jī)350的一端。

在第二個示例中，當(dāng)電動車輛在充電狀態(tài)中時控制器305可以控制繼電器將電池310連接至電動車輛進(jìn)口340。電力系統(tǒng)可以由電動車輛進(jìn)口340連接至電動車輛。在這種情況中，繼電器可以將電池310的一端連接至電動車輛進(jìn)口340的一端。

當(dāng)完成了繼電器的控制時，電池充電器320轉(zhuǎn)換電力(S105)。具體地，電力由包括在電池充電器320中的集成式電力轉(zhuǎn)換器323轉(zhuǎn)換。

在第一個示例中，集成式電力轉(zhuǎn)換器323將電池310的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力，并且將AC電力轉(zhuǎn)移至電動機(jī)350。此外，集成式電力轉(zhuǎn)換器323將來自電動機(jī)350的AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力，并且將DC電力轉(zhuǎn)移至電池310。

在第二個示例中，集成式電力轉(zhuǎn)換器323將來自電力系統(tǒng)的AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力，并且將DC電力轉(zhuǎn)移至電動機(jī)350。在這種情況中，來自電力系統(tǒng)的AC電力可以通過電動車輛進(jìn)口340來轉(zhuǎn)移。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，上面的方法可以實施為在計算機(jī)可讀記錄介質(zhì)中的程序可讀代碼。例如，程序可讀介質(zhì)包括ROM、RAM、CD-ROM、磁帶、軟盤以及光學(xué)存儲裝置，并且包括以載波形式實施的裝置(例如通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸)。

在根據(jù)本發(fā)明的實施例的電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器中，逆變器和充電器可以配置為單個組件以便具有雙電力轉(zhuǎn)換功能。此外，在電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器中，逆變器和充電器可以被配置為單個組件以降低成本。此外，在電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器中，逆變器和充電器可以被配置為單個組件以減少重量和體積。

從上面的描述顯而易見的是，在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器中，逆變器和充電器可以被配置為單個組件以便具有雙電力轉(zhuǎn)換功能。

此外，在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器中，逆變器和充電器可以被配置為單個組件以降低成本。

此外，在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的電動車輛的電力轉(zhuǎn)換器中，逆變器和充電器可以被配置為單個組件以減少重量和體積。

雖然已經(jīng)相對于說明性實施例而描述了根據(jù)本發(fā)明的充電器，但是將對本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離如下面的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下，可以作出各種變化和修改。