逆變器/充電器集成裝置及其控制方法與流程
2023-05-05 16:41:47 2
本申請為申請號為201210072025.3、申請日為2012年3月16日、發明名稱為「逆變器/充電器集成裝置及其控制方法」的中國發明專利申請的分案申請。
相關申請的交叉引用
本申請在35u.s.c.119和35u.s.c.365下要求申請號為10-2011-0024573的韓國專利申請(提交於2011年3月18日)的優先權，該申請的全部內容通過引用合併於此。
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/充電器集成裝置對用於向設置於車輛上的電動機供給驅動電力的電池進行充電，並且包括用於驅動三相電動機的逆變器。
背景技術：
通常，電動車輛包括高壓電池、三相電動機和逆變器。
可以用大約720v的高壓對高壓電池進行充電。
三相電動機可以通過使用高壓電池中所充的電力來驅動電動車輛。
逆變器可以驅動三相電動機。
就是說，通過使用高壓電池中所充的電力來驅動三相電動機會受到高壓電池容量的限制。
當電動車輛的高壓電池中剩餘的電力低於預定的水平時，不能再驅動三相電動機。因此，電動車輛可以設置有高壓充電器來對高壓電池進行充電。這種高壓充電器可以分為使用家用單相ac(交流)電力的慢速充電器和使用用於電力傳輸和分配的三相電力的快速充電器。
另外，除了三相電動機之外，電動車輛還包括消耗大約12v的低電力的諸如電子裝置和照明裝置的各種負載。可以安裝低壓電池來使消耗低電力的負載工作，並且可以設置用於對低壓電池進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，需要花費大量時間和精力去設計逆變器、高壓充電器和低壓充電器以將其適當地安裝於電動車輛中。
技術實現要素：
本發明的實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、三相電動機以及逆變器對根據升壓降壓操作輸入的三相ac(交流)電力進行控制，以使三相ac電力的功率因數接近於1。
本發明的實施例還提供了一種逆變器/充電器集成裝置及其控制方法，所述裝置用於對高壓電池進行快速充電，用於通過使用高壓電池中所充的電力對低壓電池進行充電，並且用於驅動三相電動機。
在一個實施例中，一種逆變器/充電器集成裝置包括：三相電動機；第一整流單元，其被配置為對三相ac電力進行整流以對高壓電池進行快速充電；第二整流單元，其被配置為對單相ac電力進行整流以對所述高壓電池進行慢速充電；開關單元，其包括至少一個開關，所述開關單元被配置為根據充電模式將所述第一整流單元或第二整流單元選擇性地連接到所述三相電動機；整流器/逆變器集成單元，其被配置為選擇性地連接到所述第一整流單元或第二整流單元以對所述高壓電池進行充電；低壓整流單元，其被配置為降低由所述整流器/逆變器集成單元輸出的dc電壓從而輸出低壓dc電力；以及控制單元，其被配置為控制所述開關單元以：選擇性地將所述三相電動機與所述第一整流單元和第二整流單元斷開；以及根據所述充電模式選擇性地將所述第一整流單元和第二整流單元連接到所述三相電動機。
在另一個實施例中，一種用於控制逆變器/充電器集成裝置的方法包括：選擇電池充電模式和驅動模式中的一種模式，在所述電池充電模式下由整流單元對ac電力進行整流，其中，當所述電池充電模式為高速充電模式時基於三相ac電力對所述ac電力進行整流，或者當所述電池充電模式為低速充電模式時基於單相ac電力對所述ac電力進行整流，由整流器/逆變器集成單元將所述整流後的ac電力轉換為dc電力，由所述整流器/逆變器集成單元利用所述dc電力對高壓電池進行充電，當低壓電池被用降壓後的dc電力充電時，由低壓整流單元將所述dc電力輸出為所述降壓後的dc電力；以及在驅動模式下由控制器利用所述高壓電池中所充的電力來驅動三相電動機。
附圖說明
圖1是圖示出根據第一實施例的逆變器/充電器集成裝置的框圖。
圖2是圖示出根據第二實施例的逆變器/充電器集成裝置的框圖。
