本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域?yàn)檐?chē)內(nèi)機(jī)動(dòng)車(chē)輛電池充電器，并且尤其為在受干擾的供電網(wǎng)絡(luò)上使用此類充電器。

背景技術(shù)：

不具有電流隔離的車(chē)內(nèi)充電器對(duì)受干擾的供電網(wǎng)絡(luò)較敏感，尤其就考慮到低頻電壓諧波而言。在一些情況下，與受干擾網(wǎng)絡(luò)的連接導(dǎo)致負(fù)載斷開(kāi)連接，這是用戶所不期望的。還可能看到過(guò)流的出現(xiàn)，這可以嚴(yán)格地測(cè)試電力電子設(shè)備。所述過(guò)電流還導(dǎo)致引發(fā)負(fù)載斷開(kāi)連接的故障。

防止這種情況的一種方案是關(guān)于充電器中循環(huán)的電流采用更寬的裕度。然而，這樣具有降低充電器輸出的缺陷。而且，為了獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量保證負(fù)載的完全可用性，在所有使用情況下充電器輸出的降低對(duì)用戶而言似乎同樣是不允許的。

因此，在不考慮供電網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量的情況下存在協(xié)調(diào)高負(fù)載輸出與負(fù)載可用性的技術(shù)問(wèn)題。

以下文獻(xiàn)是從現(xiàn)有技術(shù)中已知的。

文獻(xiàn)WO2012052190披露了對(duì)在發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的電氣連接處存在的干擾的分解和減輕。此文獻(xiàn)描述了一種允許通過(guò)注入被適當(dāng)適配的電流來(lái)改善電網(wǎng)的質(zhì)量的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)是無(wú)法適配用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的完整系統(tǒng)。

文獻(xiàn)EP1665495披露了一種用于在電網(wǎng)的干擾過(guò)程中運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。此文獻(xiàn)表示風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)所提供的電力根據(jù)電網(wǎng)中故障的出現(xiàn)而改變。

這些文獻(xiàn)離機(jī)動(dòng)車(chē)輛領(lǐng)域很遠(yuǎn)，并且因此未提供關(guān)于此領(lǐng)域中協(xié)調(diào)高負(fù)載輸出與負(fù)載可用性的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是一種用于確定不具有電流隔離的電動(dòng)或混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車(chē)輛電池充電器的經(jīng)校正的中性線電流設(shè)置的設(shè)備，所述充電器由供電網(wǎng)絡(luò)供電。

圖1示出了不具有電流隔離的車(chē)內(nèi)充電器的主要單元。三相網(wǎng)絡(luò)1連接至具有參考號(hào)2的降壓整流器。二極管3的陰極連接至降壓整流器2的第一輸出端，所述二極管的陽(yáng)極連接至降壓整流器2的第二輸出端。降壓整流器2的第一輸出端連接至電機(jī)3的電感8，所述電感進(jìn)而連接至具有參考號(hào)5的升壓逆變器。升壓逆變器5的輸出端連接至電池6。

中性線電流由降壓整流器2的第一輸出端、二極管3的陰極與電機(jī)4之間的電流測(cè)量傳感器7測(cè)量。文獻(xiàn)FR2943188更詳細(xì)地展示了充電器的結(jié)構(gòu)，比如上文所描述的。

更一般地，此專利申請(qǐng)中的“中性線電流”是來(lái)自不具有電流隔離的充電器的輸入整流器的輸出端處的總線的直流，所述充電器包括所述輸入整流器，一般緊跟著的是升壓級(jí)。此術(shù)語(yǔ)“中性線電流”源自以下事實(shí)：在文獻(xiàn)FR2943188的情況下，此電流到達(dá)在充電器的升壓級(jí)中被重新使用作為能量?jī)?chǔ)存電感的定子線圈的中性線輸入端。本發(fā)明還適用于其他類型的包括至少一個(gè)整流器級(jí)的充電器。在文獻(xiàn)FR2943188的包括串聯(lián)在電流計(jì)7與定子線圈8之間的附加電感的變體中，“中性線電流”是經(jīng)過(guò)所述附加電感的電流。

