用于控制具有直流-直流串联谐振变换器的电池充电器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于控制电池充电器的方法，所述电池充电器包括直流到直流串联谐振变换器，所述变换器包括全桥，其中：控制(E1)断开所述桥的上部晶体管(T1)；在对空闲时间期间所述下部晶体管(T2)的端子两端的电压(VT2)的变化进行分析(E2)之后，在断开所述上部晶体管(T1)后所述空闲时间之后，控制(E3)闭合同一臂的下部晶体管(T2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及电工领域，并且更确切地涉及一种用于控制电池充电器的方法，尤其可用于电动车辆中控制这种车辆的驱动电源电池的充电。
技术介绍
为了使所有人都可以得到可持续机动性，需要开发低成本且可在家庭电力网上再充电的电动车辆。此类车辆优选地具有驱动电源电池充电器，当连接至单相交流电网时所述驱动电源电池充电器以低功率(尤其限制为7kW)运行。可能的充电器构造中，可能不同的是，一方面，在外部供电网络与有待充电的车辆之间使用具有电流隔离的变压器的充电器(称为隔离式充电器)，以及另一方面，充电器未与外部电力网隔离。隔离式充电器是优选的，因为在对结合这种隔离式充电器的机动车辆进行充电期间电气安全管理较简单，尽管由于集成到电流隔离变压器的充电器中而导致的稍微更高的成本和有待提供的额外体积。法国专利申请FR3001091描述了一种针对在单相外部电力网上以7kW进行的慢充电过程设计的用于电动车辆的隔离式充电器。这种隔离式充电器包括输入整流器级，所述输入整流器级在其输出端处连接至直流-直流变换器级，所述变换器级自身在其输出端处通过升压级连接至驱动电源电池。所述直流-直流变换器级自身包括：-逆变器，其输入端连接至输入整流器级，并且其输出端连接至谐振电路，-所述谐振电路，连接至所述逆变器，-集成到谐振电路中的电流隔离变压器，所述谐振电路包括串联的变压器初级绕组、谐振电容器和谐振电感器，-整流器，其输入端连接至所述变压器的次级绕组，并且在其输出端处连接至升压级，所述升压级连接至车辆的驱动电源电池。为了限制从供电网络向电池的传递能量期间的损失，谐振电路的部件被选择的方式为使得变压器内的能量传递可以发生于谐振电路的谐振频率上。然后控制所述逆变器以所述谐振频率产生交流电流。为此目的并且为了降低切换损耗，逆变器的晶体管因此以高频被切换，其方式为使得所述晶体管的切换是以谐振频率在零电压(称为“零电压切换”(ZVS)的切换)上并在零电流(称为“零电流切换”(ZCS)的切换)上进行的。这种类型的隔离式充电器需要对隔离式充电器的部件、并且尤其是谐振电路的部件进行精确匹配，从而获得充分性能并且不引起振荡，所述振荡将通过在结中的电荷重叠造成对晶体管的损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是通过提供一种用于控制隔离式电池充电器的方法连同一种用于这种充电器的控制系统来克服现有技术的缺陷的至少一部分，所述方法和系统允许在+/-20％容差裕度内相对于这个充电器的部件特性的相对大的变化提高隔离式充电器的鲁棒性，而同时实现起来简单。为此目的，本专利技术提供了一种用于控制电池充电器的方法，所述电池充电器包括串联谐振直流-直流变换器，所述变换器在其输入端处连接至输入整流器级，并在其输出端处连接至电池，所述输入整流器级连接至交流供电网络，所述变换器包括：-全桥，所述全桥由至少两个晶体管臂组成，所述臂中的每一个臂包括顶部晶体管和底部晶体管，所述顶部晶体管的集电极连接至所述输入整流器级的正输出总线并且所述顶部晶体管的发射极连接至串联谐振电路的对应端，所述串联谐振电路包括电容器、电感器和变压器的初级绕组，每个底部晶体管的集电极连接至与所述底部晶体管位于同一臂中的顶部晶体管的发射极，并且每个底部晶体管的发射极连接至所述输入整流器级的负输出总线，-所述串联谐振电路，-所述变压器，其初级绕组连接至所述全桥，并且其次级绕组连接至输出整流器的输入端，-用于辅助所述顶部晶体管和所述底部晶体管在零电压上进行切换的电路，-以及所述输出整流器，所述输出整流器在其输出端处连接至所述电池，所述方法包括：-用于控制断开所述顶部晶体管中的一个顶部晶体管的步骤，-在所述用于控制断开的步骤之后一段死区时间内控制闭合所述底部晶体管中与所述顶部晶体管中的所述一个顶部晶体管位于同一臂中的一个晶体管的步骤，其特征在于，所述用于控制闭合的步骤被调节为对在所述死区时间期间所述底部晶体管中所述一个底部晶体管的端子两端的电压的估计的时间变化进行的测试步骤。