圖3是圖示出根據第三實施例的逆變器/充電器集成裝置的框圖。
圖4是圖示出用於對根據實施例的逆變器/充電器集成裝置進行控制的操作流程圖。
具體實施方式
下面，將參照附圖詳細描述本發明的優選實施例。在描述之前，應理解的是，在為了進行最好地解釋而允許發明人適當地定義術語的原則的基礎上，本說明書及所附的權利要求書中使用的術語不應被解釋成限於通常的含義和字典含義，而應當基於對應於本發明的技術方案的含義和概念來進行解釋。
因此，這裡給出的描述是僅為闡述目的所用的優選示例，無意限制本發明的範圍，所以應當理解的是，可以在不偏離本發明精神和範圍的情況下對其進行其他等同替代和改進。
根據這些實施例，將用於對電池充電的三相整流器和單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勢。
此外，因為提供了快速充電功能，所以當電池電量低時能夠迅速地對電池進行充電。
圖1是圖示出根據第一實施例的逆變器/充電器集成裝置的框圖。
參照圖1，根據第一實施例的逆變器/充電器集成裝置100包括單相整流單元110、低壓整流單元120、三相電動機130、逆變器140和控制單元150。
單相整流單元110可以對單相輸入進行整流。單相整流單元110可以對單相ac電力進行整流以提供用於對電池進行充電的電力。單相整流單元110可以接收家用220v單相ac電力。
低壓整流單元120可以向包括控制單元150的負載供給低壓dc電力。低壓整流單元120可以接收由逆變器140整流的dc電力，並且使dc電力的電壓下降以將降壓後的dc電力提供給逆變器/充電器集成裝置100中所包括的需要低壓(例如，大約12v)dc電力的裝置。
三相電動機130可以驅動電動車輛。在充電模式下，三相電動機130可以向逆變器140輸出由單相整流單元110整流的ac電力。在驅動模式下，可以將由逆變器140使用電池中所充的電力而產生的ac電力供給給三相電動機130。
逆變器140可以驅動三相電動機130並且向電池供給充電電力。在充電模式下，逆變器140可以從三相電動機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電力整流為dc電力。在驅動模式下，逆變器140可以將電池中所充的dc電力轉換為三相ac電力，以驅動三相電動機130。
控制單元150可以控制單相整流單元110、低壓整流單元120和逆變器140。控制單元150可以控制能夠從三相電動機130上切斷單相整流單元110的開關。
圖2是圖示出根據第二實施例的逆變器/充電器集成裝置200的框圖。
參照圖2，根據第二實施例的逆變器/充電器集成裝置200包括整流單元210、低壓整流單元220、三相電動機230、逆變器250和控制單元260。
整流單元210包括單相整流單元211和三相整流單元212。
單相整流單元211可以對單相ac電力進行整流以提供用於對電池進行充電的電力。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，通過使用常規的家用單相ac電力對電動車輛的電池進行充電需花費大約六個小時的時間。
三相整流單元212可以對三相ac電力進行整流以提供用於對電池進行充電的電力。三相整流單元212可以接收三相ac電力。另外，在充電模式下，三相整流單元212可以為快速充電器。通常可以向三相整流單元212供給380v三相ac電力。為了對電動車輛進行快速充電，需要快速充電器。目前，快速充電所花費的時間為大約一個小時。
低壓整流單元220可以輸出低壓dc電力。低壓整流單元220可以接收由逆變器250整流的dc電力，並且使dc電力的電壓下降以將降壓後的dc電力提供給逆變器/充電器集成裝置200中所包括的需要低壓(例如，大約12v)dc電力的裝置。
三相電動機230可以驅動電動車輛。在充電模式下，三相電動機230可以向逆變器250輸出由單相整流單元211整流的ac電力。在驅動模式下，可以將由逆變器250通過切換電池中所充的電力而產生的ac電力供給給三相電動機230。
可以在單相整流單元211、三相整流單元212和三相電動機230之間設置開關單元240。根據快速充電或者慢速充電，開關單元240可以在單相整流單元211和三相整流單元212之間進行切換。在充電模式下，開關單元240可以在單相整流單元211和三相整流單元212之間進行切換。另外，在驅動模式下，開關單元240可以從整流單元210上切斷三相電動機230。開關單元240可以包括多個開關。
在充電模式下，逆變器250可以從三相電動機230接收由單相整流單元211或者三相整流單元212整流的ac電力，並且將所接收到的ac電力整流為dc電力。在驅動模式下，逆變器250可以將電池中所充的dc電力轉換為三相ac電力以驅動三相電動機230。
控制單元260可以控制逆變器/充電器集成裝置200中所包括的元件。控制單元260對開關單元240進行控制以從單相整流單元211或者三相整流單元212上切斷三相電動機230。控制單元260可以控制整流單元210、低壓整流單元220、三相電動機230、開關單元240和逆變器250的操作。
圖3是圖示出根據第三實施例的逆變器/充電器集成裝置300的框圖。
參照圖3，根據第三實施例的逆變器/充電器集成裝置300包括第一整流單元310、第二整流單元320、開關單元330、三相電動機340、整流器/逆變器集成單元350和控制單元360。
用於快速充電的第一整流單元310可以對三相ac電力進行整流，並且將整流後的ac電力輸出到三相電動機340的中性點。
用於慢速充電的第二整流單元320可以對單相ac電力進行整流，並且將整流後的ac電力輸出到三相電動機340的中性點。
第一整流單元310可以為快速充電器，而第二整流單元320可以為慢速充電器。
在充電模式下，根據快速充電或者慢速充電，開關單元330可以在第一整流單元310和第二整流單元320之間進行切換。開關單元330可以包括多個開關。
在充電模式下，整流器/逆變器集成單元350可以通過切換經由三相電動機340輸出的ac電力信號來對電池370進行充電。另外，在驅動模式下，整流器/逆變器集成單元350可以向三相電動機340供給電池370中所充的dc電力以驅動三相電動機340。
控制單元360可以控制第一整流單元310、第二整流單元320、開關單元330、三相電動機340和整流器/逆變器集成單元350的操作。
圖4是圖示出用於對根據實施例的逆變器/充電器集成裝置進行控制的操作流程圖。
參照圖4，可以為逆變器/充電器集成裝置選擇充電模式和驅動模式中的一種模式。當選擇驅動模式時，逆變器/充電器集成裝置可以檢查電池的狀態。根據電池的狀態可以將逆變器/充電器集成裝置的模式從驅動模式變為充電模式。
當選擇充電模式時，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一種模式。當選擇快速充電模式對電池進行充電時，可以向逆變器/充電器集成裝置供給三相ac電力以在操作404a中對三相ac電力進行整流。
相反的，當選擇慢速充電模式時，，可以向逆變器/充電器集成裝置供給單相ac電力以在操作404b中對單相ac電力進行整流。
根據充電模式，在操作406中，逆變器/充電器集成裝置將三相ac電力或者單相ac電力轉換為dc電力。
在操作408中，逆變器/充電器集成裝置可以用dc電力對電池進行充電。
在操作410中，逆變器/充電器集成裝置判定充電是否完成，並且當充電完成時，在操作412中將整流單元從逆變器或者整流器/逆變器集成單元上切斷。切斷可以由開關單元來執行，並且對開關單元中所包括的開關的數目沒有限制。
根據電池充電的完成，在操作414中逆變器/充電器集成裝置可以在驅動模式下驅動三相電動機。
儘管已經參照數個圖示的實施例對實施例進行了描述，但應理解的是，本領域技術人員能夠設想出落入本公開原理的精神和範圍內的多種其它的改進和實施例。尤其是，在本公開、附圖以及所附權利要求的範圍內，可以對主題組合布置的零部件和/或布置有各種變型和改進。除了在零部件和/或布置方面的變型和改進之外，對本領域技術人員來說，替代使用也是顯而易見的。