專利名稱：用于充電蓄電池設(shè)備的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電裝置且屬于使用再充電電池供電的電動(dòng)機(jī)或者交流發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。本發(fā)明有利地應(yīng)用在電動(dòng)車輛領(lǐng)域，其中電池通過逆變器為電動(dòng)機(jī)供電，并可在機(jī)動(dòng)車輛停止時(shí)進(jìn)行再充電。然而，雖然特別打算用于此類應(yīng)用，但是該裝置和相關(guān)的方法能夠在其他領(lǐng)域中使用，尤其在風(fēng)力發(fā)電型或者水力發(fā)電型能源產(chǎn)生裝置中使用。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，電動(dòng)車配備有有向逆變器傳遞DC電流的高電壓電池，該逆變器將該DC電流轉(zhuǎn)化成AC電流以供給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)被用來發(fā)動(dòng)車輛。為了對(duì)這些高電壓電池再充電，眾所周知的是給車輛配置集成到電動(dòng)車輛的充電裝置，其包括無橋功率控制轉(zhuǎn)換器，也被稱為無橋PFC (功率因數(shù)校正器)。通過切斷轉(zhuǎn)換器得到的共模電流(common mode current)流入寄生電容，寄生電容存在于相對(duì)于車體的電子組件或者相對(duì)于車體的引擎或者相對(duì)于車體的電池中。這些電流從車體、連接至電源的中性線的地線返回。標(biāo)準(zhǔn)限制了電源中的高頻干擾的發(fā)射。無源濾波方法有助于解決該問題。這些例如涉及放置共模濾波器在充電器的輸入端上。這樣，該共模電流通過濾波器返回，而不通過電源。然而，濾波器的缺點(diǎn)，除了其成本以及體積的問題，它們還會(huì)在電源和地之間產(chǎn)生低頻(約50Hz/60Hz)漏電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，通過提供可減少電源中的高頻干擾的充電裝置，從而減輕現(xiàn)有技術(shù)中的這些缺點(diǎn)。為此，本發(fā)明的示范實(shí)施例提供了一種用于充電蓄電池設(shè)備的電力裝置，所述電力裝置包括-連接外部電源的電動(dòng)機(jī)；-連接所述電動(dòng)機(jī)的各相的逆變器；以及-集成到該逆變器的開關(guān)裝置，所述開關(guān)裝置被配置為允許所述電動(dòng)機(jī)通過逆變器被供電以及允許蓄電池設(shè)備通過逆變器被充電，特征在于，所述電力裝置進(jìn)一步包括，對(duì)于所述電動(dòng)機(jī)的每個(gè)相位，RLC低通濾波器連接至所述電動(dòng)機(jī)的相的中點(diǎn)，連接至地以及外部電源的相。每個(gè)RLC低通濾波器可以包括三個(gè)端子，分別連接至所述電動(dòng)機(jī)的相的中點(diǎn)，接地以及連接至外部電源的一個(gè)相。這種無源濾波器使得其在電源與地之間不產(chǎn)生漏電流的情況下削弱高頻干擾成為可能。所述充電裝置可以單獨(dú)地或合并地還包括一個(gè)或多個(gè)下述特征-該RLC低通濾波器包括
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電感器，通過第一端與所述電動(dòng)機(jī)的所述相的中點(diǎn)連接，以及其第二端與外部電源的相連接；所述第一端和第二端優(yōu)選為該RLC的低通濾波器的兩端，電容器，其第一端連接電感器的第二端；以及電阻器，其第一端連接至電容器的第二端以及其第二端接地；該電阻器的所述第二端優(yōu)選為該RLC的低通濾波器的第三端，該開關(guān)裝置包括針對(duì)電動(dòng)機(jī)的每個(gè)相的H-電橋結(jié)構(gòu)，所以每個(gè)H-電橋結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)開關(guān)臂，其分別包括兩個(gè)開關(guān)，所述電動(dòng)機(jī)的關(guān)聯(lián)的相在該兩個(gè)開關(guān)臂的四個(gè)開關(guān)之間連接；該開關(guān)裝置各自包含并聯(lián)的至少一個(gè)晶體管以及至少一個(gè)二極管；所述裝置在開關(guān)裝置和蓄電池設(shè)備之間具有DC/DC轉(zhuǎn)換器；所述電動(dòng)機(jī)為三相電動(dòng)機(jī)；所述裝置包括控制電路，如此配置以致于控制開關(guān)裝置使得從為所述電動(dòng)機(jī)供電的模式向?yàn)樾铍姵卦O(shè)備充電的模式的轉(zhuǎn)換，反之亦然。該控制電路被配置以致于傳輸PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制信號(hào)。在變化中，該RLC低通濾波器包括電感器，通過第一端連接至所述電動(dòng)機(jī)的所述相的中點(diǎn)，以及其第二端連接所述電動(dòng)機(jī)的第二半個(gè)線圈，該RLC低通濾波器的電阻器以及電容器依然如以上配置。


