專利名稱：逆變器/充電器集成裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種逆變器(inverter) /充電器集成裝置及其控制方法，所述逆變器/充電器集成裝置對(duì)用于向設(shè)置于車輛上的電動(dòng)機(jī)供給驅(qū)動(dòng)電カ的電池進(jìn)行充電，并且包括用于驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)的逆變器。
背景技術(shù)：
通常，電動(dòng)車輛包括高壓電池、三相電動(dòng)機(jī)和逆變器?？梢杂么蠹s720V的高壓對(duì)高壓電池進(jìn)行充電。三相電動(dòng)機(jī)可以通過使用高壓電池中所充的電カ來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛。逆變器可以驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)。就是說(shuō)，通過使用高壓電池中所充的電カ來(lái)驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)會(huì)受到高壓電池容量的限制。當(dāng)電動(dòng)車輛的高壓電池中剩余的電カ低于預(yù)定的水平時(shí)，不能再驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)。因此，電動(dòng)車輛可以設(shè)置有高壓充電器來(lái)對(duì)高壓電池進(jìn)行充電。這種高壓充電器可以分為使用家用単相AC (交流)電カ的慢速充電器和使用用于電カ傳輸和分配的三相電カ的快速充電器。另外，除了三相電動(dòng)機(jī)之外，電動(dòng)車輛還包括消耗大約12V的低電カ的諸如電子裝置和照明裝置的各種負(fù)載。可以安裝低壓電池來(lái)使消耗低電カ的負(fù)載工作，并且可以設(shè)置用于對(duì)低壓電池進(jìn)行充電的低壓充電器。 逆變器、高壓充電器和低壓充電器彼此分離。因此，需要花費(fèi)大量時(shí)間和精力去設(shè)計(jì)逆變器、高壓充電器和低壓充電器以將其適當(dāng)?shù)匕惭b于電動(dòng)車輛中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種逆變器/充電器集成裝置及其控制方法，所述裝置通過使用降壓式三相整流器、三相電動(dòng)機(jī)以及逆變器對(duì)根據(jù)升壓降壓操作輸入的三相AC(交流)電カ進(jìn)行控制，以使三相AC電カ的功率因數(shù)接近于I。本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種逆變器/充電器集成裝置及其控制方法，所述裝置用于對(duì)高壓電池進(jìn)行快速充電，用于通過使用高壓電池中所充的電カ對(duì)低壓電池進(jìn)行充電，并且用于驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，一種逆變器/充電器集成裝置包括整流単元，其被配置為對(duì)AC電カ進(jìn)行整流以對(duì)電池進(jìn)行充電，并且將經(jīng)整流的AC電カ輸出至三相電動(dòng)機(jī)；整流器/逆變器集成単元，其被配置為連接到所述整流単元并且對(duì)電池進(jìn)行充電；以及控制単元，其被配置為控制電池的充電以及三相電動(dòng)機(jī)的操作，其中所述整流單元根據(jù)電池的充電模式包括至少ー個(gè)整流器。此外，所述整流単元可以包括第一整流単元，其被配置為當(dāng)充電模式為快速充電模式時(shí)對(duì)三相AC電カ進(jìn)行整流；以及第二整流単元，其被配置為當(dāng)充電模式為慢速充電模式時(shí)對(duì)單相AC電カ進(jìn)行整流。此外，所述逆變器/充電器集成裝置可以進(jìn)一歩包括開關(guān)單元，所述開關(guān)単元具有至少ー個(gè)開關(guān)，所述至少一個(gè)開關(guān)被配置為，當(dāng)所述整流単元根據(jù)充電模式包括多個(gè)整流器時(shí)選擇性地將多個(gè)整流器連接到所述三相電動(dòng)機(jī)。此外，當(dāng)所述三相電動(dòng)機(jī)處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，所述開關(guān)単元可以將所述整流單元從所述三相電動(dòng)機(jī)上切斷。