所述設(shè)備包括能夠根據(jù)所述供電網(wǎng)絡(luò)的電壓的測(cè)量結(jié)果確定所述網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)頻率的鎖相環(huán)、以及能夠根據(jù)電池電流設(shè)置確定中性線電流設(shè)置的調(diào)節(jié)映射。

所述設(shè)備此外還包括：用于根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)的所述瞬時(shí)頻率計(jì)算所述網(wǎng)絡(luò)的頻率變化幅度的裝置；校正映射，所述校正映射接收所述頻率變化幅度的值作為輸入并且發(fā)射所述中性線電流設(shè)置的校正作為輸出；以及求和器，所述求和器能夠通過(guò)將中性線電流設(shè)置的校正值與所述中性線電流設(shè)置相加來(lái)確定經(jīng)校正的中性線電流設(shè)置。

所述設(shè)備可以包括所述中性線電流的上升設(shè)置的低通濾波器。

所述設(shè)備可以包括飽和裝置，所述飽和裝置能夠限制從所述求和器輸出的所述經(jīng)校正的中性線電流設(shè)置以便不超過(guò)所述中性線設(shè)置的最大值。

本發(fā)明的另一目的是一種用于確定在不具有電流隔離的電動(dòng)或混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車(chē)輛電池充電器的整流器級(jí)的輸出端處的經(jīng)校正的中性線電流設(shè)置的方法，所述充電器由供電網(wǎng)絡(luò)供電。

所述方法包括以下步驟：

通過(guò)環(huán)路鎖相根據(jù)所述供電網(wǎng)絡(luò)的電壓的測(cè)量結(jié)果確定所述網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)頻率，以及

根據(jù)電池電流的設(shè)置確定中性線電流設(shè)置。

所述方法還包括以下步驟：

計(jì)算所述網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)頻率變化的幅度，

根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)的所述瞬時(shí)頻率變化的幅度確定所述中性線電流設(shè)置的校正，以及

將所述中性線電流設(shè)置的所述校正與所述中性線電流設(shè)置相加。

可以通過(guò)帶通濾波器來(lái)對(duì)所述中性線電流設(shè)置的校正進(jìn)行濾波。

可以使所述經(jīng)校正的中性線電流設(shè)置飽和以便不超過(guò)所述中性線設(shè)置的最大值。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀僅作為非限定性示例給出的以下說(shuō)明并參考附圖將顯現(xiàn)本發(fā)明的其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：

-圖1展示了不具有電流隔離的車(chē)內(nèi)充電器的主要單元。

-圖2展示了用于確定經(jīng)校正的中性線電流設(shè)置的設(shè)備的主要單元，并且

-圖3展示了用于確定經(jīng)校正的中性線電流設(shè)置的方法的主要步驟。

具體實(shí)施方式

不具有電流隔離的車(chē)內(nèi)充電器的功率調(diào)節(jié)(無(wú)論是三相的還是單相的)取決于電網(wǎng)的質(zhì)量。在比如圖1所描述的充電器中，附加電感可能被添加在電流計(jì)7與定子線圈8之間，但所述電感保持較小，從而使得充電器的成本和尺寸最小化。這意味著網(wǎng)絡(luò)上所出現(xiàn)的干擾將被反饋給充電器的中性線電流，也就是說(shuō)，在降壓整流器2的輸出端，即使這些干擾被充電器中所包括的調(diào)節(jié)部分地抵消。

這種調(diào)節(jié)使用電角度的值來(lái)確定電循環(huán)的電流位置并執(zhí)行三相派克變換或計(jì)算降壓整流器輸出端處的期望單相電流。電角度的值由鎖相環(huán)(PLL)確定。

網(wǎng)絡(luò)電壓可以被寫(xiě)作：

V(t)＝V₀*sin(ωt)， (等式1)