本發(fā)明的其它特征以及優(yōu)點(diǎn)將從結(jié)合附圖的以下說明中變得明晰，以下通過示例的方式進(jìn)行描述，但不構(gòu)成限制，其中-圖1示意地示出用于機(jī)動(dòng)車輛的具有三相電源的三相充電裝置；-圖2為圖1的充電裝置的部分的更詳細(xì)的圖；以及-圖3示出了圖1中充電裝置的低通濾波器。在這些附圖以及接下來的描述中，同樣的部件采用相同的參考數(shù)字標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式參考圖1和圖2，它們示意示出了根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的用于充電例如混合動(dòng)力或電動(dòng)車輛的機(jī)動(dòng)車輛V的電池B的裝置1。該充電裝置1包括-逆變器2和集成到逆變器2的開關(guān)裝置4，具有三個(gè)H-電橋3，3’，3”；-具有中點(diǎn)的AC三相電動(dòng)機(jī)6，所述電動(dòng)機(jī)被部分示出，其線圈7作為電感器；-連接器8；以及-控制電路9。裝置1還可以包括DC/DC轉(zhuǎn)換器10，置于逆變器2和電池B的蓄電設(shè)備5之間。每個(gè)H-電橋3，3’，3”包括四個(gè)開關(guān)12，分布在標(biāo)注為A-F的六個(gè)臂上。H-電橋相對(duì)于傳統(tǒng)的三相電橋的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于其使用對(duì)于給定電壓倍增了施加于電動(dòng)機(jī)6的各相位的電壓；因此，雖然該裝置具有兩倍數(shù)量的開關(guān)12，但該H-電橋使用的硅面積與傳統(tǒng)的三相電橋相同，因?yàn)槭聦?shí)上相電流按照因子二來減少。
H-電橋的使用還使得減少開關(guān)感應(yīng)損耗成為可能。每個(gè)開關(guān)臂A-F包括兩個(gè)開關(guān)12，第一開關(guān)12位于圖2中的開關(guān)臂頂部，以及第二開關(guān)12位于開關(guān)臂的底部。連接器8用來連接電動(dòng)機(jī)6到三相電源11的插座。例如，對(duì)于電動(dòng)機(jī)6的每個(gè)相位，電源11的端子15通過電感器20連接至電動(dòng)機(jī)6的相位的兩個(gè)線圈7的中點(diǎn)16。進(jìn)一步，連接器8可以包括鎖定裝置(未在附圖中示出)以防止裝置1欠壓時(shí)接入電源插座。連接器8還可以與第二鎖定裝置(未示出)組合以防止用戶在供電模式時(shí)接入導(dǎo)體(它們隨后欠壓)。控制電路9自身用于控制開關(guān)12。在圖中，在控制電路9和開關(guān)12之間的連接未被示出，以使附圖便于理解。下述例子中，充電裝置1被設(shè)計(jì)為在兩種模式中操作-供電模式，其中，其通過電池B為電動(dòng)機(jī)6提供AC電流；以及-充電模式，其中，其從接地的電源11為電池B充電，將電動(dòng)機(jī)6的繞組7作為電感器。利用控制電路9控制從供電模式到充電模式的切換。例如，在供電模式中，控制電路9控制所有臂A，B, C，D，E和F，以與標(biāo)準(zhǔn)控制單元相似的方式產(chǎn)生三相電流。在充電模式，只有臂B，D和F被控制，利用電機(jī)的電動(dòng)機(jī)6的電感器7得到電壓的上升。更準(zhǔn)確地說，在該實(shí)施例中，該控制電路9以下述方式控制臂A到F -供電模式下，每個(gè)H-電橋被控制以使得允許AC電流流入電動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)的相。電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相中的AC電流按常規(guī)協(xié)調(diào)以使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。分支A和B的開關(guān)12 (本實(shí)施例中為功率晶體管)可以由傳統(tǒng)的正弦PWM控制裝置控制。另外兩個(gè)H-電橋也以相似方式控制，但是它們之間具有相移，在三相電動(dòng)機(jī)的情況下優(yōu)選為120度的相移；以及-三相充電模式下，每個(gè)臂A，C和E的兩個(gè)開關(guān)斷開，而臂B，D和F的開關(guān)使用用于三相充電器的傳統(tǒng)可替換的控制裝置來控制，使得AC電流通過每個(gè)電感器7，以及PFC(功率因數(shù)校正)功能在所有相上執(zhí)行。此外，再參考圖1，使用放置在逆變器2和蓄電池設(shè)備5之間的DC/DC轉(zhuǎn)換器10， 使得適配電壓以及由此在不降低效率的情況下最優(yōu)化逆變器的尺寸成為可能。事實(shí)上，該蓄電池設(shè)備5的電壓隨它們的充電而改變，其改變范圍從單倍到雙倍改變；DC/DC轉(zhuǎn)換器10 的使用使得設(shè)置用于低壓的逆變器2的尺寸成為可能，所述逆變器可通過一半電流。舉個(gè)例子，轉(zhuǎn)換器10包括連接至蓄電池設(shè)備5的電感器101，兩個(gè)開關(guān)102(其中點(diǎn)連接至電感器101)，以及連接至該兩個(gè)開關(guān)102的端子的電容器103。進(jìn)一步的，如圖2標(biāo)識(shí)的，該充電裝置1還包括，針對(duì)電動(dòng)機(jī)6的每個(gè)相，RLC低通濾波器18 (圖3所示更明顯)，一方面連接至中點(diǎn)16，而另一方面接地。更準(zhǔn)確地說，RLC濾波器18包括-電感器20，通過其第一端20a連接至中點(diǎn)16，其第二端20b連接至電源的一個(gè)相；-電容器22，其第一端2 連接至電感器20的第一端20a；以及