此外，所述逆變器/充電器集成裝置可以進(jìn)一歩包括低壓整流単元，所述低壓整流単元被配置為將經(jīng)整流的AC電カ轉(zhuǎn)換為DC (直流)電カ，使DC電カ的電壓下降，并且輸 出低壓DC電力。此外，所述整流器/逆變器集成単元可以將由所述整流単元整流的AC電カ轉(zhuǎn)換為DC電カ以對(duì)電池進(jìn)行充電。在另ー個(gè)實(shí)施例中，ー種用于控制逆變器/充電器集成裝置的方法包括在電池充電模式下對(duì)AC電カ進(jìn)行整流；將經(jīng)整流的AC電カ轉(zhuǎn)換為DC電カ；用DC電カ對(duì)電池進(jìn)行充電；并且在驅(qū)動(dòng)模式下，用電池中所充的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)。 可以選擇電池充電模式和驅(qū)動(dòng)模式中的一種模式來(lái)執(zhí)行電池充電模式?？梢愿鶕?jù)從快速充電模式和慢速充電模式中所選擇的一種模式來(lái)對(duì)電池進(jìn)行充電。此外，在快速充電模式下，可以對(duì)三相AC電カ進(jìn)行整流以對(duì)電池進(jìn)行充電。此外，在慢速充電模式下，可以對(duì)單相AC電カ進(jìn)行整流以對(duì)電池進(jìn)行充電。此外，在下面的附圖和描述中列出了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。通過描述、附圖以及通過權(quán)利要求，其他特征將是顯而易見的。


圖I是圖示出根據(jù)第一實(shí)施例的逆變器/充電器集成裝置的框圖。圖2是圖示出根據(jù)第二實(shí)施例的逆變器/充電器集成裝置的框圖。圖3是圖示出根據(jù)第三實(shí)施例的逆變器/充電器集成裝置的框圖。圖4是圖示出用于對(duì)根據(jù)實(shí)施例的逆變器/充電器集成裝置進(jìn)行控制的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在描述之前，應(yīng)理解的是，在為了進(jìn)行最好地解釋而允許發(fā)明人適當(dāng)?shù)囟x術(shù)語(yǔ)的原則的基礎(chǔ)上，本說(shuō)明書及所附的權(quán)利要求書中使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)被解釋成限于通常的含義和字典含義，而應(yīng)當(dāng)基于對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的技術(shù)方案的含義和概念來(lái)進(jìn)行解釋。因此，這里給出的描述是僅為闡述目的所用的優(yōu)選示例，無(wú)意限制本發(fā)明的范圍，所以應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下對(duì)其進(jìn)行其他等同替代和改迸。根據(jù)這些實(shí)施例，將用于對(duì)電池充電的三相整流器和単相整流器與逆變器一起集成。因而，能夠獲得布線、體積、重量和成本方面的優(yōu)勢(shì)。此外，因?yàn)樘峁┝丝焖俪潆姽δ埽援?dāng)電池電量低時(shí)能夠迅速地對(duì)電池進(jìn)行充電。圖I是圖示出根據(jù)第一實(shí)施例的逆變器/充電器集成裝置的框圖。參照?qǐng)D1，根據(jù)第一實(shí)施例的逆變器/充電器集成裝置100包括単相整流単元110、低壓整流單元120、三相電動(dòng)機(jī)130、逆變器140和控制單元150。単相整流単元110可以對(duì)單相輸入進(jìn)行整流。単相整流単元110可以對(duì)單相AC電 カ進(jìn)行整流以提供用于對(duì)電池進(jìn)行充電的電力。単相整流単元Iio可以接收家用220V單相AC電カ。低壓整流単元120可以向包括控制單元150的負(fù)載供給低壓DC電力。低壓整流単元120可以接收由逆變器140整流的DC電力，并且使DC電カ的電壓下降以將降壓后的DC電カ提供給逆變器/充電器集成裝置100中所包括的需要低壓(例如，大約12V)DC電カ