其中，V₀是幅度，ω是脈動(dòng)并且t是時(shí)間。

鎖相環(huán)的輸出則對(duì)應(yīng)于項(xiàng)ωt。

出于文獻(xiàn)FR2974253中所描述的各種原因，中性線電流設(shè)置必須始終高于輸入電流和電池電流。當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)上存在干擾時(shí)，中性線電流被干擾，并且這種干擾可以傳播到線電流中。線電流是這些階段中的電流，并且因此是充電器輸入端處的電流。由于此電流是由中性線電流構(gòu)造的，因此中性線電流的干擾存在于充電器輸入電流中。實(shí)際上，結(jié)果是不可能從供電網(wǎng)絡(luò)汲取期望的電流。在一些情況下，干擾的效果是調(diào)節(jié)無(wú)法將電流控制在其設(shè)置處，這會(huì)導(dǎo)致負(fù)載斷開(kāi)連接。在其他情況下，調(diào)節(jié)可能被干擾到電池電流達(dá)到對(duì)系統(tǒng)而言危險(xiǎn)的水平的程度。

事實(shí)上，在系統(tǒng)的正常操作中，中性線電流升高，然后在預(yù)充電階段在電流設(shè)置附近振蕩。然后中性線電流被調(diào)節(jié)在這個(gè)設(shè)置值附近，伴隨著輕微振蕩。

然而，利用現(xiàn)有技術(shù)的充電器，在三相網(wǎng)絡(luò)的三階諧波上注入9％干擾(即，例如150Hz)造成負(fù)載斷開(kāi)連接。

這種斷開(kāi)連接是過(guò)電流保護(hù)(OCP)(設(shè)置為近似300A并存在于充電器中)的結(jié)果。這種保護(hù)獨(dú)立于調(diào)節(jié)。

這個(gè)問(wèn)題的一種解決方案(如上文所提到的)將是提高中性線電流設(shè)置的值。更精確地，當(dāng)不再能夠正確地構(gòu)造線電流時(shí)，發(fā)生由于零中性線電流或OCP所導(dǎo)致的負(fù)載斷開(kāi)連接。這發(fā)生在中性線電流過(guò)低時(shí)。中性線電流則被稱為“觸及(touch)”線電流。網(wǎng)絡(luò)越受干擾，中性線電流將越被干擾，并且期望的線電流與中性線電流處于同一水平的可能性越大。盡管振蕩被干擾加強(qiáng)，通過(guò)提高中性線電流設(shè)置，更好地調(diào)節(jié)工作。在上述在三相網(wǎng)絡(luò)的三階諧波上注入9％干擾的示例中，30A的更高中性線電流設(shè)置使得盡管存在顯著振蕩仍然能夠在沒(méi)有危險(xiǎn)的情況下維持調(diào)節(jié)功能。因此，這種方案允許車(chē)輛電池繼續(xù)充電。

然而，改變中性線電流設(shè)置必須根據(jù)控制電子設(shè)備執(zhí)行。事實(shí)上，中性線電流設(shè)置無(wú)法無(wú)限地上升，并且必須總是遵守將觸發(fā)OCP的最大中性線電流值。因此，可以認(rèn)為這種方案將不會(huì)總是適用于最大充電功率。事實(shí)上，在這種情況下，中性線電流已經(jīng)非常高并且距離最大閾值較小的裕度。

因而，如果可以識(shí)別網(wǎng)絡(luò)被干擾，則如果中性線電流設(shè)置被提高則改善了受干擾網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載可用性。與這種改進(jìn)相對(duì)應(yīng)的是這些受干擾網(wǎng)絡(luò)上的較差輸出，以及因此比在免除干擾的網(wǎng)絡(luò)上更長(zhǎng)的充電時(shí)間。

可以通過(guò)鎖相環(huán)的輸出來(lái)簡(jiǎn)單且可靠地估計(jì)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。如上所述，鎖相環(huán)允許通過(guò)做出等式1的假設(shè)來(lái)重新構(gòu)造電壓正弦。

鎖相環(huán)還具有瞬時(shí)頻率f＝ω/2π作為輸出。

如果鎖相環(huán)完美地運(yùn)行，ωt是在0與2π之間振蕩的鋸齒狀信號(hào)，并且頻率是常量。網(wǎng)絡(luò)變得越受干擾(特別是在低頻上)，信號(hào)ωt越失真，這對(duì)應(yīng)于不是常量的瞬時(shí)頻率。

在正確運(yùn)行的鎖相環(huán)的情況下，頻率是常量并且在幾百毫秒上頻率變化的幅度是百分之幾。換言之，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上幾乎不存在干擾時(shí)，鎖相環(huán)的輸出端處發(fā)射的頻率幾乎不改變。