-電阻器對(duì)，其第一端2 連接至電容器22的第二端22b且其第二端24b接地。因此，該RLC濾波器可以在允許使用小尺寸器件的同時(shí)有效地減少高頻干擾。當(dāng)然，上述該三相充電裝置1可推廣到多相系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.用于為蓄電池設(shè)備(5)充電的電力裝置，所述電力裝置包括-連接至外部電源(11)的電動(dòng)機(jī)(6)；-連接至所述電動(dòng)機(jī)(6)的各相的逆變器(2)；以及-集成到該逆變器O)的開關(guān)裝置G)，所述開關(guān)裝置(4)配置為允許所述電動(dòng)機(jī)(6) 通過逆變器( 被供電且允許蓄電池設(shè)備( 通過逆變器( 被充電，所述電力裝置進(jìn)一步包括，對(duì)于所述電動(dòng)機(jī)(6)的每個(gè)相，RLC低通濾波器(18)包括各自連接至所述電動(dòng)機(jī)(6)的相的中點(diǎn)(16)、地和外部電源的相的三個(gè)端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力裝置，該RLC低通濾波器(18)包括電感器(20)，其通過第一端(20a)連接至所述電動(dòng)機(jī)(6)的所述相的中點(diǎn)(16)，且其第二端(20b)連接至外部電源的相；電容器(22)，其第一端(22a)連接至電感器00)的第二端QOb)；和電阻器(M)，其第一端(Ma)連接至電容器0 的第二端02b)，且其第二端(Mb) 接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力裝置，該開關(guān)裝置(4)包括電動(dòng)機(jī)(6)的每個(gè)相的H-電橋結(jié)構(gòu)(3，3’，3”)，使得每個(gè)H-電橋結(jié)構(gòu)(3，3，，3”)具有兩個(gè)開關(guān)臂(A，B, C，D，E，F(xiàn))， 其中每個(gè)開關(guān)臂分別具有兩個(gè)開關(guān)(12)，所述電動(dòng)機(jī)(6)的關(guān)聯(lián)的相被連接在兩個(gè)開關(guān)臂 (A，B, C，D，E，F(xiàn))的四個(gè)開關(guān)(12)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力裝置，開關(guān)裝置(4)各自包含并聯(lián)的至少一個(gè)晶體管和至少一個(gè)二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力裝置，在開關(guān)裝置⑷和蓄電池設(shè)備(5)之間包括DC/ DC轉(zhuǎn)換器(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力裝置，所述電動(dòng)機(jī)(6)為三相電動(dòng)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力裝置，包括控制電路(9)，配置來控制開關(guān)裝置，使得從為所述電動(dòng)機(jī)(6)供電的模式向?yàn)樾铍姵卦O(shè)備( 充電的模式轉(zhuǎn)換，且反之亦然。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力裝置，該控制電路(9)被配置為傳輸PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于為蓄電池設(shè)備(5)充電的電力裝置，所述電力裝置包括連接到外部電源(11)的電動(dòng)機(jī)(6)；連接所述電動(dòng)機(jī)(6)的各相的逆變器(2)；以及集成到該逆變器(2)的開關(guān)裝置(4)，所述開關(guān)裝置(4)被配置為允許所述電動(dòng)機(jī)(6)通過逆變器(2)被供電以及允許蓄電池設(shè)備(5)通過逆變器(2)被充電。根據(jù)本發(fā)明，所述電力裝置進(jìn)一步包括，對(duì)于電動(dòng)機(jī)(6)的每一個(gè)相，一RLC低通濾波器(18)，一方面，連接至所述電動(dòng)機(jī)(6)的相的中點(diǎn)(16)，而另一方面接地。
文檔編號(hào)H02M1/12GK102299535SQ20111020493
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者B·鮑切茲, L·德索薩 申請(qǐng)人:法雷奧電機(jī)控制系統(tǒng)公司