的裝置。三相電動(dòng)機(jī)130可以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛。在充電模式下，三相電動(dòng)機(jī)130可以向逆變器140輸出由単相整流単元110整流的AC電力。在驅(qū)動(dòng)模式下，可以將由逆變器140使用電池中所充的電力而產(chǎn)生的AC電カ供給給三相電動(dòng)機(jī)130。逆變器140可以驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)130并且向電池供給充電電力。在充電模式下，逆變器140可以從三相電動(dòng)機(jī)130接收由單相整流單元110整流的AC電力，以將所接收到的AC電カ整流為DC電力。在驅(qū)動(dòng)模式下，逆變器140可以將電池中所充的DC電カ轉(zhuǎn)換為三相AC電力，以驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)130?？刂茊卧?50可以控制単相整流単元110、低壓整流単元120和逆變器140。控制単元150可以控制能夠從三相電動(dòng)機(jī)130上切斷単相整流単元110的開關(guān)。圖2是圖示出根據(jù)第二實(shí)施例的逆變器/充電器集成裝置200的框圖。參照?qǐng)D2，根據(jù)第二實(shí)施例的逆變器/充電器集成裝置200包括整流単元210、低壓整流単元220、三相電動(dòng)機(jī)230、逆變器250和控制單元260。整流単元210包括単相整流単元211和三相整流単元212。單相整流單元211可以對(duì)單相AC電カ進(jìn)行整流以提供用于對(duì)電池進(jìn)行充電的電力。單相整流單元211可以接收家用220V單相AC電力。另外，在充電模式下，單相整流單元211可以為慢速充電器。目前，通過使用常規(guī)的家用単相AC電カ對(duì)電動(dòng)車輛的電池進(jìn)行充電需花費(fèi)大約六個(gè)小時(shí)的時(shí)間。三相整流単元212可以對(duì)三相AC電カ進(jìn)行整流以提供用于對(duì)電池進(jìn)行充電的電力。三相整流単元212可以接收三相AC電力。另外，在充電模式下，三相整流単元212可以為快速充電器。通?？梢韵蛉嗾鲉卧?12供給380V三相AC電力。為了對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行快速充電，需要快速充電器。目前，快速充電所花費(fèi)的時(shí)間為大約ー個(gè)小吋。低壓整流単元220可以輸出低壓DC電力。低壓整流単元220可以接收由逆變器250整流的DC電力，并且使DC電カ的電壓下降以將降壓后的DC電カ提供給逆變器/充電器集成裝置200中所包括的需要低壓(例如，大約12V)DC電カ的裝置。三相電動(dòng)機(jī)230可以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛。在充電模式下，三相電動(dòng)機(jī)230可以向逆變器250輸出由単相整流単元211整流的AC電カ。在驅(qū)動(dòng)模式下，可以將由逆變器250通過切換電池中所充的電力而產(chǎn)生的AC電カ供給給三相電動(dòng)機(jī)230?？梢栽趩蜗嗾鲄g元211、三相整流単元212和三相電動(dòng)機(jī)230之間設(shè)置開關(guān)單元240。根據(jù)快速充電或者慢速充電，開關(guān)單元240可以在單相整流単元211和三相整流単元212之間進(jìn)行切換。在充電模式下，開關(guān)單元240可以在單相整流単元211和三相整流単元212之間進(jìn)行切換。另外，在驅(qū)動(dòng)模式下，開關(guān)單元240可以從整流単元210上切斷三相電動(dòng)機(jī)230。開關(guān)單元240可以包括多個(gè)開關(guān)。在充電模式下，逆變器250可以從三相電動(dòng)機(jī)230接收由單相整流単元211或者三相整流単元212整流的AC電力，并且將所接收到的AC電カ整流為DC電力。 在驅(qū)動(dòng)模式下，逆變器250可以將電池中所充的DC電カ轉(zhuǎn)換為三相AC電カ以驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)230?？刂茊卧?60可以控制逆變器/充電器集成裝置200中所包括的元件?？刂茊卧?60對(duì)開關(guān)単元240進(jìn)行控制以從單相整流単元211或者三相整流単元212上切斷三相電動(dòng)機(jī)230?？刂茊卧?60可以控制整流単元210、低壓整流単元220、三相電動(dòng)機(jī)230、開關(guān)單元240和逆變器250的操作。圖3是圖示出根據(jù)第三實(shí)施例的逆變器/充電器集成裝置300的框圖。參照?qǐng)D3，根據(jù)第三實(shí)施例的逆變器/充電器集成裝置300包括第一整流単元310、第二整流單元320、開關(guān)單元330、三相電動(dòng)機(jī)340、整流器/逆變器集成單元350和控制單元360。