可以通過(guò)插入例如網(wǎng)絡(luò)的五階諧波的7％干擾來(lái)模擬受干擾的供電網(wǎng)絡(luò)。在這種情況下，在利用大至少一階的頻率變化進(jìn)行充電之前和之后，鎖相環(huán)同樣受干擾。

因此，可以斷定，鎖相環(huán)的瞬時(shí)頻率的輸出幅度是估計(jì)供電網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量的可靠指示。

而且，當(dāng)模擬受干擾網(wǎng)絡(luò)時(shí)，出現(xiàn)的是，將電流設(shè)置增大例如30A允許不管網(wǎng)絡(luò)頻率的顯著變化如何都維持電池電荷。

因此，環(huán)路鎖相是網(wǎng)絡(luò)干擾的可靠指示。

目前通過(guò)映射來(lái)確定中性線電流設(shè)置，所述映射取決于電池電流設(shè)置。進(jìn)而，電池電流設(shè)置是電源的映像。

因此，當(dāng)供電網(wǎng)絡(luò)受干擾時(shí)，為了維持對(duì)電池進(jìn)行充電的能力，對(duì)源自這種映射(在此稱為調(diào)節(jié)映射14)的中性線電流設(shè)置添加校正(11，12，13，15)。所述校正取決于源自鎖相環(huán)10的供電網(wǎng)絡(luò)的頻率變化幅度。根據(jù)鎖相環(huán)輸出端處的頻率變化確定校正的幅度取決于每種類型的車(chē)輛充電器，從而使得必須進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)確定。

圖2展示了用于確定經(jīng)校正的中性線電流設(shè)置的設(shè)備9，所述設(shè)備包括鎖相環(huán)10、用于計(jì)算頻率變化幅度的裝置11、校正映射12、低通濾波器13、調(diào)節(jié)映射14、求和器15和飽和裝置16。

鎖相環(huán)10接收供電網(wǎng)絡(luò)的電壓的測(cè)量結(jié)果作為輸入，并且發(fā)射此網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)頻率作為輸出。

用于計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的頻率變化幅度的裝置11接收此瞬時(shí)頻率，并且發(fā)射頻率變化幅度的值，具體以Hz為單位。

矯正映射12接收頻率變化幅度的值作為輸入，并且發(fā)射中性線電流設(shè)置的校正作為輸出，具體以中性線電流的升高的設(shè)置的形式。例如，5Hz的頻率變化幅度值可以對(duì)應(yīng)于中性線電流設(shè)置的30A的上升。

通過(guò)低通濾波器13對(duì)中性線電流設(shè)置的校正值進(jìn)行濾波，所述低通濾波器用于防止設(shè)置的突然改變。

調(diào)節(jié)映射14允許根據(jù)電池電流的設(shè)置確定中性線電流設(shè)置。

求和器15允許將源自低通濾波器13的中性線電流設(shè)置的校正值與調(diào)節(jié)映射14的輸出端處的中性線電流設(shè)置相加。

飽和裝置16允許在求和器15的輸出端處限制經(jīng)校正的中性線電流設(shè)置以便不超過(guò)系統(tǒng)的物理限制。事實(shí)上，由于OCP的存在，中性線設(shè)置的最大值不是無(wú)窮大。

圖3展示了用于確定經(jīng)校正的中性線電流設(shè)置的方法。

在第一步驟18過(guò)程中，根據(jù)電池電流的設(shè)置確定中性線電流設(shè)置。

在第二步驟19過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用于供電網(wǎng)絡(luò)的電壓的測(cè)量結(jié)果的鎖相環(huán)來(lái)確定供電網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)頻率。

在第三步驟20過(guò)程中，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)頻率變化的幅度，然后在第四步驟21過(guò)程中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)頻率變化的幅度確定中性線電流設(shè)置的校正。

在第五步驟22過(guò)程中，對(duì)中性線電流設(shè)置的校正進(jìn)行濾波，然后在第六步驟23過(guò)程中將中性線電流設(shè)置與其相加。

在第七步驟24過(guò)程中，然后根據(jù)系統(tǒng)的參數(shù)使經(jīng)校正的中性線電流設(shè)置飽和，具體地關(guān)于過(guò)電流保護(hù)OCP。