借助本专利技术，当跨直流-直流变换器的晶体管的端子的电压最大时，由于此晶体管的端子两端存在不想要的电压振荡，避免了接通所述晶体管。实际上，专利技术人已经注意到，与直流-直流变换器的晶体管并联定位的用于辅助进行ZVS切换和ZCS切换的电容器的存在在切换期间在断开晶体管与闭合位于同一臂中的另一晶体管之间的死区时间期间提供了次级谐振。这种次级谐振引起跨晶体管的端子的振荡，其结果是，当所述晶体管的端子两端的电压最大时，所述晶体管容易被接通。之后，充电器不再运行于ZVS模式，这导致产生显著且不期望的电磁发射，并且还导致在所考虑的开关的端子两端产生较大过电压，这些较大过电压能够毁坏这些开关。按照根据本专利技术的控制方法的一种有利特征，在所述测试步骤期间，分析所述电压的时间变化，只有当检测到所述电压增加时才触发所述用于控制闭合的步骤。本专利技术的这种实现方式允许限制开关的断开和闭合之间的死区时间的时长，这是优化了隔离式充电器的效率的事实。按照根据本专利技术的控制方法的另一有利特征，仅当所述电压进一步在预定低电压阈值与高电压阈值之间的范围内时才触发所述控制步骤。本专利技术的这种特征允许对轻度电压振荡和迟滞现象进行滤波，而同时维持隔离式充电器的高效率。有利地，所述高阈值至少小于在所述直流-直流变换器的标称操作中所述底部晶体管中的所述一个底部晶体管的端子两端的最大电压的5％。本专利技术还涉及一种电池充电系统，包括输入整流器级、串联谐振直流-直流变换器，所述输入整流器级能够连接至交流供电网络，所述变换器连接至所述输入整流器级的输入端并且能够在其输出端处连接至电池，所述变换器包括：-全桥，所述全桥由至少两个晶体管臂组成，所述臂中的每一个臂包括顶部晶体管和底部晶体管，所述顶部晶体管的集电极连接至所述输入整流器级的正输出总线并且所述顶部晶体管的发射极连接至串联谐振电路的对应端，所述串联谐振电路包括电容器、电感器和变压器的初级绕组，每个底部晶体管的集电极连接至与所述底部晶体管位于同一臂中的顶部晶体管的发射极，并且每个底部晶体管的发射极连接至所述输入整流器级的负输出总线，-所述串联谐振电路，-所述变压器，其初级绕组连接至所述全桥，并且其次级绕组连接至输出整流器的输入端，-用于辅助所述顶部晶体管和所述底部晶体管在零电压上进行切换的电路，-以及所述输出整流器，所述输出整流器能够在其输出端处连接至所述电池，所述系统包括：-用于控制断开每个顶部晶体管的装置，-用于在断开位于同一臂中的顶部晶体管之后一段死区时间内控制闭合每个底部晶体管的装置，其特征在于，所述系统包括用于根据在所述死区时间期间相应的底部晶体管的端子两端的电压的估计的时间变化来触发所述闭合控制装置的装置。有利地，所述用于触发根据本专利技术的充电系统的装置包括用于检测所述电压的增加的装置，所述触发装置由所述检测装置激活。换言之，所述触发装置被设计成仅当所述电压增加时才激活闭合所述底部晶体管。有利的，仅当所述电压在预定低电压阈值与高电压阈值之间的范围内时所述触发装置才由所述检测装置激活。所述高阈值有利地至少小于在所述直流-直流变换器的标称操作中所述底部晶体管的端子两端的最大电压的5％。本专利技术还涉及一种计算机程序，所述计算机程序包括当其在一个或多个处理器上被执行时用于实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制电池充电器(BATT)的方法，所述电池充电器包括串联谐振直流‑直流变换器(CONV)，所述变换器在其输入端处连接至输入整流器级，并且在其输出端处连接至电池(BATT)，所述输入整流器级连接至交流供电网络(RES)，所述变换器(CONV)包括：‑全桥，所述全桥由至少两个晶体管臂组成，所述臂中的每一个臂包括顶部晶体管(T3，T1)和底部晶体管(T4，T2)，所述顶部晶体管(T3，T1)的集电极连接至所述输入整流器级的正输出总线并且所述顶部晶体管