用于快速充電的第一整流単元310可以對(duì)三相AC電カ進(jìn)行整流，并且將整流后的AC電カ輸出到三相電動(dòng)機(jī)340的中性點(diǎn)。用于慢速充電的第二整流単元320可以對(duì)單相AC電カ進(jìn)行整流，并且將整流后的AC電カ輸出到三相電動(dòng)機(jī)340的中性點(diǎn)。第一整流単元310可以為快速充電器，而第二整流単元320可以為慢速充電器。在充電模式下，根據(jù)快速充電或者慢速充電，開關(guān)單元330可以在第一整流単元310和第二整流単元320之間進(jìn)行切換。開關(guān)單元330可以包括多個(gè)開關(guān)。在充電模式下，整流器/逆變器集成単元350可以通過切換經(jīng)由三相電動(dòng)機(jī)340輸出的AC電カ信號(hào)來(lái)對(duì)電池370進(jìn)行充電。另外，在驅(qū)動(dòng)模式下，整流器/逆變器集成單元350可以向三相電動(dòng)機(jī)340供給電池370中所充的DC電カ以驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)340?？刂茊卧?60可以控制第一整流単元310、第二整流単元320、開關(guān)單元330、三相電動(dòng)機(jī)340和整流器/逆變器集成単元350的操作。圖4是圖示出用于對(duì)根據(jù)實(shí)施例的逆變器/充電器集成裝置進(jìn)行控制的操作流程圖。參照?qǐng)D4，可以為逆變器/充電器集成裝置選擇充電模式和驅(qū)動(dòng)模式中的ー種模式。當(dāng)選擇驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，逆變器/充電器集成裝置可以檢查電池的狀態(tài)。根據(jù)電池的狀態(tài)可以將逆變器/充電器集成裝置的模式從驅(qū)動(dòng)模式變?yōu)槌潆娔Ｊ?。?dāng)選擇充電模式時(shí)，可以為逆變器/充電器集成裝置選擇快速充電模式和慢速充電模式中的ー種模式。當(dāng)選擇快速充電模式對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，可以向逆變器/充電器集成裝置供給三相AC電カ以在操作404a中對(duì)三相AC電カ進(jìn)行整流。相反的，當(dāng)選擇慢速充電模式時(shí)，，可以向逆變器/充電器集成裝置供給單相AC電カ以在操作404b中對(duì)單相AC電カ進(jìn)行整流。根據(jù)充電模式，在操作406中，逆變器/充電器集成裝置將三相AC電カ或者単相AC電カ轉(zhuǎn)換為DC電力。在操作408中，逆變器/充電器集成裝置可以用DC電カ對(duì)電池進(jìn)行充電。在操作410中，逆變器/充電器集成裝置判定充電是否完成，并且當(dāng)充電完成吋，在操作412中將整流単元從逆變器或者整流器/逆變器集成単元上切斷。切斷可以由開關(guān)單元來(lái)執(zhí)行，并且對(duì)開關(guān)單元中所包括的開關(guān)的數(shù)目沒有限制。根據(jù)電池充電的完成，在操作414中逆變器/充電器集成裝置可以在驅(qū)動(dòng)模式下驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)。盡管已經(jīng)參照數(shù)個(gè)圖示的實(shí)施例對(duì)實(shí)施例進(jìn)行了描述，但應(yīng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠設(shè)想出落入本公開原理的精神和范圍內(nèi)的多種其它的改進(jìn)和實(shí)施例。尤其是，在本公開、附圖以及所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題組合布置的零部件和/或布置有各種變型和改進(jìn)。除了在零部件和/或布置方面的變型和改進(jìn)之外，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，替代使用也是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種逆變器/充電器集成裝置，包括 三相電動(dòng)機(jī)； 整流単元，其被配置為對(duì)AC電カ進(jìn)行整流以對(duì)電池進(jìn)行充電，并且將經(jīng)整流的AC電カ輸出至所述三相電動(dòng)機(jī)； 整流器/逆變器集成単元，其被配置為連接到所述整流単元并且對(duì)電池進(jìn)行充電；以及 控制單元，其被配置為控制電池的充電以及所述三相電動(dòng)機(jī)的操作， 其中，所述整流単元根據(jù)電池的充電模式包括至少ー個(gè)整流器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的逆變器/充電器集成裝置，其中，所述整流単元包括 第一整流単元，其被配置為當(dāng)充電模式為快速充電模式時(shí)對(duì)三相AC電カ進(jìn)行整流；以及 第二整流単元，其被配置為當(dāng)充電模式為慢速充電模式時(shí)對(duì)單相AC電カ進(jìn)行整流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的逆變器/充電器集成裝置，包括開關(guān)單元，所述開關(guān)単元包括至少ー個(gè)開關(guān)，所述至少一個(gè)開關(guān)被配置為，當(dāng)所述整流単元根據(jù)充電模式包括多個(gè)整流器時(shí)選擇性地將多個(gè)整流器連接到所述三相電動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的逆變器/充電器集成裝置，其中，當(dāng)所述三相電動(dòng)機(jī)處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，所述開關(guān)単元將所述整流単元從所述三相電動(dòng)機(jī)上切斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的逆變器/充電器集成裝置，包括低壓整流単元，所述低壓整流単元被配置為將經(jīng)整流的AC電カ轉(zhuǎn)換為DC電力，使DC電カ的電壓下降，并且輸出低壓DC電力。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的逆變器/充電器集成裝置，其中，所述整流器/逆變器集成單元將由所述整流單元整流的AC電カ轉(zhuǎn)換為DC電カ以對(duì)電池進(jìn)行充電。
7.ー種用于控制逆變器/充電器集成裝置的方法，所述方法包括 在電池充電模式下對(duì)AC電カ進(jìn)行整流； 將經(jīng)整流的AC電カ轉(zhuǎn)換為DC電カ； 用DC電カ對(duì)電池進(jìn)行充電；以及 在驅(qū)動(dòng)模式下，用電池中所充的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)三相電動(dòng)機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其中,選擇電池充電模式和驅(qū)動(dòng)模式中的一種模式來(lái)執(zhí)行所述電池充電模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，根據(jù)從快速充電模式和慢速充電模式中所選擇的ー種模式來(lái)對(duì)電池進(jìn)行充電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在快速充電模式下，對(duì)三相AC電カ進(jìn)行整流以對(duì)電池進(jìn)行充電。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在慢速充電模式下，對(duì)單相AC電カ進(jìn)行整流以對(duì)電池進(jìn)行充電。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種逆變器/充電器集成裝置及其控制方法。所述逆變器/充電器集成裝置包括三相電動(dòng)機(jī)；整流單元，其被配置為對(duì)AC電力進(jìn)行整流以對(duì)電池進(jìn)行充電，并且將經(jīng)整流的AC電力輸出至三相電動(dòng)機(jī)；整流器/逆變器集成單元，其被配置為連接到所述整流單元并且對(duì)電池充電；以及控制單元，其被配置為控制電池的充電以及所述三相電動(dòng)機(jī)的操作。所述整流單元根據(jù)電池的充電模式包括至少一個(gè)整流器。
文檔編號(hào)H02J7/10GK102684283SQ20121007202
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者張?jiān)籽? 張炳云 申請(qǐng)人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社