(T3，T1)的发射极连接至串联谐振电路的对应端，所述串联谐振电路包括电容器(C)、电感器(L)和变压器(TR)的初级绕组(L1)，每个底部晶体管(T4，T2)的集电极连接至与所述底部晶体管(T4，T2)位于同一臂中的顶部晶体管(T3，T1)的发射极，并且每个底部晶体管(T4，T2)的发射极连接至所述输入整流器级的负输出总线，‑所述串联谐振电路，‑所述变压器(TR)，其初级绕组(L1)连接至所述全桥，并且其次级绕组(L2)连接至输出整流器(RED2)的输入端，‑用于辅助所述顶部晶体管(T3，T1)和所述底部晶体管(T4，T2)在零电压上进行切换的电路，‑以及所述输出整流器(RED2)，所述输出整流器在其输出端处连接至所述电池(BATT)，所述方法包括：‑用于控制断开所述顶部晶体管中的一个顶部晶体管(T1)的步骤(E1)，‑用于在所述用于控制断开的步骤(E1)之后一段死区时间(Tm)内控制闭合所述底部晶体管中与所述顶部晶体管中的所述一个顶部晶体管位于同一臂中的一个晶体管(T2)的步骤(E3)，其特征在于，所述用于控制闭合的步骤(E3)被调节为对在所述死区时间(Tm)期间所述底部晶体管中的所述一个底部晶体管(T2)的端子两端的电压(VT2)的估计的时间变化进行的测试步骤(E2)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.11 FR 14585351.一种用于控制电池充电器(BATT)的方法，所述电池充电器包括串联谐振直流-直流变换器(CONV)，所述变换器在其输入端处连接至输入整流器级，并且在其输出端处连接至电池(BATT)，所述输入整流器级连接至交流供电网络(RES)，所述变换器(CONV)包括：-全桥，所述全桥由至少两个晶体管臂组成，所述臂中的每一个臂包括顶部晶体管(T3，T1)和底部晶体管(T4，T2)，所述顶部晶体管(T3，T1)的集电极连接至所述输入整流器级的正输出总线并且所述顶部晶体管(T3，T1)的发射极连接至串联谐振电路的对应端，所述串联谐振电路包括电容器(C)、电感器(L)和变压器(TR)的初级绕组(L1)，每个底部晶体管(T4，T2)的集电极连接至与所述底部晶体管(T4，T2)位于同一臂中的顶部晶体管(T3，T1)的发射极，并且每个底部晶体管(T4，T2)的发射极连接至所述输入整流器级的负输出总线，-所述串联谐振电路，-所述变压器(TR)，其初级绕组(L1)连接至所述全桥，并且其次级绕组(L2)连接至输出整流器(RED2)的输入端，-用于辅助所述顶部晶体管(T3，T1)和所述底部晶体管(T4，T2)在零电压上进行切换的电路，-以及所述输出整流器(RED2)，所述输出整流器在其输出端处连接至所述电池(BATT)，所述方法包括：-用于控制断开所述顶部晶体管中的一个顶部晶体管(T1)的步骤(E1)，-用于在所述用于控制断开的步骤(E1)之后一段死区时间(Tm)内控制闭合所述底部晶体管中与所述顶部晶体管中的所述一个顶部晶体管位于同一臂中的一个晶体管(T2)的步骤(E3)，其特征在于，所述用于控制闭合的步骤(E3)被调节为对在所述死区时间(Tm)期间所述底部晶体管中的所述一个底部晶体管(T2)的端子两端的电压(VT2)的估计的时间变化进行的测试步骤(E2)。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述测试步骤(E2)期间，分析所述电压(VT2)的时间变化，只有当检测到所述电压(VT2)增加时才触发所述用于控制闭合的步骤(E3)。3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，仅当所述电压(VT2)进一步在预定低电压阈值与高电压阈值(Sh)之间的范围内时才触发所述用于控制闭合的步骤(E3)。4.如权利要求3所述的控制方法，其中，所述高阈值(Sh)至少小于在所述直流-直流变换器(CONV)的标称操作中所述底部晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·马佐拉，
申请(专利权)人：雷诺股份公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR